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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.


• 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


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).


• 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


• 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 externode 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


http://www.youtube.com/watch?v=OhKatfrk3Cs

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 post-soldadura.

• 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• 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

• 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.

• 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


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


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.


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

• 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-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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http://www.esabna.com/mx/sp/educacion/Procesos/Soldadura-de-Aluminio-mediante-Batido-por-Friccion.cfm




http://www.construccion-civil.com/2011/03/soldadura-por-ultrasonido-existe-si.html




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