Mejorando las características mecánicas de las soldaduras disimilares de aleación de aluminio 6061-T6 con 5083-H111: Un nuevo diseño de herramienta de pin para la soldadura por fricción y agitación (FSW)
Autores: Khalafe, Wazir Hassan; Sheng, Ewe Lay; Bin Isa, Mohd Rashdan; Shamsudin, Shazarel Bin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Investigación
Materiales ligeros
Aleaciones de aluminio
Aleaciones de magnesio
Soldadura por fricción
Propiedades mecánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación aborda la creciente necesidad de materiales ligeros, como aleaciones de aluminio y magnesio, en los sectores aeroespacial y automotriz. El estudio explora la soldadura por fricción (FSW), un proceso rentable conocido por producir uniones de alta calidad en estos materiales. El experimento involucró la soldadura de aleaciones de aluminio disímiles (AA5086-H111 a AA6061-T6) utilizando un nuevo diseño de herramienta de pin con parámetros de soldadura como tiempo de sujeción, longitud de la herramienta de pin, velocidad del husillo y velocidad lineal ajustados a través de un enfoque de diseño de experimentos (DOE). Un análisis comparativo de dos diseños de herramientas reveló que el diseño recién introducido mejoró sustancialmente las propiedades mecánicas, particularmente las resistencias a la tracción, en un 18.2% en relación con su predecesor. Es notable que la eficiencia de la unión FSW es del 83% al utilizar un diseño de herramienta normal en comparación con el 92.2% al utilizar un nuevo diseño de herramienta con parámetros FSW similares. La nueva herramienta logró los valores de parámetro que conducen a la máxima resistencia a la tracción de 317 MPa con un grosor de 3 mm (Th), 25 s de tiempo de sujeción (Tt), 0.1 mm de dimensión (L), 1600 rpm de velocidad del husillo (SS) y 30 mm/min de velocidad de alimentación (Fr). En comparación, la herramienta normal logró una UTS máxima de 285 MPa, 5 mm de Th, 25 s de Tt, 0.3 mm de L, 800 rpm de SS y 90 mm/min de Fr. El nuevo diseño de herramienta, con ranuras longitudinales y circulares, mejora la entrada de calor para la deformación plástica y la mezcla de aleaciones durante la soldadura. El análisis posterior de la microestructura y microdureza de la unión muestra su similitud con las aleaciones originales.
Descripción
Esta investigación aborda la creciente necesidad de materiales ligeros, como aleaciones de aluminio y magnesio, en los sectores aeroespacial y automotriz. El estudio explora la soldadura por fricción (FSW), un proceso rentable conocido por producir uniones de alta calidad en estos materiales. El experimento involucró la soldadura de aleaciones de aluminio disímiles (AA5086-H111 a AA6061-T6) utilizando un nuevo diseño de herramienta de pin con parámetros de soldadura como tiempo de sujeción, longitud de la herramienta de pin, velocidad del husillo y velocidad lineal ajustados a través de un enfoque de diseño de experimentos (DOE). Un análisis comparativo de dos diseños de herramientas reveló que el diseño recién introducido mejoró sustancialmente las propiedades mecánicas, particularmente las resistencias a la tracción, en un 18.2% en relación con su predecesor. Es notable que la eficiencia de la unión FSW es del 83% al utilizar un diseño de herramienta normal en comparación con el 92.2% al utilizar un nuevo diseño de herramienta con parámetros FSW similares. La nueva herramienta logró los valores de parámetro que conducen a la máxima resistencia a la tracción de 317 MPa con un grosor de 3 mm (Th), 25 s de tiempo de sujeción (Tt), 0.1 mm de dimensión (L), 1600 rpm de velocidad del husillo (SS) y 30 mm/min de velocidad de alimentación (Fr). En comparación, la herramienta normal logró una UTS máxima de 285 MPa, 5 mm de Th, 25 s de Tt, 0.3 mm de L, 800 rpm de SS y 90 mm/min de Fr. El nuevo diseño de herramienta, con ranuras longitudinales y circulares, mejora la entrada de calor para la deformación plástica y la mezcla de aleaciones durante la soldadura. El análisis posterior de la microestructura y microdureza de la unión muestra su similitud con las aleaciones originales.