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Selección de procesos de soldadura por arco eléctrico basado en el comportamiento mecánico de las juntas soldadas

Área temática: Fabricación.

Palabras clave: Caracterización, Fatiga, Soldadura, AHP.

1               Resumen

La soldadura por arco eléctrico es empleada como técnica de unión de materiales en los procesos de diseño, fabricación y mantenimiento. Existiendo dieciséis procesos de soldadura por arco eléctrico [1], la selección del proceso adecuado al tipo de carga o funcionalidad que tendrá la junta soldada no posee una argumentación solida que este respaldada en estudios de resistencia y durabilidad de los materiales, así como de sus características mecánicas y químicas. Este trabajo se desarrolló con el propósito de generar un conocimiento que permita realizar decisión al respecto. Se diseño un experimento factorial que incluyó tres procesos de soldadura por arco eléctrico, y dos materiales ferrosos. Se generaron juntas precalificadas a tope bajo norma estructural de fabricación y se aplicaron procedimientos de caracterización microestructural, así como ensayos de tensión, microdureza y fatiga. Los resultados permitieron cuantificar diferencias relevantes entre la influencia de cada uno de los procesos de soldadura y el material base, estas cuantificaciones fueron modeladas a partir del método de selección de Análisis Jerárquico de Procesos AHP [2]. Los resultados del sistema de selección mostraron coherencia con los comportamientos obtenidos en la caracterización de los materiales encontrando consistencia en el modelado.

1.1           Cuál es el problema que se aborda en la contribución y por qué es interesante

La selección de procesos de soldadura en los escenarios de diseño, fabricación y mantenimiento de elementos o piezas se ejecuta sin argumentación técnica que soporte la elección realizada. Esta investigación genero información relevante a partir de la caracterización de materiales y ensayos de desempeño estático y dinámico de las juntas realizadas.

1.2           Cuál es la contribución principal del trabajo, los resultados fundamentales obtenidos y su novedad frente a otros trabajos recientes existentes

El trabajo desarrolla una línea de investigación de la selección de procesos de soldadura basándose en el desempeño estático y dinámico de las piezas generadas, al compararlo con otros métodos de selección que plantean variables de preproceso de soldaduras como análisis económicos, energéticos o de características propias de los procesos de soldadura implicados sin considerar la funcionalidad de los elementos producidos [3]–[5].

1.3           Describir brevemente el método empleado

El trabajo presenta una fase experimental de producción de probetas en acero estructural de bajo carbono ASTM A36 y acero inoxidable austenítico AISI 316L, aplicando tres procesos de soldadura por arco eléctrico SMAW, GMAW y FCAW. Se realizó caracterización microestructural por microscopia óptica, y la aplicación de ensayos de microdureza Vickers bajo ASTM E384, ensayos de tracción bajo ASTM E8 y ensayos de fatiga bajo ASTM E606. Se ejecutó un análisis fractográfico de las juntas sometidas a fatiga bajo microscopía electrónica de barrido. Los resultados fueron implementados en una adaptación del método de Análisis Jerárquico de Procesos AHP.

Referencias

[1]          American Welding Society (AWS), “Standard Welding Terms and Definitions, AWS A3.0:2001,” Am. Weld. Soc., p. 147, 2001.

[2]          R. W. Saaty, “The analytic hierarchy process-what it is and how it is used,” Math. Model., vol. 9, no. 3–5, pp. 161–176, 1987, doi: 10.1016/0270-0255(87)90473-8.

[3]          S. M. Mirhedayatian, S. E. Vahdat, M. J. Jelodar, and R. F. Saen, “Welding process selection for repairing nodular cast iron engine block by integrated fuzzy data envelopment analysis and TOPSIS approaches,” Mater. Des., vol. 43, pp. 272–282, 2013, doi: 10.1016/j.matdes.2012.07.010.

[4]          A. Jayant, M. S. Dhillon, and M. Singh, “Use of Analytic Hierarchy Process (AHP) to Select Welding Process in High Pressure Vessel Manufacturing Environment,” Int. J. App… Artic. Int. J. Appl. Eng. Res., vol. 10, no. 8, pp. 586–595, 2015, Accessed: Jul. 15, 2020. [Online]. Available: http://www.ripublication.com.

[5]          G. Sproesser et al., “Sustainable Welding Process Selection Based on Weight Space Partitions,” Procedia CIRP, vol. 40, pp. 127–132, 2016, doi: 10.1016/j.procir.2016.01.077.

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