Modelado Termomecánico del Proceso Friction Stir Welding Utilizando la Geometría de Herramienta Real

Abstract

En este trabajo se ha modelado el proceso de soldadura por fricción-agitación o “friction stir welding” (FSW) incluyendo la geometría real de una herramienta. El problema mecánico se ha resuelto utilizando un modelo de Stokes para flujo viscoplástico con una ley constitutiva adecuada para el rango de velocidades de deformación inducidos en este proceso. El problema térmico se ha resuelto con un modelo de advección-difusión aplicando una formulación Arbitraria LagrangianaEuleriana (ALE). En ambos casos se han utilizado formulaciones de elementos finitos en su implementación.
Se ha resuelto un problema bidimensional y uno tridimensional de FSW bajo un conjunto de condiciones de procesamiento y con una geometría de herramienta particular. Los resultados obtenidos para el flujo de material alrededor de la herramienta se han contrastado con datos experimentales reportados en la bibliografía y obtenidos en idénticas condiciones a las aplicadas en el modelado. Se encontró una buena correlación con los mismos.
Mediante el post-procesamiento de los datos del flujo del material con técnicas de visualización con trazadores se han podido reconocer los patrones reportados en la bibliografía mediante técnicas experimentales de trazadores. Se destaca el potencial de estas técnicas de visualización para analizar la dinámica del flujo de material alrededor de la herramienta y, así, tener una mayor comprensión sobre los fenómenos involucrados en el proceso de FSW.