Optimization and Influence of GMAW Parameters for Weld Geometrical and Mechanical Properties Using the Taguchi Method and Variance Analysis
- 1. Polytechnic Institute of Bragança
- 2. Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Description
Gas metal arc welding is one of the arc fusion processes that is widely used in industry due to its high efficiency. The correct selection of the input parameters has direct influence on the weld quality and, with the control of those parameters, it is possible to reduce the amount of weld material, improve its properties and then increase the productivity of the process. This study intends to take a group of weld parameters and submit them to the optimization by the Taguchi Method and check the influence of those through a Variance Analysis (ANOVA). An L9 orthogonal array gathered three parameters (weld voltage, weld speed and weld torch angle) into three levels, then, with all combinations set and performed, the macrography and the transversal tensile strength test provided, respectively, the geometrical and the mechanical properties. The signal-to-noise ratios enable the optimization and the ANOVA provided the influence of the input parameters on the response parameters. The weld speed appeared as the most influent parameter for the weld geometry, contributing 63.54% to reinforcement, 66.36% to width and 66.94% to penetration, and the weld torch angle the most influent to the ultimate transversal tensile strength (41.39%). The optimum levels to the reinforcement are 22.4 [V], 400 [mm/min] and 30 [°], to the width 22.4 [V], 300 [mm/min], 0 [°], to the penetration 23.3 [V], 400 [mm/min], 0 [°] and, lastly, to the ultimate transversal tensile strength 24.1 [V], 200 [mm/min], 15 [°]. The Taguchi method showed to be suitable for this kind of problem and giving an efficient experiment design and good results. Keywords: Taguchi method, Optimization, GMAW
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
لحام القوس المعدني بالغاز هو أحد عمليات اندماج القوس المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة بسبب كفاءته العالية. الاختيار الصحيح لمعلمات الإدخال له تأثير مباشر على جودة اللحام، ومع التحكم في تلك المعلمات، من الممكن تقليل كمية مادة اللحام، وتحسين خصائصها ثم زيادة إنتاجية العملية. تهدف هذه الدراسة إلى أخذ مجموعة من معلمات اللحام وتقديمها إلى التحسين بطريقة تاغوشي والتحقق من تأثيرها من خلال تحليل التباين (ANOVA). جمعت مصفوفة متعامدة L9 ثلاثة معلمات (جهد اللحام وسرعة اللحام وزاوية شعلة اللحام) في ثلاثة مستويات، ثم، مع تعيين جميع التوليفات وتنفيذها، وفرت ماكروغرافي واختبار قوة الشد المستعرض، على التوالي، الخصائص الهندسية والميكانيكية. تمكن نسب الإشارة إلى الضوضاء من التحسين وتوفر ANOVA تأثير معلمات الإدخال على معلمات الاستجابة. ظهرت سرعة اللحام باعتبارها المعلمة الأكثر تأثيرًا لهندسة اللحام، حيث ساهمت بنسبة 63.54 ٪ في التعزيز، و 66.36 ٪ في العرض و 66.94 ٪ في الاختراق، وزاوية شعلة اللحام هي الأكثر تأثيرًا على قوة الشد المستعرضة النهائية (41.39 ٪). المستويات المثلى للتسليح هي 22.4 [فولت]، 400 [مم/دقيقة] و 30 [درجة]، إلى العرض 22.4 [فولت]، 300 [مم/دقيقة]، 0 [درجة]، إلى الاختراق 23.3 [فولت]، 400 [مم/دقيقة]، 0 [درجة]، وأخيرا، إلى أقصى قوة شد عرضية 24.1 [فولت]، 200 [مم/دقيقة]، 15 [درجة]. أظهرت طريقة تاغوشي أنها مناسبة لهذا النوع من المشاكل وتعطي تصميمًا فعالًا للتجربة ونتائج جيدة. Keywords: Taguchi method, Optimization, GMAWTranslated Description (French)
Le soudage à l'arc gaz-métal est l'un des procédés de fusion à l'arc qui est largement utilisé dans l'industrie en raison de son rendement élevé. La sélection correcte des paramètres d'entrée a une influence directe sur la qualité de la soudure et, avec le contrôle de ces paramètres, il est possible de réduire la quantité de matériau de soudure, d'améliorer ses propriétés et d'augmenter ensuite la productivité du processus. Cette étude a l'intention de prendre un groupe de paramètres de soudure et de les soumettre à l'optimisation par la méthode de Taguchi et de vérifier l'influence de ceux-ci par le biais d'une analyse de variance (ANOVA). Un réseau orthogonal L9 a rassemblé trois paramètres (tension de soudage, vitesse de soudage et angle de la torche de soudage) en trois niveaux, puis, avec toutes les combinaisons définies et effectuées, la macrographie et le test de résistance à la traction transversale ont fourni, respectivement, les propriétés géométriques et mécaniques. Les rapports signal sur bruit permettent l'optimisation et l'ANOVA a fourni l'influence des paramètres d'entrée sur les paramètres de réponse. La vitesse de soudage est apparue comme le paramètre le plus influent pour la géométrie de la soudure, contribuant à 63,54% au renforcement, 66,36% à la largeur et 66,94% à la pénétration, et l'angle de la torche de soudage le plus influent à la résistance à la traction transversale ultime (41,39%). Les niveaux optimaux pour l'armature sont 22,4 [V], 400 [mm/min] et 30 [°], à la largeur 22,4 [V], 300 [mm/min], 0 [°], à la pénétration 23,3 [V], 400 [mm/min], 0 [°] et, enfin, à la résistance à la traction transversale ultime 24,1 [V], 200 [mm/min], 15 [°]. La méthode Taguchi s'est révélée adaptée à ce type de problème et a donné un plan d'expérience efficace et de bons résultats. Mots-clés : Méthode Taguchi, Optimisation, GMAWTranslated Description (Spanish)
La soldadura por arco metálico con gas es uno de los procesos de fusión por arco que se utiliza ampliamente en la industria debido a su alta eficiencia. La correcta selección de los parámetros de entrada influye directamente en la calidad de la soldadura y, con el control de esos parámetros, es posible reducir la cantidad de material de soldadura, mejorar sus propiedades y luego aumentar la productividad del proceso. Este estudio pretende tomar un grupo de parámetros de soldadura y someterlos a la optimización por el Método Taguchi y comprobar la influencia de los mismos a través de un Análisis de Varianza (ANOVA). Una matriz ortogonal L9 reunió tres parámetros (voltaje de soldadura, velocidad de soldadura y ángulo del soplete de soldadura) en tres niveles, luego, con todas las combinaciones establecidas y realizadas, la macrografía y la prueba de resistencia a la tracción transversal proporcionaron, respectivamente, las propiedades geométricas y mecánicas. Las relaciones señal-ruido permiten la optimización y el ANOVA proporcionó la influencia de los parámetros de entrada en los parámetros de respuesta. La velocidad de la soldadura apareció como el parámetro más influente para la geometría de la soldadura, contribuyendo con 63.54% al refuerzo, 66.36% al ancho y 66.94% a la penetración, y el ángulo del soplete de soldadura el más influente a la resistencia a la tracción transversal final (41.39%). Los niveles óptimos para el refuerzo son 22.4 [V], 400 [mm/min] y 30 [°], para el ancho 22.4 [V], 300 [mm/min], 0 [°], para la penetración 23.3 [V], 400 [mm/min], 0 [°] y, por último, para la resistencia a la tracción transversal final 24.1 [V], 200 [mm/min], 15 [°]. El método Taguchi demostró ser adecuado para este tipo de problemas y dar un diseño de experimento eficiente y buenos resultados. Palabras clave: Método Taguchi, Optimización, GMAWFiles
7097-Article%20Text-30546-1-10-20200602.pdf.pdf
Files
(4.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:755a0cfdedd56602ce316788f50141fc
|
4.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين وتأثير معلمات GMAW لخصائص اللحام الهندسية والميكانيكية باستخدام طريقة Taguchi وتحليل التباين
- Translated title (French)
- Optimisation et influence des paramètres GMAW pour les propriétés géométriques et mécaniques des soudures à l'aide de la méthode de Taguchi et de l'analyse de variance
- Translated title (Spanish)
- Optimización e influencia de los parámetros GMAW para propiedades geométricas y mecánicas de soldadura utilizando el método de Taguchi y el análisis de varianza
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3033907052
- DOI
- 10.18502/keg.v5i6.7097
References
- https://openalex.org/W2056237852
- https://openalex.org/W2740454397
- https://openalex.org/W2949346252
- https://openalex.org/W2966118493