PROTOCOLO 5555.docx

**Determinación de Parámetros Óptimos de Soldadura para Minimizar la Porosidad en Uniones MIG de Aleaciones de Aluminio** Pablo Cardenas Universidad-Autónoma-Tomas- Frías , Ingeniería Mecánica INV-300: Metodología de la Investigación Ing. Bergman Carrasco Uriona 02/07/2024 1. **Tabla de Con...

**Determinación de Parámetros Óptimos de Soldadura para Minimizar la Porosidad en Uniones MIG de Aleaciones de Aluminio** Pablo Cardenas Universidad-Autónoma-Tomas- Frías , Ingeniería Mecánica INV-300: Metodología de la Investigación Ing. Bergman Carrasco Uriona 02/07/2024 1. **Tabla de Contenido** INTRODUCCION 1 Resumen 2 Antecedentes 2.1Proceso de soldadura MIG 2,1,1Principios básicos de operación 2.1.2Mecanismo para la transferencia del metal 2.1.3Electrodos 2.1.4Gases protectores 2.2Efecto de las variables de soldadura en el proceso MIG 2.3 Transferencia de calor en una soldadura 2.3.1Velocidad de enfriamiento 2.4Reacciones gas-metal en soldadura 2.5 Solidificación 2.7Aplicación de soldaduras disímiles EN ALUMINIO 2.8Optimización 3 Marco Teórico 3.1Porque se produce la porosidad en el aluminio 3.2Recomendaciones Tecnológicas para la Soldadura del Aluminio y sus aleaciones 3.3 Justificación 3.4 Objetivos 3.4.1Objetivos Específicos 3.5 Hipótesis 3.5.1Mecanismos por los cuales un movimiento constante del arco y un control preciso de la longitud del arco reducen la porosidad 3.5.2 El precalentamiento y post calentamiento 3.5.3La utilización de técnicas de soldadura avanzadas 3.6 Mecanismos por los cuales las técnicas de soldadura avanzadas reducen la porosidad 4 Resultados esperados 5 Aspectos metodológicos 5.1 técnicas de Soldadura 6 Estudio técnico económico 7 Cronograma de la investigación 8 Bibliografias **RESUMEN** Este protocolo de investigación busca optimizar los parámetros de soldadura MIG para reducir la porosidad en aleaciones de aluminio, un problema que afecta la integridad y durabilidad de las soldaduras. La investigación abarca en identificar los parámetros de soldadura más influyentes, como corriente, voltaje y velocidad de soldadura, y determinar sus configuraciones óptimas para minimizar la porosidad La metodología incluye un diseño experimental factorial, variando sistemáticamente los parámetros de soldadura. Se emplearán aleaciones de aluminio comunes en la industria. Las muestras soldadas serán evaluadas mediante técnicas destructivas y no destructivas para medir la porosidad y analizar la calidad de las soldaduras. El análisis de los datos se realizará utilizando métodos estadísticos para identificar las combinaciones de parámetros que resulten en la menor porosidad. Los resultados se compararán con estudios previos para validar la hipótesis de que la optimización de los parámetros de soldadura puede reducir significativamente la porosidad Se espera que los hallazgos proporcionen directrices prácticas para la industria de la soldadura de aluminio, mejorando la calidad de las uniones soldadas y extendiendo su vida útil em cualquier campo practico **ANTECEDENTES** **2.1Proceso de soldadura MIG** El proceso de soldadura por arco con protección de gas, conocido como MIG, es una técnica en la que se alimenta automáticamente un electrodo continuo y consumible, que crea un arco eléctrico con la pieza de trabajo. Este arco se mantiene protegido mediante un gas que se suministra externamente. En una operación semiautomática, el soldador solo necesita controlar de manera manual la velocidad y la dirección del movimiento del equipo de soldadura. Los componentes esenciales del equipo de soldadura por arco con protección de gas incluyen la pistola de soldadura, los cables, la unidad de alimentación del electrodo o alambre, la fuente de energía y el sistema de suministro del gas protector Este método de soldadura es adecuado para unir la mayoría de los metales comerciales, como los aceros al carbono, aceros inoxidables y aleaciones de aluminio, magnesio, cobre, hierro, titanio y circonio. Es especialmente preferido para soldar aluminio, magnesio, cobre y muchas Aleaciones de metales reactivos. La mayoría de los aceros y hierros de baja aleación se pueden unir de manera efectiva con este proceso, al igual que los aceros de bajo carbono, los aceros templados de alta resistencia, las aleaciones de cromo-hierro, las aleaciones de alto contenido de níquel. y algunas superaleaciones basadas en níquel. Debido a la diversidad de materiales que se pueden soldar, las técnicas y los procedimientos pueden variar significativamente. **2,1,**1Principios básicos de operación En el proceso de soldadura MIG, el calor del arco eléctrico generado entre el electrodo consumible y la pieza de trabajo se utiliza para fundir tanto las superficies del metal base como la punta del electrodo. El metal fundido del electrodo se transfiere a través del arco hacia la pieza de trabajo, donde se solidifica y se convierte en el metal de soldadura depositado. Este proceso se lleva a cabo bajo la protección de un gas, que puede ser un gas inerte, Las siguientes variables influyen en la penetración, la forma y la calidad de la soldadura **2.1.2Mecanismo para la transferencia del metal :** a)Transferencia por cortocircuito b. Transferencia globular c. Transferencia por aspersión d. Transferencia pulsada. **[- Transferencia por cortocircuito]**-. la transferencia por cortocircuito en la soldadura por arco es un proceso eficiente y controlable que utiliza la fusión y transferencia de metal mediante cortocircuitos controlados entre el electrodo y la pieza de trabajo, bajo la protección de un gas adecuada. **[La transferencia globular]**-. es un modo de transferencia de metal fundido en la soldadura por arco que se caracteriza por la formación de gotas grandes de metal fundido. Aunque menos controlado que otros modos, puede ser utilizado en ciertas aplicaciones industriales donde se requiere una mayor penetración y deposición de metal. Sin embargo, se debe prestar atención a la optimización de los parámetros de soldadura para asegurar una calidad y productividad adecuada. **[Transferencia por aspersión]**-. La transferencia por aspersión es un modo avanzado y eficiente de transferencia de metal fundido en la soldadura por arco, adecuado para aplicaciones industriales que requieren alta velocidad de deposición y penetración profunda. Controlar adecuadamente los parámetros de soldadura y el gas de protección es fundamental para asegurar una calidad óptima de la soldadura y evitar defectos. **[d. Transferencia pulsada]**-. La transferencia pulsada en la soldadura por arco es un proceso avanzado que ofrece control preciso sobre la deposición de metal fundido y la calidad de la soldadura. Aprovecha las ventajas de varios modos de transferencia para proporcionar una unión fuerte y duradera en una amplia gama de aplicaciones industriales. Controlar adecuadamente los parámetros de soldadura y el gas de protección es esencial para optimizar los resultados y asegurar una soldadura de alta calidad. **2.1.3Electrodos** Los electrodos utilizados en el proceso GMAW (Gas Metal Arc Welding) se clasifican según las especificaciones de la Sociedad Americana de Soldadura (AWS). Normalmente, la composición del electrodo es similar a la del metal base en aplicaciones de unión. Estos electrodos son también conocidos como alambre de aporte y tienen diámetros que generalmente van desde 0,9 mm hasta 1,6 mm (0,035" a 0,062"). Sin embargo, pueden ser más pequeños (desde 0,5 mm) o más grandes (hasta 3,2 mm o 1/8"). **2.1.4Gases protectores** La función principal del gas protector en la soldadura es prevenir que el metal de soldadura fundido entre en contacto con la atmósfera. Esto es crucial porque la mayoría de los metales, cuando se calientan a su punto de fusión en presencia de aire, tienden a formar óxidos y, en menor medida, nitruros. Además, el oxígeno puede reaccionar con otros gases como el dióxido de carbono, generando productos que pueden causar defectos en la soldadura, como porosidad y pérdida de ductilidad. Estas reacciones son comunes en la atmósfera si no se toman medidas para eliminar el oxígeno y el nitrógeno **2.2Efecto de las variables de soldadura en el proceso MIG** La calidad de una soldadura se ve afectada por las variables del proceso, a continuación se definen las más importantes y se analiza su efecto a considerar para el control del proceso de soldadura. **[A)]** **Amperaje** es la medida de la corriente que fluye entre el electrodo y la pieza de trabajo durante la soldadura. Esta corriente es crucial porque determina principalmente la cantidad de calor generada en el proceso. Un aumento en el amperaje generalmente resulta en incrementos en la velocidad de deposición, penetración y dilución del metal de aporte con la base metálica. La medición del amperaje se realiza sustancialmente con un amperímetro de gancho y es constante a lo largo del circuito eléctrico, independientemente de dónde se mida. En máquinas de soldadura con voltaje constante (CV), un aumento en la velocidad de alimentación del alambre conduce directamente a un incremento en el amperaje. **B)El voltaje del arco** en la soldadura es crucial ya que está directamente relacionado con la longitud del arco. A medida que aumenta la longitud del arco, también lo hace el voltaje, lo que requiere una mayor protección y control del arco. En procesos como el GMAW (Soldadura por arco metálico con gas) con Voltaje Constante (CV), el voltaje se establece inicialmente en la máquina de soldadura. Este voltaje también influye en el ancho del cordón de soldadura y tiene un efecto directo en la cantidad de calor generado durante el proceso. Es importante destacar que el voltaje en un circuito de soldadura no es constante y puede experimentar caídas debido a la resistencia en los cables y conexiones. Por ejemplo, si una fuente de poder proporciona 40 voltios y hay una caída de voltaje de 3 voltios a través del cable y 7 voltios adicionales en la conexión a tierra, el voltaje efectivo para el arco sería de 30 voltios. Es crucial asegurarse de que el voltaje utilizado sea el adecuado para evitar pérdidas en el circuito de soldadura. Medir la caída de voltaje entre la punta de contacto y la pieza de trabajo es la forma más precisa de determinar el voltaje de arco, aunque puede no ser práctico en procesos semiautomáticos. En estos casos, el voltaje típicamente se lee en el alimentador del alambre, donde está conectada la pistola de soldadura, hasta la pieza de trabajo. **C)Velocidad de avance** en la soldadura se refiere a la velocidad con la que el electrodo se mueve a lo largo de la junta de soldadura. Cuando todas las demás variables se mantienen constantes, la velocidad de avance tiene un efecto inverso en el tamaño del cordón de soldadura: aumentar la velocidad de avance resulta en un cordón más delgado, mientras que disminuir la velocidad puede aumentar el tamaño del cordón. Una baja velocidad de avance puede reducir la penetración porque el arco tiene menos tiempo para fundir y depositar el metal fundido correctamente. Por otro lado, al aumentar la velocidad de avance, inicialmente se incrementa la energía térmica transmitida al metal base por unidad de longitud de soldadura, ya que el arco actúa más directamente sobre él. Sin embargo, a velocidades muy altas, la energía térmica por unidad de longitud disminuye, lo que puede afectar la fusión adecuada del metal base. La velocidad de avance es una clave variable en el cálculo del calor de entrada en la soldadura. Reduzca la velocidad de avance y aumente el calor de entrada, lo cual es importante considerar para controlar la calidad y las propiedades de la soldadura. **D)Velocidad de alambre** en la soldadura se refiere a la velocidad a la cual el electrodo es alimentado a través de la pistola hacia el arco. Esta velocidad está directamente relacionada con la velocidad de alimentación del alambre, que a su vez influye en el amperaje. Manteniendo constantes otras variables como el tipo de electrodo, diámetro, voltaje de arco y extensión del electrodo, un aumento A velocidades de alimentación del alambre más lentas, la relación entre velocidad de alimentación del alambre y amperaje es generalmente constante y lineal. Sin embargo, a velocidades más altas, esta relación puede incrementarse, lo que resulta en una mayor velocidad de alimentación por amperio, aunque a costa de una menor penetración. La velocidad de alimentación del alambre es el método preferido para controlar y registrar en procedimientos de soldadura, especialmente en procesos con alimentación de alambre de voltaje constante. Esta velocidad puede ajustarse de manera independiente y medirse directamente, ofreciendo un control preciso que no siempre es posible con otras condiciones. **E) Extensión del electrodo** También conocido como Electrical Stickout (ESO), es la distancia desde la punta de contacto al extremo del electrodo. Esto aplica solamente en procesos de alimentación del alambre. Cuando se incrementa en un sistema de voltaje constante, la resistencia eléctrica del electrodo aumenta, causando que el electrodo se caliente. A esto se le conoce como calentamiento por resistencia. Cuando la cantidad de calor se incrementa, la energía de arco requerida para fundir el electrodo disminuye. Se puede utilizar extensión del electrodo más grande para elevar la desopilación a cierto amperaje dado. Cuando la extensión del electrodo se incrementa sin cambio en la velocidad del alambre, el amperaje disminuye, esto resulta en baja penetración. Cuando se incrementa el ESO, es común incrementar el voltaje establecido en la máquina para compensar la caída de voltaje a través del electrodo **F) Diámetro del electrodo** A mayor diámetro se requiere mayor corriente. Para amperaje fijo, sin embargo, electrodos mas pequeños puede resultar en mayor velocidad de depósito. Esto se debe al efecto de la densidad de corriente que se discute es mas abajo **G) Calor de entrada** El calor de entrada es proporcional al amperaje de soldadura por el voltaje de arco dividido por la velocidad de avance. Relaciones altas de calor de entrada produce mayor área de sección transversal de soldadura mayor y zona afectada por el calor (ZAC) más grande, lo cual puede afectar negativamente las propiedades mecánicas en la ZAC. Un calor de entrada elevado generalmente resulta en una disminución ligera de la cedencia, resistencia a la tensión en el metal depositado y baja la tenacidad debido a la interacción del tamaño del cordón y el calor de entrada **H) Tratamiento térmico posterior a la soldadura** El tratamiento térmico post soldadura normalmente se considera necesario para soldaduras de acero, de espesores gruesos (mayores a 20 mm) con el objeto de reducir el alto nivel esfuerzos residuales, mejorar la tenacidad y la tolerancia a defectos en la unión. Los códigos de fabricación normalmente ofrecen una guía en cuanto a tiempo y temperatura para el PWHT. La temperatura máxima está relacionada con la composición química del acero, el tiempo de permanencia (a la temperatura máxima) depende del espesor del material, la velocidad de enfriamiento se relaciona con el tratamiento en particular y al código o estándar de referencia. La velocidad de calentamiento normalmente esta dentro de los rangos de 149 a 177 º C (300 a 350 º F) por hora. El mantenimiento de la temperatura normalmente es de 2.4 min/mm (1 hora por pulgada) del espesor máximo y debe ser uniforme en todo el componente. La velocidad de enfriamiento también esta dentro del mismo rango 149 a 177 º C (300 a 350 º F) por hora. En algunos casos la velocidad de enfriamiento se puede incrementar cuando la pieza ha sido enfriada a temperaturas de 260 a 316 º C (500 a 600 º F). Lógicamente los parámetros establecidos para el tratamiento posterior a la soldadura para cada pieza se deben seguir explícitamente. **2.3 Transferencia de calor en una soldadura** Durante la soldadura por fusión la interacción entre el metal base y la fuente de calor lleva a un rápido calentamiento, fusión y a una vigorosa circulación de metal fundido. En el charco de soldadura, la circulación de este metal fundido, está controlada por la agitación, el gradiente de tensión superficial y por fuerzas electromagnéticas La variación de la temperatura con el tiempo, a menudo denominada como ciclo térmico, afecta la evolución microestructural, las tensiones residuales y la magnitud de las distorsiones en la soldadura. En la superficie del charco de soldadura, la distribución de temperaturas influye en la pérdida de elementos de aleación por evaporación y en la absorción y des absorción de hidrógeno y otros gases como oxígeno y nitrógeno, por lo que la composición, la microestructura y propiedades resultantes del metal de soldadura se ven afectadas. En el interior del metal de soldadura, las inclusiones no metálicas crecen o se disuelven dependiendo de la temperatura. La predicción y el control tanto de las temperaturas, las velocidades de circulación del fluido en el Penetración (mm) Velocidad de avance (cm/min) 31 charco y las velocidades de enfriamiento, son esenciales para asegurar la calidad de la soldadura, con la geometría de la zona de fusión deseada, la composición química y la microestructura, así como también bajas tensiones residuales y distorsiones **2.3.1Velocidad de enfriamiento** Cuando se hace una soldadura ocurren cambios de temperatura, dimensiones, crecimiento de cristales, granos y transformación de fases. El tipo de proceso de soldadura determina, en general, la forma en la que estos sucederán**.** La velocidad de enfriamiento es de importancia fundamental y está controlada por el proceso, procedimiento, metal base, material de aporte y masa. El ritmo de cambio disminuye a medida que es mayor la distancia desde el centro de la soldadura. Es obvio que fluctúa considerablemente la velocidad de enfriamiento, y que resultarán distintas microestructuras. Conforme el metal de la soldadura se solidifica, los cristales forman granos, los cuales se enfrían rápidamente hasta que ya no haya metal líquido. La velocidad de enfriamiento es mucho más rápida de lo que sucede en una pieza fundida o lingote, y por consiguiente, el equilibrio, tal como se representa en el diagrama de hierro-carbono, realmente no se efectúa. **2.4Reacciones gas-metal en soldadura** Durante la soldadura, elementos como el hidrógeno, nitrógeno y oxígeno pueden disolverse en el metal depositado y formar porosidad o combinarse con otros elementos de la aleación y formar inclusiones. En los aceros el hidrógeno produce agrietamiento, el nitrógeno aumenta el límite de fluencia y la resistencia a la tracción pero reduce la ductilidad, y el oxígeno promueve la formación de inclusiones. En la soldadura por arco eléctrico los consumibles pueden contribuir a la concentración de oxígeno e hidrógeno en el metal de soldadura. A continuación se analiza el comportamiento de algunos gases en la soldadura de arco. **Oxígeno y CO2** El oxígeno es introducido al metal líquido a altas temperaturas debido a tres fuentes principales. Por los óxidos presentes en el fundente que se disocian en el arco, por reacciones escoria metal en el metal líquido y por la atmósfera que rodea el ambiente del arco. Bajo estas condiciones el oxígeno reacciona directamente con los elementos de aleación en el charco de soldadura, promoviendo la desoxidación y modificando la templabilidad del metal de soldadura. Al estudiar la absorción de oxígeno (proceso MIG) en hierro puro usando atmósferas de Ar-O2 en una cámara cerrada. El oxígeno puede ser disuelto en el metal líquido desde la atmósfera del arco o a partir de reacciones metal-escoria. En los casos donde la soldadura se realiza con una atmósfera con bajo potencial de oxidación el factor que controla el contenido de oxígeno disuelto en el metal de soldadura son las reacciones metal-escoria. El oxígeno en la atmósfera del arco afecta las propiedades del metal de soldadura en tres formas: a través de la formación de inclusiones no metálicas, por oxidación de los elementos de aleación y causando porosidad por CO2. **2.5 Solidificación.** De todas las transformaciones de fase una de las más ampliamente estudiadas es la transformación de líquido a sólido o solidificación. El proceso de solidificación es el mismo en todos los casos ya sea en un metal vaciado o en una soldadura que une dos sólidos. Este proceso es controlado por la energía libre de la fase líquida, GL, relativa a la del sólido, GS. Esto se muestra en la figura 4.15 donde ilustra el comportamiento de un material puro (componente sencillo). Arriba de la temperatura de solidificación, T f, la fase líquida tiene una energía libre baja y por lo tanto estable, es decir por debajo de T f el sólido es una fase estable. A una temperatura T f ambas fases están en equilibrio GL = GS **A)Existen tres maneras en los cuales un sólido puede formarse**: nucleación homogénea, heterogénea y crecimiento epitaxia. La nucleación homogénea ocurre cuando no existe ningún cuerpo extraño (pared del molde, partícula sólida en el metal fundido, etc.) sobre la cual se forma el sólido. La figura 4.16 muestra el balance de la tensión superficial y la energía libre por unidad de volumen, ∆GV, como una función del tamaño del núcleo que se forma durante la nucleación homogénea. El valor de ∆GV, es justamente ∆G Los fundamentos de solidificación de una soldadura son los mismos que en un vaciado, pero con diferentes condiciones limite, por ejemplo, en la soldadura el metal debe adherirse a una pieza y en un vaciado el metal no debe adherirse al molde. Otra diferencia seria que en la soldadura continuamente se aporta calor durante el avance y a un molde no, la temperatura del molde es relativamente uniforme. En contraste con un con un muy grande gradiente de temperatura desarrollado en la soldadura. Energía libre Energía libre. En una soldadura a medida que la fuente de calor interactúa con el material, la severidad del ciclo térmico que experimenta el material varía de zona en zona, pudiendo identificarse tres regiones principales en la soldadura. Estas son la zona de fusión, la zona afectada por el calor (ZAC) y el metal base (MB) no afectado por el calor. La zona de fusión es la que funde y posteriormente experimenta la solidificación. Dicha solidificación es influenciada por la composición química del sistema, por la geometría del charco de soldadura y por las condiciones térmicas. Adicionalmente existen otros factores que afectan la solidificación como la presencia de impurezas en el charco de soldadura, la existencia de una considerable turbulencia, un volumen de metal líquido pequeño respecto del metal base y la existencia de grandes gradientes de temperatura en el metal líquido. Además debido a que la fuente está en movimiento la solidificación es un proceso dinámico, que está relacionado con la velocidad de soldadura. Cuando se requiere precalentamiento los gradientes de temperatura se ven afectados La solidificación epitaxia es un proceso de nucleación heterogéneo. Un embrión sólido de metal de soldadura se forma sobre la superficie del grano del metal base fundido parcialmente. La forma del embrión depende de las energías superficiales del sistema, γML (energía superficial metal base-líquido), γ S M (energía superficial metal de soldadura sólido-metal base) y γ S L (energía superficial metal de soldadura sólido-líquido). Asumiendo que γ SL es isotrópico, se puede ver que para un volumen dado de embrión la energía interfacial de todo el sistema puede ser minimizada si tiene la forma de un casquete esférico. El ángulo que esta copa toma respecto de la interfase original se denomina ángulo de mojado θ. El ángulo de mojado está controlado por el balance de fuerzas generado por las respectivas energías superficiales. **2.7Aplicación de soldaduras disímiles en aluminio** Las soldaduras disímiles en aluminio son aquellas donde se unen dos tipos diferentes de aleaciones de aluminio o aluminio con otro metal, lo cual es común en muchas aplicaciones industriales donde se requieren propiedades específicas de cada material en diferentes partes de la estructura o componente.Un ejemplo seria **Industria Nuclear** : En aplicaciones nucleares, se requieren soldaduras disímiles en aluminio para combinar Aleaciones que pueden soportar condiciones extremas de temperatura y radiación, mientras se mantiene la integridad estructural. Las técnicas de soldadura utilizadas para soldaduras disímiles en aluminio varían según las aleaciones involucradas y las condiciones de operación. La soldadura por fricción, la soldadura TIG (GTAW) y la soldadura MIG (GMAW) son algunas de las técnicas comunes utilizadas para lograr uniones robustas y duraderas entre diferentes tipos de aluminio y otros metales. **2.8Optimización-.** Los procedimientos de optimización involucran una investigación de las condiciones apropiadas para obtener el desempeño deseado en el proceso. Dicha investigación resulta compleja debido a los costos y riesgos involucrados por lo que es recomendable el empleo de modelos conformados por redes neuronales **MARCO TEORICO** La porosidad en las soldaduras de aluminio puede ser causada por múltiples factores, incluyendo la contaminación de la superficie, la presencia de humedad, la composición del gas protector, y los parámetros de soldadura. Los poros, que son pequeñas cavidades dentro de la soldadura, se forman cuando los gases atrapados no pueden escapar antes de que el metal se solidifique. Estos defectos pueden reducir la resistencia mecánica, aumentar la susceptibilidad a la corrosión y provocar fallos prematuros en la estructura soldada Para abordar este problema, es esencial optimizar los parámetros de soldadura. La optimización de parámetros implica ajustar variables como la corriente, el voltaje, la velocidad de avance del alambre, la velocidad de soldadura, y el tipo y flujo del gas protector. Una correcta configuración de estos parámetros puede minimizar la formación de poros y mejorar la calidad de la soldadura. Este estudio se centra en la optimización de los parámetros de soldadura MIG para la reducción de la porosidad en las aleaciones de aluminio. Se busca identificar las combinaciones óptimas de parámetros que resulten en una soldadura con menor porosidad y mejores propiedades mecánicas. La implementación de estos hallazgos no solo mejorará la calidad de las soldaduras en aplicaciones industriales, sino que también contribuirá a la eficiencia y confiabilidad de las estructuras fabricadas con aleaciones de aluminio. **3.1Porque se produce la porosidad en el aluminio** C[aracterísti]cas: Aparece debajo de la superficie de una Soldadura (incluso, con aspecto aceptable), por lo que la forma de encontrarla será a través de rayos x o pruebas destructivas. [Causas]: Se producirá, en la mayoría de los casos, por contaminación de metales, pudiendo provenir del aceite del metal o por el recubrimiento. [Soluciones]: Buena limpieza y preparación del metal, parámetros altos de Soldadura con aplicaciones de amperajes altos y uso de alambres especiales con metales galvanizados. [Características:] Aparece en el exterior, incluso si la Soldadura interna es sólida. [Causas]: Mala cobertura de gas y condiciones atmosféricas desfavorables (viento, brisa, humedad). [Soluciones]: Revisar mangueras y conexiones de gas, el flujo y, también, las condiciones ambientales donde se está llevando a cabo el proceso, evitando corrientes de aire y humedad, incluso, con el uso de mamparas. Ahora bien, siguiendo con el tema del gas y su papel en cómo evitar la porosidad en la Soldadura, también deberás asegurarte de revisar que: -Los valores en el indicador del regulador de gas coincidan con la entrega en los extremos frontales.  -No haya fugas provocadas por líneas discontinuas. -No haya mangueras pinchadas, contaminadas, cortas o quemadas.  -No se tenga un flujo de gas demasiado alto.  -No existan corrientes de aire que estén dispersando el flujo.  Otra de las claves para saber cómo evitar la porosidad en la Soldadura, será mediante la revisión de otro de los puntos débiles de muchos procesos: la producción y acumulación de contaminantes; teniendo que identificar de dónde están proviniendo para poder asentar soluciones, ya que pueden estarse produciendo debido a: Procesos de troquelado. Oxidación.  Agentes corrosivos.  Estampado.  Lubricaciones.  El aluminio puro tiene una baja resistencia a la tracción 88-117 N/mm2 en estado bruto, mientras que en estado de deformación en frío esta resistencia es algo mayor 147-245 N/mm², pero tiene también la ventaja de ser un material altamente dúctil. El aluminio es un metal con un elevado potencial electronegativo, sin embargo, independientemente de este hecho posee alta resistencia a la acción del agua, a la mayoría de las soluciones neutras y a muchas soluciones ácidas débiles, así como también al efecto atmosférico debido a su pasividad. Cuando se requiere la más alta resistencia a la corrosión se deben emplear los aluminios de mayor pureza, sin embargo sus aleaciones tienen mayores propiedades mecánicas pero con menos resistencia a la corrosión. Esto es particularmente aplicado a las aleaciones de aluminio con Cu, en un menor grado a las aleaciones con silicio y menos aún a las aleaciones con Zn, Mg y Mn **3.2 Recomendaciones tecnológicas para la soldadura del aluminio y sus aleaciones** El aluminio y sus aleaciones pueden soldarse por medio de una amplia variedad de procesos, entre los cuales se pueden citar: soldadura manual con llama oxiacetilénica, manual por arco eléctrico, manual por arco eléctrico con electrodo refractario en atmósfera protectora con gas inerte (TIG), por arco eléctrico con electrodo metálico en atmósfera protectora de gas inerte (MIG), por resistencia eléctrica, etc. En este material se brindan algunas recomendaciones en la soldadura manual por arco eléctrico con electrodo refractario en atmósfera protectora con gas inerte (TIG). Las principales recomendaciones tecnológicas se realizan en base a la recuperación de piezas de aluminio fundido de grandes espesores y son las siguientes: preparación de la pieza, selección del material de aporte, precalentamiento, tecnología de soldadura y acabado. **3.3Justificacion** Mejora de la calidad y confiabilidad de las soldaduras Reducción de costos Aumento de la productividad Cumplimiento de estándares y regulaciones **3.4Objetivos** El objetivo principal de la optimización de parámetros en la soldadura MIG de aleaciones de aluminio es **minimizar la formación de porosidad** en las juntas soldadas. La porosidad es un defecto común en este tipo de soldaduras que puede afectar negativamente las propiedades mecánicas, la estanqueidad y la confiabilidad de la junta. **3.4.1objetivos Específicos** Eliminar por completo la porosidad: En algunos casos, puede ser posible eliminar por completo la porosidad mediante una optimización cuidadosa de los parámetros de soldadura y la selección de materiales y técnicas adecuadas. Mejorar las propiedades mecánicas de las juntas soldadas: La reducción de la porosidad conduce a una mejor resistencia a la tracción, ductilidad y tenacidad de la junta soldada. Aumentar la confiabilidad de las soldaduras: Las soldaduras libres de poros son más confiables y menos propensas a fallar en servicio. Reducir los costos de producción: La porosidad puede generar costos adicionales debido a la necesidad de reparaciones o rehacer las soldaduras. La optimización de parámetros puede ayudar a reducir estos costos. **3.5 Hipótesis** La aplicación de técnicas de soldadura adecuadas puede contribuir a la reducción de la porosidad. 1. **movimiento constante del arco y un control preciso de la longitud del arco** Fundamentos. - Turbulencias en el charco de soldadura: El movimiento irregular del arco o una longitud de arco excesiva pueden provocar turbulencias en el charco de soldadura. Estas turbulencias tienen la capacidad de atrapar aire y gases dentro del metal fundido, aumentando así la probabilidad de formación de poros durante la solidificación. [Salpicaduras:] Durante el proceso de soldadura MIG, las salpicaduras pueden desprender gotas de metal fundido que se solidifican en el aire y luego caen sobre la junta soldada. Estas salpicaduras, si no se integran adecuadamente durante la soldadura, pueden contribuir a la generación de poros en la unión soldada. **3.5.1Mecanismos por los cuales un movimiento constante del arco y un control preciso de la longitud del arco reducen la porosidad:** Movimiento constante del arco: [Flujo laminar del metal fundido]: Un movimiento constante del arco promueve un flujo laminar del metal fundido en el charco de soldadura. El flujo laminar reduce la mezcla turbulenta de gases y minimiza la formación de poros. [Penetración uniforme]: Un movimiento constante del arco asegura una penetración uniforme del metal fundido en el material base, lo que evita la formación de cavidades o huecos que podrían convertirse en poros durante la solidificación. Control preciso de la longitud del arco: [Reducción de salpicaduras]: Un control preciso de la longitud del arco minimiza la distancia entre el electrodo y la pieza de trabajo, lo que reduce la cantidad de salpicaduras y, por lo tanto, el riesgo de formación de poros. [Concentración de calor]: Una longitud de arco adecuada concentra el calor en el punto de soldadura, lo que permite una fusión completa del metal base y del material de aporte, minimizando la posibilidad de poros por falta de fusión. **3.5.2 El precalentamiento y post calentamiento** Fundamentos: [Velocidad de solidificación]: La velocidad de solidificación del metal fundido durante la soldadura influye en la formación de poros. Una solidificación rápida puede generar poros debido a la contracción del metal y la falta de tiempo para que los gases escapen. [Gradientes de temperatura]: Los gradientes de temperatura durante la solidificación pueden crear zonas con mayor susceptibilidad a la formación de poros. Mecanismos por los cuales el precalentamiento y post calentamiento reducen la porosidad: Precalentamiento: [Disminución de la velocidad de solidificación]: El precalentamiento eleva la temperatura inicial de la junta soldada, lo que retarda la velocidad de solidificación del metal fundido. Esto permite que los gases tengan más tiempo para escapar antes de que el metal se solidifique, reduciendo la formación de poros. [Reducción de gradientes de temperatura]: El precalentamiento reduce los gradientes de temperatura entre la zona de soldadura y el material base, lo que minimiza las tensiones térmicas y la formación de poros por contracción. Post calentamiento: Solidificación uniforme: El post calentamiento mantiene el metal fundido a una temperatura elevada durante un tiempo después de la soldadura, lo que permite una solidificación más uniforme y reduce la formación de poros. Alivio de tensiones: El post calentamiento ayuda a aliviar las tensiones térmicas generadas durante la soldadura, lo que minimiza el riesgo de agrietamiento y la formación de poros asociados a estas tensiones. **3.5.3La utilización de técnicas de soldadura avanzadas,** **Fundamentos:** Limitaciones de la soldadura MIG convencional: La soldadura MIG convencional, con parámetros constantes, puede tener limitaciones en el control del proceso de soldadura, especialmente en aleaciones de aluminio sensibles a la formación de poros. Potencial de las técnicas de soldadura avanzadas: Las técnicas de soldadura avanzadas ofrecen un mayor control sobre los parámetros de soldadura durante el proceso, lo que permite optimizar las condiciones para reducir la porosidad. **3.6 Mecanismos por los cuales las técnicas de soldadura avanzadas reducen la porosidad:** **Soldadura con onda pulsada:** Control del aporte de calor: La soldadura con onda pulsada modula la corriente de soldadura, alternando entre pulsos de alta corriente y pulsos de baja corriente. Esto permite un control preciso del aporte de calor, lo que reduce el riesgo de sobrecalentamiento y la formación de poros. Mejora de la penetración: La alta corriente durante los pulsos permite una mejor penetración en el material base, lo que minimiza la formación de cavidades o huecos que podrían convertirse en poros durante la solidificación. Reducción de tensiones: La modulación de la corriente reduce las tensiones térmicas durante la soldadura, lo que disminuye la probabilidad de agrietamiento y la formación de poros asociados a estas tensiones. **Soldadura con parámetros variables:** **Optimización en tiempo real:** La soldadura con parámetros variables permite ajustar los parámetros de soldadura, como la corriente, el voltaje y la velocidad de alimentación del alambre, en tiempo real durante el proceso. Esto permite optimizar las condiciones de soldadura en función de las características específicas de la junta y reducir la formación de poros. **Adaptación a geometrías complejas:** La capacidad de ajustar los parámetros en tiempo real es especialmente útil en geometrías complejas o con variaciones de espesor, donde la soldadura MIG convencional puede tener dificultades para mantener una calidad constante. **Minimización de defectos:** La optimización continua de los parámetros de soldadura puede ayudar a minimizar la formación de otros defectos, como porosidades, inclusiones de escoria y agrietamientos. Estudios han demostrado que la soldadura con onda pulsada y la soldadura con parámetros variables pueden reducir significativamente la porosidad en la soldadura MIG de aleaciones de aluminio en comparación con la soldadura MIG convencional. **4 Resultados esperados** [Reducción significativa de la porosidad]: Se espera que la aplicación de un movimiento constante del arco y un control preciso de la longitud del arco durante la soldadura MIG de aleaciones de aluminio disminuya un 25% considerablemente la cantidad de poros presentes en las juntas soldadas [Aspecto más estético]**:** La reducción de la porosidad también debería contribuir a obtener soldaduras con un acabado superficial más liso y uniforme, mejorando la apariencia estética de la pieza. [Menor riesgo de agrietamiento]**:** Un control adecuado de la temperatura durante la soldadura puede disminuir las tensiones térmicas y, por lo tanto, el riesgo de agrietamiento y la formación de poros asociados a estas tensiones. Soldaduras de alta calidad**:** La minimización de la porosidad y un mayor control del proceso deberían conducir a soldaduras MIG de aleaciones de aluminio con una calidad excepcional en términos de propiedades mecánicas, estanqueidad y confiabilidad. En un 30% **5 Aspectos metodológicos** La optimización de parámetros para la reducción de porosidad en soldadura MIG de aleaciones de aluminio implica la utilización de diversas tecnologías que trabajan en conjunto para lograr un proceso de soldadura más preciso y eficiente. Entre las principales tecnologías se encuentran: Controladores lógicos programables (PLC): Automatizan la regulación de los parámetros de soldadura en función de los datos proporcionados por los sensores. Algoritmos de control adaptativo: Ajustan dinámicamente los parámetros de soldadura en respuesta a las variaciones en las condiciones del proceso. Sistemas de control en tiempo real: Permiten una respuesta inmediata a los cambios en el proceso de soldadura, asegurando un control preciso y consistente. Soldadura de onda pulsada: Controla la energía aportada al metal de manera pulsada, lo que reduce la formación de poros y mejora la penetración. Soldadura de arco doble: Utiliza dos arcos eléctricos simultáneamente, lo que aumenta la penetración y reduce la porosidad. Soldadura con gas inerte asistida por vacío (VA TIG): Elimina el oxígeno y otros gases contaminantes del área de soldadura, lo que reduce significativamente la formación de poros. **5.1 técnicas de Soldadura:** Soldadura en posición: La posición de la soldadura puede afectar la formación de poros. Se recomienda soldar en posición plana o en V para facilitar la salida de los gases y evitar la formación de poros. Preparación de la junta: La preparación adecuada de la junta de soldadura es esencial para prevenir la formación de poros. Esto incluye limpiar las superficies de la junta, eliminar cualquier contaminante y asegurar un ajuste adecuado entre las piezas. Técnica de barrido: La técnica de barrido del arco durante la soldadura puede ayudar a distribuir el calor de manera uniforme y reducir la formación de poros. Aporte de metal de relleno: El uso de un metal de relleno adecuado para la aleación de aluminio que se está soldando es importante para prevenir la formación de poros. **6 Estudio Técnico Económico** [Mayor demanda de aleaciones de aluminio]: Se espera que la demanda de aleaciones de aluminio continúe creciendo debido a sus propiedades de alta resistencia, peso ligero y reciclabilidad. La soldadura MIG es uno de los métodos de soldadura más utilizados para aleaciones de aluminio debido a su versatilidad, eficiencia y alta calidad de las soldaduras. El mercado de soldadura de aleaciones de aluminio es grande y está en crecimiento, con una demanda creciente de soluciones para mejorar la calidad de las soldaduras. Se ofrece aleaciones de aluminio con menor porosidad y mayor rapidez de producción El mercado objetivo son los talleres de soldadura e industrias de reparación y mantenimiento **5.1**No se encontraron entradas de tabla de contenido.**Que recurso se necesitan?** [Recursos Humanos:] Personal calificado: Se requiere personal con experiencia en soldadura MIG, metalurgia, análisis estadístico y diseño de experimentos. Equipo de trabajo: Es recomendable contar con un equipo multidisciplinario que incluya ingenieros, soldadores, técnicos y expertos en análisis de datos. Capacitación: Se debe proporcionar capacitación al personal sobre las técnicas de optimización de parámetros, el uso de equipos y software, y los procedimientos de soldadura específicos para las aleaciones de aluminio. [Recursos Técnicos:] Equipos de soldadura MIG: Se necesitan equipos de soldadura MIG de alta calidad con funciones de control y monitoreo precisas para poder ajustar los parámetros de soldadura de manera efectiva. Software de análisis de datos: Se requiere software estadístico para analizar los resultados de las pruebas de soldadura y determinar la relación entre los parámetros de soldadura y la porosidad. Equipos de medición y control: Se necesitan instrumentos para medir la porosidad, como radiografías o ultrasonido, y para controlar los parámetros de soldadura durante las pruebas. Software de diseño de experimentos: Si se utiliza un diseño experimental para optimizar los parámetros, se requiere software especializado para planificar y analizar los experimentos. Recursos Financieros para la Investigación 1\. Inversión Inicial Se requiere una inversión inicial para la adquisición de equipos, software especializado, capacitación del personal y materiales necesarios para las pruebas de soldadura. 2\. Costos Operativos Los costos operativos continuos incluyen el mantenimiento de equipos, la compra recurrente de materiales, la capacitación del personal y la ejecución de las pruebas de soldadura a lo largo del proyecto. 2. Financiamiento-. En caso necesario, se explorará la obtención de financiamiento a través de préstamos, subvenciones u opciones de inversión de capital para cubrir los costos de inversión inicial y operativos del proyecto de investigación. **7 Cronograma de la investigación** **Fase 1**: Revisión de Literatura y Definición del Alcance (4 semanas) [Objetivo]: Recopilar información existente sobre la porosidad en soldadura MIG de aleaciones de aluminio, métodos de optimización de parámetros y tecnologías disponibles. [Actividades]: Revisión de literatura científica y técnica (artículos, libros, informes) Búsqueda en bases de datos de investigación Análisis de patentes Consultas con expertos en el área **Fase 2**: Diseño Experimental y Desarrollo de Metodología (4 semanas) [Objetivo]: Diseñar un experimento para evaluar el efecto de diferentes parámetros de soldadura en la porosidad de las soldaduras MIG de aleaciones de aluminio y desarrollar la metodología de investigación. [Actividades]: Selección de variables de estudio (parámetros de soldadura) Diseño experimental (factorial, estadístico, etc.) Desarrollo de procedimientos de soldadura estandarizados Selección de equipos y materiales de soldadura **Fase 3**: Ejecución del Experimento y Recolección de Datos (4 semanas) [Objetivo]: Realizar el experimento de soldadura, recopilar datos sobre la porosidad de las soldaduras y registrar las condiciones de soldadura. [Actividades]: Preparación de muestras de aleaciones de aluminio Soldadura de las muestras según el diseño experimental Inspección y medición de la porosidad en las soldaduras (radiografía, ultrasonido, etc.) Registro detallado de las condiciones de soldadura (parámetros, materiales, equipos) Control de calidad de los datos recopilados **Fase 4:** Análisis de Datos y Evaluación de Resultados (4 semanas) [Objetivo]: Analizar los datos recopilados, identificar patrones y relaciones entre los parámetros de soldadura y la porosidad, y evaluar la efectividad de los métodos de optimización. [Actividades]: organización de los datos Análisis estadístico de los datos Evaluación del efecto de cada parámetro de soldadura en la porosidad Validación de los modelos de optimización **Fase 5**: Redacción y Presentación del Informe Final (2 semanas) [Objetivo]: Documentar los resultados de la investigación, presentar los hallazgos, conclusiones y recomendaciones en un informe formal y realizar una presentación final del proyecto. [Actividades]: Redacción del informe de investigación Inclusión de tablas, gráficos y figuras para ilustrar los resultados Formulación de conclusiones y recomendaciones Revisión y edición del informe Elaboración de la presentación final del proyecto Presentación del proyecto ante el encargado de guiar con el proyecto **Bibliografías** Xiaocong Kuang,bojin qi(septiembre-octubre de 2022) Efecto del modo y frecuencia de pulso sobre la microestructura y propiedades de la aleación de aluminio 2219 mediante soldadura de metal con gas inerte por pulso de ultra alta frecuencia. [[https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.08.094]](https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.08.094) Universidad de Holguín "Oscar Lucero Moya"( 31/07/2014) Soldadura del aluminio. Recomendaciones tecnológicas / Welding of aluminum. Technological recomendations [[https://www.redalyc.org/pdf/1815/181531517003.pdf]](https://www.redalyc.org/pdf/1815/181531517003.pdf) BRITISH FEDERAL MÉXICO [https://bfmx.com/soldadura-por-resistencia/como-evitar-la-porosidad-en-soldadura-5-claves-para-lograrlo/] BRITISH FEDERAL MÉXICO [[https://bfmx.com/soldadura-por-resistencia/5-ventajas-de-la-soldadura-por-protuberancia-o-proyeccion/]](https://bfmx.com/soldadura-por-resistencia/5-ventajas-de-la-soldadura-por-protuberancia-o-proyeccion/) René-Eduardo de-Luna-Alanís. Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Soldadura, CIDTS. Nuevo León. México. ( enero.-abr. 2015) [[http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci\_arttext&pid=S1815-59442015000100005]](http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1815-59442015000100005) Baskutis, S., Baskutiene, J., Bendikiene, R. *et al.* Efecto de los parámetros de soldadura sobre las propiedades mecánicas y el comportamiento a la tracción de la aleación de aluminio AW6082-T6 soldada con gas inerte de tungsteno. *J Mech Sci Technol ***33** , 765--772 (2019). [[https://doi.org/10.1007/s12206-019-0131-6]](https://doi.org/10.1007/s12206-019-0131-6) Amirreza KHOSHROYAN ^a^,Armin Rahmati DARVAZI (Enero 2020 ) Efectos de los parámetros de soldadura y la secuencia de soldadura sobre la tensión residual y la distorsión en la aleación de aluminio Al6061-T6 para juntas soldadas en forma de T [[https://doi.org/10.1016/S1003-6326(19)65181-2]](https://doi.org/10.1016/S1003-6326(19)65181-2) American Welding Society(AWS) Abril 2024 Optimización del ajuste de soldadura para\... 36 Lo que hay que saber sobre la configuración de aluminio [[https://aws-p-001-delivery.sitecorecontenthub.cloud/api/public/content/wwje-april24?v=b70eaef7]](https://aws-p-001-delivery.sitecorecontenthub.cloud/api/public/content/wwje-april24?v=b70eaef7)   **\ **