El objetivo general del presente trabajo de título es proponer y evaluar una metodología para la modelación del proceso de soldadura al arco por medio de elementos finitos en distintas geometrías, donde se considerará el movimiento de una fuente de calor que simule de forma aproximada el recorrido de la soldadura, materiales modelados con propiedades termodependientes, transferencia de calor transitoria, estados tensionales y estado de deformaciones. La soldadura es uno de los procesos de unión permanente más utilizado en la industria, en este se aplica un flujo de calor de gran complejidad, donde la sujeción se realiza por medio de la fusión de la zona a unir. Las altas temperaturas generan esfuerzos térmicos, los que generan deformación plástica en la zona cercana a la unión, generando esfuerzos residuales. En primer lugar se determinaron las distintas funciones que representan la fuente de calor del proceso y los factores que se involucran en la definición de esta, además de seleccionar los materiales a estudiar junto a sus distintas propiedades y dependencia térmica. Esto permitió una modelación aproximada del proceso de soldadura tanto en 2D como en 3D, donde además se logró modificar la función de calor para el caso 3D adaptándola para un movimiento circunferencial, lo que permitió realizar simulaciones en una geometría cilíndrica, ampliando los alcances del trabajo. El resultado final de la simulación fue comparado con dos estudios base evidenciándose resultados similares tanto en términos de perfil de temperatura como esfuerzos residuales para los casos 2D, 3D y una geometría cilíndrica. De esta manera se logró confirmar la correcta modificación de la función para la fuente de calor para la geometría cilíndrica y la exitosa interacción de los software Comsol Multiphysics 3.5a y Matlab 6.5. Se concluye que es factible realizar la simulación del proceso de soldadura por medio de elementos finitos en términos de utilización de software comercial y capacidad de cálculo, para la obtención de perfiles de temperatura y esfuerzos residuales en geometrías 2D, 3D y geometrías cilíndricas, logrando resultados que se aproximan a las evidencias experimentales.

El presente proyecto se realizó en el área de mantenimiento de la empresa Trucks and Motors del Perú SAC, ubicada en la carretera Panamericana Norte Km. 777 en la ciudad de Chiclayo. La empresa se dedica al servicio de transporte de carga pesada a nivel nacional e internacional. Para ello, cuenta con flota propia (tractos y remolques) y un área de mantenimiento encargada de realizar los mantenimientos de los mismos. Según el análisis del periodo 2010 - 2013 se evidencia pérdida por remolques no habilitados por la suma de S/ 1 566 791,00 a causa de tiempo de trabajo adicional y reprocesos. Sin embargo, mayor pérdida por unidades paradas se presenta en actividades de soldadura que asciende a S/ 1 398 654,00. De lo cual, el mantenimiento del sistema de suspensión mecánica muestra mayor pérdida por reprocesos S/ 296 325,00 y S/ 1 108 475,00 por unidades no operativas por demoras en el proceso de soldado. Actualmente, la sub área de soldadura está encargada de la recuperación de unidades siniestrada y la reestructuración del remolque. A pesar de ello, existe mayor incidencia de reprocesos y tiempos improductivos en el proceso de soldado del sistema de suspensión mecánica, y como consecuencia en el período 2010- 2013 se presenta 153 casos de remolques no operativos al momento de la programación de un servicio, generando para la empresa pérdidas por servicios no ejecutados, pérdida por remolques no habilitados y pérdida por mano de obra adicional, gastos adicionales en el mantenimiento del sistema de suspensión mecánica del remolque. Los resultados del diagnóstico del proceso actual de soldado en el sistema de suspensión mecánica del remolque evidencian que en el año 2013 la programación del mantenimiento se cumplió al 82,6%. El índice de productividad por recursos empleado es de 31,9 %, 82,7 % resultó la velocidad de la producción, la calidad de la junta soldada es de 77,5 % debido a reprocesos de juntas soldadas, el gasto por mano de obra representa el 66,7 % del gasto total de mantenimiento del remolque. En el caso, del material de aporte su eficiencia en una junta soldada (electrodo) resultó 87,5 % a causa que la deposición del electrodo es de manera convencional y la merma representa la octava parte del material solicitado teniendo una pérdida por merma de S/ 5 136.08. En efecto, se determina que el proceso de soldado actual es ineficiente perjudicando económicamente a la empresa. La presente investigación plantea la metodología “proceso de mejoramiento continuo – PMC” en el proceso de soldado y simula el proceso de soldadura Gas Metal Arc Welding - GMAW en la reparación de los balancines y templadores del sistema de suspensión en el remolque con la finalidad de aumentar la producción anual, optimizar los recursos utilizados, estandarizar el tiempo de trabajo, minimizar los gastos de mantenimiento; y reducir la pérdida por remolque no habilitados como la merma del material de aporte. Finalmente, se realiza la evaluación económica y el análisis del costo - beneficio del modelo de mejora de procesos propuesto dando por resultado la viabilidad del proyecto a ejecutar. / Tesis

En el presente trabajo de investigación se evaluó la influencia del porcentaje de FeTi en el revestimiento de electrodos de soldadura, sobre la microestructura, la resistencia al desgaste, y la dureza de recubrimientos duros base Cr. El porcentaje de FeTi (45% de concentración) en el revestimiento de los electrodos estuvo en el rango de 0 a 6.85%. Los electrodos fueron empleados para depositar capas de recubrimiento sobre sustratos de acero ASTM A-36 empleando el proceso SMAW. La microestructura de los recubrimientos fue evaluada mediante técnicas metalográficas y microscopia electrónica de barrido. Para la determinación de la dureza se empleó el método Vickers. La resistencia al desgaste de los recubrimientos fue evaluada mediante el ensayo de desgaste continuo por abrasión e impacto y el ensayo de desgaste por abrasión de rueda de caucho y arena (ASTM G 65-04). Los resultados indican que los porcentajes de carburo de titanio, austenita retenida, y martensita, en la microestructura de los recubrimientos, varían con el contenido de FeTi. No se aprecia una variación significativa en la dureza asociada al porcentaje de FeTi debido al efecto compensatorio que ejerce el porcentaje de las fases observadas. En relación a la resistencia al desgaste, altos porcentajes de FeTi (5 y 6.85%) generan un ligero incremento en la resistencia al desgaste abrasivo. / Trabajo de investigación

La soldadura es una actividad compleja. Metodológicamente estudiada y aplicada, puede producir resultados técnicamente adecuados y económicamente beneficiosos. La soldadura brinda soluciones en fabricación, reparación y mantenimiento de infraestructura y equipos. Esta tesis presenta un análisis de tres casos en los cuales la aplicación de conocimientos y estandarización existente, permite resolver el problema generado permitiendo un desempeño adecuado del equipo en servicio y a su vez el ahorro de considerables cantidades de tiempo y dinero para los ejecutantes. / Tesis

En el presente trabajo se evaluó la especificación de procedimiento de soldadura para la unión disímil entre una brida y una tubería de materiales API 5L X70 PSL1 y ASTM A707 L5 F65 (no homologado por ASME) respectivamente, ambas de 24 pulgadas de diámetro y 21.5 milímetros de espesor. Los procesos de soldadura empleados fueron GTAW y SMAW, el primero para el pase de raíz y el segundo para los pases de relleno. El objetivo general de la tesis es el de calificar el procedimiento de soldadura para la unión entre la brida y la tubería antes mencionadas, con la finalidad de asegurar su implementación en el sistema de transporte de gas natural por ductos. La caracterización de los materiales base se realizó a través de ensayos de análisis químico y de tracción. El análisis químico reveló que el acero ASTM A707 L5 F65 presenta variaciones con respecto a la composición química nominal del acero ASTM A707 L5 Cl4, particularmente, en los porcentajes en peso de manganeso y molibdeno. Asimismo, se realizaron ensayos de calificación del procedimiento de soldadura. Del cupón soldado se extrajeron dos probetas para ensayos de tracción, cuatro probetas para ensayos de doblez lateral y nueve probetas para ensayos de impacto. En los ensayos de tracción la fractura se presentó en el material base y los esfuerzos máximos obtenidos fueron ligeramente mayores al esfuerzo de tracción de la junta soldada, los ensayos de doblado no revelaron defectos relevantes y en los ensayos de impacto los valores de energía absorbida por el material fueron mayores al mínimo establecido por la especificación técnica API 5L. Por otro lado, se realizaron ensayos de inspección visual y de macrografía, los cuales no revelaron discontinuidades en el cordón que afectaran la calidad del mismo. Sobre la base de los resultados obtenidos se concluyó que, según lo estipulado en el código ASME sección IX, el procedimiento de soldadura propuesto se encuentra calificado y, por consiguiente, la ejecución del cordón de soldadura entre la brida y la tubería mencionadas debe realizarse en función de dicho procedimiento. / Tesis

The present master thesis is dealing with the influence of workpiece temperature in the process loads, generated during the FSW process. The investigation is focused on welding of the magnesium alloy AZ31. To affect the initial temperature of the joining members, two different methods are investigated. by using a laser, the material is heated and soften local direct in front of the welding tool. In contrast, a heating element, located beneath the workpieces, enable the heating of a laser area. The consequences of both methods are regarded and compared in the investigation. In addition, the comparison to the conventional welding process is made. Thereby, main aspects are the rached load levels as well as surface appearance and tensile properties. the successfully reduction of process forces is obtained for both procedures; however, the tensile properties got worse. / Das Anliegen dieser Arbeit ist es, den Einfluss der Ausgangstemperatur der zu fügenden Teile auf die für den Rührreibprozess charakteristischen Belastungen zu erarbeiten. Fokus der Untersuchungen lag dabei auf dem Fügen der Magnesiumbasislegierung AZ31. Die Erhöhung der Grundtemperatur der Werkstoffe wurde dabei auf zwei unterschiedliche Weisen erzeugt. Zum einen das lokale aufwärmen und Erweichen der Fügepartner, welches durch den Einsatz eines Lasers erreicht wurde, der direkt vor dem Schweißwerkzeug angebracht war. Die andere Methode beinhaltete das Einsetzen eines Heizelementes unter den Werkstoffen. Dadurch wurde eine gleichmäßige Erwärmung über die gesamte Fläche erreicht. Im Verlauf der Untersuchung wurden die Ergebnisse beider Methoden betrachtet und hinsichtlich der Prozesskräfte sowie Oberflächenbeschaffenheit und Festigkeitseigenschaften verglichen. Dazu wurden auch Schweißungen des konventionellen Rührreibschweißverfahrens herangezogen. Als Ergebnis konnte eine deutliche Verringerung der Prozesskräfte für beide Verfahren festgestellt werden. Allerdings war eine Verschlechterung der Festigkeitswerte zu beobachten. / Tesis

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2010

Estágio realizado nos Estaleiros Navais de Viana do Castelo e orientado pelo Eng.º Alfredo Silva / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na GE Power Controls Portugal - e orientado pelo Eng. Rui Amaro / Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Materiais e Processos de Fabrico, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor A. A. Fernandes