Effect of Shielding Gas, Work and Travel Angles on Fillet Weld Characteristics Obtained by GMAW on a High Resistance Microalloyed Steel

Soldagem & Inspeção. 2016;21(3):303-316 http://dx.doi.org/10.1590/0104-9224/SI2103.06 Artículos Científicos Efecto del Gas de Protección, Ángulos de Trabajo y Desplazamiento sobre las Características de Juntas de Filete Obtenidas por GMAW en un Acero Microaleado de Alta Resistencia César Marconi1, María José Castillo1,2, Mabel Ramini1, Hernán Svoboda1,3,4 Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional San Nicolás, Centro de Desarrollo y Tecnología de Materiales – DEYTEMA, Provincia de Buenos Aires, Argentina. 2 Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires – UNNOBA, Escuela de Tecnología, Junín, Provincia de Buenos Aires, Argentina. 3 Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ingeniería, Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería – INTECIN, Laboratorio de Materiales y Estructuras, Grupo de Tecnología de la soldadura, Ciudad de Buenos Aires, Argentina. 4 Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Ciudad de Buenos Aires, Argentina. 1 Recibido: 04 Marzo, 2016 Aprobado: 25 Jul., 2016 E-mail: (CM) Resumen: La junta de filete es una de las más utilizadas en diversas industrias, en particular en la de maquinaria agrícola. Sin embargo, muchas veces, la complejidad de las piezas a unir dificulta la accesibilidad del soldador en este tipo de juntas, siendo los ángulos de trabajo y desplazamiento un aspecto importante a evaluar. Además, en el proceso GMAW el empleo de la mezcla Ar-20%CO2 como gas de protección se ha incrementado en detrimento del 100%CO2, requiriendo en general un ajuste de los parámetros eléctricos. Por otro lado, la incorporación de nuevos materiales de mayor resistencia también requiere la optimización del procedimiento de soldadura. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de dos gases de protección (Ar-20%CO2 y 100%CO2), de tres ángulos de trabajo (30, 45 y 60°) y dos de desplazamiento (45° por empuje y 60° por arrastre) sobre los aspectos dimensionales del cordón y la resistencia mecánica de la junta de filete de un acero microaleado de alta resistencia, soldado mediante GMAW. Los mayores niveles de penetración correspondieron a las probetas soldadas por arrastre y con CO2. El sobre espesor fue menor para la condición por empuje y la mezcla de gases. La microdureza del metal de soldadura, para similar ángulo de trabajo, resultó mayor para el gas mezcla en todos los casos. Se desarrollaron índices de aceptabilidad que ponderan los aspectos geométricos y se los relacionaron con las propiedades mecánicas obtenidas sobre las juntas, mostrando una buena correlación. Palabras clave: GMAW; Junta de filete; Gas de protección; Ángulo de trabajo y desplazamiento; Acero microaleado. Effect of Shielding Gas, Work and Travel Angles on Fillet Weld Characteristics Obtained by GMAW on a High Resistance Microalloyed Steel Este es un artículo publicado en acceso (Open Access) abierto bajo la licencia Creative Commons Attribution Non-Commercial, que permite su uso, distribución y reproducción en cualquier medio, sin restricciones siempre que sin fines comerciales y que el trabajo original sea debidamente citado. Abstract: The fillet joint is one of the most used in several industries, particularly in the agricultural machinery. However, many times, the complexity of the parts to be joined difficult welder accessibility, therefore working and travel angles are important variables to analyze. Furthermore, in GMAW process, employing shielding gas mixture Ar-20%CO2 has increased at expense of 100%CO2, requiring in general electrical parameters adjustment. In addition, incorporating new higher strength materials also requires optimizing the welding procedure. The aim of this study was to evaluate the effect of two shielding gases (Ar-20%CO2 and 100%CO2), three work angles (30, 45 and 60°) and two travel angles (45° for push welding and 60° for drag welding) on the dimensional aspects and mechanical properties of joints, obtained by GMAW on a microalloyed high strength steel. The highest levels of penetration corresponded to the samples welded by drag welding and CO2. The reinforcement was lower for pushing welding condition and mixture shield gases. The weld metal microhardness, to similar work angles, was higher for the gas mixture in all cases. Performance index were developed to consider the several geometrical aspect of the joints. They were correlated whit mechanical properties showing a good agreement. Key-words: GMAW; Fillet joint; Shielded gas; Work and travel angles; Microalloyed steels. Marconi et al. 1. Introducción En la actualidad, uno de los procesos de fabricación más empleados en estructuras metálicas es la soldadura [1]. Sin embargo, existen antecedentes que demuestran que en las empresas del sector metalmecánico y afines existe un fuerte desconocimiento sobre distintos aspectos relacionados con la soldadura, así como poca evaluación e investigación de las tecnologías y procedimientos de soldadura [2]. En este sentido, las instituciones educativas en las áreas de ingeniería, afines con la tecnología de soldadura juegan un rol de relevancia en el desarrollo de metodologías que faciliten la mejora y aseguramiento de la calidad de los productos soldados. La junta de filete es una de las más utilizadas en diversas industrias, en particular en la de maquinaria agrícola debido a que no requiere demasiada preparación. Además, en ocasiones, el depósito puede realizarse en una pasada y, en consecuencia, resulta de bajo costo [3]. En muchas circunstancias la complejidad de las piezas a unir dificulta la accesibilidad del soldador en este tipo de juntas, por lo que las condiciones de proceso no son las habituales. En este sentido, el ángulo de trabajo y desplazamiento, tanto por empuje como por arrastre, juegan un rol importante a la hora de la selección de los mismos según las posibilidades de acceso a la junta. Es sabido que el ángulo de trabajo recomendado es el de 45° y el de desplazamiento de 60 a 75° por arrastre, lo que permite una buena penetración y calidad del cordón [4-6]. Sin embargo, debido a la falta de acceso a la junta no siempre es posible emplear esa condición ideal. La complejidad de las variables puestas en juego y el modo de interacción entre cada una de ellas llevan muchas veces a una solución de compromiso. En tal sentido, analizar el efecto de estos ángulos sobre las características dimensionales de los cordones de soldadura obtenidos en junta de filete para aplicaciones en la industria de maquinaria agrícola es un aspecto de interés y sobre el que no se encuentra demasiada información disponible. Asimismo, determinar un índice de aceptabilidad que permita comparar cada una de las configuraciones es importante para evaluar la calidad geométrica y morfológica de la junta soldada. Por otro lado, en los últimos años en el mercado local argentino vinculado a la maquinaria agrícola, en el proceso GMAW (Gas Metal Arc Welding) el empleo de una mezcla de gas protector constituido por 80% (...truncated)