Influência do tipo de adesivo em juntas híbridas soldadas-adesivas

A necessidade de utilizar métodos de ligação entre componentes de forma mais rápida, eficaz e com melhores resultados, tem causado a crescente utilização das juntas adesivas, em detrimento dos métodos tradicionais de ligação tais como a soldadura, brasagem, ligações aparafusadas e rebitadas. A utilização das juntas adesivas tem vindo a aumentar em diversas aplicações industriais por estas apresentarem vantagens das quais se destacam a redução de peso, redução de concentrações de tensões e facilidade de fabrico. No entanto, também apresentam desvantagens, como a necessidade de preparação das juntas e o descentramento da carga aplicada que provoca efeitos de flexão, os quais dão origem a tensões normais na direcção da espessura do adesivo (tensões de arrancamento), afectando assim a resistência da junta. A combinação da ligação adesiva com a soldadura por pontos permite algumas vantagens em comparação com as juntas adesivas tradicionais como a maior resistência, aumento da rigidez, melhor resistência ao corte e arrancamento e também à fadiga. Neste trabalho é apresentado um estudo experimental e numérico de juntas de sobreposição simples adesivas e híbridas (adesivas-soldadas). Os adesivos utilizados são o Araldite AV138®, apresentado como sendo frágil, e os adesivos Araldite 2015® e Sikaforce® 7752, intitulados como adesivos dúcteis. Foram considerados substratos de aço (C45E) em juntas com diferentes comprimentos de sobreposição ( ), que foram sujeitas a esforços de tracção. Foi realizada uma análise dos valores experimentais e efectuada uma comparação destes valores com os resultados obtidos por Elementos Finitos (EF) no software ABAQUS®, que incluiu uma análise de tensões na camada de adesivo e previsão do comportamento das juntas por Modelos de Dano Coesivo (MDC). A análise por MDC permitiu obter os modos de rotura, as curvas força-deslocamento e a resistência das juntas com bastante precisão, com excepção das juntas coladas com o adesivo Sikaforce® 7752. Estes resultados permitiram validar a técnica de modelação proposta para as juntas coladas e híbridas, o que representa uma base para posterior aplicação desta técnica em projecto, com as vantagens decorrentes da redução do tempo de projecto e maior facilidade de optimização.The need to use joining methods between components more quickly, efficiently and with better results, has led to the increasing use of adhesive joints over the traditional joining methods such as welding, brazing, bolting and riveting. The use of adhesive joints has increased in many industrial applications, since they present advantages such as weight reduction, smaller stress concentrations and ease of manufacture. However, they also have disadvantages, such as the necessity of joint preparation and the offset of the applied load that causes bending effects, which give rise to normal stresses in the thickness direction of the adhesive (peel stresses), thereby affecting the strength of the joint. The combination of adhesive bonding with spot welding allows some advantages in comparison with traditional adhesive joints such as increased strength, increased stiffness, better shear and peel strength, and fatigue strength as well. In this work, an experimental and numerical study of single-lap adhesive and hybrid (adhesive-welded) joints is presented. The adhesives used in the joints are the Araldite AV138®, regarded as brittle, and the Araldite® 2015 and Sikaforce® 7752, considered as ductile adhesives. Steel substrates were considered (C45E) in joints with different overlap lengths ( ), which were subjected to tensile stresses. An analysis of the experimental data was performed and respective comparison with the results obtained by Finite Element (FE) analysis in the software ABAQUS®, which included a stress analysis in the adhesive layer and strength prediction by Cohesive Zone Models (CZM). The CZM analysis enabled obtaining the failure modes, the load-displacement curves and the joints strength with high accuracy, with the exception of the bonded joints with Sikaforce® 7752. These results allowed to validate the modeling technique proposed for the bonded and hybrid joints, which is a base for further application of this technique in design, with the advantages of reducing the design time and ease of optimization