MXPA06010846A - Procesamiento en estado solido de materiales mediante procesamiento de agitacion por friccion y mezclado de agitacion por friccion. - Google Patents

Abstract

Se realiza el procesamiento en estado solido en una pieza de trabajo utilizando una herramienta con capacidad de procesamiento de friccion-agitacion, mezcla de friccion-agitacion o soldadura de friccion-agitacion, en donde el procesamiento en estado solido modifica las caracteristicas de una pieza de trabajo mientras que mantiene sustancialmente una fase solida en algunas modalidades, permitiendo que algunos elementos pasen a traves de una fase liquida en otras modalidades, y donde las caracteristicas modificadas del material incluyen, pero no se limitan a, microestructura, macroestructura, resistencia, dureza, limites de fibra, tamano de fibra, la distribucion de fases, flexibilidad, superplasticidad, cambio en las densidades del sitio de nucleacion, compresibilidad, expandibilidad, coeficiente de friccion, resistencia a la abrasion, resistencia a la corrosion, resistencia a la fatiga, propiedades magneticas, rigidez, absorcion de radiacion, y conductividad termica.

Description

PROCESAMIENTO EN ESTADO SOLIDO DE MATERIALES MEDIANTE PROCESAMIENTO DE AGITACIÓN POR FRICCIÓN Y MEZCLADO DE AGITACIÓN POR FRICCIÓN Campo de la Invención; Esta invención se relaciona generalmente a un procesamiento en estado sólido de materiales mediante procesamiento de agitación por fricción y mezclado de agitación por fricción.

Antecedentes de los Problemas que se Resuelven La soldadura de agitación por fricción (más adelante "FSW") es una tecnología que se ha desarrollado para soldar metales y aleaciones metálicas. El proceso de FSW con frecuencia implica acoplar el material de dos piezas de trabajo unidas en cualquier lado de un acoplamiento al hacer girar un perno de agitación o eje. Se ejerce fuerza para impulsar al eje y a las piezas de trabajo juntos y el calentamiento friccional provocado por la interacción entre el eje y las piezas de trabajo resulta en la plastificación del material en cualquier lado del acoplamiento. El eje se cruza a lo largo del acoplamiento, cuando el material plastificante se hace avanzar, y el material plastificante dejado en la ruta del eje de avance se enfría para formar una soldadura . La Figura 1 es una vista en perspectiva de una herramienta que se utiliza para soldadura de agitación por fricción que se caracteriza por una herramienta 10 generalmente cilindrica que tiene un reborde 12 y un perno 14 que se extiende hacia afuera del reborde. El perno 14 se hace girar contra una pieza 16 de trabajo hasta que se genere suficiente calor, en cuyo punto el perno de la herramienta se hunde dentro del material de pieza de trabajo plastificado. La pieza 16 de trabajo es con frecuencia dos hojas o placas de material que se ensamblan juntos en una línea 18 de acoplamiento. El perno 14 se hunde dentro la pieza 16 de trabajo en la línea 18 de acoplamiento. Aunque esta herramienta se ha descrito en la técnica anterior, se explicará que la herramienta puede utilizarse para un nuevo propósito. Se observa también que los términos "pieza de trabajo" y "material base" se utilizarán intercambiablemente a lo largo de este documento. El calor friccional provocado por un movimiento rotacional del perno 14 contra el material 16 de pieza de trabajo provoca que el material de pieza de trabajo se ablande sin alcanzar un punto de fusión. La herramienta 10 se mueve transversalmente a lo largo de la línea 18 de acoplamiento, por lo que se crea una soldadura cuando el material plastificado fluye alrededor del perno a partir de un borde delantero a un borde posterior. El resultado es un enlace 20 de fase sólida en la línea 18 de acoplamiento que puede ser generalmente indistinguible a partir del material 16 de la pieza de trabajo mismo, en comparación a otras soldaduras . Se observa que cuando el reborde 12 se pone en contacto con la superficie de las piezas de trabajo, su rotación crea calor friccional adicional que plastifica una columna cilindrica más grande del material alrededor del perno 15 insertado. El reborde 12 proporciona una fuerza forjada que contiene el flujo metálico ascendente provocado por el perno 14 de herramienta. Durante la FSW, el área que se suelda y la herramienta se mueven entre sí de manera que la herramienta cruza una longitud deseada de la resistencia de soldadura. La herramienta de FSW giratoria proporciona una acción en funcionamiento caliente continua, plastificando metal dentro de una zona angosta cuando éste se mueve transversalmente a lo largo del metal base, mientras el metal de transporte desde la cara principal del perno a su borde posterior. Cuando la zona de soldadura se enfría, no existe normalmente solidificación de manera que no se crea líquido cuando la herramienta cruza. Es con frecuencia el caso, pero no siempre, que la soldadura resultante sea una microestructura de grano fino, recristalizada, libre de defectos, formada en el área de la soldadura. Las velocidades de ejecución son normalmente 10 a 500 mm/min con velocidades de rotación de 200 a 2000 rpm. Las temperaturas alcanzadas son usualmente cercanas a, pero debajo de las temperaturas de . fusión. Los parámetros de soldadura de agitación por fricción son una función de las propiedades térmicas del material, los esfuerzos cortantes de temperatura elevada y la profundidad de penetración. La soldadura de agitación por fricción tiene diversas ventajas sobre la soldadura por fusión debido 1) no existe metal de relleno, 2) el proceso puede automatizarse completamente requiriendo un nivel de capacidad del operador relativamente bajo, 3) la entrada de energía es eficiente cuando ocurre el calentamiento en la interfaz de herramienta/pieza de trabajo, 4) se requiere inspección de post-soldadura mínima debido a la naturaleza en estado sólido y la repetición extrema de la FSW, 5) la FSW es tolerante a las aberturas de interfaz y cuando se requiere poca preparación de pre-soldadura, 6) no existe salpicadura de soldadura para remover, 7) el acabado de superficie postsoldadura puede ablandarse excepcionalmente con muy poco o ninguna rebaba, 8) no existe porosidad y contaminación por oxígeno, 9) existe poca o ninguna distorsión o material circundante, 10) no se requiere protección del operador ya que no existen emisiones dañinas, y 11) se mejoran las propiedades de soldadura. Los documentos de patente previos han enseñado los beneficios de ser capaz de realizar soldadura de agitación por fricción con materiales que se consideraron previamente que son funcionalmente no soldables. Algunos de estos materiales no son soldables por fusión, o son sólo difíciles de soldar. Estos materiales incluyen, por ejemplo, compuestos de matriz metálica, aleaciones ferrosas tales como acero y acero inoxidable, y materiales no ferrosos. Otra clase de materiales que fueron capaces también de tomar ventaja de soldadura de agitación por fricción es las superaleaciones . Las superaleaciones pueden, ser materiales que tienen un bronce o aluminio de temperatura de fusión más elevada, y pueden tener otros elementos mezclados también. Algunos ejemplos de superaleaciones son níquel, hierro-níquel y aleaciones basadas en cobalto generalmente utilizadas a temperaturas sobre 537.77 grados centígrados (1000 grados F) . Elementos adicionales comúnmente encontrados en las superaleaciones incluyen, pero no se limitan a cromo, molibdeno, tungsteno, aluminio, titanio, niobio, tántalo y renio . Se observa que el titanio es también un material deseable para soldadura de agitación por fricción. El titanio es un material no ferroso, pero tiene un punto de fusión más elevado que otros materiales no ferrosos . Las patentes previas enseñan que se necesita una herramienta que se forma utilizando un material que tiene una temperatura de fusión más elevada que el material que es la agitación por fricción soldada. En algunas modalidades, se utilizó un superabrasivo en la herramienta. Las modalidades de la presente invención se relacionan en general con estos materiales funcionalmente no soldables, así como las superaleaciones, y se refieren más adelante como materiales de "temperatura de fusión elevada" a lo largo de este documento. Sería ventajoso sobre la técnica anterior utilizar las características ventajosas de la soldadura de agitación por fricción y aplicarlas en el nuevo campo de procesamiento de agitación por fricción de materiales de temperatura de fusión elevada.

Procesamiento en Estado Líquido de los Materiales La tabla periódica describe y organiza los elementos que se utilizan para diseñar todo los materiales desarrollados y producidos hoy. Cada uno de estos elementos puede existir en estados sólido, líquido o gaseoso dependiendo de la temperatura y la presión. Los materiales sólidos creados a partir de estos elementos tales como aleaciones ferrosas metálicas, aleaciones no ferrosas metálicas, compuestos de matriz metálica, intermetálicos, cermets, carburos cementados, polímeros y otros procesamientos específicos experimentados para crear las propiedades físicas y mecánicas deseadas del material. Cada uno de los tipos de material sólido previamente mencionado se creo para mezclar los elementos juntos en alguna forma y aplicar calor y/o presión de manera que se forma una mezcla líquida y/o líquida-sólida. La mezcla se enfría entonces para formar el material sólido resultante . El material sólido formado tendrá una estructura cristalina o granular microscópica que revela algunas caracteristicas de procesamiento, fases de mezclas de elementos, orientación de grano, etc. Por ejemplo, el acero dulce se hace al mezclar cantidades específicas de carbón y hierro juntos (junto con elementos de traza) y calentando la mezcla hasta que se forme un líquido. Cuando el. líquido se enfría y se solidifica, se forma el acero. Los índices de enfriamiento, tratamientos de calor subsecuentes y procesamiento mecánico afectarán la microestructura del acero y sus propiedades resultantes. La microestructura revela una estructura granular que tiene un tamaño y forma de grano específico promedio. Muchas décadas de investigación e ingeniería se han dedicado para entender y crear diferentes materiales a partir de una variedad de elementos utilizando temperatura y procesamiento mecánico para crear material deseado y propiedades mecánicas. Los materiales diseñados tales como aleaciones ferrosas metálicas, aleaciones no ferrosas metálicas, compuestos de matriz metálica, intermetálicas, cermets, carburos cementados y otros requieren un proceso que funda algo o todos los elementos juntos para formar un sólido. Sin embargo, existen varios problemas que ocurren como un resultado al sufrir esta transformación de fase líquida a fase sólida. Por ejemplo, durante la fase líquida, el tiempo en temperatura y/o presión con frecuencia llega a ser una variable crítica. Algunos elementos se disuelven dentro de las submezclas mientras otros se precipitan cuando estos se combinan con otros elementos para formas nuevas fases. Este comportamiento dinámico es una interacción compleja de solubilidad elemental, características de difusión y comportamiento termodinámico. Debido a estas complejidades, es difícil diseñar un material desde el inicio. El material se desarrolla más bien mediante experimentación de prueba y error. Aun cuando se determina una composición elemental específica, el procesamiento de fase liquida puede tener una multitud de parámetros del proceso que alterarán las propiedades del material sólido resultante. Durante esta fase líquida, el tiempo, la temperatura y la presión juegan un papel crítico para determinar las características del material. Mientras más elementos se combinan en la mezcla, más difícil llega a ser el procesamiento de fase líquida para producir un material determinable .

Cuando se solidifica la mezcla, fases indeseables se precipitan dentro de la estructura sólida, pueden formarse estructuras dendríticas perjudiciales, se crean gradientes de tamaño de grano a partir de gradientes de temperatura, y se inducen las tensiones residuales las cuales a su vez provocan distorsiones o características indeseables en el material resultante. Los defectos de solidificación tales como agrietamiento y porosidad son problemas constantes que infectan el procesamiento de materiales formados a partir de una. fase líquida previa. Todos estos problemas se combinan para reducir las propiedades físicas y mecánicas de un material dado. La incertidumbre en las propiedades de material resulta en la incertidumbre en la confiabilidad de un componente que se hace a partir de tales materiales . Debido a estos problemas de solidificación y los defectos resultantes, se realizan con frecuencia procesos mecánicos y térmicos con el fin de restablecer algunas de las propiedades deseables del material. Estos procesos incluyen forjadura, laminación en caliente, laminación en frío y extrusión sólo por mencionar algunos. Desafortunadamente, los procesos mecánicos con frecuencia dan al material propiedades direccionales indeseadas, reduce la ductilidad, agrega tensiones residuales crecientes e incrementa el costo. Los tratamientos térmicos pueden utilizarse para liberar tensiones residuales, pero aún estos tratamientos pueden provocar crecimiento de granos y pueden ocurrir otras distorsiones . Es con frecuencia el caso en que el tamaño de volumen de los materiales que se procesa prohibe tiempos de procesamiento más cortos necesarios para evitar crecimiento de granos . La capacitancia térmica de estos materiales a granel grandes también mantiene temperaturas elevadas durante periodos extendidos de tiempo los cuales por sí mismos crean también un ambiente para crecimiento prolífico perjudicial de grano. Desafortunadamente, descender rápidamente la temperatura del material a granel a través de extinción es de nuevo problemático debido al agrietamiento y tensiones residuales que enfocan la resistencia a la tracción del material que puede formarse . De este modo, debe ser aparente por lo que de esta manera es difícil diseñar y producir un material con un tamaño de grano dado, la distribución de tamaño de grano y la composición elemental que tiene un rango deseado de propiedades cuando es necesario utilizar una mezcla de fase líquida para crear el material sólido. Los fabricantes de muchos materiales desean producir microestructuras de grano muy fino (sub-micra) para obtener el material posible más elevado y propiedades mecánicas posibles. En la actualidad, las microestructuras de grano finas se consiguen con la adición de elementos o mezclas que inhiben el crecimiento de granos a la fase líquida del procesamiento. Aunque se reduce el tamaño de grano, estos inhibidores con frecuencia provocan otros problemas de procesamiento de materiales . Algunos de estos problemas incluyen resistencia inferior del material, defectos de contorno de grano, y fases perjudiciales. Por consiguiente, lo que se necesita es un sistema y un método de procesamiento que creará un material que se enlazan juntos en el estado sólido con la cantidad más baja de entrada de calor posible. En otras palabras, lo que se necesita es un sistema y un método de procesamiento que creará un material a través de un proceso que no utilizara una fase líquida.

Herramienta de Soldadura de Agitación por Fricción de Temperatura Elevada Junto con los problemas asociados con la creación de materiales que requieren transformación de fase líquida a sólida, avances recientes en tecnologías de soldadura de agitación por fricción (FSW) ha resultado en herramientas que pueden utilizarse para acoplar materiales de temperatura de fusión elevada tales como acero y acero inoxidable juntos durante los procesos de acoplamiento en estado sólido de soldadura de agitación por fricción. Como se explica anteriormente, esta tecnología implica utilizando una herramienta de soldadura de agitación por fricción especial. La Figura 2 muestra un broche 30 de nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) , un collar 32 de cierre, un tornillo 34 empotrado termopar que evita el movimiento, y un vastago 36. Cuando se utiliza esta herramienta es efectivo en la soldadura de agitación por fricción de varios materiales. Este diseño de herramienta es también efectivo cuando se utiliza una variedad de materiales de broche de herramienta además de PCBN y PCD (diamante policristalino) . Algunos de estos materiales incluyen refractarios tales como tungsteno, renio, iridio, titanio, molibdeno, etc. Debido a que estos materiales de broche son con frecuencia caros de producir, un diseño que tiene un broche reemplazable es un modo económico para producir y proporcionar herramientas al mercado debido a que pueden reemplazarse cuando se desgastan o rompen.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Es un aspecto de la presente invención proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción de un material con el fin de obtener microestructuras benéficas. Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción con el fin de obtener microestructuras benéficas.

Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción para mejorar la tenacidad de una pieza de trabajo. Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción para incrementar o disminuir la dureza de una pieza de trabajo. Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción para modificar áreas objetivo de una pieza de trabajo. Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción para modificar una pieza de trabajo de manera que diferentes áreas de la misma pieza de trabajo se modifican que tienen diferentes propiedades . Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción para modificar la superficie de una pieza de trabajo. Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción para modificar la superficie y al menos una porción del interior de la pieza de trabajo . Es otro aspecto proporcionar un sistema y método para procesamiento de agitación por fricción que sólo modifica porciones de una pieza de trabajo mientras se dejan otras porciones que no se modifican.

En varias modalidades de la presente invención, el procesamiento en estado sólido se realiza en una pieza de trabajo utilizando una herramienta capaz de procesamiento de agitación por fricción, mezclado de agitación por fricción, o soldadura de agitación por fricción, en donde el procesamiento en estado sólido modifica características de una pieza de trabajo mientras se mantiene sustancialmente una fase sólida en algunas modalidades, permitiendo a algunos elementos pasar a través de una fase líquida en otras modalidades, y en donde las características modificadas del material incluyen, pero no se limitan a microestructura, macroestructura, tenacidad, dureza, contornos de granos, tamaños de grano, la distribución de fases, ductibilidad, superplasticidad, cambio en las densidades de sitio de nucleación, compresibilidad, expansibilidad, coeficiente de fricción, resistencia a la abrasión, resistencia a la corrosión, resistencia a la fatiga, propiedades magnéticas, resistencia, absorción de radiación y conductividad térmica. Estos y otros aspectos, características, ventajas de la presente invención se volverán aparentes para aquellos expertos en la técnica a partir de una consideración de la siguiente descripción detallada tomada en combinación con los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS DIVERSAS VISTAS DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una herramienta como se enseña en la técnica anterior para soldadura de agitación por fricción, en donde la herramienta puede utilizarse para realizar una nueva función. La Figura 2 es una vista en perspectiva de un broche de nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) , un collar de cierre y un vastago. La Figura 3 es una modalidad de una herramienta de procesamiento de agitación por fricción que tiene un reborde y un vastago de igual diámetro. La Figura 4 es otra modalidad de una herramienta de procesamiento de agitación por fricción que tiene un reborde y un vastago de diferente diámetro. La Figura 5 es una vista en corte transversal de un material base que se procesa con agitación por fricción para modificar las características del material base. La Figura 6 es una vista de la microestructura del material base antes del procesamiento de agitación por fricción. La Figura 7 es una vista de la microestructura del material base después del procesamiento de agitación por fricción. La Figura 8 es una vista en corte transversal de un material base que se procesa por agitación por fricción para modificar las características del material base, y que tiene un recubrimiento identificando en donde un lado cortante pudo formarse a partir del material procesados de agitación por fricción. La Figura 9 es una ilustración de la microestructura que muestra tamaño de grano grande de la condición endurecida del material . La Figura 10 es una vista en corte transversal del material que se ha mezclado por agitación por fricción de manera que incluye otro material . La Figura 11 es una vista en corte transversal de la microestructura del acero de la figura 10. La Figura 12 es una vista en corte transversal de una modalidad por agitación por * fricción mezclando un material 112 aditivo dentro de otro utilizando una malla o tamiz 110 que mantiene el material 112 aditivo en el lugar. La Figura 13 es una ilustración en corte transversal de los resultados de agitación por fricción al mezclar carburo de tungsteno en la forma de un polvo dentro del acero . La Figura 14 es una vista en planta de la microestructura de la superficie de la región en donde el acero 120 y el polvo de carburo de tungsteno se mezclan.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se hará referencia ahora a los dibujos en los cuales diversos elementos de las modalidades de la presente invención serán designaciones numéricas dadas y en los cuales la invención se discutirá de manera que permite a un experto en la técnica hacer y usar las modalidades . Se entenderá que la siguiente descripción es sólo ejemplar de los principios de la presente invención, y no deben observarse como limitando las reivindicaciones que siguen. La presente invención como se explica más adelante se aplicará a varias diferentes clases de materiales . En una modalidad, los materiales pueden considerarse por ser aquellos materiales que tienen temperaturas de fusión más elevadas que el bronce y el aluminio como se describe previamente. Esta clase de materiales incluye, pero no se limita a, compuestos de matriz metálica, aleaciones ferrosas tales como acero y acero inoxidable, materiales no ferrosos, superaleaciones, titanio, aleaciones de cobalto normalmente utilizadas para cementación, y aceros endurecidos por aire o a velocidad elevada. En otra modalidad, los materiales pueden considerarse ser otros materiales de temperatura de fusión inferior que no se incluyen dentro de la definición de las temperaturas de fusión más elevadas descritas anteriormente.

Procesamiento en Estado Sólido En una primera modalidad" de la presente invención, un procesamiento en estado sólido y un método de acoplamiento en estado sólido se ha desarrollado para producir propiedades físicas y mecánicas mejoradas para materiales nuevos y existentes. Se observa que el procesamiento y el acoplamiento pueden ser casos exclusivos entre sí, o pueden tener lugar al mismo tiempo. Se observa también que el procesamiento en estado sólido puede también referirse intercambiablemente con la frase "procesamiento - de agitación por fricción" . El procesamiento en estado sólido se define en la presente como una transformación temporal dentro de un estado plastificado que normalmente no incluye una fase líquida. Sin embargo, se observa que algunas modalidades permiten uno o más elementos para pasar a través de una fase líquida, y se obtiene aún los beneficios de la presente invención. Los beneficios de acoplamiento en estado sólido se volverán aparentes con el desarrollo de soldadura de agitación por fricción (FSW) cuando dos o más materiales se acoplan juntos. Se observó al comienzo que las velocidades de ejecución de la herramienta de soldadura de agitación por fricción son normalmente 10 a 500 mm/min con velocidades de rotación de 200 a 2000 rpm. Se observa, sin embargo, que las velocidades de ejecución y las velocidades de rotación pueden variarse en algunas modalidades de la presente invención. Por ejemplo, el diámetro de la herramienta puede modificarse de manera que las velocidades de ejecución y las velocidades de rotación pueden incrementarse o disminuirse.

En la presente invención, los conceptos básicos de esta tecnología se aplican a materiales en una escala microscópica de manera que el procesamiento de sólidos en una variedad de formas puede conseguirse . Este método puede utilizarse para sintetizar materiales nuevos o existentes utilizando tanto materiales de temperatura de fusión baja como temperatura de fusión elevada. Un primer aspecto de la presente invención es la herramienta que se utiliza para realizar procesamiento de agitación por fricción. El procesamiento de agitación por fricción puede realizarse utilizando la herramienta mostrada en la figura 1. De este modo, una herramienta de procesamiento de agitación por fricción puede tener un vastago, un reborde, y un perno. En una modalidad, el perno de herramienta se hace girar y se hunde dentro del material que se procesa. La herramienta se mueve transversalmente a través de un área de procesamiento del material . Es el acto para proporcionar que el material experimente plastificación en un proceso en estado sólido que puede resultar en el material que se modifica por tener propiedades que son diferentes a partir del material original . Otra modalidad de la presente invención es utilizar una herramienta como se muestra en la figura 3. La Figura 3 es una vista en corte transversal de una herramienta 50 de procesamiento de agitación por fricción cilindrica. La herramienta 50 de procesamiento de agitación por fricción tiene un vastago 52 y un reborde 54, pero no el perno. Por lo tanto, en lugar de hundir un perno dentro del material que se procesa en estado sólido, el reborde se compacta contra el material . La penetración por el reborde va a restringirse normalmente a la superficie del material o justo debajo de éste, debido al área superficial más grande del reborde cuando se compara al perno. Se debe observar que mientras el perno 14 de la herramienta 10 en la figura 1 no tiene que hundirse dentro del material, el perno puede diseñarse para penetración fácil. De este modo, el perno 14 es más probable de tener un área superficial muy pequeña cuando se compara a la herramienta 50 de la figura 3, el perno es más probable de hundirse dentro del material. Sin embargo, puede ser ventajoso utilizar el área superficial más pequeña del perno 14 procesando áreas mucho más pequeñas de un material, aun justo en la superficie de las mismas. Por lo tanto, es otra modalidad de la presente invención que la superficie y el procesamiento cerca de la superficie puede lograrse también utilizando una herramienta que se utiliza más normalmente para penetración y acoplamiento de materiales . Se proporciona la Figura 4 como una modalidad alternativa para una herramienta que no tiene perno. La Figura 4 muestra una herramienta 60 que tiene un v stago 62 que es más pequeña en diámetro que el reborde 64. Este diseño puede ser más económico, dependiendo de la escala del diámetro del reborde 64. Es importante reconocer que nada debe inferirse a partir de la forma de los rebordes 54 y 64 en la figura 3 y 4. Los rebordes 54 y 64 se muestran para propósitos de ilustración solamente, y sus formas en corte transversal exactas pueden modificarse para lograr resultados específicos. Resultados experimentales han demostrado que el material que se procesa puede experimentar varios cambios importantes durante el procesamiento de agitación por fricción. Estos cambios incluyen, pero no deben considerarse limitados a lo siguiente:- tenacidad, dureza, contornos de grano, tamaño de grano, distribución de fases, ductilidad, superplasticidad, cambio en densidades de sitio de nucleación, compresibilidad, expansibilidad, fricción, y conductividad térmica. Con respecto a la nucleación, las observaciones indican que puede haber más sitios de nucleación debido a la energía inducida dentro del material a partir del calor y la deformación generada durante el procesamiento de agitación por fricción. Por consiguiente, más del material soluble puede ser capaz de salir de la solución o el precipitado para formar densidades más elevadas de precipitados o segundas fases.

Como un ejemplo, se consideran las siguientes figuras que ilustran secciones transversales de un material que ha experimentado procesamiento de agitación por fricción a través del hundimiento de una herramienta dentro del material. Mientras se observan las figuras, se debe entender que resultados similares o idénticos pueden obtenerse en escalas más pequeñas si la herramienta no se hunde dentro del material que se procesa. En la figura 5, una sección del acero ATS 34 se procesó por agitación por fricción hundiendo una herramienta similar a la herramienta mostrada en la figura 2 dentro del material 70 base y moviendo la herramienta transversalmente a lo largo de una longitud media del mismo. El movimiento transversal sería perpendicular a la página, de este modo la figura 5 es una vista en corte transversal del material 70 base. La Figura 5 muestra que la herramienta se hunde dentro del material 70 base a partir de la parte superior 72. Varias áreas que aparecen como pequeños círculos se muestran como que han sido probadas para dureza con relación a la escala de Rockwell en las diversas zonas del material base. La zona 74 de agitación se muestra teniendo una dureza de 60 RC. Cerca del contorno de la TMAZ interna (zona térmica y mecánicamente afectada) y la HAZ externa (zona térmica afectada) el material 70 base se muestra como teniendo un valor de dureza de 44 RC en una ubicación 76. Finalmente, una zona de material base no procesado u original se muestra como habiéndose retenido, en otras muestras, su valor de dureza original de 12 RC en aproximadamente la ubicación 78. La Figura 6 se proporciona para ilustrar la microestructura de un material 80 base procesado. La figura muestra que el procesamiento de agitación por fricción ha creado martensita indicando la fase más dura del material 80 base procesado. De modo similar, la Figura 7 es también una ilustración de la microestructura del material 80 después de que la agitación por .fricción se ha procesado. La figura muestra el tamaño de grano reducido en el material 80 base procesado. Para propósitos de comparación, el tratamiento térmico del material 70 base de la figura 5 resultaría normalmente en un valor de dureza menor de 60 RC. En algunas modalidades de la presente invención, es posible procesar selectivamente grandes porciones de agitación por fricción del material 70 base que son de otro modo difíciles de hacer con otros métodos de tratamiento térmico. Además, un diseñador de material puede ser más selectivo en las áreas del material que son para recibir el procesamiento. Además, aunque el tratamiento térmico alterará la microestructura del material, los cambios no serán del. mismo tipo de cambios que pueden conseguirse con el procesamiento de agitación por fricción. Por ejemplo, el área procesada ha experimentado también un incremento sustancial en tenacidad. Esto es notable debido a que existe típicamente un trueque entre la tenacidad y la dureza cuando los materiales de procesamiento utilizan técnicas convencionales de tratamiento. En otra modalidad, un miembro formado de acero D2 fue procesado por agitación por fricción a lo largo de un lado del mismo. Después del procesamiento del lado, la dureza a través del ancho del miembro a partir de una región no procesada interior a la región procesada se determinó. El gradiente de dureza en el material que resulta a partir del procesamiento de agitación por. fricción se1 ilustra en la Gráfica 1. En este ejemplo, el procesamiento de agitación por fricción resultó en una mejora significativa de las características de dureza del material en la zona de agitación por fricción junto con una mejo a en tenacidad. Du Distancia (pulgadas) Gráfica 1 La Figura 8 es una ilustración de un recubrimiento 90 de un lado cortante en el material 70 base de acero ATS-34. El recubrimiento 90 indica una configuración ventajosa de un lado cortante que podría maquinarse a partir del material 70, en donde la configuración toma la ventaja más grande de las características de tenacidad y dureza mejoradas del material 70 procesado de agitación por fricción. Observe que el recubrimiento 70 de lado cortante se forma en la región 74 procesada que resultará en un lado cortante duro y aún tosco. Así mismo, un objeto que se forma a partir de un material procesado puede disponerse para proporcionar las propiedades más ventajosas en donde es más crítico para el objeto. En este ejemplo, un lado cortante benéfico se conseguirá a partir de tener un lado dispuesto apropiadamente dentro del material procesado. La Figura 9 es útil para comparaciones entre la microestructura del material 80 base procesado de las figuras 6 y 7, y el material 80 base no procesado mostrado en la presente. La microestructura muestra el tamaño de grano grande de la condición endurecida del material 80 base antes del procesamiento de agitación por fricción. La Figura 5 a 8 ha ilustrado el aspecto de la presente invención con respecto al procesamiento de agitación por fricción. En este caso, el término "procesamiento" se utiliza cuando un solo material se procesa solo como se enseña por la presente invención. El término de "procesamiento" puede así mismo aplicarse al caso en donde al menos dos materiales se mezclan1 juntos. Sin embargo, para el propósito de claridad, este concepto de mezclar al menos dos materiales se referirán como "mezclado de agitación por fricción" . La Figura 10 es una vista en corte transversal de un material base que se ha mezclado de agitación por fricción de manera que incluye otro material aditivo. Específicamente, un miembro 100 de acero ha sido mezclado por agitación por fricción de manera que trabaja en partículas 102 de diamante dentro del miembro de acero. La Figura 11 es una vista en corte transversal de la microestructura del miembro 100 de acero. La figura muestra que las partículas 102 de diamante se presentan a través de la región mezclada del miembro 100 de acero. La Figura 12 es una vista en corte transversal de una modalidad para agitación por fricción mezclando un material 112 aditivo dentro de otro utilizando una malla o tamiz 110 para mantener el material 112 aditivo en el lugar. Específicamente, una malla o tamiz 110 de acero inoxidable se utiliza para mantener carburo 112 en la forma de un polvo. El tamiz 110 y polvo 112 de carburo se disponen en la superficie de un material 114 base. La superficie del material 114 base se procesa entonces por agitación por fricción, resultando en una mezcla de acero 110 inoxidable, el carburo 112, y el material 114 base en la superficie del material base. Alternativamente, los diferentes materiales podrían mezclarse además dentro del material 114 base utilizando una herramienta que tiene un perno o al utilizar una herramienta que tiene un reborde que se compacta con más fuerza dentro del material base . La Figura 13 es una ilustración en corte transversal de los resultados de carburo de tungsteno de mezcla de agitación por fricción en la forma de un polvo dentro del miembro 120 de acero. La Figura 14 es una vista en planta de la microestructura de la superficie de la región en donde el miembro 120 de acero y el polvo de carburo de tungsteno se mezclan. Otro aspecto de la presente invención es la capacidad tanto para procesar y acoplar el estado sólido al mismo tiempo. Se toman en cuenta dos piezas de trabajo que se sueldan juntas. Las piezas de trabajo podrían ser del mismo material o de diferentes materiales. Para agitación de fricción se sueldan las piezas de trabajo juntas, el material resultante puede tener propiedades distintamente diferentes en una región soldada a partir de aquellos de los materiales que se acoplan juntos. Como se muestra en la figura 12, la modalidad muestra que es posible introducir otro material dentro de un material base para mezclado de agitación por fricción. Sin embargo, la presente invención no debe considerarse para limitarse a este diseño. Algunos otros métodos para introducir un material aditivo incluyen, pero no se limitan para arraigar un polvo empacado dentro de la superficie de una pieza de trabajo, intercalando un material entre las piezas de trabajo que se acoplan juntas, y aún utilizando adhesivos para enlazar el aditivo a la pieza de trabajo hasta que la agitación por fricción se mezcla junta. El adhesivo puede seleccionarse de manera que se consume durante el proceso de mezclado de agitación por fricción, por lo que no se afectan los materiales mezclados resultantes. Sin embargo, debe realizarse que puede ser deseable incluir cualquier material que se utiliza para enlazar un aditivo a un material base. Otro método para introducir un aditivo es a través del uso de una herramienta consumible. Por ejemplo, un perno puede comprenderse de un material que erosionará dentro del material base. De este modo, el perno consiste del material aditivo. La presente invención puede considerarse también como un nuevo medio para introducir energía dentro del procesamiento de materiales. Esencialmente, la energía mecánica se utiliza en un proceso en estado sólido que modifica un material. La energía mecánica está en la forma del calor y la deformación se genera por la acción del procesamiento de agitación por fricción o mezclado de agitación por fricción. Otro aspecto de la presente invención es la capacidad para modificar y controlar la superficie residual y los' componentes de tensión de sub-superficie en un material procesado. En algunas modalidades, es posible introducir o incrementar las tensiones de compresión, mientras en otras modalidades, pueden reducirse las tensiones indeseables. Controlar las tensiones residuales puede ser particularmente importante en algunos materiales de temperatura de fusión elevada. El procesamiento de agitación por fricción y el mezclado de agitación por fricción incluye poner en contacto una pieza de. trabajo con un procesamiento de agitación por fricción giratorio (o de otra manera en movimiento) o herramienta de mezclado de agitación por fricción por lo que se genera un procesamiento en estado sólido del material que modifica la tensión a lo largo de una superficie del material. La reducción de tensión no debe considerarse que se limite sólo a la superficie. En otras modalidades, el aspecto para modificar la tensión de subsuperficie es también una parte de la presente invención. Algunas modalidades permiten también a un usuario controlar los índices de calentamiento y enfriamiento ejerciendo control sobre parámetros de proceso. Los parámetros de procesamiento y mezclado de agitación por fricción incluyen movimiento relativo de la herramienta (por ejemplo, velocidad de rotación y velocidad de movimiento transnacional de la herramienta) , profundidad de penetración de herramienta, la fuerza descendente se aplica a la herramienta, índices de enfriamiento junto con el medio de enfriamiento (enfriamiento acuoso), etc. Con respecto al mezclado de agitación por fricción, la naturaleza del material aditivo puede influenciarse también directamente la naturaleza del área procesada resultante . Las partículas de polvo y diamante se discutieron anteriormente. En una modalidad alternativa, la estructura física del material aditivo puede afectar las propiedades resultantes. Por ejemplo, las fibras u otros tipos de partículas alargadas pueden mezclarse dentro de un material base en una zona interiormente así como justo afuera de una región de mezclado. Además, los materiales aditivos pueden ser más duros o más suaves que el material base u otros aditivos. Todos los materiales aditivos pueden seleccionarse de manera que controlan las propiedades mecánicas tales como resistencia a la abrasión; resistencia a la corrosión, dureza, tenacidad, prevención de agrietamiento, resistencia a la fatiga, propiedades magnéticas y resquebrajamiento de hidrógeno, entre otros del material base. Por ejemplo, las partículas duras se mantendrán en su lugar mecánicamente, o por difusión en estado sólido, con mayor retención que estructuras de vaciado ya que la resistencia de la región de mezclado puede o no puede ser mayor que en el material base. Las partículas duras pueden incluir carburo de tungsteno, carburo de silicio, óxido de aluminio, nitruro de boro cúbico y/o diamante o cualquier material más duro que el material base que no se integrará completamente dentro de la solución en la temperatura de mezclado (usualmente 100 a 200 grados C después del punto de fusión del material base) . Además, las fibras pueden agregarse en la misma forma para fortalecer localmente el material base o agregar propiedades direccionales . Los materiales aditivos pueden seleccionarse específicamente para la capacidad para integrarse dentro de la solución con el fin de conseguir alguna característica específica del material base procesado. Los aditivos pueden mejorar también la tenacidad, dureza, mejorar las características térmicas, etc. Otra ventaja para colocar aditivos dentro de un material base es que las partículas o fibras pueden seleccionarse a partir de materiales que no pueden utilizarse en procesamiento por fusión o cementación debido a que se integran dentro de la solución durante una fase líquida del material base. En el procesamiento de agitación por fricción, las composiciones eutécticas de la partícula/fibra con el material base puede evitarse de manera que pueden conseguirse propiedades duales. La introducción de la partícula/fibra dentro del material .base puede variarse para diseñar diferentes propiedades dentro de una pieza de trabajo dada. Por ejemplo, una herramienta con un perno largo puede utilizarse para agitar partículas/fibras a una profundidad más intensa y luego una segunda herramienta con un perno más corto puede utilizarse para agitar una partícula/fibra diferente en una diferente profundidad para formar características estratificadas en el material base. La geometría de una región de mezclado, la composición de partícula/fibra, tamaño de partícula/fibra, distribución de partícula/fibra y la ubicación dentro del material base puede proporcionar desgaste diseñado y características de resistencia a un objeto dado. Una herramienta de procesamiento de agitación por fricción similar a la herramienta mostrada en la figura 2 puede utilizarse para crear nuevos materiales y modificar materiales existentes. Por ejemplo, los elementos en forma de polvo pueden colocarse en un molde. La herramienta 10 puede hacerse girar y hundirse dentro del polvo para generar calor. Cuando la herramienta 10 se cruza a través del polvo, la difusión en estado sólido ocurre para acoplar el polvo dentro de una forma sólida con el material base. Así mismo, una muesca puede cortarse en un material y llenarse con polvo que tiene una mezcla de elementos y luego procesarse por agitación por fricción para mezclar los materiales juntos. Alternativamente, el material puede agregarse directamente a la superficie del material, o puede intercalarse entre dos piezas del material tal como acero, y luego procesarse por agitación por fricción para acoplar los materiales juntos. Otros métodos pueden utilizarse también para lograr mezclado de materiales juntos en mezclado de agitación por fricción. Cuando la agitación por fricción se mezcla, el polvo se mezcla con el material base por mezclado de agitación por fricción para formar un material que tiene propiedades modificadas en la región de agitación. En las modalidades seleccionadas, el proceso crea poca generación de calor y tiene entrada de energía baja, requiere un tiempo muy corto en la temperatura, tendrá generalmente pocos defectos de solidificación, y puede automatizarse totalmente. Ventajosamente una o más modalidades necesitan inspección de post-procesamiento mínima debido a la naturaleza en estado sólido y repetibilidad extrema del procesamiento. El método de procesamiento es tolerante para aberturas de interfaz y en sí hay poca preparación de pre-procesamiento, no existe salpicadura de material para remover. El acabado de superficie de post-procesamiento puede ser excepcionalmente blando en modalidades seleccionadas con muy poca o ninguna rebaba. A diferencia de otros procesos, el procesamiento de agitación por fricción realizado de acuerdo con algunas modalidades de la. presente invención puede hacerse con poca porosidad y contaminación de oxígeno y poca o ninguna distorsión. Además, puede realizarse el procesamiento de agitación por fricción en un gas controlado o un ambiente líquido. Los elementos, aleaciones, metales y otros tipos de material pueden procesare en forma sólida, en forma de polvo, en forma de fibra, en forma de placa como alambre o en una serie de composiciones compuestas. En algunas modalidades, nuevos ' materiales pueden ahora diseñarse sin interés para problemas de fase líquida. La Tabla 1 siguiente muestra algunos ejemplos de cómo pueden afectarse las características físicas. Se debe observar que por aditivos de procesamiento de agitación por fricción o mezclado de agitación por fricción puede ocurrir que se contrarresten características físicas deseadas.

Tabla 1 Se entenderá que las disposiciones y modalidades descritas anteriormente son sólo- ilustrativas de la aplicación de los principios de la presente invención. Numerosas modificaciones y disposiciones alternativas pueden diseñarse por aquellos expertos en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención. Las reivindicaciones anexas se pretenden para cubrir tales modificaciones y disposiciones.

Claims (50)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para modificar características de un material base mediante procesamiento de agitación por - fricción, el método comprende las etapas de: I) proporcionar un material base de temperatura de fusión elevada; II) proporcionar una herramienta de procesamiento de agitación por fricción que incluye un material de temperatura de fusión más elevado que el material base en una porción de la misma; y III) agitar la fricción al procesar el -material base por lo que se modifica al menos una característica del mismo.
2. 2. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de provocar una transformación en estado sustancialmente sólido sin pasar a través de un estado líquido del material base .
3. 3. El método como se define en la reivindicación 1, en donde la etapa de proporcionar el material base de temperatura de fusión elevada incluye seleccionar el material base de temperatura de fusión elevada a partir del grupo de materiales de temperatura de fusión - elevada incluyendo aleaciones ferrosas, materiales no ferrosos, superaleaciones, titanio, aleaciones de cobalto normalmente utilizadas para cementación, y aceros endurecidos por aire o de velocidad elevada.
4. 4. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de sintetizar un nuevo material que tiene al menos una característica diferente a partir del material base.
5. 5. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende las etapas de: I) 'proporcionar un material aditivo; y II) agitar por fricción mezclando un material aditivo dentro del material base por lo que se modifica al menos una característica del material base.
6. 6. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de modificar una microestructura del material base.
7. 7. El método como se define en la reivindicación 6, en donde el método además comprende la etapa para modificar una macroestructura del material base.
8. 8. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la mícroestructura incluye incrementar la tenacidad del material base.
9. 9. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye incrementar o disminuir dureza del material base.
10. 10. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar los contornos del grano del material base.
11. 11. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye disminuir el tamaño del grano del material base .
12. 12. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar la distribución de fases del material base.
13. 13. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar la ductibilidad del material base.
14. 14. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar la superplasticidad del material base.
15. 15. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye incrementar las densidades de sitio de nucleación del material base.
16. 16. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar la compresibilidad del material base.
17. 17. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar la ductibilidad del material base.
18. 18. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar el coeficiente de fricción del material base.
19. 19. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye incrementar o disminuir la conductividad térmica.
20. 20. El método como se define en la reivindicación 7 , en donde la etapa para modificar la microestructura incluye incrementar resistencia a la abrasión.
21. 21. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye incrementar resistencia a la corrosión.
22. 22. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar las propiedades magnéticas.
23. 23. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de modificar solamente áreas específicas del material base.
24. 24. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa para modificar el material base de manera que tiene al menos dos áreas procesadas de agitación por fricción, en donde al menos dos áreas procesadas de agitación por fricción tienen al menos una característica que es diferente entre sí.
25. 25. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la tapa de procesamiento de agitación por fricción generalmente en o cerca de la superficie del material base.
26. 26. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de agitar por fricción procesando al menos una porción de un interior del material base .
27. 27. El método como se define en la reivindicación 1 , en donde la etapa de proporcionar una herramienta de procesamiento de agitación por fricción que incluye un material de temperatura de fusión más elevada que el material base incluye utilizando un superabrasivo en la herramienta de procesamiento de agitación por fricción.
28. 28. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa para seleccionar materiales de temperatura de fusión más baja que son difíciles para soldar incluyendo compuestos de matriz metálica.
29. 29. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de materiales base de mezclado de agitación por fricción que se seleccionan a partir del grupo de temperatura de fusión elevada y el grupo de temperatura de fusión inferior para formar un nuevo material en una región de soldadura.
30. 30. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa para agitar por fricción soldando el material base a al menos otra pieza de trabajo, en donde una región de soldadura entre el material base y al menos otra pieza de trabajo tiene características que son diferentes a partir del material base y al menos otra pieza de trabajo.
31. 31. El método como se define en la reivindicación 1, en donde la etapa para proporcionar la herramienta de procesamiento de agitación por fricción incluye además la etapa para proporcionar la herramienta de procesamiento de agitación por fricción que tiene un vastago, un reborde y un perno .
32. 32. El método como se define en la reivindicación 31, en donde la etapa para . proporcionar la herramienta de procesamiento de agitación por fricción que tiene un vastago, un reborde y un perno comprende además la etapa para incluir un material superabrasivo.
33. 33. El método como se define en la reivindicación 32, en donde el método además comprende la etapa de procesamiento de agitación por fricción sin hundir el perno dentro del material base.
34. 34. El método como se define en la reivindicación 1, en donde la etapa para proporcionar la herramienta de procesamiento de agitación por fricción incluye además la etapa de proporcionar la herramienta de procesamiento de agitación por fricción teniendo un vastago y un reborde.
35. 35. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de tener un gradiente endurecido en el material base entre un área procesada y un área no procesada del material base. -
36. 36. El método como se define en la reivindicación 1, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye además introducir energía dentro del material base, por lo que se modifican características del material base procesado.
37. 37. El método como se define en la reivindicación 1, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar componentes de tensión residuales en el material base.
38. 38. El método como se define en la reivindicación 1, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar tensiones superficiales residuales en el material base .
39. 39. El método como se define en la reivindicación 1, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye modificar las tensiones de sub-superficies residuales en el material base.
40. 40. El método como se define en la reivindicación 1, en donde el método además comprende la etapa de controlar los índices de calentamiento y enfriamiento del material base durante el procesamiento de agitación por fricción controlando los parámetros del proceso, por lo que se controlan las características del material base procesado.
41. 41. El método como se define en la reivindicación 40, en donde el método además comprende la etapa para seleccionar parámetros de proceso para controlar a partir del grupo de parámetros de proceso incluyendo la velocidad de rotación de la herramienta contra el material base, la velocidad de movimiento de traducción de la herramienta a lo largo del material base, profundidad de penetración de herramienta dentro del material base, la fuerza aplicada por la herramienta contra el material base, y la presencia de un medio de enfriamiento.
42. 42. El método como se define en la reivindicación 5, en donde el método además comprende la etapa para seleccionar propiedades del material aditivo a partir del grupo de propiedades incluyendo partículas duras, partículas suaves, partículas alargadas y partículas fibrosas.
43. 43. El método como se define en la reivindicación 5, en donde el método además comprende la etapa de seleccionar el material aditivo a partir de los materiales aditivos que de otra manera se integrarían a la solución si se expone a un estado líquido del material base.
44. 44. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye incrementar o disminuir resistencia del material base.
45. 45. El método como se define en la reivindicación 7, en donde la etapa para modificar la microestructura incluye incrementar o disminuir absorción de radiación del material base.
46. 46. Un sistema para modificar características de un material base mediante procesamiento de agitación por fricción, el sistema se comprende de: un material base de temperatura de fusión elevada; y una herramienta de procesamiento de agitación por fricción que incluye un material de temperatura de fusión más elevado que el material base en una porción del mismo, en donde la herramienta se utiliza para realizar procesamiento de agitación por fricción por lo que se provoca transformación en estado sólido del material base, en donde las características del material base se modifican.
47. 47. El sistema como se define en la reivindicación 46, en donde la herramienta está comprendida además de un vastago, un reborde y un perno.
48. 48. El sistema como se define en la reivindicación 46, en donde la herramienta está comprendida además de un vastago o un reborde.
49. 49. Un método para modificar características de un material base mediante procesamiento de agitación por fricción, el método comprende las etapas de: I) proporcionar un material base de temperatura de fusión elevada; II) proporcionar una herramienta de procesamiento de agitación por fricción que incluye un material de temperatura de fusión más elevado que el material base en una porción del mismo; y III) mover la herramienta contra el material base por lo que se provoca transformación en estado sólido del material base, en donde las características del material base se modifican.
50. 50. El método como se define en la reivindicación 49, en donde el método además comprende la etapa para seleccionar el movimiento de la herramienta superabrasiva a partir del grupo de movimientos de herramienta superabrasiva incluyendo movimiento rotacional y movimiento lineal .