ABSTRACT In present work, the width and microstructure behavior of the thermally affected zone (TAZ) was studied as a function of electrical current and preheating temperature in welding with a fused electrode and gaseous protection (GMAW) of a hardened 4130 steel. Current variation and preheating temperature, keeping the welding speed constant, was carried out based on a factorial experiments design. Metallographic analysis of a sample of base metal and samples extracted from the strands on sheet metal, obtained for each experimental condition, was carried out. The hardness profiles also were obtained for each test condition. From the hardness profiles the width of the TAZ was defined as the interval with low hardness values. As a result of the work, a quantitative relationship is established which shows that welding current increase and preheating temperature cause an increase in TAZ width, so that the best condition are lowest current and without preheating. It is also concluded that the TAZ presents three subzones with different microstructures.

RESUMEN En el presente trabajo se estudió el comportamiento del ancho y microestructura de la zona afectada térmicamente (ZAT) en función de la corriente y la temperatura de precalentamiento en la soldadura con electrodo fusible y protección gaseosa (GMAW) de un acero 4130 endurecido. La variación de la corriente y la temperatura de precalentamiento, manteniendo constante la velocidad de soldadura, se realizó en base a un diseño de experimentos de tipo factorial. Fue realizado el análisis metalográfico de una muestra del metal base y de muestras extraídas de los cordones sobre chapa, obtenidos para cada condición experimental. Fueron, también, obtenidos los perfiles de dureza para cada condición de ensayo. A partir de los perfiles de dureza fue definido el ancho de la ZAT como el intervalo con valores bajos de dureza. Como resultado del trabajo se establece una relación cuantitativa que evidencia que el aumento de la corriente de soldadura y la temperatura de precalentamiento provocan un aumento del ancho de la ZAT, por lo que la mejor condición es la menor corriente y sin precalentamiento. Se concluye también que la ZAT presenta tres subzonas con microestructuras diferentes.

ABSTRACT In present study the effect of welding current (heat input) and preheating temperature on minimum hardness behavior in 4130 AISI (30XMA) steel in initial state of thermal treatment at maximum hardness heat affected zone is evaluated. Different deposits on sheet metal are made, using a welding process with consumable electrode and gaseous protection, GMAW, in correspondence with a factorial experiment design. As result, was obtained a regression equation and a nomogram that allow to predict the minimum hardness in the heat affected zone. It was concluded that the minimum hardness in the studied zone decreases as the welding current and the preheating temperature increases, which can affect its service behavior when subjected to high speed impacts.

RESUMEN En el presente estudio se evalúa el efecto de la corriente de soldadura (aporte de calor) y la temperatura de precalentamiento sobre el comportamiento de la dureza mínima en la zona afectada térmicamente, de un acero AISI 4130 (30XMA) en estado inicial de tratamiento térmico a máxima dureza. Para ello se realizan diferentes depósitos sobre chapa, con el empleo del proceso de soldadura con electrodo fusible y protección gaseosa, GMAW, en correspondencia con un diseño de experimento tipo factorial. Como resultado se establece una ecuación de regresión y un nomograma que permiten predecir la dureza mínima en la zona afectada térmicamente. Se concluye que la dureza mínima en la zona estudiada desciende a medida que aumenta la corriente de soldadura y la temperatura de precalentamiento, lo que puede afectar su comportamiento en servicio cuando es sometida a impactos a alta velocidad.

The present work is based on an assessment of experimentally obtained results from the application of different methods of evaluation, reported in the specialized literature, of the electrical charge transference stability in the arc. A simple factorial design, taking the welding current as independent variable, was applied to the process with an AWS A5.1 E6013 electrode. The welds were carried out in the flat position by a gravity device. It was possible to obtain criteria to classify the electrical charge transference stability of the process, by digital signal processing and statistical technique. The outcome was based on visual inspection and morphologic studies. It was concluded that amongst the considered parameters the average value of the arc conductivity during re ignition peaks and the quantity of re ignition peaks are the more representative indexes, both from statistics and from the phenomenological points of view. This finding is validated by the fact that the bead morphology and the stability analysis of the electrical charge transference process coincides with the fact that the 160 A (for 4-mm-diameter electrodes) is the most stable regime.

El presente trabajo se basa en la valoración de resultados obtenidos experimentalmente, mediante la aplicación de diferentes métodos de evaluación, reportados en la literatura especializada, de la estabilidad en el proceso de transferencia de carga eléctrica a través del arco. Un diseño factorial simple, cuya variable independiente es la corriente de soldadura, fue aplicada al proceso con electrodos AWS A5.1 E6013. Los depósitos de soldadura fueran realizados en posición plana con el empleo de un dispositivo de alimentación por gravedad. Fue obteniendo mediante procesamiento digital de señales y técnicas estadísticas, criterios sobre la estabilidad del proceso de transferencia de carga eléctrica, refrendados mediante la aplicación de técnicas de inspección visual y estudio de la morfología. De los resultados obtenidos, se concluye que entre los parámetros considerados para valorar el proceso de transferencia de carga eléctrica la mediana de la conductividad de los picos de reencendido y la cantidad de picos de reencendido se presentan como los índices más representativos, tanto desde el punto estadístico como fenomenológico. Esto se corrobora en el hecho de que el estudio morfológico metalográfico y el análisis de estabilidad del proceso de transferencia de carga eléctrica coincide en que el régimen de 160 A (para electrodos de 4 mm de diámetro) es el más estable, comprobándose la validez del método empleado.