TECSUP – PFR Procesos de Soldadura

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Unidad VI

LLOOSS MMAATTEERRIIAALLEESS DDEE AAPPOORRTTEE PPAARRAA LLAA SSOOLLDDAADDUURRAA

1. MATERIALES DE APORTE

Son fabricados de una variedad de aleaciones de metales y tienen diferentes aplicaciones para cada proceso de soldadura. Seleccione un material de aporte adecuado para un material a soldar, consultando con seguridad de sus características tanto del material base como el de material de aporte. • CLASES:

• Varillas de aporte (Para procesos de soldadura OFW, GTAW) • Electrodos revestidos (Para Procesos SMAW) • Electrodos no consumibles, sin revestimiento (GTAW) • Alambres continuo sólidos consumibles (GMAW, SAW) • Alambres continuo tubulares consumibles (FMAW) • Otros.

En este curso sólo nos centraremos a los materiales de aporte de uso común para los procesos de soldadura OFW y SMAW.

• FUNCIONES DE LOS MATERIALES DE APORTE

La principal función principal de los materiales de aporte es la de unir por fusión o capilaridad, las piezas a soldar, que aleándose o no con el material base es depositando el llamado cordón de soldadura. Y lo que se busca es que tanto el material base como el cordón de soldadura formen una unión homogénea.

1.1. MATERIAL DE APORTACIÓN PARA EL PROCESOS (OFW)

• MATERIALES DE APORTE (VARILLAS)

Las varillas para soldar son hechas de metales de diversa composición. Hay muchos tipos de varillas para soldar.

Figura 6.1 Representación de varillas y fundentes

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Cada uno de los cuales está destinado a un tipo específico de operación de soldadura. No es aconsejable el empleo de elegirlo sin la debida seguridad. La mayoría de las varillas de aportación están hechas en largos de 600 a 900 mm. Con diámetros de 1.6 a 6.4 mm. Las varillas de acero dulce con frecuencia están revestidas de cobre para evitar la corrosión.

• LOS FUNDENTES

En el acero al carbono no es necesario el empleo de fundentes ya que los óxidos formados se funden con facilidad, sin embargo, en el soldeo de aceros inoxidables y aluminios es imprescindible utilizar fundentes para disolver los óxidos y proteger el metal de soldadura. No obstante, el empleo de un fundente no sustituye a la limpieza previa al soldeo. Los fundentes se suministran en polvo, pasta, en solución o como recubrimiento de la varillas. Para aplicar el fundente se calienta el extremo de la varilla y se introduce en el fundente, a medida que se suelda se irá introduciendo la varilla en el fundente. También se puede espolvorear el fundente sobre el material base. Los fundentes en forma de pasta se aplican con un pincel sobre el metal base.

1.2. IDENTIFICACIÓN DE VARILLAS DE APORTE

Las varillas de aportación más comunes son hechas de: acero dulce (fierro), hierro fundido, acero inoxidable, cobre, aleaciones de níquel, aluminio (estirado, extraído o fundido). Ver anexo adjunto.

Varillas según la AWS: A5 - 2 - 80

COMPOSICIÓN

QUÍMICA TIPO DE

VARILLA C Si Mn

RESISTENCIA

A LA TRACCIÓN

ELONGACIÓN

EN 2” CARACTERÍSTICAS

RG-45 0.12 0.10 0.5

45,000 a

50,0000 Lb/pulg2

22%

Para aceros de bajo

carbono.

Pulidas v cabreadas

RG- 60 0.14 0.46 1.0

60,000

a

65,000 Lb/pulg2

20%

Para aceros de bajo

carbono y de baja

aleación

RG- 65 0.12 0.10 0.5

67,000 a

70,000 Lb/pulg2

16%

Para soldar aceros de

baja aleación al

molibdeno, cromo.

Para aceros al

carbono.

Diámetro de 3/32" a 3/16". Longitud: 500 mm.

Tabla 6.1 Características de las varillas de aporte

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NOMINACIÓN DE VARILLAS DE APORTE SEGÚN DIN 8554 Ejemplo de nominación:

VARILLA PARA SOLDAR G III 2 1 DIN 8554

VARILLA PARA

SOLDAR G III 2 1 DIN 8554

Forma de suministro

Proceso de soldadura

Categoría de la varilla de soldar

Mínimo de trabajo Resistencia por 14 Joule por 0º C.

Mínimo de trabajo Resistencia por 24 Joule por 14º C.

Norma para varillas para uniones soldadas de acero

Tabla 6.2 Identificación según norma DIN

1.3. ELECCIÓN DE VARILLA PARA SOLDAR

El término de la varilla dependerá de:

• El tipo de unión de soldadura. . • El espesor del material. • La cantidad de aporte requerido.

Sin embargo como regla general debe usarse varillas de diámetros pequeños para metales delgados y varillas de diámetro mayor conforme aumenta el espesor del metal. Ejemplos

Espesor del Metal Varilla de Soldadura

1/12" (1.6 mm) o menos

1/8" (3 mm)

3/32" (2.4 mm)

3/16" (4.8 mm)

1/16" (1.6 mm)

1/8" (3 mm)

3/32" (2.4 mm)

3/16" (4.8 mm)

Tabla 6.3 Muestra de varilla de aporte según material

Para mayor información sobre la elección de las varillas de aporte consulte el catálogo adjunto como anexo1 en el texto.

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1.4. MATERIALES DE APORTE PARA EL PROCESO (SMAW)

ELECTRODOS REVESTIDOS

Los electrodos son materiales de aporte que se usan en soldadura por arco (SMAW), se dice “electrodo” porque conducen la corriente eléctrica al producirse el arco voltaico.

Figura 6.2 Muestra de varilla de aporte según material

• CLASIFICACIÓN En el proceso de soldadura por arco eléctrico (MAW) se usan electrodos revestidos, para diferentes fines, en función al material del cual están constituidos se clasifican:

Figura 6.3 Función del revestimiento del electrodo metálico

AWS E-6011

Revestimiento

Núcleo

Código de Identificación metálico

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SEGÚN SU NÚCLEO EN: 1. Electrodos para aceros al carbono (bajo y alto carbono) 2. Electrodos para aceros inoxidables o de aleación especial 3. Electrodos para Hierro fundido 4. Electrodo para metales no ferrosos (aluminio, bronce, etc.)

SEGÚN SU REVESTIMIENTO EN:

1. Celulósico: Son de alta penetración. Los electrodos que pertenecen

a este grupo son los que terminan en los números. 10 y 11 Ejemplo: E - 6011

2. Rutílicos: De mediana penetración, buen acabado. Los electrodos que pertenecen a este grupo son los que terminan en los números 12 y 13. Ejemplo: E - 6013

3. Básicos: De mediana penetración. Los electrodos que pertenecen a este grupo son los que terminan en los números 5,6 y 8. Ejemplo: E - 7018.

4. Hierro en Polvo: De alta penetración y de relleno rápido. Los electrodos que pertenecen a este grupo son los que terminan en los números 4 y 7. Ejemplo: E- 6027

• FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS ELECTRODOS REVESTIDOS:

• Formar un arco estable • Reemplazar el metal de aportación para la soldadura • Proveer de gas para proteger el baño de metal fundido • Formar la escoria para proteger el metal mientras se enfríe.

1.5. IDENTIFICACIÓN SEGÚN LA NORMA AWS/ASME A5. 5-96

La Norma Americana (AWS), asigna un símbolo numérico a cada electrodo. Ejemplo: E-6010, E-6012, E-7018, etc. • INTERPRETACIÓN

Figura 6.4 Ejemplo para codificar un electrodo

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Figura 6.5 Presentación comercial de un electrodo

Ejemplo:

E : Electrodo para soldadura por arco eléctrico manual 70: Multiplicado por 1000 es igual a 70,000 Lbs/ pulg2 de resistencia a la Tracción 2: Posición para soldar (plana, horizontal, vertical). 4: Para CA y CC (Directa o Indirecta)

Clasf. Corriente Arco Penetracion Fundente y Escorea

EXX10 DCEP Penetrante Profunda Celuloso - Sodio (0 - 10% de polvo de Hierro)

EXXX1 AC o DCEP Penetrante Profunda Celuloso - Potasio (0% de Polvo de Hierro)

EXXX2 AC o DCEN Mediano Mediano Titanio - Sodio (0 - 10 % de Polvo de Hierro)

EXXX3 AC o DCEN o DCEP Suave Ligera Titanio - Potasio (0 - 10% de

Polvo de Hierro)

EXXX4 AC o DCEN o DCEP Suave Ligera Titanio - Polvo de Hierro (25 -

40% de Polvo de Hierro)

EXXX5 DCEP Mediano Mediano Bajo Hidrogeno - Sodio (0% de Polvo de Hierro)

EXXX6 AC o DCEP Mediano Mediano Bajo Hidrogeno - Potasio (0% de Polvo de Hierro)

EXXX8 AC o DCEP Mediano Mediano Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro)

EXX20 AC o DCEN Mediano Mediano Oxido de Hierro - Sodio (0% de Povo de Hierro)

EXX22 AC o DCEN o DCEP Mediano Mediano Oxido de Hierro - Sodio (0%

de Polvo de Hierro)

EXX24 AC o DCEN o DCEP Suave Ligera Titanio - Polvo de Hierro

(50% de Polvo de Hierro)

EXX27 AC o DCEN o DCEP Mediano Mediano

Oxido de Hierro - Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro)

EXX28 AC o DCEP Mediano Mediano Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro)

EXX48 AC o DCEP Mediano Mediano Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro)

DCEP - Corriente Directa Electrodo Positivo DCEN - Corriente Directa Electrodo Negativo Nota: El porcentaje del polvo de Hierro esta calculado en base al peso del fundente

Tabla 6.5 Significado del último dígito

E - 7 0 2 4

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CÓDIGO POSICIÓN SOLDADURA

E XX1X Cualquier Posición (De piso, horizontal, sobre cabeza y vertical)

E XX2X Horizontal y de piso solamente E XX3X De piso solamente E XX4X De piso, sobre cabeza, horizontal y vertical hacia abajo.

Tabla 6.4 Significado del penúltimo dígito

1.6. CLASIFICACIÓN AWS PARA LOS METALES DE APORTE DE LA

ESPECIFICACIÓN AWS / ASME A5. 5-96

Ejemplo: E-7018-Mo

E = Electrodo cubierto 70 = 70 X 1000 PSI = 70.000 Lbs/pul2 de Resistencia a la Tracción 1 = Cualquier posición, (de piso, horizontal, vertical y sobre cabeza) 8 = AC o DCEP Corriente Alterna o Corriente Directa con electrodo positivo"+" Mo = Molibdeno en el material después de depositado

1.6.1. IDENTIFICACIÓN SEGÚN NORMAS AWS , DIN e ISO

• NORMAS TÉCNICAS

• ASME: AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos)

• AWS: AMERICAN WELDING SOCIETY

(Sociedad Americana de Soldadura) • DIN: DEUTSCHE INDUSTRIENORMEN

(Normas Industriales Americanas) • ISO: INTERNATIONAL STANDARDS ORGANIZATION

(Organización Internacional de Standards)

• APROBACIONES

• ABS: AMERICAN BUREAU OF SHIPPING • LRS: LLOYD’S REGISTER OF SHIPPING • GL: GERMANISCHER LLOYD

E - X X X X- XX (1) (2) (3) (4) (5) (6)(7)

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Comparación de los electrodos con otras normas.

AWS / ASME

A5. 5-96 DIN 1913 ISO 2560

E4300 A2 E430 A 15 E6010

E6012

E6013

E6013

E4332 C4

E4322 R ( C )3

E4221 R 3

E4332 R 3

E433C19

E432R12

E432R22

E433R21

E7024

E7028

E6027

E1532RR11.60

E514EB12.160

E5143 AR11.220

E512RR160.32

E514 B 150.36

E514 AR220.34

Tabla 6.5 Significado del último dígito

Figura 6.6 Cálculo de amperaje promedio para soldar

Para mayor información sobre la elección de las varillas de aporte consulte el catálogo adjunto como anexo1 en el texto.

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Tabla Nº 11.7 Características de los electrodos

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1.7. SELECCIÓN DE ELECTRODO REVESTIDO:

Se seleccionan de acuerdo al metal a soldar. Los revestimientos se seleccionan para mejorar la resistencia y calidad de la soldadura terminada. Se fabrican de 9, 12, 14, o 18” pulgadas de largo con diámetros del Núcleo que varían de 1/16 a 1/ 4 de pulgada.

CONSERVACIÓN: • Mantener los electrodos en ambientes secos. • No abrir los envases mientras no se usen. • Maneje con cuidado para no golpearlos, lo que podría dañar el

revestimiento. • No use electrodos que han sido salpicados con aceite, grasa, pintura,

solvente, etc.

ALMACENAMIENTO Y CONSERVACIÓN DE LOS ELECTRODOS

Uno de los mayores problemas que se presentan en el campo de la soldadura es la presencia del hidrógeno, como causa de la humedad absorbida por los recubrimientos de los electrodos, cuando por efecto de un inadecuado almacenamiento y/o condiciones de trabajo incorrectos llega a niveles que están por encima de lo aceptado por normas. Por esto y otras razones durante el almacenaje se deben tomar en cuenta ciertas consideraciones que permitan mantener los electrodos en buenas condiciones, como: Manejar con cuidado para evitar golpearlos, dejarlos caer y picarlos lo que podría dañar el recubrimiento. No deje los electrodos de bajo hidrógeno en una caja abierta por más de dos horas. Secar a 260° C por una hora para eliminar la humedad. Las latas con electrodos deben almacenarse verticalmente. Tener hornos de conservación de los electrodos. No usar electrodos que hayan sido salpicados con aceite, grasa, pintura, etc. que puedan afectar los resultados de la soldadura.

Figura 6.7 Cabina-horno para conserva y calentar los electrodos

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1.8. ACTIVIDAD Nº 12

1. ¿Qué son los materiales de aporte?

......................................................................................................

......................................................................................................

......................................................................................................

......................................................................................................

......................................................................................................

...................................................................................................... 2. Nombre los materiales de aporte

......................................................................................................

......................................................................................................

......................................................................................................

......................................................................................................

......................................................................................................

...................................................................................................... 3. ¿Qué representa cada dígito presentado?

4. ¿Qué norma clasifica a las varillas de aporte para OFW? Y cuáles se

usan en el proceso OFW? ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ......................................................................................................

5. ¿Qué pasos debo seguir para elegir los material de aporte, para un

material base? ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ......................................................................................................

Procesos de Soldadura TECSUP – PFR

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6. Reconozca y E-7018

E =................................................................................................. 70 =............................................................................................... 1 =................................................................................................. 8 =.................................................................................................

7. Lectura y Resumen ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ......................................................................................................