Estudio comparativo de la soldadura de un material compuesto comercial A-359/20%SiCp por medio de la aplicación directa e indirecta del arco eléctrico

Abstract

Using the process Gas Metal Arc Welding (GMAW) was realized the weld of a composite with aluminium matrix, A-359, reinforced by 20 % (in volume) of SiC's particles. Due to the high reactivity between the liquid aluminium and the SiC, which represents a difficulty in the weld for merger of these materials, carried out a comparison between the use of the electrical direct and indirect arch (AED and AEI respectively), which implies different designs of joint. The design for AED is a joint in simply V, whereas for AEI the joint is in square edges and a thin bar of contribution material in his top part where the electrical arch is applied. The welds were made on plates of 12.5mm thick using three weld passes for AED board and only one pass in the AEI joint. The microstructural characterization by optical microscopy revealed signs of reaction between the reinforcement and the matrix for AED welded joint, while for welding AEI SiC particles retained their initial angular morphology. This microstructural difference is attributed to the higher heat input during welding of the joint by AED. Welded joints were mechanically tested in tension and found consistent the fault occurred in the weld metal with resistance at break of 209 and 234 MPa for EDA and AEI, respectively. The highest mechanical resistance to welding AEI was due to lower porosity and greater incorporation and dispersion of SiC in the weld metal.

Por medio del proceso de soldadura con protección de gas y electrodo metálico consumible (GMAW por sus siglas en inglés) se realizó la soldadura de un material compuesto con matriz de aluminio, A-359, reforzado con 20% (en volumen) de partículas de SiC. Debido a la alta reactividad entre el aluminio líquido y el SiC, lo cual representa una limitante en la soldadura por fusión de estos materiales, se llevó a cabo una comparación entre el uso del arco eléctrico directo e indirecto (AED y AEI respectivamente), lo cual implica diferentes diseños de juntas. El diseño para AED es una junta en simple V, mientras que para AEI se tiene una junta con bordes cuadrados y unas placas delgadas de material de aporte en su parte superior donde se aplica el arco eléctrico. Las soldaduras fueron hechas sobre placas de 12.5 mm de espesor aplicando tres pasadas de soldadura para la junta AED y solamente una pasada en la junta AEI. La caracterización microestructural por medio de microscopía óptica reveló signos de reacción entre el refuerzo y la matriz para la junta soldada por AED, mientras que para la soldadura por AEI las partículas de SiC conservaron su morfología angular inicial. Esta diferencia microestructural se atribuye al mayor calor aportado durante la soldadura de la junta por AED. Las juntas soldadas se ensayaron mecánicamente a tensión y se encontró que la falla ocurrió consistente en el metal de la soldadura con resistencias a la ruptura de 209 y 234 MPa para AED y AEI, respectivamente. La mayor resistencia mecánica medida para la soldadura por AEI fue debido a la menor porosidad y a la mayor incorporación y dispersión de partículas de SiC en el metal de la soldadura.