Influence of GMAW Operating Parameters on the Metallurgical Properties of AISI 304 Steel Welds

Eduardo Pereira da Silva; Allan Barbosa da Silva; Carlos Alberto Carvalho Castro

doi:10.36674/mythos.v17i2.1032

Autores/as

Eduardo Pereira da Silva Centro Federal de Educación Tecnológica de Minas Gerais - CEFETMG
Allan Barbosa da Silva Universidad Federal de Itajubá - UNIFEI
Carlos Alberto Carvalho Castro Centro Federal de Educación Tecnológica de Minas Gerais - CEFETMG

DOI:

https://doi.org/10.36674/mythos.v17i2.1032

Palabras clave:

Welding. Microstructure. Sensitization. Stainless Steel.

Resumen

Este estudio investiga la influencia de los parámetros de la soldadura por arco metálico con gas (GMAW), la corriente, el voltaje y la velocidad de desplazamiento, en la penetración y la calidad de las soldaduras en acero inoxidable AISI 304. Se empleó un diseño de experimentos (DoE) factorial completo para evaluar tanto los efectos individuales como los interactivos de estos parámetros. Los resultados demostraron que la corriente de soldadura es directamente proporcional a la penetración, mientras que la velocidad de avance muestra una relación inversa, lo que refleja su control combinado sobre la entrada de calor. El voltaje, por su parte, presentó un efecto no lineal, con un marcado aumento de la penetración observado específicamente a 25 V. Los gráficos de interacción revelaron además que la combinación de alta corriente y baja velocidad de avance maximiza la penetración, lo que corrobora los principios fundamentales de la soldadura por arco. Además, se identificó un efecto sinérgico entre los niveles de corriente intermedios (116-120 A) y un voltaje de 25 V, lo que mejoró sustancialmente la penetración. Estos hallazgos ponen de relieve que la geometría del cordón de soldadura y las propiedades metalúrgicas son consecuencias directas del ciclo térmico impuesto por los parámetros del proceso seleccionados. Por consiguiente, una optimización eficaz requiere un enfoque integrado que tenga en cuenta no solo los efectos aislados, sino también las interacciones entre la corriente, el voltaje y la velocidad de desplazamiento, garantizando así el control geométrico, la integridad metalúrgica y el rendimiento general de la unión soldada.

Biografía del autor/a

Eduardo Pereira da Silva, Centro Federal de Educación Tecnológica de Minas Gerais - CEFETMG

Doctor en Ingeniería Mecánica por la UNIFEI, con especialización en Diseño, Materiales y Procesos, trabajando principalmente en las áreas de innovaciones tecnológicas en procesos de fabricación, tales como soldadura, microestructura, propiedades mecánicas, metalurgia y mecanizado CNC. Cuenta con experiencia en el área de metalurgia, con énfasis en fundamentos generales de proyectos de maquinaria desde 2002, habiendo trabajado en las áreas de mecanizado, calderería y mantenimiento mecánico. Desde 2009, trabaja como técnico de laboratorio de mecánica en el CEFET-MG, donde fue coordinador de los laboratorios del Departamento de Mecatrónica (DMCVG) en la unidad de Varginha, en los años 2015 y 2016, y participa en varios proyectos de investigación e innovación tecnológica. Actualmente es miembro del cuerpo editorial de la revista Mythos y trabaja como investigador en grupos de investigación, como el GPIT (Grupo de Investigación e Innovación Tecnológica - CEFET-MG), el Grupo de Fabricación (UNIFEI) y el Grupo de Investigación en Automatización y Robótica (CEFET-MG). Su principal área de investigación es la soldadura de aleaciones especiales, como titanio, aluminio y aceros inoxidables, entre otras, centrándose en el proceso y la mejora de las propiedades mecánicas y microestructurales. Además, coorienta trabajos de iniciación científica y de fin de carrera, e imparte cursos de formación para empresas de la región.

Allan Barbosa da Silva, Universidad Federal de Itajubá - UNIFEI

Máster en Ingeniería Mecánica por la Universidad Federal de Itajubá (UNIFEI) en el área de Proyectos, Materiales y Procesos. Ingeniero Mecánico graduado por el Centro Universitario del Sur de Minas (UNIS). Durante la licenciatura, desarrolló un proyecto de iniciación científica (Estudio de la influencia de los parámetros operativos del proceso GMAW en las propiedades metalúrgicas de la zona soldada del acero inoxidable AISI 304 - FAPEMIG PIBIT 2012). Cursó estudios técnicos en Mecatrónica en el CEFET-MG Campus Varginha, donde inició su contacto con el ámbito académico y de investigación como monitor de disciplina y estudiante de Iniciación Científica, ya en el área de Soldadura, habiendo presentado su trabajo en el extranjero (Portugal) en un evento científico. Tiene experiencia profesional en Mantenimiento Industrial y de Edificios, habiendo trabajado directamente en las áreas de Planificación y Control de Mantenimiento (PCM) y Gestión de Instalaciones (Facilities Management), donde desarrolló diversas actividades relacionadas con la Planificación de Mantenimientos Correctivos, Preventivos y Predictivos; Elaboración y gestión de procedimientos, indicadores de rendimiento (KPI), inversiones; resolución de problemas; gestión de inventario; mejora continua; entre otras. También ha trabajado en el área de ingeniería de procesos (montaje) y actualmente se dedica al área de la tecnología de soldadura.

Carlos Alberto Carvalho Castro, Centro Federal de Educación Tecnológica de Minas Gerais - CEFETMG

Full Professor at CEFET-MG. He holds a degree in Mechanical Engineering from the State University of Minas Gerais – UEMG (1997), a Master’s degree in Nuclear Engineering from the Military Institute of Engineering – IME (2000), and a PhD from the Federal University of Minas Gerais – UFMG (2007). His research focuses on innovative technological processes, including welding processes, microstructure, mechanical properties, materials fatigue, metallurgy, testing, design, new damage models in metals and non-metals (geosynthetics), clean energy generation, environment, and radiation. He has coordinated and participated in research projects funded by Brazilian research agencies (CNPq, FAPEMIG, and PROPESQ). He serves as an ad hoc Researcher and Consultant for CNPq and FAPEMIG. He is a faculty member at the Federal Centre for Technological Education of Minas Gerais and a professor in the Master’s Programme in Materials Engineering. He has also acted as a visiting professor in the Master’s Programme in Civil Engineering, teaching the subject Solid Mechanics of Materials. He is a reviewer for several conferences and journals, leader of the Research Group on Technological Innovation (GIPT), and a member of two additional research groups. He has co-supervised Master’s and Doctoral students and currently divides his professional activities among teaching, research, and outreach. He has authored numerous publications both in Brazil and abroad.

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