Optimización de parámetros y modelación matemática del proceso de soldadura por láser de disco de diodos YB:YAG, aplicado en aceros avanzados AHSS

La aplicación del uso de la tecnología láser para la unión de materiales se ha incrementado sustancialmente en la industria metal-mecánica, esto se atribuye principalmente a las diferentes ventajas que tiene este proceso sobre los procesos de soldadura convencionales, como son la reducción en el costo de procesamiento, aumento de la productividad, incremento de la calidad del producto, la reducción de las zonas afectadas por el calor, la reducción de la distorsión en la piezas soldadas y además la versatilidad que representa la soldadura láser por ser un proceso sin contacto. No obstante el uso del láser para la unión de materiales en México se considera todavía una tecnología emergente, son muy pocas las industrias que han migrado de los procesos de soldadura convencionales al proceso de unión de materiales por rayo láser. Una de las industrias que ha empezado a utilizar el proceso de soldadura por láser en México, es la automotriz, en la cual constantemente se está buscado evitar un rezago tecnológico en los procesos de conformado y soldadura de piezas metálicas. Sin embargo en la actualidad, en la industria automotriz mexicana existe una gran dependencia de expertos de otros países para la supervisión, atención y el control de los procesos avanzados, como lo es el de la soldadura láser.En este trabajo, para lograr una mayor comprensión del proceso y del efecto de sus variables, se propuso aplicar una metodología de optimización en dos casos de estudio, en los cuales se utilizó una configuración de unión de soldadura a traslape con el modo de soldadura de ojo de cerradura o penetración completa, que es más bien conocida como “Keyhole welding”.

Comportamiento termomecánico de una funda para eje motriz durante el proceso de soldadura por fricción rotativa directa

La industria automotriz requiere una alta calidad en la fabricación de sus productos, tales como las fundas para diferencial, por lo que es de suma importancia tener un control sobre el comportamiento mecánico de estos productos. Los procesos de unión en estado sólido, son conocidos como procesos de unión permanente, o procesos de soldadura. Estos procesos son utilizados debido a su diversa aplicación en distintos tipos de industrias así como también en la unión permanente de materiales ferrosos y no ferrosos. La razón esencial que impulsa esta investigación es el impacto que presentan ciertas anomalías mecánicas en piezas del giro automotriz, afectando no solo la producción de estas, sino también sus costos finales. Motivo por el que se buscó desarrollar una metodología que permitió el análisis numérico de las deformaciones y deflexiones presentes así como esfuerzos y cargas en el proceso de soldadura por fricción rotativa que se encuentra en la línea 2 de la planta de SISAMEX, S.A. de C.V. En este estudio se logró desarrollar un modelo computacional para estudiar el conjunto de elementos durante el proceso de soldadura por fricción rotativa directa. La geometria de la funda-husillo influyó considerablemente en el comportamiento mecanico durante el proceso de unión. De acuerdo a los resultados experimentales y el análisis numérico se observó que los desplzamientos mayores se generan durante la fase 2, siendo en la fase 3 mínimos o nulos. Se logró replicar con éxito el proceso de soldadura por fricción rotativa mediante un análisis numérico 2D mediante un paquete comercial CAE, así mismo se realizó la simulación del proceso en condiciones ideales y modificadas mediante un análisis 3D y se validó a través de pruebas experimentales en planta.

Generación de trayectorias y evaluación de desempeño de robots manipuladores

Actualmente, en los procesos de fabricación industrial los robots manipuladores son componentes esenciales, esto se debe a las diversas tareas que son capa es de realizar, tales como: ensamble, soldadura, manipulación de objetos, dispensación, entre otras. Sin embargo, di has aplicaciones son para escenarios geométricos limitados y simplificados, además la programación es compleja, por lo que se consume mucho tiempo en la programación. Entonces, cuando el volumen de producción es bajo o está en continuo cambio, sigue siendo necesaria la intervención de humanos expertos para realizar estas tareas. De acuerdo a lo anterior, en esta tesis se propone una metodología basada en sensores de unidad de medición inercial, en inglés Inertial Measurement Units (IMU), y fusión de sensores para la adquisición de las trayectorias realizadas por un humano, estimación de orientación en dos dimensiones y estimación de posición en 3 dimensiones. Además, se involucra el modelado de robots manipuladores, generación de trayectorias, control cinemático empleado en la programación del robot, y por último una evaluación de desempeño del movimiento del robot basado en índices de desempeño. Los resultados experimentales obtenidos muestran que la metodología aplicada es capaz de estimar la trayectoria (en posición y orientación) a partir de los datos adquiridos de la trayectoria realizada por un humano sin el uso de Sistemas de Visión Computacional (SVC). El propósito principal de esta investigación es el desarrollo de una metodología, en la cual los datos coordenados de las trayectorias realizadas por humanos expertos puedan ser emuladas lo más preciso posible por robots manipuladores, sin consumir demasiado tiempo en la programación manual de posición y movimiento del robot en cada punto de la trayectoria deseada.