La soldadura por pulso magnético ( MPW ) es un proceso de soldadura de estado sólido que utiliza fuerzas magnéticas para soldar dos piezas de trabajo. El mecanismo de soldadura es muy similar al de la soldadura por explosión . [1] La soldadura por impulsos magnéticos comenzó [ se necesita aclaración ] a principios de la década de 1970, cuando la industria automotriz comenzó a utilizar soldadura de estado sólido. [ cita necesaria ]
La principal ventaja de utilizar la soldadura por impulsos magnéticos es que se evita la formación de fases intermetálicas frágiles , lo que permite la unión de metales que no pueden unirse eficazmente mediante soldadura por fusión . [ cita necesaria ] Además, el proceso es casi instantáneo y no requiere gas protector u otros consumibles de soldadura.
La soldadura por impulsos magnéticos se basa en un impulso electromagnético muy corto (<100 μs), que se obtiene mediante una descarga rápida de condensadores a través de interruptores de baja inductancia en una bobina. La corriente pulsada con una amplitud y frecuencia muy altas (500 kA y 15 kHz) produce un campo magnético de alta densidad, que crea una corriente parásita en una de las piezas de trabajo. Se crean fuerzas repulsivas de Lorentz y una alta presión magnética muy por encima del límite elástico del material provoca la aceleración de una de las piezas de trabajo a velocidades de hasta 500 m/s (1100 mph) en caso de colisión. [ cita necesaria ]
Durante la soldadura por pulso magnético se desarrolla una alta deformación plástica junto con una alta tensión de cizallamiento y alteración del óxido debido al chorro [ se necesita aclaración ] y las altas temperaturas cerca de la zona de colisión. Esto conduce a una soldadura en estado sólido debido al refinamiento de la microestructura ( células de dislocación , bandas deslizantes , microgemelos y recristalización local ) . [2]
Para lograr una soldadura fuerte, se deben cumplir varias condiciones: [3]
La principal diferencia entre la soldadura por pulso magnético y la soldadura explosiva es que el ángulo de colisión y la velocidad son casi constantes durante el proceso de soldadura explosiva, mientras que en la soldadura por pulso magnético varían continuamente. [ cita necesaria ]
Se llevaron a cabo varias investigaciones numéricas para predecir el comportamiento de la interfaz del MPW y el comportamiento en vuelo del volante para determinar las condiciones de colisión. Generalmente, la velocidad del volante antes del impacto gobierna los fenómenos interfaciales. Este es el parámetro característico que debe conocerse en función del proceso y de los parámetros de proceso ajustables. Aunque las mediciones experimentales utilizando métodos de velocimetría láser proporcionan una evaluación precisa de la velocidad del volador; un ejemplo de tal medición es la velocimetría fotónica Doppler (PDV) ; El cálculo numérico ofrece una mejor descripción de la velocidad del volador en términos de distribución espacial y temporal. [ cita necesaria ]
Un cálculo multifísico del proceso MPW puede tener en cuenta la corriente eléctrica a través de la bobina y calcular el comportamiento físico de un problema acoplado electromagnético-mecánico. Estas simulaciones también permiten incluir el efecto térmico durante el proceso. [4] [5] También se utiliza un modelo de ejemplo 3D utilizado para la simulación LS-DYNA , que también proporciona algunos detalles de las interacciones físicas del proceso, las ecuaciones rectoras, el procedimiento de resolución y las condiciones iniciales y de contorno. [ cita necesaria ] El modelo se utiliza para mostrar la capacidad de la computación 3D para predecir el comportamiento del proceso y, en particular, la cinemática del volante y la deformación macroscópica. [6] [7]