Modelo acoplado de transferencia de calor y deformación plástica en soldadura por fricción-agitación (FSW)

Abstract

El propósito de esta tesis es comprender uno de los procesos de soldadura más recientes, el proceso de soldadura por fricción y agitación (FSW por sus siglas en inglés, Friction Stir Welding). Dado que, a pesar de tener gran relevancia para la industria aeroespacial y otras industrias de última generación, actualmente no se puede predecir sus resultados con herramientas de ingeniería como fórmulas o datos tabulados. Esta tesis se centra en explicar, corroborar, reformular y corregir el modelo propuesto por Mendez et al., centrado en la transferencia de calor y la deformación plástica en metales. Enfocada en proporcionar un conjunto cuantitativo general de fórmulas y datos tabulados útiles tanto para investigación como en la industria. Buscando validar la generalización de estas fórmulas; a través del uso y revisión de la base de datos de FSW actual. Al contrastar los resultados estimados por las fórmulas, con los reportados en la base de datos, se espera corroborar la aplicación del modelo. El trabajo realizado consistió en la revisión de resultados experimentales y de simulación de torque total, temperatura máxima y espesor de la capa de cizalle extraídos de publicaciones relacionadas a FSW. Estos, fueron contrastados con resultados calculados a través de fórmulas derivadas del modelo acoplado. Dónde, los resultados reportados se derivan de una base de datos existente de estudios sobre FSW, que fue corregida para esta tesis; y los resultados estimados fueron derivados en base a datos iniciales de estos mismos estudios. Los resultados obtenidos, indican que el modelo acoplado es capaz de predecir con un 1% a 30% de error para el caso del torque, 20% a 60% de error para la temperatura máxima y un 25% en promedio para el caso del espesor de la capa de deformación plástica.