Projeto e fabrico de um protótipo para soldadura por ultrassons

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Main Author: Costa, Daniel Alexandre Leite
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: https://hdl.handle.net/1822/93918
Summary: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
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Desta forma, a tecnologia em causa tem sido foco de um contínuo desenvolvimento, de modo a acompanhar as necessidades da indústria. Este trabalho expõe o projeto de desenvolvimento e fabrico de um equipamento de soldadura por ultrassons de materiais metálicos, tendo como principal objetivo solucionar algumas das adversidades encontradas em modelos atualmente utilizados e consequentemente melhorar a eficácia do seu funcionamento, assim como comprovar a possibilidade de obtenção de um equipamento totalmente funcional e de estrutura e mecanismo relativamente simples. O tema central do projeto foi antecedido pelo estudo teórico e analítico do processo de soldadura por ultrassons e pela caracterização do seu mecanismo de união dos materiais metálicos. O protótipo partiu do estudo de uma versão anteriormente concebida, mas não validada e com aspetos construtivos por corrigir. Após a caracterização desse equipamento, foram executados testes experimentais com vários parâmetros de soldadura, seguidos de ensaios de tração, de forma a verificar a soldadura efetiva dos materiais e avaliar a resistência da união e o mecanismo de separação. Foram também observadas por microscopia cada uma das configurações de material soldadas com as diferentes condições acima descritas, de modo a apurar a natureza da união e possíveis modificações na microestrutura ao longo da mesma. Os testes experimentais permitiram validar o protótipo original e avançar assim com o processo iterativo de melhoria dos principais aspetos a otimizar, começando pelo apuramento e compreensão das falhas de maior impacto. Em simultâneo com a seleção das soluções mais favoráveis para cada um desses pontos, foi realizado o projeto para o fabrico da configuração final alcançada do equipamento.The strong rise of electric mobility outcomes in a greater need to manufacture batteries and components related to them, as well as an increase in the efficiency of industrial processes from which they are produced. Ultrasonic welding of metals has been overtaking some restrictions related with the joining of highly conductive materials and has been helping to fulfill the sustainability goals and rules imposed continuously, since its energy consumption is several times lower than the conventional welding technologies. This way, ultrasonic welding has been the subject of constant development, in order to keep up with the industry demands. This thesis presents the development and manufacturing of an ultrasonic welding equipment to joint metals, with the main goal of solving some of the flaws/obstacles found on currently used machines and thereafter to increase the efficiency and performance of those models. The main topic of this dissertation was preceded by the theoretical and analytical study of the ultrasonic welding process and the characterization of the corresponding metal joining mechanism. The prototype began with the study and analysis of an earlier designed and semi-built equipment that has not been tested or validated and with some structural features to redesign. After the description of the later model, some welding trials have been executed, followed by tensile tests to verify the effectiveness of the joining of the materials and to evaluate its bond strength and the separation mechanism. Each of the material configurations welded under the different conditions described above was also observed by microscopy, in order to determine the nature of the bonding interface and potential modifications in the microstructure along the same. The experimental tests allowed the validation of the original prototype and thus to proceed with the iterative process to improve the main aspects to be optimized, beginning with a review and understanding of the primary defects. Simultaneously with the selection of the most favorable solutions for each of these points, the design for manufacturing of the final achieved configuration of the equipment was carried out.Puga, HélderUniversidade do MinhoCosta, Daniel Alexandre Leite2024-07-302024-07-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/93918por203684877info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2024-12-14T01:18:24Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/93918Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-28T19:18:13.686710Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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