ES2282360T3 - Soldadura por friccion y agitacion de alta resistencia. - Google Patents
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Abstract
Un método de fabricación de un montaje estructural (22) compuesto de materiales que pueden ser endurecidos por precipitación, que comprende: configurar (84) una junta (28) de soldadura por fricción y agitación en al menos un miembro estructural (24a, b) que usa una herramienta (30) de soldadura por fricción y agitación giratoria para construir el montaje estructural (22); caracterizado por calentar (83, 85) la herramienta (30) de soldadura por fricción y agitación antes de dicha operación (84) de formación con al menos un calentador (41) para de ese modo inhibir el crecimiento de grano en la junta (28) de soldadura y el tratamiento térmico de resolución o endurecimiento de precipitación del montaje estructural (22).
Description
Soldadura por fricción y agitación de alta
resistencia.
La presente invención se refiere a un aparato y
un método de fabricación de un montaje estructural mediante una
soldadura por fricción y agitación, según los preámbulos de las
reivindicaciones 1 y 10, en la que el método comprende las
operaciones de configurar una junta de soldadura por fricción y
agitación en al menos un miembro estructural usando una herramienta
de soldadura por fricción y agitación giratoria para construir el
montaje estructural.
Ese tipo de aparato y método se conoce por el
documento US 6.168.067 B1.
La soldadura por fricción y agitación se utiliza
para unir piezas de trabajo para formar montajes estructurales que
pueden ser usados en la fabricación de aviones militares y
comerciales, así como en otras aplicaciones que requieren uniones
soldadas de alta resistencia. Como se ilustra en la figura 1, la
soldadura por fricción y agitación implica la inserción del pasador
roscado 10a de una herramienta 10 de soldadura por fricción y
agitación giratoria entre las caras opuestas de un par de piezas 12,
14 de trabajo al mismo tiempo que se empuja juntando las piezas de
trabajo. La soldadura por fricción y agitación puede ser usada
también para reparar grietas u otros defectos en una pieza de
trabajo única. La rotación del pasador roscado 10a entre las caras
opuestas de las piezas de trabajo 12, 14, o dentro de una pieza de
trabajo única, crea fricción que genera suficiente energía térmica
para plastificar el material de la pieza de trabajo en la zona 16 de
soldadura. La herramienta 10 de soldadura por fricción y agitación
incluye también un resalte cóncavo destinado a consolidar el
material de la pieza de trabajo plastificada dentro de la zona 16 de
soldadura a medida que la herramienta de soldadura por fricción y
agitación se mueve a lo largo de la interfaz 11 entre piezas de
trabajo o a través de una pieza única de trabajo. Una junta 18 de
soldadura por fricción y agitación se forma, uniendo las piezas de
trabajo juntas en un montaje unitario, a medida que las regiones
plastificadas de las piezas de trabajo 12, 14 circulan juntas y se
enfría la zona 16 de soldadura. Véase la Patente de EE.UU. Nº
5.460.317, de Thomas y otros, para un examen general de la soldadura
por fricción y agitación.
Un beneficio particular de la soldadura por
fricción y agitación se debe a que la formación de la junta 18 de
soldadura es autógena y se crea mediante la solidificación de los
materiales de base plastificados en vez de a partir de un material
de relleno, como ocurre ordinariamente en un procedimiento de
soldadura convencional. En adición, como se ilustra en la figura
2A, la junta 18 de soldadura por fricción y agitación comprende un
cordón que tiene una estructura de grano refinada con granos que
tienen una estructura equiaxial y tamaños de grano de un orden de
magnitud que varía desde aproximadamente 2,54 a
5,08\times10^{-4} cm, (aproximadamente de 3 a 5 micrómetros).
Como un resultado de de la estructura de grano mejorada la junta 18
de soldadura por fricción y agitación resiste la formación y
propagación de microgrietas y presenta una resistencia, ductibilidad
y tenacidad mejoradas, así como una resistencia a la corrosión y la
fatiga mejoradas.
El calor de fricción necesario para plastificar
el material de la pieza de trabajo durante la soldadura por
fricción y agitación puede degradar las propiedades de material de
los materiales de base. Como se muestra en la figura 1, durante la
soldadura por fricción y agitación, el calor de fricción creado por
la herramienta 10 de soldadura por fricción y agitación giratoria
es conducido desde la zona 16 de soldadura a través de las piezas
12, 14 de trabajo dentro del medio ambiente, creando una región 20
afectada por el calor alrededor de la zona 16 de soldadura. Las
elevadas temperaturas asociadas con el procedimiento de soldadura
por fricción y agitación pueden degradar las propiedades mecánicas
de los materiales originales, incluyendo la resistencia, la
tenacidad, y la ductilidad de las piezas 12, 14 de trabajo.
La degradación de las propiedades del material
es particularmente problemática cuando los materiales originales
endurecidos se precipitan en la soldadura, la cual tiene propiedades
mecánicas mejoradas obtenidas por medio de tratamientos térmicos de
disolución y precipitación. Cuando las piezas 12, 14 de trabajo
endurecidas por precipitación de la soldadura agitada por fricción
se unen, las piezas de trabajo unidas requieren ordinariamente un
endurecimiento de la precipitación adicional o un tratamiento
térmico de resolución para recuperar las propiedades de los
materiales básicos. El tratamiento térmico de resolución incluye el
tratamiento térmico de la solución que trata las piezas de trabajo
12, 14 a una temperatura predeterminada programada y luego el
enfriamiento rápido de las piezas de trabajo mediante el temple. El
procedimiento de tratamiento térmico de la solución es seguido
entonces por un tratamiento térmico de precipitación que implica un
envejecimiento natural o artificial a una segunda temperatura
predeterminada programada para recuperar las propiedades del
material original. Aunque el tratamiento térmico de resolución
mejora las propiedades del material de las piezas 12, 14 de trabajo
unidas, el tratamiento térmico de resolución origina típicamente un
crecimiento de grano apreciable en la junta 18 de soldadura por
fricción y agitación, como se ilustra mediante una comparación de
las figuras 2A y 2B. Por ejemplo, las juntas 18 de soldadura por
fricción y agitación ordinariamente tienen unos tamaños de grano de
hasta 0,64 cm después del tratamiento térmico de resolución. Los
granos grandes en la junta 18 de soldadura por fricción y agitación
resultantes del tratamiento térmico de resolución afectan
adversamente las propiedades del material de la junta soldada,
incluyendo la reducción de la de la dureza, la ductilidad, la
resistencia a la corrosión intergranular y la resistencia a la
fatiga.
Al tratar de minimizar la degradación de las
propiedades del material de las juntas 18 de soldadura por fricción
y agitación durante los tratamientos térmicos posteriores a la
soldadura, han sido propuestas varias soluciones alternativas, que
incluyen el acortamiento de la duración del tratamiento térmico de
la solución, recocido posterior a la soldadura antes del
tratamiento térmico de la solución, y martillado de la superficie.
No obstante, estas soluciones no han sido eficaces en la reducción
del crecimiento de grano de las juntas 18 de soldadura por fricción
y agitación durante los tratamientos térmicos de la solución
posteriores a la soldadura.
Por tanto, existe una necesidad de métodos y
aparatos mejorados para los materiales tratados térmicamente de
soldadura por fricción y agitación y, en particular, los materiales
endurecidos de precipitación. Tales métodos y aparatos de
fabricación deben examinar las propiedades de material mejoradas
asociadas con la resolución del tratamiento térmico, al mismo
tiempo que se minimiza la degradación de las propiedades del
material de la junta de soldadura por fricción y agitación durante
tales tratamientos térmicos.
Esto se consigue mediante un método como se
menciona en el comienzo que comprende además las operaciones de:
calentar la herramienta de soldadura por fricción y agitación antes
de dicha operación de configuración con al menos un calentador para
de ese modo inhibir el crecimiento de grano en la junta de
soldadura, y un tratamiento térmico de resolución o endurecimiento
de precipitación del montaje estructural.
Esto se consigue además mediante un aparato como
se menciona al principio, que adicionalmente tiene al menos un
calentador de la herramienta de soldadura para calentar dicha
herramienta, estando estructurado dicho al menos un calentador de
modo que está aislado eléctricamente de al menos un miembro
estructural.
La presente invención proporciona también un
aparato según la reivindicación 10. En una realización, según la
presente invención, el aparato incluye una herramienta de soldadura
por fricción y agitación en comunicación giratoria con el husillo.
La herramienta de soldadura por fricción y agitación define una
cavidad. El aparato incluye al menos un calentador destinado a
comunicar térmicamente con la herramienta de soldadura por fricción
y agitación para de ese modo calentar la herramienta y en el que el
al menos un calentador está recibido al menos parcialmente en la
cavidad de la herramienta de soldadura por fricción y agitación. El
al menos un calentador puede incluir una bobina de calentamiento de
resistencia, una bobina de calentamiento de inducción, una lámpara
de cuarzo, un soplete de gas, o un láser, En una realización, el al
menos un calentador comunica térmicamente con la herramienta de
soldadura por fricción y agitación por medio de convección,
conducción, irradiación o inducción. En otra realización, el
aparato incluye un sensor en comunicación térmica con la herramienta
de soldadura por fricción y agitación para medir la temperatura de
la herramienta de soldadura por fricción y agitación. En otra
realización, el aparato incluye un controlador en comunicación
eléctrica con el sensor y en comunicación operativa con al menos un
calentador. El controlador está configurado para modificar
automáticamente la producción de calor de al menos un calentador
para modificar la temperatura de la herramienta de soldadura por
fricción y agitación.
En otra realización, la presente invención
proporciona un aparato para soldadura por fricción y agitación en
al menos un miembro estructural, que incluye una máquina que tiene
un husillo giratorio. Una herramienta de soldadura por fricción y
agitación está en comunicación giratoria con el husillo. El aparato
incluye al menos un calentador destinado a comunicar térmicamente
con la herramienta de soldadura por fricción y agitación para de
ese modo calentar la herramienta y en el que el al menos un
calentador está estructurado de modo que está aislado
eléctricamente de al menos un miembro estructural. El al menos un
calentador puede incluir una bobina de calentamiento de
resistencia, una bobina de calentamiento de inducción, una lámpara
de cuarzo, un soplete de gas, o un láser. En una realización la
herramienta de soldadura por fricción y agitación define una
cavidad destinada a recibir al menos parcialmente un calentador. En
otra realización, el al menos un calentador está espaciado de la
herramienta de soldadura por fricción y agitación. En otra
realización, el al menos un calentador comunica térmicamente con la
herramienta de soldadura por fricción y agitación por convección,
conducción, irradiación o inducción. En otra realización más, el
aparato incluye un sensor en comunicación térmica con la
herramienta de soldadura por fricción y agitación para medir la
temperatura de la herramienta de soldadura por fricción y
agitación. En otra realización todavía, el aparato incluye un
controlador en comunicación eléctrica con el sensor y en
comunicación operativa con al menos un calentador. El controlador
está configurado para modificar automáticamente la producción de
calor del al menos un calentador para modificar la temperatura de la
herramienta de soldadura por fricción y agitación.
La presente invención proporciona también un
método de fabricación de un montaje estructural según la
reivindicación 1 que incluye la formación de una junta de soldadura
por fricción y agitación en al menos un miembro estructural que usa
una herramienta de soldadura por fricción y agitación giratoria. El
método incluye el calentamiento de la herramienta de soldadura por
fricción y agitación antes de la operación de configuración con al
menos un calentador para de ese modo inhibir el crecimiento de
grano en la junta soldada. En una realización, las operaciones de
configuración y calentamiento se repiten para de ese modo unir al
menos un miembro estructural adicional al montaje estructural. En
otra realización, el al menos un miembro estructural es endurecido
por precipitación a una temperatura predeterminada programada con
anterioridad a la operación de configuración. En otra realización
todavía, el montaje estructural es la solución tratada por calor a
una temperatura predeterminada programada con anterioridad a la
operación de formación. Después de lo cual, el montaje estructural
es precipitación caliente tratada mediante envejecimiento en un
segundo programa de temperaturas predeterminado. Según otra
realización, la operación de calentamiento comprende la
transferencia de calor a la herramienta de soldadura por fricción y
agitación por convección conducción, irradiación o inducción. En
otra realización, la operación de calentamiento comprende calentar
la herramienta de soldadura por fricción y agitación a una
temperatura comprendida entre alrededor de 315,6ºC y alrededor de
537,8ºC. En otra realización, el método incluye la medición de la
temperatura de la herramienta de soldadura por fricción y agitación.
En otra realización más, el método incluye la modificación
automáticamente de la producción de calor del al menos un calentador
para modificar de ese modo la temperatura de la herramienta de
soldadura por fricción y agitación.
Consecuentemente, la presente invención
proporciona un método y un aparato para la construcción de un
montaje estructural endurecido de precipitación mejorada que tiene
una o más juntas de soldadura por fricción y agitación con
estructura de grano refinada. El método y el aparato para construir
el montaje estructural minimiza la degradación de las propiedades
del material de la junta de soldadura por fricción y agitación
durante la resolución posterior de los tratamientos térmicos
comprobando eficazmente de ese modo las propiedades del material
mejoradas asociadas con ambas la soldadura por fricción y agitación
y el endurecimiento estructural (por solubilización de un
componente).
Las anteriores y otras ventajas y
características de la invención, y la manera en la que las mismas se
obtienen, se comprenderán mejor al considerar la descripción
detallada siguiente de la invención en combinación con los dibujos
que se acompañan, los cuales ilustran realizaciones a modo de
ejemplo y preferidas, y las cuales no se dibujan necesariamente a
escala, en las que:
la figura 1 es una vista en perspectiva que
ilustra la unión de dos miembros estructurales usando soldadura por
fricción y agitación, como se sabe en la técnica;
la figura 2A es una fotocopia de una fotografía
que ilustra la estructura de grano de una junta de soldadura por
fricción y agitación antes del tratamiento térmico de resolución,
como se conoce en la técnica;
la figura 2B es una fotocopia de una fotografía
que ilustra la estructura de grano de una junta de soldadura por
fricción y agitación después del tratamiento térmico de resolución,
como se conoce en la técnica;
la figura 3 es una vista en perspectiva que
ilustra un montaje estructural, según una realización de la presente
invención;
la figura 3A es una fotocopia de una fotografía
que ilustra la estructura de grano de una junta de soldadura por
fricción y agitación posterior al tratamiento térmico de resolución,
según una realización de la presente invención;
la figura 4A es un diagrama de fase hipotético
para un sistema de aleaciones de metal binario endurecible de
precipitación;
la figura 4B es un diagrama esquemático de
temperaturas en función del tiempo, que muestra ambos tratamientos
térmicos, de solución y precipitación, para el endurecimiento por
precipitación del sistema de aleaciones de metal binario hipotético
de la figura 4A;
la figura 4C es un diagrama de fase para un
sistema de aleaciones metálicas de
aluminio-cobre;
la figura 5A es una vista en perspectiva que
ilustra la unión de dos miembros estructurales usando soldadura por
fricción y agitación, según una realización de la presente
invención;
la figura 5B es un alzado que ilustra una
herramienta de soldadura por fricción y agitación y un soplete de
gas como calentador, según una realización de la presente
invención;
la figura 5C es un alzado que ilustra una
herramienta de soldadura por fricción y agitación y una lámpara de
cuarzo como calentador, según una realización de la presente
invención;
la figura 6A es una vista en perspectiva que
ilustra la unión de dos miembros estructurales que usa soldadura por
fricción y agitación, según otra realización de la presente
invención;
la figura 6B es un alzado que ilustra la
herramienta de soldadura por fricción y agitación y el calentador de
resistencia de la figura 6A;
la figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra
un método de formación de una junta de soldadura por fricción y
agitación, según una realización de la presente invención; y
la figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra
un método de fabricación de un montaje estructural, según una
realización de la presente invención.
La presente invención se describirá ahora con
más detalle en esta memoria con referencia a los dibujos que se
acompañan, en los que se muestran realizaciones preferidas de la
invención. Esta invención puede, no obstante, ser incorporada de
muchas formas diferentes y no deben ser consideradas como
limitativas las realizaciones de la misma que se establecen en esta
memoria; por el contrario, estas realizaciones se proporcionan para
que esta descripción será más detallada y completa, y comprenda
completamente el alcance de la invención para los expertos en la
técnica. Los números similares se refieren a elementos similares a
través de la misma.
Haciendo referencia ahora a los dibujos, y en
particular a la figura 3, en ella se muestra un montaje estructural
22. El montaje estructural está compuesto de primero y segundo
miembros estructurales 24a, 24b unidos al menos parcialmente a lo
largo de una interfaz definida entre los miembros estructurales por
una junta 28 de soldadura por fricción y agitación. El montaje
estructural 22 puede estar compuesto de un único miembro estructural
24 o de tres o más miembros estructurales en los que la junta 28 de
soldadura por fricción y agitación se forma para reparar una grieta
u otro defecto en un miembro estructural o se forma para unir los
miembros estructurales, respectivamente. En otra realización
todavía (no mostrada), la junta 28 de soldadura por fricción y
agitación puede estar formada para proporcionar una región de
estructura de grano refinada dentro de una segunda región de un
miembro estructural 24 que tiene comparativamente alta tensión
operacional. Véase la Solicitud de Patente de EE.UU. Nº 09/589.500,
copendiente, presentada el 7 de Junio del 2001, que está asignada al
cesionario de la presente invención, para una discusión general del
refino de grano por fricción y agitación de los miembros
estructurales.
Cada miembro estructural 24 puede ser
mecanizado, a través de medios de fabricación conocidos, a partir de
una pieza de trabajo única en una forma y espesor predeterminados
como se requiera para las cargas de diseño concreto y
especificaciones del montaje 22 estructural resultante. Por ejemplo,
una máquina para fresar CNC puede ser usada para mecanizar cada
miembro estructural 24, como sea necesario. Los miembros
estructurales 24 pueden ser fabricados en una diversidad de
configuraciones, que incluyen, para los propósitos solamente
ejemplos, y no limitaciones, placas, bloques, miembros tubulares y
miembros curvilíneos. De modo similar, cada miembro estructural 24
puede estar compuesto de una diversidad de materiales, como se
requiera para las cargas de diseño concretas y las especificaciones
del montaje estructural resultante 22. Los miembros estructurales
24 están compuestos de materiales que pueden ser endurecidos por
precipitación, como se examina con mayor detalle más adelante, y
están compuestos preferiblemente de materiales que tienen alta
resistencia para relaciones de carga, que incluyen, para los
propósitos del ejemplo solamente y no de limitación, aluminio,
aleaciones de aluminio, titanio, y aleaciones de titanio.
Para los montajes estructurales 22 compuestos de
dos o más miembros estructurales 24a, 24b, los miembros
estructurales pueden estar compuestos de metales similares o
diferentes. Ventajosamente, puesto que los miembros estructurales
24a, 24b se unen por soldadura por fricción y agitación, los
miembros estructurales pueden estar configurados de metales
diferentes cuya unión mediante las técnicas de soldadura de fusión
convencionales sería imposible o antieconómica. Los materiales
insoldables, cuando se unen mediante técnicas de soldadura de fusión
convencionales producen juntas de soldadura relativamente débiles
que tienden a agrietarse durante la solidificación de la soldadura.
Tales materiales incluyen el aluminio y algunas aleaciones de
aluminio, particularmente las series AA de las aleaciones 2000 y
7000. El uso de la soldadura por fricción y agitación permite que
miembros estructurales 24a, 24b compuestos de materiales
insoldables se unan firmemente. La soldadura por fricción y
agitación puede ser usada también para unir seguramente materiales
soldables a otros soldables y a materiales insoldables. Por tanto,
el método de la presente invención permite que los materiales que
constituyen los miembros estructurales 24a y 24b sean escogidos de
una mayor diversidad de metales y aleaciones de alta resistencia y
poco peso, facilitando de ese modo la reducción del peso global del
montaje estructural 22 resultante. El peso y la resistencia son de
preocupación crítica en la industria aeroespacial.
Para mejorar las propiedades del material del
miembro o miembros 24 estructurales, incluyendo la resistencia,
dureza y resistencia a la corrosión, uno o más de los miembros
estructurales puede ser endurecido por precipitación antes de la
formación del montaje estructural 22 y luego tratando térmicamente
la resolución del montaje estructural completo. En otra
realización, el montaje estructural 22 es endurecido por
precipitación después de ser configurado, pero los miembros
estructurales 24 individuales no son endurecidos por precipitación
antes de la configuración del conjunto. El endurecimiento por
precipitación de aleaciones metálicas es un procedimiento mediante
el cual las propiedades mecánicas de la aleación metálica son
mejoradas mediante la formación de partículas dispersadas
uniformemente o precipitadas de una o más fases secundarias dentro
de la matriz de fase original. El endurecimiento por precipitación
requiere que la aleación metálica soporte dos procedimientos de
tratamiento térmico, siendo el primer procedimiento un tratamiento
térmico de la solución y siendo el segundo procedimiento un
tratamiento térmico de precipitación.
Haciendo referencia a la figura 4A, en ella se
muestra un diagrama de fase hipotético para una aleación de metal
endurecible por precipitación compuesta de los metales A y B de
aleación. Aunque la figura 4A ilustra un diagrama de fase para un
sistema binario, las aleaciones de metal endurecibles por
precipitación pueden contener dos o más elementos de aleación. Para
que una aleación metálica sea endurecible por precipitación, la
aleación debe tener una solubilidad máxima apreciable de un elemento
en el otro, del orden de varios porcentajes, y un límite de la
solubilidad que disminuya rápidamente la concentración del elemento
mayor con la reducción de la temperatura. Ambos requisitos son
satisfechos por el diagrama de fase hipotético de la figura 4A, en
el que la solubilidad máxima se designa con M. Adicionalmente, la
composición de una aleación de metal endurecible por precipitación
debe ser menor que la solubilidad máxima. Ejemplos de algunas
aleaciones de metal binarias y ternarias que son endurecibles por
precipitación incluyen el aluminio-calcio,
aluminio-cromo, aluminio-cobalto,
aluminio-cobre,
aluminio-hierro-titanio,
aluminio-galio-germanio,
aluminio-galio-indio,
aluminio-germanio-estaño,
aluminio-litio,
aluminio-litio-magnesio,
aluminio-manganeso,
aluminio-molibdeno,
aluminio-níquel-titanio,
aluminio-niobio, aluminio-silicio,
cobre-berilo, cobre-estaño,
aluminio-magnesio, así como algunas aleaciones
ferrosas.
En el sistema binario hipotético ilustrado en la
figura 4A, el elemento A designa la matriz de fase original, en
tanto que el elemento B designa el soluto o elemento secundario.
Para configurar las partículas uniformemente dispersadas o
precipitado del elemento de aleación secundario dentro de la matriz
de fase original del miembro estructural 24, la fase asociada con
el elemento de aleación debe estar primero completamente disuelta,
de modo que solamente la fase remanente es la fase asociada con la
matriz de fase original. La fase asociada con el elemento de la
aleación secundario se disuelve a través de un procedimiento de
tratamiento térmico de la solución en un primer programa de
temperatura predeterminada. Para ilustrar el procedimiento de
tratamiento térmico de la solución, se hace referencia a la figura
4A y la aleación metálica compuesta de un porcentaje predeterminado
de elementos A y B designado C_{1}. A la temperatura ambiente, la
aleación metálica hipotética del miembro estructural estará en un
estado de equilibrio y contendrá tanto la fase \alpha del elemento
A como la fase \beta del elemento B. Durante el procedimiento de
tratamiento térmico de la solución, la temperatura del miembro
estructural se eleva a la temperatura T_{0}. A la temperatura
T_{0}, la fase \beta o átomos de soluto del elemento B empieza
a disolverse. Como se muestra en la figura 4B, el miembro
estructural es mantenido a la temperatura T_{0} durante un
periodo suficiente de tiempo, designado t_{1}, para permitir que
toda la fase \beta se disuelva de modo que la aleación contenga
solamente la fase \alpha de composición C_{1}.
Una vez disuelta completamente la fase \beta,
el miembro estructural es enfriado rápidamente o templado a la
temperatura ambiente, que es designada con T_{1}, como se muestra
en las figuras 4A y 4B. El rápido enfriamiento impide la formación
de la fase \beta de modo que solamente la solución sólida de fase
\alpha supersaturada con átomos de B está presente. No obstante,
el miembro estructural en la fase \alpha a esta temperatura está
en un estado de no equilibrio con un temple incompleto, de modo que
generalmente la fase \beta empezará gradualmente a formarse en la
matriz de fase \alpha existente. En este estado de desequilibrio,
la mayoría de las aleaciones metálicas son relativamente blandas y
débiles.
A continuación del tratamiento térmico de la
solución, el endurecimiento por precipitación se termina mediante
el tratamiento térmico de precipitación del montaje estructural 22
por medio de un envejecimiento natural o artificial del montaje con
el revenido deseado a una temperatura predeterminada programada.
Haciendo referencia de nuevo a las figuras 4A y
4B, el tratamiento térmico de precipitación o envejecimiento
requieren que el montaje estructural 22 experimente un tratamiento
isotérmico mediante el cual la temperatura del montaje se eleva a
una temperatura predeterminada designada con T_{2}, durante una
cantidad de tiempo predeterminada, designada t_{2}. La
temperatura T_{2} está dentro de la región de dos fases \alpha y
\beta del diagrama de dos fases hipotético y es una temperatura a
la cual los regímenes de difusión para los átomos B llegan a ser
apreciables. La difusión de los átomos B dentro de la fase \beta
origina la formación de partículas finamente dispersas del elemento
de aleación B. Una vez que la cantidad deseada de difusión ha
tenido lugar, el montaje estructural 22 puede ser enfriado a la
temperatura de la habitación.
El carácter de las partículas de fase \beta, y
por tanto la resistencia y dureza para una aleación de metales dada
usada para formar el montaje estructural 22 dependen de la
temperatura de precipitación, designada T_{2}, y el tiempo de
envejecimiento a esta temperatura, designado t_{2}. Notablemente,
algunas aleaciones metálicas envejecerán a la temperatura de la
habitación durante un periodo extendido de tiempo, siendo designado
ordinariamente envejecimiento natural, en tanto que otras
aleaciones metálicas requerirán temperaturas elevadas
artificialmente para envejecer, siendo designado ordinariamente
envejecimiento artificial.
Haciendo referencia ahora a la figura 4C, en
ella se muestra un diagrama de fase de sistema binario para el
aluminio y el cobre adaptado de "Metals Handbook:
Metallography, Structures and Phase Diagrams" (Metalografía,
Diagramas de Estructuras y Fase), Vol. 8, 8th edition, ASM Handbook
Committee, T. Lyman Editor, American Society for Metals, 1973, pg.
259, para ilustrar mejor los procedimientos de tratamiento térmico
de precipitación y el tratamiento térmico de la solución. A partir
del diagrama, el margen (designado previamente T_{0}) de
temperaturas para el tratamiento térmico de la solución, puede ser
determinado para una aleación metálica de aluminio y cobre que
tiene una composición conocida de porcentaje de cobre (designado
anteriormente C_{1}) para disolver completamente los átomos de
cobre. El periodo de tiempo necesario para terminar la disolución
de loa átomos de cobre, designado anteriormente t_{1} horas,
depende de la composición del material, C_{i}, y la temperatura,
T_{0}, y puede ser determinado fácilmente por los expertos en la
técnica. Tras terminar el tratamiento térmico de la solución, la
aleación resultante tiene un revenido incompleto y está en un estado
de desequilibrio. El procedimiento de tratamiento térmico de
precipitación se efectúa entonces a un margen de temperaturas de
aproximadamente 100 a 300ºC (designado anteriormente T_{2})
durante t_{2} horas para terminar el revenido y estabilizar las
propiedades del material. El periodo de tiempo, t_{2}, que depende
de la composición, C_{1}, del material y la temperatura, T_{2},
y puede ser fácilmente determinado por los expertos en la
técnica.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 3, el
montaje estructural 22 incluye al menos una junta 28 de soldadura
por fricción y agitación que se forma antes del endurecimiento de
precipitación del montaje. Como se ilustra en las figuras 5A y 6A,
para unir los miembros estructurales 24a, 24b mediante una soldadura
por fricción y agitación, los miembros estructurales son
posicionados uno con relación a otro de modo que los miembros
definen una interfaz entre ambos. Los miembros estructurales 24a,
24b preferiblemente se aseguran para impedir el movimiento de los
miembros de uno con relación a otro. Por ejemplo, los miembros
estructurales 24a, 24b pueden estar asegurados uno con respecto a
otro por puntos de soldadura o usando una abrazadera, como se conoce
en la técnica. Los miembros estructurales 24a, 24b pueden ser
asegurados entonces a una mesa portapiezas por medio de una
abrazadera o dispositivo similar (no mostrado). Cuando se configura
una junta 28 de soldadura por fricción y agitación en un miembro 24
estructural único, preferiblemente se asegura el miembro estructural
a una mesa de trabajo por medio de una abrazadera o dispositivo
similar.
Los miembros estructurales 24a, 24b se unen
entonces uno con otro mediante una soldadura por fricción y
agitación a lo largo de la interfaz 32 entre los miembros, que
define la trayectoria 34 de soldadura de la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación. Concretamente, un pasador 30a de
soldadura por fricción y agitación giratorio, que está fijado a una
herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación es forzado a
través de las superficies exteriores 35 de los miembros
estructurales 24a, 24b. El calor de rozamiento generado por el
pasador giratorio 30a crea una región plastificada o zona 36 de
soldadura entre los miembros estructurales 24a, 24b. Una región 40
afectada por el calor se crea alrededor de la zona 16 de soldadura.
El pasador 30a giratorio se mueve entonces a lo largo de la
trayectoria definida por la interfaz 32 entre los miembros
estructurales 24a, 24b para de ese modo formar una junta 28 de
soldadura por fricción y agitación continua a lo largo de la
longitud de los miembros, formando por tanto un montaje 22
estructural unitario. Una junta 28 de soldadura por fricción y
agitación puede ser configurada de modo similar en un miembro 24
estructural único para reparar una grieta u otro defecto, o para
formar una región de estructura de grano refinado dentro de una
segunda región del miembro estructural que tiene comparativamente
alta tensión operacional. Un dispositivo que tiene un husillo que
puede girar, tal como una máquina CNC, puede ser usado para hacer
girar y mover la herramienta 30 de soldadura por fricción y
agitación, como se conoce en la técnica, y tales dispositivos son
colectivamente denominados en esta memoria como "máquinas
fresadoras" 47.
Como se ilustra en las figuras 5A y 6A, la
herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación se calienta
usando al menos un calentador 41 antes de, y durante la, formación
de la junta 28 de soldadura por fricción y agitación. La
temperatura o el margen de temperaturas en el que la herramienta 30
de soldadura por fricción y agitación se calienta depende del
material o materiales particulares que se suelden. Por ejemplo, para
el aluminio y las aleaciones de aluminio, la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación se calienta a temperaturas de
alrededor de 315,6ºC a alrededor de 537,8ºC, y preferiblemente de
alrededor de 398,9ºC. Ventajosamente, se ha hallado que calentando
la herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación antes y
durante la soldadura por fricción y agitación se inhibe el
crecimiento de grano dentro de la junta 28 de soldadura por
fricción y agitación resultante durante la precipitación posterior
de endurecimiento del montaje estructural 22. Aunque no ha sido
comprobado por la teoría, se cree que la soldadura por fricción y
agitación impone una cantidad crítica de trabajo en frío sobre el
montaje estructural. El trabajo en frío origina tensiones
residuales en la junta soldada que causan el crecimiento de grano
durante la posterior solución de tratamientos térmicos. Se cree que
calentando la herramienta de soldadura por fricción y agitación
antes de, y durante, la soldadura se convierte trabajo en frío en
trabajo en caliente de modo que no se producen tensiones residuales
en la junta de soldadura y, por tanto, no hay crecimiento de grano
apreciable durante la solución posterior de tratamientos
térmicos.
Según una realización de la presente invención,
como se ilustra en las figuras 5A, 5B y 5C, el calentador 41 está
posicionado exteriormente a la herramienta 30 de soldadura por
fricción y agitación. El calentador 41 puede estar fijado a la
fresadora 47 usada para hacer girar y mover la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación de modo que el calentador 41 se
mueve automáticamente con la herramienta. Por ejemplo, como se
ilustra en la figura 5A, el calentador 41 puede ser fijado a un
brazo 48 ajustable rígido o similar que se fija a la fresadora 47.
Alternativamente, el calentador 41 puede ser movido separadamente de
la máquina 47 de fresar. En una realización (no mostrada), el
calentador se mueve usando un brazo robótico controlado mediante un
controlador o microprocesador, tal como un ordenador que funcione
bajo el control del software. En otra realización, el calentador 41
es movido manualmente por el operador.
Una diversidad de calentadores 41 puede ser
usada para calentar exteriormente la herramienta 30 de soldadura
por fricción y agitación. Por ejemplo, haciendo referencia a la
figura 5A, el calentador 41 puede comprender un láser que
térmicamente comunique con, o transfiera calor a, la herramienta 30
de soldadura por fricción y agitación básicamente por irradiación.
En otra realización, como se ilustra en la figura 5B, el calentador
41 comprende un soplete de gas que transfiere calor a la herramienta
30 de soldadura por fricción y agitación por convección e
irradiación. Por ejemplo, el soplete de gas puede usar un gas de
hidrocarburos licuado como combustible. En otra realización más,
como se ilustra en la figura 5C, el calentador 41 puede comprender
una lámpara de cuarzo que transfiera calor a la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación mediante convección e
irradiación. Todavía en otra realización más (no mostrada), el
calentador 41 puede comprender una bobina de calentamiento de
inducción posicionada al menos parcialmente alrededor de la
herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación que transfiera
calor a la herramienta de soldadura por inducción.
La posición del calentador 41 con relación a la
herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación, que incluye
la orientación del calentador con relación a la dirección de
desplazamiento de la herramienta y la distancia del calentador a la
herramienta, dependerá de una diversidad de factores, que incluyen
la configuración del miembro 24 o los miembros 24a, 24b
estructurales, y el tipo de calentador que se usa. Según una
realización, como se ilustra en la figura 5A, el calentador 41 está
posicionado sobre el lado trasero de la herramienta 30 de modo que
el calor es transferido en la dirección de desplazamiento de la
herramienta, como se ilustra mediante la flecha 34.
Alternativamente, el calentador 41 puede estar posicionado de modo
que transfiera calor hacia la herramienta 34 en una dirección
perpendicular a la dirección de desplazamiento de la herramienta o
transfiere calor hacia la herramienta en una dirección opuesta a la
dirección de desplazamiento de la herramienta.
Según otra realización de la presente invención,
como se ilustra en las figuras 6A y 6B, el calentador 41 está
posicionado al menos parcialmente dentro de una cavidad o rebaje 43
definido por la herramienta 30 de soldadura por fricción y
agitación. Por ejemplo, el calentador 41 puede comprender uno o más
calentadores de resistencia que transfieren calor a la herramienta
30 de soldadura por fricción y agitación, por conducción y,
dependiendo del tamaño de la cavidad, por convección. El calentador
41 puede girar con la herramienta 30 de soldadura por fricción y
agitación dentro de la cavidad o rebaje 30 o el calentador puede
estar aislado de la rotación de la herramienta 30 de soldadura por
fricción y agitación usando cojinetes (no mostrados). En el caso de
uno o más calentadores de resistencia, los calentadores 41 están
preferiblemente en contacto íntimo con la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación. En otra realización (no
mostrada), el calentador 41 puede comprender una lámpara de cuarzo,
un soplete de gas o un láser posicionado dentro de la cavidad 43
definida por la herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación
de modo que el calentador transfiere calor a la herramienta de
soldadura por fricción y agitación por convección e irradiación. En
otra realización todavía (no mostrada), el calentador 41 puede
comprender una bobina de calentamiento por inducción posicionada
dentro de la cavidad 43 definida por la herramienta 30 de soldadura
por fricción y agitación de modo que el calentador transfiere calor
a la herramienta de soldadura por fricción y agitación por
inducción.
El calentador 41 incluye el cableado 51 adecuado
para conectar el calentador a una fuente de energía (no mostrada),
como se conoce en la técnica. Por ejemplo, el calentador 41 puede
ser alimentado por la fresadora o por una fuente de energía
separada. Para evitar descargas eléctricas e impedir daños en el
miembro estructural 24 o en los miembros 24a, 24b, el calentador 41
preferiblemente está aislado eléctricamente del miembro estructural
o de los miembros que se sueldan. El calentador 41 puede estar en
comunicación eléctrica a través de un cableado 51 adecuado con un
controlador o microprocesador 49, tal como un ordenador que funcione
bajo el control de software de ordenador, que esté configurado para
controlar el calentamiento o energía proporcionada por el
calentador. El controlador 49 puede incluir el controlador para la
máquina fresadora 47. La emisión de calor del calentador 41 puede
ser controlada también manualmente. En las realizaciones en las que
el calentador 41 está posicionado dentro de una cavidad 43 definida
por la herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación y el
calentador gira con la herramienta, el cableado 51 incluye
preferiblemente uno o más conectadores eléctricos (no mostrados)
que tienen rodillos eléctricamente conductores que conducen
continuamente electricidad al calentador de la fuente de potencia
y/o controlador 49, pero también permiten que la porción de cableado
conectada al calentador gire mientras el resto del cableado
permanece fijo para impedir de ese modo que el cableado se
retuerza.
Como se ha ilustrado en las figuras 5A, 5B, 5C,
6A y 6B, la herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación
incluye preferiblemente al menos un sensor 45, tal como un termopar,
termopar óptico, termopila, termómetro, elemento sensible a la
temperatura bimetálico, elemento termorresistivo, detector de la
temperatura de la resistencia, termistores, un pirómetro, que esté
en comunicación térmica con la herramienta 30 de soldadura por
fricción y agitación para medir la temperatura de la herramienta
antes y durante la soldadura por fricción y agitación. El sensor 45
puede estar fijado o montado directamente en la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación que usa sujetadores o adhesivos
adecuados (no mostrados). Alternativamente, puede ser usado un
termopar óptico para vigilar la temperatura de la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación desde una cierta distancia. Por
ejemplo, un termopar óptico puede estar fijado a la máquina 47 de
fresar que usa un brazo rígido o ajustable o similar (no mostrado)
de modo que el termopar óptico se mueve con la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación o, alternativamente, el termopar
41 óptico puede ser movido separadamente de la máquina de fresar
usando un brazo robótico (no mostrado) controlado mediante un
controlador o microprocesador, tal como un ordenador que funcione
bajo el control de software. En otra realización, el termopar óptico
es movido manualmente por el operador. El sensor 45 está en
comunicación eléctrica a través de cableado 52 adecuado con el
controlador 49. En las realizaciones en las que el sensor 45 está
fijado a la herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación y
el calentador gira con la herramienta, el cableado 52 incluye
preferiblemente uno o más conectadores eléctricos (no mostrados)
que tienen rodillos eléctricamente conductores que conducen
continuamente la señal desde el calentador a la fuente de potencia
y/o controlador 49, pero que permiten que la porción del cableado
conectado al sensor gire mientras el resto del cableado permanece
fijo para impedir de ese modo que el cableado se retuerza.
En funcionamiento, el sensor 45 mide la
temperatura de la herramienta 30 de soldadura por fricción y
agitación de modo continuo o a intervalos predeterminados y luego
transmite una señal representativa de la temperatura de la
herramienta de soldadura por fricción y agitación al controlador 49.
El controlador compara la lectura de la temperatura del sensor 45
con una temperatura o valor predeterminado. En respuesta a los
cambios de temperatura en la herramienta 30 de soldadura por
fricción y agitación, medidos por el sensor 45 y comunicados al
controlador 49, el controlador modificará automáticamente la
producción de calor del calentador 41 para modificar de ese modo la
temperatura de la herramienta de soldadura por fricción y agitación.
Más concretamente, si la temperatura de la herramienta 30 de
soldadura por fricción y agitación, medida por el sensor 45, es
menor que la temperatura o valor predeterminado, el controlador 49
incrementará la producción de calor del calentador 41 para
incrementar de ese modo la temperatura de la herramienta de
soldadura por fricción y agitación. Si la temperatura de la
herramienta 30 de soldadura por fricción y agitación, medida por el
sensor 45, es mayor que la temperatura o valor predeterminado, el
controlador 49 disminuirá la producción de calor del calentador 41
para disminuir de ese modo la temperatura de la herramienta de
soldadura por fricción y agitación.
Una vez que la junta o juntas de soldadura por
fricción y agitación están formadas, el montaje estructural 22
resultante puede ser tratado por el calor de resolución, como se
describe más adelante. Ventajosamente, la junta o juntas 28 de
soldadura por fricción y agitación no presentarán crecimiento de
grano apreciable durante o después del tratamiento térmico. Como se
ha ilustrado en la figura 3A, después del tratamiento de calor de
resolución, la junta 28 de soldadura por fricción y agitación tiene
una estructura de grano refinado que tiene un tamaño de grano de
menos de alrededor de 5 micrómetros. Tras el enfriamiento, el
montaje estructural 22 puede ser instalado fijando el montaje a
otros montajes estructurales, para así configurar el bastidor de una
aeronave.
Haciendo referencia a la figura 7, en ella se
ilustran las operaciones realizadas para formar una junta de
soldadura por fricción y agitación, según una realización de la
presente invención. El método incluye el montaje de una herramienta
de soldadura por fricción y agitación en un husillo que puede girar
de modo que la herramienta de soldadura por fricción y agitación
gira con el husillo. Véase el bloque 61. La herramienta de soldadura
por fricción y agitación se calienta con un calentador para inhibir
de ese modo el crecimiento de grano en la junta soldada. Véase el
bloque 62. La operación de calentamiento incluye transferir calor a
la herramienta por fricción y agitación por convección, conducción,
irradiación o inducción. Véase el bloque 63. En una realización, la
operación de calentamiento incluye calentar la herramienta de
soldadura por fricción y agitación a una temperatura comprendida
entre alrededor de 315,6ºC y alrededor de 537,8ºC. Véase el bloque
64. Seguidamente a la operación de calentamiento, la herramienta de
soldadura por fricción y agitación se inserta dentro de al menos un
miembro estructural. Véase el bloque 65. La herramienta de soldadura
por fricción y agitación es calentada simultáneamente con la
operación de inserción. Véase el bloque 66. El al menos un miembro
estructural puede ser endurecido por precipitación antes de la
operación de inserción. Véase el bloque 60. La herramienta de
soldadura por fricción y agitación es movida a través de al menos un
miembro estructural para formar la junta de soldadura por fricción
y agitación. Véase el bloque 67. La temperatura de la herramienta de
soldadura por fricción y agitación se mide. Véase el bloque 68. La
producción de calor del al menos un calentador es entonces
modificada automáticamente para de ese modo modificar la temperatura
de la herramienta de soldadura por fricción y agitación. Véase el
bloque 69. El al menos un miembro estructural y la junta de
soldadura por fricción y agitación son tratados térmicamente en la
solución a una temperatura predeterminada programada posterior a la
operación de movimiento. Véase el bloque 70. Después de los cual, el
al menos un miembro estructural y la junta de soldadura por
fricción y agitación son tratados por calor de precipitación
envejeciendo a una segunda temperatura predeterminada programada.
Véase el bloque 71.
Haciendo referencia ahora a la figura 8, en ella
se ilustran las operaciones realizadas para fabricar un montaje
estructural. El método incluye calentar una herramienta de soldadura
por fricción y agitación con un calentador para de ese modo inhibir
el crecimiento de grano en la junta soldada. Véase el bloque 81. La
operación de calentamiento incluye la transferencia de calor a la
herramienta de soldadura por fricción y agitación por convección,
conducción, irradiación o inducción. Véase el bloque 82. En una
realización, la operación de calentamiento incluye calentar la
herramienta de soldadura por fricción y agitación a una temperatura
comprendida entre alrededor de 315,6ºC y alrededor de 537,8ºC.
Véase el bloque 83. Una junta de soldadura por fricción y agitación
se forma entonces en al menos un miembro estructural que usa la
herramienta de soldadura por fricción y agitación giratoria. El al
menos un miembro estructural puede ser endurecido por precipitación
a una temperatura predeterminada programada anteriormente a la
operación de configuración. Véase el bloque 80. La herramienta de
soldadura por fricción y agitación es calentada durante la
operación de formación con un calentador para de ese modo inhibir
el crecimiento de grano en la junta de soldadura. Véase el bloque
85. La temperatura de la herramienta de soldadura por fricción y
agitación se mide. Véase el bloque 86. La producción de calor del al
menos un calentador puede entonces ser modificada automáticamente
para modificar de ese modo la temperatura de la herramienta de
soldadura por fricción y agitación. Véase el bloque 87. En una
realización, las operaciones de calentar y configurar se repiten
para unir de ese modo al menos un miembro estructural adicional al
montaje estructural. Véase el bloque 88. El montaje estructural es
tratado por calor de la solución a una temperatura predeterminada
programada después de la operación de formación. Véase el bloque 89.
Después de lo cual, el montaje estructural es tratado por calor de
precipitación envejeciendo a una segunda temperatura predeterminada
programada. Véase el bloque 90.
Muchas modificaciones y otras realizaciones de
la invención serán evidentes para un experto en la técnica a la que
esta invención pertenece que tiene el beneficio de las enseñanzas
presentadas en la descripción anterior y los dibujos asociados. Por
lo tanto, se ha de entender que la invención no está limitada a las
realizaciones concretas descritas y que modificaciones y otras
realizaciones están destinadas a ser incluidas dentro del alcance de
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (16)
1. Un método de fabricación de un montaje
estructural (22) compuesto de materiales que pueden ser endurecidos
por precipitación, que comprende:
configurar (84) una junta (28) de soldadura por
fricción y agitación en al menos un miembro estructural (24a, b) que
usa una herramienta (30) de soldadura por fricción y agitación
giratoria para construir el montaje estructural (22);
caracterizado por
calentar (83, 85) la herramienta (30) de
soldadura por fricción y agitación antes de dicha operación (84) de
formación con al menos un calentador (41) para de ese modo inhibir
el crecimiento de grano en la junta (28) de soldadura y el
tratamiento térmico de resolución o endurecimiento de precipitación
del montaje estructural (22).
2. El método de la reivindicación 1,
caracterizado por repetir (88) dichas operaciones (83 a 85)
de configuración y calentamiento para de ese modo unir al menos un
miembro estructural adicional (24a, b) al montaje estructural
(22).
3. El método de las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado por el endurecimiento (80) de precipitación del
al menos un miembro estructural (24a, b) a una temperatura
predeterminada programada antes de dicha operación (84) de
configuración.
4. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque tratando
térmicamente (89) la solución el montaje estructural (22) se realiza
a una temperatura predeterminada programada después de dicha
operación (84) de configuración.
5. el método de la reivindicación 4,
caracterizado porque el montaje estructural (22) se hace
envejecer a una segunda temperatura predeterminada programada.
6. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha operación
(62, 64; 83, 85) de calentamiento comprende la transferencia de
calor a la herramienta (30) de soldadura por fricción y agitación
por medio de una transferencia de calor seleccionada del grupo
compuesto de convección, conducción, irradiación, e inducción.
7. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha operación
(62, 64; 83, 85) de calentamiento comprende calentar (64; 83) la
herramienta (30) de soldadura por fricción y agitación a una
temperatura comprendida entre alrededor de 315,6ºC y alrededor de
537,8ºC.
8. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por comprender además
la operación de medir (68; 86) la temperatura de la herramienta (30)
de soldadura por fricción y agitación.
9. El método de la reivindicación 8,
caracterizado por comprender además la operación de modificar
(69; 87) automáticamente la producción de calor del al menos un
calentador (41) para modificar de ese modo la temperatura de la
herramienta (30) de soldadura por fricción y agitación.
10. Un aparato para la soldadura por fricción y
agitación de al menos un miembro estructural (24a, b), que
comprende:
una máquina (47) que tiene un husillo giratorio;
y
una herramienta (30) de soldadura por fricción y
agitación en comunicación giratoria con dicho husillo;
caracterizado por
al menos un calentador (41) de la herramienta de
soldadura por fricción y agitación para calentar dicha herramienta
(30), estando estructurado dicho al menos un calentador (41) de modo
que está eléctricamente aislado del al menos un miembro estructural
(24a, b).
11. El aparato de la reivindicación 10,
caracterizado porque dicha herramienta (30) de soldadura por
fricción y agitación define una cavidad (43) destinada al menos a
recibir parcialmente dicho al menos un calentador (41).
12. El aparato de las reivindicaciones 10 u 11,
caracterizado porque dicho al menos un calentador (41) se
selecciona del grupo compuesto de una bobina de calentamiento de
resistencia, una bobina de calentamiento de inducción, una lámpara
de cuarzo, un soplete de gas, y un láser.
13. El aparato de cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque dicho al menos
un calentador (41) comunica térmicamente con dicha herramienta de
soldadura por fricción y agitación por medio de una transferencia de
calor seleccionada del grupo compuesto de convección, conducción,
irradiación e inducción.
14. El aparato de la reivindicación 10,
caracterizado porque dicho al menos un calentador (41) está
espaciado de dicha herramienta (30) de soldadura por fricción y
agitación.
15. El aparato de cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por un sensor (45) en
comunicación térmica con dicha herramienta (30) de soldadura por
fricción y agitación para medir la temperatura de dicha herramienta
(30) de soldadura por fricción y agitación.
16. El aparato de la reivindicación 15,
caracterizado por un controlador (49) en comunicación
eléctrica con dicho sensor (45) y en comunicación operativa con
dicho al menos un calentador (41), estando dicho controlador (49)
configurado para modificar automáticamente la producción de calor de
dicho al menos un calentador (41) para modificar la temperatura de
dicha herramienta (30) de soldadura por fricción y agitación.
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