Análisis estadístico de los parámetros de los procesos de soldadura GMAW-P y GMAW sobre las características microestructurales de uniones soldadas con el electrodo de aporte ERNiFeCr-2

Abstract

The conventional gas metal arc welding (GMAW) process can cause problems such as porosities, poor quality in welded joints, low efficiency, spatter, poor arc stability, high heat input which, for consequently, it will affect the solidification of the weld pool. The use of unconventional welding processes such as pulsed gas metal arc welding (GMAW-P) has not been fully studied in Nickel-based alloys, therefore, it is of scientific interest to determine the effect of its application in superalloys. The results of the variation of the welding parameters on the microstructural characteristics, as well as the mechanical properties in the molten zone of the weld deposits, are presented, using the ERNiFeCr-2 electrode by GMAW conventional and GMAW-P process. Welded joints of Inconel 718 superalloy were made by GMAW and GMAW-P welding process, varying the parameters of the GMAW-P process with the pulsed arc transfer, for which an experimental arrangement of three variables at three levels was used, obtaining an orthogonal arrangement L9 of Taguchi. Microhardness measurements were made for the base material and the experimental joints. Secondary dendritic spacing (SDAS) was measured and, by using optical microscopy image analysis, the distribution of the laves phase area precipitated in the molten zone was obtained for both processes. A statistical analysis was performed in which the signal/noise ratio (S / N) was included in order to predict the optimal levels that contribute to the decrease in SDAS. An analysis of variance (ANOVA) was carried out to determine which of the three parameters contributes to the optimization of the process and reduction of the SDAS.

El proceso de soldadura convencional por arco eléctrico del metal y gas (GMAW, por sus siglas en inglés) puede causar problemas como porosidades, mala calidad en las uniones soldadas, baja eficiencia, salpicaduras, mala estabilidad del arco, alto aporte térmico que, por consiguiente, afectará la solidificación de la pileta de soldadura. El uso de procesos de soldadura no convencionales como arco eléctrico del metal y gas pulsado (GMAW-P, por sus siglas en inglés) no se ha estudiado en su totalidad en aleaciones base Níquel por lo que, es de interés científico determinar el efecto de su aplicación en superaleaciones. Se presentan los resultados de la variación de los parámetros de soldadura sobre las características microestructurales, así como las propiedades mecánicas en la zona fundida de los depósitos de soldadura, usando el electrodo ERNiFeCr-2 mediante el proceso GMAW-P y GMAW convencional. Se realizaron uniones soldadas en la superaleacion Inconel 718 por medio del proceso de soldadura GMAW y GMAW-P, haciendo variación de los parámetros del proceso GMAW-P con la transferencia de arco pulsado, para lo cual se empleó un arreglo experimental de tres variables a tres niveles obteniendo un arreglo ortogonal L9 de Taguchi. Se realizaron mediciones de microdureza para el material base y las uniones experimentales. Se midió el espaciamiento dendrítico secundario (SDAS, por sus siglas en inglés) y con análisis de imagen de microscopia óptica se obtuvo la distribución de área de fase laves precipitada en la zona fundida para ambos procesos. Se realizó un análisis estadístico en el cual se incluyó la relación señal/ruido (Signal/Noise, S/N) para predecir los niveles óptimos que contribuyen en la disminución del SDAS.