Diseño y puesta a punto de un equipo de soldadura por fricción rotacional
Spa: Las técnicas tradicionales de soldadura dependen de múltiples variables, como por ejemplo la experticia del soldador, el aporte de calor y el metal de aporte, entre otras, para la obtención de uniones que presenten excelentes propiedades mecánicas y metalúrgicas. Una falla en estas variables pu...
- Autores:
-
Faustino Molina, Katherin Johanna
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
- Repositorio:
- RiUPTC: Repositorio Institucional UPTC
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://repositorio.uptc.edu.co/handle/001/8854
- Palabra clave:
- Recristalización (Metalurgia)
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Soldadura por fricción
Diseño
Presión de forja
Presión de calentamiento, variables de proceso, pruebas mecánicas.
Rotational friction welding
Friction
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Spa: Las técnicas tradicionales de soldadura dependen de múltiples variables, como por ejemplo la experticia del soldador, el aporte de calor y el metal de aporte, entre otras, para la obtención de uniones que presenten excelentes propiedades mecánicas y metalúrgicas. Una falla en estas variables puede ocasionar defectos e indicaciones importantes que comprometen la integridad de toda una operación. La soldadura en estado sólido cumple con estas expectativas, presentando múltiples ventajas, es por ello que para este proyecto se planteó el diseño y construcción de un equipo de soldadura por fricción rotacional (FRW) para el desarrollo de esta técnica a nivel investigativo para posteriormente aplicarlo en la industria colombiana. El diseño involucró cálculos mecánicos para probetas menores de 14 mm de diámetro y el manejo de software de diseño asistido por computadora (AUTOCAD) para el modelado y trazado del equipo, además de manuales de usuario. Durante la construcción se realizaron diferentes pruebas de ensayo y error para la calibración del mismo. Paralelamente se calculó las dimensiones de las probetas cilíndricas tanto para la soldadura como para las pruebas de tensión. Finalmente, la evaluación del desempeño alcanzado, se llevó a cabo mediante pruebas de soldadura a probetas cilíndricas de acero AISI-SAE 1020 con un diámetro de 14mm, bajo una presión de calentamiento de 2,5 bares y presión de forja de 40 bares en 1500 y 1900 RPM. La calidad de la soldadura se evaluó mediante pruebas de dureza, pruebas de tensión de formación, análisis de inspección visual a través de la metalografía para las secciones de interés, así como, la comparación en la disminución del tamaño de la probeta e inclusive el tamaño de las bandas de calentamiento. Los resultados arrojaron que para un acero AISI-SAE 1020 bajo los parámetros mencionados, la velocidad de rotación más indicada es de 1500 RPM, obteniendo una disminución de 5.32% en la resistencia a la tensión con respecto al del metal base, y en la interfaz de la soldadura se presenta un incremento de dureza de 29.82% |
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La soldadura en estado sólido cumple con estas expectativas, presentando múltiples ventajas, es por ello que para este proyecto se planteó el diseño y construcción de un equipo de soldadura por fricción rotacional (FRW) para el desarrollo de esta técnica a nivel investigativo para posteriormente aplicarlo en la industria colombiana. El diseño involucró cálculos mecánicos para probetas menores de 14 mm de diámetro y el manejo de software de diseño asistido por computadora (AUTOCAD) para el modelado y trazado del equipo, además de manuales de usuario. Durante la construcción se realizaron diferentes pruebas de ensayo y error para la calibración del mismo. Paralelamente se calculó las dimensiones de las probetas cilíndricas tanto para la soldadura como para las pruebas de tensión. Finalmente, la evaluación del desempeño alcanzado, se llevó a cabo mediante pruebas de soldadura a probetas cilíndricas de acero AISI-SAE 1020 con un diámetro de 14mm, bajo una presión de calentamiento de 2,5 bares y presión de forja de 40 bares en 1500 y 1900 RPM. La calidad de la soldadura se evaluó mediante pruebas de dureza, pruebas de tensión de formación, análisis de inspección visual a través de la metalografía para las secciones de interés, así como, la comparación en la disminución del tamaño de la probeta e inclusive el tamaño de las bandas de calentamiento. Los resultados arrojaron que para un acero AISI-SAE 1020 bajo los parámetros mencionados, la velocidad de rotación más indicada es de 1500 RPM, obteniendo una disminución de 5.32% en la resistencia a la tensión con respecto al del metal base, y en la interfaz de la soldadura se presenta un incremento de dureza de 29.82%Eng: Traditional welding techniques depend on multiple variables, for example, the expertise of the welder, the heat input and the filler metal, to obtain joints that have excellent mechanical and metallographic properties, a failure in these variables can cause defects and important indications that compromise the integrity of an entire operation. Solid state welding meets these expectations, presenting multiple advantages. That is why the design and construction of a rotational friction welding (FRW) equipment was proposed for the development of this technique at an investigative level to later apply it in the Colombian industry. The design involved mechanical calculations for test-tubes smaller than 14mm in diameter and the use of tools such as AUTOCAD for equipment modeling and layout, as well as user manuals that document every aspect of operation and handling of the equipment. During construction, constant trials and error tests were performed out to calibrate the equipment. At the same time, the dimensions of the cylindrical test-tubes were calculated for both welding and tension tests. Thus, the evaluation of the performance achieved was carried out through welding tests to cylindrical steel test-tubes AISI-SAE 1020 with a diameter of 14mm, under a heating pressure of 2.5 bar and forging pressure of 40 bar compared at 1500 and 1900 RPM. Finally, the weld quality was evaluated by hardness tests, stress-strain tests, visual inspection analysis through metallography for the sections of interest and comparison of the decrease of the test-tube size, including the size of the heating bands. The results showed that for an AISI-SAE 1020 steel under the mentioned parameters, the most indicated rotation speed is 1500 RPM, obtaining a difference of 5.32% in the tensile strength with respect to that of the base metal, and in the interface of the weld presents an increase in hardness of 29.82%.Bibliografía y webgrafía: páginas 76-78.PregradoIngeniero Metalúrgico1 recurso en línea (111 páginas) : ilustracionesapplication/pdfspaUniversidad Pedagógica y Tecnológica de ColombiaFacultad IngenieríaTunjaIngeniería MetalúrgicaCopyright (c) 2022 Universidad Pedagógica y Tecnológica de ColombiaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/info:eu-repo/semantics/openAccessLicencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño y puesta a punto de un equipo de soldadura por fricción rotacionalTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/TPhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Akata HE, Sahin M. An investigation on the effect of dimensional differences in friction welding of AISI 1040 specimens. Ind Lubr Tribol. 2003;55(5):223-232. doi:10.1108/00368790310488887Akinlabi ET, Mahamood RM. Solid-State Welding : Friction and Friction Stir Welding Processes.; 2020. http://www.springer.com/series/1161Allen R, Thomson T. Friction welding. CHINESE Pat. Published online 1986.Aponte Libias, Rolando, EL VARIADOR DE VELOCIDAD PARA MOTOR TRIFÁSICO, Monografía, Universidad nacional de educación enrique Guzmán y valle, Lima, Perú 2009Chatha JS, Handa A, Bedi TS. Strength analysis of rotary friction welded joints of dissimilar steel grades. Mater Today Proc. 2020;38(xxxx):242-247. doi:10.1016/j.matpr.2020.07.090Jin F, Li J, Liu P, et al. Friction coefficient model and joint formation in rotary friction welding. J Manuf Process. 2019;46(April):286-297. doi:10.1016/j.jmapro.2019.09.008Journal I, Technology R. 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