3D modeling of material flow and temperature in Friction Stir Welding Modelagem 3D do fluxo de material e da temperatura na soldagem "Friction Stir"

The process of Friction Stir Welding (FSW) is a welding method developed by the "The Welding Institute" (TWI) of England in 1991. The welding equipment consists of a tool that rotates and progresses along the joint of two restrained sheets. The joint is produced by frictional heating which causes the softening of both components into a viscous-plastic condition and also by the resultant flow between the sheets to be joined. Numerical Modeling of the process can provide realistic prediction of the main variables of the process, reducing the number of experimental tests, thus accelerating the design processes while reducing costs and optimizing the involved technological variables. In this study the friction stir welding process is modeled using a general purpose finite element based program, reproducing the material thermal map and the corresponding mass flow. Numerical thermal results are compared against experimental thermographic maps and numerical material flow results are compared with material flow visualization techniques, with acceptable concordance.<br>O processo denominado "Friction Stir Welding" (FSW) é um método de soldagem desenvolvido pelo "The Welding Institute" (TWI) na Inglaterra em 1991. O equipamento de soldagem consiste de uma ferramenta que gira e avança ao longo da interface entre duas chapas fixas. A junção é produzida pelo calor gerado por fricção o qual causa o amolecimento de ambos os componentes atingindo uma condição visco-plástica e também pelo escoamento resultante entre as laminas a ser unidas. A modelagem numérica do processo pode fornecer uma predição real das principais variáveis do processo, reduzindo o número de testes experimentais, acelerando, portanto os processos de projeto ao mesmo tempo em que reduz custos e permite a otimização das variáveis tecnológicas envolvidas. Neste trabalho, o processo de soldagem por fricção é modelado empregando um programa de propósito geral baseado no método dos elementos finitos, procurando reproduzir a distribuição térmica e o correspondente escoamento de massa. Os resultados numéricos térmicos são comparados com distribuições termográficas experimentais e os resultados numéricos de escoamento de massa são comparados com aqueles obtidos a partir de técnicas experimentais de visualização, atingindo uma concordância aceitável