Optimización del diseño y fabricación de herramienta con pin cónico roscado para soldadura por friccion-agitacion

Design optimization and fabrication of a thread tapered pin tool for friction stir welding

  • Juan Carlos Carrasco Universidad Autónoma del Caribe
  • Isaith Berdugo
  • Rafael Ospina
  • Jimy Unfried S.
Palabras clave: Friction Stir Welding, thread tapered pin tool, CNC mechanized, Aluminum AA1100 (en_US)
Palabras clave: Soldadura por fricción-agitación (SFA), herramientas de pin cónico, mecanizado (CNC), aluminio AA1100 (es_ES)

Resumen (es_ES)

El objetivo de esta investigación es describir los pasos necesarios para el diseño y la construcción de la herramienta con pin cónico roscado no consumible para la soldadura por fricción-agitación (SFA) en una fresadora convencional universal del laboratorio de mecanizado de la Universidad Autónoma del Caribe. La SFA tiene bajos niveles de defectos, excelentes propiedades mecánicas y no requiere material de aporte. Además, tiene alto potencial de aplicación en la industria de construcción de barcos, aviones, etc. El presente artículo describe el diseño de tres diferentes tipos de configuración para las herramientas, así: pin cónico roscado y hombro liso, pin cónico roscado con espiral en el hombro y pin cónico roscado con círculos concéntricos en el hombro. Se describe la selección del material, su proceso de fabricación, los parámetros de corte y las herramientas de corte utilizadas. Se optimizó el diseño con base en la geometría y las limitaciones del cabezal de la fresadora donde se acopla la herramienta. Para la herramienta de pin cónico roscado con hombro liso se adjunta la ecuación básica que gobierna su diseño. Se realizó la soldadura por fricción y agitación de placas de aluminio AA1100 con la herramienta de pin cónico roscado con hombro liso y se obtuvieron resultados satisfactorios.

Resumen (en_US)

The aim of this work is to describe the design and manufacture steps of a pin tool for Friction Stir Welding (FSW) process, which will be developed in a conventional milling machine located at Universidad Autónoma del Caribe. FSW is a free solidification defects process, useful to produce welded joints with good mechanical properties without filler metal. FSW has high potential of application in naval and aeronautical industries. Here is described the design steps of three different geometrical configurations of pin tool: conical pin with flat surface shoulder; conical pin with spiral at surface shoulder; and conical pin with concentrically circles at surface shoulder. Stages referred to materials selection, processes of fabrication, cut parameters, and used cut tools are described here. Tool design was optimized taking into account geometrical and dimensional restrictions the milling head tool holder. A description of basic equation, which described of geometry of pin tool is discussed. Finally, welded joints of aluminum AA1100 were successfully obtained using a tool with conical pin and flat shoulder combination.

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Biografía del autor/a

Juan Carlos Carrasco, Universidad Autónoma del Caribe
Ingeniero mecánico, Universidad Técnica Estatal de Volgogrado, Rusia. MSc. en Ingeniería Mecánica, Universidad Técnica Estatal de Volgogrado, Rusia.
Profesor titular, tiempo completo, Universidad Autónoma del Caribe, Facultad de Ingeniería Colombia.
Isaith Berdugo
Estudiante de Ingeniería Mecánica, Universidad Autónoma del Caribe, Colombia.
Rafael Ospina
Estudiante de Ingeniería Mecánica, Universidad Autónoma del Caribe, Colombia.

Jimy Unfried S.
Ingeniero mecánico, Universidad Nacional, Colombia. MSc. En Ingeniería de Materiales y Procesos, Universidad Nacional, Colombia. Ph.D. en Ingeniería Mecánica, Unicamp, Brasil. Docente investigador,
Universidad Autónoma del Caribe, Facultad de Ingeniería, Colombia.

Referencias

G. Fernández, A. Burgos y H. G. Svoboda, “Adaptación de una máquina herramienta para soldadura por friction stir welding (fsw) de aluminio”, Congreso sam/Conamet 2009, Buenos Aires, 19 a 23 de octubre de 2009.

R. S. Mishra y M. W. Mahoney, “Friction stir welding and processing”, asm International, 2007.

R. S. Mishra, “Friction stir welding and processing”, Materials Science and EngineeringR, vol. 50, no. 1-2, pp. 1-78, 2005.

. M. Mentha, A. Arora, A. De y T. Debroy, “Tool geometry for friction stir welding-optimum shoulder diameter”, Metallurgical and Materials Transactions, vol. 42 A, Issue 9, p. 2716-22, sep. 2011.

C. B. Fuller, “Friction stir tooling: Tools materials and designs”, citado en R. S. Mishra y M. W. Mahoney, “Friction stir welding and processing”, Materials Science and Engineering, vol. 50, 2005, table 2.1, p. 9.

Bohler, Catálogo aceros para trabajo en caliente [en línea], disponible: http://www.bohlerandina.com/images/Catalogo_Acero_Trabajo_En_Caliente_W302_FSP.pdf

Cómo citar
Carrasco, J. C., Berdugo, I., Ospina, R., & Unfried S., J. (2014). Optimización del diseño y fabricación de herramienta con pin cónico roscado para soldadura por friccion-agitacion. Visión electrónica, 7(2), 135-144. https://doi.org/10.14483/22484728.5519
Publicado: 2014-04-10
Sección
Visión de Caso