Efecto de la dispersión in situ de compuestos intermetálicos Al-Cu en la resistencia de la unión en la soldadura por fricción y agitación de chapas AA3003-H18
Autores: Abnar, Behrouz; Javidani, Mousa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Estudio
Soldadura por fricción y agitación
FSW
Chapas AA3003-H18
Compuestos intermetálicos de Al-Cu
Polvo de Cu
Polvo mezclado de Cu-Al
Licencia
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Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se empleó la soldadura por fricción (FSW) para unir chapas de AA3003-H18 incorporando compuestos intermetálicos Al-Cu in situ dentro de la zona de mezcla. El proceso de FSW se llevó a cabo bajo tres condiciones distintas: (I) sin aplicar polvo, (II) introduciendo polvo de Cu, y (III) incorporando polvo mezclado de Cu-Al (50 vol.% Cu, 50 vol.% Al). El polvo se incrustó en el espacio entre dos chapas. Posteriormente, se realizó un FSW de dos pasadas, que involucró movimientos hacia adelante y hacia atrás, con una velocidad de rotación de 1200 rpm y una velocidad de avance de 100 mm/min en las tres condiciones experimentales. En la segunda y tercera condiciones, la formación de compuestos intermetálicos in situ ocurrió a través de una reacción en estado sólido entre partículas de Cu y Al dentro de la zona de mezcla. El examen de la zona de mezcla a través de estudios microscópicos ópticos y electrónicos reveló que la utilización de polvo mezclado de Cu-Al resultó en grupos de Cu más finos y distribuidos de manera más uniforme y en intermetálicos Al-Cu que las muestras soldadas solo con polvo de Cu. Notablemente, la zona de mezcla de las muestras que incorporaron polvo mezclado de Cu-Al exhibió partículas intermetálicas Al-Cu completamente grises y finamente dispersas, mientras que aquellas con solo polvo de Cu mostraron predominantemente partículas gruesas de núcleo-cáscara en la microestructura. La introducción de polvo mezclado de Cu-Al durante el FSW resultó en una zona de mezcla con una dureza promedio de 74 HB, mostrando un aumento del 14% en comparación con los casos donde se añadió solo polvo de Cu (65 HB). Las pruebas de tracción, realizadas en direcciones transversales y longitudinales en las muestras soldadas por FSW, no mostraron una tendencia consistente en las tres condiciones mencionadas. La resistencia a la tracción transversal osciló consistentemente entre 107 y 110 MPa, con una eficiencia de unión que varió del 52% al 54%. Sin embargo, la resistencia a la tracción longitudinal de la unión con polvo mezclado de Cu-Al añadido (158 MPa) superó a las soldadas solo con polvo de Cu (134 MPa).
Descripción
En este estudio, se empleó la soldadura por fricción (FSW) para unir chapas de AA3003-H18 incorporando compuestos intermetálicos Al-Cu in situ dentro de la zona de mezcla. El proceso de FSW se llevó a cabo bajo tres condiciones distintas: (I) sin aplicar polvo, (II) introduciendo polvo de Cu, y (III) incorporando polvo mezclado de Cu-Al (50 vol.% Cu, 50 vol.% Al). El polvo se incrustó en el espacio entre dos chapas. Posteriormente, se realizó un FSW de dos pasadas, que involucró movimientos hacia adelante y hacia atrás, con una velocidad de rotación de 1200 rpm y una velocidad de avance de 100 mm/min en las tres condiciones experimentales. En la segunda y tercera condiciones, la formación de compuestos intermetálicos in situ ocurrió a través de una reacción en estado sólido entre partículas de Cu y Al dentro de la zona de mezcla. El examen de la zona de mezcla a través de estudios microscópicos ópticos y electrónicos reveló que la utilización de polvo mezclado de Cu-Al resultó en grupos de Cu más finos y distribuidos de manera más uniforme y en intermetálicos Al-Cu que las muestras soldadas solo con polvo de Cu. Notablemente, la zona de mezcla de las muestras que incorporaron polvo mezclado de Cu-Al exhibió partículas intermetálicas Al-Cu completamente grises y finamente dispersas, mientras que aquellas con solo polvo de Cu mostraron predominantemente partículas gruesas de núcleo-cáscara en la microestructura. La introducción de polvo mezclado de Cu-Al durante el FSW resultó en una zona de mezcla con una dureza promedio de 74 HB, mostrando un aumento del 14% en comparación con los casos donde se añadió solo polvo de Cu (65 HB). Las pruebas de tracción, realizadas en direcciones transversales y longitudinales en las muestras soldadas por FSW, no mostraron una tendencia consistente en las tres condiciones mencionadas. La resistencia a la tracción transversal osciló consistentemente entre 107 y 110 MPa, con una eficiencia de unión que varió del 52% al 54%. Sin embargo, la resistencia a la tracción longitudinal de la unión con polvo mezclado de Cu-Al añadido (158 MPa) superó a las soldadas solo con polvo de Cu (134 MPa).