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Soldadura por fricción, soldadura por rayo láser y soldadura por ultrasonido
EQUIPO 2: Regina Bolaños / Andrés Córdova / Elsa García / Cristina Padilla
29/enero/2013Profesor MD Gustavo Adolfo Pérez Bolde
SISTEMAS DE UNIÓN
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.
sábado 19 de octubre de 2013
• 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.
sábado 19 de octubre de 2013
• 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
sábado 19 de octubre de 2013
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.
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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.
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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.
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VENTAJAS• Puede ser automatizado.• Ciclos cortos de operación.• No emite radiación ni gases nocivos.• No requiere gas de protección.• Se ahorran material y operaciones.
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• 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).
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• 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
RESTRICCIONES Y CONSIDERACIONES
sábado 19 de octubre de 2013
• 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.
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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)
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APLICACIONES
• Reparaciones de fisuras en estructuras de plataformas, barcos y tuberías.
• Industria naval y la marina (páneles para
cubiertas, tabiques, cascos, etc.
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• Industria aeroespacial (alas y colas de los aviones, tanques de combustible, etc.).
• Medios de transporte terrestre (cuerpos de camiones, motores y chasis.
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• Tanques de gas.• Equipos de cocina.• Intercambiadores de calor en la industria
química.• Almacenes para la industria agrícola, entre
otros…
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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.
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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 externode aporte.
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• 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
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• 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
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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 post-soldadura.
• Se puede automatizar y alcanzar altas velocidades.
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• 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
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• 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.
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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.
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MATERIALES• Aluminio (Al) • Titanio (Ti)• Metales ferrosos (Fe)• Cobre (Cu)• Níquel (Ni)• Acero inoxidable• Columbio (Cb)• Superaleaciones
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APLICACIONES• Trabajos de reparación repetitivos y de alta
precisión.• Ensamblaje de láminas metálicas sin
deformación.• Aeronáutica y ferrocarriles.• Piezas de electrodomésticos.
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• Muebles metálicos.• Aerogeneradores.• Máquinas de procesado y embalaje de
alimentos.• Instrumental medico, quirúrgico y dental.
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MÁQUINA DE SOLDADURA LÁSER
• Base de la máquina.• Mesa de cruz x/y motorizada.• Láser.• Suministro de gas (Helio/Argón).• Microscopio.• Arreglo de prensado.• Brazo mecánico.
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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.
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• 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.
• Las piezas a soldar no se calientan hasta el
punto de fusión, sino que se sueldan
Soldadura por ultrasonidoVIDEO: http://www.youtube.com/watch?v=q7w3DkdS3_c
sábado 19 de octubre de 2013
SOLDADURA ULTRASÓNICA DE PLÁSTICOS• Para la unión de piezas con soldadura
ultrasónica de plásticos las vibraciones son introducidas verticalmente.
• Para la unión de piezas con soldadura ultrasónica de metales las vibraciones son introducidas horizontalmente.
SOLDADURA ULTRASÓNICA DE METALES
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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.
sábado 19 de octubre de 2013
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.
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MATERIALES
• Metales (aluminio (Al), cobre (Cu), níquel (Ni), latón, etc.).
• Plásticos termosoldables (ABS, poliamidas, polipropilenos, etc.).
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APLICACIONES
• Unión de cables a terminales.• Industria automotriz.• Aparatos electrodomésticos.• Industria de las comunicaciones.• Industria electrónica.
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MÁQUINA PARA SOLDADURA ULTRASÓNICA• Los equipos de soldadura por ultrasonido
están constituidos principalmente por el generador, el convertidor eléctrico y el sonotrodo reflector.
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BIBLIOGRAFÍA(2006). ¿Qué es la soldadura ultrasónica?. ( en línea): http://www.quiminet.com/articulos/que-es-la-
soldadura-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-por-ultrasonido-existe-si.html consultado el 27/enero/2013.
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