Diseño y Construcción de una Máquina de Soldadura de Fricción por Aglomeración

Sánchez-Femat, Oscar Francisco; Delgado-Pamanes, Miguel Fernando; Reyes-Osorio, Luis Arturo; Suárez-Rosales, Miguel Ángel; Chávez-Alcala, José Federico; Flores-Pinedo, Rafael; Becerra-Márquez, Josúe Daniel

doi:10.1590/0104-9224/SI26.06

Acessibilidade / Reportar erro

Brasil

Español English

sumário « anterior atual seguinte »

Sumário

ARTÍCULOS CIENTÍFICOS • Soldag. insp. 26 • 2021 • https://doi.org/10.1590/0104-9224/SI26.06 copiar

Diseño y Construcción de una Máquina de Soldadura de Fricción por Aglomeración

Design and Construction of a Novel Friction Crushing Welding Machine

Autoría SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumen:

Los procesos de soldadura por fricción son utilizados en áreas diversas tales como el sector naval, automotriz y aeroespacial. Estos procesos ofrecen una gran flexibilidad y eficiencia energética en la generación de uniones. La soldadura de fricción por aglomeración es un proceso de unión en estado sólido, en el que una herramienta giratoria opera a lo largo de una línea de unión entre dos piezas generando calor por fricción y agitación mecánica para formar la unión de soldadura. En este trabajo, se presenta el diseño y construcción de una máquina de soldadura de fricción por aglomeración, considerando las etapas: a) diseño de disco de soldadura, b) cálculo en la preparación de láminas, c) selección del motor - tornillo de avance y d) cálculo de la estructura de soporte. En la evaluación del equipo se desarrollaron uniones de soldadura en aleaciones ligeras de Zn-22% Al-2% Cu (zinalco) y Al A380 generando cordones de soldadura con un flujo continuo de material.

Palabras-clave:
Soldadura de fricción por aglomeración; simulación; diseño

Característica	Desarrollo	Valor (mm)
Diámetro del contorno del disco, $d_{c}$	$d_{c} = \sqrt{2} * (4 * 2,2 mm + 1 mm)$	$13,85$
Ancho del contorno del disco, $W_{C}$	$W_{C} = 2 * 4,4 + 1$	$9,8$
Longitud de contacto entre los materiales a soldar y el disco, $L_{P}$	$L_{P} = \sqrt{57,8 m m (2,88 m m)}$	$12,90$

Característica geométrica (mm)	Número de disco para soldadura
	Calculado	Simulados
	Calculado	D1	D2	D3	D4	D5
Radio de curvatura, $R_{C}$	6,925	7,93	19,30	20,00	22,00	10,00
Hombro, S	5,00	5,00	0,50	2,80	2,80	5,00
Radio del disco, $R_{D}$	60,00	60,00	60,00	40,00	40,00	40,00
Espesor, $W_{D}$	19,80	20,00	20,00	20,00	25,00	25,00

Característica	Desarrollo	Valor
Máximo valor de deformación, ϵ	$\in = l n (\frac{7,28 m m}{4,4 m m})$	$0,503$
Esfuerzo de cedencia promedio, ${\bar{Y}}_{F}$	$\bar{Y_{F}} = \frac{205 M P a * {0,504}^{0,20}}{1 + 0,20}$	$148,95 M P a$
Fuerza, $F$	$F = 148,95 M P a * 0,0054 m * 0,0129 m$	$10,375 k N$
Torque, $T$	$T = 0,5 * 10,375 k N * 0,0129 m$	$66,918 N m$
Potencia, $P$	$P = \frac{2 * π * 66,918 N m * 1.000 r p m}{60.000}$	$7,01 k W$

Característica	Valor (mm)
Diámetro, ø	20,00
Paso de rosca, P	2,00
Diámetro de rosca, ø_r	28,64
Diámetro de paso, ø_p	19,18
Diámetro de medio, ø_m	19,00

Característica	Desarrollo	Valor
Revoluciones por minutos, N	$N = \frac{60 (0,166 \frac{m}{s})}{0,002}$	$5000 r p m$
Potencia requerida, P	$P = \frac{2 * π * 2,723 N * m * 5.000 r p m}{60.000}$	$1,42 k W$

Característica	Desarrollo	Valor
Revoluciones por minutos, N	$N = \frac{60 (0,0166667 \frac{m}{s})}{0,002}$	$500 r p m$
Potencia requerida, P	$P = \frac{2 * π * 40 N * m * 500 r p m}{60.000}$	$2,09 k W$

Propiedad	Valor (N/m2)
Módulo de Young, E	2 x 1011
Esfuerzo Último de Tensión, S_ut	40,00 x106
Esfuerzo de Cedencia, S_y	250,00 x106

Associação Brasileira de Soldagem Rua Dr Guilherme Bannitz, 126 conj 42, 04532-060 - São Paulo/SP Brasil, Tel.: (55 11) 3045 5040, Fax: (55 11) 3045 8578 - São Paulo - SP - Brazil
E-mail: abs@abs-soldagem.org.br

Acompanhe os números deste periódico no seu leitor de RSS

[1] E-mail: mfdelgadop@ipn.mx (MFDP)