Abstract The study of the influence of the nitrogen atmosphere on the behavior of the welding parameters (current and voltage) and on the properties of the deposits of self-protected tubular wires used in the FCAW process for the recharging of pieces and parts subjected to severe abrasion is debated. Three filler materials are evaluated for this type of application: one with high chromium, another with high chromium and alloyed with niobium and the third with lower chromium content and also alloyed with titanium. Deposits are made under the conditions indicated by the manufacturers for the wires (in terms of regime parameters) with and without nitrogen gas protection, using a constant voltage mode welding source. The use of additional gaseous protection (N2) modifies the welding parameters while modifying the microstructure, influencing the mechanical properties of the deposits. The deposits were characterized by optical microscopy, confirming the influence of nitrogen on the operational behavior and on the deposits for the three wires used.

Resumen Se aborda el estudio de la influencia de la atmosfera de nitrógeno sobre el comportamiento de los parámetros de soldadura (corriente y tensión) y en las propiedades de los depósitos de alambres tubulares auto-protegidos utilizados en el proceso FCAW para el recargue de piezas y partes sometidas a abrasión severa. Son evaluados tres materiales de aporte para este tipo de aplicación: Uno de alto cromo, otro de alto cromo y aleado con niobio y el tercero con menores contenidos de cromo y aleado también con titanio. Se realizan depósitos en las condiciones indicadas por los fabricantes para los alambres (en cuanto a parámetros de régimen) con y sin protección de gas nitrógeno, mediante fuente de soldadura en modo de tensión constante. El uso de protección gaseosa adicional (N2) modifica los parámetros de soldadura a la vez que modifica la microestructura, influyendo en las propiedades mecánicas de los depósitos. Los depósitos obtenidos fueron caracterizados por microscopia óptica, confirmando la influencia del nitrógeno sobre el comportamiento operacional y sobre los depósitos para los tres alambres utilizados.

In this work, studies concerning determination of the oxide nanoparticles effect on structure and performance of the welds and plasma coatings were conducted. Ways of introducing nanodisperse refractory powders to the weld pool and how to cover with the deactivation of nanoparticles powder were determined. Introducing of the nanoparticles in the molten pool during the deposition and the coating was carried out by preparing a powder mixture by mechano-chemical processing in special high-energy intensive planetary mills. Structural studies of welds with nanooxides additives in the weld pool showed the formation of milled dispersed structure with microhardness 264-304 MPa. Statistical mean value of the number of non-metallic inclusions was defined. Mechanical testing of welds showed growth of the yield as well as tensile strength, when titanium and aluminum nanooxides were introduced into the weld pool. The most significant effect on these parameters has aluminum nanooxide in an amount of 0.5 vol.%, increasing the yield strength by 49 % and the tensile strength by 23 %. The toughness is mostly affected by titanium oxide in an amount of 1 vol.%., increasing its value by about 2 times. In turn, the introduction of alumina nanopowder in quantity 1,5 vol.% into the plasma coatings allowed to reduce friction and increase wear resistance of coatings by 2-3 times.

En este trabajo se realizan estudios referentes a la determinación del efecto de nanopartículas de óxidos sobre la estructura y el desempeño de recubrimientos por soldadura y plasma. Se determinan las formas de introducir polvos refractarios nano dispersos en el baño de soldadura y como cubrirlo con polvos de nanopartículas desactivados. Los estudios estructurales de las soldaduras con adición de nano-óxidos en el baño de soldadura muestran la formación de una estructura dispersa con una microdureza desde 264 hasta 304 MPa. Se definen los valores medios de la cantidad de inclusiones no metálicas. Los ensayos mecánicos realizados a las soldaduras mostraron crecimiento de la tensión de rotura cuando son utilizados nano-óxidos de titanio y aluminio en el baño de soldadura. El efecto más significativo de estos parámetros con nano-óxidos de aluminio en una cantidad de 0,5 vol.% es el incremento de la tensión de fluencia en un 49 % y la tensión de rotura en un 23 %. La dureza es en su mayor parte afectada por el óxido de titanio en una cantidad de 1 vol.%., aumentando este valor aproximadamente 2 veces. A su vez, la introducción de nano polvo de la alúmina en los recubrimientos por plasma en cantidad de 1,5 vol.% muestran una reducción de la fricción e incrementa la resistencia de desgaste de los recubrimientos de 2 a 3 veces.Esto por supuesto se traduce en un ahorro de recursos no solo energéticos, disminuyendo el impacto ambiental.