Fracture Toughness of Friction Stir Welded Joints of AlCu4SiMg Aluminium Alloy

Resistencia a la fractura de uniones soldadas por fricción de aleación de aluminio AlCu4SiMg

El objetivo del artículo era determinar la tenacidad a la fractura de las uniones de soldadura por fricción (FSW) de la aleación de aluminio EN AW-2014 AlCu4SiMg), y comparar la tenacidad a la fractura de FSW con la del proceso convencional de gas inerte metálico (MIG). La FSW de la aleación de aluminio se realizó en una fresadora semiautomática convencional. Se produjeron soldaduras FSW sin defectos en placas de aleación a una velocidad constante de rotación y desplazamiento de la herramienta de 1600 rpm y 200 mm/min, respectivamente. Los resultados de los ensayos de dureza Vickers y de impacto Charpy se utilizaron para evaluar la tenacidad a la fractura de las uniones soldadas. El bajo aporte de calor, la ausencia de fusión y de metal de aportación dieron como resultado una mejor tenacidad a la fractura de las uniones FSW.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de aluminio ligeras con alta resistencia específica son ampliamente utilizadas en la industria [1]. Las propiedades químicas y físicas del aluminio influyen en sus características de soldadura, aunque existen diferentes técnicas para unir esta aleación. Las propiedades específicas que afectan la soldadura del aluminio y sus aleaciones son sus características de óxido, la solubilidad del hidrógeno en el aluminio fundido, sus características térmicas, eléctricas y no magnéticas, la falta de cambio de color cuando se calienta, sus aleaciones, amplia gama de propiedades mecánicas y de fusión. puntos [2, 3]. La aplicación del proceso de soldadura tradicional a las aleaciones de Al presenta una serie de inconvenientes que en ocasiones han desalentado el uso de este tipo de materiales soldados. La soldadura por fricción-agitación asegura la ausencia de porosidad, distorsión y tensiones residuales que son defectos típicos de los procesos de soldadura por fusión [3]. El proceso FSW ofrece una alternativa nueva y de bajo costo a los procesos de soldadura por fusión debido a los requisitos de baja potencia, sin protección de gas y sin preparación especial del borde de la junta [4, 5]. El proceso se puede utilizar junto con máquinas de molienda convencionales y no genera ningún peligro importante para la seguridad, como humo o radiación [6]. En las aplicaciones ESW, se emplea una herramienta no consumible que se fabrica a partir de varios materiales con propiedades a alta temperatura superiores a las de los materiales que se van a unir con varios diseños [7]. La herramienta FSW tiene un pasador perfilado que se obtiene en un hombro con un diámetro mayor al del pasador como se ve en la Figura 1. El calentamiento por fricción entre la herramienta y el material genera calor suficiente para politizar localmente la aleación de aluminio a soldar. La rotación de la herramienta durante el proceso FSW imparte un flujo de material tridimensional a la soldadura plastificada, lo que provoca una mezcla completa de la aleación [7, 8].