Parametric study of friction stir spot welding of aluminium alloy 5754

Estudio paramétrico de la soldadura por puntos con agitación por fricción de la aleación de aluminio 5754

Este artículo presenta un análisis paramétrico de la soldadura por puntos con agitación por fricción (FSSW) de la aleación de aluminio 5754 en una unión solapada. El plan experimental se realizó de acuerdo con la metodología de superficie de respuesta (RSM), donde la velocidad de rotación de la herramienta varió entre 988 y 3511 rpm, la velocidad de penetración entre 24,4 y 150 mm/min y el tiempo de permanencia entre 1 y 3,5s. La profundidad de penetración se mantuvo constante en 0,4 mm. Las soldaduras se sometieron a ensayos de tracción-corte y se analizó la microestructura. Se desarrollaron modelos matemáticos que describen la relación entre los parámetros de soldadura y la resistencia del punto, la fuerza axial y el momento rotacional, y se hallaron los parámetros óptimos de FSSW.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad, el ensamblaje de las carrocerías de acero se realiza principalmente mediante soldadura eléctrica por puntos (RSW), ya que es rápida, robusta y barata (un punto soldado cuesta aproximadamente 0,05 $) [1, 2]. La tendencia en la industria del automóvil es utilizar metales ligeros como aleaciones de aluminio (AA), aleaciones de magnesio (MA) y aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) para reducir la masa del vehículo, las emisiones de gases verdes y el consumo de combustible, así como para reducir el consumo de energía en la producción de vehículos [3-9]. La unión efectiva de estos metales y la unión de materiales disímiles es ahora una demanda. La RSW de AA y MA es mucho más difi cult y costosa debido a la alta temperatura y conductividad eléctrica y a la tendencia a degradar los electrodos. La industria del automóvil está investigando diferentes métodos de unión como: a) fijación mecánica (ImpAcT, Rivtac, remachado autoperforante (clinching)), b) unión adhesiva, c) soldadura por láser y por arco de gas tungsteno, y d) técnicas de soldadura en estado sólido (soldadura ultrasónica por puntos, soldadura por agitación de fricción (FSW) y soldadura por puntos de agitación de fricción (FSSW)). [10, 11]. Los métodos de unión mecánica son muy eficaces, pero están asociados a unos costes de consumibles elevados. Los procesos de fusión tienen poca soldabilidad y mayores niveles de distorsión. La soldadura por puntos ultrasónica es prometedora. Entre estos métodos, el FSSW es un método de unión de estado sólido energéticamente eficiente, que puede utilizarse solo o en combinación con la unión adhesiva. Puede emplearse para unir metales distintos, como AA con cobre, magnesio, titanio o acero [8, 12-15].

El FSSW es una variante novedosa del FSW "lineal" desarrollada y patentada por Mazda Motor Corp.