Control de la porosidad en la unión del acero galvanizado CP780 soldado con el proceso GMAW-P mediante metodología Taguchi: evaluación mecánica, microestructural y de corrosión

Abstract

The incorporation of advanced high-strength steels (AHSS) in the automotive industry has driven the use of complex-phase steels such as galvanized CP780, valued for its mechanical strength, energy absorption capacity, and anticorrosive performance. However, the zinc coating introduces significant challenges during arc welding in lap joint configurations, as its vaporization promotes the formation of internal porosity that compromises the structural integrity of the welds. This work analyzes and controls zinc evaporation-induced porosity in lap joints of galvanized CP780 steel welded by pulsed gas metal arc welding (GMAW-P). An experimental study was developed using the Taguchi methodology, employing an L9 orthogonal array to evaluate the influence of peak current (Ip), peak time (tp), and pulse frequency (f). Porosity percentage was used as the response variable, incorporating actual heat input as a critical covariate for the physico-metallurgical interpretation. The joints were characterized by radiographic inspection, optical and scanning electron microscopy, Vickers microhardness, tensile testing, and accelerated corrosion in a salt spray chamber. Results demonstrate that porosity is highly sensitive to process conditions. Statistical analysis identified heat input as the factor with the greatest contribution, followed by pulse frequency and peak time. An optimal window between 230 and 250 J/mm was determined, within which porosity is reduced below 1%. Under these conditions, improvements were observed in bead geometry, more homogeneous microstructure, superior mechanical performance, and enhanced corrosion resistance. Precise heat input control, combined with statistical optimization of GMAW-P process parameters, effectively mitigates zinc-induced porosity in galvanized CP780 lap joints, providing technically relevant criteria for automotive industry applications.

La incorporación de aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) en la industria automotriz ha impulsado el uso de aceros de fases complejas como el CP780 galvanizado, valorado por su resistencia mecánica, capacidad de absorción de energía y desempeño anticorrosivo. Sin embargo, el recubrimiento de zinc introduce desafíos durante la soldadura por arco en configuraciones de traslape, ya que su vaporización favorece la formación de porosidades internas que comprometen la integridad estructural de las uniones. Este trabajo analiza y controla la porosidad inducida por la evaporación de zinc en uniones por traslape del acero CP780 galvanizado soldadas mediante GMAW-P. Se desarrolló un estudio experimental con metodología Taguchi, empleando un arreglo ortogonal L9 para evaluar la influencia de la corriente de pico (Ip), el tiempo de pico (tp) y la frecuencia de pulso (f). El porcentaje de porosidad se utilizó como variable de respuesta, incorporando el aporte térmico real como covariable crítica para la interpretación físico-metalúrgica. Las uniones se caracterizaron mediante inspección radiográfica, microscopía óptica y electrónica de barrido, microdureza Vickers, ensayos de tensión y corrosión acelerada en cámara de niebla salina. Los resultados demuestran que la porosidad es altamente sensible a las condiciones del proceso. El análisis estadístico identificó el aporte térmico como el factor de mayor contribución, seguido por la frecuencia de pulso y el tiempo de pico. Se determinó una ventana óptima entre 230 y 250 J/mm, en la que la porosidad se reduce por debajo del 1%. Bajo estas condiciones se observaron mejoras en la geometría del cordón, microestructura más homogénea, mejor desempeño mecánico y mayor resistencia a la corrosión. El control preciso del aporte térmico, combinado con la optimización estadística de los parámetros GMAW-P, permite mitigar efectivamente la porosidad inducida por zinc en uniones de CP780 galvanizado, aportando criterios técnicos aplicables en la industria automotriz.