SISTEMAS DE UNIÓN. Soldadura por fricción, soldadura por rayo láser y soldadura por ultrasonido

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Mariano San Segundo Fernández
hace 8 años
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1 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

Bolaños / Andrés Córdova / Elsa García / Cristina

2 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.

Inglaterra desde hace aproximadamente 20 años.

3 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.

4 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: v=xlxbqmsfoe0 Soldadura por fricción-agitación FSW VIDEO: watch?v=eypzz0w6o_i

Soldadura convencional por fricción para piezas con simetría de revolución VIDEO:

5 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.

6 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.

La herramienta empieza a moverse a lo largo de la junta

7 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.

La parte sobrante del perno es removida.

8 VENTAJAS Puede ser automatizado. Ciclos cortos de operación. No emite radiación ni gases nocivos. No requiere gas de protección. Se ahorran material y operaciones.

9 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).

10 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

Los materiales a soldar deben ser forjables; no se permiten cerámicas, hierros fundidos, etc.

11 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.

12 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)

sus aleaciones Aceros suaves Aceros inoxidables austeníticos y

13 APLICACIONES Reparaciones de fisuras en estructuras de plataformas, barcos y tuberías. Industria naval y la marina (páneles para cubiertas, tabiques, cascos, etc.

14 Industria aeroespacial (alas y colas de los aviones, tanques de combustible, etc.). Medios de transporte terrestre (cuerpos de camiones, motores y chasis.

15 Tanques de gas. Equipos de cocina. Intercambiadores de calor en la industria química. Almacenes para la industria agrícola, entre otros

16 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.

17 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.

Usa la energía aportada por un haz de luz láser que genera un punto de densidad de

18 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:

Estos espejos también permiten controlar la profundidad de penetración así como el ancho

19 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

20 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.

Tiene gran flexibilidad mediante su salida por fibra óptica.

21 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

22 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.

23 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.

24 Aluminio (Al) Titanio (Ti) Metales ferrosos (Fe) Cobre (Cu) Níquel (Ni) Acero inoxidable Columbio (Cb) Superaleaciones MATERIALES

25 APLICACIONES Trabajos de reparación repetitivos y de alta precisión. Ensamblaje de láminas metálicas sin deformación. Aeronáutica y ferrocarriles. Piezas de electrodomésticos.

26 Muebles metálicos. Aerogeneradores. Máquinas de procesado y embalaje de alimentos. Instrumental medico, quirúrgico y dental.

27 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.

28 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.

29 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: Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusión, sino que se sueldan

30 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.

31 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.

32 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.

33 MATERIALES Metales (aluminio (Al), cobre (Cu), níquel (Ni), latón, etc.). Plásticos termosoldables (ABS, poliamidas, polipropilenos, etc.).

34 APLICACIONES Unión de cables a terminales. Industria automotriz. Aparatos electrodomésticos. Industria de las comunicaciones. Industria electrónica.

35 MÁQUINA PARA SOLDADURA ULTRASÓNICA Los equipos de soldadura por ultrasonido están constituidos principalmente por el generador, el convertidor eléctrico y el sonotrodo reflector.

36 EQUIPO DE SEGURIDAD

37 BIBLIOGRAFÍA (2006). Qué es la soldadura ultrasónica?. ( en línea): consultado el 26/enero/2013. (2012). Soldadura por láser. (en línea): consultado el 26/enero/2013. (2013). Ventajas de la soldadura láser. (en línea): consultado el 26/ enero/2013. (2013). Soldadura de aluminio por fricción. (en línea): Procesos/Soldadura-de-Aluminio-mediante-Batido-por-Friccion.cfm consultado el 26/enero/2013. Soldadura por ultrasonido. (en línea): consultado el 27/enero/2013.

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