Análisis comparativo en cordones de soldadura obtenidos por friction stir welding y metodo TIG en chapas de aluminio de alta resistencia de uso aeroespacial

Abstract

Las aleaciones de aluminio de alta resistencia son ampliamente utilizadas en la fabricación de aeronaves, misiles y en la industria aeroespacial, como así también, en accesorios y tanques para líquidos combustibles y de oxígeno. La razón de este amplio uso radica en su alta resistencia específica (relación de resistencia mecánica a densidad), su resistencia a la corrosión y eficiencia de carga especialmente en diseños de compresión. Dentro de los grupos de aleaciones de alta resistencia de uso en la industria aeroespacial se encuentran las aleaciones Al-Cu (2xxx), Al-Zn (7xxx) y Al-Li. Al momento de unir las piezas parciales, por ejemplo para la confección final de una determinada estructura uno de los procesos más utilizados es el de soldadura. Si bien existen múltiples métodos de soldadura, los de mayor aplicación en la industria aeroespacial en aleaciones de aluminio son actualmente TIG y FSW. En función de esto, se ha realizado el estudio comparativo de cordones de soldadura obtenidos por ambos métodos sobre chapas de aleación de aluminio de alta resistencia AA2219. El método de soldadura TIG es ampliamente conocido, motivo por el cual no se detalla su procedimiento. La soldadura por fricción y agitación es un proceso de unión de materiales en fase sólida. Una herramienta cilíndrica con movimiento de rotación se introduce en la línea de soldadura por medio de una fuerza axial, el roce producido por la herramienta con el material base genera un aumento en la temperatura suficiente para llevar el material a un estado plástico en el cual es capaz de fluir y así lograr la unión. Al estar el material permanentemente en estado sólido las pérdidas de propiedades mecánicas en la zona de la soldadura son minimizadas. Durante los últimos años en el ProInTec I&D se ha trabajado en el desarrollo de aleaciones de aluminio de alta resistencia y en el procesado de estas, llegando a desarrollar, entre otras cosas, chapas de aleación AA2219, alambre de aporte de soldadura de aleación AA2319, y unión de dichas chapas por FSW con herramientas desarrolladas en el grupo de trabajo. Se ha logrado obtener exitosamente la unión de las chapas por métodos con y sin aporte de material y es debido a ello que se ha decidido efectuar el presente trabajo para comparar microestructuralmente y a través de propiedades mecánicas por ensayo de tracción los resultados de ambas uniones soldadas. Los resultados obtenidos muestran, en términos de propiedades mecánicas, mayores valores de resistencia a la tracción en las probetas realizadas en chapas unidas por FSW respecto de las obtenidas con aporte de alambre de aleación AA2319. En cuanto a las características microestructurales se aprecia un tamaño de grano sustancialmente menor en el cordón soldado por FSW, situación que sustenta la superioridad en cuanto a propiedades mecánicas respecto de las chapas soldadas por el método TIG.