Estudio de la soldabilidad de la aleación de aluminio 2024 mediante el proceso GTAW de alta frecuencia, con mezcla de gases Ar-N2O-O2 y electrodo EWG

Abstract

En el presente documento se presenta el estudio de la soldabilidad de la aleación de aluminio 2024-T3 mediante soldadura por arco pulsado de tungsteno con gas. El objetivo de esta investigación fue el realizar un análisis de la soldadura de dicha aleación de aluminio endurecible por precipitación, realizando algunas combinaciones de variables esenciales como metal de aporte y electrodo no consumible. La investigación siguió los lineamientos planteados por la Asociación Americana de Soldadura (AWS) en sus estándares D1.2 y D17.1 y las especificaciones y los resultados se registraron en las respectivas especificaciones de los procedimientos (WPS) y registros de calificación (PQR), respectivamente. La calidad de la soldadura se evaluó primero mediante inspección visual e inspección por líquidos penetrantes, posteriormente se evaluó mediante inspección metalográfica con microscopía óptica (OM) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Además, se determinó el ablandamiento de la soldadura mediante pruebas de microdureza. La resistencia y ductilidad de las soldaduras se evaluaron haciendo uso de ensayos de tracción y ensayos de doblez guiados de raíz y cara. Adicionalmente, se realizó un análisis estadístico de un diseño experimental de $ 2 ^ 2 $ para obtener e informar los efectos principales de la combinación de dos factores. Para explicar mejor el deterioro de la resistencia, se realizó un análisis de la superficie de la fractura, identificando una trayectoria intergranular y textura granular, relacionada con una fractura frágil. Los estudios arrojan que un proceso manual, como el empleado en la investigación, se encuentra altamente limitado en la reducción de la tendencia al agrietamiento y la respectiva caída de sus propiedades mecánicas de ductilidad y resistencia mecánica. También, dada la elevada presencia de porosidad de gas y las evidencias de fragilización, se concluye que no hubo un adecuado manejo de las potenciales fuentes de hidrógeno. Como posible solución, se plantea el manejo de un material de aporte con mayor contenido de cobre y silicio, junto con el debido uso de un proceso de soldadura automatizado o mecanizado. (Apartes del texto)

This document presents a study of the weldability of the aluminum alloy 2024-T3 using gas tungsten arc welding . The objective of this research was to do an analysis of the welding for the precipitation hardenable alloy, doing some combinations of essential variables as filler metal and non-consumable electrode. The research was conducted under the guidelines of the American Welding Society (AWS) on its D1.2 and D17.1 standards and the specifications and results were recorded in the welding procedure specification (WPS) and procedure qualification records (PQR), respectively. The weld quality was firstly evaluated using visual inspection and penetrant testing, secondly it was evaluated using metallographic inspection with optical microscopy (OM)and Scanning Electron Microscope (SEM). Furthermore, the softening of the weldment was inspected using microhardness testing. The strength and ductility of the welds were evaluated by mean of cross-tension tests and guided root and face bend tests. In addition, statistical analysis of a 2 2 experimental design was conducted in order to obtain and report the main effects from the combination of two factors. To explain in a better way the decay in strength, a fracture surface analysis was done, identifying an intergranular path and granular texture, related to a brittle fracture. Studies showed that a manual process, like the used in the investigation, is highly restricted to reduce the cracking tendency and the subsequent decay in mechanical properties of ductility and tensile strength. Additionally, due to the high presence of gas porosity and to embrittlement evidences, it was concluded that it had not have a proper control of hydrogen sources. As possible solution it is proposed the usage of a higher copper and silicon content filler, complemented by the usage of a automated or mechanized process. (Apartes del texto)