Revista Polo del Conocimiento


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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

 

 

Marco Homero Almendariz Puente

[email protected]

https://orcid.org/0000-0002-8743-9459

 

Jhoe Sebastin Fiallos AvilaII

[email protected]

https://orcid.org/0000-0001-6254-4933

Lidia del Roco Castro CepedaIII

[email protected]

https://orcid.org/0000-0002-0471-2879

Mnica Alexandra Moreno BarrigaIV

[email protected]

https://orcid.org/0000-0002-9881-6360

 

Joao Andrs Noguera CundarV

[email protected]

https://orcid.org/0000-0001-6763-9288

 

Correspondencia: [email protected]

 

 

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Investigacin

 

 

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

 

 

        I.            Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador

     II.            Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

   III.            Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

  IV.            Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

     V.            Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, ESPOCH. Riobamba, Ecuador.

 

 


Resumen

Los procesos de unin de materiales metlicos han sido utilizados desde la antigedad, con el pasar de los aos y el avance de la tecnologa estos se han ido modificando para ser aplicados a los materiales ms utilizados a nivel industrial, dentro de estos materiales uno de los ms utilizados por sus beneficios es el aluminio, que debido a su disponibilidad, aleaciones, propiedades y beneficios en comparacin a otros metales, se ha encontrado con la necesidad de encontrar diferentes mtodos de unin que puedan presentar los mejores resultados dependiendo de la aplicacin que se le quiera dar a este metal.

Dentro de estos mtodos de unin se encuentran los procesos de soldadura, siendo los ms utilizados los procesos de soldadura por arco elctrico que son los procesos que ms se adaptan al trabajar con materiales metlicos. El presente estudio est enfocado en analizar los efectos que un proceso de soldadura produce sobre el aluminio despus de ser aplicado para la unin de este material. El proceso de soldadura seleccionado para este estudio es el Proceso GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) el cual utiliza una atmsfera de gas Argn para proteger la formacin del cordn de soldadura.

Los resultados obtenidos con este estudio entregan informacin indispensable sobre el comportamiento del aluminio despus de ser sometido a un proceso de soldadura, dentro de estos se analiza su microestructura, dureza y resistencia a la traccin.

Palabras Claves: Aluminio; Argn; 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 unio de materiais metlicos so utilizados desde a antiguidade, com o passar dos anos e o avano da tecnologia estes foram modificados para serem aplicados aos materiais mais utilizados a nvel industrial, dentro destes materiais um dos mais utilizados por seus benefcios o alumnio, que devido a sua disponibilidade, ligas, propriedades e benefcios em relao a outros metais, encontrou a necessidade de encontrar diferentes mtodos de unio que possam apresentar os melhores resultados dependendo da aplicao a ser utilizada. .

Dentro desses mtodos de unio esto os processos de soldagem, sendo os mais utilizados os processos de soldagem a arco eltrico, que so os processos mais adaptados para trabalhar com materiais metlicos. O presente estudo est focado em analisar os efeitos que um processo de soldagem produz no alumnio aps ser aplicado para a unio deste material. O processo de soldagem selecionado para este estudo o Processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) que utiliza uma atmosfera de gs Argnio para proteger a formao do cordo de solda.

Os resultados obtidos com este estudo fornecem informaes essenciais sobre o comportamento do alumnio aps ser submetido a um processo de soldagem, dentro destes so analisadas sua microestrutura, dureza e resistncia trao.

Palavras-chave: Alumnio; Argnio; Dureza; GTAW; Microestrutura; Soldagem.

 

Introduccin

El objetivo principal de un proceso de soldadura es unir dos materiales de forma permanente, desde la antigedad el metal es el material ms 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 unin de dos materiales de tipo metlico generalmente realizado por fusin de stos con la ayuda de un elemento conocido como material de aporte, mismo que debe tener un punto de fusin ms bajo que el del material a ser soldado. Es un proceso en el que, el material metlico queda unido a otro de propiedades y caractersticas similares, debido al uso del material de aporte generalmente llamado electrodo que, al ser sometido a altas temperaturas provocadas por la formacin de un arco elctrico, favorece a la unin de estas piezas. [2]

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

                  Soldadura de Arco Elctrico

                  Soldadura de Resistencia elctrica

                  Soladura por Plasma

                  Soldadura en estado Slido

Cada uno de estos tipos de soldadura tienen sus propias caractersticas y equipos que se toman en consideracin 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 Elctrico, debido a su alto nivel de desarrollo, dentro de este mtodo de unin de materiales metlicos, el equipo utilizado para este proceso debe ser seleccionado con mucho cuidado debido a la combinacin de dispositivos mecnicos y elctricos que faciliten la unin de dos o ms materiales, a travs de la adecuada aplicacin de calor y de un material de aporte o a su vez con el material base [6].

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

                  Eficacia y maximizacin de tiempos de preparacin.

                  Mayor rigidez en las uniones.

                  Gran cantidad de mtodos 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 adems cual ser el proceso para aplicar, la finalidad y el uso que tendr el material resultante de la unin y tambin las propiedades que tiene el material base para seleccionar un material de aporte con caractersticas similares con el fin de que la unin sea lo ms homognea posible.

Para este proceso se debe definir la posicin de soldadura con la que sern unidos los materiales para su posterior anlisis; en el presente estudio se ha decidido trabajar con una posicin de soldadura a tope sin biselado.

Finalmente habiendo determinado la posicin de soldadura, el tipo y proceso se tendr que discutir y analizar el material y el mtodo o proceso de soldadura seleccionados para este anlisis.

El proceso GTAW fue utilizado para procesos de unin por soldadura de aleaciones de aluminio. El objetivo principal fue determinar las propiedades adquiridas por el material despus de ser sometido al proceso de soldadura y los principales parmetros 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 proteccin

En el pas el uso de la soldadura GTAW se ha limitado nicamente a procedimientos manuales que no ofrecen las garantas para ser utilizados a nivel industrial, adems de su alto costo. En la industria carrocera del pas generalmente se utilizan remaches y roblones que son mtodos de unin de materiales rpidos y sencillos, sin embargo, se debe tener en cuenta las desventajas que estos mtodos tienen respecto al proceso de soldadura, para mejorar los resultados se ha utilizado el proceso de soldadura GTAW.

En la investigacin se determinarn todos los parmetros de soldadura necesarios para el proceso semiautomtico GTAW aplicado a la soldadura de aluminio, entre estos tenemos: intensidad de corriente, voltaje, flujo de gas de proteccin y velocidad de avance del electrodo, parmetros que sern obtenidos mediante la respectiva investigacin bibliogrfica, y sern validados a travs del anlisis de la microestructura y propiedades mecnicas del material.

Los resultados permitirn encontrar una variante al proceso de soldadura GTAW que, generalmente se lo aplica de manera manual, lo cual variar las propiedades mecnicas 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 Mtodos

Para la correcta realizacin de este estudio se ha decidido trabajar con una aleacin de Aluminio de la serie 1XXX esto nos indica que la aleacin a utilizarse tendr un porcentaje de pureza del 99% adems, se debe seleccionar el mtodo o proceso de soldadura con el que se realizar la unin de las juntas de aluminio, que es la soldadura GTAW, proceso de soldadura por arco elctrico con una atmsfera protectora de gas que ayuda a la formacin del cordn de soldadura.

 

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

 

 

La aleacin de Aluminio utilizada en el presente estudio fue la A1200 - H14, se opt por trabajar con este tipo de aleacin 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 combinacin van a formar el 1% restante, la composicin qumica de la aleacin A1200 H14 la podemos observar en la Tabla 1:

 

Elemento

Cantidad (%)

Silicio

0.57

Hierro

0.24

Cobre

0.03

Manganeso

0.025

Magnesio

0.01

Cromo

-

Zinc

0.047

Titanio

0.01

Tabla 1 Composicin qumica de la aleacin 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 mecnicas: ligereza, maleabilidad y ductilidad, baja resistencia mecnica. Para incrementar esta ltima propiedad se desarrollaron disoluciones con diferentes elementos de aleacin y as obtener el duraluminio, trmino que hace referencia a diferentes aleaciones que experimentan un envejecimiento a temperatura ambiente lo que provoca un incremento considerable en su resistencia mecnica.

Actualmente, el uso de las diferentes aleaciones de aluminio se ha incrementado y es utilizado en diferentes industrias como la aeronutica, petroqumica, automotriz, entre otras. Las primeras aleaciones que empezaron a soldarse fueron las utilizadas en la industria aeronutica empleando el mtodo 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 parmetros de soldadura con los que se trabajar para realizar la unin 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 argn como gas protector, debe poseer una alta conductividad trmica que favorecer a la formacin del arco elctrico. 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 Composicin y parmetros de uso del electrodo Er 5356 [11], [12]

 

 

Estudio y definicin del equipo de soldadura a utilizar

La relacin de los parmetros de soldadura se lograr con la seleccin y uso correcto de un equipo adecuado, adems de definir los rangos de variacin de los parmetros habr que determinar cul es el equipo para utilizar en el proceso. Al finalizar el anlisis bibliogrfico de diferentes fuentes de informacin se determin que el equipo a utilizar debe ser el siguiente:

a.               Mquina soldadora con arco y cables: se lo debe seleccionar de acuerdo con las necesidades del proceso descrito anteriormente, debe cumplir con las siguientes caractersticas:

-                   Contar con un Control de Voltaje

-                   Trabajar con Corriente alterna de Alta Frecuencia

-                   Permitir modificar el Tipo de Conexin

Debido a las caractersticas 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 ms duraderos, con un mejor aspecto visual y sin la presencia de imperfecciones o fallas. En la documentacin 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 conexin de electrodo inverso las caractersticas del cordn de soldadura resultante son malas y la penetracin 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 proteccin para el proceso GTAW es el Argn debido a la facilidad de adquisicin y el uso como gas agente encargado de la proteccin del cordn de soldadura. En caso de que el soplete lo requiera se dispondr de un suministro de agua.

Parmetros del proceso GTAW para soldadura de aluminio

Para la optimizacin de los resultados obtenidos en este proceso se deben regular los parmetros 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 parmetros del proceso son los siguientes:

                 Voltaje

                 Intensidad de corriente

                 Flujo de Gas

                 Temperatura de Precalentamiento

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

Voltaje (V)

25

Intensidad de Corriente (A)

120

Flujo de gas de proteccin (L/min)

12

Temperatura de Precalentamiento (C)

70

Tabla 3. Parmetros de soldadura para el proceso GTAW [4], [13]

 

 

Calibracin y montaje del equipo de velocidad

El equipo utilizado en este estudio fue del proyecto denominado Relacin, 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, adems se aplic mtodos de mantenimiento correctivo y preventivo para corregir las fallas existentes y prevenir daos 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 unin de las juntas de aluminio se ha obtenido los siguientes resultados que sern puestos a anlisis que puedan evidenciar sus caractersticas fsicas (cordn) y mecnicas (propiedades mecnicas), 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 decisin inicial en base a las recomendaciones bibliogrficas, realizar un precalentamiento a las juntas para que el proceso sea mucho ms eficiente.

Es necesario realizar una limpieza del material con un pao limpio libre de cualquier impureza humedecido con thinner acrlico, hasta eliminar toda la grasa y residuos de los elementos utilizados para adherir el recubrimiento de proteccin al aluminio. Las juntas a realizarse son de tipo sin bisel y la pasada del cordn de soldadura es nica a tope. En las fotografas 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 lquidos penetrantes tiene como objetivo evaluar la integridad del cordn de soldadura formado por la unin del material base y el material de aporte (electrodo). Este ensayo requiere que la superficie se encuentre libre de impurezas o partcula alguna que pueda alterar la integridad del cordn, 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 tambin 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

 

 

Caracterizacin del material - Microestructura

La microestructura del material ser revisada mediante un anlisis metalogrfico realizado de acuerdo con las recomendaciones que se establecen en la norma ASTM E3-95. Dentro de este procedimiento se consideran aspectos como la preparacin de probetas que tendrn que ser pulidas y atacadas qumicamente 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 consideracin todos los detalles que las imgenes 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 tambin pequeos defectos producidos por el proceso de soldadura, adems de esto se puede observar la formacin de las dendritas con base Al Si, tpicas 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 distribucin caracterstica del aluminio al ser sometido a un proceso de soldadura GTAW que es del tipo interdendrtico, en donde las dendritas tienen una composicin base de Al Si provenientes del material base y sus elementos aleantes. Las dendritas resultantes de una reaccin eutctica 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 dnde se visualiz el resultado obtenido despus de realizar el proceso de soldadura, compuesto especficamente por una combinacin de cristales de Aluminio y Silicio provenientes de una reaccin eutctica 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 adems de la combinacin del material base y el cordn de soldadura, una pequea fisura en el cordn de soldadura (lado derecho) provocada por una imperfeccin en el proceso y que va a dar lugar a la falla del cordn de soldadura y posteriormente al material obtenido.

Figura 9. Microestructura junta soldada [14]

 

 

Propiedades Mecnicas

a.               Dureza

Debido al tamao 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 anlisis respectivo se muestran en la siguiente tabla:

 

Probeta N

Dureza Vickers

 

Material Base

Cordn de Soladura

 

1

28,04

103

2

33,63

187,25

3

35,12

114,13

4

36,53

185,16

5

31,64

40,66

6

32,08

63,66

7

32,22

39,2

8

34,45

35,1

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

 

 

b.               Resistencia a la Traccin

Una vez realizado el anlisis de la resistencia a la traccin del material resultante se podr determinar la afectacin que sufri el material base despus 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 traccin aplicados a materiales soldados.

Los ensayos de traccin con los que se evalan el lmite de Fluencia del material obtenido sern realizados en las instalaciones del Centro de Fomento Productivo Metalmecnico Carrocero de la ciudad de Ambato. Con este ensayo se podrn determinar tanto la deformacin como el esfuerzo de fluencia y la carga mximos a traccin con la que el material obtenido puede trabajar.

La forma del material (cilndrico, rectangular) y el espesor del material en el caso de ser rectangular, este apartado tiene una subdivisin 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 traccin tienen las siguientes dimensiones:

Figura 10. Dimensiones de probeta para ensayos de traccin [14]

 

 

Precarga

0

N

Cada %

100

 

Retorno Automtico

0

 

Lmite Fuerza

1500000

N

Lmite Desplazamiento

500

mm

Stop Ext

500

mm

Tabla 5. Parmetros del ensayo de traccin

      

 

Resultados y Discusin

Los resultados de los anlisis realizados al material resultante del proceso de soldadura se muestran a continuacin:

Ensayos de Traccin

El equipo utilizado para realizar el ensayo mecnico nos entrega una informacin 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 cul ser el esfuerzo mximo al cual puede ser sometido.

Los resultados obtenidos en los ensayos de traccin sobre el material obtenido se presentan en

 

 

Tabla

Descripcin generada automticamente

Tabla 6. Resultados de los ensayos de traccin

 

 

Los ensayos de traccin realizados a las probetas fabricadas con el material resultante se los puede observar en las siguientes grficas:

 

Figura 11. Curva Fuerza vs Distancia [14]

 

 

Figura 12. Curva Fuerza vs Distancia [14]

 

 

Los grficos 11 y 12 nos indican el comportamiento que el material resultante va a tener frente a fuerzas de traccin habiendo alcanzado como fuerza mxima soportable 6050 N, adems, podemos encontrar cual es la capacidad mxima haciendo uso de la ecuacin del esfuerzo normal:

 

Microestructura

Dentro del anlisis metalogrfico 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 caractersticas de una aleacin de aluminio, adicionalmente se ha logrado visualizar la formacin de dendritas, cristales de SiAl2 y segregaciones de Cromo.

A continuacin, se muestran las diferentes microestructuras obtenidas mediante el anlisis metalogrfico realizado:

La figura 13 muestra de manera clara las dendritas formadas en la microestructura del material resultante del proceso, adems de las porosidades presentes (zonas negras semi redondas) donde se distingue claramente la presencia de la fase resultante de una reaccin eutctica compuesta principalmente de Al Si.

 

Figura 13. Curva Fuerza vs Distancia

 

 

La figura 14 muestra con claridad que esta junta sufri de una segregacin de cromo excesiva debido a la gran presencia de cromo en la probeta, adems de este elemento tambin 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 clsico del aluminio unido por soldadura, es decir, el material presenta una fragilizacin en la zona de transicin entre el cordn de soldadura y el material base, obteniendo una dureza menor en el lmite de cordn que en el material base, la dureza fue medida desde el centro del cordn de soldadura hacia uno de sus extremos, esto se lo puede visualizar con mayor facilidad en el siguiente grfico.

 

Figura 15. Variacin de la dureza Vickers [14]

 

 

En la figura 15 se puede observar la variacin entre la dureza que se da en el material obtenido medida desde el centro del cordn de soldadura hacia el extremo de esta, se puede notar claramente que la dureza es mxima en el centro del cordn, mientras que la dureza mnima del material se la puede encontrar al finalizar este. De esta manera se vuelve necesario realizar un anlisis del efecto que se obtuvo en dicha zona de la soldadura.

El anlisis de la curva obtenida de la relacin distancia vs Dureza Vickers en el material debido a que el aluminio presenta una pequea 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 transicin 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 cordn de soldadura no presenta ningn 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 formacin del cordn sufri algn 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 despus de haber sido aplicado un proceso de soldadura para la unin 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, tambin en su resistencia a la traccin siendo este valor mximo de 50,49 Mpa obtenido mediante el clculo experimental. Mientras que la Microestructura present la formacin de segregaciones de Cromo resultado del uso del electrodo Er 5356 cuya composicin qumica consta de dicho elemento.

El cambio en la dureza del material provocado por el proceso de soldadura se evidenci principalmente en el cordn de soldadura y en la zona de transicin en los cuales se logr como valor mximo 187 Vickers ubicado en el centro del cordn y un valor mnimo de 35.4 Vickers ubicado en la zona de transicin del cordn de soldadura.

El proceso de soldadura GTAW aplicado a la unin de la aleacin 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 distribucin de calor sobre este.

-        El gas de proteccin del proceso debe encontrarse regulado segn la bibliografa 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 parmetros de soldadura utilizados y si el proceso con el que se trabaja es manual, automtico o semi automtico.

La formacin del arco elctrico debe ser tratada con cuidado, es decir, iniciar el proceso de soldadura con cautela y segn las recomendaciones de las guas y manuales de soldadura [9] para evitar la aparicin 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

[1] L. Jeffus, Soldadura: principios y aplicaciones, vol. 3. Editorial Paraninfo, 2009.

[2] S. Kalpakjian and S. R. Schmid, Manufactura, ingeniera y tecnologa. Pearson Educacin, 2002.

[3] I. F. Villegas, Anlisis del proceso de soldadura por resistencia en materiales compuestos de matriz termoplstica de inters aeronutico, Universidad Politcnica de Madrid, 2004.

[4] L. Arriaga Segundo, C. Bernache Gonzalez, and L. G. Zarate Ordono, Procesos de soldadura, 2008.

[5] D. Santiago, G. Lombera, A. Cassanelli, S. Urquiza, and L. de Vedia, Analisis trmico en soldadura por friccin, Mecnica Comput., vol. 24, pp. 27812793, 2005.

[6] R. W. Fox, Welding cable and equipment. Google Patents, 1983.

[7] A. G. Rodrguez, Consideraciones sobre Soldadura Manual con Electrodo Revestido.

[8] Dipac, DIPAC. http://www.dipacmanta.com/aluminio/plancha-aluminio-lisa-astm-a1200 (accessed Sep. 13, 2019).

[9] L. Jeffus, Manual de soldadura GTAW (TIG). Editorial Paraninfo, 2008.

[10] R. Rowe and L. Jeffus, Manual de soldadura gmaw (MIG-MAG). Editorial Paraninfo, 2008.

[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. Urea, E. Villauriz, S. Manzanedo, and I. Barrena, Soldadura TIG y MIG de las aleaciones de aluminio 6061 y 7020. Estudios microestructurales y de propiedades mecnicas, Rev. Metal., vol. 34, no. Extra, pp. 276280, 1998.

[14] F. Jhoe, INFLUENCIA DE LA SOLDADURA SEMIAUTOMTICA GTAW EN LA MICROESTRUCTURA Y PROPIEDADES MECNICAS DE JUNTAS SOLDADAS DE ALUMINIO A1200 - H14 USADO EN LA INDUSTRIA CARROCERA, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, 2020.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2022 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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