t-1-10

ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA-

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Septiembre 2004


-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -1-

NDICE:

1. SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

2. MATERIALES DE BASE

3. PRODUCTOS DE APORTE 3.1 Electrodos. 3.2 Fluxes.

4. ESPECIFICACIONES 4.1 EN 4.2 AWS

5. CARACTERSTICAS Y PROPIEDADES DEL METAL 5.1 Composicin de flux.

5.2 Caractersticas mecnicas. 5.3 Clases de corriente y polaridad. 5.4 Influencia de los parmetros de soldeo.

6. RECOMENDACIONES GENERALES

7. DEFECTOS DE LAS SOLDADURAS

8. VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL PROCESO

9. TECNICAS ESPECIALES 9.1 Soldadura con hilo caliente. 9.2 Arco sumergido con electrodo de banda. 9.3 Soldadura con electrodo mltiple. 9.4 Adicin de polvos metlicos. 9.5 Soldadura con electrodo prolongado.

10. SEGURIDAD E HIGIENE



1. SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

El proceso de soldadura por arco sumergido, o mtodo SAW, consiste en la fusin de un electrodo continuo, que puede ser macizo o tubular, protegida por la escoria generada por un flux (*), granulado o en polvo, con el que se alimenta el arco por separado.

El proceso de Arco Sumergido permite depositar grandes volmenes de metal de soldadura de excelente calidad (tasas de deposicin de hasta 50 kg/hr) a bajo coste para una amplia gama de aplicaciones. El sistema es totalmente automtico y permite obtener grandes rendimientos en produccin. Se puede usar tambin como un proceso semiautomtico, mediante una pistola manual, similar a la que se usa en soldadura MIG/MAG, pero con dimetros de hilo mayores (hasta 2,4 mm) y, de forma parecida a como en el proceso MIG se aportara gas de proteccin, se aporta en este caso el flux que nos viene alimentado de un tanque a presin.

El arco elctrico se establece entre el electrodo metlico y la pieza a soldar. Como electrodos, pueden utilizarse uno o varios alambres o hilos simultneamente o bien flejes o bandas.

El flux protege el arco y el bao de fusin de la atmsfera circundante, de tal manera que ambos permanecen invisibles durante el proceso. Parte del flux se funde con un papel similar al del recubrimiento en los electrodos revestidos: protege el arco, lo estabiliza, genera una escoria de viscosidad y tensin superficial adecuadas e incluso permite aadir elementos de aleacin o compensar la prdida de ellos. El resto de flux, no fundido, puede recuperarse y reciclarse en el proceso.

La figura 1 muestra cmo funciona el proceso de arco sumergido.

Hilo

Flux Escoria slida

Arco

Metal depositado slido

Cmo funciona el arco sumergido

ire

Bao fundido de electrodo, fluxy metal base

Escoria fundida

FIGURA 1


Las figuras 2 y 3 muestran respectivamente los elementos del sistema de forma esquemtica y su aplicacin prctica en un equipo industrial.

En la figura 4 se describen los elementos necesarios, ms usuales, en una instalacin para soldadura por arco sumergido.

-CURSO DE FORMACIN DE IN

A B C D E

(*) N. del A. Se prefierepor otra, es ms amplia qugranulados. GENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -3-

FIGURA 2 .- Cordn de soldadura F.- Flux .- Escoria solidificada G.- Alimentador del flux .- Aspirador de flux H.- Cordn de la raz .- Soporte gua del electrodo I.- Metal de base .- Electrodo

mantener esta palabra sin traducir. Por una parte, se emplea corrientemente y, e polvo, que tambin se utiliza, ya que algunos de los fluxes son en realidad

FIGURA 3


11

Fuente de corriente

Hilo

Cofre de control de parmetros

Tolva de flux

Cables Cabezal de soldadura

FIGURA 4

2. MATERIALES DE BASE

Este proceso es bastante verstil y se utiliza para unir aceros al carbono, de baja aleacin, inoxidables y aleaciones de nquel. Tambin se emplea para revestir materiales con objeto de resistir el fenmeno de corrosin, procedimiento denominado de overlay o recargue, que ser tratado posteriormente. Tanto la calidad como el aspecto que se obtiene de las uniones con este proceso suele ser excelente. En la figura 5 se da una idea de las ventajas del proceso SAW con otros procesos de soldadura:

3

SAW

MIG / MAG (GMAW)

MMA(SMAW)

TIG(GTAW)

Aum

ento

de

tasa

de

depo

sicin

Laser(LBW)

ManualVerstil

ProductividadFcil automatizacin

Alta productividadSoldadura en plano

Calidad

Alta velocidadPrecisin

FIGURA 5



La figura 6 muestra el esquema de instalacin industrial de una columna SAW llevando a cabo una costura circunferencial en un recipiente, que a su vez es girado por medio de viradores.

En la figura 7 se observa un tractor SAW para realizacin de soldaduras automatizadas con la menor inversin.

-CURSO DE FOR

FIGURA 6

FIGURA 7

MACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -5-


3. PRODUCTOS DE APORTE

3.1 Electrodos

Existen electrodos para soldar aceros al carbono, de baja aleacin, de alto contenido en carbono, aleados, inoxidables, aleaciones de nquel y aleaciones especiales para aplicaciones de recargues. Los electrodos se suministran en forma de alambre slido o tubular con flux o metal en polvo en su interior, y en forma de fleje o banda, especiales para depsitos por recargue, como los mostrados en las figuras 8 y 9 en donde se trabaja sobre la superficie interna de la parte cilndrica de un recipiente y en la 10, sobre uno de sus fondos.

FIGURA 8

-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS

FIGURA 9

FIGURA 10

EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -6-



Normalmente se presentan enrollados en carretes de 10 a 500 kg de peso o en bidones de 100 a 1000 kg, mientras que el fleje se suministra en bobinas. Los electrodos de acero se recubren de cobre, excepto para soldaduras de materiales resistentes a la corrosin, ciertas aplicaciones nucleares o la fabricacin de reactores para la industria del petrleo y petroqumica. El recubrimiento de cobre evita la corrosin, mejora el contacto elctrico y disminuye el rozamiento del hilo con el dispositivo de alimentacin.

El dimetro del hilo vara normalmente desde 1,6 mm a 6,4 mm.

La gama de intensidades usuales es la siguiente:

mm

Rango de intensidades Amperios

1,6 2

2,4 3,2 4

4,8 5,6 6,4

150 - 300 200 - 400 250 - 500 300 - 600 400 - 800

500 - 1000 600 - 1200 700 - 1600

3.2 Fluxes

Son compuestos minerales mezclados. Entre ellos se encuentran SiO2, TiO2, CaO, MgO, Al2O3, MnO, K2O, Na2O, Li2O, FeO, ZrO2 y CaF2.

Como ocurre con los electrodos revestidos para soldadura manual, el fabricante del flux se reserva la composicin qumica completa del mismo y todo lo ms ofrece porcentajes parciales de elementos agrupados por familias que ejercen una accin similar. Segn el sistema de fabricacin se dividen en:

3.2.1 Fluxes fundidos.

En los fluxes fundidos (fused o prefused) la materia prima se mezcla en seco y se funde posteriormente en un horno elctrico a una temperatura entre 1500C y 1700C. Despus de la fusin y de cualquier adicin final, la carga del horno es colada y enfriada. El enfriamiento se produce por el paso de la mezcla fundida a travs de una corriente de agua. El resultado es un producto con apariencia cristalina que es triturado, cribado para clasificacin segn tamao y envasado.

Los fluxes fundidos tienen las siguientes ventajas:

Buena homogeneidad qumica.

Fcil eliminacin de los finos, sin que afecte la composicin del flux.

Normalmente no higroscpicos, lo que simplifica su manejo y almacenamiento, al mismo tiempo que elimina problemas de soldadura.

Permiten el reciclado, sin cambios significativos en la composicin de las partculas.

Adecuados para las ms altas velocidades de trabajo en la operacin de soldeo.


La mayor limitacin consiste en la dificultad de aadir desoxidantes y ferroaleaciones durante su fabricacin, sin segregaciones o prdidas elevadas. La causa es la alta temperatura asociada a la fusin de las materias primas. Esto supone que no puedan usarse en algunas aplicaciones, como en juntas estrechas o cuando los requerimientos de propiedades mecnicas son elevados. Adems no se pueden obtener en grados bsicos o neutros.

Ciertos fabricantes suelen expresar los contenidos de componentes, agrupados por familias:

, , , etc. Al2O3 + MnOSiO2 + TiO2 CaO + MgO

Existe una limitacin en la intensidad mxima de utilizacin a efectos de estabilidad de elementos de flux, que aproximadamente es de 800 A.

Al no ser higroscpicos, es suficiente tratarlos a unos 200C para eliminar la posible humedad.

3.2.2 Fluxes cohesionados

En la fabricacin de un flux cohesionado (bonded), las materias primas son pulverizadas, mezcladas en seco y cohesionadas con silicato potsico, silicato sdico o una mezcla de ambos. Esta parte de la fabricacin es similar a la de la pasta de los electrodos revestidos. Despus del cohesionado, la mezcla hmeda es sinterizada y cocida a una temperatura relativamente baja. Los pellets se rompen por machaqueo, se criban para clasificacin al tamao deseado y se envasan en sacos de PVC para protegerlos de la humedad.

Las ventajas de los fluxes cohesionados son:

Es posible la adicin de desoxidantes y elementos de aleacin, gracias a la baja temperatura inherente al proceso. Los elementos de aleacin pueden aadirse ya sea como ferroaleaciones o como metales elementales, para producir aleaciones que no estn disponibles en el mercado como electrodos para uso manual o bien para ajustar la composicin del metal depositado.

Al ser baja la densidad de estos fluxes permiten una capa de flux ms gruesa en la soldadura.

Las escorias solidificadas son fcilmente eliminables.

Las limitaciones son:

Tendencia a absorber humedad, de la misma manera que el recubrimiento de los electrodos revestidos, lo cual da lugar a posible formacin de porosidades o fisuracin por hidrgeno, a causa de la absorcin de humedad.

Posible cambio en la composicin de flux, debido a la segregacin o prdida de las partculas finas.

La intensidad mxima de corriente para estos fluxes oscila entre 800-1000 A. Estos tipos de fluxes estn muy en desuso.



3.2.3 Fluxes mezclados mecnicamente

Para producir un flux de este tipo, el fabricante o el usuario pueden mezclar dos o ms fluxes fundidos, cohesionados o aglomerados entre los comercialmente disponibles en la proporcin necesaria para conseguir los resultados deseados.

Los inconvenientes son:

Segregaciones durante su envasado, almacenamiento o manipulacin.

Segregaciones en el sistema de alimentacin y recuperacin durante la operacin de soldeo.

Posible inconsistencia de flux resultante de la mezcla.

Estos fluxes tambin estn en desuso, siendo los ms utilizados los fluxes aglomerados, que, por esa causa veremos ms en detalle:

3.2.4 Fluxes aglomerados

Las materias primas son xidos de hierro, productos qumicos tales como silicatos, fluoruros, carbonatos, etc. Estas sustancias cumplen con objetivos diversos como escorificacin viscosidad, desoxidacin, ionizacin, etc.

Ciertos fabricantes suelen expresar los contenidos de componentes agrupados por familias:

, , , , etc. Al2O3 + MnO SiO2 + TiO2 CaF2 CaO + MgO

El proceso de fabricacin es similar al de los cohesionados, excepto que se utiliza un aglomerante cermico en lugar de un silicato. El aglomerante cermico requiere un secado a temperaturas relativamente elevadas.

Despus de secos, se tamizan para conseguir la granulometra deseada. Los fluxes aglomerados se consideran cermicos porque no han sido fundidos. Presentan una superficie muy porosa y suelen ser higroscpicos, por lo que se recomienda que su embalaje sea estanco, adems de que puede requerirse su resecado antes de usarlos o el mantenimiento en ambientes secos, tal como el ejemplo de Recomendaciones de almacenamiento que se da ms adelante.

Se distinguen de los fundidos porque:

Aportan mayor cantidad de elementos al metal depositado.

Se pueden utilizar con hilos no aleados.

Su actividad qumica es muy variada. Se distinguen entre fluxes activos, neutros o aleados segn si aportan algunos elementos de aleacin al metal depositado adicional al aporte del hilo consumible, o bien entre fluxes bsicos, cidos, rutilos o mezcla de ellos, segn el tipo de escoria que forman y las propiedades mecnicas que favorecen en el metal depositado.

El consumo de flux es menor.




La transferencia de Mn procedente del flux al metal depositado es cinco veces mayor en los aglomerados que los fundidos. Por esta razn pueden utilizarse hilos con 0,5% de Mn en el primer caso, precisndose hilos con el 2% de Mn en el caso de fluxes fundidos.

Una ventaja esencial es su baja densidad aparente. La consecuencia es que en el arco se funde o escorifica poco flux. Como resultado, el consumo es de 0,9 kg de flux aglomerado frente a 1,3 kg de flux fundido/kg de hilo (en condiciones ptimas de recuperacin y reciclado del flux durante la soldadura).

En este tipo de flux, la intensidad mxima de utilizacin suele ser mayor que en los fundidos y oscila entre 800 y 1200 A, en funcin de la naturaleza de los componentes. La temperatura para eliminar la posible humedad tambin es superior y se sita en torno a los 300C.

EJEMPLO DE RECOMENDACIONES DE ALMACENAMIENTO Y SECADO DE LOS FLUXES PARA ARCO SUMERGIDO, de un fabricante concreto

==============================================================

ALMACENAMIENTO

Los fluxes aglomerados en sacos de plstico, almacenados en su embalaje original, no daado, requieren las siguientes condiciones de almacenamiento a fin de evitar una absorcin excesiva de humedad.

Temperatura superior en 5C como mnimo, en relacin a la temperatura ambiente.

El flux mantenido en su embalaje de origen, debe almacenarse a cubierto sin contacto directo con el agua (lluvia o condensacin).

SECADO

Condiciones de Almacenamiento : Temperatura > ambiente + 5C

Tiempo de almacenamiento :

De 0 a 6 meses : Utilizar tal cual

De 6 meses a 3 aos : Secar de 1 a 2 horas a 300-375C

El secado debe efectuarse con el flux fuera de su embalaje, en una estufa ya calentada a la temperatura deseada.

Se recomienda que la estufa tenga circulacin de aire y evacuacin de la atmsfera.

El flux debe colocarse lo ms extendido posible, no debiendo sobrepasar los 3 cm. de altura.

La operacin de secado puede efectuarse un mximo de 4 veces.

El flux secado, listo para la soldadura, se mantendr seco durante un tiempo ilimitado, mantenindolo a una temperatura de 50-120C.



RECICLAJE

El flux no consumido, recogido despus del fin de la soldadura, deber ser depurado de cualquier tipo de contaminante ( escoria, metal, etc.)

Se evitarn los daos sufridos por el flux en los sistemas de aspiracin y de reciclaje.

La adicin de un 10 a un 40% de flux nuevo, contribuir a mantener la granulometra inicial del flux.

CLASIFICACIN DE LOS FLUXES AGLOMERADOS:

Segn su nivel de actividad:

Fluxes activos:

Contienen una cantidad controlada de Mn y/o Si que se aaden al flux para proporcionar mayor resistencia a la porosidad o a la fisuracin as como mayores niveles de resistencia mecnica.

Su uso est limitado a soldadura por un solo lado, por ambos lados, soldadura en rincn, pero no se recomienda usarlos en multipasada para uniones de aceros de espesores mayores a 25 mm, ya que la composicin qumica y por tanto las propiedades mecnicas que se obtienen son no homogneas en cada una de las pasadas.

Fluxes neutros:

No producen cambios significativos en la composicin qumica del metal depositado incluso aunque se produzcan variaciones importantes del voltaje del arco (longitud de arco que, al variar, produce la fusin de mayor o menor cantidad de flux) durante la soldadura.

Se utilizan ampliamente ya que pueden usarse tanto en una sola pasada como en multipasada, sobre todo en los casos en que se desea un solo flux para una amplia gama de aplicaciones.

Fluxes aleados:

Contienen una cantidad controlada de aleantes, los cuales producen, con alambres de acero al carbono, metales depositados de aceros aleados.

Se utilizan principalmente en soldaduras de recargue, no siendo aconsejables para soldaduras de unin o si se requiere una composicin qumica y/o propiedades mecnicas completamente homogneas en todas las soldaduras, pues stas dependern en gran medida de la cantidad de flux que se funde en cada momento, que es, a su vez, dependiente de la longitud del arco o del voltaje del mismo.

Se adjunta un artculo que puede resultar de sumo inters para eleccin del flux ms idneo para cada aplicacin:


Seleccin del tipo de flux Factores a tener en cuenta para maximizar la productividad y minimizar los costes

en soldadura SAW

The Lincoln Electric Co

Traduccin: Jordi Donate, EWE, Lincoln KD, S.A.

Fluxes cidos vs. Fluxes bsicos


En los ltimos aos algunos fabricantes de consumibles de soldadura e ingenieros de soldadura han invertido grandes esfuerzos para promocionar los fluxes bsicos para arco sumergido como la mejor eleccin en la mayora de aplicaciones automticas y semiautomticas. Esta estrategia ha conducido a la publicacin de informaciones errneas o faltas de rigor en la promocin de los fluxes bsicos frente a los cidos.

Uno de los errores de concepto ms importantes lo constituye la creencia generalizada de que el metal depositado con fluxes altamente bsicos proporciona muy buenas propiedades de resiliencia en soldadura multipasada. Es importante entender que, contrariamente a esa extendida creencia, muchos de los fluxes bsicos disponibles comercialmente no muestran una relacin directa entre basicidad y tenacidad del metal depositado. Utilizar este criterio cuando se selecciona un flux para un determinado trabajo puede incrementar a menudo los costes de produccin, dificultar la realizacin de la soldadura y empobrecer la calidad de la misma.

La eleccin del mejor par hilo/flux para una determinada aplicacin debe tener en consideracin muchos otros factores. Simplificando, la eleccin de un par hilo/flux depende del tipo de aplicacin.

Histricamente, el flux escogido como primera opcin en aplicaciones de soldadura monopasada ha sido un flux de tipo cido, con valores de ndice de Basicidad menores que 1(1). El motivo de esta eleccin es que los fluxes cidos, por su diseo, proporcionan las siguientes ventajas:

Excelente aspecto del cordn.

Mayor resistencia a la fisuracin del metal de soldadura.

Mayor resistencia a la absorcin de humedad y, en general, menor contenido de hidrgeno difusible en el metal depositado.

Mayor resistencia a porosidad producida por xido o desescamado.

Mayor resistencia a porosidad por contaminacin de productos orgnicos (aceites,)

Mayor resistencia a porosidad producida por soplo magntico.

Mayor resistencia a pock marking.

Mejor eliminacin de escoria en soldadura horizontal y soldadura en rincn plano.


Procedimientos de soldadura con mayores velocidades y mayores productividades.

Capacidad para soldadura con corrientes elevadas.

Mejor eliminacin de escoria en uniones estrechas que permite la utilizacin de bisel ms pequeos, reduciendo as los requisitos del metal de soldadura.

Menor coste del material debido a la seleccin de materia prima.

Menor tendencia a mordeduras en el metal de soldadura.

Mejor alimentacin de flux. (1). Una medida habitual de la basicidad de un flux es el ndice de Basicidad de Boniszewski, el cual est basado en la composicin qumica del flux. Se define como:

I.B. =

0.5 (FeO + MnO) + CaO + MgO + Na2O + K2O + CaF2

SiO2 + 0.5 (TiO2 + ZrO2 + Al2O3)

En general los fluxes con valores bajos del I.B. se consideran cidos, mientras que los que tienen valores de I.B. ms altos se consideran ms bsicos. 1. Mejores resiliencias en soldadura monopasada y en pasadas limitadas donde se tienen cantidades

apreciables de metal no afinado. (Contrariamente a la creencia de que los fluxes bsicos siempre proporcionan un metal de soldadura con mejores resiliencias).

Por todos estos motivos los fluxes cidos han sido el consumible elegido en aplicaciones como son la realizacin de costuras en la fabricacin de tubos, en la fabricacin de puentes y vigas, en la fabricacin de estructuras, depsitos, calderas, y en todo tipo de aplicaciones.

Adems de su utilizacin en aplicaciones monopasada y en soldaduras con nmero de pasadas limitado, los fluxes cidos (acompaados del hilo adecuado) han sido utilizados con xito durante muchos aos en aquellas aplicaciones de soldadura multipasada cuyos requisitos de propiedades mecnicas y economa han justificado su uso.

Cuando se utilizan fluxes cidos en aplicaciones que requieran ms de tres pasadas, es importante escoger el hilo correcto para asegurar la correcta composicin qumica del metal depositado y el mximo valor de dureza. En soldaduras de espesores mayores de 25 mm es importante utilizar un flux neutro, independientemente de que sea cido o bsico.

A causa de que los fluxes altamente bsicos pueden mostrar peores caractersticas de soldadura y, en general tiene un coste superior, su uso debera estar limitado a aquellas aplicaciones en las que el requisito ms importante sea la obtencin de valores altos de resiliencia en el metal depositado.

A pesar de que los fluxes cidos generalmente no presentan valores de resiliencia tan altos como los fluxes bsicos en grandes espesores, la decisin final deber estar basada en el cumplimiento de los requisitos del trabajo a realizar, no en la naturaleza cida o bsica del flux. La idoneidad de la eleccin del par hilo/flux debera estar basada en los resultados y no en un clculo terico como es el ndice de Basicidad.




Fluxes activos vs. fluxes neutros

Los trminos activo y neutro responden a una caractersticas de los fluxes para arco sumergido que no tiene nada que ver con la acidez y la basicidad del flux. Las normas AWS A5.17 y AWS A5.23 referidas a fluxes para soldadura por arco sumergido contienen las siguientes definiciones en su apndice. Fluxes neutros

Son aquellos que no producirn cambios significativos en la composicin qumica del metal depositado como consecuencia de variaciones importantes en el voltaje, y por consiguiente, en la longitud de arco.

Los fluxes neutros se utilizan principalmente en soldadura multipasada, especialmente cuando el metal base tiene un espesor mayor que 25mm.

Observe las siguientes consideraciones en relacin con los fluxes neutros: 1. Ya que los fluxes neutros contienen poca o ninguna cantidad de desoxidantes, la funcin de

desoxidante debe ser confiada al hilo. Soldaduras monopasadas con una insuficiente desoxidacin o chapas de metal base fuertemente oxidada pueden producir porosidad, agrietamiento en el centro del cordn, o ambos.

2. Mientras que los fluxes neutros mantienen la composicin qumica del metal de soldadura incluso con

variaciones de voltaje, no siempre es cierto que la composicin qumica del metal depositado sea la misma que la composicin del hilo que se est utilizando. Algunos fluxes neutros descomponen por el calor del arco liberando oxgeno, dando como resultado un valor de carbono ms bajo en el metal depositado que el contenido de carbono del hilo de soldar. Algunos fluxes neutros contienen manganeso-silicato (MnO + SiO2) que puede descomponer por el calor del arco y aadir manganeso y silicio al metal de soldadura. Estos cambios en la composicin qumica del metal depositado son completamente consistentes incluso cuando hay variaciones importantes del voltaje.

3. Incluso utilizando un flux neutro para mantener la composicin qumica del metal depositado en un

determinado rango de valores de la tensin de soldadura, las propiedades mecnicas del metal depositado, resistencia mecnica y resiliencia, pueden verse modificadas como consecuencia de variaciones en otros parmetros de soldadura, como son la profundidad de fusin, el aporte trmico y el nmero de pasadas.

Fluxes activos

Son aquellos que contienen pequeas cantidades de manganeso y/o silicio. Estos desoxidantes se aaden al flux para dotar al metal depositado de una mejor resistencia a la porosidad y a la fisuracin ocasionada por contaminantes o por la propia composicin del metal base.

La principal aplicacin de los fluxes activos es en la soldadura monopasada, especialmente sobre chapa oxidada.

En relacin con los fluxes activos es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1. Ya que los fluxes activos contienen algunos desoxidantes, el porcentaje de manganeso y/o silicio en el

metal depositado variar al cambiar la tensin de soldadura. Un incremento en el contenido de manganeso o silicio aumentar el valor de resistencia mecnica del metal depositado en aplicaciones de soldadura multipasada, pero puede disminuir las propiedades de impactos. Por esta razn el voltaje debe estar controlado de manera ms estricta para aplicaciones multipasada cuando se utilizan fluxes activos que cuando se utilizan fluxes neutros.


2. Algunos fluxes son ms activos que otros. Esto quiere decir que, en aplicaciones monopasada, ofrecen mayor resistencia a la porosidad causada por los xidos presentes en la superficie del metal base que un flux que sea menos activo, pero pueden plantear ms problemas en soldaduras multipasadas.

El test utilizado para medir la neutralidad relativa de un flux fue desarrollado en Lincoln por Kermit Wall. De hecho, el valor utilizado para comparar la neutralidad de diferentes fluxes se denomina Nmero de Neutralidad de Wall. La descripcin de este ensayo tambin est descrita en las especificaciones AWS.

Nmero de Neutralidad de Wall

El Nmero de Neutralidad de Wall es una medida relativa de la neutralidad de un flux. Es un valor que se refiere al contenido de manganeso y silicio del metal depositado por fluxes e hilos para soldadura de aceros al carbono. No es valor aplicable a fluxes aleados. Para que un par hilo-flux sea considerado neutro debe tener un Nmero de Wall inferior o igual a 40. Cuanto ms bajo es el valor del Nmero de Wall ms neutro es el flux.

La determinacin del Nmero de Wall (N) puede realizarse como sigue: 1. Soldar una probeta para anlisis qumico (pastilla) con el par hilo-flux que se quiera analizar. Los

parmetros de soldadura sern los que indique la especificacin para el dimetro de hilo que se est utilizando.

2. Soldar una segunda probeta utilizando los mismos parmetros, excepto el voltaje que debe ser

incrementado en 8 voltios. 3. La parte superior de cada una de las probetas se mecaniza hasta obtener una superficie limpia. Se

analizar slo el metal de soldadura correspondiente al cordn superior (cuarto) depositado en ltimo lugar. Se analiza por separado el contenido de silicio y de manganeso.

4. El Nmero de Wall depende del valor absoluto de la variacin del contenido de silicio y del valor

absoluto de la variacin del contenido de manganeso en ambas probetas, independientemente s stos aumentan o disminuyen. Se calcula de la siguiente forma:

N = 100 ( %Si + %Mn )

donde %Si es la diferencia entre los valores de %Si de las dos probetas, y %Mn es la diferencia entre los valores de %Mn de las dos probetas




La tabla 1 muestra una amplia variedad de fluxes de aplicacin industrial con sus caractersticas especficas.

Tipo de flux

Componentes fundamentales

Ventajas

Limitaciones

ndice de Basicida

d

Clase

Observaciones

Silicato de manganeso

Mno+SiO2>50% Resistencia moderada. Admite oxidacin en elmetal base. Altavelocidad de soldeo.Facilidad de almacenaje

Limitado para soldeo por multipasadas y donde no se requiera tenacidad. Alto contenido de O2 e incremento depositado. Se reduce el C.

Acido Fundido Incrementa el Mn en elmetal depositado.Intensidad mxima:1100 A. Permitemayores velocidades desoldeo.

Clcico con alto

contenido de slice

Ca + MgO + + SiO2 > 60%

Alta corriente de soldeo. Admite oxidacin en el metal base.

Mala tenacidad de la soldadura. Utilizable donde no se requiere tenacidad. Alto contenido en O2 en el metal depositado.

Acido Aglomerado Fundido

Incremento variable de Si en el metal depositado. Apto para intensidades de hasta 2500 A. Hilos con alto Mn.

Sillicato clcico neutro

Ca + MgO + + SiO2 > 60%

Moderada resistencia y tenacidad. Apto para todo tipo de corriente. Admite oxidacin en el metal base. Apto para soldeo en una sola pasada y en multipada.

Neutro Aglomerado Fundido

Silicato clcico

con bajo contenido de slice

Ca + MgO + + SiO2 > 60%

Buena tenacidad con resistencia mediana. Alta velocidad de soldeo. No hay cambios en composicin y el ms bajo en contenido CO2.

No se admite oxidacin en el metal base. No utilizable para soldadura con electrodos mltiples.

Bsico Aglomerado Fundido

Aluminato bsico

Al2O3 + CaO + + MgO > 45% Al2O3 > 20%

Buena resistencia y tenacidad en pasadas mltiples. No modifica el C, pero hay prdidas de S y Si.

No admite oxidacin en el metal de base. Limitado a soldadura con c.c. y polaridad positiva. Mal desprendimiento de la escoria.

Bsico Aglomerado Normalmente incrementa el Mn en el metal depositado. Intensidad mxima 1200 A. Buenas propiedades mecnicas.

Almina Bauxita No hay cambio de composicin de la soldadura e introduce menos O2 que los cidos. Permite una velocidad de soldadura de moderada a rpida.

Neutro Aglomerado Fundido

Fluoruro bsico

CaO + MgO + +MnO+CaF2> 5%

SiO2 22% CaF2 15%

Muy bajo O2. De moderada a buena tenacidad a baja temperatura.

Puede presentar problemas de desprendimiento de escoriay de absorcin de humedad.

Bsico Aglomerado Fundido

Puede usarse con todos los hilos. Preferible para soldadura con c.c. Muy buenas propiedades de la soldadura.

TABLA 1 FLUXES PARA SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO



4. ESPECIFICACIONES

Se vern en este apartado las dos especificaciones de uso ms extendido: la especificacin europea o EN, y la americana o AWS (de la American Welding Society) a que obedecen son:

Normativa Europea EN: Clasificacin de Fluxes para Arco Sumergido Clasificacin de Hilos y Combinaciones Hilo/Flux de aceros no aleados y de Grano Fino

EN 760 EN 756

Normativa Americana AWS: Electrodos de acero al carbono y fluxes. Electrodos de aceros de baja aleacin y fluxes. Electrodos de aceros inoxidables.

AWS-A.5.17 AWS-A.5.23 AWS-A.5.9

Describiremos brevemente el contenido de estas especificaciones:

Electrodos de acero al carbono y fluxes.

Los hilos se clasifican por su composicin qumica. Los fluxes, en base a las propiedades del metal depositado obtenido con cada flux especfico.

Electrodos de aceros de baja aleacin y fluxes.

Los depsitos de baja aleacin pueden obtenerse gracias al uso de hilos de acero de baja aleacin, fluxes conteniendo los elementos de aleacin o hilos tubulares en los que el recubrimiento metlico contiene los elementos de aleacin. Los electrodos de acero aleado y los tubulares, se utilizan normalmente con un flux neutro. Los fluxes conteniendo elementos de aleacin se usan generalmente con un electrodo de acero al carbono.

Electrodos de acero inoxidables.

La especificacin AWS-A5.9 incluye aceros en los que el cromo excede del 4% y el nquel no supera el 50% de la aleacin.

Los hilos se clasifican en base a su composicin qumica y los alambres tubulares, de acuerdo al anlisis qumico de del metal depositado con l.


SISTEMA DE CLASIFICACIN SEGN EN DE FLUXES E HILOS PARA SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

La Normativa EN 760 para fluxes de soldadura por arco sumergido puede expresarse mediante el siguiente esquema que ayuda a entender cada indicacin que clasifica a un flux:

CLASIFICACIN EN 760:

Proceso SAW

Mtodo de fabricacin: A = Aglomerado ; F = Fundido ; M = Mixto

Tipo de flux: Ej.: FB = Fluorura bsico ; RS = Rutilo-Silicato, etc.

Aplicaciones: Ej.: 1 = Acero estructural, HSLA, etc.

2 = Acero inoxidable o base nquel 3 = Recargue

Comportamiento metalrgico (ver cuadro)

Tipo de corriente: AC = C.A. y C.C. DC = Slo C.C.

S A FB 1 54 AC H5 Hidrgeno difusible: HX = Mximo X ml H2 / 100 g metal depositado

COMPORTAMIENTO METALRGICO

P

RD

IDA

1 = > 0,7 2 = 0,5 0,7 3 = 0,3 0,5 4 = 0,1 0,3

NEUTRO 5 = 0 0,1

AB

SO

RC

IN

6 = 0,1 0,3 7 = 0,3 0,5 8 = 0,5 0,7 9 = > 0,7



La Normativa EN 756 para hilos y combinaciones hilo/flux SAW para aceros no aleados y/o de grano fino puede expresarse mediante el siguiente esquema que ayuda a entender cada indicacin que clasifica a un flux:

CLASIFICACIN EN 756:

Proceso SAW

Lmite Elstico mnimo (Mpa):

XX = E > XX0 Mpa

XT = E en tcnica de doble pasada (soldadura por dos caras)

Resiliencia:

47 J a X0 C

Z = Sin requisitos de resiliencia

A = + 20C

Tipo de flux: Ej.: FB = Fluoruro-Bsico


RS = Rutilo-Silicato

Composicin qumica del hilo .

S 42 5 AB S3Si


SISTEMA DE CLASIFICACIN POR AWS SOLDADURA DE ACEROS AL CARBONO POR ARCO SUMERGIDO

La American Welding Society establece actualmente para las soldaduras de aceros por arco sumergido, el siguiente sistema de clasificacin de los pares hilo/flux de aceros al carbono:

Indica flux

Indica la carga de rotura mnima del metal depositado en mltiplos de 10.000 psi (7 Kg/mm2). Este dgito toma los valores de 6 7 siendo total el que se indica en la tabla 2.

Hace referencia a la condicin de tratamiento trmico de la probeta de metal depositado, para ensayo de clasificacin segn la clave siguiente:

A: sin tratamiento P: recocido a 620 15oC durante 1 hora.

Indica la temperatura ms baja a la cual el metal depositado da una energa de impacto mnima de 20 ft. Ib. (27 J) en un ensayo de resiliencia Charpy-V segn la clave siguiente:

Z: no se requiere ensayo; O: 0oF (-18oC) 5: -50oF (-46oC) 2: -20oF (-29oC) 6: -60oF (-51oC) 4: -40oF (-40oC) 8: -80oF (-62oC)

Indica electrodo.

F X X X- E X X X Clasificacin del electrodo utilizado, variable segn su composicin qumica, como se indica en la tabla 3




Flux Carga de rotura Lmite elstico mn. Alargamiento

Clasificacin psi Kg/mm2 psi Kg/mm2 % mn. F6XX-EXXX F7XX-EXXX

60.000-80.000 70.000-95.000

42-56 49-67

48.000 58.000

34 40

22 22

TABLA 2 PROPIEDADES MECNICAS

Electrodo %C %Mn %Si %S %P %Cu

De bajo manganeso EL8 EL8K EL12

0,10 0,10

0,05/0,15

0,25/0,60 0,25/0,60 0,25/0,60

0,07 0,10/0,25

0,07

0,035 0,035 0,035

0,035 0,035 0,035

0,35 0,35 0,35

De medio manganeso EM12 EM12K EM13K EM15K

0,06/0,15 0,05/0,15 0,07/0,19 0,10/0,20

0,80/1,25 0,80/1,25 0,90/1,40 0,80/1,25

0,10 0,10/0,35 0,35/0,75 0,10/0,35

0,035 0,035 0,035 0,035

0,035 0,035 0,035 0,035

0,35 0,35 0,35 0,35

De alto manganeso EH14 0,10/0,20 1,70/2,20 0,10 0,035 0,035 0,35 Los valores nicos indican porcentaje mximo.

TABLA 3

COMPOSICIN QUMICA DE ELECTRODOS


SISTEMA DE CLASIFICACIN POR AWS SOLDADURA DE ACEROS ALEADOS POR ARCO SUMERGIDO

La American Welding Society establece actualmente para las soldaduras de aceros por arco sumergido, el siguiente sistema de clasificacin de hilo/flux de aceros de baja aleacin:

Indica flux

Indica la carga de rotura mnima del metal depositado en mltiplos de 10.000 psi (7 Kg/mm2). Este toma los valores de 7, 8, 9, 10, 11 12 siendo el significado total el que se indica en la tabla 4.

Hace referencia a la condicin de tratamiento trmico de la probeta de metal depositado, para ensayo de clasificacin segn la clave siguiente:

A: sin tratamiento P: recocido a la temperatura que se indica en la tabla 5 durante 1 hora.

Indica la temperatura ms baja a la cual el metal depositado da una energa de impacto mnima de 20 ft. Ib. (27 J) en un ensayo de resiliencia Charpy-V segn la clave siguiente:

Z: no se requiere ensayo; O: 0oF (-18oC) 6: -60oF (-51oC) 2: -20oF (-29oC) 8: -80oF (-62oC) 4: -40oF (-40oC) 10: -100oF (-73oC) 5: -50oF (-46oC) 15: -150oF (-101oC)

Indica electrodo.

Su presencia indica que se trata de electrodo tubular relleno y su ausencia que se trata de hilo macizo.

Clasificacin del electrodo utilizado, variables segn su composicin qumica como se indica en la tabla 6. Las tres equis no implica que sean tres dgitos o letras.

Hace referencia a la composicin qumica del metal depositado como se indica en la tabla 7. Una equis no implica que sea un slo dgito o letra.

Su presencia indica que se utiliza en reactores nucleares modificando los siguientes porcentajes como sigue: P=0,012%; V=0,05%mx; Cu=0,08%mx

F X X X- E C XXX N-X N




Clasificacin Carga de rotura Lmite elstico mn. Alargamiento Flux psi Kg/mm2 psi Kg/mm2 % mn.

F7XX-EXXX-X F8XX-EXXX-X F9XX-EXXX-X F10XX-EXXX-X F11XX-EXXX-X F12XX-EXXX-X

70.000-95.000 80.000-100.000 90.000-110.000

100.000-120.000110.000-130.000120.000-140.000

49-67 56-70 63-77 70-84 77-91 84-98

58.000 68.000 78.000 88.000 98.000 108.000

40 48 55 62 69 76

22 20 17 16 15 14

TABLA 5 CARACTERSTICAS MECNICAS

Clasificacin metal depositado

Temperatura oC 15

Aceros al carbono-molibdeno A1 A2 A3 A4

620 620 620 620

Aceros al cromo-molibdeno B2

B2H B3 B4 B5 B6

B6H

620 620 690 690 620 730 870

Aceros al nquel Ni1 Ni2 Ni3 Ni4

620 620 605 590

Otros aceros de baja aleacin F1 F2 F3 F4 F5 F6 M1 M2 M3 M4 W G

620 620 620 565 565 565 605 605 605 605 620 620

Ver clave de clasificacin en la tabla 4 TABLA 5

TEMPERATURA DE RECOCIDO DE LAS PROBETAS



TABLA 6

COMPOSICIN QUMICA DEL ELECTRODO %



TABLA 7

COMPOSICIN QUMICA DEL METAL DEPOSITADO, %

5. CARACTERSTICAS Y PROPIEDADES DEL METAL DEPOSITADO

Vamos a estudiar brevemente los diferentes factores que van a influir en la naturaleza, caractersticas y comportamiento de los depsitos de soldadura por arco sumergido.

5.1 Composicin del flux

Durante la soldadura por arco sumergido las reacciones entre el metal lquido y el flux son similares a las que se producen en la fabricacin del acero entre el metal y la escoria: eliminacin de impurezas, transferencia de elementos tales como Mn y Si, etc. Por ejemplo, el contenido en Mn del metal depositado aumenta con el incremento de MnO en el flux. El contenido de Si slo sube en el metal depositado cuando el SiO2, contenido en el flux se encuentra por encima de 40%, por lo que se suele limitar a este porcentaje.

En cuanto a la captacin del oxgeno, los xidos tales como Al2O3, son muy estables mientras que otros como FeO y MnO no lo son y los fluxes que contengan estos ltimos producirn soldaduras con elevado contenido de oxgeno. El SiO2 y el TiO2 tienen potenciales de oxgeno intermedios. Tal como se ha visto anteriormente, el tipo de flux influir enormemente en las caractersticas del metal depositado. En resumen:

Clases de fluxes.

Todos los fluxes afectan de alguna manera la composicin del metal de base. Neutro y activo son trminos utilizados para describir el comportamiento qumico de un flux sobre la cantidad de material, normalmente Mn y Si, que transfiere al metal depositado y ello depende de la composicin del flux, del hilo y



del voltaje. Cuando la tensin se incrementa el arco se alarga, aumentando el volumen de flux que se funde y, de esta manera, la cantidad de elementos de aleacin disponibles para entrar en el bao de fusin.

Fluxes neutros.

Transfieren relativamente poco Mn y Si al metal depositado, incluso con amplias variaciones de voltaje. Las investigaciones muestran que un incremento de tensin desde 28 a 35 V. eleva el Mn en el metal depositado de 1.32 a 1.45% y el Si de 0.51 a 0.55%. Aunque estas variaciones sean pequeas no se puede asumir que la composicin del metal depositado sea la misma que la del hilo del electrodo. Los fluxes neutros pueden descomponerse en el arco liberando O2, que pueden reaccionar con el C en el bao de fusin, empobreciendo a la soldadura en este elemento.

Estos fluxes son adecuados para pasadas mltiples en soldaduras de espesores de ms de 25 mm. A pesar de que contienen pequeas cantidades de elementos de aleacin ofrecen, sin embargo, poca resistencia a la fisuracin y a la porosidad en el metal fundido, resultando una mala seleccin para soldadura en una sola pasada. Adems, como contienen pocos desoxidantes esta accin debe reservarse al propio electrodo.

Fluxes activos.

En contraste, los fluxes activos transfieren rpidamente Mn y Si y, a veces, otros elementos al metal fundido. Estos elementos mejoran la resistencia a la porosidad y la fisuracin. Elevando la tensin desde 28 a 35 V. los fluxes activos pueden incrementar el Mn de 1.54 a 1.90% y el Si de 0,68 a 1.04%. A medida que aumenta el voltaje se transfieren ms elementos de aleacin al metal depositado. Esta accin incrementa las caractersticas mecnicas, aunque puede reducir la resiliencia. Por esta razn es necesario un preciso control de la tensin en la soldadura con SAW cuando se emplean fluxes activos. Estos se recomiendan para pasadas nicas en materiales de base oxidados o sucios.

Fluxes aleados.

Se llaman as aquellos fluxes activos especialmente formulados para aadir elementos de aleacin al metal fundido. Se utilizan con hilo de acero al carbono para depositar un metal aleado o unir aceros de baja aleacin y para recargues. Normalmente el cordn que procede de un hilo de acero al carbono con flux aleado cuesta menos que con hilo aleado y flux neutro. Sin embargo hay que prestar una atencin especial al reciclaje del flux para garantizar que se mantiene la composicin qumica del cordn. El contenido de elementos de aleacin en el metal fundido varia con la longitud de arco, que requiere un cuidadoso control. Los fabricantes mediante un control de la tensin pueden ajustar el contenido de elementos de aleacin en el metal depositado.

ndice de basicidad.

Sin embargo, el carcter de flux se mide por su ndice de basicidad. Los fluxes preparados a partir de xidos cidos tales como SiO2 y Al2O3 se llaman cidos. Las soldaduras realizadas con este tipo de flux tiene normalmente altas concentraciones de oxgeno.

El ndice de basicidad IB, definido por la siguiente expresin, conocido como ndice de Basicidad de Boniszewski, se aplica a los diferentes tipos de flux.


( )( )IB

CaO CaF MgO K O Na O Li O MnO FeO

SiO Al O TiO ZrO=

+ + + + + + +

+ + +2 2 2 2

2 3 2 2

12

2 12

Los fluxes con IB >1,5, son bsicos por naturaleza. Con IB



I = Intensidad de soldadura en A

V = Voltaje del Arco en V

v = Velocidad de soldadura en mm/min

Debe considerarse que, en algunas tcnicas de Arco Sumergido, como en soldadura de recargue, donde se suele usar el electrodo consumible en polaridad negativa para obtener menor penetracin ya que el aporte trmico est menos desplazado hacia la superficie del metal que se suelda, o en soldaduras con alambres mltiples, pueden resultar mayores valores de Aporte Trmico tericos, que, en la realidad no afectan negativamente al resultado de la soldadura. En dichos casos, se deben considerar estimaciones especiales del mencionado Aporte Trmico.

5.3 Clases de corriente y polaridad

El proceso SAW puede utilizar corriente alterna o continua, y la fuente de corriente puede estar regulada con una Curva de Caracterstica Esttica de Corriente Constante o de Voltaje Constante. La eleccin ms comn, o para las aplicaciones ms usuales es trabajar con una fuente de corriente regulada en Voltaje Constante y con el electrodo consumible en polaridad positiva. La clase de corriente y la polaridad influyen en la composicin qumica del metal aportado y en la forma del cordn.

El factor de aporte es mayor conectando el hilo al polo negativo, pero la penetracin es menor. Este efecto se utiliza fundamentalmente en la soldadura de recargue, para evitar una excesiva penetracin en el metal de base, que en la mayora de las ocasiones no es deseable por razones metalrgicas.

Cuando se suelda un acero cuya soldabilidad es crtica, la fisuracin es menos probable si el hilo se conecta al polo negativo, porque la dilucin del material de base en el aportado es menor. Esto puede suceder en soldaduras de metales con alto contenido de impurezas, en donde interesa que la dilucin entre el electrodo consumible con el metal base sea mnima para obtener mejores propiedades mecnicas en el cordn e incluso, evitar porosidad en el mismo. Otra aplicacin en la que se puede optar por soldar en polaridad negativa es cuando existe riesgo de perforacin de las chapas, sobre todo en la primera pasada, en espesores finos o con algunas separaciones no deseadas en las juntas a unir. Tambin se suele emplear la polaridad negativa si se desea obtener una elevada garganta o cuello del cordn en soldadura en rincn en una sola pasada. Esto no es una prctica muy recomendable, salvo que la resistencia mecnica de dicho cordn no tenga una importancia significativa, ya que, aunque en apariencia pueda parecer que el cordn, al resultar ms amplio pueda tener mayor resistencia, suele suceder lo contrario, es decir, que la penetracin de dicho cordn es pobre, la dilucin con el metal base tambin, y, por tanto, la resistencia de la unin resulta menor que un cordn de menor garganta o cuello que estuviera ms penetrado en la junta.



5.4 Influencia de los parmetros de soldeo

TIPO DE CORRIENTE:

Influencia del tipo de corriente El tipo de corriente :

La fuente de corriente deVoltaje Constante (CV) se usapara alambres desde 2.4mmde dimetro, y para TinyTwin

Mayores velocidades dealimentacin de hilo (WFS)

Todas las fuentes decorriente del mercado

La regulacin se hacemediante la corriente desalida del equipo.

Intensidad, A

Punto de Operacin

Influencia del tipo de corriente El tipo de corriente :

La fuente de corriente deCorriente Constante (CC)o Voltaje Variable (VV)se usa para alambresmenores de 2.4mm dedimetro

Menores WFS

nicamente el cofre decontrol NA3 proporcionaesta salida

La regulacin se hacevariando la WFS cuandose producen variacionesvoltaje.

Punto de Operacin

Intensidad, A


En la composicin qumica.

Las reacciones en el arco son, en buena medida, una consecuencia de la operatoria. Se puede influir en la transferencia de elementos de aleacin del flux al metal aportado y en sus caractersticas mecnicas modificando la intensidad, tensin y velocidad de soldadura.

Como se aprecia en las figuras anteriores, cuando se usa un equipo en modo de voltaje constante, pequeos cambios en la intensidad de soldadura, o en la velocidad de alimentacin del alambre, producen grandes cambios de voltaje. Al contrario, cuando se usa un equipo en modo de corriente constante, pequeas variaciones de voltaje o de longitud de arco producen grandes cambios en la intensidad de corriente. Esto es pues de importante consideracin, en el caso de que se disponga de equipos que pueden funcionar en ambos modos, cuando se consideran las variaciones de los parmetros fundamentales de la soldadura por arco sumergido que se vern a continuacin:

INTENSIDAD O CORRIENTE DE SOLDADURA

Al aumentar la intensidad, aumenta las prdidas por combustin del Mn y del Si, disminuyendo su

contenido en el metal aportado. La intensidad de corriente determina, en primer lugar, el factor de aportacin y caracteriza la forma

exterior del cordn. Tambin acta sobre la forma interior influyendo en la penetracin, como se indica en la figura:

Efecto de la variacin de Intensidad

I II

La mxima penetracin que puede obtenerseen una pasada

22 mm (1100A)

Manteniendo constante el resto de parmetros

Si se aumenta la intensidad sin variar otros parmetros de la soldadura, se observa un aumento progresivo de la penetracin.

Cuando se aumenta la Intensidad, manteniendo constantes el resto de parmetros:

Se aumenta la penetracin

Aumenta la densidad de corriente

Aumenta la velocidad de alimentacin de hilo



Aumenta la tasa de deposicin

Si, en cambio, se eleva la intensidad en exceso:

Se produce un arco errtico

Se producen mordeduras

El cordn se hace muy estrecho y alto.

Comparacin de las densidades de corriente(DC Amps/mm2):dim. Smm2 I mn. Dcmn. Imx. Dcmx.

0.6 0.283 40 141 130 460

0.8 0.503 50 99 230 457

1.0 0.785 70 89 280 357

1.2 1.131 80 71 350 309

1.6 2.011 160 80 450 224

2.0 3.079 180 58 450 146

2.4 4.448 250 56 575 129

3.2 7.892 330 42 730 93

4.0 12.378 430 35 830 67

4.8 17.795 510 29 940 53

SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 1100,00

Intensidad de Corriente (A)

WFS

en

cm/m

in

2mm ESO 25

2,4mm ESO 25

3,2mm ESO 25

4,76mm ESO 25




TENSIN O VOLTAJE

Al aumentar la tensin del arco aumenta la cantidad de escoria fundida incrementndose el contenido de Mn y se Si en el metal aportado. Variando la tensin se modifica la longitud del arco. Esto influye especialmente sobre el ancho y la altura del cordn.

Variacin del voltaje de arco Voltaje = Longitud de arco

U0=0

L0=0

Corto-circuito

Hilo y boquilla de corriente

U1L1

U2L2

U1 < U2L1 < L2



Variacin del voltaje de arco Voltaje : considerar las prdidas de voltaje

Cofre de control de parmetrosV e I

V que se lee en el cofre de control =

U1 + U2 + U3Donde U3 = otras prdidas de voltaje(conexiones, longitudes de cables,)

U2U1

U U U

L1 L2 L3

Al variar el voltaje vara la anchura del cordn, si elresto de parmetros se mantiene constante



20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0 200 400 600 800 1000 1200

Welding current Amps

Volta

ge 22 .4 3 .2

44 .8

5 .5

Si hay un voltaje excesivo:

Se producen mordeduras

Aumenta la tendencia a soplo magntico: al aumentar la velocidad de soldadura debe mantenerse el voltaje tan bajo como se pueda.

Debe vigilarse especialmente cuando se usa un flux activo, ya que se podra sobrealear con Si, Mn u otros componentes del flux.

DIMETRO DE HILO CONSUMIBLE

Cuando se aumenta el dimetro de hilo:

Se produce menor penetracin a una corriente dada

El arco se puede desestabilizar

Es ms difcil establecer el arco

Hay menor riesgo de perforar las chapas cuando se usa corriente elevada si hay separaciones entre las mismas

Se hace ms aceptable usar niveles de corriente ms elevadas


Variacin del dimetro de hilo(manteniendo el resto de parmetros constante)

Misma intensidad de soldaduraD1 < D2 P1 > P2

D1 D2

P1 P2

VELOCIDAD DE SOLDEO Cuando aumenta la velocidad de soldadura:

La penetracin disminuye

El tamao del cordn se hace ms pequeo

Disminuye el mojado del bao sobre las chapas que se sueldan

Aumenta la tendencia a:

Mordeduras

Sensibilidad a soplo magntico

Porosidad

Forma irregular del cordn

La causa de menor penetracin con menor velocidad parece ser que se debe al gran bao de metal fundido que se forma bajo el arco y que acta como almohada, reduciendo la penetracin. Cuando la velocidad de soldeo es demasiado grande la penetracin disminuye porque como el calor es insuficiente, el arco no puede actuar el tiempo suficiente para llegar a penetrar.

Cuando la velocidad es excesivamente lenta:

Se produce una forma de cordn en sombrero que es susceptible a fisuraciones

Se puede producir perforacin del arco




El bao de tamao excesivo puede resultar rugoso, con salpicaduras e inclusiones de escoria

La penetracin es menor.

Efecto de la velocidad de soldadura

ngulo del electrodo y penetracin

V

V

P1

P2

P0

P3

3 to 5 V

Efecto de la velocidad y el voltaje Problema de fisuracin

Excesivo voltaje o muy lenta velocidad desoldadura

Cordn en forma de Sombrero

Forma cncava


Efecto de la velocidad de soldadura

Vlocidad de soldeocm/min

25/30 45/50

I3

I2

I1

Penetracin

I1 < I2 < I3

Mximapenetracin

La penetracin cambiar si sevara :La intensidad ESOVelocidad PreparacinDimetro de hilo PendientePolaridad Flux

ALTURA DEL FLUX

La altura del flux debe ser la justa necesaria para cubrir la luz del arco.

Si la altura es demasiado baja:

Se producen destellos

Pueden producirse poros

Puede tropezar la boquilla con la escoria fundida

Si la altura del flux es excesiva:

Se puede ahogar el arco

El cordn puede resultar muy estrecho



Efecto de la altura de flux y Distancia de Hiloo Electrical Stick Out = ESO :

Hilo y boquilla decorriente

Flux

Altura deFlux

ESO

Influencia de la altura del flux La altura de flux :

Para arco simple y Twin Arc 20 a 35 mm

Para Tandem o multi-arco 30 a 50 mm

Peso del Flux



DISTANCIA DEL HILO A LA BOQUILLA

La distancia del hilo desde la boquilla de corriente hasta la superficie del metal base tambin se define como Stick-Out Elctrico ESO.

Para aplicaciones normales de soldadura con arco simple, con tndem o otras aplicaciones con multi-arcos, la distancia normal ESO es de 20 a 30 mm.

El ESO debe definirse en funcin de la Intensidad, el dimetro de hilo, la velocidad de soldadura y el tamao del bao fundido. Por ejemplo, si el bao es pequeo un ESO de 20 mm e incluso menor es adecuado; en cambio, si el bao es muy grande, el ESO debera ampliarse a 30 mm o ms.

Cuando se aumenta el ESO, si el resto de parmetros se mantiene constante, aumenta la tasa de deposicin, ya que aumenta la resistencia elctrica del hilo, que depende de la longitud del electrodo segn:

R = p x (l/s)

Donde: = resistividad del hilo ; l = longitud del hilo desde la boquilla ESO ; S = rea transversal del hilo

P = R X I2

Donde: P = Poder absorbido ; I = Intensidad

Pero, adems debe tenerse en cuenta que, si se aumenta el ESO debe aumentarse el voltaje de arco

para compensar la prdida que del mismo se produce en el hilo (V = RI).

Efecto del ESOD =3,2 D C +

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

In tensidad (A)

kg /

hora

E SO 25mm

E SO 75mm

E SO 125mm




Este efecto del aumento de la tasa de deposicin en funcin del Stick-Out se utiliza en una tcnica especial, denominada Long Stick-Out, en la que, simplemente aadiendo en la antorcha un dispositivo que permite aumentar el ESO, se aumenta la cantidad de material depositada, a los mismos parmetros de soldadura (aumentando simplemente el voltaje para compensar la prdida del mismo que se produce a mayores ESO).

POLARIDAD DE LA CORRIENTE

La polaridad tambin tiene un efecto en el tipo de cordn de soldadura que se obtiene, de la siguiente forma:

Cuando se trabaja con corriente continua, el electrodo en polaridad positiva:

Es la forma ms usual de trabajar con arco sumergido

La penetracin es mayor

Hay mayor resistencia a porosidad

La soldadura resulta con un aspecto ms suave

Cuando se trabaja en polaridad negativa:

Aumenta la tasa de deposicin (hasta un 30%)

Hay menos penetracin

Para obtener una forma del cordn similar hay que aumentar el voltaje unos 4 V.

Efecto de la polaridad

C.C. - C.C. +

Con corriente continua:




C.C. +

Mejor mojadoC.C.+

C.C. -

C.C. -

2/3

2/31/3

1/3

Mayor penetracin

Aplicacionesde polaridad (-)

Recargue duro

Soldadura en rincn

Relleno

Con corriente continua:

Efecto de la polaridad Con corriente alterna :

+

-

La polaridad cambia 100veces / seg. (50Hz)

Compardo con C.C.+Menor penetracinCebado ms difcilMayor tasa dedeposicin (+15%)Para obtener una forma de cordn similar,

aumentar el voltaje de 1 a 3 V

Aplicaciones : Tandem Cuando hay soplo magntico




C.C. + C.A. C.C. -

2/3

2/3

1/3

1/3 1/2

1/2

+15% +30%Tasa de deposicin



6. RECOMENDACIONES GENERALES

- DISEO DE JUNTA.

La preparacin de bordes es muy importante en la soldadura por arco sumergido. El taln deber estudiarse en detalle para que permita soportar las fuertes densidades de corrientes y la gran penetracin caractersticas de este procedimiento. Las siguientes figuras muestran los diseos de junta recomendados en funcin de los espesores y tipo de unin.

Preparacin de juntas Pasada simple o doble-pasada :

Respaldo o backing decobre, acero o de flux

Preparacin de juntas Pasadas mltiples en chapas gruesas :

3 a 5 mm

3 a 5 mm

7 to 11

7 a 11

R = 6.5mm

R = 6.5mm

Preparacin de juntas Pasadas mltiples :

Respaldo de cobre,acero o flux


El Narrow gap o Garganta Profunda

3 a 5 mm

3

R = 6.5mm

R = 6.5mm


El Narrow gap o Garganta Profunda

3 a 5 mm

3

R = 6.5mm

R = 6.5mm

Preparacin de juntasEspesores y preparacin :

Chapas finas hasta 4 mm



Preparacin de juntas Espesores y preparacin :

Espesor desde 4 hasta 15 (incluso hasta 20mm)

Espesor desde 8mm

Sin preparacin

3 a 5 mm (o ms)

> 60

Para evitar inclusinde flux y fisuracin

3 a 5 mm (o ms)

Preparacin de juntas Espesor y preparacin :

Espesor desde 18 mm y ms, sin lmite

Espesor desde 30mm

Normalmente la separacin entre chapas, tal como se ha mostrado, debe ser nula o, en cualquier caso, limitarse a 1 mm. Si fuese mayor, existe el riesgo de fusin y descuelgue hacindose necesaria una primera pasada por soldadura manual o semiautomtica. En ocasiones es factible colocar pletinas de cobre refrigeradas por agua o anillos de respaldo, tal como se ha indicado, para evitar la fusin y perforacin de los bordes separados.

- GRANULOMETRA DEL FLUX.

Cuando se emplee un flux de granulometra muy fina es necesario prestar una atencin especial al sistema de alimentacin y recuperacin, pues, cuando est siendo aspirado, el sistema de vaco puede separar las partculas ms finas. En ese caso, slo las gruesas volveran a la alimentacin para volver a utilizarse lo que puede acarrear problemas en la composicin qumica del metal depositado.

7. DEFECTOS DE LAS SOLDADURAS

Uno de los principales defectos de las soldaduras es la porosidad. La porosidad puede evitarse si, como preparacin de los materiales a soldar, se asegura que:

Estn limpios de suciedad, oxidacin, humedad, pintura, aceite, grasas, lquidos de corte, etc.

A veces, se emplean chapas de poca calidad, bien porque contengan escaso contenido de elementos desoxidantes en su composicin qumica, o bien porque contengan elevado contenido de impurezas, o, a veces, ambas cosas a la vez. En estos casos, es muy difcil si no imposible, evitar la porosidad utilizando consumibles habituales.

Limpiar las chapas de humedad significa a veces, asegurarse con un calentamiento de las mismas antes de soldar, que dicha humedad no estar presente durante la soldadura. Si hay restos de humedad no slo hay riesgo de fisuracin sino que, adems, puede quedar introducido mayor cantidad de hidrgeno difusible, lo cual supone mayor riesgo de fisuracin en fro.

Adems del calentamiento para eliminar la humedad, lgicamente debe tenerse en cuenta si el tipo y/o espesor de acero que soldamos requiere cierta temperatura de precalentamiento para evitar endurecimiento elevado de las zonas afectadas trmicamente o incluso fisuracin en fro. Usualmente



en el proceso de soldadura por arco sumergido se aporta muy poca cantidad de hidrgeno (menos de 5 ml/100 g de metal depositado), con lo que las temperaturas de precalentamiento necesarias suelen ser inferiores a las requeridas en otros procesos de soldadura al arco que aportan ms hidrgeno a las soldaduras.

Debe asegurarse que se han seguido las normas de almacenamiento, conservacin y uso del flux que se vaya a usar, segn las recomendaciones del fabricante, para que ste no contenga contaminantes o humedad. Esto es especialmente importante cuando se recicla el flux, ya que puede ir aumentando el contenido de impurezas de las soldadura que con l se hayan hecho anteriormente, adems de que puede ir variando la granulometra del mismo, que ya hemos visto que tiene su importancia en este proceso.

Debe cuidarse tambin la calidad de las soldaduras de punteo, a veces necesaria para colocacin de las separaciones idneas de las juntas: libres de defectos as como de los espesores y longitudes determinadas: no es poco habitual que el punteo se suela adjudicar al soldador de menor experiencia en el taller, descuidando as, a veces, la importancia de la calidad necesaria en estos puntos que suelen quedar formando parte de las soldaduras.

El soplo magntico es un fenmeno que suele aparecer en las soldaduras de arco sumergido, sobre todo debido a las grandes intensidades de corriente que se emplean y a las velocidades de soldadura: cuanto ms elevados sean estos dos parmetros, ms posibilidades hay de que se produzca este fenmeno, sobre todo al final de los cordones de soldadura. Se puede empezar a apreciar cuando, hacia el final de los cordones, se observa que los mismos se van estrechando, dejando unas seales tpicas en su superficie, como de puntas de flecha muy marcadas, y, en los casos ms severos, porosidad, mordeduras, faltas de fusin, cordn errtico, etc. Para evitarlo hay diferentes recomendaciones bsicas que conviene seguir, aunque, en ocasiones, su eliminacin requiere un estudio ms cuidadoso. Estas recomendaciones bsicas son:

soldar en sentido de alejarse de las masas

si el fenmeno persiste, colocar varias masas en varias posiciones de la pieza, y directamente en ella

colocar testigos al principio y final de las piezas de suficiente longitud y grosor, en concordancia con el tamao de las piezas que estemos soldando, y terminar las soldaduras en dichos testigos

si el fenmeno continua, bajar tanto la intensidad como la velocidad de soldadura hasta que las soldaduras resulten aceptables.

Otro defecto muy importante es la posibilidad de aparicin de fisuras. Para evitarlo, es necesario seguir otras recomendaciones tambin bsicas. La primera se refiere al cuidado de las temperaturas de precalentamiento necesarias segn el tipo y espesor de acero que se suelde. La siguiente diapositiva muestra por qu:



Defectos de soldadura La fisuracin en fro se produce por:

Si los 3 factores se superponenresulta una situacin dealto riesgo de fisuracinen fro

Reduciendo el tamao deestos crculos se reducela Zona de Riesgo

Si los 3 factores se superponenresulta una situacin dealto riesgo de fisuracinen fro

Reduciendo el tamao deestos crculos se reducela Zona de Riesgo

Estrs(Mecnico)

Hidrgeno

Micro-etructura(Material)

Otra regla bsica se explica en la siguiente diapositiva, ya que las soldaduras por arco sumergido pueden tener mucha penetracin, por lo que conviene cuidar la relacin entre dicha penetracin y la anchura del cordn, tanto en soldaduras a tope, como la que muestra la diapositiva, como en soldaduras en rincn, en donde suele producirse esa fisuracin an ms comnmente, sobre todo si no se han preparado chaflanes suficientemente amplios para conseguir un cordn lo suficientemente ancho.

Evitar defectos de soldadura

Vigilar la profundidad y la anchura de loscordones

La relacin entre la anchura y la profundidaddebe estar entre 1 a 4. Si no es as se puedenobtener fisuras en caliente:

1 < ( W / D ) < 4

D

W



8. VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL PROCESO

El procedimiento SAW ofrece las siguientes ventajas sobre otros procesos:

Los bordes pueden biselarse con una abertura estrecha, lo que presenta menor cantidad de metal aportado. En algunas aplicaciones, incluso, no es necesaria la preparacin de bordes.

El arco acta bajo la capa de flux, evitando salpicaduras.

Pueden ajustarse perfectamente los parmetros de soldeo.

El proceso puede utilizarse con alta velocidad de soldadura y de deposicin, en posicin sobremesa de superficies de chapas cilndricas, virtualmente de cualquier espesor. Tambin es aplicable a recargues o aplicaciones de overlay.

El flux acta como un enrgico desoxidante para eliminar contaminantes del bao fundido y producir soldaduras sanas con buenas propiedades mecnicas. El flux puede aportar, si se desea, elementos de aleacin a la soldadura.

El proceso SAW puede utilizarse en zonas expuestas a viento. El flux granular ejerce una proteccin superior en estos casos, a la obtenida por el recubrimiento del electrodo en el proceso SMAW o al gas en el proceso GMAW.

La penetracin que se obtiene es superior a la que proporcionan otros procesos, por lo que no suelen requerirse tamaos de cordones tan altos, ya que se obtienen similares propiedades mecnicas a las que proporcionan otros procesos con mayores tamaos de cordn. Esto se aplica sobre todo, en soldaduras en rincn.

El aspecto de las soldaduras resulta suave, limpio y, si se ha ejecutado bien, la escoria se elimina sola por lo que se puede pintar o dar el tratamiento superficial que se requiera directamente tras soldar.

El arco elctrico no resulta visible, y adems, los humos son muy inferiores a los que se producen con otros procesos de soldadura, por lo que se requiere mucho menos material de proteccin del operario.

Suele usarse en procesos automticos, por lo que es menos dependiente de los errores humanos.

Las limitaciones son:

Es necesario un dispositivo para el almacenamiento, alimentacin y recogida del flux.

Muchas juntas requieren el uso de anillos de respaldo.

El flux est sujeto a contaminaciones, que suelen producir discontinuidades en la soldadura.

Excepto en aplicaciones especiales, la soldadura queda limitada a las posiciones sobremesa y horizontal, para evitar derrames de flux. Se utiliza tambin en posicin cornisa, como por ejemplo, la soldadura en campo de tanques de almacenamiento.


Al utilizarse normalmente en instalaciones automticas, se requiere una inversin en equipos que debe tenerse en cuenta.

9. TCNICAS ESPECIALES

9.1 Soldadura con hilo caliente

El proceso convencional SAW puede implementarse con la adicin de un hilo auxiliar calentado por resistencia elctrica y suministrado por separado por una unidad de alimentacin. Por una parte incrementa la deposicin de metal y por otra, manteniendo un preciso control de las condiciones de soldeo permite la posibilidad de modificar la composicin del metal depositado utilizando un hilo aleado caliente ya sea macizo o tubular. La tcnica de soldadura con hilo caliente se utiliza en el proceso TIG y sus aplicaciones al SAW y a cualquiera de sus variantes son similares y potencialmente idnticas. Tpicamente se muestra en la figura 10 y consiste en un hilo de 1,6 mm. que se alimenta delante del bao fundido. El hilo se calienta por una resistencia a 8/15 V. a partir de un transformador de C.A. de caracterstica plana. Esta tcnica ofrece tasas de deposicin superiores a las obtenidas con CCEN y LSO. Las tasas de deposicin pueden incrementarse hasta en un 70% con una elevacin marginal de energa aportada sin que las propiedades mecnicas, por otra parte, queden comprometidas. Aunque esta variante es atractiva no se usa en la fabricacin de recipientes a presin a causa del extracosto en inversin de capital y entrenamiento de los operarios.

9.2 Arco

En lugarde ancho cbaja penettcnicas uproceso dela zona de

-CURSO DE

FIGURA 10 SOLDADURA CON HILO CALIENTE

Sumergido con electrodo de banda

de un hilo se utiliza como consumible una banda o fleje de 0,5 mm. de espesor y de 30 a 90 mm. omo se ve en la figura 11. Los electrodos en banda se utilizan generalmente para recargues de

racin y baja dilucin, depositados rpidamente sobre una amplia superficie. La mayora de estas tilizan polaridad CCEN para conseguir una baja penetracin con una alta deposicin. Existe un doble arco en el cual una banda auxiliar fra, no conectada elctricamente, se alimenta dentro de arco del sistema de banda convencional. Ello disminuye la dilucin e incrementa la tasa de

FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -48-


deposicin de metal fundido. Se ha utilizado el sistema de mltiples electrodos fros en lugar de banda. Como los electrodos pueden ser hilos tubulares la composicin del depsito puede variarse fcilmente y esta tcnica es por otra parte ms flexible.

Esta tcnica se emplea ampliamente en la industria petroqumica y nuclear para depositar aleaciones de acero inoxidable y de base nquel sobre metales base de aceros al carbono.

FIGURA 11 RECARGUE CON BANDA: A) PRINCIPIO, B) CABEZAL DE SOLDADURA



Los electrodos en forma de banda se han utilizado tambin para conseguir altas tasas de deposicin en soldaduras en ngulo.

La inclinacin del cordn se limita a 15o a causa del riesgo de derrame de flux, del propio metal fundido o de un pobre perfil de cordn.

9.3 Soldadura con electrodos mltiples

Sistema Sistema de multi-de multi-arcoarco Tandem

sistemas de hasta3 - 4 - 5 hilos

Twin

9.3.1 Soldadura por hilos paralelos o TWIN

En esta variante, dos o ms hilos se conectan en paralelo a la misma fuente de corriente como se observa en la figura 12. Cuando se utiliza C.C. los arcos convergen ofreciendo la CCEP la mayor penetracin y CCEN la menor penetracin. Con C.A., los arcos divergen dando una penetracin intermedia. La figura 14 indica cmo afecta al perfil del cordn la alimentacin de los electrodos. La disposicin transversal a la direccin de soldadura da menos penetracin y baja dilucin.

La principal aplicacin de los electrodos en disposicin transversal es el recargue. A los electrodos puede dotarse de una oscilacin transversal para hacer mnima la dilucin y reducir la energa aportada, utilizndose normalmente CCEN.



FIGURA 12 SOLDADURA TWIN

-CURSO

FIGURA 13 EFECTOS DE LA DISPOSICIN TRANSVERSAL SOBRE LA PENETRACIN

ProcesoProceso Arco Arco SumergidoSumergido Twin Twin

Una fuente decorriente

Un devanador de hilo Un cabezal de

soldadura Dos fuentes de hilo

DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -51-


9.3.2 Soldadura por arcos en tandem

SoldaduraSoldadura de Arco de Arco SumergidoSumergidoTandemTandem

Dos fuentes decorriente

Dos alimentadores dehilo

Dos cabezales desoldadura

Dos Arcos

InterferenciaInterferencia de de loslos arcosarcos

se atraen uno alDos arcos de la misma polaridad otro

++



SolucinSolucin a la a la interferenciainterferencia de de loslos arcosarcos

El segundo arco se hace con C.A.

C.A.+

9.3.3 Soldadura por arco con multielectrodos

Equipamiento.

Este sistema utiliza electrodos alimentados, dirigidos y controlados individualmente. El cordn se va ejecutando parcialmente por la intervencin de cada uno de ellos. El arco delantero opera con alta intensidad y bajo voltaje, produciendo una alta penetracin. El intermedio o intermedios operan a ms baja intensidad que el delantero, aumentan ligeramente la penetracin y mejoran el contorno del cordn. Por ltimo, el arco o arcos traseros utilizan baja intensidad de corriente y mayor voltaje que el delantero e intermedios, para terminar el contorno y acabar el cordn. El arco delantero es normalmente perpendicular a la chapa o ligeramente inclinado, como muestra la figura 16 a,b,c, para optimizar la penetracin. El arco o arcos intermedios son normalmente perpendiculares a la chapa o ligeramente inclinados hacia adelante para minimizar las distorsiones en el bao fundido. El arco o arcos traseros se inclinan hacia adelante para dar al cordn un suave contorno superficial el sistema multihilo se utiliza ampliamente, tanto para soldaduras a tope como en ngulo, empleando dos hilos que funcionan en tandem, a menudo con CCEP el primero y CA el trasero. De todas las posibles opciones en cuanto a fuentes de alimentacin y potencia los sistemas totalmente CC deben evitarse a causa del efecto de soplo de arco, aunque el problema puede aliviarse separando los electrodos ms de 50 mm.

En Europa la soldadura a tope se ejecuta normalmente utilizando un rectificador que alimente al electrodo delantero con CCEP. Transformadores unifsicos se conectan a los electrodos intermedios y traseros que estn espaciados del delantero 45 y 65-70 mm. respectivamente.



SistemaSistema Arco Arco SumergidoSumergido Multi- Multi-ArcosArcos5o

12o15o

25o

1er Arco: 31V, 1200A, C.C.

2 Arco: 35V, 800A, C.A.

3 Arco: 38V, 650A, C.A.

4 Arco: 41V, 600A, C.A.

V = 80 /min

ComparacinComparacin de de procesos procesos SAWSAW

Tandem

Twin

Arco simple

Tasa de Deposicin

Multi-arco



-CURSO DE F

O

FIGURA 14A SOLDADURA POR ARCO EN SERIE

RMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -55-

FIGURA 14B DISPOSICIN DE ELECTRODOS EN SHUNT


-CUR

FIGURA 15 EFECTOS DE LA DISPOSICIN DEL ELECTRODO EN ARCOS DE SERIE

SO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -56-

FIGURA 16A NGULOS DE SOLDADURA CON DOS Y TRES ELECTRODOS


-CURSO DE

9.4 Adic

En un pen el arcode base. FOR

FIGURA 16B SOLDADURA CON DOS ELECTRODOS

in

roc miTodMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -57-

FIGURA 16C SOLDADURA CON TRES HILOS

de polvos metlicos

eso convencional SAW solo se utiliza en fundir el hilo de un 10 a un 20% de energa disponible entras que el resto se gasta en fundir el flux, sobrecalentar el bao de fusin y fundir el metal o ello conduce a una penetracin y dilucin excesivas sobre las necesarias para asegurar la



adecuada fusin, particularmente en recargues y en los cordones de relleno en juntas de varias pasadas. La energa de arco desperdiciada en recalentar el bao y provocar una excesiva fusin del metal de base es potencialmente disponible para fundir un metal, ya sea en forma de hilo o en forma de polvo.

Las adiciones de metal en polvo en SAW se han utilizado desde hace dcadas y an todava para recargues por la habilidad de producir depsitos con baja dilucin y alta tasa de deposicin que contribuyen a una reduccin de costes y a una mejora en la calidad. El primer metal utilizado fue polvo de hierro y la intencin, incrementar el espesor de acero que poda ser soldado en una sola pasada utilizando la tcnica convencional. Sin embargo la reduccin y la penetracin causada por el polvo peda el uso de mayores corrientes o mayores y ms anchas preparaciones para asegurar la buena fusin de la raz, con lo cual se neutralizaban las ventajas econmicas de la adicin de polvo. Con el desarrollo de consumibles que toleran la alta dilucin, la unin de materiales de secciones gruesas poda lograrse utilizando preparaciones de juntas de bajo volumen que requieren uno o dos cordones de penetracin profunda para completar la soldadura. Esta fue la primera razn por la cual las adiciones de metal en polvo para las soldaduras resultaron poco atractivas.

Ms recientemente, sin embargo, el conseguir propiedades mecnicas en la ZAT ha llegado a limitar la energa aportada de tal modo que mtodos que incrementen la tasa de deposicin sin incrementar la energa del arco tales como adiciones de metales en polvo vuelven a recobrar inters. El uso de adiciones de polvo en soldadura SAW a empezado ha ser de nuevo una tcnica para la soldadura de aceros al C, al CMn y microaleados. Es un mtodo barato de incrementar la productividad de los procesos SAW estandares no solo aumentando las tasas de deposicin sino tambin la eficiencia de fusin del metal aportado, resultando tcnica y econmicamente viables en comparacin con otros procedimientos de alta deposicin de metal, por ejemplo hilo SAW tndem. Los equipos de alimentacin de polvo son simples de operar y fcilmente adaptables tanto a los cabezales SAW fijos como a los porttiles.

9.4.1 Mtodos de adicin de polvo

Los dos mtodos ms comunes de aadir metal en polvo se ilustran en las figuras 17 y 18. La primera muestra la alimentacin delantera en la cual el dispensador de polvo se aplica a la junta por delante del flux. En segundo mtodo, mostrado en la figura 18, es a travs de un dispositivo magntico por el cual dos o ms corrientes de metal en polvo medidas por el paso a travs de orificios de control son dirigidas al hilo para que sean atradas por magnetismo y conducidas al bao de fusin por el electrodo a travs del flux.

9.4.2 Tipos de metal en polvo

Para aplicaciones en las cuales se requiera una alta tenacidad se necesitan diferentes tipos de metales en polvo para los dos mtodos de adicin escritos anteriormente. Al principio, el uso del mtodo de adicin delantera produca a menudo soldaduras defectuosas en cuanto a la tenacidad del metal depositado a causa del polvo que a veces contena V que era transferido al metal fundido.

La composicin del polvo fue modificada consecuentemente para hacerla similar al del hilo haciendo la composicin del metal fundido relativamente insensible a la relacin de fusin polvo/electrodo. Con el dispositivo magntico el polvo es llevado directamente a la regin de arco dando como resultado que la transferencia de ciertos elementos tales como C y Mn se reducen. Se ha considerado necesario aadir Ni y Mo al polvo para restaurar las propiedades del metal fundido.


Los metales en polvo se producen por un proceso de atomizacin a partir de hilos de la composicin adecuada a las especiales composiciones del metal depositado, habindose realizado experimentos con polvos aglomerados hechos a partir de mezclas de hierro y otros polvos aleados.

9.4.3 Caractersticas de los procesos

Las adiciones en polvo SAW pueden utilizarse para alcanzar cualquiera de los tres objetivos siguientes:

1) Disminuir el nmero de cordones requeridos para completar una junta, utilizando la misma energa aportada.

2) Disminuir la energa aportada utilizada en completar una junta,

t-1-10

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