Tecnologia E 1

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Edicin 2,004

I TECNOLOGIA DE LA SOLDADURA

GENERALIDADES:

Esta separata sirve al participante para iniciar el estudio en el proceso de soldadura conelectrodo revestido, adems hace una descripcin del proceso de soldadura oxigas. Tambin

continene algunos ejemplos sencillos de otros procesos de soldadura y un resumen genricosobre la nomenclatura de aceros.

OBJETIVOS:

El participante tiene que disitinguir los diferentes tipos de unin, y debe saber las ventajas dela unin por soldadura en comparacin a otros mtodos de unin. Adems debe tener elconcepto claro sobre la calidad del depsito de soldadura.

El participante debe conocer la diferencia de los procesos de soldadura por fusin ysoldadura por presin, y debe reconocer los tipos de aplicacin que tienen los procesos desoldadura oxigas y electrodo revestido.

El participante debe conocer la clasificacin de las posiciones de soldadura segn el cdigoAWS y la norma ISO.

El participante debe tener nociones sobre la clasificacin de los aceros segn las normasSAE, ASTM, DIN e ISO, adems debe distinguir la diferencia entre acero sin aleacin, acerode baja aleacin, y alta aleacin.

CONTENIDO:

1.- METODOS DE UNION.

2.- DEFINICION DE SOLDADURA SEGUN DIN 1910

3.- POSICIONES DE SOLDADURA

3.1.- SEGN AWS

3.2.- SEGUN ISO 6947

4.- SOLDADURA DE UNION Y SOLDADURA DE RECARGUE.

5.- SOLDADURA A GAS O AUTOGENA (G)

6.- SOLDADURA MANUAL CON ARCO VOLTAICO Y CON

ELECTRODO REVESTIDO (E)

7.- CLASIFICACION DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

SEGUN DIN 1910

8.- CLASIFICACION BASICA DE LOS ACEROS.

ACEROS AL CARBONO

ACEROS DE BAJA ALEACION

ACEROS DE ALTA ALEACION


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1.- MTODOS DE UNIN

1.1.-Unin Empernada :

Es una unin apropiada para hacermontaje en obra o para elementosque sean desmontables.

1.2.-Unin Remachada :

Distorsin de fuerzas internas.Peligro de corrosin entre lassuperficies de traslape.Exceso de material en el traslape.

1.3.-Unin Pegada :(Adhesivo)

Distorsin de fuerzas internas.Temperaturas de operacin menora 180C.Exceso de material en el traslape.

1.4.-Unin con SoldaduraBlanda o Fuerte :(Estao/Bronce)

Distorsin de fuerzas internas.

Temperatura de operacin menora 600C.Exceso de material en el traslape.

1.5.-Unin Soldada :

No hay distorsin de las fuerzas dematerial al eliminar el traslape.La temperatura de operacinpuede llegar a ms de 1200C(caso de los aceros refractarios).

Las ventajas de la unin soldada son vlidas solamente cuando se puede garantizar lacalidad del depsito de soldadura. Cualquier defecto como porosidad, socavaciones, falta defusin, falta de penetracin, o inclusiones de escoria perjudica a la resistencia de la unin.

Por eso es necesario que la soldadura sea ejecutada por personal entrenado y certificado,adems debe ser inspeccionada para garantizar el cumplimiento de las especificaciones einstrucciones dadas en los procedimeintos de soldadura (WPS).


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2.- SOLDADURA

2.1.- Definicin Segn la Norma DIN 1910

"Soldadura es la unin de dos metales con la aplicacin de calor, o presin, o con lacombinacin de calor y presin, con o sin adicin de material de aporte."

2.2.- Ejemplos de Soldadura por Fusin :

Soldadura oxigas Soldadura con arco

2.3.- Ejemplo de soldadura por presin.

Soldadura por presin en fro Ejemplo de soldadura por presin y calor.Soldadura por resistencia (por puntos)

Electrodo de presin

Material

Electrodo fijo

2.4.- Soldadura de reborde, sin material de aporte.

El reborde se funde con soplete de soldadura oxigas o con antorcha TIG.

s

h

2s


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3.- POSICIONES DE SOLDADURA:

3.1.- Posiciones de soldadura segn AWS.La norma AWS hace una diferencia entre posiciones de soldadura y posiciones deprueba, las posiciones de soldadura son:

F = planaH = horizontalH-filete (H-fillet) = filete horizontalV-Descend. (V-down) = vertical descendenteV= verticalOH = sobrecabeza

Las posiciones de prueba son lasposiciones en las que se ejecuta elsoldeo, haciendo la distincin entreempalmes a tope G (Groove) y enfileteF(Fillet).

3.2.- Posiciones de Soldadura Segn ISO 6947Son vlidas tanto para planchas como para tubos segn las condiciones desoldeo, por ejemplo la posicin plana PA puede establecerse con un tubo enrotacin. La posicin de filete horizontal es equivalente a la posicin PB y a launin de un tubo vertical unido a una base. La posicin transversal PC se

presenta tambin para soldadura de unin a tope en tubos verticales. Laposicin de filete horizontal sobre cabeza es equivalente a la posicin PD.Finalmente las posiciones vertical ascendente y descendente son vlidas tanto enuniones a tope, como en filete, ya sea en ngulo exterior como en ngulointerior.

FILETE

JUNTASA TOPE


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SIMBOLOISO 6947 POSICION

EQUIVALENTEAWS (Test position)

PA Plana 1G y 1FPB Filete horizontal 2FPC Horizontal 2GPD Filete sobrecabeza 4FPE Sobre cabeza 4GPF Vertical ascendente 3G y 3F ascendentePG Vertical descendente 3G y 3F descendente

H L 045 Vertical ascendente en tubo fijo eje a 45 6G ascendenteJ L 045 Vertical descendente en tubo fijo eje a 45 6G descendente

4.1. Diferencia Entre Soldadura De Unin y Soldadura de Recargue.

4.1. Soldadura de Unin :En la soldadura de unin serequiere que el material en lacostura obtenga casi las mismascualidades del material base, estoes con respecto a la composicinqumica, a las caractersticasmecnicas y fsicas tales comotenacidad, resistencia a la traccin,

resistencia a la corrosin etc.

4.2. Soldadura de Recargue -Blindaje por Soldadura :En la soldadura de recargue se tratade obtener una cobertura deproteccin sobre el metal base, esteblindaje deber tener mayores

caractersticasmecnicas que elmetal base; comopor ejemploresistencia alimpacto, resistenciaal desgaste, a lafriccin, a laabrasin, a losmedios corrosivosetc.

PG

PF

PAPB

PC

PD

PE


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5.- Soldadura Oxiacetilnica (G)

1. Oxgeno.2. Acetileno.

3. Bloqueador de flama.

4. Manguera de oxgeno.

5. Manguera de acetileno.

6. Soplete.

7. Material de aporte.

8. Boquilla.9. Material base.

10. Flama de la soldadura a gas.

El oxgeno se suministra en botellas de acero a una presin de 200 bar (2800 Psi). Elacetileno se suministra en botellas de acero con masa porosa y acetona a una presin de 19bar (270 Psi). En ambos casos se usan reductores de presin mnima de trabajo de 0,75 barpara el oxgeno y 0,75 bar para acetileno cuando se usan sopletes de presin, en caso deusar sopletes de aspiracin las presiones son 2,5 bar para el oxgeno y 0,5 bar para elacetileno. Tambin se puede generar acetileno en un gasgeno haciendo reaccionar elcarburo de calcio en agua. Tanto en botellas como en gasgenos, el acetileno precisa de los

dispositivos de seguridad como vlvulas antiretorno y bloqueadores de flama.

APLICACIONES : Uniones soldadas en todas las posiciones, soldadura de recargue.Funcionamiento independiente de la corriente elctrica.

MATERIALES : Aceros al carbono, aceros de baja aleacin, metales no ferrosos y fierrofundido.

ESPESORES DE MATERIAL : Con soldadura hacia la izquierda hasta 3 mm de espesor.Para espesores mayores se puede soldar hacia la derecha.

El proceso de soldadura oxigas fue descubierto el ao 1838 por el artesano francs

Desbassayns des Richemont, quien expriment el uso de una flama de hidrgeno conoxgeno en la soldadura de dos lminas de cobre. El ao 1903 Fouch diseo un soplete paracombinar acetileno y oxgeno.

Este proceso sigue siendo ideal para trabajos de reparacin, y mediante un diseo especialdel soplete sirve en el proceso de corte trmico mas popular, conocido como oxicorte. Otroscasos de aplicacin de la flama oxigas son la soldadura blanda y fuerte, el enderezado porflama, los tratamiento trmicos, la eliminacin de herrumbre de los aceros, la eliminacin decapas de pintura en acero, en concreto y en pistas asfaltadas.


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6.-Soldadura Manual con Arco Voltaico y con Electrodo Revestido (E)

1. Conexin.2 Fuente de poder.3. Cable portaelectrodo.

4. Cable de grapa a tierra.5. Portaelectrodo.6. Electrodo revestido.7. Grapa a tierra.

8. Material base.

9. Arco voltaico.10. Ncleo del electrodo.11. Revestimiento.12. Metal en transferencia.13. Escoria lquida y gases.14. Escoria en solidificacin.15. Escoria solida.16. Charco de metal.17. Metal depositado.Para soldar con este proceso se puede usar corriente alterna o corriente continua, conpolaridad directa o inversa. con bajo voltaje y alto amperaje. Sin embargo algunos tipos deelectrodos requieren exclusivamente corriente continua para poder soldar con facilidad yfiabilidad, como es el caso de los electrodos con revestimiento bsico.

Aplicacin: Uniones soldadas en todas las posiciones, soldadura de recargue.

Materiales: Aceros al carbono, aceros de baja aleacin, aceros de alta aleacin, metalesno ferrosos, hierro fundido y acero fundido.

Espesores de Material : Desde 3 mm a ms. Para espesores menores se usan electrodosde baja penetracin, de dimetros delgados y se emplean tcnicas especiales de soldeo.


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7.- Clasificacin de los Procesos de Soldadura Segn DIN 1910

La norma DIN 1910 clasifica 113 procesos diferentes de soldadura, excluyendo a lasoldadura blanda y/o fuerte porque en estos casos de soldadura por capilaridad elmaterial base no alcanza el punto de fusin. Un resumen panormico de estaclasificacin es la siguiente :

Fuente deEnerga

Procesos de Soldadura porPresin

Procesos de Soldadura porFusin

Friccin Soldadura por Rozamiento

Soldadura por UltrasonidoCombustin Soldadura de Forja

Soldadura por flama oxigas yPresin

Soldadura oxigas (Autgena).

Resistencia Elctrica Soldadura por Puntos

Soldadura con Rodillos-Electrodos

Soldadura a Tope porResistencia

Soldadura por Electroescoria

Arco Voltaico Soldadura de Esprragos porDescarga Elctrica

Soldadura por Arco Voltaico Manual(E)Soldadura por Arco Abierto con

Alambre Tubular (Open ARC)Soldadura por Arco SumergidoSoldadura de Metal en Gas Protector(MAG/MIG-MAG C)Soldadura por Electrogas

Soldadura de Tungsteno en GasInerte (TIG)Soldadura de Tungsteno Plasma(TIG-PLASMA)

Metal lquido Soldadura por ColadaSoldadura Aluminotermica

Rayos deElectrones

Soldadura por Haz de Electrones

Rayos deLuz

Soldadura por Rayos Laser

Es conveniente recordar que no existe proceso malo, solamente existen procesos mal

seleccionados. Para lograr el nivel de calidad que la unin exige, es necesario tener encuenta muchos factores como el tipo de metal base, la necesidad de hacer produccin o dehacer reparacin, la exigencia en cuanto a las propiedades mecnicas etc.

Por ejemplo en trabajos de reparacin de tubos de caldera puede ser muy til el procesooxigas, mientras que para trabajos en acero inoxidable en industrias alimentarias el procesoTIG es ideal. Para fabricar carroceras o muebles metlicos son tiles los procesos MAG y porresistencia elctrica.


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8.- Clasificacin Bsica de los Aceros:Acero es una aleacin constituida por Hierro y Carbono. Adicionalmente se agreganotros elementos qumicos que sirven para mejorar las propiedades mecnicas, paramejorar la soldabilidad, para elevar la resistencia a la corrosin o en algunos casosfacilitar la labor de mecanizado.

8.1.- Aceros al Carbono :En este tipo de aceros, el elemento que tiene mayor influencia sobre las propiedadesfsicas y mecnicas del material es el carbono, cuyo contenido puede variar desde0,13% hasta 1,7%, tenindose los siguientes grupos:

Acero de bajo carbono : 0,13% de C hasta 0,30% de C.Acero de mediano carbono : 0,30% a 0,45% de C.Aceros de alto carbono : 0,45% a 1,70% de C.

Con un mayor contenido de carbono se incrementan las siguientes propiedades:

- Resistencia a la traccin.- Dureza.- Templabilidad, Formacin de Martensita.- Fragilidad.

Pero tambin se disminuyen las siguientes propiedades:

- Elongacin.- Soldabilidad.- Ductibilidad

Un acero al carbono es soldable o tiene aptitud para la soldadura cuando el contenido

de carbono es menor o igual a 0,22%.

C < 0,22 %

Las impurezas como azufre y fsforo deben ser menores a 0,05% en acerosestructurales, y menores a 0,035% en los aceros de grano fino.

8.2 Aceros de Baja Aleacin :Agregando otros elementos de aleacin se pueden mejorar algunas propiedades de losaceros, como la resistencia a temperaturas de hasta 600C, dureza, resistencia aldesgaste, etc. Algunos de estos elementos son; Cromo, Manganeso, Molibdemo,

Vanadio, Silicio, Nickel y Aluminio. En este grupo, el contenido total de los elementosde aleacin no es mayor a 5%.

8.3 Aceros de Alta Aleacin :Con mayores contenidos de los elementos de aleacin y menores contenidos decarbono se elevan la resistencia a la corrosin y a temperaturas crticas, como losaceros austenticos (inoxidables) que tienen alta resistencia a la corrosin y altatenacidad a bajas temperaturas, los que son usados en la construccin de tanquescriognicos.


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EJEMPLOS SOBRE LA CLASIFICACION DE LOS ACEROS

Existen varias normas para la clasificacin de los aceros, en ellas se hace referencia dealgunas propiedades o caractersticas de estos materiales, como la resistencia mxima a larotura bajo esfuerzo de traccin, el contenido de carbono, o la composicin qumica. Porejemplo en la norma americana SAE (Society of Automotive Engineers).

SAE 10 2010 - Acero al carbono20 - 0,20 % de carbono

SAE 23 4523 - 3 a 3,5 % de Nickel45 - 0,45 % de carbono

Algunos de los tipos de aceros se distingen por las siguientes cifras:

10 Acero al carbono (Mn < 1.0%) 40 Acero al 0,5% de Molibdeno11 Acero automtico (aleacin con Azufre) 41 0,5 a 0,95% Cr, 0,12 a 0,2% Mo.

12 Acero automtico (Aleacin con S y P) 43 1,8% Ni, 0,5 a 0,8% Cr, 0,25% Mo.13 Acero al Manganeso (1,75% Mn) 46 1,55 a 1,8% Ni, 0,2 a 0,25% Mo.15 Acero al carbono (Mn1,0 1,65%) 47 1,05% Ni, 0,45% Cr, 0,25% Mo.23 Acero al Nquel (3,5% Ni) 48 3,5% Ni, 0,25% Mo.25 Acero al Nquel (5,0% Ni) 50 0,28 a 0,4% Cr31 1,25%Ni, 0,65 a 0,8%Cr 51 0,8 a 1,05% Cr33 3,50%Ni, 1,55%Cr 52 1,0% C, 0,5 a 1,05% Cr

La Asociacin Americana para Ensayos y Materiales ASTM (American Society for Testing andMaterials) clasifica a varios materiales en varios volmenes. Por ejemplo:

Seccin 1: Productos de hierro y acero.

Volumen 01.01 Acero tuberas, caera.Volumen 01.02 Fundiciones ferrosas, Aleaciones ferrosas.Volumen 01.03 Acero Planchas, Perfiles, Barras , AlambresVolumen 01.04 Acero Estructural, Acero para concreto reforzado, Planchas para

Calderas

En el Volumen 01.04 estn las especificaciones para los aceros estructurales, sin embargo,no existe una relacin directa de la nomenclatura con las propiedades del material, pero enalgunos casos coincide la nomenclatura con alguna propiedad, lo recomendable es busacr laespecificacin del acero usando el volumen correspondiente del Standard ASTM. Algunoscasos de especificacin ASTM son:

ASTM A 36 / A 36M 94 Especificacin para acero estructural (acero al carbono).ASTM A 131 / A 131M 94 Especificacin para acero estructural para barcos.ASTM A 202 / A 202M 93 Especificacin para planchas de calderas a presin.

Acero aleado al Cromo Manganeso Silicio.ASTM A 204 / A 204M 93 Especificacin para planchas de calderas a presin.

Acero aleado al Molibeno.ASTM A 242 / A 242M 93 Especificacin para acero de alta resistencia, baja aleacin.ASTM A 387 / A 387M 92 Especificacin para planchas de calderas a presin.

Acero aleado al Cromo Molibdeno.


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Tambin las normas alemanas DIN (Deutscher Institut fr Normen - Instituto Alemn deNormalizacin) clasifican a los aceros :

Aceros Sin Aleacin:Segn DIN 17 100 para aceros de calidad estndar para uso genrico (construccinestructural, aceros al carbono), edicin de Enero de 1980.

St 37 --- Resistencia mxima 37 Kg/mmSt 52 --- Resistencia mxima 52 Kg/mm

Segn DIN 17 102 para aceros de grano fino o microaleados, edicin de Octubre de 1983.

StE 255 --- Lmite de fluencia 255 N/mmStE 500 --- Lmite de fluencia 500 N/mm

Aceros De Baja Aleacin:Segn DIN 17 155 para aceros trmicos, resistentes al esfuerzo mecnico a temperaturas dehasta 500C, para construccin de calderas y tuberas de vapor, edicin de Octubre de 1983.

15 Mo 3

0,12 a 0,20 % de carbono0,25 a 0,35 de molibdemo

13 Cr Mo 4 40,08 a 0,18 % de carbono0,70 a 1,10 % de cromo0,40 a 0,60 de molibdemo

Las cifras correspondientes a los elementos de aleacin se dividen con los factores de lasiguente tabla para determinar el procentaje promedio del contenido en la aleacin.

ELEMENTO DE ALEACION DIVISOR PARA ACERO DE BAJA ALEACIONCr, Co, Mn, Ni, Si, W 4

Al, B, Be, Mo, Ta, Ti, V, Zr 10P, S, N, C, Ce 100

Aceros De Alta Aleacin:Segn DIN 17440 para aceros de alta aleacin, austenticos, ferrticos y martensticos.(Setiembre 1982).

X 2 CrNiNb 18 10

Acero de alta aleacin0,02 % de carbono17 a 19 % de cromo8,5 a 11,5 de nquel

Para esta clasificacin la nica cifra que se divide entre 100 es la que indica el contenido decarbono, las dems cifra indican directamente el porcentaje promedio del elemento dealeacin.


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Segn la norma europea EN 10025, Productos laminados en caliente de aceros estructuralessin aleacin, edicin del ao 1991.

Por ejemplo: Acero EN 10025 S355 J2G3 C (DIN 17100: St 53-3)

S355 --- Lmite de Fluencia mnimo 355 N/mm para espesores < 16 mm.J2G3 --- Cifra caracterstica para el grupo de calidad en relacin a la soldabilidad y los

valores de impacto. Estas cifras se detallan en la tabla siguiente.C --- Aptitud para doblado en fro.

Clasificacin de los grupos de calidad segn EN 10025Grupo de calidad JR JO J2G3 J2G4 K2G3 K2G4Tratamiento Trmico Libre libre N libre N LibreTemperatura +20C 0C -20C -20C -20C -20CTrabajo de Impacto 27J 27J 27J 27J 40J 40JN = Normalizado o normalizado en laminacin.

Nomenclatura de los aceros segn la norma EN 10027 parte 1, edicin de setiembre 1992.Esta norma identifica a los aceros con letras y nmeros en fucin a sus propiedades yaplicaciones. Los smbolos principales denotan la aplicacin del acero. Por ejemplo:

S Acero para construcciones metlicas E Acero para construccin de mquinasP Acero para recipientes a presin B Acero para concreto reforzadoL Acero para tuberas (pipeline) R Acero para rieles

Ejemplo: S 235 --- Acero estructural para construcciones metlicas.Lmite de fluencia ReH > 235 N/mm

En resumen, la composicin qumica de los aceros es un factor determinante en laspropiedades mecnicas, fsicas y metalrgicas de cada material. En cuanto a la soldabilidad,existen aceros de muy buena soldabilidad y aceros de baja soldabilidad, por eso es necesario

conocer el material base para decidir lo siguiente:

- Si el material es apto para soldadura, o no es apto.- Si es necesario precalentar o no, y a qu temperatura.- El proceso de soldadura, el tipo de junta, el material de aporte, el procedimiento de

trabajo, etc.

Para tener los mejores resultados en todo trabajo de soldadura, es necesario poner especialatencin en la preparacin de las juntas, o bien en el grado de limpieza de las superficies asoldar. Todo tipo de suciedad, impurezas, xido, aceite, grasa, combustible, humedad, restosde escoria y/o soldadura defectuosa, producir efectos negativos en el resultado de lasoldadura a ejecutar.

Cuando no hay buena limpieza de las superficies a soldar, el trabajo de soldadura es muydifcil, la penetracin y el acabado de los cordones se afectarn negativamente, adems lacomposicin qumica se altera, en consecuencia las propiedades mecnicas de la costura seperdern.

Una superficie bien preparada para todo trabajo de soldadura, debe estar exenta de todotipo de suciedad o impureza, y tiene que mostrar el brillo caracterstico de los metales ! La soldadura es la ciruga del metal !


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II ELECTRODOS REVESTIDOS PARA SOLDADURA MANUAL CON ARCO VOLTAICO

GENERALIDADES:

La seleccin de los electrodos para la especificacin del procedimiento de soldadura (WPS)debe ser realizada nicamente por inspectores de soldadura o por ingenieros de soldadura.Sin embargo los soldadores deben tener las nociones mnimas para reconocer el productoque usan en cada trabajo de soldadura.

Esta separata se limita a tratar la clasificacin de electrodos estructurales, no es suficientepara tratar los electrodos especiales para aceros inoxidables, recubrimientos duros, metalesno ferrosos, hierro fundido y electrodos de corte.

OBJETIVOS:

El participante debe conocer la clasificacin de los electrodos estructurales en funcin al tipode revestimiento, a las normas AWS 5.1 ; AWS 5.5 y EN 499.

El participante debe reconocer las propiedades y caractersticas de los depsitos de los

electrodos estructurales para identificar las aplicaciones genricas de cada tipo de electrodo,as como las posiciones de soldeo para las que pueden ser aptos.

El participante debe saber almacenar los electrodos bsicos adecuadamente para evitar laabsorcin de humedad.

CONTENIDO:

1.- TIPOS DE REVESTIMIENTO.

1.1.- POLARIDAD, CORRIENTE CONTINUA, Y CORRIENTE ALTERNA.

2.- FUNCIONES DEL REVESTIMIENTO DE LOS ELECTRODOS.

3.- RENDIMIENTO DE VARILLAS DE ELECTRODOS REVESTIDOS.EN FUNCIN DEL PESO DEL NCLEO.

4.- ELECCION ELEMENTAL DEL ELECTRODO ADECUADO PARA CADA CASO.

5.- NORMAS AWS DE ELECTRODOS PARA ACEROS AL CARBONO Y ACEROS DE BAJAALEACION.

6.- CLASIFICACIN DE LA NORMA EN - 499, PARA ACEROS AL CARBONO Y ACEROS DEGRANO FINO.

7.- REGULACION DEL AMPERAJE.

8.- VARIACIN DE LA TENSION DE TRABAJO CON LA LONGITUD DEL ARCO VOLTAICO.

9.- DEFECTOS Y SUS POSIBLES CAUSAS, EJEMPLOS REPRESENTADOS EN LOSCORDONES EN ANGULO.


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1.- Tipos de Revestimiento.Los electrodos revestidos son varillas constituidas por un ncleo metlico y un revestimiento,la clase de revestimiento determina la calidad del metal depositado.Los tipos de revestimiento elementales son:

TIPO Componente principal

A cido Oxido de silicio Si O2

B Bsico Carbonato de calcio CaCO3

C celulsico Celulosa (C H O)

R rutlico Oxido de Titanio Ti O2

Existen combinaciones y en la mayora de los casos estos elementos intervienen en distintasproporciones, as se obtiene tambin las siguientes mezclas.

RR Doble rutlicoAR Acido rutlicoR(C) Rutlico-celulsicoB(R) Bsico-rutlico.RR(B) Rutlico-bsico.

Hay una clase especial de electrodos que tienen hierro en polvo incluido en el revestimiento,en realidad son electrodos de revestimiento rutlico o cido rutlico con hierro en polvo quetienen un alto rendimiento. Por ejemplo el electrodo FERROCITO 24 ( AWS E 7024; o bienEN 499 E 38 O RR 73).

Propiedades y caractersticas de los electrodos revestidos:

Propiedades de la escoria

ViscosidadDesprendimientode escoria

Efectometalrgico

TIPOTipo detransferencia

Propiedadesmecnicas delmetal depositado

Baja Casi por s solaAcido,Merma.

AGotas finas,Roco (spray)

Regulares

Alta BuenoBsico,aporte.

BGotas medianasa gotas gruesas

Excelentes

Media Ligeramente fcilArcoagresivo,

Aporte.C

Gotas medianas,Globular.

Buenas

Media BuenoArco suave,cido,Merma ligera

R / RRGotas finas agotas medianas

Buenas

Los electrodos cidos ya no son competitivos porque tienden a formar socavaciones y tienenbajas propiedades mecnicas debido al contenido de oxgeno en el metal depositado.


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1.1.- Polaridad, corriente contnua y corriente alterna.

Algunos electrodos como los electrodos bsicos, solamente se pueden soldar con corrientecontnua y con polaridad invertida. la explicacin es la siguiente; con la corriente alterna hayun punto de tensin y amperaje cero, donde el arco voltaico se apaga y se vuelve aencender, este fenmeno crea dificultades a los electrodos de difcil reencendido.

Polaridad invertida, para electrodosbsicos. El cordn es abultado y tiene altapenetracin.

Polaridad directa, apta para todo tipo deelectrodos excepto para los electrodosbsicos. El cordn es plano y con bajapenetracin

Gas ionizado

Un Periodo

1 Punto de extincin dearco.

2 Punto de extincin dearco.

t Tiempo de arco muerto.UZ Tensin de encendido

(+)

(-)

(-)

(+)


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2.- Funciones del Revestimiento de los Electrodos.

2.1. Ionizacin del Trecho del Arco Voltaico y Estabilizacin del Arco Voltaico.

2.2. Proteccin del Metal Depositado contra la Accin del Oxigeno y Nitrogenodel Aire.

La proteccin producida por el revestimiento consiste en la formacin de gasesprotectores y de escoria que actan con reacciones metalrgicas durante la fusin dela varilla-electrodo.

2.3. Compensacin de Elementos de Aleacin que se pierden al quemarse con elArco Voltaico.Segn el tipo de revestimiento hay una merma o un aporte de elementos qumicos enel metal depositado, con revestimiento bsico se favorece el aporte.

2.4. Formar un Cono para dirigir el Metal Fundido:En el extremo del electrodo se forma un cono que acta como un can o crter,esto permite soldar en posiciones difciles.

Electrododesnudo

Arcoinestable

Arcoestable

Electrodorevestido

Electrododesnudo

Campanade gasprotectorEscoria

Electrodorevestido


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2.5 Cuadro Sinoptico de algunos Materiales del Revestimiento.

MATERIAS PRIMAS FUNCION PRINCIPAL FUNCION SECUNDARIAMINERALES

Oxido de hierro Agente oxidante. D

caractersticas de acidez alrevestimiento

Estabiliza el arco

Rutilo (TiO2) Forma escoria - Estabiliza el arco --Cuarzo (SiO2) Forma escoria --FUNDENTESFluorita Fluidifica escoria - Da basicidad --Caoln Forma escoria Estabiliza el arco. Da

resistencia al revestimientoTalco Forma escoriaFeldespato Forma escoria

Amianto Forma escoria-Da resistencia al

revestimientoSilicato de potasio Estabiliza arco - Forma escoria -

Aglomera--

Silicato de sodio Forma escoria Aglomerante Estabiliza el arcoCalcita (CO3Ca) Da proteccin gaseosa. Estabiliza

el arcoDa basicidad a la escoria.

Agente oxidanteMagnesita (CO3Mg) Da proteccin gaseosa-Estabiliza

el arcoDa basicidad a la escoria

Dolomita (CO3)2Mg Da proteccin gaseosa Da basicidad a la escoriaMATERIAS ORGANICASCelulosa Da proteccin gaseosa Reductor - Da resistencia al

revestimientoMETALESFerromanganeso Forma escoria Reductor Agrega Mn al charco de

fusinPolvo de hierro Aumenta el rendimiento --Ferroaleaciones yelementos no ferrosos

Aportan elementos de aleacin --

Algunas de estas sustancias tambin tienen efecto en el comportamiento del arco, y en laresistividad para soportar mayor intensidad de corriente. Es importante que el revestimientono se queme fcilmente para poder soldar con mas intensidad para lograr asegurar una

buena penetracin o una buena dilucin. Cuando los electrodos no tiene esta capacidad esfcil producir depsitos con falta de fusin.

Tambin la tensin del arco en relacin a la polaridad se puede variar con algunassustancias, por ejemplo la Fluorita (espato de flor) eleva a 37,5 Voltios la tensin cuando elelectrodo est al negativo (polaridad directa), pero se reduce a 27,8 Voltios cuando setrabaja con polaridad invertida. Por esta razn los electrodos bsicos se pueden soldar conmayor estabilidad de arco conectndolos al polo positivo.


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3.- Rendimiento de Varillas de Electrodos Revestidos:En Funcin del Peso del Ncleo

OVERCORD S FERROCITO 274 mm X 350 mm 4 mm x 350 mm

Peso del material depositadoRendimiento % = x 100

Peso del ncleo de varilla fundidoEJEMPLO:

Rendimiento de OVERCORD S Rendimiento de FERROCITO 27

(40 / 40 ) x 100 = 100% ( 70 / 40 ) x 100 = 175%

Tiempo de fusin 70 s. 70 s

Longitud del cordn depositado:

Peso del ncleode la varilla40 gRevestimientosin hierro enpolvo

Peso del ncleode la varilla40 gRevestimientocon hierro enpolvo (p.e. 30g)


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4. Eleccin elemental del electrodo adecuado a cada caso.

Elementos de construccin Condicin a cumplir Tipo de electrodo

Costura a tope y de filetecon tubos electrosoldados dechapa delgada, enposiciones forzadas.

RUTILICOSSERIE OVERCORD

OVERCORD M 2.5 mmOVERCORD S 2.5 mm

Costura de filete (a = 5mm)en planchas largas,fabricacin de vigas, posicinplana u horizontal. PA y PB

HIERRO EN POLVOSERIE FERROCITO

FERROCITO 24 4 mmFERROCITO 27 4 mm

Costura en doble V en barrasde traccin con gran espesorde material en posicinplana PA

BASICOS

SUPERCITO 3,25 mmTENACITO 80 3,25 mm

Costura de filete en repisasde plancha de 10 mm. de

espesor en posicionesforzadas

CELULOSICOSCONVENCIONALES Y/O

RUTILICOSOBASICOS

Costura 1Costura 2

Costura a tope en tuberas,especialmente paraoleoductos y gasoductos(pipelines) en posicionesforzadas.

COSTURA 1 (API 1104)CELULOSICOSESPECIALES

COSTURA 2 (ASME IX)CELULOSICOSCONVENCIONALES

Y/O BASICOS.

Los electrodos deben seleccionarse cuidadosamente en funcin al tipo de acero que se tieneque soldar. Las recomendaciones dadas por el fabricante son importantes para decidir lasposibilidades de aplicacin, las limitaciones y los cuidados que se deben tener.


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5.- Norma AWS de Electrodos para Aceros al Carbono y Acerosde Baja Aleacin.

Tomando como ejemplo los electrodos E 6011 (CELLOCORD AP), E 7010(CELLOCORD 70), E 7018 (SUPERCITO) y E 11018 (TENACITO 110), podemosInterpretar la Norma, guindonos por las Tablas N 1 y 2.

5.1. Interpretacin de la Norma

a) La letra E designa el producto: Electrodo para soldadura elctrica manual.b) Los primeros 2 dgitos - en nmero de 4 dgitos - o 3 dgitos - en un nmero de 5

dgitos - sealan la resistencia mnima a la traccin, sin tratamiento trmico postsoldadura:

E 60XX 62,000 lbs.pulg mnimoE 70XX 72,000 lbs.pulg mnimo

E 110XX 110,000 lbs.pulg mnimo

c) El ltimo dgito, ntimamente relacionado con el penltimo, es indicativo del tipode corriente elctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo e identificaa su vez el tipo de revestimiento, el que es calificado segn el mayor porcentajede materia prima contenida en el revestimiento; por ejemplo el electrodo E -6010 tiene un alto contenido de celulosa en el revestimiento aproximadamenteun 30% o ms; por ello es que a este electrodo se le clasifica como un electrodode tipo celulsico. Similar clasificacin se da en los otros electrodos.

d) El tercer dgito indica la posicin en la que se puede soldar satisfactoriamente conun electrodo. Por ejemplo, el nmero 1 en el electrodo E 6011 significa que elelectrodo es apto para soldar en toda posicin (plana, vertical, sobrecabeza yhorizontal). El nmero 4 en un electrodo E 7048 indica que el electrodo esconveniente para posicin plana y tambin para posicin vertical descendente.

R.T.80,000lllbs/pulg

Electrodo Toda Posicin 0.5% Mo

Tipo deCorriente yRevestimiento


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5.2.- Tipo Corriente y Revestimiento Segn Norma

Resumen de la tabla 1 de la Norma AWS A5.1 - 91Clasifi-cacinAWS

Tipo deRevestimiento

Posicin desoldeosegn AWS

Corrienteelctrica

E 6010E 6011

Alta celulosa, sodioAlta celulosa, potasio

F,V,OH,H CC(+)CA o CC(+)

E 6012E 6013

Alto titanio, sodioAlto titanio, potasio

F,V,OH,HCA, CC(-)CA, CC(+) o CC(-)

E 6020 alto xido de hierroH-fillete

FCA, CC(-)CA, CC(+) o CC(-)

E 7014E 7015

hierro en polvo, titaniobajo hidrgeno, sodio

F,V,OH,HCA, CC(+) o CC(-)CC(+)

E 7016E 7018

bajo hidrgeno, potasiobajo hidrgeno, potasio, hierro en polvo.

F,V,OH,HCA o CC(+)CA o CC(+)

E 7018M

E 7024

bajo hidrgeno, hierro en polvo

hierro en polvo, titanio

F,V,OH,H

H-filete, F

CC(+)

CA, CC(+) o CC(-)E 7027 alto xido de hierro, hierro en polvo

H-filleteF

CA, CC(-)CA, CC(+) o CC(-)

E 7028bajo hidrgeno, potasio,hierro en polvo.

H-fillete, F CA o CC(+)

E 7048bajo hidrgeno, potasiohierro en polvo.

F,V,OH,H,V-Descen.

CA o CC(+)

Segn las normas AWS las posiciones de soldeo son:F = plana; H = horizontal; H-filete = filete horizontal;V-Descend. (V-down) = vertical descendente;V= vertical; OH = sobrecabeza.

Las Normas AWS A5.1 y AWS A5.5 seala otras propiedades de estos electrodos,especialmente en cuanto a caractersticas fsicas y a la composicin qumica, quedeben tener los depsitos de soldadura efectuados con estos electrodos.

El sufijo (ejemplo EXXXX A1) indica el porcentaje aproximado de aleacin en eldepsito de soldadura:

A1 0.5% MoB1 0.5% Cr, 0.5% MoB2 1.25% Cr, 0.5% MoB3 2.25% Cr, 1.0% MoB4 2.0% Cr, 0.5% MoB5 0.5% Cr, 1.0% MoC1 2.5% NiC2 3.25% NiC3 1.0% Ni, 0.35% Mo, 015% CrD1 y D2 0.25-0.45% Mo, 1.75% Mn* G 0.5% mn. Ni; 0,3% mn. Cr; 0.2% mn. Mo; 0.1% mn. V;

1.0% mn. Mn.* (Solamente se requiere un elemento de esta serie para alcanzar la clasificacin G.)


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6.- Clasificacin de la Norma Europea EN 499 para Aceros al Carbono y Acerosde Grano Fino.

EN 499Edicin de Enero de 1992

Clasificacin de Electrodos Revestidos para Soldadura con arco Voltaico de Aceros al Carbonoy Aceros de Grano Fino.

Esta norma ha sido aprobada por el Comite Europeo de Normas - CEN y est vigente en 16pases de Europa.

Se fundamenta en la anterior Norma DIN 1913 que fu editada en Junio de 1984, pero essuperior a esta antigua Norma, porque es sucinta y clara para dar una especificacindetallada de los electrodos revestidos.

NOMENCLATURA INTEGRAL PARA UN ELECTRODO:

NOMENCLATURA

REFERENCIAL E 46 6 1Ni B 3 2 H10

Smbolo deElectrodo Revestido

Mximo contenido de Hidrgeno enml/100 g de soldadura fundida odepositada = 5 ml/ 100 g(Ver tabla 7)

Limite mnimo defluencia = 460 N/mm2

(ver tabla 1)

Posicin de Soldadura2 = Toda posicinmenos Vertical descendente

(ver tabla 6)

Resiliencia mnima47 Joul a 60 C(ver tabla 2)

RReennddiimmiieennttoo yy ppoollaarriiddaadd 110055 aa 112255 %%CCoorrrriieennttee CCoonnttiinnuuaa ((++)) CC..AA..((vveerr ttaabbllaa 55))

CCoommppoossiicciinn QQuummiiccaaMMnn >> 11,,44 %%NNii == 00,,66 aa 11,,22 %%((vveerr ttaabbllaa 33))

Tipo de revestimientoB = Revestimiento Bsico.(ver tabla 4)

El electrodo de este ejemplo es el equivalente al E 8018-G de la norma AWS 5.5.En el catlogo de OERLIKON equivalente al producto TENACITO 80

La norma europea es muy clara y precisa, en una sola lnea especifica las propiedadesmecnicas, la composicin qumica, el tipo de revestimiento, la polaridad, la aptitud parasoldar en diferentes posiciones, y la cantidad mxima permisible de hidrgeno difundido enel metal depositado. Las tablas que se dn a continuacin describen cada especificacin enforma detallada.


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Tabla 1.-

NmeroCaracterstico

Limite de fluenciamnima 1)N/mm2

Resistencia

N/mm2

Elongacin MnimaA5%

35 355 440 a 570 22

38 380 470 a 600 20

42 420 500 a 640 20

46 460 530 a 680 20

50 500 560 a 720 181) Como lmite de fluencia se toma el lmite de fluencia inferior REL. Si no exhibe

un limite de fluencia definida, se toma el esfuerzo al 0.2 % de la deformacinpermanente Lmite de deformacin RP0,2

La nomenclatura se basa en las propiedades de resistencia y elongacin del depsito

del metal aportado, por lo tanto es reglamentada por los ensayos mecnicos detraccin e impacto.

Tabla 2.-

Letra caracterstica /cifra caracterstica

Resiliencia mnima47 Joul para C

Z Ninguna exigencia

A + 20

0 0

2 - 20

3 - 30

4 - 40

5 - 50

6 - 60

El valor de resilencia mnima correspondiente a la Letra caracterstica o cifra caracterstica, esel valor promedio del ensayo de 3 probetas ISO-V, con solamente un valor menor a 47 J.pero mayor a 32 J.

Cuando el valor de impacto del depsito de soldadura es 47 Joul o mayor para una

determinada temperatura, entonces es vlido para temperatura mayor a la exigida en latabla 2.

Es importante observar este valor de impacto especialmente en condiciones climticasseveras, por ejemplo en las estructuras de puentes en los andes a mas de 3,500 metrossobre el nivel del mar, porque en algunas horas de la madrugada la temperatura suele estarpor debajo de cero grados centgrados. Algunos elementos de aleacin como el manganeso yel nquel elevan el valor de impacto a baja temperatura.


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Tabla 3.-

Smbolo deAleacin

Composicin Qumica 1)%

Mn Mo Ni

Ningn Smbolo 2,0 - -Mo 1,4 0,3 a 0,6 -

Mn Mo > 1,4 a 2,0 0,3 a 0,6 -

1Ni 1,4 - 0,6 a 1,2

2Ni 1,4 - 1,8 a 2,6

3 Ni 1,4 - 2,6 a 3,8

Min 1 Ni > 1,4 a 2,0 - 0,6 a 1,2

1 Ni Mo 1,4 0,3 a 0,6 0,6 a 1,2

Z Toda otra composicin preestablecida.1) En caso no determinado: Mo < 0,2; Ni < 0,3; Cr < 0,2; V < 0,08; Nb < 0,05;Cu < 0,3Los valores nicos son valores mximos.

Tabla 4.-

SIMBOLO TIPO DE REVESTIMIENTO

AC

Revestimiento cidoRevestimiento celulsico

RRRRCRARB

RutlicoRutlico (Grueso)1)Rutil - CelulsicoRutil - cidoRutil Bsico

B Revestimiento Bsico

1) Relacin del dimetro del revestimiento entre el dimetro del ncleo 1,6

Los electrodos bsicos son adecuados para soldar en todas las posiciones, excepto en verticaldescendente. Los electrodos bsicos especiales para este caso (Cifra 5 de la Tabla 6)

disponen de una composicin especial en el revestimiento.

Los electrodos que son aptos para soldar en posicin vertical descendente son loscelulsicos, porque la accin del chorro de gases con alta velocidad, los que se forman alquemarse la celulosa, mantienen la escoria flotando en la parte superior del charco de fusin,evitando que la escoria se acumule debajo del charco de fusin. Otros tipos de electrodostienen escoria viscosa y no tienen suficiente fuerza de gases con alta velocidad paramantener la escoria en la parte superior, al soldarlos en posicin vertical descendente sepierde el control y el cordn depositado presenta inclusiones de escoria.


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Tabla 5.-

Cifra caracterstica Rendimiento % Tipo de corriente 1)

12

< 105< 105

Alterna y Contnua +Contnua

34

>105 125>105 125


56

>125 160>125 160


78

>160>160


1) Para verificar la aptitud para corriente alterna, las pruebas tienen que efectuarsecon una tensin de vaco mxima de 65 v.

Tabla 6.-

Cifra caracterstica Posicin de soldadura

1 Toda Posicin

2 Toda Posicin excepto vertical descendente

3Costuras a tope en posicin planaCosturas de filete en posicin plana y horizontal.

4 Costuras a tope y en filete en posicin plana

5 Para vertical descendente y como la cifra caracterstica 3

Tabla 7.-

Smbolo Contenido mximo de Hidrgeno difundido enml/100g de metal depositado

H 5 5

H10 10

H15 15

La difusin de hidrgeno se debe a la presencia de humedad en el metal base o en elrevestimiento de los electrodos, por eso es que los electrodos bsicos son horneados hasta400C en su fabricacin, para eliminar todo vestigio de agua que podra permanecer an enforma de cristales en electrodos secados a 100C. La humedad del revestimiento delelectrodo E 7018 en un envase hermtico de fbrica es de 0.4% Cuando el producto esexpuesto al medio ambiente el revestimiento absorbe agua y eleva este porcentajeconsiderablemente solo en unas horas. Por eso se recomienda almacenar los electrodosbsicos en hornos o en termos para evitar la absorcin de humedad.


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7.- Regulacin de Amperaje:

SUPERCITO Clase de corrienteIdentificacin normalizada E-7018Clase de corrienteCorriente continua (+) y

corriente alterna (~

)Intensidad de corriente:de 90 hasta 160 A

(Por ejemplo: continua o alterna)

Polaridad Invertida(electrodo conectado en el polo positivo)

20 kilos 3,25 mmIntensidad de corriente(de 90 hasta 160 A)

Intensidad de corriente normal( I = valor medio de la zona de intensidad de corriente)

ejemplo: 90 + 160 = 250 = 125 A2 2

(90 A) (125) (160 A)Limite Valor LimiteInferior normal lsuperior

Plana(Raz)

filete

verticalascendente

horizontal

sobrecabeza


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8.- Variacin de la Tensin de Trabajo con la Longitud del Arco Voltaico.

En el momento de soldar, la longitud del arco voltaico vara debido al consumo delelectrodo, y a las irregularidades de la superficie del material que se est soldando.Por eso es necesario que el soldador tenga un buen pulso para dirigir uniformementeel electrodo, conservando una longitud del arco casi constante.

Arco normal

Con electrodos derevestimiento de rutilo, lalongitud del arco esaproximadamente igual aldimetro del ncleo delelectrodo

La tensin promedio es 25 V.

Arco largo

Produce mucho calor.El metal se contamina.Origina porosidad en eldepsito de soldadura.Origina socavaiones.Se pierde el control del arco.Mayor cantidad desalpicaduras.

La tensin promedio es mayor

a 30 V.

Arco corto

Produce poco calor.

El arco es estable, se controlacon mayor facilidad.El metal tiene mayorproteccin.No se originan poros nisocavaciones.

La tensin promedio esmenor a 24 V.

Especialmente con los electrodos bsicos es necesario soldar con arco corto para evitar laformacin de poros.

Los electrodos rutlicos y celulsicos se pueden soldar con una altura de arco no mayor al

dimetro del ncleo, pero los mejores resultados se obtienen tambin con un arco corto.

En los electrodos de revestimiento grueso como es el caso de los electrodos de hierro enpolvo, la altura de arco se puede mantener fcilmente apoyando el electrodo suavementesobre el borde del mismo revestimiento en la orilla del can, a esto se denomima soldadurapor arrastre.

El soldador debe mantener siempre un arco corto para lograr los depsitos con mejoraspecto superficial, con menores defectos y con mejores propiedades mecnicas.


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9.- Defectos y sus Posibles Causas, Ejemplos Representados en los Cordonesen Angulo

Ranura de penetracin

por una alta intensidad de corriente para soldar por una posicin empinada del electrodo por un arco voltaico largo

Inclusiones de escoria

por una baja intensidad de corriente para soldar por una alta velocidad en la soldadura al soldar sobre restos de escoria en cordones de

soldadura de varias capas

Inclusiones de gas (poros)

en superficies sucias de las piezas (xido, grasa,materias de revestimiento)

por un arco voltaico largo al no secarse suficientemente los electrodos de

revestimiento bsico

Crter final

por un alejamiento rpido del electrodo del baode fusin, especialmente en altas intensidades

de corriente para soldar peligro de grietas de contraccin

Grietas en la transicin del cordn desoldadura

en material no apto para soldarse por un enfriamiento rpido despus de soldar

(enfriamiento brusco, temple rpido)

Defecto en la raz de un cordn de soldadura

penetracin de escoria en la zona de la raz porgrandes distancias entre las superficies frontalesde las piezas

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