Parameters optimization for friction spot welding of AZ31 magnesium alloy by Taguchi method - Otimizacao dos parametros de soldagem por friccao por ponto da liga de magnesio AZ31 pelo metodo de Taguchi

Abstract

Friction spot welding (FSpW) is a solid state welding process suitable for producing spot-like joints, especially in lightweight materials, which are particularly interesting due to the weight saving potential. The plunging of an especially designed non-consumable and rotating tool creates a connection between overlapped sheets through frictional heat and plastic deformation. Minimum material loss is observed, and therefore a fully consolidated joint with flat surface (no keyhole) is obtained. In the current study, the effect of FSpW parameters, such as rotational speed, plunge depth and dwell time, on lap shear strength of AZ31 magnesium alloy joints was investigated. The optimization of input process parameters was carried out through Taguchi approach of DOE. Analysis of variance was applied to determine the individual importance of each parameter. Main effect plots were used to indicate the best levels for maximizing lap shear strength. The results show that tool plunge depth has the higher effect on the weld strength, followed by rotational speed and dwell time. A soldagem por fricção por ponto (FSpW) é um processo de soldagem no estado sólido adequado para a produção de juntas pontuais, especialmente em materiais leves, que são particularmente interessantes devido ao potencial de redução de peso. A penetração de uma ferramenta não-consumível e rotacional especialmente desenvolvida cria uma junção entre as placas sobrepostas através de calor por fricção e deformação plástica. A perda de material é mínima, obtendo-se, portanto, uma junta totalmente consolidada com superfície plana (sem furo). Neste trabalho, investigou-se o efeito dos parâmetros do FSpW, tais como velocidade de rotação, profundidade de penetração e tempo de residência, na resistência ao cisalhamento das juntas de liga de magnésio AZ31. A otimização dos parâmetros de entrada do processo foi realizada através do método de Taguchi de DOE. A análise de variância foi aplicada para determinar a importância individual de cada parâmetro. Os gráficos dos efeitos principais foram utilizados para indicar os melhores níveis que maximizam a resistência ao cisalhamento. Os resultados mostram que a profundidade de penetração da ferramenta possui a maior influência sobre a resistência da solda, seguida da velocidade de rotação e tempo de residência.