Soldadura de aleaciones ligeras por haz láser
Las aleaciones Al-Li suponen una propuesta atrayente para la industria aeroespacial dado que la muy baja densidad del litio podría permitir mejoras en los rendimientos de las aeronaves al reducir los pesos estructurales. No obstante, los materiales de primera y segunda generación planteaban problemas de ductilidad y tenacidad, así como de resistencia a la fractura y a la corrosión. Las aleaciones Al-Li de tercera generación se perfilan como factores clave para conseguir fabricar aeronaves más ligeras. La Comisión Europa prestó su apoyo a los miembros del proyecto LAWENDEL (Laser welding of newly developed Al-Li alloy) en su propósito de desarrollar un proceso de soldadura por láser adecuado a las aleaciones Al-Li recientemente desarrolladas, que incorporan un contenido reducido de litio así como otras modificaciones. Una combinación exclusiva de trabajo experimental y modelización teórica redujo significativamente los tiempos y costes requeridos para la optimización, en comparación al método convencional de prueba y error. El equipo investigador demostró la nueva tecnología de soldadura por láser sobre tres paneles planos rigidizados fabricados en aleaciones de Al-Li de tercera generación. En concreto, el demostrador se fabricó a partir de aleaciones ya existentes en el mercado, AA2198 para el revestimiento y AA2196 para cuatro larguerillos equidistantes. El equipo investigó la soldabilidad por láser de las nuevas aleaciones y comparó sus características microestructurales y propiedades mecánicas con las de las aleaciones Al-Li convencionales. La investigación comenzó sobre la aleación AA2198, con un estudio de viabilidad de la soldadura por haz láser. Elaboraron asimismo muestras remachadas fabricadas en aleación AA2024, las cuales se sometieron a ensayos micromecánicos y microestructurales con el propósito de compararlas con las muestras soldadas. Se estudió la microestructura de las soldaduras aplicando microscopia óptica y electrónica de barrido. Se analizó la composición química local mediante espectroscopia de dispersión de rayos X y se utilizó asimismo el análisis de difracción electrónica por retrodispersión para caracterizar texturas y tamaños de grano. Los datos experimentales permitieron validar los modelos calibrados, así como determinar los parámetros de proceso óptimos que garantizasen unas características superiores de la soldadura. En especial, los datos de temperatura experimentales facilitaron el desarrollo de un modelo de susceptibilidad al agrietamiento en caliente, que aborda uno de los aspectos más críticos de las aleaciones Al-Li. LAWENDEL conjugó lo mejor de dos mundos, a saber, el empleo de aleaciones Al-Li muy ligeras y su unión óptima mediante soldadura por láser con emisiones bajas o nulas. Cabe esperar que este proyecto amplíe profusamente las posibilidades de aplicación de la soldadura por haz láser y potencie su aceptación en la industria aeroespacial.
Palabras clave
Soldadura por haz láser, aleaciones Al-Li, industria aeroespacial, LAWENDEL, modelización por elementos finitos, modelización de la susceptibilidad al agrietamiento en caliente
