pdf de soldadura por fricción, láser y ultrasonido

Transcripción

SISTEMAS DE UNIÓN
Soldadura por fricción,
soldadura por rayo láser y
soldadura por ultrasonido
EQUIPO 2: Regina Bolaños / Andrés Córdova / Elsa
García / Cristina Padilla
29/enero/2013
Profesor MD Gustavo Adolfo Pérez Bolde
sábado 19 de octubre de 2013
Soldadura por fricción
(fsw)
• Friction Stir Welding.
• Desarrollado por el TWI (“Technological
Welding Institute”) de Inglaterra desde hace
aproximadamente 20 años.
• Proceso de unión de dos piezas que se
realiza en estado sólido, sin necesidad de
un material de aporte.
• Una herramienta cilíndrica con un perno en
su extremo ejerce cierta PRESIÓN y
VELOCIDAD DE ROTACIÓN que permite
soldar piezas juntas a tope y a solape de
gran longitud.
• Supera la mayor limitación del proceso
convencional por fricción que consiste en
la restricción de su aplicación a piezas con
simetría de revolución.
Soldadura convencional por fricción
para piezas con simetría de revolución
VIDEO: http://www.youtube.com/watch?
v=xLXBQmSFOE0
Soldadura por fricción-agitación FSW
VIDEO: http://www.youtube.com/
watch?v=EyPZz0w6O_I
FASE DE FRICCIÓN
– El perno adquiere la velocidad necesaria para
empezar a penetrar en la junta de los dos
materiales que se quieren unir.
– Se da un aumento de temperatura debido a la
fricción que se produce al presionar el mismo
sobre la unión de los materiales.
FASE DE CALENTAMIENTO Y UNIÓN
– Los materiales a unir se ablandan adquiriendo
un estado plástico.
– La herramienta empieza a moverse a lo largo
de la junta manteniendo la fuerza de la presión y
el movimiento de rotación para ablandar y unir
toda el área a soldar.
FASE DE FRENADO
– Se finaliza la unión de toda la línea de
soldadura.
– Disminuyen la velocidad de rotación y la
presión del perno.
– La parte sobrante del perno es removida.
FASE DE ENFRIAMIENTO Y UNIÓN
– El material al enfriarse pasará de nuevo a un
estado sólido quedando así lista la soldadura.
VENTAJAS
• Puede ser automatizado.
• Ciclos cortos de operación.
• No emite radiación ni gases nocivos.
• No requiere gas de protección.
• Se ahorran material y operaciones.
• No necesita lijado ni cepillado posterior
porque no hay porosidad ni cavidades
internas.
• Se consiguen soldaduras de alta calidad
con baja distorsión, superando uniones de
difícil soldadura por métodos de fusión
convencionales.
• Es muy versátil por todo el tipo de uniones
que se pueden realizar (juntas lineales por una o dos
caras, piezas superpuestas, unión en esquina o en forma de
T, circunferencias, ángulos, 3 dimensiones).
RESTRICCIONES Y CONSIDERACIONES
• Las piezas a unir deberán estar firmemente
ancladas.
• Quedará un pequeño agujero al final de la
soldadura a menos que se utilice un perno
especial.
• Los materiales a soldar deben ser
forjables; no se permiten cerámicas,
hierros fundidos, etc.
• Los materiales deben de generar fricción
en la interfase de contacto a través de la
presión y la rotación; no se pueden soldar
• Se tendrá que tener en cuenta el material
empleado para la herramienta de
soldadura en función a los materiales que
se van a querer soldar.
• Si se quieren soldar hierros fundidos o
aceros endurecidos, se requerirá una
temperatura más elevada que para otro
tipo de materiales.
MATERIALES
• Aleaciones de aluminio (Al) de hasta 75
mm (3”) de espesor
• Cobre (Cu) y sus aleaciones
• Plomo (Pb)
• Titanio (Ti) y sus aleaciones
• Aceros suaves
• Aceros inoxidables austeníticos y
martensíticos
• Aleaciones de níquel (Ni)
• Aleaciones de magnesio (Mg)
APLICACIONES
• Reparaciones de fisuras en estructuras de
plataformas, barcos y tuberías.
• Industria naval y la marina (páneles para
cubiertas, tabiques, cascos, etc.
• Industria aeroespacial (alas y colas de los
aviones, tanques de combustible, etc.).
• Medios de transporte terrestre (cuerpos de
camiones, motores y chasis.
• Tanques de gas.
• Equipos de cocina.
• Intercambiadores de calor en la industria
química.
• Almacenes para la industria agrícola, entre
otros…
MÁQUINA DE SOLDADURA POR
FRICCIÓN FSW
• Motor con bomba hidráulica.
• Distribuidor.
• Controles de velocidad.
• Sensores.
• Soporte de cilindro.
• Tubos hidráulicos y mangueras.
• Pórtico de trabajo.
Soldadura láser
• Proceso de unión por fusión utilizado por
primera vez a mediados del siglo XX.
• Usa la energía aportada por un haz de luz
láser que genera un punto de densidad de
alta energía de aproximadamente 2 mm de
diámetro para poder unir dos materiales a
partir de su fundición.
• No necesita de un material externo
de aporte.
• Por medio de espejos, se manda toda la
energía que el láser emite a una zona
reducida del material que es justo el
espacio que quiere ser unido.
• Estos espejos también permiten controlar
la profundidad de penetración así como el
ancho de cordón de soldadura que se
requiere.
Esquema de proceso de soldadura láser
VIDEO: http://www.youtube.com/watch?v=OhKatfrk3Cs
• Cuando el material llega a la temperatura de
fusión, se da una ionización de la mezcla
del material fundido con los vapores que
se van generando en el proceso y por estas
reacciones se forma una especie de
plasma.
• Para que el cordón de soldadura aplicado
por láser sea lo más homogéneo posible se
puede aportar un gas inerte como pueden
se Argón (Ar) o Helio (He) evitando la
VENTAJAS
• Muy buena calidad con niveles de
distorsión mínimos.
• Es el tipo de soldadura de más alta
precisión por su alto grado de control.
• Tiene gran flexibilidad mediante su
salida por fibra óptica.
• Es una soldadura dúctil y libre de
porosidades.
• Ahorro de costos de procesos postsoldadura.
• Se puede automatizar y alcanzar altas
velocidades.
• La reparación de elementos utilizando
soldadura por láser ofrece una resistencia
superior al desgaste y resiste la erosión.
• Es una soldadura especialmente eficaz en
piezas delgadas, sin embargo, es posible
soldar materiales de hasta 1” de espesor.
• No hay desgaste de herramientas porque
no hay contacto directo con la soldadura.
• Generalmente no se necesita material de
• Se pueden soldar materiales
disimilares.
• Permite soldar en campo sin
necesidad de desmontar moldes o
matrices.
• No hay riesgos de distorsión,
debilitamiento o aparición de fisuras.
• Se produce concentración de calor
sobre la pieza en zonas muy
limitadas y definidas.
RESTRICCIONES Y CONSIDERACIONES
• El equipo necesario para la soldadura por
láser es de costo elevado y consume
mucha potencia eléctrica.
• No es posible realizar cordones muy
anchos.
• Es difícil soldar materiales con alta
reflexión de la luz.
• Si la intensidad de la luz del láser no se
controla adecuadamente se puede llegar a
perforar el material.
MATERIALES
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Aluminio (Al)
Titanio (Ti)
Metales ferrosos (Fe)
Cobre (Cu)
Níquel (Ni)
Acero inoxidable
Columbio (Cb)
Superaleaciones
APLICACIONES
• Trabajos de reparación repetitivos y de alta
precisión.
• Ensamblaje de láminas metálicas sin
deformación.
• Aeronáutica y ferrocarriles.
• Piezas de electrodomésticos.
• Muebles metálicos.
• Aerogeneradores.
• Máquinas de procesado y embalaje de
alimentos.
• Instrumental medico, quirúrgico y dental.
MÁQUINA DE SOLDADURA LÁSER
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Base de la máquina.
Mesa de cruz x/y motorizada.
Láser.
Suministro de gas (Helio/Argón).
Microscopio.
Arreglo de prensado.
Brazo mecánico.
Soldadura por ultrasonido
• Se originó en Alemania desde 1936, hasta
1950 cuando comenzó a darse a conocer en
ciertos sectores de la industria.
• Proceso utilizado tanto para unir plásticos
como para unir metales.
• Se colocan los materiales uno encima de
otro, se emite una onda ultrasónica que
mueve las moléculas de ambos materiales
provocando que éstas se fundan.
Soldadura por ultrasonido
VIDEO: http://www.youtube.com/watch?v=q7w3DkdS3_c
• Las piezas a soldar no se calientan hasta el
punto de fusión, sino que se sueldan
SOLDADURA ULTRASÓNICA DE
PLÁSTICOS
• Para la unión de piezas con soldadura
ultrasónica de plásticos las vibraciones son
introducidas verticalmente.
SOLDADURA ULTRASÓNICA DE METALES
• Para la unión de piezas con soldadura
ultrasónica de metales las vibraciones son
introducidas horizontalmente.
VENTAJAS
No utiliza productos consumibles.
Ciclos menores a 1 segundo.
Consume poca energía.
No produce gases ni olores nocivos.
Puede ser controlada electrónicamente.
Se pueden unir metales diferentes.
La calidad de la soldadura es alta y
uniforme.
• No hay acumulación de calentamiento.
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RESTRICCIONES
• No se pueden hacer soldaduras de cordón.
• Sólo se pueden soldar piezas con
espesores menores a 3 mm.
• Sólo se pueden unir superficies planas o
con poca curvatura.
• Tiene un costo alto.
MATERIALES
• Metales (aluminio (Al), cobre (Cu), níquel
(Ni), latón, etc.).
• Plásticos termosoldables (ABS, poliamidas,
polipropilenos, etc.).
APLICACIONES
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Unión de cables a terminales.
Industria automotriz.
Aparatos electrodomésticos.
Industria de las comunicaciones.
Industria electrónica.
MÁQUINA PARA SOLDADURA
ULTRASÓNICA
• Los equipos de soldadura por ultrasonido
están constituidos principalmente por el
generador, el convertidor eléctrico y el
sonotrodo reflector.
EQUIPO DE SEGURIDAD
BIBLIOGRAFÍA
(2006). ¿Qué es la soldadura ultrasónica?. ( en línea): http://www.quiminet.com/articulos/que-es-lasoldadura-ultrasonica-6721.htm consultado el 26/enero/2013.
(2012). Soldadura por láser. (en línea): http://www.ecured.cu/index.php/Soldadura_por_láser consultado el
26/enero/2013.
(2013). Ventajas de la soldadura láser. (en línea): http://www.argimetal.com/op6.asp?1 consultado el 26/
enero/2013.
(2013). Soldadura de aluminio por fricción. (en línea): http://www.esabna.com/mx/sp/educacion/
Procesos/Soldadura-de-Aluminio-mediante-Batido-por-Friccion.cfm consultado el 26/enero/2013.
Soldadura por ultrasonido. (en línea): http://www.construccion-civil.com/2011/03/soldadura-porultrasonido-existe-si.html consultado el 27/enero/2013.

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