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Soldabilidad del Aluminio de Construcción Naval AA6082:Soldabilidad del Aluminio de Construcción Naval AA6082:Aplicación de Nuevos Tratamientos Térmicos PostsoldaduraAplicación de Nuevos Tratamientos Térmicos Postsoldadura

A. UreñaA. Ureña

Dpto. de Ciencias Experimentales e Ing. E. S. CienciasDpto. de Ciencias Experimentales e Ing. E. S. CienciasExperimentales y Tecnología.Experimentales y Tecnología.

Universidad Rey Juan CarlosUniversidad Rey Juan Carlos

1313asas Jornadas Técnicas de Soldadura Jornadas Técnicas de SoldaduraPPLSPPLS

P. P. LeanP. P. Lean

Área de Materiales. Sección Ingeniería Mecánica. Facultad deÁrea de Materiales. Sección Ingeniería Mecánica. Facultad deCiencias e Ingeniería.Ciencias e Ingeniería.

Pontificia Universidad Católica del PerúPontificia Universidad Católica del Perú

J. M. Gómez de SalazarJ. M. Gómez de Salazar

Dpto. de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica.Dpto. de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica.Facultad de Ciencias Químicas.Facultad de Ciencias Químicas.

Universidad Complutense de MadridUniversidad Complutense de Madrid

1. INTRODUCCIÓN1. INTRODUCCIÓN

•• Estudio de la soldabilidad de la aleación de aluminio AA6082Estudio de la soldabilidad de la aleación de aluminio AA6082

•• Estudio de la soldabilidad del material compuesto AA6092/SiC/25pEstudio de la soldabilidad del material compuesto AA6092/SiC/25p

•• Estudio de la soldabilidad entre la aleación de aluminio AA6082 y elEstudio de la soldabilidad entre la aleación de aluminio AA6082 y elmaterial compuesto AA6092/SiC/25pmaterial compuesto AA6092/SiC/25p


PROCESO MIG CON ARCO PULSADOPROCESO MIG CON ARCO PULSADO

. Mayor penetración. Mayor penetración

. Arco es más estable. Arco es más estable

. Eliminación casi total de las proyecciones. Eliminación casi total de las proyecciones

. Permite el soldeo en cualquier posición. Permite el soldeo en cualquier posición

. Se puede soldar espesores mas delgados. Se puede soldar espesores mas delgados

restoresto

AlAl

0,020,020,030,030,400,400,560,560,910,910,860,86

CrCrCuCuFeFeMnMnSiSiMgMg

Material base AA6082 (AlMgSi)Material base AA6082 (AlMgSi)

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALESCARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

0,150,150,200,200,200,205,005,00ER5356 (AlMg5)ER5356 (AlMg5)

0,0020,0020,1250,1254,954,950,0030,003ER4043 (AlSi5)ER4043 (AlSi5)

MnMnFeFeSiSiMgMgAporteAporte

Materiales de aportaciónMateriales de aportación


Composición QuímicaComposición Química

AA6082 laminado y con T6AA6082 laminado y con T6

0

50

100

150

200

250

300

350

(AlMgSi) (AlSi5) (AlMg5)

AA6082 ER4043 ER5356

Res

iste

ncia

(MP

a)

1151151313304304(*) 341(*) 341

HVHV55δδδδ

( % )( % )σσσσ0,20,2

(MPa)(MPa)σσσσmmááxx

(MPa)(MPa)

Material base en estado T6Material base en estado T6

7878

4848

% Base% Base

72-8272-8270-8070-80265265ER5356ER5356

56-6456-6455-6255-62165165ER4043ER4043

((HVHV55))(HB)(HB)

DurezaDurezaσσσσmmááxx

(MPa)(MPa)AporteAporte

Aportes depositadosAportes depositados


CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALESCARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

Propiedades MecánicasPropiedades Mecánicas

Espesor de plancha: 3 mmEspesor de plancha: 3 mm(*)(*) Medida en dirección de laminación Medida en dirección de laminación

Diámetro de los aportes: 1,2 mmDiámetro de los aportes: 1,2 mm

OBJETIVOS: Resistencia, ductilidad yOBJETIVOS: Resistencia, ductilidad yextensión longitudinal de la ZAC.extensión longitudinal de la ZAC.

1. Ensayos de tracción1. Ensayos de tracción

2. Ensayos de dureza Vickers2. Ensayos de dureza Vickers

OBJETIVOS: examinar BF, OBJETIVOS: examinar BF, LFLF y ZAC. y ZAC.

1. Microscopía óptica1. Microscopía óptica

2. Microscopía Electrónica de Barrido2. Microscopía Electrónica de Barrido

3. Análisis por Microsonda Electrónica3. Análisis por Microsonda Electrónica

ENSAYOS REALIZADOS A LAS UNIONESENSAYOS REALIZADOS A LAS UNIONES

OBJETIVO: Conseguir EBA mínima necesariaOBJETIVO: Conseguir EBA mínima necesaria22“ V ““ V “

11“ I ““ I “

PASADASPASADASJUNTAJUNTA


ENSAYOS DE SOLDEOENSAYOS DE SOLDEO

Ensayos MecánicosEnsayos Mecánicos Ensayos MicroestructuralesEnsayos Microestructurales

AguaAgua33560560T6 - 560T6 - 560

AguaAgua33540540T6 - 540T6 - 540

AguaAgua1 y 31 y 3530530T6 – 530T6 – 530ER5356ER5356(AlMg5)(AlMg5)

AguaAgua44535535T6 – 535T6 – 535

AguaAgua44520520T6 – 520T6 – 520ER4043ER4043(AlSi5)(AlSi5)

EnfriamientoEnfriamientohorashorasºCºC

SOLUBILIZADOSOLUBILIZADOT TT TAPORTEAPORTE

TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE POSTSOLDEOTRATAMIENTOS TÉRMICOS DE POSTSOLDEO

Envejecimiento artificial empleado: 175 ºC durante 8 horasEnvejecimiento artificial empleado: 175 ºC durante 8 horasER4043: Temperatura de ER4043: Temperatura de sólidussólidus de 577 ºC de 577 ºCER5356: Temperatura de ER5356: Temperatura de sólidussólidus de 590 ºC de 590 ºC


Parámetros de los Parámetros de los TTTT de postsoldeo de postsoldeo

VARIACIÓN DEL AMPERAJE CON VARIACIÓN DEL AMPERAJE CON WfsWfs

Valor mínimo de Intensidad recomendada para MIG-CCValor mínimo de Intensidad recomendada para MIG-CC

Intensidad promedio ( A )Intensidad promedio ( A )AporteAporte

22,7 * Wfs – 14,1ER4043 (AlSi5)

16,0 * Wfs – 4,0ER5356 (AlMg5)

40

80

120

160

200

3 4 5 6 7 8 9

Velocidad de aportación (m/min)

Inte

nsid

ad r

eal (

A ) ER4043 (AlSi5)

ER5356 (AlMg5)

VARIACIÓN DEL VOLTAJE CON VARIACIÓN DEL VOLTAJE CON WfsWfs

Voltaje promedio ( V )Voltaje promedio ( V )AporteAporte

Wfs + 17,0ER4043 (AlSi5)

0,6 * Wfs + 17,6ER5356 (AlMg5)

18

20

22

24

26

3 4 5 6 7 8 9

Velocidad de aportación (Wfs)

Vol

taje

( V

)

ER4043 (AlSi5)

ER5356 (AlMg5)


210210

190190

310310

250250

200200

400400

EBAEBAmínmín(J/mm)(J/mm)

22“ V ““ V “

ER5356ER5356(AlMg5)(AlMg5)

11“ I ““ I “

22“ V ““ V “

ER4043ER4043(AlSi5)(AlSi5)

11“ I ““ I “

PasadasPasadasJUNTAJUNTAAPORTEAPORTE

Condiciones de soldeo empleadasCondiciones de soldeo empleadas


EBAEBAmínmín: Energía bruta aportada mínima: Energía bruta aportada mínima


Condiciones de soldeo empleadasCondiciones de soldeo empleadas


EBAEBAmínmín: Energía bruta aportada mínima: Energía bruta aportada mínima

190 210200250

310

400

0

100

200

300

400

500

" I " 1º cordón 2º cordón

1 Pasada 2 Pasadas

EBA

mín

(J/m

m)

ER5356ER4043

ZACZAC

ZACZAC

ZACZAC

ZACZAC

ROTURAROTURA

2,32,36767231231“ V ““ V “

1,61,66565221221“ I ““ I “ER5356ER5356

2,92,96666225225“ V ““ V “

3,33,36868234234“ I ““ I “ER4034ER4034

δδδδ( % )( % )

σσσσmmááxx

%Base%Baseσσσσmmááxx

(MPa)(MPa)JUNTAJUNTAAPORTEAPORTE

Valores de resistencia y alargamientoValores de resistencia y alargamiento

PROPIEDADES MECÁNICAS DESPUÉS DEL SOLDEOPROPIEDADES MECÁNICAS DESPUÉS DEL SOLDEO

% Base% Base: Porcentaje con respecto al material base: Porcentaje con respecto al material baseZACZAC : Zona afectada por el calor: Zona afectada por el calor


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140

50

100

150

200

250

300

350

Alargamiento ( % )

Res

iste

nci

a (M

Pa)

ER5356 (AlMg5) ER4043 (AlSi5) AA6082

PROPIEDADES MECÁNICAS DESPUÉS DEL SOLDEOPROPIEDADES MECÁNICAS DESPUÉS DEL SOLDEO


AA6082: Material baseAA6082: Material baseER4043: Unión soldada empleando el aporte AlSi5ER4043: Unión soldada empleando el aporte AlSi5ER5356: Unión soldada empleando el aporte AlMg5ER5356: Unión soldada empleando el aporte AlMg5


PERFIL DE DUREZA DE UNA UNIÓNPERFIL DE DUREZA DE UNA UNIÓN

60

80

100

120

-30 -20 -10 0 10 20 30

Posición en milímetros

Dur

eza

Vic

kers

(V

H5)

60

80

100

120

-30 -20 -10 0 10 20 30

Posición en milímetros

Dur

eza

Vic

kers

(V

H5)

ZONA DE ROTURAZONA DE ROTURA

( 1 )

( 2 ) ( 2 )

( 3 )( 3 )

( 4 )( 4 )

( 5 ) ( 5 )


VARIACIÓN DE LA ANCHURA DE LA ZACVARIACIÓN DE LA ANCHURA DE LA ZAC

1010“ V ““ V “

1515“ I ““ I “ER5356ER5356

1010“ V ““ V “

1515“ I ““ I “ER4043ER4043

ZACZAC( mm )( mm )

JUNTAJUNTAAPORTEAPORTE

ZAC: Zona afectada por elZAC: Zona afectada por elcalorcalor

60

70

80

90

100

110

120

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

POSICIÓN EN MILÍMETROS

DU

RE

ZA V

ICK

ER

S (H

V5)

1 Pasada

2 Pasadas

PROPIEDADES MECÁNICAS DESPUÉS DEL PROPIEDADES MECÁNICAS DESPUÉS DEL TTTT

LFLF

LFLF

LFLF

LFLF

ROTURAROTURA

989833233233560560T6-560T6-560

858529229233540540T6-540T6-540ER5356ER5356

989833633644535535T6-535T6-535

828228228244520520T6-520T6-520ER4043ER4043

HORASHORASº Cº C

σσσσmmááxx

%%BaseBase

σσσσmmááxx

(MPa)(MPa)

SOLUBILIZADOSOLUBILIZADOTTTTAPORTEAPORTE

Valores de resistencias promedios después del Valores de resistencias promedios después del TTTT

TTTT :: Tratamiento térmico postsoldeoTratamiento térmico postsoldeo%Base%Base :: Porcentaje con respecto al material basePorcentaje con respecto al material baseLFLF :: Línea de fusiónLínea de fusión



STST :: Sin tratamiento térmico postsoldeo, rotura en la ZACSin tratamiento térmico postsoldeo, rotura en la ZACT6-540T6-540 :: Solubilizado a 540 ºC, envejecimiento artificial, rotura Solubilizado a 540 ºC, envejecimiento artificial, rotura LFLFT6-560T6-560 :: Solubilizado a 560 ºC, envejecimiento artificial, rotura Solubilizado a 560 ºC, envejecimiento artificial, rotura LFLF


0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,80

50

100

150

200

250

300

350

Alargamiento ( % )

Res

iste

ncia

(MP

a)

% ST % T6-540 % T6-560

Uniones soldadas con el aporte ER5356Uniones soldadas con el aporte ER5356




60

70

80

90

100

110

120

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30Posición en milímetros

Dur

eza

Vic

kers

(HV

5)

STT 530-1 h 560-3 h




0

100

200

300

400

0 2 4 6 8 10 12 14

Alargamiento (%)

Res

iste

ncia

máx

ima

(MP

a)

AA6082-T6

560-3 h

Si

Mg

ESTUDIO MICROESTRUCTURAL DE LAS UNIONESESTUDIO MICROESTRUCTURAL DE LAS UNIONES

Después del soldeo: Aporte ER5356 (AlMg5)Después del soldeo: Aporte ER5356 (AlMg5)

Límite entre el BF y la ZACLímite entre el BF y la ZAC

.. Crecimiento de las dendritas se iniciaCrecimiento de las dendritas se iniciadesde limite desde limite LFLF. Sigue el flujo de calor.. Sigue el flujo de calor.

.. No hay penetración del BF a través deNo hay penetración del BF a través dela ZAC.la ZAC.

.. El Mg no baja significativamente elEl Mg no baja significativamente elpunto de fusión.punto de fusión.

Perfil de concentraciones: Perfil de concentraciones: LFLF y ZAC y ZAC


Precipitación preferente de la fase MgPrecipitación preferente de la fase Mg22SiSiExceso de SiExceso de Si



TTTT Postsoldeo: Aporte ER5356 (AlMg5) Postsoldeo: Aporte ER5356 (AlMg5)

.. Precipitación preferente del MgPrecipitación preferente del Mg22Si enSi enlos límites de grano de la ZAC.los límites de grano de la ZAC.

.. Ligero crecimiento de grano en la ZAC.Ligero crecimiento de grano en la ZAC.

.. Dilución casi total de los precipitadosDilución casi total de los precipitadosMgMg22Si en la ZAC.Si en la ZAC.

. En la . En la LFLF hay hay esferoidizaciónesferoidización de los de losprecipitados de Mgprecipitados de Mg22Si Si interdendríticosinterdendríticos..

Dilución del MgDilución del Mg22SiSi

DespuésDespués

AntesAntes




0

100

200

300

400

0 2 4 6 8 10 12 14

Alargamiento ( % )

Res

iste

ncia

máx

ima

(MP

a)

AA6082 - T6

535-4 h

Al

Si

Mg



Después del soldeo: Aporte ER4043 (AlSi5)Después del soldeo: Aporte ER4043 (AlSi5)

Límite entre la ZAC y la Límite entre la ZAC y la LFLF Perfil de concentraciones: BF y ZACPerfil de concentraciones: BF y ZAC


TTTT Postsoldeo: Aporte ER4043 (AlSi5) Postsoldeo: Aporte ER4043 (AlSi5)

. Penetración del BF en los límites de. Penetración del BF en los límites degrano de la ZAC.grano de la ZAC.

.. Mayor crecimiento de grano en la ZAC.Mayor crecimiento de grano en la ZAC.

.. Las laminas continuas de Si se dividenLas laminas continuas de Si se divideny y esferoidizanesferoidizan, formando un rosario de, formando un rosario deprecipitados precipitados intercristalinosintercristalinos..

EsferoidizaciónEsferoidización del Si en la ZAC del Si en la ZAC


AntesAntes

DespuésDespués

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