Diseño y fabricación de herramientas y placa de apoyo para la realización de juntas soldadas de aleaciones de aluminio mediante fricción-agitación

Abstract

En el año de 1991 en The Welding Institute (TWI) fue desarrollado un nuevo método de soldadura en estado sólido, llamado soldadura por Fricción-Agitación (Friction Stir Welding). En este proceso se logra obtener una unión soldada al introducir una herramienta que rota y avanza sobre un par de placas, generando calor por medio de fricción, el cual plastifica el metal a su alrededor. La herramienta consta de un hombro cilíndrico y un pin en el extremo inferior del hombro. Cuando la herramienta es introducida entre ambas placas el hombro produce calor por la fricción con el metal de base, mientras que el pin promueve la agitación del metal plastificado a medida que esté se desplaza a través de las placas a soldar. A pesar de que en Colombia existen algunas universidades que vienen realizando estudios en esta área, el proceso es desconocido en la mayoría de las instituciones de educación superior y, más aún, en la industria nacional. Por este motivo, en este trabajo se propone el diseño y fabricación de herramientas y de una placa de apoyo, para la soldadura por Fricción-Agitación de aleaciones de aluminio. El diseño de la geometría de la herramienta será realizado con base en cálculos de transferencia de calor realizados por medio de herramientas computacionales; trabajo llevado a cabo en el semillero de investigación SeCADD-ProM, del ITM. La herramienta para FSW fue diseñada y fabricada considerando un sistema modular, o sea, una herramienta compuesta por varios elementos intercambiables; estos elementos son: un cono morse, para su acoplamiento a la fresadora; un vástago, para la disipación del calor; y un inserto, constituido por el hombro y un pin. Igualmente fue diseñada una placa de apoyo, la cual se utilizará para fijar las placas de la junta y para proteger la mesa de la fresadora.