Efecto de los parámetros de GTAW pulsado en la microestructura y propiedades de la aleación de titanio Ti-6Al-4V

Abstract

Resumen: Se estudió el efecto de la frecuencia de la corriente alterna y la frecuencia de pulso en la microestructura, tamaño de grano, resistencia a la tracción, ductilidad y dureza de láminas de la aleación de titanio Ti-6Al-4V empleando proceso de soldadura GTAW con corriente alterna pulsada. Para ello, se tomaron cuatro frecuencias de pulso (0, 2, 6 y 10 Hz) y tres frecuencias de la corriente alterna (40, 180 y 400 Hz), con el fin de determinar las combinaciones de estas variables que generan las mejores propiedades y el menor tamaño de grano en la zona de fusión de las soldaduras. Los cambios microestructurales y sus efectos en las propiedades y modos de falla de las soldaduras fueron analizados mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, ensayos de tracción y barridos de microdureza en la zona afectada térmicamente y en la zona de fusión. El tamaño de grano de la zona de fusión de las soldaduras se midió utilizando el software de análisis de imágenes NIS Elements. Todos los resultados obtenidos fueron analizados mediante el software estadístico Minitab. Además, se implementó un sistema de adquisición de datos para obtener las señales de corriente de los cordones de soldadura. Los resultados obtenidos muestran que, aunque las variables analizadas tuvieron un efecto en la estabilidad del arco de los cordones de soldadura, no se observaron diferencias en la microestructura y propiedades de las soldaduras con el cambio de la frecuencia de pulso y la frecuencia de la corriente alterna. Además, se observó una disminución considerable en la ductilidad de las soldaduras con respecto al material en su estado entrega y un ligero aumento en la resistencia

Abstract: The present study has investigated the effect of alternating current frequency and pulse frequency on microstructure, grain size, tensile strength, ductility and hardness of Ti-6Al-4V sheets using alternating current pulsing GTAW. For this purpose, there were chosen four pulse frequencies (0, 2, 6 and 10 Hz) and three alternating current frequencies (40, 180 and 400 Hz), to determine the combinations of these variables that produce the best properties and the smallest grain size in weld metal. Microstructural changes and their effects in weld properties and weld failure modes were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, tensile tests and microhardness profiles in heat affected zone and fusion zone. The grain size in weld metal was measured using NIS Elements imaging software. All data was analyzed using Minitab statistical software. Additionally, a signal acquirement system was installed to obtain the welding current signals of the weld beads. The results showed that, although the studied parameters have effect on the arc stability of the weld beads, neither pulse frequency nor alternating pulse frequency affected weld metal properties and microstructure within the range of values studied. Furthermore, it was noted a considerable reduction in weld ductility in comparison with base material and a slight increase in weld tensile strength