Friction Riveting (FricRiveting). Development of a New Joining Technique for Polymer-Metal Hybrid Joints. Part I: Process and Microstructure - Rebitagem por friccao ("FricRiveting"). Desenvolvimento de uma nova tecnica de uniao para juntas hibridas do tipo polimero-metal. Parte I: processo e microestrutura

Abstract

The Friction Riveting (FricRiveting) technique is a new alternative spot joining process developed for polymer-metal hybrid structures. In the technique, a cylindrical metallic rivet is used to join one or more thermoplastic-metal components by means of plasticizing and deforming the tip of the rotating rivet through frictional heating. Advantages of this new technique are short joining cycles, minimal sample preparation, absence of environmental emissions and simple operability. Friction riveted joints have enhanced mechanical performance. This study demonstrates the feasibility of FricRiveting by analyzing a case-study joint on polyetherimide / aluminum alloys. Sound joints on polyetherimide/aluminum 2024-T351 with elevated mechanical strength (up to 93% of the rivet strength) were successfully produced and characterized in terms of microstructure (light optical and scanning microscopy and computer microtomography). A rebitagem por fricção (do Inglês "Friction Riveting") é uma nova técnica de união pontual desenvolvida para a fabricação de estruturas híbridas do tipo polímero-metal. Nesta técnica, um rebite metálico cilíndrico é usado para unir um ou mais componentes termoplásticos. O processo de união ocorre através da plastificação e forjamento da extremidade do rebite via calor friccional, oriundo da rotação e pressão axial do rebite em contato com os componentes a serem unidos. Vantagens dessa nova técnica de união são, entre outras, ciclos de união curtos associados com a ausência ou diminuição do tempo de preparação das superfícies dos componentes, ausência de emissões tóxicas, e simplicidade operacional. Juntas rebitadas por fricção apresentam elevada resistência mecânica. Nesse artigo a viabilidade da técnica foi demonstrada através de um estudo de caso em juntas de polieterimida com rebites de alumínio 2024-T351. Juntas com elevada resistência mecânica (com valores médios de até 93% da resistência à tração do rebite) foram produzidas e caracterizadas em termos de microestrutura (microscopia ótica, de varredura e por microtomografia computadorizada).