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Revision sistematica de literatura. Caso de estudio: modelamiento del proceso de soldadura GMAW.

1. Introduccion

El proceso de soldadura por arco de metal y gas GMAW (por sus siglas en ingles, Gas Metal Arc Welding) es ampliamente utilizado en la industria mundial debido a su capacidad para soldar a grandes velocidades, altas tasas de deposicion, calidad de las juntas, facilidad para la automatizacion y por ser capaz de soldar un amplio rango de metales. Sin embargo, la implementacion industrial del proceso de soldadura es, en su mayoria, manual y el conocimiento que se tiene respecto del proceso es altamente empirico. Las mejoras realizadas hasta la fecha en los procesos de soldadura por arco han pasado por el desarrollo de codigos y estudios que brindan soluciones especificas y apenas en los ultimos ano se ha empezado a profundizar en la comprension de fenomenos fisicos como la transferencia de calor y la transferencia de masa, los cuales determinan la dinamica de las variables tecnologicas que intervienen en dicho proceso. Se tienen estudios que relacionan diferentes variables y parametros de operacion del proceso de soldadura GMAW, cada uno llegando a una solucion particular [1-3], [11-17]. Sin embargo, no existe un consenso donde se evidencie cuales son las variables y parametros fundamentales que garanticen una soldadura de buena calidad y sanidad.

Con el fin de determinar el estado actual del modelado de las dinamicas estudiadas en el proceso de soldadura, especificamente en el proceso GMAW, se realiza una revision sistematica de literatura utilizando para ello una metodologia de recopilacion, clasificacion y analisis de literatura cientifica [4].

2. Materiales y metodos

El metodo de revision sistematica de literatura (RSL) se basa en la metodologia propuesta por Barbara Kitchenham y otros [4-6]. Esta metodologia tiene raices de revisiones bibliograficas realizadas para Ciencias Humanas [7] y Medicina [8], pero en los ultimos anos se han propuesto adaptaciones para otras disciplinas [9].

En la Figura 1 se presenta un diagrama general del proceso de revision sistematica de literatura. El metodo consiste en realizar una busqueda de literatura que permita encontrar documentos relacionados con la tematica de interes y que hayan sido publicados en un intervalo de tiempo determinado en bases de datos bibliograficas establecidas previamente. Para el desarrollo del protocolo de revision se disenan de manera iterativa cadenas de busqueda partiendo del tema de interes general y modificandolas segun los resultados obtenidos en las busquedas previas, considerando los titulos, palabras clave y titulos de las referencias bibliograficas de cada articulo encontrado.

Esta metodologia se presenta como una prometedora herramienta en la verificacion de la actualidad del problema de investigacion y en la identificacion de problematicas emergentes de investigacion.

[FIGURA 1 OMITIR]

2.1 Proceso de busqueda

Considerando la actualidad del tema de interes y los avances mas recientes, se determina un intervalo de tiempo desde 1993 hasta 2014. Para realizar la busqueda se utiliza la base de datos bibliografica ScienceDirect, que es parte de una de las colecciones en linea de investigacion cientifica mas grandes del mundo, administrada y operada por la editorial Elsevier[R]. Tambien se utiliza la base de datos Web of Science, administrada y operada por la editorial Thomson Reuters[R]. La primera cadena de busqueda se disena basada en el titulo y campo de accion de la tematica estudiada en este articulo: Modelamiento de las dinamicas balanceables presentes en un proceso de soldadura GMAW Con los resultados obtenidos en cada busqueda se generan nuevas cadenas. Las cadenas de palabras claves finales fueron las siguientes:

* "Mathematical modeling" AND "energy input GMAW process"

* "Gas metal arc welding" AND "Modeling".

* "Dynamic system" AND "Welding process".

* "Data acquisition" AND "Welding process".

* "Instrumentation" AND "Control" AND "Welding process".

2.2 Preguntas de investigacion

Las preguntas de investigacion son el paradigma bajo el cual se clasifica el material bibliografico. A la luz de estas preguntas se leen las referencias bibliograficas encontradas, con el fin de identificar la metodologia utilizada por cada autor en la solucion del problema. A continuacion se presentan las preguntas de investigacion:

* P1: ?Cual es el objetivo del modelamiento dinamico en procesos de soldadura GMAW?

* P2: ?Cuales son los enfoques teoricos y metodologicos existentes en el desarrollo de modelos dinamicos en procesos de soldadura GMAW?

* P3: ?Que tecnica de modelamiento fue empleada por los autores?

* P4: ?Que variables se han tenido en cuenta en el modelado dinamico en procesos de soldadura GMAW?

* P5: Si el enfoque metodologico ha sido experimental: ?Que variables se midieron y como se realizo su medicion?

2.3 Clasificacion bibliografia encontrada

Los articulos hallados en la busqueda pasaron por un filtro para su posterior clasificacion. El filtro esta compuesto por cuatro criterios de inclusion y dos criterios de exclusion. Solo se procede a clasificar y analizar los articulos que cumplan todos los criterios de seleccion y ningun criterio de exclusion. El filtro esta compuesto por los siguientes criterios:

Criterios de inclusion:

* ?Cumple que el lenguaje de publicacion sea ingles?

* ?El enfoque central prioriza en el area de investigacion de la RSL?

* ?Documento publicado en el intervalo de tiempo establecido, 1993-2014?

* ?El documento tiene el potencial de responder las preguntas de investigacion?

Criterios de exclusion:

* ?Documento sin suficientes referencias bibliograficas, o contenido total bibliografico (fecha, tipo, volumen ...)?

* ?Documento duplicado (solo te toma el documento mas completo)?

Los articulos que pasaron la etapa de filtrado se clasificaron segun el ano, la revista de publicacion y la cantidad de citas que presenta en la base de datos Scopus y en la Journal Citation Reports. Seguidamente, se clasifican segun la metodologia utilizada en el desarrollo de cada trabajo: analisis experimental (Aplicado--AP) o un analisis de calculo teorico (Teorica--TE), clasificacion propuesta por Patankar en [10]. Finalmente, se clasifican teniendo en cuenta en que forma dan respuesta a las preguntas de investigacion planteadas.

2.3.1 Investigacion Experimental o Aplicada (AP)

La obtencion de informacion de los procesos o fenomenos fisicos es necesaria para el entendimiento, representacion o prediccion de dichos procesos. Un metodo para adquirir este conocimiento son las mediciones experimentales. Si es posible obtener datos del proceso real, como en el caso del proceso GMAW, se realizan una serie de experimentos de los cuales se extraen tablas o mapas de las variables que se pueden medir.

2.3.2 Calculo Teorico (TE)

Otra forma de obtener informacion acerca de un comportamiento es por medio de una prediccion teorica, fundamentada en un modelo matematico que consiste en una serie de ecuaciones diferenciales que describen el fenomeno con condiciones de frontera y, en caso de ser un fenomeno en estado transitorio, condiciones iniciales. Existen a su vez dos maneras de obtener la solucion a este modelo matematico; a traves de la matematica clasica, en cuyo caso se obtiene una solucion analitica o por medio de metodos numericos, una solucion discreta y particular.

3. Resultados

Al utilizar la metodologia de RSL descrita en la Seccion II se encontraron 58 articulos, los cuales estudiaban la tematica de "Modelamiento de las dinamicas balanceables presentes en el proceso de soldadura GMAW" y cumplian las condiciones de estudio y los filtros impuestos para la busqueda. De la totalidad de publicaciones estudiadas 14 tienen mas de 20 citaciones. El articulo mas citado es el escrito por Wang y Tsai [11] con 79 citaciones, publicado en el 2001 en la revista "International Journal of Heat and Mass Transfer". Se tiene que la revista "Journal of Materials Processing Technology" ha publicado diez articulos referentes al tema, siendo la que presenta mas publicaciones en el tema. En segundo lugar se encuentra "International Journal of Heat and Mass Transfer" con cinco publicaciones en la tematica de interes. La metodologia teorico-analitica ha sido el acercamiento mas distintivo en el estudio del modelamiento de sistemas del proceso de soldadura GMAW, pues 29 articulos presentan este tipo de acercamiento. La Tabla 1 se presenta la lista de revistas seleccionadas en la Revision Sistematica de Literatura.

4 Discusion

A continuacion se presenta las respuestas a las preguntas de investigacion desde el analisis realizado a los resultados obtenidos de la RSL.

P1: ?Cual es el objetivo del modelamiento dinamico en procesos de soldadura GMAW?

El modelamiento dinamico del proceso de soldadura GMAW ha permitido entender los fenomenos y principios que rigen este proceso y predecir factores importantes como la tasa de deposicion de material de aporte [12] y la temperatura de transferencia en funcion de las fluctuaciones de propiedades mecanicas [13] y operativas del proceso [14].

Los modelos del proceso GMAW que se presentan en la literatura tienen como proposito fines de control, lo que ha llevado al desarrollo de multiples tecnicas de control [16-17] [21-22]; sin embargo, se presenta que la correspondiente a la identificacion de sistemas es altamente utilizada [15-27], haciendo que los modelos obtenidos solo logren representar las variables que sean medibles [28-29-30] y, por tanto, no se logre extraer informacion explicativa de los fenomenos presentes en el proceso. El acercamiento metodologico mas proximo a la tematica de interes es realizado por Hu y Tsai [12], el cual presenta un estudio fenomenologico, exponiendo a la comunidad cientifica un modelo del arco capaz de representar, explicar y predecir las dinamicas termicas, la intensidad de corriente, la presion y el flujo electromagnetico. El mismo ano Hu y Tsai publican una segunda parte complementaria a este articulo [13], donde desarrollan un modelo con las mismas cualidades del anterior, pero esta vez estudian las dinamicas de las transferencias de masa en el proceso y su vinculacion con los cambios termicos que se presentan en el arco. Mishra y otros [14] desarrollan un modelo fenomenologico del proceso de difusion realizando balances de energia, masa y momentum, ademas presentan un analisis termodinamico. Por otro lado, Sukhomay y otros [15] proponen un modelo de caja negra en el cual identifican, mediante una red neuronal artificial, el esfuerzo limite de la junta soldada. La prediccion de los modos de transferencia de metal ha sido un objetivo para algunos autores [3-16-17] [18-26]; pese a esto, no se ha presentado en la literatura un modelo capaz de predecir todos los modos de transferencia de metal. El papel del modelamiento dinamico en procesos de soldadura GMAW es valioso en la busqueda de representar, describir, explicar y predecir los diferentes fenomenos presentes en el proceso y su posterior control. En la Tabla 2 se presenta el reporte de los articulos obtenidos en el proceso de RSL.

P2: ?Cuales son los enfoques teoricos y metodologicos existentes en el desarrollo de modelos dinamicos en procesos de soldadura GMAW?

En el estudio del modelamiento de las dinamicas balanceables presentes en el proceso de soldadura GMAW se ha establecido una gama de metodologias que han ayudado a construir un conocimiento en torno al proceso, estas metodologias se pueden clasificar en dos grupos. El primero, la identificacion de sistemas o desarrollo de modelos empiricos. Y el segundo, el desarrollo de modelos analiticos.

El primer enfoque metodologico consiste en la adquisicion de datos de determinadas variables, susceptibles a ser medidas durante un ensayo de laboratorio [16-17] [21-22] [25] [29-30] [34-35] [38-40] [47-48] [50]. Posteriormente, se elabora una base de datos con la informacion adquirida para identificar un modelo recursivo por tecnicas estadisticas [43], inteligencia artificial [15] o cualquier otra tecnica de identificacion de sistemas [29-30] [34-35]. El resultado de este proceso es un modelo capaz de representar el sistema y, por tanto, util para predecir el comportamiento de las variables estudiadas [1-2] [15-17]. Con el modelamiento analitico se pretende representar, predecir y/o explicar algunas de las propiedades del proceso. Las principales tecnicas empleadas son: modelos infinito dimensionales [11-13] [18] [20] [23-24] [31] [36] [41-42] [45-46] [58-59], finito dimensionales [19] [26] [32] [43-44] [49] [51-57] [61] [63-65] y estaticos [14]. En la Figura 2 se presenta un compendio de las metodologias mas utilizadas en el modelamiento del proceso de soldadura GMAW.

P3: ?Que variables se han tenido en cuenta en el modelado dinamico en procesos de soldadura GMAW?

La revision sistematica de literatura muestra que las variables mas estudiadas son velocidad de alimentacion de electrodo [m/min] y la corriente [A], el voltaje del arco [V] y longitud de arco [m]. Sin embargo, no se encuentra un consenso sobre cuales son las variables mas relevantes en el proceso de soldadura GMAW. Cada autor propone un acercamiento al proceso, en ocasiones estudiando variables diferentes, lo que ha generado que una gran cantidad de variables y parametros hayan sido considerados como influyentes en el proceso de soldadura. En la Tabla 3 se presenta un compendio de las variables dinamicas, los parametros y las constantes que intervienen en el proceso de soldadura GMAW, las cuales han sido estudiadas por algun autor y usadas en el desarrollado de un modelo.

P5: Si el enfoque metodologico ha sido experimental: ?Que variables se midieron y como se realizo su medida?

Segun la naturaleza de cada variable existen diferentes metodos de medicion, algunos directos y otros indirectos, que permiten conocer el desarrollo del proceso a lo largo de la aplicacion y garantizar propiedades metalurgicas deseadas [1-2] [15] [24] [40]. En la Tabla 4 se presenta un listado de las variables susceptibles a ser medidas mediante sistemas de instrumentacion y adquisicion de datos. Dado la naturaleza de la variable y su posible relevancia en el proceso, se utiliza un determinado metodo de medida [17] [44-45]. Los mas empleados son:

Metodos de medicion directos: se aplican mas frecuentemente para conocer las propiedades metalurgicas de la junta soldada. Se basa en tecnicas de inspeccion visual del charco de soldadura por medio de microscopios [28], analizando aspectos como la geometria [26] [60] [63], penetracion y composicion del cordon. Ademas de tecnicas no destructivas y de pruebas de metalografia [36-37] [61] [65].

Metodos de medicion indirectos: se basan en la informacion que brindan algunas variables del proceso y su relacion con los resultados finales de la junta soldada. Los mas frecuentes son: medicion a traves del arco, entre los cuales se incluyen las mediciones de corriente por medio de sensores de efecto Hall y mediciones de voltaje de arco [2] [15-16] [18] [22] [25] [27], medicion infrarroja [39], medicion radiografica [38], medicion de sonido emitido [21] [33] e imagenes del proceso por medio de camaras de alta velocidad [2] [32]. Cada metodo tiene limitaciones en el uso practico, algunos sensores son costosos y de dificil acceso, otros requieren de instalaciones especiales que no son viables en un ambiente industrial.

4. 1 Preguntas emergentes de investigacion

A partir de la Revision Sistematica de Literatura realizada, surgen varias preguntas emergentes de investigacion sobre los resultados publicados. Es importante seguir investigando los fenomenos presentes en el proceso de soldadura GMAW si se desea dar solucion a los siguientes planteamientos: no se encuentra en la literatura un modelo dinamico que sume los efectos de los cambios termicos y mecanicos para prediccion de la tasa de deposicion y la profundidad del charco de soldadura. Tampoco se encuentra un modelo dinamico en espacio de estados. No se han utilizado teorias de control moderno como observadores de estados o estimacion virtual, para sensar o medir virtualmente propiedades del proceso y propiedades de los materiales, y realizar un analisis de la evolucion dinamica del sistema. Por otro lado, no se ha profundizado en el analisis de los cambios electromagneticos que se presentan en el arco. No se ha desarrollado un modelo lo suficientemente robusto que sea capaz de predecir los diferentes modos de transferencia.

A partir de las afirmaciones anteriores, surgen las siguientes preguntas: ?un modelo dinamico en espacio de estados del proceso de soldadura por arco de metal y gas GMAW lograria predecir todos los modos de transferencia de metal en el proceso de soldadura GMAW? ?Cuales son las variables que permiten una representacion general del proceso de soldadura GMAW?

5. Conclusiones

En este articulo se presenta una revision sistematica de literatura del estudio de los fenomenos que acontecen en el proceso de soldadura GMAW. Se consideraron metodologias de busquedas sistematicas reportadas en la literatura y basadas en metodos utilizados por las Ciencias Sociales y Medicina, y, en este caso, aplicados a la Ingenieria.

Esta revision sistematica de literatura dejo entrever que el modelamiento de las dinamicas balanceables presentes en el proceso de soldadura GMAW no es aun un tema consolidado. La ingenieria de materiales es la ciencia que mas acercamiento ha tenido en la busqueda del entendimiento y prediccion del proceso de soldadura. Ramas de la ingenieria aplicada como el control automatico, el control inteligente, la identificacion de sistemas o el modelamiento de sistemas dinamicos tambien han estudiado el proceso; sin embargo, en los resultados de esta busqueda se evidencia que no existe una revista que reuna una mayoria de los adelantos mas importantes en la tematica de estudio, y, por lo tanto, no se encuentra una rama especializada en el estudio de las dinamicas balanceables presentes en el proceso de soldadura GMAW. El estudio y analisis de las dinamicas presentes en el proceso de soldadura GMAW ayudarian, en gran medida, a disminuir la brecha entre la aplicacion de una soldadura de calidad y el entendimiento de los fenomenos que la generan, y asi lograr un alto porcentaje de replicabilidad del proceso.

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[52] Kong, F. & Kovacevic, R. 3D finite element modeling of the thermally induced residual stress in the hybrid laser/arc welding of lap joint. J. Mater. Process. Technol. 210, 6-7, 941-950.

[53] Dennis, J. H., Hewitt, P. J., Redding, C. A. J. & Workman, A. D. (Mar., 2001). A model for prediction of fume formation rate in gas metal arc welding (GMAW), globular and spray modes, DC electrode positive. Ann. Occup. Hyg. 45, 2, 105-113.

[54] Bachorski, A., Painter, M., Smailes, A. & Wahab, M. (Aug, 1999). Finite-element prediction of distortion during gas metal arc welding using the shrinkage volume approach. J. Mater. Process. Technol. vol. 92-93, 0, 405-409.

[55] Ramazani, A., Mukherjee, K., Abdurakhmanov, A., Prahl, U., Schleser, M., Reisgen, U. & Bleck, W. (Jan, 2014). Micro-macro-characterisation and modelling of mechanical properties of gas metal arc welded (GMAW) DP600 steel. Mater. Sci. Eng. Al. 589, 0, 1-14.

[56] Ramazani, A., Li, Y., Mukherjee, K., Prahl, U., Bleck, W., Abdurakhmanov, A., Schleser, M. & Reisgen, U. (Feb, 2013). Microstructure evolution simulation in hot rolled DP600 steel during gas metal arc welding. Comput. Mater. Sci. 68, 0, 107-116.

[57] Schenk, T., Richardson, I. M., Kraska, M. & Ohnimus, S. (Oct, 2009). Modeling buckling distortion of DP600 overlap joints due to gas metal arc welding and the influence of the mesh density. Comput. Mater. Sci. 46, 4, 977-986.

[58] Rao, Z. H. Hu, J. Liao, S. M. & Tsai, H. L. (Dec, 2010). Modeling of the transport phenomena in GMAW using argon--helium mixtures. Part I--The arc. Int. J. Heat Mass Transf. 53, 25-26, 5707-5721.

[59] Rao, Z. H., Hu, J., Liao, S. M. & Tsai, H. L. (Dec, 2010). Modeling of the transport phenomena in GMAW using argon-helium mixtures. Part II The metal. Int. J. Heat Mass Transf. 53, 25-26, 5722-5732.

[60] Chan, B., Pacey, J. & Bibby, M. (Jan, 1999). Modelling gas metal arc weld geometry using artificial neural network technology. Can. Metall. Q. 38, 1, 43-51.

[61] Shahi, A. & S. Pandey, S. (Jan, 2008). Modelling of the effects of welding conditions on dilution of stainless steel claddings produced by gas metal arc welding procedures. J. Mater. Process. Technol. 196, 1-3, 339-344.

[62] Wu, C. S. & Sun, J. S. (Jan, 1998). Modelling the arc heat flux distribution in GMA welding. Comput. Mater. Sci. 9, 3-4, 397-402.

[63] Wahab, M. A. & Painter, M. J. (Sep, 1997). Numerical models of gas metal arc welds using experimentally determined weld pool shapes as the representation of the welding heat source. Int. J. Press. Vessels Pip. 73, 2, 153-159.

[64] Lu, F., Wang, H. P., Murphy, A. B. & Carlson, B. E. (Jan, 2014). Analysis of energy flow in gas metal arc welding processes through self-consistent three-dimensional process simulation. Int. J. Heat Mass Transf. 68, 0, 215-223.

[65] Shahi, A. S. & Pandey, S. (Jan, 2008). Modelling of the effects of welding conditions on dilution of stainless steel claddings produced by gas metal arc welding procedures. J. Mater. Process. Technol. 196, 1-3, 339-344.

JUAN SEBASTIAN RUDAS (1)

JUAN SEBASTIAN RESTREPO (2)

LUIS CARLOS OLMOS (3)

(1) Grupo de Investigacion e Innovacion en Energia--GIIEN. Institucion Universitaria Pascual Bravo. Calle 73 No. 73A-226, Medellin, Colombia. Correo electronico: ju.rudas@pascualbravo.edu.co.

(2) Grupo de Investigacion e Innovacion en Energia--GIIEN. Institucion Universitaria Pascual Bravo. Calle 73 No. 73A-226, Medellin, Colombia.

(3) Grupo de Investigacion, Innovacion y Desarrollo en Gestion del Mantenimiento--IDEGMA. Institucion Universitaria Pascual Bravo. Calle 73 No. 73A-226, Medellin, Colombia.

Fecha de recepcion: 12/12/2014--Fecha de aceptacion: 30/06/2015.
Tabla 1. Revistas de estudios encontrados

Revista                                              No.de
                                                   Articulos

Journal of Materials Processing Technology            10
International Journal of Heat and Mass Transfer        5
Proceedings of the American Control Conference         4
  Philadelphia
Computational Materials Science                        4
Journal of Physics D: Applied Physics                  3
Materials and Design                                   3
Welding research supplement                            3
IEEE International Conference on Robotics &            2
  Automation
Journal of Materials Processing Technology             2
Nonlinear Analysis, Theory, Methods &                  2
  Applications
International Journal of Pressure Vessels              2
  and Piping
International Conference on Intelligent                1
  Engineering Systems
Journal of Manufacturing Processes                     1
Archives of Materials Science and Engineering          1
ASM Proceedings of the International Conference:       1
  Trends in Welding Research
Department of Control Engineering Aalborg              1
  University
IEEE Transactions on Industry Applications             1
IEEE Conference on Industrial Electronics and          1
  Applications
International Journal of Machine tools &               1
  Manufacture
International Journal of Materials in                  1
  Engineering Applications
Journal of Achievements in Materials and               1
  Manufacturing Engineering
Journal of Applied Sciences                            1
The 47h IEEE International Midwest Symposium on        1
  Circuits and System
Welding International                                  1
Canadian Metallurgical Quarterly                       1
The Annals of Occupational Hygiene                     1
Fifth International Conference on Physical and         1
  Numerical Simulations of Material
  Processing (ICPNS 2007)
Materials Science and Engineering: A                   1
Automatica                                             1

Fuente: elaboracion propia.

Tabla 2. Revision Sistematica de Literatura

Autor                  Ano    Metodologia   Citas   Ref.

Wang Y, Tsai HL.       2001       TE         79     [11]

A. Bachorski, M.       1999       TE         66     [54]
Painter, A. Smailes,
M.Wahab

Wang F, Hou WK, Hu     2003       TE         60     [36]
SJ, Kannatey-Asibu
E, Schultz WW, Wang
PC.

B. Chan, J. Pacey,     1999       TE         49     [60]
M. Bibby

Grad L, Grum J,        2004       AP         37     [33]
Polajnar I, Marko
SJ.

Hu J, Tsai HL.         2007       TE         37     [12]

Sukhomay P, Surjya     2008      TE-AP       27     [15]
KP, Arun KS.

M. A. Wahab, M. J.     1997      TE-AP       26     [63]
Painter

F. Kong R. Kovacevic   2010      TE-AP       25     [52]

Kim IS, Son JS, Kim    2003       TE         24     [37]
IG, Kim JY, Kim OS.

Pires I, Quintino L,   2007       AP         24     [25]
Miranda RM.

J. H. Dennis, P. J.    2001      TE-AP       23     [53]
Hewitt, C. A. J.
Redding, A. D.
Workman

Palani PK, Murugan     2007      TE-AP       22     [26]
N.

Y. M. Zhang Y. C.      2007       TE         21     [50]
Liu

Xu G, Hu J, Tsai HL    2009       TE         18     [19]

A. S. Shahi, S.        2008       TE         17     [65]
Pandey

A. S. Shahi, S.        2008       TE         17     [61]
Pandey

Wu CS, Chen MA, Li     2004      TE-AP       17     [34]
SK.

H. G. Fan, Y. W.       1997      TE-AP       14     [49]
Shi, S. J. Na

Moore KL, Naidu DS,    1997      TE-AP       14     [3]
Yender R, Tyler J.

C. S. Wu, J. S. Sun    1998       TE         12     [62]

Han GM, Yun SH, Cao    2003       AP         11     [38]
XH, Li JY.

Doumanidis C, Kwak     2002      TE-AP       10     [39]
Y-M.

T. Schenk, I. M.       2009      TE-AP        9     [57]
Richardson, M.
Kraska, S. Ohnimus,

Z. H. Rao, J. Hu, S.   2010       TE          8     [59]
M. Liao, H. L. Tsai

Barborak D, Conrardy   1999       AP          8     [16]
C, Madigan B,
Paskell T.

Bjorgvinsson JB,       1993       AP          7     [47]
Cook GE, Andersen K.

Jesper S. Thomsen      2005       TE          7     [31]

Soderstrom EJ,         2008       AP          6     [2]
Mendez PF.

Hirata Y, Oji T,       2005       TE          5     [32]
Osamura T, Onda M,
Ando N.

Dung Ngo M, Hoang      2007      TE-AP        5     [27]
Duy V, Thanh Phuong
N, Kyeong Kim H,
Bong Kim

Moore KL, Naidu DS,    1999       TE          5     [17]
Abdelrahman MA

Palani PK, Murugan N   2006      TE-AP        3     [29]

Jinhong Zhu,           2008       TE          3     [22]
Shuzhong Song,
Hongxin Shi, Kang
Yong Lee

A. Ramazani, Y. Li,    2013      TE-AP        2     [56]
K. Mukherjee, U.
Prahl, W. Bleck, A.
Abdurakhmanov, M.
Schleser, U. Reisgen

Bingul Z, Cook GE.     1999      TE-AP        2     [41]

Lowke, J.J.            2009       TE          2     [20]

Terasaki H, Simpson    2006      TE-AP        1     [30]
SW.

F. Lu, H.-P. Wang,     2014       TE          0     [64]
A. B. Murphy, B. E.
Carlson

A. Ramazani, K.        2014      TE-AP        0     [55]
Mukherjee, A.
Abdurakhmanov, U.
Prahl, M. Schleser,
U. Reisgen, W. Bleck

Selahattin Ozcelik,    1998       TE         60     [48]
Kevin L. Moore,
Subbaram D. Naidu.

Kim YS, Eagar TW       1993       TE         49     [46]

Moore KL, Naidu DS,    1998      TE-AP       37     [45]
Yender R, Tyler J.

Subbaram ND,           2003       TE         37     [44]
Oozcelik S, Kevin
LM.

Fuerschbach, P.W.,     1998       AP         27     [43]
Eisler, G.R., Steele,
R.J.

Eghtesad M,            2008       TE          0     [42]
Bazargan-Lari Y,
Assadsangabi B.

Suban M, Tusek J.      2001      TE-AP        0     [40]

Thomsen JS.            2004       TE          0     [35]

Karadeniza E,          2007       AP          0     [28]
Ozsarac U, Yildiz C.

D. Iordachescu, L.     2008       AP          0     [24]
Quintino

Bazargan-Lari Y,       2008       TE          0     [23]
Eghtesad M,
Assadsangabi B,
Bazargan-Lari R

Huanca CE, Absi SC.    2009       AP          0     [21]

Restrepo JS            2011       TE          0     [18]

Mishra S,              2005       TE          0     [14]
Chakraborty S,
DebRoy T.

Hu J, Tsai HL.         2007       TE          0     [13]

Weglowski M.St,        2008      TE-AP        0     [1]
Huang Y, Zhang Y.M.

Fuente: elaboracion propia.

Tabla 3. Variables, parametros y constantes del proceso GMAW

Simbolo                    Unidad

[F.sub.d]                    [N]
[F.sub.em]                   [N]
[F.sub.g]                    [N]
[F.sub.m]                    [N]

[F.sub.s]                    [N]
I                            [A]
[L.sub.arco]                 [m]
[V.sub.arco]                 [V]
[l.sub.s]                    [m]
[m.sub.d]                   [Kg]
[M.sub.R]               [[m.sup.3]/s]
[v.sub.m]                   [m/s]
[r.sub.d]                    [m]
x                            [m]
[??] [v.sub.d]              [m/s]
[??], [a.sub.d]         [m/[s.sup.2]]

CT                           [m]

S                           [m/s]

[L.sub.s]                    [H]
[L.sub.w]                    [H]

[r.sub.w]                    [m]
[R.sub.w]                 [[OMEGA]]

[R.sub.s]                 [[OMEGA]]
[V.sub.0]                    [V]
[V.sub.OC]                   [V]
[rho]                    [[OMEGA]/m]
[[rho].sub.p]          [Kg/[m.sup.3]]
[[rho].sub.w]          [Kg/[m.sup.3]]

a
A                        [[m.sup.2]]
C                          [Kg/s]
[C.sub.1]             [[m.sup.3]/(As)]
[C.sub.2]         [[m.sup.2]/([A.sup.2]s)]
[K.sub.1]                 [m/(As)]
[K.sub.2]             [i/([A.sup.2]s)]
[C.sub.d]
[E.sub.a]
g                       [m/[s.sup.2]]
K                           [N/m]
[R.sub.a]                 [[OMEGA]]
[U.sub.b]                   [m/s]
[[mu].sub.0]      [Kgm/[A.sup.2] [s.sup.2]]
Y                       [N/[m.sup.2]]

Simbolo                     Descripcion

                        Variables Dinamicas

[F.sub.d]           Fuerza arrastre aerodinamico
[F.sub.em]            Fuerza electromagnetica
[F.sub.g]               Fuerza gravitacional
[F.sub.m]             Fuerza debida al momento

                            Descripcion

[F.sub.s]            Fuerza tension superficial
I                            Corriente
[L.sub.arco]               Longitud arco
[V.sub.arco]                Voltaje arco
[l.sub.s]               Extension electrode
[m.sub.d]                    Masa gota
[M.sub.R]                   Tasa fusion
[v.sub.m]                 Velocidad fusion
[r.sub.d]                    Radio gota
x                       Desplazamiento gota
[??] [v.sub.d]             Velocidad gota
[??], [a.sub.d]           Aceleracion gota

                             Parametros

CT                     Distancia del tubo de
                    contacto a pieza de trabajo
S                    Velocidad de alimentacion
                             electrode
[L.sub.s]          Inductancia fuente de potencia
[L.sub.w]               Inductancia total de
                        cables de conduccion
[r.sub.w]                 Radio electrode
[R.sub.w]               Resistencia total de
                        cables de conduccion
[R.sub.s]          Resistencia fuente de potencia
[V.sub.0]              Voltaje arco constante
[V.sub.OC]            Voltaje circuito abierto
[rho]                  Resistividad electrode
[[rho].sub.p]             Densidad plasma
[[rho].sub.w]            Densidad electrode

                             Constantes

a                    Constante fuerza de Lorenz
A                    Area transversal electrode
C                    Coeficiente amortiguacion
[C.sub.1]            Constante tasa de fusion 1
[C.sub.2]            Constante tasa de fusion 2
[K.sub.1]         Constante velocidad de fusion 1
[K.sub.2]         Constante velocidad de fusion 2
[C.sub.d]               Coeficiente arrastre
[E.sub.a]             Factor longitud de arco
g                     Constante gravitacional
K                     Constante de elasticidad
[R.sub.a]                 Resistencia arco
[U.sub.b]         Flujo relativo a velocidad gota
[[mu].sub.0]        Permeabilidad espacio vacio
Y                       Tension superficial
                         del metal liquido

Fuente: elaboracion propia.

Tabla 4. Variables susceptibles a ser medidas
en el proceso GMAW

Variable                                 Unidad

Corriente                                 [A]
Velocidad de alimentacion de electrodo   [m/s]
Velocidad de gota                        [m/s]
Distancia tobera-pieza de trabajo         [m]
Voltaje del arco                          [V]
Distancia tobera-electrodo                [m]
Velocidad de soldadura                   [m/s]

Geometria del cordon
Desplazamiento de gota                    [m]
Voltaje de circuito abierto               [V]
Longitud de arco                          [m]

Fuente: elaboracion propia.

Figura 2. Enfoques metodologicos empleados en el
estudio del modelamiento del proceso de soldadura
GMAW

Modelos Infinito Dimensionales   21.8%
Modelos Finito Dimensionales     43.7%
Modelos Estado Estacionario      18.7%
Modelos Empiricos                15.6%

Fuente: elaboracion propia.

Nota: Tabla derivada de grafico segmentado.
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Author:Sebastian Rudas, Juan; Sebastian Restrepo, Juan; Carlos Olmos, Luis
Publication:Revista El Hombre y la Maquina
Date:Jan 1, 2015
Words:6837
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