Optimización de las propiedades de una soldadura por fricción y agitación (FSW) en chapas de aluminio

A finales de 1991 fue concebido y desarrollado por The Welding Institute (TWI) un nuevo método de soldadura, el cual se denominó Friction Stir Welding (FSW). Este nuevo proceso demostró a lo largo de estos últimos años tener un gran potencial para la realización de cualquier tipo de uniones, en especial para aleaciones de aluminio. En el proceso FSW una herramienta cilíndrica compuesta de dos cuerpos, el hombro y el pin, la cual gira a un determinado número de revoluciones, es introducida lentamente por una fuerza axial, entre la línea de unión de las dos chapas o placas a unir, las cuales se encuentran dispuestas a tope una con otra. El calor de fricción es generado por el contacto entre el hombro de la herramienta de soldadura giratoria con la superficie de las chapas a soldar y la deformación del material promovida por el pin de la herramienta. Este calor provoca un ablandamiento del material, sin llegar a la fusión, favoreciendo la deformación del mismo. El movimiento de rotación y avance de la herramienta promueve un flujo y mezclado del material desde un borde hacia el otro de la soldadura, lo cual conduce a la unión, en estado sólido, entre las dos piezas. Entre las principales variables a considerar en el proceso de soldadura FSW, las cuales son fácilmente controladas, se destacan: - Velocidad de rotación de la herramienta. - Fuerza axial que se aplica sobre la herramienta. - Velocidad de avance de la herramienta. El diseño de la herramienta juega un importante rol en la calidad final de la soldadura, como así también, en la velocidad de soldadura. En el desarrollo del presente trabajo se persiguió la hipótesis de que la reducción del calor aportado al material se traduce en un aumento en las propiedades mecánicas de la zona del cordón de soldadura, debido a que no se activarían los mecanismos térmicos que las reducen. La forma de controlar el calor aportado por la herramienta es mediante la modificación de la velocidad de giro y de avance de la misma.Publicado en Terceras Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión. La Plata : Universidad Nacional de La Plata, 2015.Facultad de Ingenierí

Optimización de las propiedades de una soldadura por fricción y agitación (FSW) en chapas de aluminio

A finales de 1991 fue concebido y desarrollado por The Welding Institute (TWI) un nuevo método de soldadura, el cual se denominó Friction Stir Welding (FSW). Este nuevo proceso demostró a lo largo de estos últimos años tener un gran potencial para la realización de cualquier tipo de uniones, en especial para aleaciones de aluminio. En el proceso FSW una herramienta cilíndrica compuesta de dos cuerpos, el hombro y el pin, la cual gira a un determinado número de revoluciones, es introducida lentamente por una fuerza axial, entre la línea de unión de las dos chapas o placas a unir, las cuales se encuentran dispuestas a tope una con otra. El calor de fricción es generado por el contacto entre el hombro de la herramienta de soldadura giratoria con la superficie de las chapas a soldar y la deformación del material promovida por el pin de la herramienta. Este calor provoca un ablandamiento del material, sin llegar a la fusión, favoreciendo la deformación del mismo. El movimiento de rotación y avance de la herramienta promueve un flujo y mezclado del material desde un borde hacia el otro de la soldadura, lo cual conduce a la unión, en estado sólido, entre las dos piezas. Entre las principales variables a considerar en el proceso de soldadura FSW, las cuales son fácilmente controladas, se destacan: - Velocidad de rotación de la herramienta. - Fuerza axial que se aplica sobre la herramienta. - Velocidad de avance de la herramienta. El diseño de la herramienta juega un importante rol en la calidad final de la soldadura, como así también, en la velocidad de soldadura. En el desarrollo del presente trabajo se persiguió la hipótesis de que la reducción del calor aportado al material se traduce en un aumento en las propiedades mecánicas de la zona del cordón de soldadura, debido a que no se activarían los mecanismos térmicos que las reducen. La forma de controlar el calor aportado por la herramienta es mediante la modificación de la velocidad de giro y de avance de la misma.Publicado en Terceras Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión. La Plata : Universidad Nacional de La Plata, 2015.Facultad de Ingenierí

Optimización de las propiedades de una soldadura por fricción y agitación (FSW) en chapas de aluminio

A finales de 1991 fue concebido y desarrollado por The Welding Institute (TWI) un nuevo método de soldadura, el cual se denominó Friction Stir Welding (FSW). Este nuevo proceso demostró a lo largo de estos últimos años tener un gran potencial para la realización de cualquier tipo de uniones, en especial para aleaciones de aluminio. En el proceso FSW una herramienta cilíndrica compuesta de dos cuerpos, el hombro y el pin, la cual gira a un determinado número de revoluciones, es introducida lentamente por una fuerza axial, entre la línea de unión de las dos chapas o placas a unir, las cuales se encuentran dispuestas a tope una con otra. El calor de fricción es generado por el contacto entre el hombro de la herramienta de soldadura giratoria con la superficie de las chapas a soldar y la deformación del material promovida por el pin de la herramienta. Este calor provoca un ablandamiento del material, sin llegar a la fusión, favoreciendo la deformación del mismo. El movimiento de rotación y avance de la herramienta promueve un flujo y mezclado del material desde un borde hacia el otro de la soldadura, lo cual conduce a la unión, en estado sólido, entre las dos piezas. Entre las principales variables a considerar en el proceso de soldadura FSW, las cuales son fácilmente controladas, se destacan: - Velocidad de rotación de la herramienta. - Fuerza axial que se aplica sobre la herramienta. - Velocidad de avance de la herramienta. El diseño de la herramienta juega un importante rol en la calidad final de la soldadura, como así también, en la velocidad de soldadura. En el desarrollo del presente trabajo se persiguió la hipótesis de que la reducción del calor aportado al material se traduce en un aumento en las propiedades mecánicas de la zona del cordón de soldadura, debido a que no se activarían los mecanismos térmicos que las reducen. La forma de controlar el calor aportado por la herramienta es mediante la modificación de la velocidad de giro y de avance de la misma.Publicado en Terceras Jornadas de Investigación, Transferencia y Extensión. La Plata : Universidad Nacional de La Plata, 2015.Facultad de Ingenierí

Caracterización de defectos por SEM de una soldadura por fricción y agitación (FSW) en chapas de aleación de aluminio

La soldadura por fricción y agitación es un proceso de unión de materiales en fase sólida. Una herramienta cilíndrica con un movimiento de rotación se introduce en la línea de soldadura por medio de una fuerza axial, el roce producido por la herramienta con el material base produce un aumento en la temperatura suficiente para llevar el material a un estado plástico en el cual es capaz de fluir y así lograr la unión. Durante los últimos años el grupo de trabajo que desarrolla este proceso en la Facultad de Ingeniería, ha logrado obtener soldaduras sanas en chapas de aluminio de alta resistencia, dentro de los parámetros de las normas correspondientes. Pero al someter a las uniones a ensayos de tracción, se ha podido observar un comportamiento errático en los resultados. Este fenómeno motivó al análisis de las muestras mediante microscopía electrónica para intentar explicarlo, desde la microestructura de la soldadura. Los resultados obtenidos muestran la nucleación de micro defectos en las uniones de diferentes morfologías. Las dos preponderantes son la aparición de agrupaciones de poros ordenados en las superficies de deformación experimentadas por el material y un segundo tipo de defecto que aparenta ser una ruptura a través del borde de grano del material. Lo encontrado mediante este análisis permitió plantear una serie de hipótesis al respecto de la generación de estas discontinuidades. Entre estas, surgió la relación que todo este conjunto de fenómenos puede tener con la temperatura equicohesiva del material. Si esta hipótesis se corrobora, se podría explicar de buena manera, el comportamiento mecánico de la unión en función a las variables de entrada del proceso.Sección: Mecánica.Facultad de Ingenierí

Efecto de la temperatura en la velocidad de precipitación de la aleación CuNiSiCr

Las aleaciones CuNiSi y sus variantes constituyen un importante grupo de materiales de ingeniera de variadas aplicaciones en la industria eléctrica, electrónica y de transporte terrestre además de ser un potencial substituto de las tradicionales y toxicas aleaciones CuBe. En la industria ferroviaria, se utilizan para la fabricación alambres de contacto en sistemas conectores de catenaria. Como se conoce, aleaciones CuNiSi son muy adaptables a los requerimientos de la industria pues exhiben una variada gama de propiedades que se consiguen por medio del tratamiento o ciclo térmico. La utilización de este tipo de tratamientos produce en la aleación la precipitación de intermetalicos y este es el principal mecanismo de refuerzo que al mismo tiempo preserva la conductividad. La modificación de las propiedades de una aleación lograda por ciclos térmicos está directamente relacionada a su evolución microestructural y esto último implica algún tipo de transformación de fase en el material. Cuando esta transformación es debida al reordenamiento atómico producto de la difusión, el desarrollo de la transformación ocurre entonces en dependencia del tiempo y todo esto constituye, finalmente, la velocidad de transformación. En el caso de la aleación CuNiSiCr, la transformación de fase ocurre cuando, a causa de la temperatura, precipitan un tipo de compuesto llamado Siliciuros de Níquel (SixNiy) en la matriz de cobre [3] La mayoría de las investigaciones estudian la evolución de la transformación de fase en estado sólido midiendo alguna propiedad física como ser la conductividad o la dureza. Estas medidas se suponen que muestran la evolución de la microestructura durante su transformación, en relación al tiempo de tratamiento térmico. Las representaciones gráficas de estas mediciones conforman una función sigmoidal o también llamada “curva S”, la que representa el comportamiento cinético de la mayoría de las reacciones en estado sólido. El objetivo del siguiente trabajo es estudiar el efecto de la temperatura y el tiempo en la velocidad de precipitación en una aleación CuNiSiCr. Se pretende, además, determinar el tipo de relación que se establece entre la dureza y el volumen de precipitados nucleados durante el ciclo térmico.Sección: Mecánica.Facultad de Ingenierí

Efecto de la temperatura en la velocidad de precipitación de la aleación CuNiSiCr

Las aleaciones CuNiSi y sus variantes constituyen un importante grupo de materiales de ingeniera de variadas aplicaciones en la industria eléctrica, electrónica y de transporte terrestre además de ser un potencial substituto de las tradicionales y toxicas aleaciones CuBe. En la industria ferroviaria, se utilizan para la fabricación alambres de contacto en sistemas conectores de catenaria. Como se conoce, aleaciones CuNiSi son muy adaptables a los requerimientos de la industria pues exhiben una variada gama de propiedades que se consiguen por medio del tratamiento o ciclo térmico. La utilización de este tipo de tratamientos produce en la aleación la precipitación de intermetalicos y este es el principal mecanismo de refuerzo que al mismo tiempo preserva la conductividad. La modificación de las propiedades de una aleación lograda por ciclos térmicos está directamente relacionada a su evolución microestructural y esto último implica algún tipo de transformación de fase en el material. Cuando esta transformación es debida al reordenamiento atómico producto de la difusión, el desarrollo de la transformación ocurre entonces en dependencia del tiempo y todo esto constituye, finalmente, la velocidad de transformación. En el caso de la aleación CuNiSiCr, la transformación de fase ocurre cuando, a causa de la temperatura, precipitan un tipo de compuesto llamado Siliciuros de Níquel (SixNiy) en la matriz de cobre [3] La mayoría de las investigaciones estudian la evolución de la transformación de fase en estado sólido midiendo alguna propiedad física como ser la conductividad o la dureza. Estas medidas se suponen que muestran la evolución de la microestructura durante su transformación, en relación al tiempo de tratamiento térmico. Las representaciones gráficas de estas mediciones conforman una función sigmoidal o también llamada “curva S”, la que representa el comportamiento cinético de la mayoría de las reacciones en estado sólido. El objetivo del siguiente trabajo es estudiar el efecto de la temperatura y el tiempo en la velocidad de precipitación en una aleación CuNiSiCr. Se pretende, además, determinar el tipo de relación que se establece entre la dureza y el volumen de precipitados nucleados durante el ciclo térmico.Sección: Mecánica.Facultad de Ingenierí

Demostrador tecnológico de tobera realizada por FSW a partir de chapas laminadas y conformado plástico por repujado

En el presente trabajo se propone y pone a prueba un nuevo método de fabricación de toberas al cual se arriba gracias al desarrollo de aleaciones base cobre de mayor tenacidad conjuntamente con soldadura por batido: conformado plástico en frío. Se parte de una chapa laminada en frío, para luego rolarla y generar una virola cerrada longitudinalmente por la técnica de soldadura por batido. Una vez obtenida la virola se procede a deformar plásticamente en frío a través de un proceso de repujado para generar una disminución de sección de la virola que conformará la llamada garganta de la tobera, ubicada en el centro de la virola. El foco del trabajo se hace en el proceso de repujado que canalizará la deformación sobre la pieza, estudiando el impacto de diferentes conformaciones geométricas de las herramientas de repujado y variables tales como velocidad de giro y deformación aplicada. . Al deformar a bajas temperaturas, se logra obtener un material con elevada acritud, presentando una mejora en su resistencia, logrando piezas de menor peso con un proceso de sencilla aplicación. El repujado es un proceso de conformado de metal en el cual se da forma a una parte de simetría axial sobre un mandril o matriz mediante una herramienta redondeada o rodillo. La herramienta o el rodillo aplican una presión muy localizada (en casi un punto de contacto) para deformar el material de trabajo por medio de movimientos axiales o radiales sobre la superficie de la parte. Resulta conveniente resaltar que esta técnica resulta netamente artesanal-experimental, es así que, en toda la bibliografía consultada, siempre se deja abierta las recomendaciones de la elección de los parámetros experimentales al operador, entiéndase por parámetros experimentales velocidad de giro de la pieza y forma de la herramienta a emplear en el repujado, como así también, la lubricación a utilizar.Sección: Mecánica.Facultad de Ingenierí

Efecto de la temperatura en la velocidad de precipitación de la aleación CuNiSiCr

Las aleaciones CuNiSi y sus variantes constituyen un importante grupo de materiales de ingeniera de variadas aplicaciones en la industria eléctrica, electrónica y de transporte terrestre además de ser un potencial substituto de las tradicionales y toxicas aleaciones CuBe. En la industria ferroviaria, se utilizan para la fabricación alambres de contacto en sistemas conectores de catenaria. Como se conoce, aleaciones CuNiSi son muy adaptables a los requerimientos de la industria pues exhiben una variada gama de propiedades que se consiguen por medio del tratamiento o ciclo térmico. La utilización de este tipo de tratamientos produce en la aleación la precipitación de intermetalicos y este es el principal mecanismo de refuerzo que al mismo tiempo preserva la conductividad. La modificación de las propiedades de una aleación lograda por ciclos térmicos está directamente relacionada a su evolución microestructural y esto último implica algún tipo de transformación de fase en el material. Cuando esta transformación es debida al reordenamiento atómico producto de la difusión, el desarrollo de la transformación ocurre entonces en dependencia del tiempo y todo esto constituye, finalmente, la velocidad de transformación. En el caso de la aleación CuNiSiCr, la transformación de fase ocurre cuando, a causa de la temperatura, precipitan un tipo de compuesto llamado Siliciuros de Níquel (SixNiy) en la matriz de cobre [3] La mayoría de las investigaciones estudian la evolución de la transformación de fase en estado sólido midiendo alguna propiedad física como ser la conductividad o la dureza. Estas medidas se suponen que muestran la evolución de la microestructura durante su transformación, en relación al tiempo de tratamiento térmico. Las representaciones gráficas de estas mediciones conforman una función sigmoidal o también llamada “curva S”, la que representa el comportamiento cinético de la mayoría de las reacciones en estado sólido. El objetivo del siguiente trabajo es estudiar el efecto de la temperatura y el tiempo en la velocidad de precipitación en una aleación CuNiSiCr. Se pretende, además, determinar el tipo de relación que se establece entre la dureza y el volumen de precipitados nucleados durante el ciclo térmico.Sección: Mecánica.Facultad de Ingenierí

Influencia de la temperatura en el endurecimiento de la aleación CuNiSiCr

A menudo, en la manufactura de materiales industriales están involucrados proceso termomecánicos para lograr formas determinadas. Estos procesos utilizan secuencias de deformaciones en frío y recocidos para obtener propiedades ajustadas a las solicitaciones del servicio. El siguiente trabajo se basa en el estudio del proceso de endurecimiento por precipitación de una aleación de CuNiSiCr para alcanzar la mejor combinación de propiedades mecánicas. Para ello, dicha aleación fue solubilizada y laminada en frío hasta obtener una deformación del 84%; luego envejecida a diferentes temperaturas para determinar la correspondencia entre microestructura y propiedades. Durante el tratamiento térmico de envejecido se observaron diferentes estadios de dureza en función del tiempo. Este comportamiento esta asociado a interacciones entre precipitación, recuperación y recristalización. La temperatura tuvo influencia en las interacciones de estos procesos, principalmente en el tiempo necesario para la diferenciación de los mismos. Los resultados preliminares de esta investigación indican que controlando la temperatura podemos retardar lo suficiente los procesos que producen ablandamiento del material de modo de producir un material que tenga las propiedades necesarias para cumplir con los requerimientos del servicio.Facultad de Ingenierí

Soldadura por fricción y agitación de placas de aluminio 5086

A finales de 1991 fue concebido y desarrollado por The Welding Institute (TWI) un nuevo método de soldadura, el cual se denominó Friction Stir Welding (FSW). El proceso de soldadura por fricción agitación o FSW se realiza con una herramienta cilíndrica compuesta de dos cuerpos, el hombro y la espiga, la cual gira a un determinado número de revoluciones. Esta herramienta es introducida lentamente por una fuerza axial, entre la línea de unión de las dos chapas o placas a unir, las cuales se encuentran dispuestas a tope una con otra. El calor para la soldadura es generado por el contacto entre el hombro de la herramienta con la superficie de las chapas a soldar y la deformación del material promovida por el pin de la herramienta provoca un ablandamiento del material, sin llegar a la fusión, favoreciendo la deformación del mismo. El movimiento de rotación y avance de la herramienta promueve un flujo y mezclado del material desde un borde hacia el otro de la soldadura, lo cual conduce a la unión, en estado sólido, entre las dos piezas. El diseño de la herramienta juega un importante rol en la calidad final de la soldadura, como así también, en la velocidad de soldadura. La disponibilidad de una fresa de tres ejes con control numérico en el Departamento de Mecánica, permite controlar con detalle los parámetros del proceso. Los estudios se iniciaron sobre placas de aluminio de aleación AA5086, empleado distintas formas y tamaño de herramientas, como así también, los parámetros de movimiento para cada geometría de herramienta, a partir de ello se han conseguido soldaduras morfológicamente sanas que permitieron realizar estudios tanto macroscópicos como microscópicos de la zona del material afectada a la soldadura. El análisis de los resultados obtenidos de las soldaduras, permite proyectar el estudio del proceso hacia nuevos horizontes, tanto de materiales a soldar como de diseños de herramientas.Facultad de Ingenierí