Soldaura de titanio aeronautico

Soldadura por fricción lineal de aleaciones de titanio: caracterización mecánica

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Resumen
La unión entre los álabes y el disco de una turbina de avión está en plena evolución por la aplicación del proceso de soldadura por fricción lineal (LFW) a las aleaciones de titanio. Ello permite conseguir una pieza única llamada blisk (blade + disk). Hasta ahora, la unión álabe / disco se hacía porun ensamblaje mecánico, pero estos sufren un fenómeno de fatiga por fretting en el punto de anclaje. A parte de evitar ese fenómeno, la soldadura por fricción lineal permite en este caso conseguir una reducción de peso de la turbina del orden de 20%, y por consiguiente una reducción de consumo de carburante. Otro punto importante al nivel tecnológico es la elección de las propiedades para el discoy el álabe. Los blisks producidos se pueden fabricar con materiales diferentes para el álabe y el disco. Si se considera que los mecanismos de fallo son diferentes para cada componente, HCF para el disco y LCF para el álabe, estos blisks pueden diseñarse de manera óptima tanto por el disco como por el álabe. De ello, se puede esperar un gran avance de los resultados en servicio. Todo lo anteriorserá cierto sólo si las propiedades de la zona de soldadura son también suficientemente buenas. El problema es que las propiedades de la unión y de la ZAC no se pueden predecir por los cambios microestructurales que ocurren al unir los dos componentes por el proceso de soldadura LFW. Por consiguiente, el propósito de este trabajo es caracterizar las microestructuras de la unión y de la zonaafectada por el calor, y determinar las respuestas a diferentes solicitaciones mecánicas de la combinación de dos aleaciones de titanio soldadas por LFW, con el fin de optimizar el comportamiento en servicio del blisk. Se han hecho varios ensayos con el fin de caracterizar la zona afectada por el calor. Primero se hizo una caracterización microestructural por microscopía óptica, de las diferentesuniones, con el fin de destacar los cambios asociados al proceso de soldadura LFW. Luego se hicieron ensayos de nanoindentación para relacionar la microestructura con las propiedades mecánicas y comprobar la calidad de la soldadura. Los ensayos de tracción, con la soldadura paralela al eje de tracción, permitieron ver que componente fracturara primero, y también analizar la rotura de la unión. Todos losexperimentos confirman la superioridad de la soldadura frente al material base en términos de dureza, resistencia y límite elástico, y además sin los defectos asociados a los procesos clásicos de soldadura. Por consiguiente, se puede afirmar que la soldadura por fricción lineal es un proceso apropiado para la fabricación de los blisks.

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Soldadura por fricción lineal de aleaciones detitanio: caracterización mecánica

Soldadura por fricción lineal de aleaciones de titanio: caracterización mecánica

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Índice
Resumen Índice Introducción
1. Conocimientos previos
1.1. 1.2. Importancia del titanio en la industria aerospacial Generalidades sobre el titanio 1.2.1. Extracción y obtención 1.2.2. El titanio comercialmente puro 1.2.3. Las aleaciones de titanio 1.2.3.1. Aleaciones α1.2.3.2. Aleaciones α+β a) Estructuras laminares b) Estructuras bimodales 1.2.4. Microestructura y propiedades mecánicas 1.2.4.1. Estructuras laminares 1.2.4.2. Estructuras bimodales 1.2.4.3. Efecto de la textura cristalográfica 1.2.4.4. Conclusión El “BLISK” La soldadura por fricción 1.4.1. Soldadura por fricción lineal 1.4.1.1. Ventajas e inconvenientes 1.4.2. Cambios microestructuralesproducidos por el proceso de soldadura por fricción lineal Preparación de las probetas de MET por FIB 1.5.1. El aparato 1.5.2. Técnica convencional 1.5.3. Técnica de “lift-out” 1.5.4. Daño inducido por el FIB 1 3 5 8 8 11 11 12 13 15 17 17 19 22 25 28 30 32 33 34 34 36 38 41 41 43 44 46

1.3. 1.4.

1.5.

2. Procedimiento experimental
2.1. Estudio microestructural 2.1.1. Preparación de las...