Evaluation of an analytical model of friction stir welding

Abstract

La soldadura por fricción y agitación (FSW) es una técnica de unión avanzada en la cual, la soldadura de dos piezas se produce en estado sólido, sin necesidad de fundir el metal. Este proceso de soldadura presenta actualmente una serie de aplicaciones relacionadas a la industria aeroespacial, tales como el fuselaje de aviones, naves y diferentes componentes de cohetes. Mediante este trabajo se busca acercar los conceptos teóricos de FSW para una mejor representación del proceso de soldadura práctico, ya que su desarrollo previo se ha llevado a cabo principalmente en base a prueba y error. Lo anterior se logra integrando diferentes áreas de la ingeniería, como transferencia de calor e ingeniería de materiales. El principal objetivo de este trabajo se compone de tres partes. En primer lugar se tiene que validar el modelo fenomenológico planteado por el Dr. Mendez, para un conjunto de metales. Por otro lado, se debe extender el modelo mediante la adición de una cuarta simplificación representativa del proceso. Por último se deben afinar los valores característicos desarrollados, mediante la incorporación de factores de corrección empíricos. Para evaluar la precisión del modelo, las estimaciones realizadas se comparan con los resultados numéricos y de medición recopilados en la base de datos, para cada una de las simplificaciones del proceso. Como resultado general se obtiene que el modelo logra capturar las tendencias y ordenes de magnitud adecuados de los valores reportados de temperatura máxima y torque. Si bien las estimaciones realizadas por el modelo tienen un nivel de dependencia en algunas de las simplificaciones, la aplicación de las respectivas funciones de corrección permite contrarrestar este comportamiento y lograr estimaciones más exactas.