Modelo matemático para el análisis del comportamiento térmico en el proceso de soldadura de un acero estructural mediante un software con base en el método de elementos finitos

Introduction: A welding process to join two pieces of work with the presence of an electric arc is linked to a dynamical system represented by the interaction of two governing equations. Objectives: The general objective of this research was to develop a mathematical model for the analysis of thermal behavior in the GMAW electric arc welding process of a structural steel. Methodology: making an investigation of the descriptive propositional type, with a descriptive scope, a quantitative approach, On the other hand, the methodology of numerical simulation was used with the technique of the Finite Element Method (MEF) and the main instrument that was handled to process all the information collected was a CAE software (Computer Aided Engineering)."  Results: the approximate solutions of the interaction of the partial differential equation (EDP) of heat conduction and the Goldak mobile source equation were found, to present a proposal that ended with the analytical, descriptive part of the maximum temperature of the electric arc, the isothermal curves, and the Thermally Affected Zone (ZAT) of a virtual specimen for a given time. For the theoretical validation of the proposed model, another CAE software was used. Conclusions: it is concluded that the mathematical model developed is efficient and valid since for a specific time the relative errors of 2.43% and 1.01% were obtained when comparing the maximum temperatures of the cord and the useful length of the ZAT, respectively.Introducción: Un proceso de soldadura para unir dos piezas de trabajo con la presencia de un arco eléctrico está ligado a un sistema dinámico representado por la interacción de dos ecuaciones de gobierno. Objetivos: el objetivo general de esta investigación fue desarrollar un modelo matemático para el análisis del comportamiento térmico en el proceso de soldadura por arco eléctrico GMAW de un acero estructural. Metodología: haciéndose una investigación del tipo propositiva descriptiva, con un alcance descriptivo, un enfoque cuantitativo, Por otro lado, se utilizó la metodología de la simulación numérica con la técnica del Método de los Elementos Finitos (MEF) y el instrumento principal que se manejó para procesar toda la información recopilada fue un software CAE (Computer Aided Engineering). Resultados: se encontró las soluciones aproximadas de la interacción de la ecuación diferencial parcial (EDP) de conducción de calor y la ecuación de la fuente móvil de Goldak, con el fin que se dio a conocer una propuesta que terminó con la parte analítica, descriptiva de la temperatura máxima del arco eléctrico, las curvas isotérmicas y la Zona Afectada Térmicamente (ZAT) de una probeta virtual para un tiempo determinado. Para la validación teórica del modelo propuesto se utilizó otro software CAE. Conclusiones: se concluye que el modelo matemático desarrollado es eficiente y válido ya que para un tiempo específico se obtuvieron los errores relativos de 2,43 % y   1,01 %   al comparar las temperaturas máximas del cordón y la longitud útil de la ZAT respectivamente. &nbsp