Efecto de la soldadura por fricción rotativa en la microdureza fatiga y microestructura en juntas soldadas de aceros al carbono e inoxidables

Abstract

Se realizó un estudio sobre las propiedades mecánicas de tracción, microdureza, fatiga y microetructura en juntas soldadas de dos aceros disimiles: Acero al carbono AISI 1020 y Acero inoxidable Duplex AISI 2205, utilizando los procesos de soldadura por fricción rotativa (FRW). El propósito fue observar el comportamiento de estas juntas combinando diversos parámetros de ensayos. Las muestras se confeccionaron a partir de barras de acero AISI 1020 y AISI 2205 de ½” Ø. Se confeccionaron 24 probetas (2 repeticiones). Para los ensayos de tracción se siguió la norma ASTM E -8, el mismo número de probetas se confeccionaron para Fatiga y microdureza. Todas las probetas se elaboraron después de realizar los ensayos de soldadura por fricción FRW, para lo cual, se acoplaron dispositivos de medición de Presión de forjado, fricción y tiempos, acoplados al torno paralelo MHASA. El proceso siguió el método de impulso directo. Los parámetros utilizados fueron: Velocidad de rotación: (1000- 1400) rpm; Tiempo de fricción: (4- 6-8) seg; Tiempo de forja: 4 seg; Presión de Fricción: (3-5) MPa Presión de forjado: 6 MPa. Se midió la Resitencia Mecánica de la junta en la Máquina de ensayos de tracción TECNCTEST. El perfil de microdureza midió de manera longitudinal en escala Vickers (HV). La microscopía se realizó a nivel óptico, utilizando el Microscopio Zeiss 1000X. Se observó la microestructura de las 4 primeras muestras ensayadas. Se encontró que con 1000 rpm, se obtienen los mayores valores de resistencia mecánica de la junta. El máximo valor (692,3 MPa) se encuentra con: [n=1000 rpm, Tf= 8 seg, Pf= 5Mpa], otorgando una eficiencia a la junta de 103% respecto al acero 1020 y de 70% respecto al acero 2205. El límite de fatiga máximo: (270 MPa), lo presenta la probeta P7. Luego, las mejores condiciones de soldeo para esta propiedad son: [n=1400 rpm, Tf = 4 seg; Pf = 3 MPa]. Las probetas soldadas a 1000 rpm, tienen un límite de fatiga en el rango: (225-250) MPa, y aquellas, soldadas a 1400 rpm dentro de: (220-270) MPa. La microdureza tanto en la zona central no tiene un valor constante. La (ZAC) en promedio es pequeña ~ 2,2 mm. y la zona de contacto ~ 120 µm. La zona de unión presenta deformación plástica severa, y tiene una estructura de grano fino, engrosándose en la zona de deformación. En este proceso de soldadura por fricción FRW, todos los parámetros influyen; son variables son interdependientes, y según el caso una es más influyente que las otras.