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ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA-
TTeemmaa 11..1100
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Junio 2007
Rev. 2
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ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -1- Rev. 2 Junio 07
NDICE:
1. SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO
2. MATERIALES DE BASE
3. PRODUCTOS DE APORTE
3.1 Metales de aportacin o alambres. 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
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ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -2- Rev. 2 Junio 07
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.
FIGURA 1
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -3- Rev. 2 Junio 07
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.
FIGURA 2
A.- Cordn de soldadura F.- Flux
B.- Escoria solidificada G.- Alimentador del flux
C.- Aspirador de flux H.- Cordn de la raz
D.- Soporte gua del electrodo I.- Metal de base
E.- Electrodo
(*) N. del A. Se prefiere mantener esta palabra sin traducir. Por una parte, se emplea corrientemente y,
por otra, es ms amplia que polvo, que tambin se utiliza, ya que algunos de los fluxes son en realidad
granulados.
FIGURA 3
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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:
FIGURA 5
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -5- Rev. 2 Junio 07
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.
FIGURA 6
FIGURA 7
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3. PRODUCTOS DE APORTE
3.1 Metales de aportacin o alambres
Existen metales de aportacin o alambres 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 metales de aportacin o alambres 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
FIGURA 9
FIGURA 10
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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.
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -8- Rev. 2 Junio 07
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.
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.
SiO2 + TiO2 CaO + MgO Al2O3 + MnO
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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.
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.
SiO2 + TiO2 CaO + MgO Al2O3 + MnO CaF2
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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.
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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:
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Seleccin del tipo de flux Factores a tener en cuenta para maximizar la productividad y minimizar los costes
en soldadura SAW
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.
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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. = 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.
0.5 (FeO + MnO) + CaO + MgO + Na2O + K2O + CaF2
SiO2 + 0.5 (TiO2 + ZrO2 + Al2O3)
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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.
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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
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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 el
metal base. Alta
velocidad 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 el
metal depositado.
Intensidad mxima:
1100 A. Permite
mayores velocidades de
soldeo.
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 escoria
y 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
-
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -17- Rev. 2 Junio 07
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.
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ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -18- Rev. 2 Junio 07
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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -19- Rev. 2 Junio 07
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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -20- Rev. 2 Junio 07
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 (-18
oC) 5: -50
oF (-46
oC)
2: -20oF (-29
oC) 6: -60
oF (-51
oC)
4: -40oF (-40
oC) 8: -80
oF (-62
oC)
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
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Flux Carga de rotura Lmite elstico mn. Alargamiento
Clasificacin psi Kg/mm2 psi Kg/mm
2 % 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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -22- Rev. 2 Junio 07
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 (-18
oC) 6: -60
oF (-51
oC)
2: -20oF (-29
oC) 8: -80
oF (-62
oC)
4: -40oF (-40
oC) 10: -100
oF (-73
oC)
5: -50oF (-46
oC) 15: -150
oF (-101
oC)
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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -23- Rev. 2 Junio 07
Clasificacin Carga de rotura Lmite elstico mn. Alargamiento
Flux psi Kg/mm2 psi Kg/mm
2 % 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
100.000-120.000
110.000-130.000
120.000-140.000
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
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TABLA 6
COMPOSICIN QUMICA DEL ELECTRODO %
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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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -26- Rev. 2 Junio 07
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.
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -27- Rev. 2 Junio 07
IBCaO 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
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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.
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5.4 Influencia de los parmetros de soldeo
TIPO DE CORRIENTE:
Influencia del tipo de corriente El tipo de corriente :
La fuente de corriente de
Voltaje Constante (CV) se usa
para alambres desde 2.4mm
de dimetro, y para Tiny
Twin
Mayores velocidades de
alimentacin de hilo (WFS)
Todas las fuentes de
corriente del mercado
La regulacin se hace
mediante la corriente de
salida 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 alambres
menores de 2.4mm de
dimetro
Menores WFS
nicamente el cofre decontrol NA3 proporcionaesta salida
La regulacin se hacevariando la WFS cuandose producen variacionesvoltaje.
Punto de Operacin
Intensidad, A
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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 obtenerse
en 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
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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)
WF
S e
n c
m/m
in
2mm
ESO 25
2,4mm
ESO 25
3,2mm
ESO 25
4,76mm
ESO 25
-
ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -32- Rev. 2 Junio 07
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
U1
L1
U2
L2
U1 < U2
L1 < L2
-
ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -33- Rev. 2 Junio 07
Variacin del voltaje de arco
Voltaje : considerar las prdidas de voltaje
Cofre de control de parmetros
V e I
V que se lee en el cofre de control =
U1 + U2 + U3
Donde U3 = otras prdidas de voltaje
(conexiones, longitudes de cables,)
U2
U1
U U U
L1 L2L3
Al variar el voltaje vara la anchura del cordn, si el
resto de parmetros se mantiene constante
-
ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -34- Rev. 2 Junio 07
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
-
ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -35- Rev. 2 Junio 07
Variacin del dimetro de hilo(manteniendo el resto de parmetros constante)
Misma intensidad de soldadura
D1 < 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
-
ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -36- Rev. 2 Junio 07
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
-
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -37- Rev. 2 Junio 07
Efecto de la velocidad de soldadura
Vlocidad de soldeo
cm/min25/30 45/50
I3
I2
I1
Penetracin
I1 < I2 < I3
Mximapenetracin
La penetracin cambiar si sevara :
La intensidad ESO
Velocidad Preparacin
Dimetro de hilo Pendiente
Polaridad 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
-
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -38- Rev. 2 Junio 07
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
-
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -39- Rev. 2 Junio 07
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 tens idad (A)
kg
/ h
ora
E S O 2 5 mm
E S O 7 5 mm
E S O 1 2 5 mm
-
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -40- Rev. 2 Junio 07
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:
-
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -41- Rev. 2 Junio 07
Efecto de la polaridad
C.C. +
Mejor mojado
C.C.+
C.C. -
C.C. -
2/3
2/31/3
1/3
Mayor penetracin
Aplicaciones
de polaridad (-)Recargue duro
Soldadura en rincn
Relleno
Con corriente continua:
Efecto de la polaridad Con corriente alterna :
+
-
La polaridad cambia 100 veces / seg. (50Hz)
Comparado con C.C.+
Menor penetracin
Cebado ms difcil
Mayor tasa de deposicin (+15%)
Para obtener una forma de cordn similar, aumentar el voltaje de 1 a 3 V
Aplicaciones : Tandem
Cuando hay soplo magntico
-
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Efecto de la polaridad
C.C. + C.A. C.C. -
2/3
2/3
1/3
1/3 1/2
1/2
+15% +30%Tasa de deposicin
-
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -43- Rev. 2 Junio 07
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
Preparacin de juntas Pasadas mltiples en chapas gruesas :
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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -44- Rev. 2 Junio 07
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
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)Para evitar inclusin
de 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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -45- Rev. 2 Junio 07
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:
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -46- Rev. 2 Junio 07
Defectos de soldadura La fisuracin en fro se produce por:
Si los 3 factores se superponen
resulta una situacin de
alto riesgo de fisuracin
en fro
Reduciendo el tamao de
estos crculos se reduce
la Zona de Riesgo
Si los 3 factores se superponen
resulta una situacin de
alto riesgo de fisuracin
en fro
Reduciendo el tamao de
estos crculos se reduce
la 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 los
cordones
La relacin entre la anchura y la profundidad
debe estar entre 1 a 4. Si no es as se pueden
obtener fisuras en caliente:
1 < ( W / D ) < 4
D
W
-
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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.
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -48- Rev. 2 Junio 07
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.
FIGURA 10
SOLDADURA CON HILO CALIENTE
9.2 Arco Sumergido con electrodo de banda
En lugar de un hilo se utiliza como consumible una banda o fleje de 0,5 mm. de espesor y de 30 a 90 mm.
de ancho como se ve en la figura 11. Los electrodos en banda se utilizan generalmente para recargues de
baja penetracin y baja dilucin, depositados rpidamente sobre una amplia superficie. La mayora de estas
tcnicas utilizan polaridad CCEN para conseguir una baja penetracin con una alta deposicin. Existe un
proceso de doble arco en el cual una banda auxiliar fra, no conectada elctricamente, se alimenta dentro de
la zona de arco del sistema de banda convencional. Ello disminuye la dilucin e incrementa la tasa de
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -49- Rev. 2 Junio 07
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
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-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -50- Rev. 2 Junio 07
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 hasta
3 - 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.
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FIGURA 12
SOLDADURA TWIN
FIGURA 13
EFECTOS DE LA DISPOSICIN TRANSVERSAL SOBRE LA PENETRACIN
ProcesoProceso Arco Arco SumergidoSumergido Twin Twin
Una fuente de
corriente
Un devanador de hilo
Un cabezal de
soldadura
Dos fuentes de hilo
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9.3.2 Soldadura por arcos en tandem
SoldaduraSoldadura de Arco de Arco SumergidoSumergido
TandemTandem
Dos fuentes de
corriente
Dos alimentadores de
hilo
Dos cabezales de
soldadura
Dos Arcos
InterferenciaInterferencia de de loslos arcosarcos
Dos arcos de la misma polaridad se atraen uno al otro
++
-
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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.
-
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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
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FIGURA 14A
SOLDADURA POR ARCO EN SERIE
FIGURA 14B
DISPOSICIN DE ELECTRODOS EN SHUNT
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ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -56- Rev. 2 Junio 07
FIGURA 15
EFECTOS DE LA DISPOSICIN DEL ELECTRODO EN ARCOS DE SERIE
FIGURA 16A
NGULOS DE SOLDADURA CON DOS Y TRES ELECTRODOS
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ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN
-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -57- Rev. 2 Junio 07
FIGURA 16B
SOLDADURA CON DOS ELECTRODOS
FIGURA 16C
SOLDADURA CON TRES HILOS
9.4 Adicin de polvos metlicos
En un proceso convencional SAW