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soldados dresTRANSCRIPT
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Erick Gonzalez(1), Victor Vergara D (2), Norman Lpez G (3) Abdn Espinosa A(4).
1 Ingeniero Civil Industrial en Mecnica, Universidad de Antofagasta, Antofagasta Chile.
2 Profesor del Departamento de Ingeniera Mecnica, Universidad de Antofagasta, Antofagasta Chile.
3 Alumno Memorista del Departamento de Ingeniera Mecnica, Universidad de Antofagasta, Antofagasta Chile.
4 Alumno Ayudante de Investigacin , Universidad de Antofagasta, Antofagasta Chile.
Santiago, Septiembre de 2012
Soldadura GTAW automatizada aplicada en uniones a tope en acero
inoxidable 316L
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Fundamento bsico
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Aplicacin
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Equipamiento GTAW convencional
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GTAW con adicin automtica de alambre
Proceso GTAW con adicin de alambre caliente y en frio respectivamente (WELDING HANDBOOK AWS, V.2, 1991; DELGADO, 2000).
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Ventajas
Principalmente de calidad, soldaduras complejas, bajas salpicadura, control de penetracin.
Desventajas
Baja tolerancia a contaminacin, habilidad de soldador, baja tasa de depositacin.
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Parmetros del proceso
Corriente
Continua constante
Continua pulsada
Alterna sinusoidal
Alterna onda cuadrada
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Efectos de tipo de corriente
Propiedades de la corriente continua constante (WELDING HANDBOOK AWS, V.2. 1991).
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Corriente continua pulsada
Seales de corriente continua pulsada en GTAW (GERKEN, 1991).
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Granos usando pulsacin del arco (KOU, 2003).
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Materiales y mtodos
1. Mquina de soldar; 2. Pistola de soldar TIG adaptada; 3. Sistema de avance de la pistola;
4. Adquisicin de datos; 5. Gases. .
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Materiales y mtodos
Configuracin de la pistola
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Pistola TIG adaptada
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Direccionador de alambre
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Despiece
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Direccionador modificado
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Materiales Sustrato:
Estudio inicial: Acero ASTM A36
Aplicacin: Acero Inoxidable AISI 316L
Electrodo no consumible: EWTh-2, =2,4mm
Material de aporte:
AWS ER-70S-6, =0,8mm
AWS ER316L, =0,9mm
Gas de proteccin: Argn Puro
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Materiales y mtodos Sustrato
Tabla 1 - Composicin qumica del acero AISI 316L
% C Mn P S Si Cr Ni Mo
AISI 316L 0,028 0,690 0,022 0,002 0,530 16,780 10,130 2,030
0,9
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Materiales y mtodos Material de aporte
Tabla 2 - Caractersticas y composicin qumica del material de aporte
Identificacin Composicin qumica (% en
peso)
Material Especificacin
(AWS) Dimetro
(mm) C (0,02); Mn (1,69); Si (0,38); S (0,008); P (0,03); Cr (18,1); Ni (11,1); Mo (2,1)
Acero Inoxidable
AWS ER 316L 0,9
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Plan de ensayos para acero al Carbono
Ensayo Tipo de corriente
Va
[m/min]
tp=tb
[s]
f
[Hz]
Ip
[A] Ib
[A]
1 CCP 2 0,1 5,0 170 50
2 CCP 2,5 0,1 5,0 170 50
3 CCP 3 0,1 5,0 170 50
4 CCP 2 0,2 2,5 170 50
5 CCP 2,5 0,2 2,5 170 50
6 CCP 3 0,2 2,5 170 50
7 CCP 2 0,3 1,7 170 50
8 CCP 2,5 0,3 1,7 170 50
9 CCP 3 0,3 1,7 170 50
10 CCC(EN) 2 N/A N/A 110 110
11 CCC(EN) 2,5 N/A N/A 110 110
12 CCC(EN) 3 N/A N/A 110 110
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Plan de ensayos para acero Inoxidable Tabla 3- Variables y parmetros de soldadura para el proceso TIG automatizado.
Ensayo Vap
[m/min] Vab
[m/min] Vs
[cm/min] Q
[l/min] Ip
[A] Ib
[A] tp [s]
tb [s]
1 2,5 0 15 0
110 50 0,8 0,8 2 110 50 0,5 0,5 3
2,8 0 14 10 120 50 0,5 0,5
4 120 50 0,5 0,5 5
3 0 14 5 120 50 0,5 0,5
6 120 50 0,5 0,5
Vap: velocidad de alambre de pulso; Vab: velocidad de alambre de base; Vs: velocidad de
soldadura; Q: caudal de gas de purga; Ip: corriente de pulso; Ib: corriente de base; tp: tiempo de
pulso; tb: tiempo de base.
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II Resultados y discusiones
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Arco en corriente continua constante
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Arco en corriente continua pulsada
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Formato del material depositado
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
Frecuencia de pulsacin (Hz)
Distanciareal
Distanciateorica
Potencial(Distanciateorica)
Dis
tan
cia
entr
e e
scam
as (
mm
)
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Corriente continua pulsada: Acero carbono
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Macrografas Va=2,0 m/min f=5Hz
Va=2,5 m/min
f=5Hz
Va=3,0 m/min
f=5Hz
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Corriente continua constante: Acero carbono
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Macrografas Va=2,0 m/min
Va=2,5
m/min
Va=3,0
m/min
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Resultados Acero Inoxidable
Macrografas de cordones de soldadura para una misma corriente
media. a) Corriente continua pulsada, b) Corriente continua
constante
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Resultados
Micrografias obtenidas en el centro del cordn de soldadura. (a)
Micrografia a 500x corriente continua pulsada, (b) Micrografia a
500x corriente continua constante
(a) (b)
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Resultados
Aspecto superficial del cordn
Aspecto superficial de la raz
Macrografa
Aspecto superficial y macrografa de la unin soldada ensayo 1.
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Resultados
Aspecto superficial del cordn
Aspecto superficial de la raz
Macrografa
Aspecto superficial y macrografa de la unin soldada ensayo 3
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Resultados
Aspecto superficial del cordn
Aspecto superficial de la raz
Macrografa
Aspecto superficial y macrografa de la unin soldada ensayo 6.
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Resultados
1
3
2
200X
1000X 1000X
200X
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Conclusiones
La longitud del arco y el ngulo de entrada del alambre se tornaron variables crticas. Para valores menores a 5 mm, de longitud de arco, se corre el riesgo que el electrodo entre en contacto con la poza fundida contaminando el electrodo y produciendo inestabilidad en el proceso de soldadura.
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El aspecto superficial de los cordones de soldadura obtenidos con corriente continua pulsada se caracterizaron por presentar un formato de escamas. La distancia entre escamas disminuye al aumentar la frecuencia de pulsacin o al disminuir la velocidad de soldadura.
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En forma general, el ancho del cordn de soldadura se presenta de mayores dimensiones cuando es utilizada la corriente continua pulsada.
En trminos generales, se observa que la corriente continua constante produce los mayores refuerzos, cuando se comparan los resultados obtenidos con corriente continua pulsada. Tambin se observa, que en corriente continua constante a medida que se aumenta la velocidad de alambre existe un aumento en el refuerzo producto del aumento de la tensin superficial y la disminucin de la poza fundida.
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Para una mismo valor medio de la energa impuesta, es posible obtener mayor penetracin con el uso de la corriente continua pulsada.
En corriente continua constante a medida que se aumenta la velocidad de adicin de alambre se tiene una disminucin de la penetracin. Esto sucede, ya que para una misma energa de arco el calor requerido para fundir material aporte se incrementa, restando energa disponible para fundir material base.
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El proceso TIG Pulsado automatizado se presenta como una excelente alternativa para el aumento en la productividad de fabricacin y reparacin industrial, debido a que mejora los tiempos de los actuales trabajos realizados con el proceso TIG manual, teniendo en cuenta que adems entrega repetitividad de los resultados obtenidos.
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En el caso de los efectos de los parmetros, se observ que la velocidad de alambre tiene un efecto significativo en el comportamiento de la poza fundida, debido a que en este caso el alambre entra en estado fro a la poza, en comparacin al procesos MIG/MAG. Por ende se debe tener precaucin, en tener un perfecto balance entre la velocidad de soldadura, corriente utilizada para poder fundir el alambre y el material base, adems de tener en
cuenta la frecuencia de pulsacin.
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El gas de proteccin de la raz, en el caso de las uniones a tope, tiene un efecto refrigerante, por tal motivo a altos valores de caudal, tender a ser menor el tamao de la raz y tiene un efecto significativo en la microestructura de esta regin.
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El estudio muestra que las operaciones de mantenimiento son beneficiadas por los menores tiempos de ejecucin, repetitividad, calidad y menos posibilidades de producir defectos en las uniones soldadas, especialmente con los componentes de acero inoxidable.
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Agradecimientos
A la Vicerrectora de Investigacin, Innovacin y Postgrado de la Universidad de Antofagasta por los recursos necesarios para la ejecucin de este proyecto.
Y al Departamento de Ingeniera Mecnica de la Universidad de Antofagasta.
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Adicin de alambre en corriente continua constante
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Adicion de alambre en corriente continua pulsada