SOLDADURA POR FRICCIÓN

UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGIERIA CIVIL Y MECÁNICA

SOLDADURA POR FRICCIÓN

Lozada Carrillo Lenin Alexander1; Portero Carrillo Kevin Ariel 2

1Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica
Ambato, Ecuador, e-mail: llozada3092@uta.edu.ec
2Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica
Ambato, Ecuador, e-mail: kportero6737@uta.edu.ec

Resumen: La soldadura por fricción es un proceso de unión de materiales similares, que en trascurso de los años ha tenido un gran desarrollo en la industria aeroespacial, automotriz y militar entre otras. Existen muchos procesos diferentes de soldadura especiales disponibles en la industria, algunos de ellos todavía son experimentales o variaciones de procesos existentes y otros son evoluciones de procesos anteriores.

El proceso permite soldar metales como aluminio, magnesio, cobre y acero, incluyendo, entre otras, aleaciones consideradas difíciles de soldar por fusión convencional, e incluso aplicación en polímeros.

La soldadura por fricción se presenta de diferentes formas teniendo el mismo principio básico, descubriendo el calor por acción mecánica con el frotamiento de elemento con elemento.

Palabras clave:  Fricción, presión axial, inercia.

Abstract: Friction welding is a process of joining similar materials, which over the years has had a great development in the aerospace, automotive and military industries, among others. There are many different special welding processes available in the industry, some of them are still experimental or variations of existing processes and others are evolutions of earlier processes.

The process allows metals such as aluminum, magnesium, copper and steel to be welded, including, among others, alloys considered difficult to weld by conventional fusion, and even application in polymers.

Friction welding comes in different forms having the same basic principle, discovering heat by mechanical action with element-to-element friction.

Keywords: Friction, axial pressure, inertia.

1. soldadura por fricción

La soldadura por fricción o también conocida como agitación es una técnica que se utiliza para unir dos placas o laminas por medios mecánicos, en ingles se la conoce como friction stir welding (FSW) [1]. Este proceso tiene algunas ventajas que beneficia a la soldadura de aleación de aluminio, que es una soldadura que se considera compleja al momento de soldar por los procesos que necesitan la fusión de metal base. Esta técnica de soldado se pueden soldar secciones gruesas en una sola pasada obteniendo uniones con muy buenas propiedades mecánicas [1].

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Figura 1 Proceso de soldadura por fricción

D. Tipo de herramienta

La herramienta es la parte principal para el proceso de soldadura, esta se compone de dos distintos cuerpos de forma cilíndrica concéntricos, el primer cuerpo cilíndrico tiene un diámetro pequeño comparado con el otro, así que a este se lo denomina PIN, este cuerpo cilíndrico actúa como interface de la junta y produce agitación, mezcla y plastificación del metal. El segundo cuerpo cilíndrico tiene el mayor diámetro y a este se le denomina HOMBRO, este trabaja sobre la superficie de la junta y se encarga de precalentar y consolidar el metal plastificado. La unión de los dos cuerpos produce la coalescencia y recristalización de las piezas [1].

El tamaño y la forma que la herramienta afecta a la sanidad de la unión del metal, por eso durante el proceso la herramienta es sometida a altas solicitaciones mecánicas y altas temperaturas que son próximas al punto de fusión del metal base, por lo tanto, el tratamiento y el material utilizado para su fabricación son importantes para la vida útil de la herramienta [1].

[pic 2]

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Figura 2 Partes de la herramienta utilizada en la soldadura de fricción.

1. Características del equipo

Principalmente el equipo debe ser capaz de realizar cuatro operaciones básicas: avance longitudinal de la pieza y/o herramienta, ajuste longitudinal del eje de avance, rotación del eje sobre su eje e inclinación del husillo con respecto a una pieza. En particular, cuando se utiliza para desarrollar procesos, también debe permitir la operación en un rango suficientemente amplio de velocidades de rotación y traslación. Debido a la gran tensión que se produce durante la soldadura, la rigidez estructural es otro requisito fundamental. En general, para muchas aplicaciones, tales características se pueden encontrar en máquinas herramienta convencionales o ligeramente modificadas [1].

1. Procedimiento

Se inicia con la inserción de la herramienta hasta el punto que el HOMBRO de la misma entre en contacto con la superficie solar, esto aplica cuando existe una fuerza axial controlada por el desplazamiento vertical en la mesa de sujeción del material a procesar o del cabezal porta herramienta. El contacto que provoca la herramienta y el material genera mucho calor por la fricción de los mismos elevando la temperatura del sistema. El avance y la rotación de la herramienta a la temperatura en la que trabaja, provocan un flujo plástico del material que puede ser favorecido por la geometría de la herramienta, es mezclado y agitado hasta que el resultado de la unión metalúrgica en fase sólida [1].

1. soldadura por fricción lineal

La soldadura por fricción lineal es un proceso de ensamblaje de estado sólido sin material que consiste en frotar un componente sobre la superficie de otro mediante un movimiento oscilante lineal. Este movimiento se genera utilizando mínimas distancias de recorrido que tienen un rango de 1 a 3 mm y a una frecuencia alta   desde 25 a 100 Hz esto genera calor por la fricción en el plano de contacto y que genera un estado plástico con un cierto volumen de material. Durante todo este proceso, una parte del material viscoelástico que se formó se desplaza hasta la periferia de la interfaz de contacto que se lo conoce como flash o rebaba que es el material que se expulsa durante el proceso [1].

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