Influência dos parâmetros da soldadura MIG robotizada nas caraterísticas de quadros de bicicleta em liga de alumínio 6061

Abstract

Este documento descreve o trabalho desenvolvido durante o estágio curricular realizado na empresa Triangle’s Cycling Equipments S.A., situada em Barrô, Águeda, que produz quadros de bicicletas em alumínio. O objetivo do estágio foi acompanhar e documentar a implementação do novo processo na área da soldadura robotizada, denominado como TransPuls Synergic/Intelligent (TPS/i), para um novo cliente, a GHOSTBikes. O estágio focou-se na industrialização do quadro GHOST BIKES Nirvana XL tendo sido possível, através de alterações no processo, validar dimensionalmente o quadro conforme as especificações do cliente e o procedimento da respetiva soldadura segundo a norma ISO 10042 (penetração superior a 10% do material base). Também se verificou que os tratamentos térmicos (T4 seguido de T6) conferem as propriedades mecânicas necessárias para aprovação dos quadros nos ensaios de fadiga de forças horizontais, verticais e de simulação de pedalar conforme a ISO 4210-6. Através de ensaios de macrodureza verificou-se uma dureza média do quadro de 104,4 ± 3,3 HB 62,5 kgf após T6. A análise microestrutural confirmou a presença de alguns precipitados característicos a cada tratamento térmico (α-AlFeSi e β-AlFeSi) mas não se observaram precipitados Mg/Si em T4 e Mg2Si em T6. A industrialização do quadro GHOST BIKES Nirvana XL foi assim iniciada, com cumprimento integral das especificações do cliente e normas. Durante o estágio, surgiu ainda um caso de estudo na zona do bottom bracket (BB) com o chain stay (CS) proveniente do incumprimento na validação dos ensaios de fadiga. Assim, variaram-se parâmetros de soldadura e caraterizaram-se as respetivas características microestruturais e mecânicas. A amostra aprovada (BBCS I) e a não aprovada (BBCS 0) apresentaram microestrutura e comportamento mecânico (ensaios de fadiga de força de pedalar e microdureza) muito distintas. Contrariamente à amostra BBCS 0, a amostra BBCS I apresenta uma microestrutura homogénea com uma interface de soldadura entre o material base e a zona fundida não delimitada linearmente. Apresenta ainda uma microdureza típica do processo cold metal transfer (CMT).

The present work reports on a curricular internship that occurred at Triangle’s Cycling Equipments S.A, an industrial unit located in Barrô, Águeda, that produces aluminium bicycle frames. The purpose of the internship was to monitor and document the implementation of a new practice in the area of robot welding, the so called TransPuls Synergic / Intelligent (TPS/i) process, for a new client: GHOST-Bikes. The internship focused on the industrialization of the bike frame GHOST BIKES Nirvana XL. Through process changes, it was possible to dimensionally validate the bike frame according to customer specifications and the welding specifications according to ISO 4210-5 standard (penetration greater than 10% in the base material). It was also been found that heat treatments (T4 followed by T6) provide the mechanical properties required for frame approval in horizontal, vertical and pedaling simulation fatigue tests, in accordance with ISO 10042. Macrohardness tests showed an average result of 104.4 ± 3.3 HB 62.5 kgf after T6, for the bike frame. Microstructural analysis confirmed the presence of some characteristic precipitates of each heat treatment (αAlFeSi and β-AlFeSi) but no Mg / Si precipitates after T4 and Mg2Si after T6. The industrialization of the bike frame GHOST BIKES Nirvana XL was thus initiated, with full compliance with customer specifications and standards. Included in the internship there was also a case study in the bottom bracket (BB) with the chain stay (CS) resulting from non-compliance in the validation of fatigue tests. Thus, the welding parameters were varied, and their microstructural and mechanical characteristics were characterized. The approved (BBCS I) and non-approved (BBCS 0) samples showed very different microstructure and mechanical behaviour (pedalling fatigue and microhardness tests). In contrast to sample BBCS 0, sample BBCS I has a homogeneous microstructure with a weld interface between the base material and the non-linearly delimited fused zone. It also has a microhardness typical of the cold metal transfer (CMT) process.