Efecto de la altura del manguito en uniones soldadas en cañerías de cobre

Bushing height effect in soldered copper pipe joints

Se perforó un tubo de cobre de 28,6 mm de diámetro, por el proceso de taladrado por fluencia térmica (TFT). Se prepararon manguitos de diferentes alturas, haciendo un preperforado con brocas convencionales HSS de distintos diámetros. Se seleccionaron manguitos de dos alturas diferentes. Se determinó la circularidad de la perforación. Se soldó un tubo de cobre de ø 12,7 mm en forma perpendicular a un tubo de cobre de ø 28,6 mm y se determinó la resistencia a la tracción de la unión soldada, para lo cual se diseñó un dispositivo mecánico que fue adaptado en la máquina universal de ensayos. Se hicieron ensayos de microdureza y metalografía de la unión. Se concluyó que el manguito de menor altura es suficiente para que la unión alcance la máxima resistencia.

INTRODUCCIÓN

Uno de los procesos de unión de partes más utilizados en el campo de la mecánica es la soldadura. Hace algunos años los tubos de cobre se unían mediante soldadura plomoestaño, pero el efecto dañino del plomo ha llevado a buscar nuevos elementos para uniones soldadas. Una alternativa es la utilización de la soldadura cobre-plata.

El proceso de unión de tubos de paredes delgadas es complejo ya que existe un área de contacto muy pequeña entre los tubos a soldar. Esta zona soldada no puede ser sometida a esfuerzos de deformación o torsión por el riesgo de rotura. Este inconveniente es evitado utilizando el proceso de taladrado por fluencia térmica [1].

Este proceso consiste en realizar la perforación mediante la fricción entre la herramienta y el material a perforar. La herramienta al girar y avanzar calienta la región circundante a la perforación, haciendo fluir el material y forma un manguito o buje, la que proporciona una mayor superficie de unión y le entrega una mayor estabilidad a la unión. La herramienta utilizada para este proceso es de carburo de tungsteno, cilíndrica en su parte superior para terminar de forma cónica en la punta y provista de lóbulos [2], ver figura 1.

En el TFT, la calidad del buje, la dureza, las fuerzas de corte, el momento torsor y los mejores parámetros de trabajo han sido determinados en cobre y latón. [3]. Las modificaciones microestructuales debidas a la extrusión del material hacia la parte superior e inferior de una lámina durante el perforado en materiales como acero SAE 1020 y SAE 4340, aluminio Al 5052 y titanio comercialmente puro ya fueron estudiadas. [4]

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Perforación de los tubos de cobre

Se perforaron tubos de cobre de 28,6 [mm] de diámetro exterior y 1,27 mm de espesor de la pared. Las perforaciones fueron hechas con una broca de taladrado por fluencia térmica de 12,8 [mm] de diámetro.