sinergias en aligeramiento estructural - Plataforma Tecnológica ...

SINERGIAS EN
ALIGERAMIENTO
ESTRUCTURAL
O Porriño | 23 de marzo, 2012

Centro Tecnológico AIMEN
1967
AIMEN, Asociación de Investigación Metalúrgica del Noroeste, nace con el
fin de fomentar el I+D+i y prestar servicios tecnológicos de alto valor
añadido al tejido industrial gallego.
Más de 40 años después…
• Referente nacional en la investigación
de los Materiales, Tecnologías de
Unión y Láser.
• 1 sede central: investigación y laboratorios
• 5 delegaciones tecnológicas
• 109 empresas asociadas
• Más de 600 empresas cliente
• 90.000 informes técnicos emitidos
• 100 proyectos de I+D+i anuales
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Acreditaciones
Registro Centro de Innovación y Tecnología Nº 38
Registro OTRI Nº 166
Acreditación Laboratorio Ensayos y Análisis
Acreditación Laboratorio Calibraciones
Acreditación Ensayos No Destructivos
Acreditación Entidad colaboradora de
la Administración hidráulica
Acreditación Laboratorio de Ensayos de
Control de Calidad de la Construcción por la
D.X. de Fomento e Calidade na Vivenda en
las áreas EHA, EAP y EAS
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Proyectos de I+D+i
-Proyectos propios
-Proyectos con empresas
Servicios tecnológicos
-Análisis Químicos
-Análisis Físicos
-Calibraciones
-Metalografía
-Ensayos destructivos
-Ensayos no destructivos
-Diseño y simulación
-Ingeniería
-Consultoría, Organización Industrial, Calidad y
Medio Ambiente
-Vigilancia tecnológica
Formación
Oferta Tecnológica
-Formación a empresas
-Formación a desempleados
-Master de Ingeniería de la Soldadura
Apoyo a la Administración
- Estudios de diagnóstico tecnológico y
prospectiva
- Estudios de viabilidad técnica
-Gestión de la Innovación
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Áreas de especialización
Planta de Tecnologías
de Unión
Centro de
Aplicaciones Láser
Materiales y Procesos
de Fabricación
Inspección
Ingeniería
Organización Industrial
Diseño, Simulación y
Automática
Centro
Tecnológico
AIMEN
Transferencia Tecnológica
Medio Ambiente
Formación
Gestión de Programas de
Financiación
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Recursos Humanos
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Sectores industriales
Aeronáutico
Energía
Automoción
Construcción
Centro Tecnológico
AIMEN
Metalmecánico
Químico y Petroquímico
Naval
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Empresas cliente
AUTOMOCIÓN
NAVAL
ENERGÍA
AERONAUTICO
METALMECÁNICO
(COASA Composites)
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Ingresos
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Proyecto COPATCH
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Reparación de estructuras navales con parches de composite
Proyecto COPATCH
Reparación:
- Daños en la estructura (corrosión,
grietas por fatiga)
- Aportar mayor resistencia debido un
aumento de exigencia de cargas en la
estructura
SOLUCIÓN CO-PATCH
Consiste en reparar la estructura
dañada pegando un “parche” de
composite sobre la misma.
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Reparación de estructuras de acero en ambiente marino mediante
pegado de parches de composite
Aplicación
Unión adhesiva
Reparación
Grietas originadas por fatiga
Corrosión
Refuerzo
Soportar nuevas cargas (reformas)
Mitigar deficiencias estructurales iniciales
Tipos de estructuras
Naval (buques, plataformas...)
Civil (puentes, grúas...)
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Reparación de estructuras navales con parches de composite
Proyecto COPATCH
Este tipo de reparación se emplea en
aeronáutica, en obra civil y tubería.
En la actualidad se trabaja para aplicarla
a estructura naval y es aplicable a otros
sectores como el del ferrocarril
Ventajas de la Solución CoPatch
Solución “en frío”
Solución “in-situ”
Solución ligera
Preparación superficial más sencilla
Mejora la durabilidad
Fácil manejo del material de
reparación
Buen comportamiento a fatiga
No necesita elementos externos de
sujeción temporales
No es necesario mantenimiento de
pintura
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La estructura reparada: ↑ módulo x3 y ↑ carga máxima x2
!
280000
240000
Ensayo estático de tracción
Sin parche
Con parche
Rotura de parche
200000
Carga (N)
160000
120000
Apertura de grieta
80000
40000
0
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Desplazamiento (mm)
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Monitorizado de deformaciones y crecimiento
de grieta mediante sensores de fibra óptica
FBG (Fiber Bragg Gratings)
CYCLIC LOADING TEST (Amplitud = 0-60 kN / Frecuencia= 0.166 Hz)
5 mm grating
0-2-4-6 mm from crack tip
7000
6000
5000
60KN
2 mm
4 mm
6 mm
strain (u)
4000
3000
2000
1000
0
0 20 40 60 80 100
Time (s)
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Proyecto TWB
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ACEROS DE ALTA
Y
ULTRAALTA
RESISTENCIA
ACEROS DP MICROESTRUCTURA
Matriz ferrítica con islas de martensita
ACEROS TRIP MICROESTRUCTURA
Austenita retenida embebida en matriz primaria de ferrita
Otras fases duras como martensitas y bainitas
ALTO %C
Otros aleantes
PROBLEMAS DE SOLDABILIDAD
2

TAILORED WELDED BLANKS (TWB)
18

VENTAJAS DEL EMPLEO DE SOLUCIONES TWB
GENERACIÓN DE COMPONENTES MULTIPROPIEDAD
- Objetivos: reducir costes y peso sin reducción de la resistencia.
- Situar materiales y espesores en las zonas necesarias de una misma
pieza, haciendo la soldadura antes de la estampación.
- Distintos espesores, distintos materiales
- La soldadura debe ser capaz de soportar los esfuerzos de deformación de
la estampación
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OBJETIVO TAILORED WELDED BLANKS (TWB)
20

EJEMPLO INDUSTRIAL: SOLDADURA LÁSER TWB DE
PUERTAS
21

TECNOLOGÍA EMPLEADA: LÁSER DE ESTADO
SÓLIDO
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TECNOLOGÍA EMPLEADA: PLASMA
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UNIÓN DP780 – ACERO DE FÁCIL EMBUTICIÓN
LÁSER
PLASMA
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Proyectos FSW
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Características principales:
• Proceso de unión en estado sólido Bajo HEAT INPUT Menor deterioro de
propiedades mecánicas y menor distorsión de componentes
• Puede absorber hasta 100 mm en una sola pasada
• Gran importancia utillaje de fijación
• No es necesaria la preparación de bordes de la junta de unión
• Proceso automatizado Elevado grado de repetibilidad de la calidad de las uniones
• No hay dependencia de la habilidad del operario
Copyright ©
2002, TWI Ltd
3

Parámetros principales:
• Velocidad de rotación de la
herramienta
• Esfuerzo en Z
• Velocidad de desplazamiento
• Ángulo del cabezal
• Sentido de rotación
4

Herramientas FSW
9

MTS PDS-4 iSTIR
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Influencia Parametrización en calidad de la unión
Parámetros de soldeo
Espesor
[mm]
Esfuerzo Z
[kN] Velocidad Rotación [rpm] Velocidad de soldeo [mm/min]
AW 6082 T6 6 12-16 (-) 600-900 300-500
AW 6082 T6 10 25-27 (-) 600-800 300-500
AW 5083 H111 6 20-22 (-) 500-700 250-400
Ángulo de la herramienta: -1.5 º
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Aplicación del proceso de
soldadura FSW a la unión de
aleaciones estructurales de
aluminio
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FSW DE ALEACIONES
DE ALUMINIO PARA
PANELES
AERONÁUTICOS
AW 6061 T6
Unión en T
6 mm
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AW 6082 T6
FSW DE PERFILES DE
ALUMINIO PARA
SECTOR NAVAL
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AIMEN – Central y Laboratorios
c/ Relva 27 A
36410 – O PORRIÑO (Pontevedra)
Telf.+34 986 344 000 – Fax. +34 986 337 302
Delegación Tecnológica Ourense
Parque Tecnolóxico de Galicia
32900 – SAN CIBRAO DAS VIÑAS (Ourense)
Telf. +34 988 548 240
Fax. +34 988 548 243
Delegación Tecnológica Santiago de Compostela
C. Univ. Sur – Edif. Feuga – Despacho nº3
Rúa Lope Gómez de Marzoa
15705 – SANTIAGO DE COMPOSTELA (A Coruña)
Telf.+34 981 525 503 - Fax.+34 981 525 503
Delegación Tecnológica A Coruña
Fundación Mans – Paideia
Pol. Pocomaco - Parcela D-22 - Oficina 20A
15190 – A CORUÑA (A Coruña)
Telf. +34 617 395 153
Delegación Tecnológica Madrid
Gracias por su atención
Alejandro Conde Garrido | Responsable Planta Tecnología de Unión
T +34 986 344 000 | @ aimen@aimen.es
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