Analysis of Modified Mechanical Properties in the Repair by SMAW Welding of Plow Discs in Andean Agricultural Areas

Abstract

The objective of this contribution is to analyze the results of the technical studies of mechanical properties in standard plow discs, after their repair by manual arc welding with a SMAW coated electrode, commonly used in tillage tasks in Andean agricultural areas. For the repair process, the available, convenient, and easily acquired resources are implemented, such as consumables, equipment, and accessories necessary for the procedure. The nature of the base material was initially determined, by means of a spark spectrometry study for the case of worn plow discs, in such a way that the characteristic alloying elements of AISI-SAE 1340 steel are evident. The base of the original material allows defining and implementing essential and non-essential variables of the SMAW welding process according to AWS D1.1 and D14.3; therefore, the lap joint is designed, comprising of a worn disc plus similar sacrificial metals of identical conditions. As a conventional part of the welding processes, the quality control of the welds is carried out by means of penetrating inks under the ASTM E-165 standard, the respective measurements of the mechanical properties achieved, maintain analog factory hardness values of 37 HRC and increases the hardenability of the lap-type weld bead. Finally, it is concluded that the repair process contributes to a sustainable and efficient alternative that preserves the average hardness and improves hardenability, which are necessary to withstand the operational context that induces the typical premature wear of clayey and humid soils. Keywords: Hardness, hardenability, plow disc, welding, agricultural soil. Resumen El presente aporte tiene el objetivo de analizar los resultados de los estudios técnicos de propiedades mecánicas en discos de arado estándar, posterior a su reparación por soldadura de arco manual con electrodo revestido SMAW, de uso común en labores de labranza de zonas agrícolas andinas. Para el proceso de la reparación, se implementan los recursos disponibles, convenientes y de fácil adquisición, como consumibles, equipos y accesorios necesarios para el procedimiento. Se determina inicialmente la naturaleza del material base, mediante un estudio de espectrometría de chispa para el caso de discos de arado desgastados, de tal manera se evidencia los elementos aleantes característicos del acero AISI-SAE 1340. La base del material original permite definir e implementar variables esenciales y no esenciales del proceso de soldadura SMAW según AWS D1.1 y D14.3, por lo tanto, se diseña la junta de traslape, que comprende de un disco desgastado más metales similares de sacrificio de condiciones idénticas. Como parte convencional de los procesos de soldadura se realiza el control de calidad de las soldaduras mediante tintas penetrantes bajo la normativa ASTM E-165, las respectivas mediciones de las propiedades mecánicas conseguidas, mantienen valores de dureza de fábrica 37 HRC análogos y la templabilidad aumenta en el cordón de soldadura de tipo traslape. Finalmente, se concluye que el proceso de reparación contribuye con una alternativa sustentable y eficiente que conserva la dureza promedio y mejora la templabilidad, necesaria para soportar el contexto operacional que induce el desgaste prematuro típico de terrenos arcillosos y húmedos. Palabras Clave: Dureza, templabilidad, disco de arado, soldadura, suelo agrícola.