Microstructural evolution during friction stir welding of AlSi1MgMn alloy

Evolución microestructural durante la soldadura por fricción de la aleación AlSi1MgMn

En este artículo se investiga la influencia de los parámetros geométricos y cinemáticos en la microestructura y las propiedades mecánicas de la unión soldada de la aleación de aluminio AlSi1MgMn (6082-T6) obtenida mediante el proceso de soldadura por fricción (FSW). Los parámetros del experimento fueron la velocidad de soldadura, la velocidad de rotación, el ángulo de inclinación del perno, el diámetro del perno y el diámetro del hombro. Sobre las piezas soldadas obtenidas se realizaron ensayos dinámicos de tenacidad al impacto y determinación de zonas microestructurales.

INTRODUCCIÓN

Las herramientas utilizadas en el proceso FSW son cilíndricas y constan de dos partes concéntricas, que giran a gran velocidad. La parte de la herramienta con mayor diámetro se denomina hombro, mientras que la parte con menor diámetro se denomina pasador. La herramienta y las piezas que se sueldan se muestran en la figura 1 [1-4].

La aleación AlSi1MgMn pertenece al grupo de aleaciones difícilmente soldables por métodos convencionales debido a su pobre endurecimiento y alta porosidad en la zona de soldadura, por lo que el efecto se produce debido a la disolución y engrosamiento de las fases endurecedoras. Por esta razón, la soldadura de aleaciones de aluminio mediante el proceso Friction Stir Welding representa un gran reto para los investigadores.

La delineación microestructural de las cuatro zonas de la sección transversal de la unión soldada se muestra en la Figura 2 [1].

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Con el fin de determinar la influencia de los parámetros geométricos de la herramienta en los cambios microestructurales y la tenacidad al impacto, se llevó a cabo la investigación experimental de la soldadura de la aleación de aluminio AlSi1MgMn, espesor de 7,8 mm. Para la soldadura de la chapa de aleación de aluminio se adoptó la familia de herramientas en la que se variaron los parámetros geométricos. La imagen general de la familia de herramientas para el proceso FSW se muestra en la Figura 3.

Sobre la base de las investigaciones preliminares, se adopta el plan ortogonal multifactorial con variación de factores en dos niveles, y repetición en el punto central del plan n₀=4 veces. Para los valores de entrada, se adoptan los factores del régimen de soldadura X₁=v mm/min (velocidad de soldadura), X₂=ω rpm (velocidad de rotación de la herramienta) y factores geométricos de las herramientas: X₃=α^o (ángulo de inclinación del pasador), X₄=d mm (diámetro del pasador) y X₅=D mm (diámetro del hombro). Los niveles de variación de los factores de entrada se adoptan y se indican en la Tabla 1 [3].

Sobre la base de los valores adoptados de X₃ , X₄ y X₅ el conjunto de nueve herramientas, que se muestra en la Figura 4.