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Efectos del proceso de soldadura GTAW aplicado a juntas de Aluminio

 

Effects of the GTAW welding process applied to Aluminum joints

 

Efeitos do processo de soldagem GTAW aplicado a juntas de aluminio

 

 

 

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas �������

Art�culo de Investigaci�n�

 

 

* Recibido: 25 de abril de 2022 *Aceptado: 20 de mayo de 2022 * Publicado: 20 de Junio de 2022

 

 

        I.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador

     II.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

   III.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

  IV.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

     V.            Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

 

 

Resumen

Los procesos de uni�n de materiales met�licos han sido utilizados desde la antig�edad, con el pasar de los a�os y el avance de la tecnolog�a estos se han ido modificando para ser aplicados a los materiales m�s utilizados a nivel industrial, dentro de estos materiales uno de los m�s utilizados por sus beneficios es el aluminio, que debido a su disponibilidad, aleaciones, propiedades y beneficios en comparaci�n a otros metales, se ha encontrado con la necesidad de encontrar diferentes m�todos de uni�n que puedan presentar los mejores resultados dependiendo de la aplicaci�n que se le quiera dar a este metal.

Dentro de estos m�todos de uni�n se encuentran los procesos de soldadura, siendo los m�s utilizados los procesos de soldadura por arco el�ctrico que son los procesos que m�s se adaptan al trabajar con materiales met�licos. El presente estudio est� enfocado en analizar los efectos que un proceso de soldadura produce sobre el aluminio despu�s de ser aplicado para la uni�n de este material. El proceso de soldadura seleccionado para este estudio es el Proceso GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) el cual utiliza una atm�sfera de gas Arg�n para proteger la formaci�n del cord�n de soldadura.

Los resultados obtenidos con este estudio entregan informaci�n indispensable sobre el comportamiento del aluminio despu�s de ser sometido a un proceso de soldadura, dentro de estos se analiza su microestructura, dureza y resistencia a la tracci�n.

Palabras Claves: Aluminio; Arg�n; Dureza; GTAW; Microestructura; Soldadura.

 

Abstract

The processes of joining metal materials have been used since ancient times, over the years and the advancement of the technology these have been modified to be applied to the most used materials at the industrial level, within these materials one of the most used for its benefits is aluminum, which due to its availability, alloys, properties and benefits compared to other metals, has encountered the need to find different joining methods that may present the best results depending on the application you want to give this metal.

Among these joining methods are the welding processes, the most used being the electric arc welding processes that are the processes that best adapt when working with metallic materials. This study focuses on analyzing the effects that a welding process produces on aluminum after being applied for the bonding of this material. The welding process selected for this study is the GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) process which uses an argon gas atmosphere to protect the formation of the weld bead.

The results obtained with this study provide indispensable information on the behavior of aluminum after being subjected to a welding process, within which its microstructure, hardness and tensile strength are analyzed.

Keywords: Aluminum; Argon; GTAW; Hardness; Microstructure; Welding.

 

Resumo

Os processos de uni�o de materiais met�licos s�o utilizados desde a antiguidade, com o passar dos anos e o avan�o da tecnologia estes foram modificados para serem aplicados aos materiais mais utilizados a n�vel industrial, dentro destes materiais um dos mais utilizados por seus benef�cios � o alum�nio, que devido a sua disponibilidade, ligas, propriedades e benef�cios em rela��o a outros metais, encontrou a necessidade de encontrar diferentes m�todos de uni�o que possam apresentar os melhores resultados dependendo da aplica��o a ser utilizada. .

Dentro desses m�todos de uni�o est�o os processos de soldagem, sendo os mais utilizados os processos de soldagem a arco el�trico, que s�o os processos mais adaptados para trabalhar com materiais met�licos. O presente estudo est� focado em analisar os efeitos que um processo de soldagem produz no alum�nio ap�s ser aplicado para a uni�o deste material. O processo de soldagem selecionado para este estudo � o Processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) que utiliza uma atmosfera de g�s Arg�nio para proteger a forma��o do cord�o de solda.

Os resultados obtidos com este estudo fornecem informa��es essenciais sobre o comportamento do alum�nio ap�s ser submetido a um processo de soldagem, dentro destes s�o analisadas sua microestrutura, dureza e resist�ncia � tra��o.

Palavras-chave: Alum�nio; Arg�nio; Dureza; GTAW; Microestrutura; Soldagem.

 

Introducci�n �

El objetivo principal de un proceso de soldadura es unir dos materiales de forma permanente, desde la antig�edad el metal es el material m�s utilizado para este proceso, el primer metal utilizado por el hombre fue el cobre encontrado en estado natural en la superficie del planeta. [1]

La soldadura es el proceso de uni�n de dos materiales de tipo met�lico generalmente realizado por fusi�n de �stos con la ayuda de un elemento conocido como material de aporte, mismo que debe tener un punto de fusi�n m�s bajo que el del material a ser soldado. Es un proceso en el que, el material met�lico queda unido a otro de propiedades y caracter�sticas similares, debido al uso del material de aporte generalmente llamado electrodo que, al ser sometido a altas temperaturas provocadas por la formaci�n de un arco el�ctrico, favorece a la uni�n de estas piezas. [2]

�Existen diferentes procesos de soldadura, dentro de estos se pueden destacar los siguientes:

�                  Soldadura de Arco El�ctrico

�                  Soldadura de Resistencia el�ctrica

�                  Soladura por Plasma

�                  Soldadura en estado S�lido

Cada uno de estos tipos de soldadura tienen sus propias caracter�sticas y equipos que se toman en consideraci�n al momento de seleccionar un proceso de soldadura para el trabajo deseado. [3]�[5]

El proceso que se analiza en el presente estudio es el proceso de soldadura por Arco El�ctrico, debido a su alto nivel de desarrollo, dentro de este m�todo de uni�n de materiales met�licos, el equipo utilizado para este proceso debe ser seleccionado con mucho cuidado debido a la combinaci�n de dispositivos mec�nicos y el�ctricos que faciliten la uni�n de dos o m�s materiales, a trav�s de la adecuada aplicaci�n de calor y de un material de aporte o a su vez con el material base [6].

Dentro del proceso de uni�n de materiales por soldadura se deben tener muy en cuenta las principales ventajas de este proceso, que son las siguientes:

�                  Eficacia y maximizaci�n de tiempos de preparaci�n.

�                  Mayor rigidez en las uniones.

�                  Gran cantidad de m�todos de soldadura.

�                  Proceso utilizado a nivel industrial.

El equipo de soldadura depende principalmente de dos aspectos, el primero, el tipo de proceso y el segundo, el tipo del material que se desea unir. Se debe considerara adem�s cual ser� el proceso para aplicar, la finalidad y el uso que tendr� el material resultante de la uni�n y tambi�n las propiedades que tiene el material base para seleccionar un material de aporte con caracter�sticas similares con el fin de que la uni�n sea lo m�s homog�nea posible.

Para este proceso se debe definir la posici�n de soldadura con la que ser�n unidos los materiales para su posterior an�lisis; en el presente estudio se ha decidido trabajar con una posici�n de soldadura a tope sin biselado.

Finalmente habiendo determinado la posici�n de soldadura, el tipo y proceso se tendr� que discutir y analizar el material y el m�todo o proceso de soldadura seleccionados para este an�lisis.

El proceso GTAW fue utilizado para procesos de uni�n por soldadura de aleaciones de aluminio. El objetivo principal fue determinar las propiedades adquiridas por el material despu�s de ser sometido al proceso de soldadura y los principales par�metros a tomarse en cuenta son:

� Tipo de Corriente

� Polaridad del proceso

� Tipo de Electrodo

o Consumible

o No Consumible

� Gas de Recubrimiento

� Amperaje y Flujo de Gas de protecci�n

En el pa�s el uso de la soldadura GTAW se ha limitado �nicamente a procedimientos manuales que no ofrecen las garant�as para ser utilizados a nivel industrial, adem�s de su alto costo. En la industria carrocera del pa�s generalmente se utilizan remaches y roblones que son m�todos de uni�n de materiales r�pidos y sencillos, sin embargo, se debe tener en cuenta las desventajas que estos m�todos tienen respecto al proceso de soldadura, para mejorar los resultados se ha utilizado el proceso de soldadura GTAW.

En la investigaci�n se determinar�n todos los par�metros de soldadura necesarios para el proceso semiautom�tico GTAW aplicado a la soldadura de aluminio, entre estos tenemos: intensidad de corriente, voltaje, flujo de gas de protecci�n y velocidad de avance del electrodo, par�metros que ser�n obtenidos mediante la respectiva investigaci�n bibliogr�fica, y ser�n validados a trav�s del an�lisis de la microestructura y propiedades mec�nicas del material.

Los resultados permitir�n encontrar una variante al proceso de soldadura GTAW que, generalmente se lo aplica de manera manual, lo cual variar� las propiedades mec�nicas como su microestructura, proceso que se recomendar� utilizarlo dentro de la industria carrocera o en diferentes procesos y/o aplicaciones a nivel industrial.

 

 

 

 

Materiales y M�todos

Para la correcta realizaci�n de este estudio se ha decidido trabajar con una aleaci�n de Aluminio de la serie 1XXX esto nos indica que la aleaci�n a utilizarse tendr� un porcentaje de pureza del 99% adem�s, se debe seleccionar el m�todo o proceso de soldadura con el que se realizar� la uni�n de las juntas de aluminio, que es la soldadura GTAW, proceso de soldadura por arco el�ctrico con una atm�sfera protectora de gas que ayuda a la formaci�n del cord�n de soldadura.

 

Figura 1. Esquema del proceso de soldadura GTAW [7]

 

 

La aleaci�n de Aluminio utilizada en el presente estudio fue la A1200 - H14, se opt� por trabajar con este tipo de aleaci�n debido a su gran disponibilidad dentro del mercado a nivel nacional, al ser un material que cuenta con un 99% de pureza; los elementos aleantes en su combinaci�n van a formar el 1% restante, la composici�n qu�mica de la aleaci�n A1200 � H14 la podemos observar en la Tabla 1:

 

Tabla 1 Composici�n qu�mica de la aleaci�n de aluminio A1200 � H14 [8]

El aluminio puro, es el segundo metal de mayor abundancia en la superficie terrestre y se caracteriza por sus propiedades mec�nicas: ligereza, maleabilidad y ductilidad, baja resistencia mec�nica. Para incrementar esta �ltima propiedad se desarrollaron disoluciones con diferentes elementos de aleaci�n y as� obtener el duraluminio, t�rmino que hace referencia a diferentes aleaciones que experimentan un envejecimiento a temperatura ambiente lo que provoca un incremento considerable en su resistencia mec�nica.

Actualmente, el uso de las diferentes aleaciones de aluminio se ha incrementado y es utilizado en diferentes industrias como la aeron�utica, petroqu�mica, automotriz, entre otras. Las primeras aleaciones que empezaron a soldarse fueron las utilizadas en la industria aeron�utica empleando el m�todo FSW (Friction Stir Welding) en los ejes de las turbinas, mientras que el proceso GTAW se utilizaba en componentes inoxidables.

Adicionalmente se tendr� que seleccionar el material de aporte (electrodo) y los par�metros de soldadura con los que se trabajar� para realizar la uni�n de estos. Siguiendo las recomendaciones de manuales de soldadura [9], [10] se ha podido concluir lo siguiente:

�                 Varilla de proceso GTAW

Este alambre debe caracterizarse por la calidad con la que se forman los cordones de soldadura soldados por gas inerte (GTAW) trabajando principalmente con arg�n como gas protector, debe poseer una alta conductividad t�rmica que favorecer� a la formaci�n del arco el�ctrico. Es as� como las recomendaciones de LINDE Ecuador en sus manuales de soldadura recomiendan que el alambre de soldadura adecuado para este proceso es el Electrodo Er 5356 cuyas especificaciones son las siguientes:

 

Tabla 2 Composici�n y par�metros de uso del electrodo Er 5356 [11], [12]

 

 

Estudio y definici�n del equipo de soldadura a utilizar

La relaci�n de los par�metros de soldadura se lograr� con la selecci�n y uso correcto de un equipo adecuado, adem�s de definir los rangos de variaci�n de los par�metros habr� que determinar cu�l es el equipo para utilizar en el proceso. Al finalizar el an�lisis bibliogr�fico de diferentes fuentes de informaci�n se determin� que el equipo a utilizar debe ser el siguiente:

a.               M�quina soldadora con arco y cables: se lo debe seleccionar de acuerdo con las necesidades del proceso descrito anteriormente, debe cumplir con las siguientes caracter�sticas:

-                   Contar con un Control de Voltaje

-                   Trabajar con Corriente alterna de Alta Frecuencia

-                   Permitir modificar el Tipo de Conexi�n

Debido a las caracter�sticas del proceso GTAW el equipo debe contar con un sistema que controle y regule los niveles de voltaje y los mantenga constantes durante el proceso, para conseguir cordones de soldadura m�s duraderos, con un mejor aspecto visual y sin la presencia de imperfecciones o fallas. En la documentaci�n revisada de los manuales de soldadura GTAW especifican que se trabaje con corriente alterna de alta frecuencia, sin embargo, al realizar ensayos con corriente continua y una conexi�n de electrodo inverso las caracter�sticas del cord�n de soldadura resultante son malas y la penetraci�n sobre el material base no se da de manera constante.

b.               Suministro de gas de aislamiento: que conste de mangueras, reguladores, conectores.

El gas de protecci�n para el proceso GTAW es el Arg�n debido a la facilidad de adquisici�n y el uso como gas agente encargado de la protecci�n del cord�n de soldadura. En caso de que el soplete lo requiera se dispondr� de un suministro de agua.

Par�metros del proceso GTAW para soldadura de aluminio

Para la optimizaci�n de los resultados obtenidos en este proceso se deben regular los par�metros de acuerdo con el material que ser� utilizado, tomando en cuenta las recomendaciones mencionadas anteriormente, siendo as� los datos recopilados han demostrado que los principales par�metros del proceso son los siguientes:

�                 Voltaje

�                 Intensidad de corriente

�                 Flujo de Gas

�                 Temperatura de Precalentamiento

Finalmente, estos par�metros se deben combinar de manera que puedan entregar los mejores resultados y estos a su vez permitan ser evaluados mediante ensayos que demostrar�n el efecto que provoc� el proceso de soldadura. Los par�metros con los que se trabajar� en este estudio son los siguientes:

Tabla 3. Par�metros de soldadura para el proceso GTAW [4], [13]

 

 

Calibraci�n y montaje del equipo de velocidad

El equipo utilizado en este estudio fue del proyecto denominado �Relaci�n, Microestructura/Propiedad en la Soldadura Gtaw entre Aceros Inoxidables y Aceros al Carbono� (Villavicencio Cevallos 2010) con el que se puede controlar la velocidad para la antorcha GTAW.

�El equipo de control de velocidad fue sometido a pruebas que verifiquen su estado de funcionamiento, adem�s se aplic� m�todos de mantenimiento correctivo y preventivo para corregir las fallas existentes y prevenir da�os futuros.

Se ubic� una base de soporte para las placas a soldar, para el montaje del equipo es necesario ubicar la antorcha en el soporte lateral situado junto al tornillo sin fin.

Una vez realizado el proceso de uni�n de las juntas de aluminio se ha obtenido los siguientes resultados que ser�n puestos a an�lisis que puedan evidenciar sus caracter�sticas f�sicas (cord�n) y mec�nicas (propiedades mec�nicas), las juntas obtenidas se muestran en las siguientes figuras:

Ensayos de soldadura en juntas de aluminio

Las pruebas fueron realizadas con juntas de aluminio de espesor de 3 mm. Para realizar la soldadura sobre las placas se tom� como decisi�n inicial en base a las recomendaciones bibliogr�ficas, realizar un precalentamiento a las juntas para que el proceso sea mucho m�s eficiente.

Es necesario realizar una limpieza del material con un pa�o limpio libre de cualquier impureza humedecido con thinner acr�lico, hasta eliminar toda la grasa y residuos de los elementos utilizados para adherir el recubrimiento de protecci�n al aluminio. Las juntas a realizarse son de tipo sin bisel y la pasada del cord�n de soldadura es �nica a tope. En las fotograf�as se puede observar el resultado del proceso de soldadura de la diferentes juntas y pruebas realizadas.

Figura 2. Resultado del proceso de soldadura

 

 

Figura 3. Junta de aluminio soldada

 

 

�                     Ensayo de tintas penetrantes

El ensayo de l�quidos penetrantes tiene como objetivo evaluar la integridad del cord�n de soldadura formado por la uni�n del material base y el material de aporte (electrodo). Este ensayo requiere que la superficie se encuentre libre de impurezas o part�cula alguna que pueda alterar la integridad del cord�n, para esto el proceso.

El proceso fue realizado de acuerdo con las especificaciones que la norma ASTM E165 nos entrega en las cuales se indica las condiciones de las juntas a analizar, as� como tambi�n la forma de interpretar los resultados obtenidos. Estos resultados se presentan en las siguientes figuras:

Figura 4. Resultado del Ensayo de tintas penetrantes

 

 

Figura 5. Resultado del Ensayo de tintas penetrantes

 

 

Caracterizaci�n del material - Microestructura

La microestructura del material ser� revisada mediante un an�lisis metalogr�fico realizado de acuerdo con las recomendaciones que se establecen en la norma ASTM E3-95. Dentro de este procedimiento se consideran aspectos como la preparaci�n de probetas que tendr�n que ser pulidas y atacadas qu�micamente para poder observar su microestructura con la suficiente claridad, para poder visualizar los resultados obtenidos se requiere de un equipo adecuado con el que se puedan tener en consideraci�n todos los detalles que las im�genes puedan presentar. Dentro de estos resultados se pueden distinguir las siguientes figuras.

En la figura 6 se puede observar la microestructura resultante del proceso de soldadura en la zona afectada por el calor, en donde se evidencia claramente varias imperfecciones y segregaciones de Cromo en el material, as� como tambi�n peque�os defectos producidos por el proceso de soldadura, adem�s de esto se puede observar la formaci�n de las dendritas con base Al � Si, t�picas de este proceso.

 

Figura 6. Microestructura junta soldada de Aluminio [14]

 

 

En la figura 7 se observa la microestructura obtenida con un aumento de 400x en donde se puede apreciar la distribuci�n caracter�stica del aluminio al ser sometido a un proceso de soldadura GTAW que es del tipo interdendr�tico, en donde las dendritas tienen una composici�n base de Al � Si provenientes del material base y sus elementos aleantes. Las dendritas resultantes de una reacci�n eut�ctica entre las dos fases que constituyen la base de la microestructura del aluminio y son las fases α y β.

 

Figura 7. Microestructura junta soldada [14]

 

 

En la figura 8 se puede observar la microestructura del material con un aumento de 400x se d�nde se visualiz� el resultado obtenido despu�s de realizar el proceso de soldadura, compuesto espec�ficamente por una combinaci�n de cristales de Aluminio y Silicio provenientes de una reacci�n eut�ctica efecto del proceso de soldadura, que se convierten en dendritas (zona gris) y que coexisten dentro de la fase α (zona blanca).

 

Figura 8. Microestructura junta soldada de aluminio [14]

 

 

En la figura 9 se puede observar adem�s de la combinaci�n del material base y el cord�n de soldadura, una peque�a fisura en el cord�n de soldadura (lado derecho) provocada por una imperfecci�n en el proceso y que va a dar lugar a la falla del cord�n de soldadura y posteriormente al material obtenido.

Figura 9. Microestructura junta soldada [14]

 

 

Propiedades Mec�nicas

a.               Dureza

Debido al tama�o de las probetas se opt� por realizar ensayos de micro dureza Vickers, este ensayo permite determinar la resistencia que el material tendr� frente al desgaste superficial y al fallo frente a picaduras e imperfecciones que se puedan presentar en la superficie del material soldado. De acuerdo con la norma ASTM E384 detalla el procedimiento para determinar la dureza de este material.

Los valores de dureza obtenidos en el an�lisis respectivo se muestran en la siguiente tabla:

 

Tabla 4. Micro dureza Vickers del material resultante [14]

 

 

b.               Resistencia a la Tracci�n

Una vez realizado el an�lisis de la resistencia a la tracci�n del material resultante se podr� determinar la afectaci�n que sufri� el material base despu�s de ser sometido al proceso de soldadura, la normativa que contempla todos los aspectos para tener en cuenta es la AWS D1.2 misma que trata de ensayos de tracci�n aplicados a materiales soldados.

Los ensayos de tracci�n con los que se eval�an el l�mite de Fluencia del material obtenido ser�n realizados en las instalaciones del Centro de Fomento Productivo Metalmec�nico Carrocero de la ciudad de Ambato. Con este ensayo se podr�n determinar tanto la deformaci�n como el esfuerzo de fluencia y la carga m�ximos a tracci�n con la que el material obtenido puede trabajar.

La forma del material (cil�ndrico, rectangular) y el espesor del material en el caso de ser rectangular, este apartado tiene una subdivisi�n en donde se clasifican materiales como tipo Placa con un espesor menor o igual a 25 mm y mayores a 25 mm, de acuerdo, las probetas mecanizadas para el ensayo de tracci�n tienen las siguientes dimensiones:

Figura 10. Dimensiones de probeta para ensayos de tracci�n [14]

 

 

Tabla 5. Par�metros del ensayo de tracci�n

      

 

Resultados y Discusi�n

Los resultados de los an�lisis realizados al material resultante del proceso de soldadura se muestran a continuaci�n:

Ensayos de Tracci�n

El equipo utilizado para realizar el ensayo mec�nico nos entrega una informaci�n como son las curvas del comportamiento del material, desplazamiento de las probetas ensayadas, gracias a estas curvas se puede observar el comportamiento del material obtenido, y as� poder conocer cu�l ser� el esfuerzo m�ximo al cual puede ser sometido.

Los resultados obtenidos en los ensayos de tracci�n sobre el material obtenido se presentan en

 

 

Tabla 6. Resultados de los ensayos de tracci�n

 

 

Los ensayos de tracci�n realizados a las probetas fabricadas con el material resultante se los puede observar en las siguientes gr�ficas:

 

Figura 11. Curva Fuerza vs Distancia [14]

 

 

Figura 12. Curva Fuerza vs Distancia [14]

 

 

Los gr�ficos 11 y 12 nos indican el comportamiento que el material resultante va a tener frente a fuerzas de tracci�n habiendo alcanzado como fuerza m�xima soportable 6050 N, adem�s, podemos encontrar cual es la capacidad m�xima haciendo uso de la ecuaci�n del esfuerzo normal:

 

Microestructura

Dentro del an�lisis metalogr�fico se han podido determinar las fases que se encuentran presentes a nivel microestructural en el material resultante, principalmente se han encontrado las fases �que son fases caracter�sticas de una aleaci�n de aluminio, adicionalmente se ha logrado visualizar la formaci�n de dendritas, cristales de SiAl2 y segregaciones de Cromo.

A continuaci�n, se muestran las diferentes microestructuras obtenidas mediante el an�lisis metalogr�fico realizado:

La figura 13 muestra de manera clara las dendritas formadas en la microestructura del material resultante del proceso, adem�s de las porosidades presentes (zonas negras semi redondas) donde se distingue claramente la presencia de la fase resultante de una reacci�n eut�ctica compuesta principalmente de Al � Si.

 

Figura 13. Curva Fuerza vs Distancia

 

 

La figura 14 muestra con claridad que esta junta sufri� de una segregaci�n de cromo excesiva debido a la gran presencia de cromo en la probeta, adem�s de este elemento tambi�n se puede notar la presencia de dendritas formadas por Aluminio y Silicio que coexisten en la base de la microestructura analizada.

 

Figura 14. Junta soldada aumento 400x

 

 

Dureza

El comportamiento de la dureza del material obtenido en su superficie sigue el comportamiento cl�sico del aluminio unido por soldadura, es decir, el material presenta una fragilizaci�n en la zona de transici�n entre el cord�n de soldadura y el material base, obteniendo una dureza menor en el l�mite de cord�n que en el material base, la dureza fue medida desde el centro del cord�n de soldadura hacia uno de sus extremos, esto se lo puede visualizar con mayor facilidad en el siguiente gr�fico.

 

Figura 15. �Variaci�n de la dureza Vickers [14]

 

 

En la figura 15 se puede observar la variaci�n entre la dureza que se da en el material obtenido medida desde el centro del cord�n de soldadura hacia el extremo de esta, se puede notar claramente que la dureza es m�xima en el centro del cord�n, mientras que la dureza m�nima del material se la puede encontrar al finalizar este. De esta manera se vuelve necesario realizar un an�lisis del efecto que se obtuvo en dicha zona de la soldadura.

El an�lisis de la curva obtenida de la relaci�n distancia vs Dureza Vickers en el material debido a que el aluminio presenta una peque�a desventaja al ser unido por medio de un proceso de soldadura, y es que como se puede notar en la figura la dureza de la zona de transici�n es menor a la dureza obtenida en material base, siendo estos valores 34.45 y 35.12 respectivamente, por lo que ese punto se convierte en uno de los que mayor tendencia a fallar presenta.

Ensayos de Tintas Penetrantes

Los ensayos de tintas penetrantes realizados en el material obtenido demostraron que el cord�n de soldadura no presenta ning�n tipo de discontinuidad a lo largo del mismo, sin embargo, este si presenta ciertas porosidades tanto al inicio como al final de este, la presencia de dichas discontinuidades evidencia que la formaci�n del cord�n sufri� alg�n inconveniente al iniciar el proceso. Gracias a esto podemos evidenciar que el proceso fue realizado de manera satisfactoria y se podr� analizar los cambios que se dieron en estas propiedades despu�s de haber sido aplicado un proceso de soldadura para la uni�n de este material.

 

Conclusiones

Con los resultados obtenidos en el presente estudio se puede concluir lo siguiente:

El proceso de soldadura provoc� cambios muy notorios tanto a la microestructura, tambi�n en su resistencia a la tracci�n siendo este valor m�ximo de 50,49 Mpa obtenido mediante el c�lculo experimental. Mientras que la Microestructura present� la formaci�n de segregaciones de Cromo resultado del uso del electrodo Er 5356 cuya composici�n qu�mica consta de dicho elemento.

El cambio en la dureza del material provocado por el proceso de soldadura se evidenci� principalmente en el cord�n de soldadura y en la zona de transici�n en los cuales se logr� como valor m�ximo 187 Vickers ubicado en el centro del cord�n y un valor m�nimo de 35.4 Vickers ubicado en la zona de transici�n del cord�n de soldadura.

El proceso de soldadura GTAW aplicado a la uni�n de la aleaci�n de aluminio entrega resultados eficientes siempre que se cumplan con las siguientes recomendaciones:

-        El proceso debe ser realizado con un equipo que funcione tanto a la salida como a la entrada con corriente alterna de alta frecuencia.

-        El material debe recibir un precalentamiento previo para poder mejorar la distribuci�n de calor sobre este.

-        El gas de protecci�n del proceso debe encontrarse regulado seg�n la bibliograf�a revisada en el presente documento.

Los ensayos practicados en el material resultante muestran con claridad los cambios que se producen sobre el aluminio al ser unido mediante un proceso de soldadura, este puede estar sujeto a cambios de acuerdo con los par�metros de soldadura utilizados y si el proceso con el que se trabaja es manual, autom�tico o semi autom�tico.

La formaci�n del arco el�ctrico debe ser tratada con cuidado, es decir, iniciar el proceso de soldadura con cautela y seg�n las recomendaciones de las gu�as� y manuales de soldadura [9] para evitar la aparici�n de imperfecciones al inicio y al final de los cordones de soldadura, evitando as� el desperdicio y mejorando la calidad del material que se obtiene luego del proceso de soldadura.

 

Referencias

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[11]� �Home | Linde Ecuador, un miembro de The Linde Group.� http://www.linde.ec/es/index.html (accessed Sep. 18, 2019).

[12]� teparatres, �Catalogo de Alambres.� http://www.indura.com.ec/mobile/ec/1006567/alambre-mig-er-5356/4 (accessed Sep. 18, 2019).

[13]� J. M. G. De Salazar, A. Ure�a, E. Villauriz, S. Manzanedo, and I. Barrena, �Soldadura TIG y MIG de las aleaciones de aluminio 6061 y 7020. Estudios microestructurales y de propiedades mec�nicas,� Rev. Metal., vol. 34, no. Extra, pp. 276�280, 1998.

[14]� F. Jhoe, �INFLUENCIA DE LA SOLDADURA SEMIAUTOM�TICA GTAW EN LA MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES MEC�NICAS DE JUNTAS SOLDADAS DE ALUMINIO A1200 - H14 USADO EN LA INDUSTRIA CARROCERA,� Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, 2020.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).