Curso de soldadura SAW

LA EMPRESA Plásticos y Alambres, S.A. ( PYASA ) somos una empresa ubicada en García, N.L. México con 25 años de operaciones ininterrumpidas. Tenemos la capacidad para fabricar productos de reconocida calidad de soldaduras y fundentes especiales, formas de alambre y aplicaciones de recubrimiento termofijo y termoplástico. MISION Ser líder en la fabricación de soldadura de microalambre y de arco sumergido, proporcionando servicios de calidad que satisfagan las necesidades y expectativas de nuestros clientes.

POLITICA DE CALIDAD. EL GERENTE GENERAL CON RESPONSABILIDAD EJECUTIVA DEFINE Y DOCUMENTA LA SIGUIENTE POLITICA. ES POLITICA DE CALIDAD DE PLASTICOS Y ALAMBRES, S.A. EL COMPROMETERNOS A SATISFACER AL 100% LOS REQUERIMIENTOS Y ESPECIFICACIONES SOLICITADAS POR NUESTROS CLIENTES, TRABAJANDO EN EQUIPO BAJO UN SISTEMA DE CALIDAD DEFINIDO.

. ING. RICARDO CANTU GONZALEZ GERENTE GENERAL.

ESTA POLITICA , ES A FIN CON LA CULTURA DE TRABAJO EXISTENTE EN ESTA EMPRESA, POR LO QUE GERENCIAS DEPARTAMENTALES Y JEFATURAS, COMPARTEN EL COMPROMISO DE CALIDAD CON LA GERENCIA GENERAL, TENIENDO COMO OBJETIVOS PRINCIPALES: LA SATISFACCION DEL CLIENTE, LA MEJORA CONTINUA Y MANTENERNOS COMO LIDERES EN EL MERCADO DE LOS PRODUCTOS QUE OFERTAMOS. EL GERENTE GENERAL ASEGURA QUE ESTA POLITICA DE CALIDAD, ES ENTENDIDA, IMPLANTADA Y MANTENIDA EN TODOS LOS NIVELES DE LA ORGANIZACION.

COMPROMISOS DE PLASTICOS Y ALAMBRES ,S.A. 1.-

SER MEJOR QUE LA COMPETENCIA EN CUALQUIER MERCADO DONDE SE OFERTEN PRODUCTOS.

2.-

SATISFACER A NUESTROS CLIENTES EN ATENCION Y SERVICIO ASI COMO EN SUS NECESIDADES PARTICULARES DE ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO.

3.-

EL COMPROMISO AL 100% DE LA ALTA DIRECCION EN APOYAR LA MEJORA CONTINUA DE CALIDAD, PARA QUE SUS COLABORADORES PUEDAN TRABAJAR CUMPLIENDO SATISFACTORIAMENTE SUS METAS Y OBJETIVOS DE CALIDAD.

4.-

PREOCUPACION PERMANENTE DE LA ALTA DIRECCION Y RECURSOS HUMANOS POR EL DESARROLLO Y CAPACITACION DE TODO EL PERSONAL YA QUE ESTO ES UN FACTOR PREPONDERANTE EN EL LOGRO DE LAS METAS DE CALIDAD Y LA MEJORA CONTINUA.

5.-

ENFOCAR LAS ACTIVIDADES DE CALIDAD, PRINCIPALMENTE EN LA PREVENCIÓN DE FALLAS, APLICANDO LAS MEDIDAS CORRECTIVAS Y PREVENTIVAS PARA EVITAR LA RENUENCIA DE PROBLEMAS.

6.-

CONCIENTIZAR PERMANENTEMENTE A TODO EL PERSONAL Y NUEVO INGRESO A TRABAJAR EN EQUIPO Y HACER LAS COSAS BIEN A LA PRIMERA VEZ, MOTIVANDO CON FILOSOFIAS DE CALIDAD PARA EVITAR RE-TRABAJOS POR INEXPERIENCIA Y/O NEGLIGENCIA Y ASI ABATIR COSTOS DE CALIDAD.

7.-

MANTENER AUDITORIAS PERMANENTES AL SISTEMA DE CALIDAD. A LOS PROCEDIMIENTOS DE OPERACION, Y AL PRODUCTO TERMINADO DE TODOS LOS PROCESOS DE FABRICACION.

8.-

DAR ASISTENCIA TECNICA Y DE SERVICIO PERMANENTE AL CLIENTE YA QUE EL JUICIO DEL CLIENTE ES LA MEDIDA DE CALIDAD PARA NUESTROS PRODUCTOS.

9. -

DESARROLLO Y EVALUACION PERMANENTE DE NUESTROS PARA GARANTIZAR LA CONSTANCIA DE CALIDAD DE LOS INSUMOS PARA LA FABRICACION DE NUESTROS CLIENTES.

10. -

PREOCUPACION CONSTANTE POR OFRECER PRODUCTOS CON CERO DEFECTOS POR LO QUE NUESTRO OBJETIVO SE FIJA EN LA PREVENCION DE DEFECTOS Y NO SOLO EN LA SIMPLE DETENCION. NUESTRO CONTROL DEL PROCESO PONE EN MANOS DE LOS OPERARIOS LA RESPONSABILIDAD DE LA INSPECCION Y DAR LA AUTORIDAD PARA DETENER LA LINEA DE PRODUCCION CUANDO SE DETECTEN FALLAS.

11. -

MANTENER A LA VANGUARDIA EN EL DESARROLLO TECNOLOGICO Y NUEVOS PROYECTOS, PARA EFICIENTIZAR NUESTROS PROCESOS, Y FABRICAR PRODUCTOS QUE LA COMPETENCIA NO FABRICA.

PROVEEDORES, UTILIZADOS

SERVICIOS ADICIONALES ADEMAS DE LOS CURSOS DE CAPACITACION PYASA LE OFRECE LOS SIG. SERVICIOS :

LABORATORIO METALURGICO ESTUDIOS EN: • DEPOSITO DE SOLDADURA BRONCE AL SILICIO • MATERIAL BASE

METALES FERROSOS ALEACIONES ESPECIALES

CARACTERISTICAS DE PROPIEDADES •

COMPOSICION QUIMICA

PROPIEDADES MECANICAS

•

ENSAYO DE TENSION

ENSAYO DE IMPACTO

•

MEDICION DE DUREZA

PRUEBA DE DOBLEZ

ANALISIS METALOGRAFICO •

TIPO DE ESTRUCTURA

TAMAÑO DE GRANO

•

INCLUSIONES NO METALICAS

MICROFOTOGRAFIA

CARACTERIZACION DE DEFECTOS • •

GRIETAS INTERGRANULARES FALTA DE FUSION

GRIETAS TRANSGRANULARES POROSIDAD

ANALISIS MACROSCOPICO TIPO DE ESTRUCTURA TEXTURA

GEOMETRIA DEL CORDON SUPERFICIE

EVALUACION DEL TRATAMIENTO TERMICO EN EL METAL BASE •

TEMPLADO

REVENIDO

•

NORMALIZADO

CEMENTADO

•

NITRURADO

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PROCESO DE SOLDADURA DE ARCO SUMERGIDO SAW

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I N D I C E Pag I.-

INTRODUCCIÓN

9

II.-

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

10

III.-

EQUIPO

11

IV.-

PARAMETROS DE APLICACION

13

V.-

MATERIALES

19

VI.-

CLASIFICACION DEL FUNDENTE Y ALAMBRE

23

VII.-

CARACTERÍSTICAS ALAMBRE –ELECTRODO

26

VIII.- CALIDAD DE LA SOLDADURA

28

IX.-

REGLAS GENERALES

31

X.-

NOMENCLATURA DE LA SOLDADURA

33

XI.-

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS EN EL ACERO

35

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PROCESO SAW (SUBMERGED ARC WELDING)

INTRODUCCION La soldadura de arco sumergido es un proceso semiautomático o completamente automatizado. Se emplean uno o dos electrodos metálicos desnudos y el arco se protege mediante una cubierta de suministro independiente de un fundente granular fusible. No existe evidencia visible del arco en este método. El arco, el electrodo y el material base están completamente sumergidos en el fundente conductor de alta resistencia. De ahí su nombre ARCO SUMERGIDO. El proceso de arco sumergido produce la coalescencia (unión) de metales por el calentamiento de ellos por un arco entre un electrodo desnudo y el material base; el arco y el metal fundido son “sumergidos” en el fundente sobre la junta a soldar. Se desarrollo con el fin de proporcionar una alta velocidad de deposito en un lapso breve de tiempo El proceso de SAW es un proceso desarrollado y patentado en la hoy EX-URSS en 1930. Es uno de los procesos automáticos más antiguos y fue originalmente creado para la unión longitudinal de grandes tuberías La alta calidad de la soldadura, mayor eficiencia del depósito, alta penetración y aplicación. Junto con la automatización en las operaciones de soldadura, ha permitido el gran desarrollo de este proceso. Su aplicación está limitada a las posiciones plana, horizontal y circunferencial. Los materiales en que se puede aplicar son:

•

ACEROS AL CARBON

•

ACEROS BAJA ALEACIÓN

•

ACEROS INOXIDABLES

•

ACEROS AL MANGANESO

•

ACEROS AL NIQUEL

•

RECUBRIMIENTOS DUROS

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VENTAJAS DEL PROCESO •

Se obtienen grandes velocidades de aplicación del orden de 3 a 80 kg/hr.

•

Debido a las altas corrientes utilizadas hasta de 2,000 amp. se obtiene una excelente penetración.

•

El acabado de la soldadura es muy fino cuando se utilizan fundentes fundidos.

•

La eficiencia de la soldadura es del 95 al 99%, no hay desperdicio de alambre. El desperdicio que existe es en la escoria lo cuál algunas veces sé reprocesa pero no es muy recomendado.

•

No hay necesidad de usar algún gas para crear una atmósfera protectora, ya que la función del fundente es proteger el metal fundido

del

medio

ambiente. •

No existe retrabajo por salpicamiento ó chisporroteo después de la aplicación de la soldadura.

•

Se puede soldar inclusive un mínimo de espesor de placa calibre 16.

•

Otro factor importantísimo es el costo del alambre es más bajo cuando se utilizan electrodos de diámetros mayores (1/16”,5/32”,3/16”,7/32”,etc.)

•

No existe desprendimiento de humos.

•

Cuando se utilizan fundentes aglomerados estos ayudan a mejorar las propiedades mecánicas y químicas en el metal de soldadura.

•

No emite radiación debido a la capa de fundente que cubre al arco de soldadura.

DESVENTAJAS •

Se requiere de una buena preparación de la junta ya que no es

visible

durante el proceso •

Aplicación de la soldadura en posición plana y horizontal

•

Requiere de posicionadores y equipo periférico

•

El equipo para su aplicación es más costoso y complejo

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EQUIPO El EQUIPO REQUERIDO PARA ESTE PROCESO CONSISTE EN: •

Una fuente de potencia

•

Un sistema de control del proceso

•

Un sistema de suministro de electrodo (alimentador)

•

Un sistema de distribución de fundente

•

Un mecanismo de desplazamiento

Y DEBEN DE TENER LOS REQUISITOS REQUERIDOS PARA ESTE PROCESO Y SON LOS SIG. •

Amperaje de 400 a 1500 (según las aplicaciones hasta 400 amp)

•

Voltaje de 18 a 150 volts según el uso

•

Ciclo de trabajo del 100 %

•

Fuente de alimentación que puede ser colocada en un carrito, con el avance de soldadura propio o adaptada según las exigencias de trabajo en puentes para aplicaciones en tornos o maquinas especiales para diferentes tipos de trabajo.

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TIPOS DE APLICACIONES EN PROCESO DE ARCO SUMERGIDO PARÁMETROS DE APLICACIÓN El control en las variables de operación en el proceso de arco sumergido es indispensable para poder obtener tasas de producción elevadas y aplicaciones de buena calidad estos parámetros en orden aproximado de importancia son los siguientes: •

TIPO DE CORRIENTE

•

AMPERAJE

•

VOLTAJE

•

VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO

•

DIÁMETRO DEL ELECTRODO

•

EXTENSIÓN DEL ELECTRODO

•

ANCHURA Y ESPESOR DE LA CAPA DE FUNDENTE

⋙⋘ EL EXITO DEL TRABAJO REQUIERE DEL CONTROL COMPLETO DE LOS PARAMETROS OPERACIONALES ⋙⋘ DOS TIPOS DE CORRIENTES: •

CORRIENTE ALTERNA

Con este tipo de corriente se obtienen las mayores velocidades de depósito de soldadura hasta ( 1.61b/min.) con 2,000 amperes. La profundidad de penetración obtenida con esta corriente es la intermedia entre la obtenida con la polaridad directa e inversa. •

CORRIENTE DIRECTA POLARIDAD DIRECTA: Es la recomendada para evitar grietas en algunas juntas ó biseles.

•

CORRIENTE DIRECTA POLARIDAD INVERSA: Es más recomendada pues se obtiene una mayor penetración de la soldadura.

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AMPERAJE ( INTENSIDAD DE LA SOLDADURA) Es el parámetro que tiene mayor influencia en el proceso SAW, porque alimenta la velocidad del alambre a la medida de su fusión y permite regular la penetración del depósito según la intensidad aplicada. •

Con un aumento del amperaje se consigue una mayor fusión y aumento de penetración en la profundidad del metal base.

•

El uso de amperaje excesivo produce demasiada fusión, excesiva penetración,

socavaciones,

cordones

demasiados

angostos,

desfondamientos y deformaciones de la pieza. •

El uso de amperaje demasiados bajos, produce inestabilidad del arco, falta de fusión, falta de penetración y cordones de soldadura demasiado angostos.

EFECTO DE VARIAR EL AMPERAJE SOBRE LA FORMA Y PENETRACIÓN DE LA FRANJA DE SOLDADURA

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VOLTAJE ( TENSION DE LA SOLDADURA) El objetivo principal del voltaje en la soldadura con arco sumergido es la variación de la longitud del arco entre el alambre electrodo y el metal de soldadura en fusión, determinando así la forma del cordón, su sección transversal y la apariencia externa. Los efectos de voltaje se pueden demostrar en esta forma. •

Si aumenta la intensidad del voltaje, obtendremos una mayor longitud del arco

•

Si por el contrario, aplicamos un menor voltaje obtendremos menor longitud de arco.

CON ALTO VOLTAJE: ( Demasiada longitud de arco. ) •

Se producen cordones de soldadura sujetos a ruptura.

•

Difícil remoción de la escoria de soldadura

•

Aumento en el consumo del fundente

•

Falta de penetración

•

Socavaciones.

EFECTO DE LAS VARIACIONES EN EL VOLTAJE DEL ARCO SOBRE LA FORMA Y PENETRACIÓN DE LA FRANJA DE SOLDADURA

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VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO Es el ajuste del ancho del cordón y el limite de penetración, sin embargo todo esta relacionado con la intensidad y tensión de la soldadura (amperaje-voltaje) y tipo de fundente. Si se reduce la velocidad: •

Se reduce el aporte de potencia o calor por unidad de longitud de la soldadura.

•

Se deposita menos metal de aporte por unidad de la longitud de la soldadura con lo que se reduce el esfuerzo por esta ultima así la franja de la soldadura se hace más pequeña.

Si se aumenta la velocidad: •

Produce una franja de forma convexa propensa al agrietamiento

•

Una exposición excesiva del arco lo que resulta molesto para el operador

•

Un charco de soldadura grande que fluye alrededor del arco y produce una franja áspera con inclusiones de escoria.

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DIÁMETRO DEL ELECTRODO El tamaño del electrodo también influye en la tasa de deposición. A una corriente dada un electrodo de dm. Pequeño tiene mayor densidad de corriente y una tasa de deposición mayor que uno de mayor dm. El diámetro correcto del electrodo en el proceso de soldadura con arco sumergido, es el elemento que junto con el fundente, amperaje y velocidad de avance permiten una profunda penetración del cordón de soldadura en la junta. Además según el diámetro del electrodo condiciona la cantidad de material depositado en la junta. La cantidad de voltaje, amperaje y de la velocidad de avance de la soldadura dependen principalmente: • Del diámetro del alambre electrodo •

Del tipo de alambre electrodo

•

De la penetración requerida

•

Del tipo de bisel ó junta a soldar

•

Del análisis químico del metal base

⋘⋙Generalmente no se puede establecer una cierta cantidad de voltaje, amperaje y una velocidad de avance de la soldadura determinada; para un cierto diámetro del alambre electrodo; pues varía de acuerdo a los incisos anteriores. ⋘⋙

EFECTO DEL TAMAÑO DEL ELECTRODO

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EXTENSIÓN DEL ELECTRODO (STICK OUT) Al desarrollar un procedimiento un buen punto de partida es un stick-out de unas que se recomienda sea de 8 veces el dm. Del electrodo conforme se afina el procedimiento esta longitud se modifica hasta lograr la tasa de fusión del electrodo optima con un amperaje fijo. Cuanta más larga es la extensión mayor será el calentamiento y la rapidez de fusión. este calentamiento por resistencia se conoce como calentamiento: I²R. Las que siguen son extensiones de electrodo máxima sugeridas para electrodos de acero sólidos para SAW. •

Para electrodos de dm. 2.0, 2.4, y 3.2 mm. (5/64”, 3/32”, y 1/8”) es de 75 mm (3 pulgadas).

•

Para electrodos de dm. de 4.0, 4.8, y 5.6 mm. (5/32”, 3/16”, y 7/32 “) Es de 125 mm (5 pulgadas).

ANCHURA Y ESPESOR DE LA CAPA DE FUNDENTE Hay un espesor optimo de la capa de fundente para cualquier conjunto de condiciones de soldadura este espesor debe de establecerse incrementando lentamente el flujo de fundente hasta que el arco de soldadura quede sumergido y no existan destellos. Los gases saldrán sin violencia a los lados del electrodo y en ocasiones se encenderán.

EFECTO DEL ESPESOR DEL FUNDENTE

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DISEÑO Y PREPARACIÓN DE LA JUNTA La soldadura proceso SAW es un proceso de penetración profunda. para evitarse la perforación de las placas que se están soldando se les presenta de manera ajustada o se usa una placa de respaldo donde existen separaciones, deben alterarse los procedimientos para reducir la penetración. Emplearse amperajes mas reducidos, velocidades mayores de avance o corriente continua de polaridad negativa. La soldadura por arco sumergido se aplica para producir soldaduras de Surco, de Filete de Tapón y de Recubrimiento. Las de surco por lo regular se aplican en posición plana y las de filete en las posiciones planas y horizontal. La razón es que es más fácil contener el charco de soldadura y la capa de fundente en estas posiciones sin embargo existen métodos sencillos para producir soldadura de surco en la posición horizontal es posible lograr buenas soldaduras por SAW pendiente abajo con ángulos de 15°a 25° respecto a la horizontal

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MATERIALES El proceso de arco sumergido se emplea para fabricar ensambles de casi todos los materiales empleados en la actualidad. La mayor parte de los aceros se pueden soldar fácilmente con alambres y fundentes especiales diseñados para conferir a la unión soldada propiedades especificas. MATERIAL BASE Las que siguen son clases de algunos materiales base que se pueden soldar: •

ACEROS AL CARBON

•

ACEROS BAJA ALEACIÓN

•

ACEROS INOXIDABLES

•

ACEROS AL MANGANESO

•

ACEROS AL NIQUEL

•

RECUBRIMIENTOS DUROS

La gama de los materiales que pueden soldarse por arco sumergido se ha expandido al aparecer electrodos y fundentes apropiados las combinaciones electrodo-fundente por lo regular pueden clasificarse según las especificaciones de un código.

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ELECTRODOS El material de aporte o electrodos producen depósitos de soldadura que coinciden con los de los materiales estos electrodos se suministran como alambre sólido desnudo los electrodos se empacan en carretes, bobinas o tambos. Las presentaciones de electrodo en grandes cantidades resultan económicas: aumentan la eficiencia de operación y eliminan el desperdicio por fin de rollo.

TIPOS DE PRESENTACIÓN DE ALAMBRE PARA ARCO SUMERGIDO

Los electrodos de acero al carbón suelen estar recubiertos de cobre para evitar una rápida oxidación. El recubrimiento de cobre prolonga la vida en almacenamiento, reduce el desgaste por rozamiento por el tubo de contacto y mejora la conductividad eléctrica El dm de los electrodos en SAW varían de 1.6 mm a 6.4mm (1/16 a 1/4) en la tabla sig. Se presentan pautas generales para seleccionar el intervalo de amperaje los intervalos amplios son características del proceso SAW. Alambres para Arco Sumergido-Diámetros vs. Intervalo de Corriente Dm del alambre Pulgadas mm 5/64 2.3 3/32 2.4 1/8 3.2 5/32 4.0 3/16 4.8 7/32 5.6 1/4 6.4

intervalo de corriente amperaje 200-500 300-600 300-800 400-900 500-1200 600-1300 600-1600

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FUNDENTE PARA ARCO SUMERGIDO Los fundentes para arco sumergido pueden considerarse como mezclas de materiales granulares de origen geológico, minerales u otros compuestos químicos los cuáles combinados en distintas proporciones determinan las características que los hacen indispensables en el proceso de soldadura de arco sumergido. Un requisito primordial del fundente, es la homogeneidad. Cada grano ó partícula deberá tener la misma composición química, además la distribución del tamaño de partícula deberá ser uniforme. El fundente es un buen conductor eléctrico; pero a bajas temperaturas es conductor , y es un medio altamente conductor en su estado fundido.

un mal

Existen varios tipos de fundentes para arco sumergido los cuáles se clasifican en: DE ACUERDO A SU PROCESO DE FABRICACION: • FUNDIDOS • AGLOMERADOS • BONDERIZADOS • COMBINADOS MECANICAMENTE DE ACUERDO A SU INDICE DE BASCISIDAD: • ACIDO • BASICO • NEUTRO

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La función de los FUNDENTES en el proceso de soldadura con arco sumergido es muy importante y variada, entre las principales funciones encontramos las siguientes: 1. -

El fundente protege el charco de soldadura de los agentes contaminantes de la atmósfera.

2. -

Conforma y guía el cordón en su formación.

3. -

Contribuye a la limpieza del metal base.

4. -

Modifica la composición química del metal depositado.

5. -

Permite el uso de altos amperajes.

6. -

Al derretirse y transformarse en escoria protege al metal depositado de

un

rápido enfriamiento.

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7.-

La calidad de la soldadura puede ser afectada por el mal cuidado y manejo del fundente.

8.-

Debido a que existe una alta concentración localizada de color en el proceso se

pueden

obtener

mayores

penetraciones

con

más

rápidas

velocidades de soldado. 9.

No hubiese la capa protectora ( fundente) , el arco provocará quemaduras al operador y retrabajos al metal base que después sería un punto de falla los altos niveles de radiación térmica provocarían cáncer si no hubiera la capa protectora de fundente.

SOLDADURA DE ACEROS AL CARBONO los materiales de acero al carbono por lo regular se sueldan con combinaciones de electrodo y fundente clasificadas bajo la norma AWS A 5.17 :Electrodos de Acero al Carbono y Fundentes para Soldadura por Arco Sumergido.

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ANSI/AWS A5.17

Los Aceros Tipicos que se sueldan con estos consumibles se listan en ANSI/AWS D1.1 . Al seleccionar consumibles para proceso SAW. Es preciso que tanto la resistencia a la tensión como al vencimiento mínimas así como las propiedades de tenacidad de muesca (si se requieren) del metal de aporte coincidan con la del metal base. La especificación AWS A5.17. prescribe los requisitos que deben cumplir los electrodos y fundentes para soldadura por SAW. Los electrodos solidos se clasifican en base a su composición química (de fabrica) en tanto que los electrodos compuestos se clasifican según la química del deposito.

CLASIFICACION DE LOS FUNDENTES Y ALAMBRES PARA SAW Para clasificar los fundentes y alambres para SAW se usan letras y numeros que son aplicados para identificar el material su resistencia a la tracción, resistencia al impacto, elementos aleantes ,contenido nominal de carbono, etc. Sistema de clasificacion para combinaciones fundente-electrodo Indica fundente _____________________________________________________________________________________25 DEPARTAMENTO DE SERVICIO AL CLIENTE

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Indica la resistencia minima a la tensión (en incrementos de 10,000 psi) del metal de soldadura depositado de acuerdo con las condiciones de soldaduras dadas y empleando el fundente y electrodo con la clasificacion especifica. Designa las condiciones de tratamiento termico en que se efectuaron las pruebas “A” indica recien soldado y “P” tratado térmicamente después de la soldadura. Indica la temperatura minima en °F |de la resistencia al impacto del metal de soldadura arriba mencionado que es de 27J o mas. E: indica un electrodo solido. EC: indica un electrodo compuesto.

FXXX-EXXX Clasificacion del electrodo empleado para producir la Soldadura a la que se refiere lo anterior.

Ejemplos:

F7A6-EM12K : Es una designación completa. Se refiere a un fundente que produce metal de soldadura que en la condicion recien soldada tiene una resistencia a la tensión de por lo menos 70,000 psi y resistencia al impacto charpy de muesca en “V” de por lo menos 27 J a –51°C. Cuando se produce con un electrodo EM12K en las condiciones que prescribe esta especificación. F7A4-EC1 : Es una designacion completa pára un fundente cuando tambien se indica la marca del electrodo empleado para la calificación. Se refiere a un fundente que con dicho electrodo produce metal de soldadura que , en la condicion recien soldada, tiene una resistencia a la tensión de por lo menos 70,000 psi y energia charpy de muesca “V” de por lo menos 27J a –40 °C, cuando se produce en las condiciones que prescribe esta especificación. EL-12 La letra “ E” : quiere decir electrodo La letra “L” : “Low” en ingles quiere decir “Bajo” contenido de manganeso EL# “12” : significa el contenido nominal minimo de carbono en centésimas de %

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Cuando se encuentran en la clasificacion de los alambres electrodos una letra delante de los numeros como es: •

EL XX : “E” ya sabemos que es el significado de electrodo y “L” es bajo contenido de manganeso.

•

EM-XX : “M” es mediano contenido de manganeso.

•

EH-XX : “H” es alto contenido de manganeso.

Ademas es muy facil tener que usar alambres que después de los digitos tengan la letra “K”. Ejemplo: EM-12K “K” : dicha letra indica que el alambre electrodo esta fabricado con tratamiento termico.

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ALAMBRE- ELECTRODO Lubricante Capa de Cobre Grasas Alma de Acero

GRASAS.Entonces menos grasas tenga el micro - alambre se oxida más rápido en atmósfera abierta y en lugar donde la humedad relativa es muy alta. El exceso traerá por consecuencia exceso de humos, e inestabilidad de arco. CAPA DE COBRE.Entre menos sea la capa de cobre, menor será la cantidad tóxicos que se producirán por la reacción del arco de soldadura el Cobre total máximo permitido: 0.50, el cobre ayuda al deslizamiento por el chirrión, a la estabilidad del arco de soldadura y a la conductividad eléctrica entre la punta de Contacto y el alambre electrodo. ALMA DE ACERO.Los análisis químicos dependerá de la especificación AWS, DIN, que se requiera. LUBRICANTE.Ayuda al deslizamiento del alambre por el chirrión y a la estabilidad del arco de soldadura.

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PUNTA DE CONTACTO .- Cilindro de Cobre con un orificio en el centro ( Generalmente con una tolerancia con respecto al alambre para el cual ha sido diseñada). EJEMPLO

Tolerancia:

Alambre calibre 5/64= 0.078 in

0.012 in

Diámetro del orificio = 0.078+ 0.012 =

0.090 in

Sus principales funciones son: • • • • •

Conducir la corriente y voltaje hacia el alambre - electrodo. Conducir el alambre de tal forma que elimina lo más posible alguna Oscilación. Las puntas de contacto para trabajo pesado (en forma continua) Promueven la penetración profunda.

EL ARO El aro para un alambre electrodo se define como el círculo que se forma al desenrollar 4 vueltas del carrete y tirarlo al piso. El ARO está regido por la AWS en el apartado A5.17 para proceso SAW y A.5.18 para proceso GMAW Para calibre 0.030 in. El aro no debe ser menor a 12 pulgadas Para calibre 0.035 in. El aro no debe ser menor a 15 pulgadas Entre mayor sea el tamaño del aro tendrá: • •

Un mejor deslizamiento por la funda ó chirrión Se reducirá el desgaste prematuro de las puntas de contacto.

• •

El alambre electrodo irá más directo hacia el centro del bisel ó ranura Garantiza un plano más largo en la limpieza de los chirriones.

Espiral El espiral se define como la altura que se forma en la punta de un aro al tirarlo al piso. Las especificaciones del espiral son de 1” máximo. Si el espiral no cumple en lo anterior se reflejará en la punta de contacto con oscilaciones de alambres electrodo así como también inestabilidad de arco de soldadura, exceso de

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chisporroteo e incluso intermitencias en la continuidad de flujo del alambre electrodo. CALIDAD DE LA SOLDADURA BAJA PENETRACION: Definición .- Fusión inadecuada del metal base. ACCION CORRECTIVA: •

Aumentar el amperaje

•

Usar el electrodo al positivo ( polaridad invertida)

•

Bajar el voltaje en filetes y juntas en “V”

•

Usar stick-out corto

•

Aumentar el ángulo de la junta incluyendo juntas en “V”

•

Bajar el diámetro del alambre electrodo en soldaduras de filetes.

POROSIDAD Definición: Gases atrapados en áreas libres de metal sólido en la soldadura con arco sumergido. PRINCIPALES CAUSAS •

Velocidad de avance de la soldadura demasiado alta.

•

Un azufre (s) arriba de 0.05% en el acero es causa de porosidad al soldar con

arco sumergido

•

Contaminación del metal base

•

Insuficiencia recubrimiento del arco por parte del fundente.

•

Amperaje inadecuado

•

Voltaje inadecuado

•

Fundente inadecuado ( con exceso de humedad )

Usualmente la porosidad se puede prevenir usando: •

Una excelente práctica adecuada de soldadura con arco sumergido

•

Un metal base con bajo azufre ( menor al 0.5%)

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•

Usando un fundente adecuado y sin humedad.

SOCAVACION: Definición: Es la reducción en espesor de la pared adyacente a la soldadura. Principales causas: • Fundente de baja calidad ( inadecuado ) •

Voltaje inadecuado

Principales causas: • Amperajes ( altos) •

Voltajes ( altos)

•

Precalentamiento del metal base inadecuado

•

Selección del tipo de alambre electrodo inadecuado

•

Bajar la velocidad de avance de la soldadura

•

Usar el electrodo al negativo ( -)

•

Alto contenido de carbono en el metal base ( Aceros al carbono)

•

Amperaje inadecuado

•

Velocidad de avance de la soldadura demasiado alta.

Generalmente la socavación se elemina con un fundente adecuado y una buena práctica adecuada de soldadura con arco sumergido. INCLUSIONES DE ESCORIA DEFINICION: Son los óxidos y sólidos no metálicos que quedan atrapados en el cordón de soldadura con arco sumergido. Principales causas: •

Un bajo amperaje

•

Un bajo voltaje

•

Un fundente inadecuado

•

Una escoria demasiada viscosa

•

Una escoria con una alta velocidad de solidificación

•

Un metal base oxidado.

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La mayoría de las inclusiones de escoria se pueden prevenir utilizando el fundente adecuado, con una excelente práctica adecuada de soldadura con arco sumergido, y eliminando el óxido presente en el metal base. GRIETAS: Definición: Rupturas del metal base al ser soldados con soldaduras de arco sumergido. La velocidad de desplazamiento del arco es muy alta, ó el amperaje suministrado es suficiente, de la manera que los gases no tiene tiempo suficiente, para salir a la superficie a consecuencia de un depósito solidifica rápidamente. La longitud del arco es muy grande y los gases no alcanzan a proteger el depósito. No se ha efectuado una limpieza adecuada de la pieza a soldar. FALTA DE FUSIÓN : La falta de fusión en un defecto tan grave como las fracturas. Representa una falta de continuidad entre el material base y el material depositado, ó entre cordones subsecuentes. Su origen se atribuye a la aplicación de material en condiciones de baja temperatura, ya sea en el electrodo fundido ó en el material base; ó ambos. Esta situación se vé favorecida cuando el suministro del calor del arco es sumamente bajo, y puede deberse a causas como; uso de bajos amperajes, distancia entre electrodos y metal grande, alta velocidad de aplicación. Normalmente es posible encontrar agentes extraños provenientes de suciedad de los biseles, tales como; grasa, pintura, óxidos, etc. La presencia de porosidades debe atribuirse a las siguientes irregularidades: La campana de gases que protege el arco es eliminada por corriente de aire. El recubrimiento de los electrodos se encuentra en mal estado roto, desprendido ó húmedo, ó bien su composición es insuficiente para dar buena protección.

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REGLAS GENERALES EN LA APLICACION DE SOLDADURA CON ARCO SUMERGIDO 1.-

El fundente debe de mantenerse en lugares completamente exentos de humedad.

2.-

Antes de empezar la soldadura, la superficie a soldar debe de estar completamente limpia y seca.

3.-

El fundente en el reciclaje si se llega a mezclar con impurezas, causa porosidades en el cordón.

4.-

No quitar la escoria ( Fundente fundido) cuando está de color rojo, pues es exponer al metal de soldadura a un enfriamiento muy rápida. La escoria generalmente se desprende sola sin la ayuda de la piqueta.

5.-

Es recomendable quitar la escoria a una distancia no inferior a 35 cm

6.-

La tensión del arco debe de ser mantenida constante si aumenta la tensión aumenta el consumo del fundente, por lo tanto si el tipo del fundente es aleante, la aleación aumenta con la tensión del arco.

EN SÍNTESIS, PODEMOS DECIR QUE, APLICANDO EL VOLTAJE ADECUADO, CON UN CONSTANTE AMPERAJE Y CORRECTA VELOCIDAD DE AVANCES DE SOLDADURA. 1.-

Obtendremos un cordón liso, extendido y sin socavaciones

2.-

Tendremos un consumo del fundente normal.

3.-

Una reducción de la porosidad, provocadas por las escamas ó láminas de fundición presentes en el arco.

4.-

Además, el metal de aporte disminuye los elementos aleantes presentes en el fundente.

5.-

Un buen desprendimiento de escoria.

6.-

Una penetración adecuada.

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NOMENCLATURA EN LA SOLDADURA

1

7 4 2

5 6

3

SOLDADURA DE FILETE 1.

GARGANTA REAL DE UNA SOLDADURA DE FILETE La distancia más corta entre la raíz de la soldadura y la cara de una Soldadura de filete.

2.

CATETO DE UNA SOLDADURA DE FILETE La distancia desde la raíz de la junta al borde de la soldadura de filete.

3.

RAIZ DE LA SOLDADURA Los puntos en los que la soldadura interceptan las superficies del metal base.

4.

BORDE DE LA SOLDADURA La unión de la soldadura y el metal base.

5.

CARA DE LA SOLDADURA La superficie expuesta de una soldadura por el lado donde se ejecutó la soldadura.

6.

PROFUNDIDAD DE LA FUSION La distancia que la fusión se extiende dentro del metal base ó pase previo desde la superficie fundida durante la soldadura.

7.

TAMAÑO(S) DE LA SOLDADURA Longitud del cateto del filete.

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NOMENCLATURA EN LA SOLDADURA

5

6

4

3

1

2

SOLDADURA DE RANURA 1. -

ABERTURA DE RAIZ La separación en la raíz de la junta entre las piezas de trabajo

2.-

CARA DE RAIZ Cara de la abertura adyacente a la raíz de la junta.

3.-

CARA DE LA JUNTA La superficie de un miembro inclinado en la junta

4.-

ANGULO DEL BISEL El ángulo formado entre el borde preparado de un miembro y un plano Perpendicular a la superficie del miembro.

5.-

ANGULO DE LA JUNTA El ángulo total incluido de la junta entre las piezas de trabajo a unirse medio de la soldadura.

por

6.-

TAMAÑO DE LA SOLDADURA La penetración de la junta (profundidad del bisel más la penetración de cuando se especifique)

raíz

7.-

ESPESOR DE LA PLANCHA Espesor de la plancha soldada.

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INFLUENCIAS DE LOS ELEMENTOS EN EL ACERO CARBONO: Tiene una gran influencia en el comportamiento de los aceros, una variación en el contenido de carbono en un acero influye directamente en las temperaturas de fusión del acero, en las temperaturas de los tratamientos térmicos del acero, de las durezas del acero entre otros. Además de los puntos de fusión del acero. MANGANESO: El manganeso se emplea siempre en el acero, teniendo sobre él un afecto beneficioso, tanto directa como indirectamente; siempre se añade durante el proceso de fabricación, entre sus propiedades principales podemos mencionar la de contrarrestar la fragilidad debida al azufre y al aumentar la templabilidad siendo su empleo muy económico. SILICIO: La presencia de este elemento en los aceros, durante la fusión, aumenta la calidad de los lingotes, oponiéndose a la formación de sopladuras y actuando como ayuda durante la desoxidación. Mientras el porcentaje no sea mayor de 0.30%, este elemento no causará problemas en la soldadura, contenidos mayores, especialmente en el depósito, reducen las características de la resistencia al impacto, haciendo al acero menos tenaz. MOLIBDENO: El molibdeno, al igual que el tungsteno mejora la resistencia mecánica y dureza en caliente de los aceros, se combina a menudo con otros elementos de aleación en los aceros aleados comerciales, la adición de otros elementos especiales aumenta el valor del molibdeno en los aceros, cromo - molibdeno, níquel - molibdeno, tungsteno - molibdeno son las combinaciones correspondientes utilizadas, los aceros al molibdeno para estructuras de la serie 4XXX encuentra muchas aplicaciones para piezas que se han de tratar térmicamente. Este elemento se emplea tanto en acero estructural como en el acero para herramientas. Así mismo aumenta la resistencia a la corrosión en inoxidables y forma partículas resistentes a la abrasión. CROMO: El cromo le comunica a los aceros dureza, resistencia al desgaste y otras propiedades muy útiles, entre ellas; Aumento de resistencias a la corrosión y oxidación, templabilidad, resistencia a las altas temperaturas y aumenta la resistencia al desgaste por abrasión y fricción (con contenidos de carbono altos). El cromo es el principal elemento de la aleación en muchos de los aceros para herramientas con el fin de obtener una dureza extrema. TUNGSTENO: El tungsteno tiene la siguiente influencia sobre el acero: mejora la resistencia de los aceros a altas temperaturas, aumenta la resistencia mecánica y tenacidad, aumenta la templabilidad, forma partículas duras y resistencias a la abrasión, en los aceros de herramientas. _____________________________________________________________________________________37 DEPARTAMENTO DE SERVICIO AL CLIENTE

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NIQUEL: El níquel en los aceros mejora la resistencia a la fatiga, aumenta la resistencia a la corrosión mejora la tenacidad y comunica propiedades notables al acero. Los aceros al níquel son más duros que los aceros al carbono, característica de valor en piezas que se emplean para resistir al desgaste, los aceros al níquel con 1.5 al 3% de níquel se aplican para estructuras. Estos aceros, en forma de piezas forjados ó coladas, poseen excelentes propiedades mecánicas después de un simple recocido ó normalizado, los aceros que contienen aproximadamente 5% de níquel son famosos por su excelente comportamiento en piezas que están sujetas a severas cargas de choque. VANADIO: La presencia de vanadio aumenta grandemente la resistencia mecánica, dureza y tenacidad. Su efecto más importante es el producir un tamaño de grano muy pequeño e inducir el control del mismo, el vanadio en los aceros es efectivo en cantidades tan pequeñas como 0.05% y en muchos de los aceros aleadas corrientes, el contenido de vanadio oscila alrededor de 0.30%. Los aleados empleados a elevadas temperaturas, tales como aceros para trabajos en caliente y herramientas para corte rápido, contienen hasta 4.0% de vanadio. ALUMINIO: Se utiliza como elemento desoxidante, sin embargo no es muy recomendable su uso debido a la tendencia de favorecer la formación de grafito. AZUFRE: El azufre contenido del acero puede variar desde trazas hasta 0.05%. En los tipos corrientes de acero, el porcentaje de azufre se mantiene por debajo de 0.06%. El azufre siempre se combina con el manganeso, para formar sulfuro de manganeso (Mn,S), el sulfuro de manganeso debilita al acero, rompiendo la continuidad y la forma de partículas alargadas comunica propiedades direccionales, sin embargo, el sulfuro de manganeso tiene un efecto lubricante y grasiento que rompe las virutas formadas durante el corte al maquinar del acero, aumentando así la factibilidad de mecanización, los aceros que son de fácil corte, tiene un contenido de azufre más elevado que los aceros ordinarios. ( Favorece la maquinabilidad) produce fragilidad en frío. FOSFORO: El fósforo, contenido de los aceros satisfactoriamente varía desde trazas ó casi 0.05%. Este elemento aumenta la tendencia a la formación de grano grueso y por lo tanto, debilita al acero, además provoca en los aceros el fenómeno de hacer quebradizos a una temperatura alrededor de 400 ºC. Y esta característica del fósforo se nota en la soldadura como una sensibilidad a fisuras durante el enfriamiento del acero, ya que por falta de elasticidad en el rango de temperatura de 400ºC se agrieta el material al tener que soportar las fuerzas de contracción. ( Favorece la fragilidad en caliente.)

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BIBLIOGRAFIA. • Welding hand book Volumen 2 Edition 8 •

Soldadura de arco Sumergido. massivo Vladimiro Pireda

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