Evaluación microestructural y mecánica de una unión disímil de los aceros AHSS CP 800 y XPF 1000 soldados por el proceso de soldadura GMAW-pulsado

Abstract

This research project aims to determine the optimal parameters of maximum current (Ip), background current (Ib) and frequency (Fp) throughout the use of an orthogonal arrangement of L4 interaction (23) to fabricate overlap welded joints using the Gas Metal Arc Welding Pulsed (GMAW-P) welding process free of defects that meet the minimum acceptance requirements. The thermal analysis to determinate the heat distribution and the direction of the heat flow was carried using the John Goldak double ellipse equation. Similarly, it was possible to determine the length, the maximum temperature (Tp) and the final temperature (Tf) in the Heat Affected Zone (HAZ), to reduce the effect of zinc vaporizing in the formation of porosities. The cooling rates were defined, which were associated with the phase transformation that may occur based on the continuous cooling diagrams (CCT) of the steels and through characterization techniques to corroborate the phases present, as well as analyze the mechanical behavior of the welded joint by means of mechanical test. The results obtained show that for values of heat input greater than 0.28 kJ/mm and by using Clausius Clayperon equation, the vapor pressure of the Zn bubbles is approximately 3500 mm Hg with a solidification time of up to 1.1 s when the temperature is 2015 K and the atmospheric pressure is 767.07 mm of Hg, on the other hand, with ranges of heat contributed less than 0.24 kJ/mm, the vapor pressure of the Zn bubbles decreases up to 1100 mm Hg with a solidification time of 0.75 s when the temperature is 1730 K and the atmospheric pressure is 767.07 mm of Hg, favoring the increase in the percentage of porosity.

Este proyecto de investigación tiene como objetivo determinar los parámetros óptimos de corriente máxima (Ip), corriente de fondo (Ib) y frecuencia (Fp) durante el uso de un arreglo ortogonal de interacción L4 (23) para fabricar uniones soldadas a traslape usando el proceso de soldadura Gas Metal Arc Welding Pulsed (GMAW-P) libres de defectos que cumplan con los requerimientos mínimos de aceptación. El análisis térmico para determinar la distribución y dirección del flujo de calor fue mediante la ecuación de doble elipse de John Goldak. De igual manera se logró determinar la longitud, la temperatura máxima (Tp) y la temperatura final (Tf) en la zona afectada por calor (ZAC), para disminuir el efecto del vapor de zinc en la formación de porosidades. Se definieron las velocidades de enfriamiento las cuales fueron asociadas con las transformaciones de fase que puedan presentarse tomando como base los diagramas de enfriamiento continuo (CCT por sus siglas en inglés) de los aceros, y mediante técnicas de caracterización corroborar las fases presentes, así como analizar el comportamiento mecánico de la unión soldada por medio de ensayos mecánicos. Los resultados obtenidos muestran que para valores de calor aportado superiores a 0.28 kJ/mm y mediante el uso de la ecuación de Clausius Clayperon, la presión de vapor de las burbujas de Zn es de aproximadamente 3500 mm de Hg con un tiempo de solidificación de hasta 1.1 s cuando la temperatura es de 2015 K y la presión atmosférica es de 767.07 mm de Hg, en cambio, con rangos de calor aportado menores a 0.24 kJ/mm la presión de vapor de las burbujas de Zn disminuye hasta 1100 mm de Hg con un tiempo de solidificación de 0.75 s cuando la temperatura es de 1730 K con y la presión atmosférica es de 767.07 mm de Hg, favoreciendo el incremento en el porcentaje de porosidad.