MX2007004084A

MX2007004084A - Mandril expansible para uso en soldadura de agitacion de friccion.

Info

Publication number: MX2007004084A
Application number: MX2007004084A
Authority: MX
Inventors: Scott M Packer; Russell J Steel; Jonathan A Babb; Monte Russell
Original assignee: Sii Megadiamond Inc
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2008-02-15
Also published as: CN101080301A; US7651018B2; US20060081683A1; EP1796865B1; EP1796865A4; WO2006044215A2; KR101148275B1; CA2582732A1; CN100584510C; KR20070106685A; JP4897688B2; JP2008515644A; CA2582732C; WO2006044215A3; EP1796865A2; WO2006044215A9; DK1796865T3

Abstract

Un mandril (72) que proporcionar una fuerza de compensacion a la presion ejercida en el exterior de una tuberia (90) u otra superficie arqueada mediante una herramienta de soldadura de agitacion de friccion, en donde el mandril (72) es expansible a traves del uso de una cuna (82), y en donde el mandril (72) permite que multiples cabezas de soldadura de agitacion de friccion realicen simultaneamente la soldadura sobre la superficie arquierada.

Description

MANDRIL EXPA?SIBLE PARA USO E? SOLDADURA DE AGITACIÓN DE FRICCIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención: Esta invención se relaciona generalmente con soldadura de agitación de fricción. Más específicamente, la presente invención se dirige a mejoras en la capacidad de realizar soldadura de agitación de fricción de tubería u otros objetos arqueados, en donde se necesita un mandril para proporcionar una fuerza de compensación contra el interior de la superficie arqueada que se está soldando, para de esta manera impedir que una herramienta de soldadura de agitación de fricción en contacto con el exterior de la superficie arqueada dañe la pieza de trabajo que se está soldando. Descripción del Ramo Relacionado: La soldadura de agitación de fricción (a continuación "FSW") es una tecnología que se ha desarrollado para soldar metales y aleaciones de metal. El proceso de FSW frecuentemente involucra acoplar el material de dos piezas de trabajo adyacentes en cualquier lado de una junta mediante un pasador o husillo de agitación giratorio. La fuerza es ejercida para impulsar el husillo y las piezas de trabajo juntas y el calentamiento por fricción ocasionado por la interacción entre el husillo y las piezas de trabajo resulta en la plastificación del material en cualquier lado de la junta.

El husillo se atraviesa a lo largo de la junta, plastificando material a medida que avanza, y el material plastificado que queda en la estela del husillo que avanza se enfría para formar una soldadura. La Figura 1 es una vista en perspectiva de una herramienta que se está usando para soldadura de agitación de fricción que se caracteriza por una herramienta 10 generalmente cilindrica que tiene un espaldón 12 y un pasador 14 que se extiende hacia fuera desde el espaldón. El pasador 14 se hace girar contra una pieza 16 de trabajo hasta que se genera suficiente calor, en cuyo punto el pasador de la herramienta se sumerge en el material de pieza de trabajo plastificado. La pieza 16 de trabajo frecuentemente es dos hojas o placas de material que se ponen a tope juntas en una línea 18 de junta. El pasador 14 se sumerge hacia la pieza 16 de trabajo en la línea 18 de junta. El calor por fricción ocasionado por el movimiento de rotación del pasador 14 contra el material 16 de pieza de trabajo ocasiona que el material de pieza de trabajo se suavice sin alcanzar un punto de fusión. La herramienta 10 se mueve transversalmente a lo largo de la línea 18 de junta, creando de esta manera una soldadura a medida que el material plastificado fluye alrededor del pasador desde el borde delantero a un borde trasero. El resultado es un enlace 20 de fase sólida en la línea 18 de junta que generalmente puede ser no distinguible del propio material 16 de pieza de trabajo, en comparación con otras soldaduras. Se observa que cuando el espaldón 12 hace contacto con la superficie de las piezas de trabajo, su rotación crea calor por fricción adicional que plastifica una columna de material cilindrica mayor alrededor del pasador 14 insertado. El espaldón 12 proporciona una fuerza de forjado que contiene el flujo de metal hacia arriba ocasionado por el pasador 14 de herramienta. Durante la FSW, el área que se va a soldar y la herramienta se mueven una con relación a la otra de manera que la herramienta atraviese una longitud deseada de la junta de soldadura. La herramienta de FSW giratoria proporciona una acción de trabajo caliente continua, plastificando el metal dentro de una zona estrecha a medida que se mueve transversalmente a lo largo del metal de base, mientras que transporta metal desde la cara delantera del pasador a su borde trasero. A medida que la zona de soldadura se enfría, típicamente no hay solidificación ya que no se crea líquido a medida que pasa la herramienta. Frecuente es el caso, pero no siempre, que la soldadura resultante es una microestructura de grano fino, recristalizada, libre de defectos, formada en el área de la soldadura. Documentos de patente anteriores han enseñado los beneficios de ser capaz de realizar soldadura de agitación de fricción con materiales que previamente se consideraban funcionalmente no soldables. Algunos de estos materiales son soldables de no fusión, o solamente difíciles de soldar en absoluto. Estos materiales incluyen, por ejemplo compuestos de matriz de metal, aleaciones ferrosas tales como acero y acero inoxidable, y materiales no ferrosos. Otra clase de materiales que también fueron capaces de aprovechar la soldadura de agitación de fricción es las superaleaciones. Las superaleaciones pueden ser materiales que tienen una temperatura de fusión, bronce o aluminio, y pueden tener otros elementos mezclados también. Algunos ejemplos de superaleaciones son níquel, hierro-níquel, y aleaciones a base de cobalto generalmente usadas a temperaturas superiores a 539 grados C. Elementos adicionales comúnmente encontrados en superaleaciones incluyen, pero no están limitados a, cromo, molibdeno, tungsteno, aluminio, titanio, niobio, tantalio y renio. Se observa que el titanio también es un material deseable para soldar con agitación de fricción. El titanio es un material no ferroso, pero tiene un punto de fusión superior a otros materiales no ferrosos. Las patentes anteriores enseñan que se necesita una herramienta que se forma utilizando un material que tiene una temperatura de fusión superior que el material que se está soldando por agitación de fricción. En algunas modalidades, se uso un superabrasivo en la herramienta. Las modalidades de la presente invención se relacionan generalmente con estos materiales funcionalmente no soldables, así como las superaleaciones, y a continuación se hace referencia a los mismos como materiales de "temperatura de fusión elevada" a través de este documento. Los avances recientes en tecnologías de soldadura de agitación de fricción (FSW) han resultado en herramientas que se pueden utilizar para unir materiales de temperatura de fusión elevada tales como acero y acero inoxidable juntos durante los procesos de junta de estado sólido de soldadura de agitación de fricción. Como se explicó anteriormente, esta tecnología involucra utilizar una herramienta de soldadura de agitación de fricción especial. La Figura 2 muestra una punta 30 de nitruro de boro cúbica policristalino (PCBN) , un collarín 32 de sujeción, un tornillo 34 de fijación de termopar para impedir el movimiento, y un vastago 36. Otros diseños de esta herramienta también se muestran en el ramo anterior de los inventores, e incluyen herramientas monolíticas y otros diseños . Cuando esta herramienta de soldadura de agitación de fricción especial se utiliza, es efectiva para la soldadura de agitación de fricción de diversos materiales. Este diseño de herramienta también es efectivo cuando se usa una variedad de materiales de punta de herramienta además de PCBN y PCD (diamante policristalino) . Algunos de estos materiales incluye refractarios tales como tungsteno, renio, iridio, titanio, molibdeno, etc. Los inventores han sido los primeros en desarrollar la tecnología de soldadura de agitación de fricción para uso con aleaciones de temperatura de fusión elevada tales como acero, acero inoxidable, aleaciones a base de níquel, y muchas otras aleaciones. Esta tecnología frecuentemente requiere el uso de una herramienta de nitruro de boro cúbico Policristalino, un sujetador de herramienta enfriado por líquido, un sistema de adquisición de temperatura, y el equipo apropiado para tener un proceso de soldadura de agitación de fricción controlado. Una vez que se hubo establecido la tecnología (la literatura actual indica el estado de la tecnología) como un método superior para unir estos materiales, MegaDiamond and Advanced Metal Products y Advanced Metal Products (trabajando juntas como MegaStir Technologies) empezó a buscar aplicaciones que se beneficiarían grandemente de esta tecnología. Una de las aplicaciones mayores para soldadura de agitación de fricción (FSW) es unir líneas de tubería. Unir línea de tubería es extremadamente costoso debido a mano de obra y equipo necesarios para soldar y mover los componentes necesarios. La Figura 3 muestra la mano de obra y equipo necesarios para soldar por fusión una línea de tubería típica. El tubo 40 se muestra con una pluralidad de estaciones 42 de soldadura (cada uno de los envolventes blancos) que se necesitan para tender capas progresivas de alambre de soldadura para crear una junta soldada por fusión entre segmentos de tubería. Las herramientas de resistencia elevada avanzadas (AHSS) se están implementando en líneas de tubería drebido a que se necesita menos materiales, se obtienen propiedades de resistencia superiores y el cdosto de línea de tubería total puede ser inferior. La dificultad con AHSS reside en los métodos de soldadura por fusión convencionales que se usan. Es aceptado en la industria que cada junta de línea de tubería contiene un defecto o grieta. Estos defectos se aceptan debido a que no se pueden eliminar aún con sistemas de soldadura por fusión automatizados sofisticados. La soldadura de AHSS es mucho más difícil que los aceros de línea de tubería existentes debido a que la composición de material ocasiona inherentemente más defectos de soldadura por fusión. La FSW se ha establecido ahora como una tecnología viable para unir segmentos de tubería. Una máquina 50 de soldadura de agitación de fricción para unir segmentos de tubería se ha desarrollado como se muestra en la figura 4. Una herramienta giratoria se sumerge hacia una junta a medida que crea calor de fricción. Una vez que la herramienta se ha sumergido en la sección transversal de la pieza de trabajo, se ocasiona que la herramienta se mueva circunferencialmente alrededor de las tuberías mientras que la junta se "agita" junta. La herramienta de FSW luego se retrae y la máquina 50 se mueve a lo largo de la tubería a la siguiente junta de tubería para ser soldada por agitación de fricción. La máquina 50 de soldadura de agitación de fricción mostrada en la figura 4 ilustra la máquina que opera en el exterior de la tubería que se está soldando. Uno de los requisitos de FSW en cualquier forma es tener una fuerza de compensación en el lado posterior (opuesto a la herramienta) de la pieza de trabajo que se está uniendo. Esta necesidad se suscita de las fuerzas grandes que se aplican por la herramienta contra la pieza de trabajo. La naturaleza de soldadura de agitación de fricción requiere que se proporcione algún soporte para impedir que la pieza de trabajo se doble o se dañe de otra manera. La figura 5 muestra el diseño actual de un mandril 60 giratorio o "cerdo de tubería" que se está usando actualmente cuando de suelda de agitación de fricción tubería. El mandril 60 es hidráulicamente accionado para seguir la trayectoria de herramienta en el interior de la tubería a medida que la herramienta sigue circunferencialmente alrededor de la junta de tubería en el exterior. Cuando la junta de tubería está completa, el mandril 60 se reconfigura de manera que se pueda mover a la siguiente junta de tubería. Mientras que este mandril 60 es un medio efectivo para proporcionar soporte en el lado opuesto de la herramienta, la hidráulica y controles son costosos y la construcción de la tubería, por lo tanto, también es costosa. El mandril 60 para FSW de una tubería de 30.48 cm (12 pulgadas) de diámetro utilizando este diseño también pesa alrededor de 362.88 kg (800 libras). Esto significa que mover el mandril requiere equipo y soporte adicionales. Una desventaja adicional es que esta configuración de mandril también debe tener hidráulicas y arietes adicionales agregados para alinear dos segmentos de tubería, aumentando adicionalmente al peso del mandril 60. Mientras que este diseño se puede trabajar en el campo, sería preferible tener un diseño de mandril de peso más ligero y costo inferior que pueda añadir la velocidad y reducir el costo de la FSW de una línea de tubería. Consecuentemente, lo que se necesita es un cerdo de tubería menos costoso, menos complejo, y de peso ligero que se pueda desplegar fácilmente en sitio. BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es proporcionar un mandril expansible que es menos complejo que aquellos usados en el ramo anterior.

Otro objeto es proporcionar un mandril expansible que es más ligero en peso y, por lo tanto, más fácil de usar que aquellos usados en el ramo anterior. Otro objeto es proporcionar un mandril expansible que se puede mover fácilmente a lo largo de un tramo de una tubería a fin de colocarse de nuevo para uso en operaciones de soldadura de agitación de fricción subsecuentes en sitio. La presente invención es un mandril que proporciona una fuerza de compensación a la presión ejercida en el exterior de una tubería u otra superficia arqueada mediante una herramienta de soldadura de agitación de fricción, en donde el mandril es expansible a través del uso de una cuña, y en donde el mandril permite que múltiples cabezas de soldadura de agitación de fricción realicen simultáneamente soldadura en la superficie arqueada. Estos y otros objetos, particularidades, ventajas y aspectos alternativos de la presente invención se harán evidentes a aquellos expertos en el ramo a partir de una consideración de la siguiente descripción detallada tomada en combinación con los dibujos que se acompañan. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS DIVERSAS VISTAS DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una herramienta como se enseña en el ramo anterior para soldadura de agitación de fricción. La Figura 2 es una vista en perspectiva de una Punta de boro cúbica policristalina (PCBN) removible, un collarín de sujeción y un vastago. La Figura 3 es una vista en perspectiva de una pluralidad de estaciones de soldadura que se necesitan para tender capas progresivas de alambre de soldadura para crear una junta soldada por fusión entre segmentos de tubería en el ramo anterior. La Figura 4 es una vista en perspectiva de una máquina de soldadura de agitación de fricción que es capaz de unir segmentos de tubería. La Figura 5 es una vista en perspectiva de un diseño actual de un mandril giratorio "cerdo de tubería" que se está usando actualmente cuando se suelda tubería por agitación de fricción. La Figura 6 es una vista en perspectiva de una coraza de mandril. La Figura 7 es una vista en perspectiva de una coraza de mandril que tiene rebordes fijados para expandir un espacio. La Figura 8 es una vista en perspectiva de una coraza de mandril que muestra los medios para expandir el espacio en la coraza de mandril. La Figura 9 es una vista en perspectiva en sección transversal de una coraza de mandril y el medio para expandir el espacio en la coraza de mandril.

La Figura 10 es una vista en perspectiva en sección transversal de una coraza de mandril y el medio para expandir el espacio en la coraza de mandril, dispuesta dentro de una tubería. La Figura 11 es una vista de extremo de una coraza de mandril que muestra un sistema de cable y pasadores para cerrar el espacio cuando se retrae la cuña de expansión. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se hará ahora referencia a los detalles de la invención en los que los diversos elementos de la presente invención se describirán y discutirán de manera de permitir a uno experto en el ramo, hacer y usar la invención. Se debe entender que la siguiente descripción es solamente de ejemplo de los principios de la presente invención, y no se debe ver como que estrecha las reivindicaciones que siguen. La modalidad actualmente preferida de la invención es un mandril expansible para uso en operaciones de soldadura de agitación de fricción en superficies arqueadas tales como tubería. Un concepto de mandril expansible se desarrolló que probó ser sencillo, de peso ligero y económico. La construcción del mandril se muestra en los siguientes pasos. La Figura 6 muestra una primera modalidad de una coraza 72 de mandril que forma una coraza externa del mandril o "cerdo de tubería" 70 de la presente invención. La coraza 72 de mandril es un cilindro hueco que tiene una abertura o espacio 74 a lo largo de la longitud del mismo. El diámetro de la coraza 72 de mandril se selecciona de manera que la coraza de mandril se deslice dentro de los segmentos de tubería (no mostrados) que se van a soldar, cuando el espacio 74 se deja cerrar. La Figura 6 también ilustra cortes 76 de compensación que están hechos en el diámetro 78 interior de la coraza 72 de mandril de manera que la coraza de mandril pueda saltar y flexionarse en las ubicaciones de los cortes 76 de compensación. Una vez que la coraza 72 de mandril se maquina, se sueldan los rebordes 80 en su lugar sobre el diámetro 78 interior de la coraza 72 de mandril inme3diatamente adyacente al espacio 74 como se muestra en la figura 7. Una vez que los rebordes 80 se han soldado hacia su lugar, la coraza 72 de mandril se modifica adicionalmente de manera que el espacio 74 esté naturalmente en una posición cerrada cuando no hay fuerza externa aplicada a la coraza de mandril. Este cierre del espacio 74 se logra haciendo correr una cuenta de soldadura de fusión, como se conoce por aquellos experimentados en el ramo, paralela a la longitud de los cortes 76 de compensación, y en posiciones equiangulares una con relación al otro. En otras palabras, se disponen suficientes cuentas de soldadura en el interior de la coraza 72 de mandril en ubicaciones uniformes para distorsionar la coraza de mandril de manera que el espacio 74 se cierre como resultado de los esfuerzos residuales ocasionados por la solidificación de cuentas de soldadura. De esta manera, la coraza 72 de mandril ahora salta hacia atrás a una posición cerrada si el espacio 74 es forzado en separación. En la figura 8, el siguiente componente del cerdo 70 de tubería es proporcionar un mecanismo mediante el cual la coraza 72 de mandril se puede hacer que se expanda y abra el espacio 74 cuando se necesite. Consecuentemente, una cuña 82 de expansión se proporciona de manera que se pueda insertar entre los rebordes 80 de la coraza 72 de mandril. Nótese que el ángulo de la cuña 82 de expansión que hace contacto con los rebordes 80 se construye para permitir fácilmente que la cuña de expansión se mueva hacia arriba hacia el espacio 74, y de esta manera ocasione que el espacio continúe ampliándose en tanto la cuña de expansión se pueda empujar contra los rebordes 80. La expansión de la coraza 72 de mandril se detiene cuando la cuña 82 de expansión hace contacto con el interior de una tubería, o cuando el diámetro exterior de la coraza 72 de mandril ya no se puede expandir hacia fuera contra el diámetro interior de una tubería. La Figura 8 también ilustra una plataforma o placa 84, y una pluralidad de cilindros 86 hidráulicos que están dispuestos sobre la placa. Los cilindros 86 hidráulicos empujan contra la placa 84 y la cuña 82 expansible para ocasionar que la cuña expansible se mueva hacia arriba hacia el espacio 74. Se ve que el fondo de los cilindros 86 hidráulicos también se podrían modificar de manera de ajustarse en el interior de la coraza 72 de mandril. Sin embargo, como la coraza de mandril está diseñada para expandirse y contrayendo, el fondo de los cilindros 86 hidráulicos necesitaría ser capaz de compensar el desplazamiento en configuración. Se debe observar que un solo cilindro 86 hidráulico se podría utilizar en lugar de la pluralidad de cilindros hidráulicos que se muestran. Adicionalmente, la longitud de la coraza 72 de mandril, los rebordes 80, la cuña 82 expansible, y la placa 84 pueden todos modificarse dependiendo de la aplicación requerida. De esta manera, un sistema que es menor en longitud puede ser útil en aplicaciones en donde el espacio o longitud de secciones horizontales dentro de una tubería son restringidos. De manera similar, la longitud de los componentes enumerados arriba podrían expandirse para permitir que múltiples herramientas se usen simultáneamente para realizar soldadura de agitación de fricción en una tubería mientras que la tubería está sustentada por un solo cerdo 70 de tubería. Las Figura 9 y 10 muestran como la cuña 82 de expansión se coloca para deslizarse hacia fuera a través de los rebordes 80 de la coraza 72 de mandril si el espacio 74 es suficientemente grande para acomodar la cuña de expansión cuando el espacio es tan amplio como puede ser. La figura 9 es una vista en sección transversal de la invención que también muestra los cilindros 86 hidráulicos en sección transversal. La figura 10 es una vista en sección transversal que muestra todos los elementos mostrados en la figura 9, pero con la adición de un tubo 90. Esta figura también muestra una junta 96 que es la costura entre los tubos que se están soldando por agitación de fricción. La figura 10 muestra la cuña 82 de expansión completamente insertada entre los rebordes 80. cuando se elimina la presión hidráulica de los cilindros 86 hidráulicos, la coraza 72 de mandril se retrae y la coraza de mandril salta a cerrarse. La coraza 72 de mandril se puede mover ahora a una ubicación diferente dentro del tubo 90. La coraza 72 de mandril se mueve a la siguiente junta de tubería en donde se expande. Mangueras y accesorios hidráulicos que conducen a los cilindros 86 hidráulicos no se muestran. Sin embargo, estas mangueras y accesorios están dispuestos en un extremo de la coraza 72 de mandril de manera que estén acoplados a los cilindros 86 hidráulicos. Se observa que no solamente el cerdo 70 de tubería proporciona la fuerza de compensación necesaria para soldadura de agitación de fricción de la tubería 90, pero también puede funcionar para alinear adicionalmente los segmentos del tubo 90. También se observa que la placa 84 que soporta los cilindros 86 hidráulicos se acopla a la coraza 72 de mandril de manera que la cuña 82 de expansión se pueda retraer del espacio 74 en lugar de levantar la placa. Las siguientes son modificaciones que se pueden hacer al diseño de coraza 72 de mandril anterior que pueden mejorar la operación del cerdo 70 de tubería. Por ejemplo, se pueden maquinar agujeros a través de la coraza 72 de mandril de manera que el aire pueda fluir a través de los agujeros cuando la coraza de mandril se abate. Esto crea un "cojinete de aire" en el fondo de la coraza 72 de mandril de manera que una persona se puede deslizar fácilmente el cerdo 70 de tubería a la siguiente junta de tubería que se va a soldar por agitación de fricción. Otro aspecto de la invención que se se pueden usar desconexiones rápidas en las mangueras hidráulicas que están acopladas a los cilindros 86 hidráulicos de manera que las mangueras se puedan desconecta y conectar de nuevo rápidamente cuando el cerdo de tubería 70 se coloca nuevamente en una siguiente junta de tubería. En otro aspecto de la invención, una variedad de materiales se puede utilizar para construir la coraza 72 de mandril. Acero de resorte se podría utilizar para mantener siempre la posición cerrada relajada de la coraza 72 de mandril. El material siempre debe estar en la región elástica y no ser fácilmente liberado de esfuerzo. De esta manera, la coraza 72 de mandril siempre mantendrá su forma.

Si la coraza de mandril no empieza a perder su forma y salta hacia fuera cuando está en una posición relajada de manera que el espacio 74 sea visible, más cuentas de soldadura se pueden correr a lo largo de la longitud del diámetro interior para restaurar los esfuerzos residuales que ocasionen que la coraza 72 de mandril se cierra. Otro aspecto de la invención es que las cuñas de expansión se pueden hacer en tamaños diferentes para compensar diferentes tolerancias de segmentos de tubería. Otro aspecto de la invención es que revestimientos (TiN, TiCN, etc.), se pueden usar sobre una superficie externa de la coraza 72 de mandril para de esta manera prevenir que la junta de tubería se suelde por difusión a la coraza de mandril durante la soldadura de agitación de fricción. Otro aspecto de la invención es que la invención se puede utilizar para tubería de cualquier diámetro. Se observa que una varilla está fijada (no mostrada) que alimenta mangueras hidráulicas a través de la siguiente sección de la tubería.

Otro aspecto de la presente invención tiene que ver con un medio para jalar la coraza 72 de mandril cerrada cuando está en una posición relajada. Como se muestra en la figura 11, la cuña 82 de expansión puede incluir postes o pasadores 92 y un cable 94 dispuesto entre los mismos. El cable 94 se corre alrededor de un pasador 91 en ambos rebordes 80 de la coraza 72 de mandril. Cuando la cuña 82 de expansión se retrae, el cable 94 realiza la función de jalar sobre los dos rebordes 80 de manera que sean forzados para quedar juntos y cerrar el espacio 74. Se espera que este sistema de pasadores 92 y cable 94 se pueda disponer en ambos extremos de la coraza 72 de mandril si se necesita. Se debe entender que las disposiciones arriba descritas son solamente ilustrativas de la aplicación de los principios de la presente invención. Numerosas modificaciones y disposiciones alternativas se pueden diseñar por aquellos expertos en el ramo sin abandonar el espíritu y alcance de la presente invención. Las reivindicaciones anexas se pretenden para cubrir dichas modificaciones y disposiciones.

Claims

REIVINDICACIONES 1.- Un mandril para usarse en soldadura de agitación de fricción de una tubería, el mandril comprendiendo : una coraza de mandril formada como un cilindro hueco que tiene un diámetro exterior que es menor que un diámetro interior de la tubería, en donde el cilindro tiene un espacio en el mismo que está perpendicular a un borde superior y un borde inferior; y un medio para expandir la coraza de mandril de modo que el espacio se ensanche a una anchura deseada. 2.- El mandril de conformidad con la reivindicación 1, en donde el medio para expandir la coraza de mandril comprende además: cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico; y una cuña de expansión acoplada al cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico y dispuesta de manera de ensanchar el espacio cuando el cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico se acciona. 3.- El mandril de conformidad con la reivindicación 2, en donde el cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico es un cilindro hidráulico. 4.- El mandril de conformidad con la reivindicación 2, en donde el cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico comprende además una plataforma sobre la que el cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico puede descansar. 5.- El mandril de conformidad con la reivindicación 4, en donde la plataforma está comprendida además de una pluralidad de agujeros dispuestos a través de la misma. 6.- El mandril de conformidad con la reivindicación 2, en donde el mandril está comprendido además de una pluralidad de cortes de compensación en el diámetro interior del mandril, en donde los cortes de compensación están perpendiculares a los bordes superior e inferior del mandril . 1 . - El mandril de conformidad con la reivindicación 2, en donde el mandril está comprendido además de dos rebordes, cada reborde dispuesto adyacente a y en cualquier lado del espacio. 8.- El mandril de conformidad con la reivindicación 7, en donde cada uno de los rebordes está ahusado en alejamiento uno del otro y el espacio. 9.- El mandril de conformidad con la reivindicación 2, en donde el espacio en la coraza de mandril está cerrado cuando la coraza de mandril está en descanso. 10.- El mandril de conformidad con la reivindicación 9, en donde la coraza de mandril tiene esfuerzos residuales que ocasionan que la coraza de mandril se cierre en el espacio. 11.- El mandril de conformidad con la reivindicación 10, en donde los esfuerzos residuales se crean disponiendo una pluralidad de cuentes de soldadura de fusión paralelas al espacio y separadas de manera equidistante una de la otra en la coraza de mandril. 12.- El mandril de conformidad con la reivindicación 2, en donde el tamaño de la cuña de expansión se puede modificar de manera de ocasionar que el mandril se expanda más cuando se usa una cuña de expansión mayor, y para ocasionar que la coraza de mandril se expanda a un grado menor cuando se usa una cuña de expansión menor, para de esta manera acomodar tubos de diferentes diámetros utilizando la misma coraza de mandril. 13.- El mandril de conformidad con la reivindicación 2, en donde un diámetro exterior de la coraza de mandril está revestido con un material para impedir que un tubo se suelde por difusión a la coraza de mandril durante la soldadura de agitación de fricción. 14.- El mandril de conformidad con la reivindicación 7, en donde el mandril está comprendido además de un medio para acoplar bordes del espacio a la cuña expansible, en donde retraer la cuña expansible del espacio ocasiona que los bordes del espacio se muevan uno hacia el otro. 15.- El mandril de conformidad con la reivindicación 7, en donde el mandril está comprendido además de : un primero y un segundo postes dispuestos en primeros extremos de los rebordes; un tercero y cuarto postes dispuestos en un primer extremo de la cuña expansible; y un cable acoplado a los postes tercero y cuarto, y dispuesto alrededor de los postes primero y segundo, en donde retraer la cuña expansible del espacio ocasiona que el cable cierre el espacio. 16.- Un método para proporcionar un mandril dentro de una tubería que se está soldando por agitación de fricción, el método comprendiendo los pasos de: (1) proporcionar una coraza de mandril formada como un cilindro hueco que tiene un diámetro externo que es menor que un diámetro interno del tubo, en donde el cilindro tiene un espacio en el mismo que está perpendicular a un borde superior y un borde inferior, y proporcionar un medio para expandir la coraza de mandril de modo que el espacio se pueda ampliar a una anchura deseada; (2) expandir la coraza de mandril de modo que un diámetro exterior de la coraza de mandril esté en contacto con un diámetro interior de la tubería. 17.- El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde el método está comprendido además de los pasos de: (1) proporcionar cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico, y proporcionar una cuña de expansión acoplada al cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico; y (2) ensanchar el espacio cuando el cuando menos un dispositivo de accionamiento hidráulico se acciona. 18.- El método de conformidad con la reivindicación 17, en donde el método está comprendido además del paso de crear esfuerzos residuales en la coraza de mandril que ocasionan que la coraza de mandril se cierre en el espacio cuando no se aplican fuerzas a la coraza de mandril. 19.- El método de conformidad con la reivindicación 18, en donde el método está comprendido además del paso de retraer la cuña expansible del espacio para de esta manera ocasionar que los bordes del espacio se muevan uno hacia el otro. 20.- El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde el método está comprendido además del paso de crear una pluralidad de cortes en la coraza de mandril para permitir que la coraza de mandril se expanda y contraiga. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un mandril (72) que proporcionar una fuerza de compensación a la presión ejercida en el exterior de una tubería (90) u otra superficie arqueada mediante una herramienta de soldadura de agitación de fricción, en donde el mandril (72) es expansible a través del uso de una cuña (82), y en donde el mandril (72) permite que múltiples cabezas de soldadura de agitación de fricción realicen simultáneamente la soldadura sobre la superficie arquierada.