Relación entre las señales eléctricas y acústicas del proceso GMAW con la calidad de las soldaduras

Abstract

Resumen: Se estudió la relación entre las señales de corriente, voltaje y presión acústica del arco eléctrico en la estabilidad del proceso de soldadura de metal y gas (GMAW) en el modo de transferencia de metal por cortocircuito y en la aparición de discontinuidades en una junta soldada. Las señales fueron capturadas por medio de un sistema de adquisición de datos a una frecuencia de muestreo de 5000 datos por segundo para las señales eléctricas y 44.100 para las señales acústicas. Las señales se procesaron y evaluaron de acuerdo con diferentes criterios para determinar la estabilidad, tales como la frecuencia de cortocircuito, el periodo de cortocircuito y sus respectivas desviaciones estándar. Para seleccionar los parámetros adecuados de soldadura se construyeron el mapa del modo de transferencia de metal y del mapa de frecuencias de cortocircuito. Con los valores de frecuencia más altos se logró la mejor estabilidad y los cordones de mejor calidad. Con los parámetros de soldadura correspondientes a estos cordones, se ajustó un procedimiento de soldadura de una junta a tope cuadrada, para el cual se evaluaron los diferentes criterios de estabilidad, así como las características de las señales acústicas y eléctricas que permitieron establecer los valores de referencia para esta nueva condición del proceso. Finalmente, se soldaron juntas a tope en las cuales se indujeron tres perturbaciones durante la soldadura (variación del caudal de gas de protección, variación de la distancia tubo de contacto pieza y variación de la abertura de raíz) y se evaluó su efecto en las señales acústicas y eléctricas.

Abstract: In the present study has been investigated the relationships between current, voltage and acoustic pressure of the electric arc in the Gas Metal Arc Welding Process (GMAW) and occurrence of discontinuities in welded joints. The signals were acquired by acquisition system with the sample rate of 10 kS/s and 44.1 kS/s for electric and acoustic signals respectively. The signals were processed and assessed with different indexes of stability, including the short circuit droplet rate, short circuit period and its respective standard deviation. For selection the best welding parameters, were built the transfer mode map and the droplet rate map. The top droplet rate came into the most stable weld beads, therefore, were identified the stability indexes values and the acoustic signals characteristics as the amplitude and power spectral in the frequency domain, that later were used like reference parameters. Finally, were welded butt joints of square groove with the top parameter and three disturbances (Shielding gas flow reduction, increase and decrease of the root opening) and your effect were assessed in the stability indexes and in the signal acoustic characteristics.