A medida que aumenta la corriente, la profundidad y el ancho de la capa de revestimiento aumentan y la altura de la capa disminuye. Esto se debe a que, al aumentar la corriente, el calor generado no solo funde el metal de revestimiento, sino también parte del sustrato, produciéndose una mezcla entre el revestimiento y el sustrato, lo que provoca que la capa de revestimiento en su conjunto se hunda, resultando en un aumento de la profundidad de fusión y una disminución de la altura de la capa. Además, al aumentar la corriente, el arco de plasma se vuelve más grueso, se incrementa el rango de temperatura de la fuente de calor y la capacidad de propagación del baño de fusión en el sustrato es mayor, por lo que el ancho del baño de fusión aumenta.
1.2 El efecto desoldaduravelocidad en el moldeo de la capa de revestimiento fundida

Tabla 3.2 Geometría de la sección transversal de las capas de revestimiento fundido con diferentes velocidades de soldadura.

Con el aumento de la velocidad de soldadura, la profundidad de fusión de la capa de revestimiento disminuye, la altura de la capa muestra primero una disminución pronunciada y luego se reduce lentamente, el ancho disminuye. Cuando la velocidad de soldadura es de 4 mm/s, con el aumento del metal de revestimiento hasta cierto punto, la profundidad de fusión es de 1,17 mm, en este momento, el aporte de calor por unidad de longitud no puede hacer que el material base se funda más, la capa de revestimiento fusionada continúa acumulándose hasta una altura de capa de 4,34 mm; la velocidad de soldadura aumenta a 5 mm/s, el aporte de calor por unidad de longitud, la cantidad de alimentación de alambre se reduce, por lo que la profundidad de fusión, la altura de la capa y el ancho se reducen; si la velocidad de soldadura continúa aumentando, como se mencionó anteriormente, el aporte de calor es insuficiente en este momento, solo una pequeña parte del material base puede fundirse, la altura de la capa de revestimiento fusionada muestra primero una disminución pronunciada y luego se reduce lentamente, el ancho se reduce. Si la velocidad de soldadura sigue aumentando, como se mencionó anteriormente, el aporte de calor en este momento es insuficiente, solo se puede fundir una pequeña parte del material base, la capa de revestimiento de fusión no parece estar cediendo, lo que resulta en una mayor reducción de la profundidad de fusión, mientras que la altura de la capa se reduce menos.

1.3 Influencia de la velocidad de alimentación del alambre en el moldeo de la capa de revestimiento

Tabla 3.3 Dimensiones geométricas de la sección transversal de la capa de revestimiento con diferentes velocidades de alimentación del alambre.

A medida que aumenta la velocidad de alimentación del alambre, la profundidad y el ancho de la capa de revestimiento disminuyen y la altura de la capa aumenta. Esto se debe a que, cuando la corriente y la velocidad de soldadura son constantes, el aporte de calor por unidad de longitud también lo es. Con el aumento de la velocidad de alimentación del alambre, aumenta la cantidad de alambre de aporte por unidad de longitud, y el metal de revestimiento necesita absorber más calor. Cuando el aporte de calor no logra fundir completamente toda la capa de revestimiento, la parte del material base se funde menos, por lo que la profundidad de fusión disminuye y la altura de la capa aumenta. Además, la capacidad de extensión del metal de revestimiento cerca de la parte del material base se deteriora, por lo que el ancho disminuye rápidamente.

En resumen, los parámetros efectivos del proceso de revestimiento por arco de plasma de acero inoxidable dúplex 2205 oscilan entre: corriente de 90 A a 110 A, velocidad de soldadura de 4 mm/s a 6 mm/s, velocidad de alimentación del alambre de 50 mm/s a 70 mm/s y caudal de gas iónico de 1,5 L/min.
2. Optimización de los parámetros del proceso de formación de la capa de revestimiento por fusión basada en el método de superficie de respuesta
El método de superficie de respuesta (RSM, por sus siglas en inglés) es una combinación de diseño experimental y técnicas estadísticas de optimización. El análisis de datos de prueba permite derivar, a partir del factor de impacto y el valor de respuesta de la función de ajuste y el mapa de superficie tridimensional, lo que refleja intuitivamente la relación entre el factor de impacto y el valor de respuesta de la prueba real, con un papel predictivo y de optimización. Por estas razones, se seleccionó el RSM en el diseño compuesto central (CCD, por sus siglas en inglés) para desarrollar un programa de optimización de procesos, con el fin de explorar la relación entre la corriente, la velocidad de soldadura, la velocidad de alimentación del alambre y la tasa de dilución de la capa de revestimiento por fusión, así como la relación de aspecto. Mediante modelado matemático, se derivó la función de los parámetros del proceso, la tasa de dilución y la relación de aspecto para lograr la predicción de la calidad de la capa de revestimiento por fusión.

2.1 Influencia de los parámetros del proceso en la tasa de dilución de la capa de revestimiento.

Tabla 3.8 Resultados y verificación de la optimización del proceso