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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Title: Influência da disposição de pinos depositados por soldagem CMT-PIN em união híbrida metal-compósito
Alternate title (s): Effects of the disposition of pins deposited by CMT-PIN welding on metal-composite hybrid joining
Author: Souza, Darlan Machado de
First Advisor: Reis, Ruham Pablo
First coorientator: Botelho, Edson Cocchieri
First member of the Committee: Silva Junior, Washington Martins da
Second member of the Committee: Costa, Michelle Leali
Summary: Materiais compósitos, especialmente os de matriz polimérica, são atualmente utilizados nos mais diversos setores industriais, principalmente na área de transportes na qual estruturas leves são indispensáveis. Devido a este motivo e à coexistência de partes metálicas nestes tipos de estruturas, este trabalho visa avaliar o desempenho de união híbrida metal-compósito em termos da disposição (inclinação e distribuição) de pinos depositados por soldagem CMT-PIN em comparação a união apenas adesiva. Foram utilizadas juntas do tipo sobreposta simples, sendo o constituinte metálico em aço inoxidável AISI 304 para as chapas e ER309LSI para os pinos e o constituinte compósito formado por 15 camadas de tecido em fibra de vidro pré-impregnado com resina epóxi (7781-38″-F155). Foram utilizados pinos com o menor comprimento possível e do tipo cabeça abaulada, depositados em grupo de 25 com três inclinações diferentes (90°, 60° e 120°) em relação à superfície da chapa metálica. Considerou-se também duas distribuições de deposição, sendo os pinos depositados com espaçamento uniforme e de maneira concentrada nas bordas das juntas. Para avaliação de desempenho foi utilizado ensaio de cisalhamento por tração em juntas na condição envelhecida hidricamente e não envelhecida. Como forma de avaliar o modo de falha das juntas híbridas, foram capturadas imagens reais e térmicas durante a solicitação mecânica. Os pinos utilizados para a união híbrida foram capazes de melhorar significativamente o desempenho em cisalhamento das juntas metal-compósito em termos de energia de cisalhamento, carga máxima suportada e deslocamentos em carga máxima e final (total), com o envelhecimento hidrotérmico apenas atenuando os resultados. As formas de disposição dos pinos avaliadas não surtiram, no geral, efeito relevante, sendo que os pinos realmente inclinados (60° e 120°) tiveram efeitos adversos, o que anulou possíveis implicações positivas ou negativas da inclinação. Verificou-se também que a presença dos pinos evita o rompimento catastrófico das juntas metal-compósito, proporcionando uma resistência residual aliada ao aumento da capacidade de deformação da junta, isso, sem praticamente acréscimo significativo de peso.
Abstract: Composite materials, especially those of polymer matrix, are currently used in a wide range of industrial sectors, especially in the area of transport in which light structures are indispensable. Due to this reason and the coexistence of metal parts in these types of structures, this work aims to evaluate the performance of hybrid metal-composite joining in terms of the disposition (inclination and distribution) of pins deposited by CMT-PIN welding in comparison to adhesive bonding. Simple overlap joints were used, the metallic constituent being AISI 304 stainless steel plates and ER309LSI pins and the composite constituent formed by 15 layers of fiberglass fabric pre-impregnated with epoxy resin (7781-38″-F155). Pins with the shortest possible length and of the ball-head type were used, deposited in a group of 25 with three different inclinations (90°, 60° and 120°) in relation to the surface of the metal. Two deposition distributions were also considered, with the pins deposited with uniform spacing and in a concentrated manner at the edges of the joints. To evaluate the performance, a tensile shear test was used in joints in water-aged and not aged condition. As a way to evaluate the failure mode of the hybrid joints, real and thermal images were captured during the mechanical tests. The pins used for hybrid joining were able to significantly improve the shear performance of the metal-composite hybrid joints in terms of shear energy, maximum supported load and maximum and final (total) displacements, with water aging only attenuating the results. The disposition of the evaluated pins did not have, in general, any relevant effect, and the actual inclined pins (60 ° and 120 °) had adverse effects, which cancelled possible positive or negative consequences of the inclination. It was also verified that the presence of the pins avoids the catastrophic rupture of the metal-composite joints, providing a residual resistance coupled with the increase in the deformation capacity of the joint, without practically any significant increase in weight.
Keywords: Juntas híbridas
Hybrid joints
Metal-composite joining
CMT-PIN
Water aging
Envelhecimento hidrotérmico
Engenharia mecânica
Soldagem
Materiais compostos
Aeronaves
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SOUZA, Darlan Machado de. Influência da disposição de pinos depositados por soldagem cmt-pin em união híbrida metal-compósito. 2018. 99 f. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Uberlândia, MG, Brasil. Disponível em http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1202
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1202
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22499
Date of defense: 20-Aug-2018
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