Parametrización de variables para la creación de un sólido 3D por medio del proceso WAAM/GMAW

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo de grado se exploró la variación y optimización del proceso WAAM/GMAW para un acero al carbono realizando una “puesta a punto” de los parámetros de soldadura como el voltaje, amperaje y velocidad de avance. Para esto se empleó la máquina de soldadura Millermatic 212 autoset, en conjunto con una fresadora CNC Wabeco. La ejecución del proyecto requirió la construcción de un diseño de experimentos 2^3 para encontrar las combinaciones de los parámetros más significativas y así predecir el comportamiento de las variables de respuesta adecuado para la construcción de solidos 3D. Posteriormente se realizaron pruebas de tracción, micro dureza y microscopía óptica. Se encontró que las probetas de tracción soportaron esfuerzos y fuerzas máximas inferiores a las especificadas por el fabricante del electrodo de soldadura, sin embargo, el resultado fue esperado debido a el proceso de construcción de la estructura 3D. Además, se determinó que está constituida principalmente de ferrita α y en menor medida de perlita gruesa P, encontrando un rango de dureza de 138 HV a 253 HV. Finalmente, se realizó una simulación numérica y un montaje experimental para determinar el comportamiento de la distribución de temperatura atreves del material base durante la adición de una capa de material y posteriormente concluir realizando una comparación entre ambos sistemas. Los resultados comparativos no fueron congruentes debido a retardos o falta de sensibilidad en la lectura de los datos del sistema de adquisición.

ABSTRACT: In the present work the variation and optimization of the WAAM/GMAW process parameters such as voltage, amperage, and welding speed were explored. A Millermatic 212 autoset welding machine was used along with a Wabeco CNC milling machine. A 2^3 experimental design was executed to find the most significant combinations of the welding parameters and predict the adequate behavior of the response variables to build a 3D solid adding. Subsequently, tensile strength, microhardness, and optical microscopy tests were performed. The tensile tests showed less strain and maximum force than the welding electrode. Nevertheless, these results were expected due to the process used to build the 3D structure. In addition, the microstructure was composed primarily by ferrite α and in less quantity of perlite P. Therefore, the microhardness increases from 138 HV to 253 HV. Finally, in order to determine the temperature during the deposition of one layer a numerical simulation was conducted. In addition, an experimental setup was developed to corroborate the numerical modeling. The comparative results were not congruent due to the delay or lack of sensibility in the data acquisition system.