Comparative study of TIG and SMAW root welding passes on ductile iron cast weldability

Estudio comparativo de las pasadas de soldadura de raíz TIG y SMAW sobre la soldabilidad de la fundición de hierro dúctil

Este trabajo compara la soldabilidad de la fundición dúctil cuando: (I) se aplica una soldadura de raíz con un proceso de gas inerte de tungsteno (TIG) utilizando una varilla de origen de Inconel 625 y posteriormente se aplican soldaduras de relleno utilizando electrodos revestidos con 97,6%Ni; y (II) soldaduras en fundición dúctil realizadas exclusivamente mediante la técnica manual de soldadura por arco metálico protegido (SMAW). Ambos tipos de soldaduras se realizan sobre placas de ensayo de probetas de fundición dúctil sometidas a tratamientos de precalentamiento y recocido postsoldadura. Las muestras con pasada de soldadura de raíz TIG mostraron una mayor dureza, pero una ductilidad y resistencia ligeramente inferiores. Ambos tipos de soldadura consiguieron mejores propiedades dúctiles y de resistencia que las encontradas en la bibliografía.

INTRODUCCIÓN

Los hierros fundidos son materiales útiles debido a su bajo coste y producción no masiva, amplia versatilidad de diseño, facilidad de colada y mecanización, y niveles aceptables de comportamiento mecánico. Una cuestión relevante que frena un mayor número de aplicaciones técnicas es su soldabilidad. Las malas propiedades mecánicas de algunas piezas fundidas se deben a la presencia de grafito que produce discontinuidades en la matriz y, por tanto, da lugar a la presencia de concentradores de tensiones. El proceso SMAW se emplea habitualmente en la industria porque utiliza rellenos de bajo coste y puede realizarse más fácilmente que otras técnicas de soldadura. El relleno de soldadura es un factor determinante para la microestructura y las propiedades mecánicas de las soldaduras. En los procesos con elementos de aleación de alto aporte térmico, como el Cr y el Mo, la presencia de fases dendríticas o duras puede dar lugar a una reducción de la ductilidad y la fragilidad, aunque el material sea duro y resistente [1 - 5]. En el resultado también influyen los tratamientos de precalentamiento y las velocidades de enfriamiento. Un proceso de recocido posterior también mejora las propiedades. El objetivo de este trabajo es investigar la soldabilidad de la fundición dúctil utilizando un Inconel 625 como relleno de soldadura altamente aleado en la pasada de soldadura TIG de raíz frente al procedimiento de soldadura SMAW estándar.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

La composición química de la fundición dúctil se muestra en la Tabla 1. La figura 1a presenta la microestructura de la fundición dúctil antes del tratamiento térmico. Las propiedades mecánicas del material de fundición de este estudio se muestran en la Tabla 2. 

Las placas de muestra se fabrican mediante un proceso de fundición en arena y posteriormente se fresan a 300 / 95 / 10 mm para producir cupones.