Diseño y construcción de un prototipo de máquina de soldadura por fricción lineal de acrílico
DOI:
https://doi.org/10.70998/itistct.v4i2.147Palabras clave:
Fricción lineal, soldadura de acrílico, presión, esfuerzo, simulaciónResumen
El objetivo principal fue diseñar y construir un prototipo de máquina de soldadura por fricción lineal para unir acrílico, aportando a la industria una mejor opción al momento de unir este material, para el diseño mecánico se determinaron los parámetros de soldadura para poder realizar esta unión en el acrílico, el método inicial fue una simulación por el método de elementos finitos, se seleccionó el mecanismo más adecuado para un correcto funcionamiento de la máquina, se realizó un modelo CAD optimizado con el cuál posteriormente se realizaron análisis de esfuerzos en los elementos de mecanismo, se realizó la construcción y ensamblado del prototipo de la máquina, con el que se realizaron pruebas para poder comprobar que los parámetros obtenidos durante las simulaciones son las correctas para realizar la soldadura por fricción lineal. Los resultados de las pruebas indican que para soldar placas de acrílico con la máquina construida se debe aplicar una frecuencia de vibración de 100 Hz y una amplitud de 4mm, valores fijos en la máquina, una presión mayor a 1,1 MPa y tiempos de soldadura mayores a 8 segundos. Se realizaron ensayos de resistencia a la tracción e impacto de probetas soldadas por fricción lineal, y se compararon con probetas enteras sin soldar. Se determinó que la resistencia a la tracción de la zona de soldadura es 5% inferior en comparación a material base de acrílico, pero apenas alcanza el 12% de la resistencia al impacto del material base.
Citas
P. A. Tres, Designing Plastic Parts for Assembly, Múnich, Alemania: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2017.
R. Rudrapati, "Effects of welding process conditions on friction stir welding of polymer composites: A review," Composites Part C: Open Access, vol. 8, 2022, https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2022.100269.
S. Eslami, "New Technological Solution for Friction Stir Welding of Composites," Procedia Structural Integrity, vol. 28, pp. 659-666, 2020, https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.10.076.
Y. Huang, "New technique of friction-based filling stacking joining for metal and polymer," Composites Part B: Engineering, vol. 163, pp. 217-223, 2019, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.11.050.
M. P. S. P. Asadi, "Friction stir welding/processing of polymeric materials," Advances in Friction-Stir Welding and Processing, pp. 601-670, 2014, https://doi.org/10.1533/9780857094551.601.
N. Ranjan, "Joining of Thermoplastics With Friction Stir Welding for Minor Repair," Encyclopedia of Materials: Plastics and Polymers, vol. 1, pp. 212-219, 2022, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820352-1.00015-8.
M. T. Shete, "Experimental investigation and finite element simulation of friction stir spot welding (FSSW) of high-density polyethylene joints," Materials Today: Proceedings, vol. 47, p. 47, 2021, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.04.572.
T. B. R. K. Saxena, "Analysis of joint overlap during friction spin welding of plastics," Materials Today: Proceedings, vol. 26, pp. 2798-2804, 2020, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.581.
R. S. R. Kumar, "Friction welding of dissimilar plastic/polymer materials with metal powder reinforcement for engineering applications," Composites Part B: Engineering, vol. 101, pp. 77-86, 2016, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.06.082.
C. F. F. Moroni, "Life cycle analysis of engineering polymer joining methods using adhesive bonding: fatigue performance and environmental implications," The 29th CIRP Conference on Life Cycle Engineering, vol. 105, pp. 565-570, 2022, https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.02.094.
H. Alojaly, "Joining of Plastics and Polymeric Materials," Encyclopedia of Materials: Plastics and Polymers, vol. 3, pp. 317-337, 2022, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820352-1.00035-3.
M. Troughton, Handbook of Plastics Joining: A Practical Guide, ELSEVIER, 2008.
B. Patham, "Thermoplastic Vibration Welding: Review of Process," Polymer Engineering and Science, vol. 51, pp. 1-22, 2011, https://doi.org/10.1002/pen.21784.
W. Li, "Modeling of continuous drive friction welding of mild steel," Materials Science and Engineering: A, vol. 528, pp. 5921-5926, 2011, https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.04.001.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Rodrigo Toasa Jimenes, Angel Arias Perez, Abrahan Jorque, Daniel Casaliglia Gordon
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
La revista de Investigación Tecnológica ISTCT es una publicación de Acceso Abierto (Open Access), cuyos contenidos se difunden bajo una licencia Creative Commons Atribución-No Comercial (CC-BY NC 4.0 Internacional). Todos los artículos publicados en la revista de Investigación Tecnológica ISTCT se difunden en Acceso Abierto y están disponibles en línea de forma gratuita inmediatamente después de la publicación.
Esta revista proporciona metadatos para servicios de indexación de terceros a través de la iniciativa de archivos abiertos.
La revista de Investigación Tecnológica ISTCT reconoce y respeta el derecho moral de los autores, así como la titularidad del derecho patrimonial, el cual será transferido de forma no exclusiva a la revista para permitir su difusión legal en Acceso Abierto.
La revista de Investigación Tecnológica ISTCT no reserva los derechos de publicación de los artículos. Los autores podrán distribuir su propio material en cualquier otro medio o soporte, siempre y cuando sea sin fines comerciales, informando a los editores que el trabajo será publicado nuevamente y dando el crédito correspondiente a la revista de Investigación Tecnológica ISTCT.
Los autores pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre y cuando indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en "Revista de Investigación Tecnológica ISTCT". En caso de reproducción deberá constar una nota similar a la siguiente:
"Este texto se publicó originalmente en REVISTA DE INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA ISTCT N° --, sección -----, número de páginas, año de publicación."
Se recomienda a los autores publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) en la versión final publicada por REVISTA DE INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA ISTCT, ya que puede conducir a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access).
Las publicaciones en esta revista, por su carácter gratuito, no da derecho a remuneración económica alguna a los autores.
