Cabezal de soldadura por fricción-agitación con pin retráctil: su nuevo equipo de FSW para soldaduras sin orificios de salida
La soldadura por fricción-agitación es un proceso para soldar cualquier aleación de aluminio, cobre o incluso para realizar uniones disímiles. La ventaja de esta tecnología es que no se alcanza el punto de fusión de los materiales. Como resultado, el riesgo de defectos se reduce considerablemente y las propiedades mecánicas de las piezas soldadas se aproximan a las del material base.
Sin embargo, en algunas aplicaciones puede surgir un problema: el orificio de salida al final de la soldadura FSW. Por ello, se han desarrollado equipos de FSW, incluyendo máquinas especiales, que permiten conseguir una soldadura sin agujeros de salida. Sin embargo, el coste de inversión de estas máquinas especiales sigue siendo muy elevado.
Por ello, los ingenieros de Stirweld se preguntaron cómo hacer que la tecnología FSW con pin retráctil fuera accesible para todos. Una solución era obvia: un cabezal de soldadura FSW de pin retráctil para centros de mecanizado.
Proceso de FSW con pin fijo frente a proceso de FSW con pin retráctil
El proceso estándar de soldadura por fricción-agitación es un proceso de cuatro pasos: se inmovilizan las piezas de trabajo, se gira la herramienta y se sumerge en el material para después moverse a lo largo de las piezas de trabajo, agitando el material para realizar la operación de soldadura. A continuación, la herramienta se desplaza verticalmente hacia arriba dejando un orificio de salida.
Cuando se lleva a cabo la tecnología FSW con pasador retráctil, es este último paso el que cambia. Antes de levantar la herramienta, el pin se retrae y el orificio de salida se rellena. Además, esta tecnología abre nuevas aplicaciones. De hecho, gracias al pin retráctil, se hace posible la soldadura de espesores variables con una sola herramienta FSW.
Principio del pin retráctil FSW
¿Qué equipos industriales existen para la tecnología FSW con pin retráctil?
Al igual que en el caso de la soldadura por fricción-agitación con pin fijo, existen varios tipos de equipos para llevar a cabo la FSW con pin retráctil: máquinas especiales de FSW o robots industriales. Sin embargo, estos equipos siguen representando un importante coste de inversión que no está al alcance de la mayoría de las empresas.
Por lo tanto, en Stirweld hemos querido hacer accesible esta tecnología y permitir que todas las empresas se equipen con la soldadura por fricción-agitación con la tecnología de pin retráctil. Para ello, hemos desarrollado un nuevo cabezal de soldadura FSW para centros de mecanizado: el cabezal de soldadura FSW con pin retráctil para MOCN.
Nuestro cabezal de soldadura FSW con pin retráctil tiene todas las funciones de nuestro cabezal FSW estándar: control y registro de la fuerza, refrigeración, protección del husillo contra cargas y vibraciones. Lo que la hace diferente es el pin retráctil, que permite rellenar el orificio de salida y soldar diferentes espesores con una sola herramienta FSW.
Además, al igual que nuestro cabezal FSW con pin fijo, nuestro cabezal FSW con pin retráctil puede instalarse en cualquier centro de mecanizado.
Cabezal de soldadura por fricción-agitacion con pin retráctil: especificaciones técnicas
Nuestro cabezal de soldadura FSW con pin retráctil es un equipo industrial altamente tecnológico que combina todas las características técnicas para una soldadura FSW de calidad. Dispone de un sistema de control de fuerza que garantiza la calidad de la soldadura de 1 a 18 kN, una velocidad de rotación de hasta 5.000 RPM, un sistema de refrigeración por agua y aire comprimido, y una visualización en tiempo real de la fuerza de forja para facilitar el ajuste de los parámetros de soldadura a través de su panel de control remoto.
En el extremo de este cabezal FSW con pin retráctil se acopla una herramienta. Esta herramienta es el único consumible. Y a diferencia de la soldadura por fricción-agitación con un pin fijo, la herramienta FSW con pin retráctil consta de dos partes. De hecho, el hombro y el pin retráctil son independientes entre sí para facilitar el cambio de herramienta, pero también para ahorrar costes. El pin y el hombro están sincronizados en velocidad de rotación. Además, el sistema de enganche Whistle Notch permite la transmisión de pares elevados.
Cabezal de soldadura FSW con pin retráctil Stirweld : un equipo inteligente
Además de su pin retráctil, nuestro cabezal FSW cuenta con una potente interfaz hombre-máquina (HMI) que permite controlar al 100% la repetibilidad del proceso.
De hecho, gracias a sus funciones básicas, la HMI de nuestro cabezal FSW con pin retráctil hace que su operación de FSW sea repetible y cualitativa.
Primera función: control de la fuerza de soldadura. La fuerza de soldadura es uno de los parámetros más importantes a controlar para obtener una buena soldadura FSW.
La segunda función es controlar la longitud del pin. Un valor esencial cuando se suelda con FSW con un pin retráctil. La longitud del pin puede oscilar entre 0 y 10 mm de longitud con una precisión de más o menos 0,05 mm
Tercera función: control de la temperatura del cabezal. Para asegurar su operación de FSW, hemos establecido dos mediciones de temperatura diferentes dentro de nuestro equipo, activando una alerta y hasta una parada de emergencia en caso de sobrecalentamiento.
Cuarta función: el uso del cabezal. El HMI tiene un registro completo del uso del cabezal de soldadura, su tiempo de soldadura y su ratio de uso, elementos esenciales para el mantenimiento predictivo.
Quinta función: alertas emergentes. Desarrollado por soldadores de FSW, el cabezal FSW Stirweld con pin retractil tiene dos umbrales: un umbral de vigilancia cuando los parámetros se desvían de la ventana de funcionamiento y un umbral de protección cuando los parámetros salen de la ventana de protección del proceso.
Sexta y última función: registro de datos. Esta función puede conectarse directamente a su sistema ERP para registrar datos sobre sus operaciones de soldadura.
Además de sus 6 funciones básicas, el cabezal FSW con pin retráctil de Stirweld ofrece una función avanzada: la medición de la temperatura de sus soldaduras FSW para un control de calidad al 100% y la optimización de sus parámetros.
Funciones HMI: cabezal de soldadura FSW con pin retráctil
Aeroespacial: un sector que tiene mucho que ganar con un cabezal FSW con pin retráctil
La soldadura por fricción-agitación con pin fijo ya supuso un gran avance para la industria aeroespacial, ya que permite soldar aluminio de alta resistencia (una aleación de aluminio utilizada en la fabricación de piezas aeroespaciales).
Sin embargo, el orificio de soldadura residual resultante de una operación de FSW con pin fijo planteaba un problema en cuanto a la resistencia a la fatiga o la estanqueidad de las piezas soldadas. Esto se debe a que una alta resistencia a la fatiga es el parámetro clave para la viabilidad de una pieza aeroespacial.
En consecuencia, la soldadura por fricción-agitación con un pin retráctil permitirá soldar varias aplicaciones en estos sectores críticos. En particular, para la soldadura de tanques y depósitos.
La técnica convencional para unir los depósitos de aluminio era la soldadura por arco. Sin embargo, la soldadura por arco de los depósitos de aluminio presenta varios problemas en cuanto a la eficacia de la soldadura, la resistencia a la fatiga y la resistencia a la corrosión.
En efecto, como es sabido, la soldadura de elementos circunferenciales como los depósitos es una operación complicada. En la fabricación de depósitos de aluminio, se requieren al menos dos soldaduras circunferenciales para cerrar el depósito. Sin embargo, no es posible soldar este elemento mediante una operación de soldadura por fricción-agitación con pin fijo. El orificio de salida que queda al final de la soldadura puede repercutir en la estanqueidad y la resistencia a la fatiga del depósito. Por lo tanto, la soldadura por fricción-agitación con pin retráctil es necesaria para el ensamblaje de depósitos de aluminio, ya que este proceso de FSW no deja un orificio de salida.
Con la operación de soldadura FSW con pin retráctil, se garantiza que la eficacia de la soldadura es del 100% (relación entre el UTS de la soldadura circunferencial y el UTS del metal base), la resistencia a la fatiga aumenta, la estanqueidad es perfecta y el depósito es 100% resistente a la corrosión.
Es por ello por lo que los fabricantes de tanques (ya sean tanques de cohetes, tanques de hidrógeno criogénico o tanques aeronáuticos) tienen interés en equiparse con un cabezal de soldadura FSW con pin retráctil para centros de mecanizado. ¿Por qué? Porque pueden mejorar la calidad de sus componentes a un coste controlado.
Para saber más sobre la soldadura FSW de un tanque criogénico, revise nuestro artículo dedicado a este tema.
Depósito de hidrógeno de aluminio soldado
Soldadura por fricción-agitación con pin retráctil: equípese a menor coste
Con el cabezal de soldadura por fricción-agitacion Stirweld obtendrá acceso a la tecnología FSW a bajo coste con un pin retráctil. Gracias a este cabezal y a su potente HMI, sus soldaduras serán de alta calidad y estarán a prueba de fatiga y corrosión: dos características esenciales para garantizar la calidad de piezas críticas como los depósitos para los sectores aeroespacial y aeronáutico.
Este nuevo cabezal FSW de Stirweld ha sido diseñado y fabricado por expertos en soldadura por fricción-agitación, una señal de confianza en la eficacia de esta tecnología. Alexia Grossot, ingeniera de diseño estructural en Avantis, una empresa de ingeniería mecánica, pudo probar este cabezal y aquí está su testimonio:
Queríamos perfeccionar la herramienta para adaptarla a nuestras necesidades. Antes, utilizábamos un brazo robótico para realizar la soldadura por fricción. Sin embargo, el robot tiene muchas articulaciones. Esto hace que sea demasiado flexible. Se deforma un poco cuando se presiona la superficie soldada. En una operación como la FSW, se pierde precisión. Para conseguir la precisión que queremos, necesitamos la rigidez de una máquina herramienta.
Alexia Grosso
Ingeniero de diseño
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