PROCESOS DE SOLDADURA ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina % de &' (ernardo D. )urc*art 1PROCESOS DE SOLDADURAProcesos de SoldaduraIntroducci"n: Los mltiples procesos de soldadura fueron desarrollados con la finalidad de mejorar la productividady la capacidad prctica para resolver la posibilidad de ejecutar la soldadura.Cada uno de los distintos procesos de soldadura tiene asociadas mltiples variables.Dichas variables alteran las distintas estructuras metalrgicas que pueden lograrse, determinando conello las distintas propiedades mecnicas y qumicas finales.Cuando dise!amos una "specificaci#n de $rocedimiento de %oldadura, intentamos obtenerdeterminadas propiedades y usamos de las variables para lograrlo.De!inici"n del contenido:"n la prctica cotidiana, para la soldadura de componentes y estructuras de instalaciones industrialeslo ms frecuente es la soldadura por arco el&ctrico."n este curso veremos los cuatro procesos de soldadura clsicos y ms populares. Cadaunodeellostieneventajasylimitaciones, determinansusvariables, nospermitenunusocondicionado y definen los resultados finales 'propiedades mecnicas y qumicas(. ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina % de &' (ernardo D. )urc*art 1PROCESOS DE SOLDADURA+OPICO I: PROCESOS DE SOLDADURA POR ARCO%. Soldadura con Electrodo Re,estido -SMA./1.1. )ntroducci#n 1.1.1. Caractersticas del proceso 1.1.*.+uentes de $oder.1.1.,.-entajas y $rincipales .plicaciones 1.1./.$osiciones .plicables1.1.0.1ateriales %oldables 2 "spesores1.*.-ariables del proceso1.,."l "lectrodo1.,.1."l revestimiento de los electrodos1.,.*.+unciones del revestimiento 1.,.,.Como afecta a la soldadura el revestimiento*. Soldadura por Arco Sumer$ido -Su*mer$ed Arc .eldin$/0SA.:*.1 )ntroducci#n *.1.1 Caractersticas del proceso *.1.* +undamentos del proceso*.1., Caractersticas e implicancias*.1./ "quipamiento*.* -ariables del proceso3*., Consumibles3 *.,.1 +undentes*.,.* "lectrodos*.,., %elecci#n de consumibles*.,./ $ropiedades mecnicas*.,.0 +isuraci#n y otros defectos1. Soldadura +I2 -2+A./:,.1. )ntroducci#n,.1.*. Caractersticas del proceso ,.1.,. "quipamiento,.1./. .ntorcha,.*. -ariables del proceso ,.*.1. 4peratividad y aplicaciones,.,. Consumibles3,.,.1. "lectrodos no consumibles,.,.*. 5ases,.,.,. -arillas de aporte3 Soldadura Ml20MA2 -2MA.4 5CA./:/.1. )ntroducci#n/.*. "quipamiento/.,. 6ransferencia metlica/./. -ariables del proceso/.0. 1ateriales de aporte y gases de protecci#n ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina & de &' (ernardo D. )urc*art *PROCESOS DE SOLDADURA%. Soldadura con Electrodo Re,estido -SMA./*.1.)ntroducci#n *.1.1. Caractersticas del proceso *.1.*.+uentes de $oder.*.1.,.-entajas y $rincipales .plicaciones *.1./.$osiciones .plicables*.1.0.1ateriales %oldables 2 "spesores*.*.-ariables del proceso*.,."l "lectrodo*.,.1."l revestimiento de los electrodos*.,.*.+unciones del revestimiento *.,.,.Como afecta a la soldadura el revestimiento1.1. Introducci"n1.1.1. Caracter6sticasdel proceso"l procesoconsisteenel establecimientodeunarcovoltaicoentrelapie7ayel e8tremodeunelectrodo, consistenteenunalambredehierrorevestidodemateriasorgnicaseinorgnicasaglutinadasconsilicatosalcalinos, quecumplenfuncionesespecficasparamejorarel arcoylaspropiedades del metal de soldadura. 9 ver fig.1:.1 9%.%.& 5uentes de Poder"l equipo de soldadura es muy sencillo, consiste en la fuente de poder, la pin7a porta electrodo, lacone8i#n de masa y los cables.La fuente de poder debe presentar la caracterstica de intensidad constante, para que la corriente desoldadura se vea poco afectada por las variaciones de la longitud del arco. ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina 1 de &' (ernardo D. )urc*art ,PROCESOS DE SOLDADURA$ara la soldadura en corriente continua, se utili7arn transformadores ; rectificadores o generadores,para la soldadura en corriente alterna se utili7an transformadores.$ara la selecci#n adecuada de la fuente de poder se deber tener en cuenta al electrodo que se va aemplear,deformaquepuedasuministrarel tipodecorriente'ccoca(, rangodeintensidadesytensi#n de vaco que se requiera.Los electrodos bsicos necesitan mayores tensiones de vaco en comparaci#n con los electrodos detipo rutilo y celul#sicos.%alvo para algunos tipos de electrodos especficos, los bsicos requieren corriente continua, mientrasquelosdelosdemstiposderevestimientopuedenser empleadosindistintamenteconcorrientecontinua o alterna.%.%.1. 7enta8asPrincipales Aplicaciones-entajas3"l equipo de soldadura es relativamente sencillo, verstil,de bajo costo y portable"l metal deaporteylaprotecci#nduranteel soldeoprovienendel propioelectrodorevestido, sinnecesidad de gases adicionales o fundentes."s menos sensible al viento y a las corrientes de aire que los procesos con protecci#n gaseosa.%e puede operar en cualquier posici#n, en espacios abiertos # confinados."s aplicable a la mayora de los metales y aleaciones de uso normal."s aplicable para una gran variedad de espesores.Limitaciones3"s un proceso lento, por la baja tasa de deposici#n y por la necesidad de retirar la escoria. mm."l proceso es aplicable a aceros al carbono, aceros aleados,ino8idables, fundicionesy metales noferrosos tales como el aluminio, cobre, nquel y sus aleaciones.1.*. 7aria*les del proceso %/ "l dimetro del electrodo3Los parmetros de los que depende la selecci#n del dimetro del electrodo son la posici#n, el espesordel material yel tipodeuni#n. "ngeneral, sedeberseleccionar el mayordimetroposiblequeasegure los requisitos de aporte t&rmico y que permita su fcil utili7aci#n."l aportet&rmicodependedelaintensidaddecorriente, latensi#ndel arcoylavelocidaddedespla7amiento &/ )ntensidad de soldadura "l rango de intensidades con que opera un electrodo es dependiente de su dimetro.La intensidad de soldadura depende de la posici#n de soldadura, de los espesores de los materiales asoldar, de la penetraci#n deseada, de las caractersticas del recubrimiento y de los posibles defectosque se desean evitar.1/ Longitud del .rcoLa longitud del arco regula la tensi#n del mismo. .l alterar la longitud, variamos el ancho de la soldadura. . mayor longitud, aumentamos la tensi#n, aumentando tambi&n el calor aportado y aumentamos el ancho del cord#n.3/ -elocidad de despla7amientoDe la velocidad de despla7amiento tambi&n depende el calor aportado. ?na adecuada velocidad dedespla7amiento permite un dep#sito de metal de caractersticas regular y una sobremonta sin e8cesosni carencias.:/ 4rientaci#n del electrodo."l electrodo puede encontrarse orientado hacia delante del sentido de despla7amiento o hacia atrs."llo depende de la posici#n de la soldadura.1.,. El Electrodo ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina : de &' (ernardo D. )urc*art 0PROCESOS DE SOLDADURA1.,.1. El re,estimiento de los electrodos"l revestimiento de los electrodos, compuesto por una me7cla de materias primas en polvo,aglutinadas con silicatos alcalinos,tienen las siguientes funciones3 $romover el encendido del arco. +acilitar la conducci#n el&ctrica del arco y su estabilidad. $roveer de una atm#sfera gaseosa para proteger el arco y la pileta del o8igeno y del nitr#geno delaire. .portar los elementos que equilibran los procesos fsicoqumicos del arco. Constituir una aislaci#n el&ctrica del alambre de tal manera de poder dirigir el arco. $roveer escoria para complementar la protecci#n del metal de soldadura, refinarlo y contribuir a sucontrol durante soldadura. 1ejorar los condiciones de viscosidad y tensi#n superficial del metal en estado liquido de manerade asegurar una buena transferencia del metal de aporte y su me7cla con el metal base. .portar los elementos constituyentes de la escoria de manera de hacerlams activa respecto alafino y protecci#n del ba!o de fusi#n. .umentarla velocidad de fusi#n. .ctuar como medio de transferencia de aleantes, deso8idantes, y polvo de hierro. .portar elementos de aleaci#n al ba!o de fusi#n.1.,.*. 5unciones del re,estimiento $ara poder comprender claramente el fen#meno de la soldadura el&ctrica es necesario precisar conmayor detalleel papel importantequejuegael revestimientodeloselectrodos, yquepuedeserclasificado en tres roles3 metalrgico, el&ctrico y fsico;mecnico.A. 5unci"n metal;r$ica del re,estimiento"l electrodo se utili7a para reali7ar una junta soldada en el metal base@ por lo tanto debe obtenerse elmetal fundido que responda a caractersticas bien determinadas. "l revestimiento colabora a obtenereste resultado metalrgico protegiendo elba!ode fusi#n contrala acci#n e8terior yaportandoloselementos necesarios para compensar las perdidas por o8idaci#n y para mejorar las propiedades delmetal fundido.%. Protecci"n $aseosaAaymaterialesenlosrevestimientosqueporcombusti#ny2odescomposici#nenel arcoel&ctricoproveen de una atm#sfera gaseosa protectora que no permite el contacto de los elementos del airecon el metal fundido. "n los electrodos celul#sicos es la celulosa que al descomponerse libera gas&.Protecci"n mec#nica%e produce debido que la velocidad inicial de fusi#n del revestimiento es menor que la del alambre,provocndose un entubado de este dentro del revestimiento, el que acta como protector mecnico dela gota en estado liquido. ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina ' de &' (ernardo D. )urc*art BPROCESOS DE SOLDADURA1. Protecci"n por la escoria"n las operaciones metalrgicas el papel fundamental de las escorias es absorber ciertas impure7asdel metal. "n soldadura esta funci#n se ve equilibrada con la de proteger el metal mientras esta enestado liquido y luego actuar como aislante demorando el enfriamiento del mismo, adems de proveerelementos de aleaci#n.La composici#n qumica de la escoria determina el grado de acide7 o basicidad de la misma, los quepueden variar en todo el espectro.3. Aporte de elementos de aleaci"n. pesar del corto tiempo de contacto entre el metal depositado en estado liquido y la escoria, el aportede elementos de aleaci#n por medio del revestimiento, no es despreciable."l revestimiento tiene una gran influencia sobre la composici#n qumica del metal depositado. .s esposible fabricar un electrodo con alma de acero dulce, cuyo deposito es un ino8idable del tipo 1>2>@ elcromo y nquel necesario se encuentra en el revestimiento y la aleaci#n se produce en el proceso deformaci#n de la gota metlica en la punta del electrodo.(0 5unci"n elPROCESOS DE SOLDADURA&/La operaci"n de soldadura:estabilidad del arco, yfacilidad de arranquefacilidad de manipulaci#n y control de la escoriafacilidad de remoci#n de escoriaresistencia del recubrimientoausencia de humos t#8icos1/ La econom6a altavelocidad de deposici#n 3/ Condiciones de operaci"n:posiciones de soldadurat&cnica de soldeo%edebetener encuentatambi&nquenosololacomposici#nqumicadelosconstituyentesdelrevestimientoafectanel comportamientodel electrodo, sinotambi&nsugradodedivisi#n'por ej.partculas muy gruesas pueden dar lugar a partculas parcialmente fundidas u otro tipo desegregaci#n(, el mododeprocesamiento'por ej. temperaturadehorneado(, yel origen'por ej.contenido de $ en los minerales(. ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina ? de &' (ernardo D. )urc*art DPROCESOS DE SOLDADURA*.Soldadura por Arco Sumer$ido -Su*mer$ed Arc .eldin$/0SA.:*.* )ntroducci#n *.,.B Caractersticas del proceso *.,.C +undamentos del proceso*.,.> Caractersticas e implicancias*.,.D "quipamiento*./ -ariables del proceso3*.0 Consumibles3 *.0.1 +undentes*.0.* "lectrodos*.0., %elecci#n de consumibles*.0./ $ropiedades mecnicas*.0.0 +isuraci#n y otros defectos&.%Introducci"n &.%.% Caracter6sticas del proceso &.%.& 5undamentos del proceso:"larcoel&ctrico se genera entreunalambredesnudo,alimentadoenforma continuay la pie7aasoldar. La protecci#n del arco se efecta por medio de un fundente granulado que se alimenta a trav&sdeunatolvayque cubretotalmenteelarcohaciendoinnecesarialaprotecci#ndelavista. Dichofundentesefundeporel calor del arcoformandounaprotecci#ngaseosaeficienteyproveyendoelementos deso8idantes y eventualmente elementos de aleaci#n al ba!o metlico.6antoel alambrecomoel fundente debentenerunacomposici#nqumica adecuada paraque,encombinaci#n, conformen un cord#n de soldadura que cumpla con los requisitos e8igidos. ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina %@ de &' (ernardo D. )urc*art1:PROCESOS DE SOLDADURA"sdeaplicaci#npara lafabricaci#ndeca!eras'electrodosimple ymltiple(, lafabricaci#n naval'tpico es eluso de electrodo mltiple con respaldo(, la construcci#n de estructuras, recipientes depresi#n 'soldaduras de uni#n y de plaqueado(.&.%.& Caracter6sticas e implicancias: %e utili7a para la soldadura con altas corrientes '*::;1444.(, no produce salpicado nicontaminaci#n atmosf&rica. $osee una alta eficiencia t&rmica, alta penetraci#n y alta velocidad dedeposici#n'sinmolestiaal operador por radiaci#ndel arco, perorequieremayor control paraelseguimiento de junta(. %uelda en posici#n bajo mano,hori7ontal, y vertical en filetes. "l consumo defundente es proporcional al del electrodo, produce escoria lquida que protege y conforma la piletadando soldaduras de e8celente terminaci#n superficial. &.%.1. EAuipamiento:"l equipo necesario es complejo, requiri&ndose los siguientes elementos3?nafuentedeenergael&ctricadecorrientecontinuaalterna, detensi#nconstanteocorrienteconstante.?n devanador que alimente el alambre en forma continua por medio de un mecanismo de tracci#nsimilar al utili7ado en 1)5;1.5.?na tolva que alimente el fundente. ASME CODE, SEC.IX Soldadura: procedimientoscali!icaci"n. P#$ina %% de &' (ernardo D. )urc*art11PROCESOS DE SOLDADURA?n mecanismode traslaci#nquedesplace,convelocidad regulable, alambreyfundenteenformaautomtica, a lo largo de la junta a soldar.Laautomati7aci#ndel procesopermitetrabajar conaltasintensidadesdecorriente'hasta1*::.mperes( lo cual disminuye considerablemente los tiempos completos en soldar una junta, comparadocon los dems procesos de soldadura el&ctrica.&.%7aria*les del proceso:Las principales son la corriente, el voltaje, la velocidad de soldadura@ la e8tensi#n del electrodo 'sticEout(, el dimetro de alambre, lapolaridad y la altura de capa de fundente.La corriente afecta lapenetraci#n es regulada por la densidad de corriente, y la velocidad de aporteen forma directa."lvoltaje afecta el contorno y la forma,ladiluci#n,laalturade la sobre montay el consumo defundente 'en el caso de fundentes activos afecta la composici#n de la soldadura(. La velocidad afectael tama!o del cord#n, que es inversamente proporcionala la velocidad. La altavelocidad reduce la penetraci#n y el ancho e incrementa la probabilidad de porosidad. . alta velocidadel voltaje debe ser ms bajo para evitar soplo magn&tico. Con alto voltaje y baja velocidad se puedeproducir un formato de cord#n susceptible de fisuraci#n en caliente.Lae8tensi#ndel electrodo'sticEout( influyeenel precalentamientodel electrodo. Lapenetraci#ndisminuye y la velocidad de deposici#n aumenta al aumentar el sticE out. de &' (ernardo D. )urc*art1>PROCESOS DE SOLDADURA3 Soldadura Ml20MA2 -2MA.4 5CA./:3.% )ntroducci#n3.& "quipamiento3.1 6ransferencia metlica3.3 -ariables del proceso3.: 1ateriales de aporte y gases de protecci#n3.%. Introducci"n:"larcoel&ctrico se genera entreunalambredesnudo,alimentadoenforma continuay la pie7aasoldar. La protecci#n del arco se efecta por medio de un gas que puede ser inerte 'arg#n o helio('soldadura1)5( o activo 'anhdrido carb#nico o me7cla( 'soldadura 1.5(..l fundir,el alambreseaportaal ba!o, porlotantodebetenerunacomposici#nqumicatal quepermiteobtener las propiedades deseadas delcord#nde soldadura yproveer, adems, elementosdeso8idante que garanticen la calidad de dicho cord#n. "l anhdrido carb#nico, utili7ado para soldaracero al carbono, debe cumplir con los siguientes requisitos3$ure7a mnima3 DD,CG@Aidrogeno y nitr#geno m8imo3 :,10G@$unto de roco3 ;,0D C3.&. EAuipamiento:"l equipoutili7adoensoldadura1)5;1.5requieredeunmayor nmerodeelementosquelosprocesos precedentes, segn el siguiente detalle3a( ?na fuente de energa el&ctrica de corriente continua, de tensi#n constante.b( ?n devanador que alimente el alambre en forma continua. Consta de un mecanismo de tracci#n,compuesto por uno o dos pares de rodillos comandados por un motor de corriente alterna y unacaja conductorac( ?na antorcha en forma de pistola, que recibe alambre a trav&s de un manguerote fle8ible. "n lee8tremo inferior posee un tubo de contacto, de donde el alambre recibe la corriente de soldadura,proveniente de la fuente.