Revision as of 10:42, 14 June 2017

Abstract

En este trabajo se ha modelado el proceso de soldadura por fricción-agitación o Friction Stir Welding (FSW) incluyendo la geometría real de la 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 el proceso. El problema térmico se ha resuelto con un modelo de advección-difusión aplicando una formulación 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 proceso y con una geometría de herramienta particular. Los resultados obtenidos para el flujo del material alrededor de la herramienta se han contrastado con datos experimentales reportados en la bibliografía y obtenidos en idénticas condiciones a las aplicadas en la simulación. 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 de los feóomenos involucrados en el proceso de FSW. Summary This work deals with the computational modeling of Friction Stir Welding (FSW) processes including the discretization of the tools. The mechanical problem has been solved using a Stokes viscoplastic flow model with a suitable constitutive law for the range of deformation rates induced in the process. The thermal problem has been solved using an advection-diffusion model using an ALE formulation. Finite element formulations have been implemented for both problems. Two-dimensional and three-dimensional FSW problems have been solved under a number of particular process conditions and a particular tool geometry. Results obtained for the material flow around the tool have been compared with published experimental results, obtained under the same process conditions. A good correlation has been obtained between the numerical and the experimental results. The patterns of the material flow reported in the references, which were obtained using experimental techniques with tracers, have been identified performing the post-process of the results obtained for the material flow using computational visualization techniques with tracers. The role played by those visualization techniques in the analysis of the material flow around the tool, leading to a better understanding of the phenomena involved in the FSW process, is pointed out.

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