Estudio de la unión soldada de aleaciones diseñadas para brazing de aceros pulvimetalúrgicos

Abstract

La técnica de sinter-brazing consiste en realizar la unión de piezas en verde mientras éstas se sinterizan, cuando la aleación de aporte forma una fase líquida. Este método ofrece ventajas competitivas en el procesado de los componentes estructurales ya que permite que las piezas fabricadas de este modo tengan buenas propiedades mecánicas, así como buen control dimensional, sin aumentar el número de etapas del proceso de obtención de un cierto componente, ni su coste de manera muy notable. La composición de la aleación de brazing tiene un papel fundamental en este estudio, pues la capacidad de infiltración, mojabilidad, la interacción química de la aleación con el substrato y el desarrollo de la microestructura dependen directamente de dicha composición. Es importante conocer cómo afectan a los ensayos de sinter-brazing algunos parámetros de la fase líquida que forma la aleación de aporte, como son el comportamiento del líquido sobre la superficie sólida de los substratos y la variación dimensional de las probetas. Por eso, este trabajo está enfocado en el estudio de algunos de los factores que influyen en la técnica de sinter-brazing. De ese modo, se realizan ensayos de mojado para medir la evolución del ángulo de contacto entre el líquido y el sólido, y así, determinar la mojabilidad de aleaciones diseñadas para brazing de aceros sinterizados. Además, se llevan a cabo ensayos de dilatometría para estudiar la variación dimensional que induce la formación de una fase líquida durante el proceso de soldadura y ver sus efectos, para poder entender el comportamiento del líquido en los ensayos de sinter-brazing. En ambos tipos de ensayos se utilizan substratos de Fe y FeC para analizar los fenómenos que tienen lugar entre el líquido y el sólido, tanto en presencia como en ausencia de carbono. Además, ambos tipos de ensayos se llevan a cabo en dos atmósferas de sinterización distintas (Ar y N2-H2) para analizar la influencia de ésta. Finalmente, la caracterización de las muestras se realiza mediante microscopía óptica (LOM) y microscopía electrónica de barrido (SEM). La primera se utiliza en este trabajo para ver la intercara en los ensayos de mojado y la zona donde está el líquido en los ensayos de dilatometría; mientras que el segundo tipo de microscopía se usa para analizar la morfología de la muestra y hacer análisis de composición por EDS en el caso de los ensayos de mojado.The sinter-brazing technique consists on joining green compacts while sintering, when the brazing alloy forms a liquid phase. This method offers some competitive advantages in the manufacturing process of structural components, since it is possible to obtain pieces with good mechanical properties, as well as a good dimensional control. Moreover, it does not increase the number of steps in the manufacturing process and its costs. The composition of the brazing alloy is a key factor in this study, since the wettability, capacity of infiltration, chemical interaction between the substrate and the alloy, as well as the development of the microstructure, depend directly on that composition. Some parameters, like the liquid phase behavior over the solid surface and the dimensional variation of the samples, play a key role in sinter-brazing tests. Thus, this work is focused on making tests to study these parameters with the aim of analyzing how they will affect to sinter-brazing tests. Therefore, in this study, wetting tests will be carried out on different iron-based substrates in order to measure the evolution of the contact angle between the liquid and the solid surface. Moreover, dilatometry tests are performed to analyze the dimensional variation due to the liquid phase formation while the brazing process. These tests are carried out by using different iron-based substrates (Fe and FeC) to compare the phenomena of liquid drop impact on solid and liquid surfaces, in the presence or absence of carbon. In addition, both wetting and dilatometry tests are carried out under two different sintering atmospheres (Ar y N2-H2) to analyze their influence on the wettability and dimensional control of the samples. Eventually, characterization of the samples is supported with Light Optical Microscopy (LOM), to see the interface between liquid and solid phase on wetting tests, and to observe where the liquid is located on dilatometry tests, and Scanning Electronic Microscopy (SEM), to observe the morphology of the specimens and to perform EDS analysis to examine their composition on wetting tests.Ingeniería en Tecnologías Industriale

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