Proceso FCAWAlambre tubular con ncleo de fundente.El arco se forma entre un electrodo con forma tubular, que es consumible y se alimenta continuamente y la pieza de trabajo.

Alambre tubularLos alambres tubulares estn formados por:Forro metlico.Ncleo:Fundente.Elementos de aleacin.Formadores de escoria.

Fabricacin

Alambres tubularesEl forro tiene la funcin de contener el fundente del ncleo y conducir la corriente elctrica.Los elementos formadores del ncleo tienen las siguientes funciones:Formar una capa de escoria que proteja al depsito durante la solidificacin.

Alambres tubularesProporcionar elementos desoxidantes y refinadores para incrementar las propiedades mecnicas del depsito.Proporcionar elementos estabilizadores de arco que incrementen su suavidad y reduzcan la salpicadura.Adicionar elementos de aleacin que incrementen la resistencia del depsito y mejoren otra propiedad especfica.Producir la atmsfera de gas que proteja al arco, la transferencia de metal y la zona de metal lquido (slo autoprotegidos).

Tipos de alambres tubularesCon proteccin de gas.Requieren de un gas de proteccin que es suministrado externamente.Auto-protegidos.En el ncleo se encuentran elementos que al descomponerse qumicamente producen una atmsfera rica en CO2 y CO.

Polvos metlicos, materiales formadores de vapor, desoxidantes y refinadoresPunta de contacto(conductora de corriente)Gas de proteccin, formado de los materiales del ncleoArco y metal transferidoDepsito solidificadoDepsito lquidoEscoria lquidaEscoria solidificadaElectrodo Tubular Autoprotegido

Caractersticas principalesAlta productividad debido a la alimentacin continua de alambre.Beneficios metalrgicos derivados de la presencia de fundente.La formacin de escoria soporta y conforma el perfil de los cordones de soldadura.

Aplicaciones Estructuras.La aplicacin de mayor volumen de consumo del proceso.Trabajo de taller y de ereccin de edificios.Gran cantidad de uniones, tipo filete, de un paso.

Aplicaciones Astilleros.Gran variedad de materiales y espesores.Facilidad de empleo en fuera de posicin.

Aplicaciones Tubera industrial.En ocasiones se emplea para depositar el paso de relleno.Ms fcil de aplicar que el alambre slido.Mejores propiedades mecnicas.Reduccin de defectos como porosidades.

Aplicaciones Ferrocarriles.Se emplea en grandes cordones donde el uso del arco sumergido es imprctico.Se aplica sobre placas oxidadas.

AplicacionesEquipo pesado.Grandes espesores de placa.Grandes cordones en filetes se pueden aplicar en un solo paso.La facilidad de remocin de escoria reduce el tiempo de limpieza.Mantenimiento y reparacin.

Aplicaciones Transportacin.Popular debido a la alta productividad en diversos espesores.Cordones de gran longitud.Facilidad de mecanizacin.Menos sensible a un pobre ajuste de la junta.

Equipo necesarioFuente de poder.Sistema de alimentacin de alambre.Fuente de gas de proteccin y sistema de regulacin de gas.Antorcha.Pinza de tierra.Cables de conexin.

Fuente de poder Proporciona la energa elctrica con las caractersticas adecuadas para establecer y mantener el arco.

Fuente de poder Las ms populares son las de corriente directa voltaje constante (CV).Se recomienda que la capacidad sea de 300 A mnimo y un ciclo de trabajo 100%.Debe ser capaz de incrementos unitarios de voltaje.

AlimentadoresTienen la funcin de proporcionar una alimentacin continua y uniforme de alambre a una velocidad previamente seleccionada.

AlimentadoresSe prefieren los de velocidad constante en conjunto con las mquinas CV.La velocidad de alimentacin de alambre determina el amperaje aplicado al electrodo.Es preferido el uso de rodillos (estriados) moleteados.

AntorchaTiene la funcin de conducir la corriente elctrica, el gas de proteccin y el electrodo.

AntorchaSe recomienda una capacidad mnima de 400 A.Existen modelos enfriados por aire y por agua.Lo que busca un operador es la fcil manipulacin, comodidad, poco peso y durabilidad.

Gas de proteccinPuede ser suministrado a partir de cilindros o tubera proveniente de un manifold.Se emplean reguladores flujmetros para ajustar el volumen de gas necesario para una adecuada proteccin.Es importante que el regulador flujmetro tenga la capacidad suficiente para manejar el gasto requerido.

Cables y pinza de tierra

A

Longitud de cable en el circuito - ( A.W.G.

60

100

150

200

300

400

100

4

4

4

2

1

1/0

150

2

2

2

1

2/0

3/0

200

2

2

1

1/0

3/0

4/0

250

2

2

1/0

2/0

300

1

1

2/0

3/0

350

1/0

1/0

3/0

4/0

400

1/0

1/0

3/0

450

2/0

2/0

4/0

500

2/0

2/0

4/0

400

4/0

4/0

Operacin automtica (100% Ciclo de trabajo)

800

4/0 (2)

4/0 (2)

1200

4/0 (3)

4/0 (3)

Polaridad Determina el sentido de flujo del fluido elctrico.La mayora de los alambres protegidos por gas emplean DCEP (Invertida o DC+), produce una mejor penetracin.La polaridad directa (DCEN o DC-) se utiliza con algunos alambres autoprotegidos.

AmperajeLa cantidad de corriente aplicada a un electrodo es proporcional a la velocidad de alambre seleccionada.Determina la tasa de depsito, la penetracin, el tamao y la forma del cordn.

AmperajeUn alto amperaje produce una alta penetracin y un cordn de perfl de gran convexidad.Una insuficiente cantidad de alambre produce una transferencia globular con excesiva salpicadura y pobre penetracin.

WFS vs. corriente (E71T-1M)

VoltajeDetermina la longitud de arco. Est en funcin del amperaje deseado.Para un valor de corrriente determinado, produce el mejor arco.Afecta principalmente la altura del refuerzo de soldadura y el ancho del cordn.

Relacin V-A

Velocidad de avanceEst controlada por el operador y determina en gran medida el tamao del cordn de soldadura.Afecta la penetracin y la forma del cordn.Determina la cantidad de calor suministrado a la pieza de trabajo:

Q = A * V / TS Q es calor.A es Amperaje.V es Voltaje.TS es velocidad de avance.

Stickout elctrico A BoquillaB Punta de contactoC SO visibleD Stickout elctricoE Distancia punta de contacto-TrabajoF Longitud de Arco

Stickout elctricoEl stickout elctrico determina el calentamiento por resistencia del electrodo.Vara el amperaje de soldadura (CV).Afecta el desempeo del electrodo.Puede producir discontinuidades.

Clasificacin de electrodos (AWS A5.20-95)EElectrodo.7Resistencia a la tensin (psi/10, 000).0Posicin.TTubular.1 Desempeo y uso.M Mezcla de gas.JResistencia al impacto 20 ft/lb @ - 40 oF.H8Nivel de hidrgeno.E70T-1MJ H8

Propiedades mecnicas

AWS

Valores mnimos

Resistencia a la Tensin

(ksi)

Lmite de Cedencia

(ksi)

% Elongacin en 2

Resistencia al impacto

ft-lbs @ oF

E7XT-1

72

60

22

20 @ 0

E7XT-2

---

---

---

E7XT-3

---

---

---

E7XT-4

60

22

---

E7XT-5

60

22

20 @ -20

E7XT-6

60

22

20 @ -20

E7XT-7

60

22

---

E7XT-8

60

22

20 @ -20

E7XT-10

---

---

---

E7XT-11

60

22

---

E7XT-G

60

22

---

E7XT-GS

---

---

---

Desempeo y uso

AWS

Corriente de

soldadura

Gas de

proteccin

Nmero

de pasos

E7XT-1

DCEP

CO2

Mltiples

E7XT-2

DCEP

CO2

1

E7XT-3

DCEP

---

1

E7XT-4

DCEP

---

Mltiples

E7XT-5

DCEP

CO2

Mltiples

E7XT-6

DCEP

---

Mltiples

E7XT-7

DCEN

---

Mltiples

E7XT-8

DCEN

---

Mltiples

E7XT-10

DCEN

---

1

E7XT-11

DCEN

---

Mltiples

E7XT-G

a

a

Mltiples

E7XT-GS

a

a

1

a. Informacin proporcionada por el fabricante

Posiciones y nivel de hidrgenoPosiciones.0Plano y horizontal.1Todas posiciones.

Nivel de hidrgeno. H4menos de 4 ml/100 gr. H8menos de 8 ml/100 gr.

Gases comunmente empleadosBixido de Carbono (CO2).Menor costo.Alta profundidad de penetracin.Produce una transferencia globular, aunque con algunas formulaciones la transferencia puede ser tipo spray axial.Tendencia a oxidar los metales presentes en el arco.

Gases comunmente empleadosMezclas de Argn y CO2.75-25 y 80-20 son las ms empleadas, no se recomienda mayor contenido de argn ya que se pierde la capa de escoria.Incrementan la eficiencia de los desoxidantes del fundente.Se obtiene mayor resistencia a la tensin y lmite de cedencia que con CO2.Para soldar fuera de posicin, es ms cmodo para el soldador.

Electrodos Tri-Mark para posiciones plana y horizontal

Nombre

AWS

Gas

(s

Caractersticas

TM-11

E70T-1

100% CO2

1//16

5/64

3/32

1. Propsitos generales

2. Mejor desempeo a altos amperajes

3. Buena geometra del cordn de soldadura

TM-72

E70T-1

100% CO2

1//16

5/64

3/32

1. La escoria solidifica con mayor rapidez que el TM-11

2. Excelente estabilidad de arco

3. Fcil remocin de escoria, aun en ranuras profundas

4. Menor salpicadura que el TM-11, especialmente en el rango bajo

TM-RX7

E70T-1

100% CO2

1//16

5/64

3/32

1/8

1. Buen desempeo sobre todo el rango de amperaje

2. Mayor desoxidacin que lo usual, mejor desempeo sobre placa sucia u oxidada

3. Excelente configuracin del cordn en filetes horizontales

4. Sobresaliente E70T-1 para propsitos generales

5. Se debe tener cuidado al soldar sobre secciones de gran espesor que requieran de mltiples pasos

Electrodos Tri-Mark para todas posiciones

Nombre

AWS

Gas

(s

Caractersticas

TRIPLE 7

E71T-1 H8

E71T-1M H8

100% CO2

75/25 Ar-CO2

0.045

0.052

1/16

1. Excelente soldabilidad con ambos gases

2. Escoria de rpida solidificacin que permite utilizar altos amperajes para mayor depsito y obtener cordones planos en fuera de posicin.

3. Escoria de fcil remocin, aun en ranuras profundas

4. Mnima salpicadura.

TM-771

E71T-1

E71T-12 H8

100% CO2

0.045

0.052

1/16

1. Excelentes valores de impacto CVN.

2. El hidrgeno difusible cumple con los requisitos militares de 5 ml/100 gr.

3. Extremadamente baja produccin de humos y salpicadura

4. NO DEBE USARSE CON MEZCLAS DE GAS

TM-770

E71T-1M

E71T-1MJ H8

E71T-12MJ H8

75/25 Ar-CO2

85/15 Ar-CO2

0.035

0.045

0.052

1/16

1. Bajo nivel de salpicadura con virtualmente falta de generacin de humos.

2. Buenas propiedades de impacto CVN a temperaturas bajo cero

3. Cumple con especificaciones militares para propiedades mecnicas y niveles de hidrgeno difusible.

4. NO DEBE USARSE CON CO2 PURO.

Ventajas del procesoProduce uniones de alta calidad a bajo costo y menor esfuerzo que el proceso SMAW.Es ms indulgente que el proceso GMAW.Ms flexible que el proceso de arco sumergido.Depsitos de soldadura de excelente calidad.Cordones tersos y uniformes, excelente apariencia.

Ventajas del procesoExcelente contorno de cordones de filete horizontal.En algunos aceros se puede soldar sobre un amplio rango de espesores.Elevado factor de operacin.Alta tasa de depsito.Relativamente alta eficiencia del electrodo.

Tasa de depsito E71T-1

Tasa de depsito E70T-1

Ventajas del procesoSe requiere menor limpieza inicial que con proceso GMAW.Se reduce la distorsin en relacin con el proceso SMAW.Se puede aplicar sobre juntas de preparacin econmica.Arco visible, fcil de usar.Alta tolerancia a contaminantes que pueden causar agrietamiento. Alta resitencia al agrietamiento bajo el cordn.

Limitaciones del procesoHasta la fecha, est limitado a materiales ferrosos y base nquel.Produce una capa de escoria que debe ser removida.En base peso, los electrodos tubulares son ms costosos que los slidos.El equipo es ms costoso y complicado que el de proceso SMAW; sin embargo, el incremento en la productividad lo compensa.La proteccin del gas puede afectarse por las corrientes de aire.

Calidad de soldaduraProblemas comunesInclusiones de escoria

Porosidad

Fusin incompletaEscoria del cordn anteriorVelocidad de avance errticaAngulo de avance inadecuado

Flujo de gas insuficiente o inadecuadoRfagas de viento que eliminan la proteccin de gasCorriente, voltaje y ESO excesivos

Velocidad de avance muy altaInsuficiente amperaje de soldadura

Calidad de soldaduraProblemas comunesSocavado

Porosidad de agujero de gusano

Excesivo amperaje de soldaduraVoltaje demasiado altoVelocidad de avance alta

Causado por humedad o azufre en el aceroLimpiar la superficie de la juntaPrecalentar para eliminar la humedad

Estimacin de costosIndirectos.Incluyen gastos como: administrativos, servicios, depreciacin, mantenimiento de instalaciones e impuestos.Costos de soldadura

Estimacin de costosFactor de operacin.Es el porcentaje de tiempo efectivo de arco sobre el tiempo total de una operacin de fabricacin.

Velocidad de avance.La rapidez de desplazamiento a lo largo de una junta que permite aplicar un cordn con las dimensiones requeridas. Factor de operacin tpicoGMAW40 - 65%FCAW 40 - 50%SAW60 - 80%SMAW25 - 35%

Estimacin de costosTasa de depsito.Es la cantidad de metal del electrodo que pasa a formar parte del depsito por unidad de tiempo.

Estimacin de costosTA = tiempo de arco [=] hr/ft TA = WD/DRWD = peso del depsito por unidad de longitud [=] lb/ftDR = Tasa de depsito [=] lb/hrTAT = tiempo total de arco [=] hr/ft TAT = TA/OFOF = Factor de operacin del proceso [=] %

Estimacin de costosMO&I = Costo de mano de obra e indirectos [=] $/ft MO&I = ($MO + $I) * TAT

$MO = Salario del operador [=] $/hr$I = Gastos indirectos[=] $/hrCG = Costo del gas de proteccin [=] $/ft CG = $G*FG*TAT

$G = Precio del gas de proteccin [=] $/ft3FG = Flujo de gas de proteccin [=] ft3/hr

Estimacin de costosCE = Costo del electrodo [=] $/ft CE = (WD*$E)/EfE$E = Precio del electrodo [=] $/lbEfE = Eficiencia del electrodo[=] % Eficiencias tpicas de diferentes electrodosGMAW92 - 97%FCAW 80 - 90% SAW98 - 100%SMAW60 - 70%

Estimacin de costosCEE = Costo de energa elctrica [=] $/ft CEE = (A*V*$EE*TAT)/EfFP

A = Amperaje de soldadura [=] AV = Voltaje de arco[=] V$EE = Precio de la electricidad [=] $/Kw-hrEfFP = Eficiencia de la fuente de poder [=] %

Estimacin de costos

Proceso

Mtodo de aplicacin

Tipo de electrodo

SMAW

Manual

E7024

FCAW-GS

Semiautomtico

E70T-1

Dimetro del electrodo

Corriente de soldadura (A)

Voltaje de soldadura (V)

1/4

360

35

3/32

500

31

Velocidad de alimentacin de alambre (ipm)

Gas de proteccin

Flujo de gas (ft3/hr)

Tasa de depsito (lb/hr)

---

---

---

12.19

240

100% CO2

35

19.70

Ejemplo - continuacin

Velocidad de avance (ipm)

4.76

7.69

Tiempo de arco (hr/ft)

0.042

0.026

Tiempo total de arco (hr/ft)

0.12

0.058

Mano de obra e indirectos ($/hr)

40.0

40.0

Factor de operacin (%)

35

45

Peso del metal depositado (lb/ft)

0.514

Precio del electrodo ($/lb)

0.906

1.121

Eficiencia del electrodo (%/100)

70.8

90

Costo del electrodo ($/ft)

0.658

0.640

Precio del gas ($/ft3)

---

0.05

Costo del gas ($/ft)

---

0.102

Precio de la energa elctrica ($/Kw-hr)

0.08

Eficiencia de la fuente de poder (%)

67

80

Costo de la energa elctrica ($/ft)

0.086

0.044

Costo de la mano de obra e indirectos ($/ft)

1.68

1.04

Costo de materiales y energa ($/ft)

0.744

0.786

Costo total ($/ft)

2.424

1.826

Ahorros ($/ft)

0.598

New formulations of metal cored welding wires are changing the landscape for cost conscious fabricators.Forming rolls bend a flat steel strip into a U-shape ...

The U is filled with granular core material...

The strip then moves through more forming rolls that close the U into a tube, compressing the core material.

This tube passes through drawing dies that further compress the core and reduce the diameter of the finished wire to final size.