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ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 S S O O L L D D E E O O P P O O R R A A R R C C O O S S U U M M E E R R G G I I D D O O Actualizado por: Ángela Lázaro Martín LINCOLN KD, S.A. Junio 2007 Rev. 2

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  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA-

    TTeemmaa 11..1100

    SSOOLLDDEEOO PPOORR AARRCCOO SSUUMMEERRGGIIDDOO

    AAccttuuaalliizzaaddoo ppoorr:: nnggeellaa LLzzaarroo MMaarrttnn LLIINNCCOOLLNN KKDD,, SS..AA..

    Junio 2007

    Rev. 2

  • 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

  • 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

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -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

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -4- Rev. 2 Junio 07

    11

    Fuente de corriente

    Hilo

    Cofre de control de

    parmetros

    Tolva de flux

    Cables Cabezal de

    soldadura

    FIGURA 4

    2. MATERIALES DE BASE

    Este proceso es bastante verstil y se utiliza para unir aceros al carbono, de baja aleacin, inoxidables y

    aleaciones de nquel. Tambin se emplea para revestir materiales con objeto de resistir el fenmeno de

    corrosin, procedimiento denominado de overlay o recargue, que ser tratado posteriormente. Tanto la

    calidad como el aspecto que se obtiene de las uniones con este proceso suele ser excelente. En la figura 5

    se da una idea de las ventajas del proceso SAW con otros procesos de soldadura:

    FIGURA 5

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -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

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -6- Rev. 2 Junio 07

    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

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -7- Rev. 2 Junio 07

    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.

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -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

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -9- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -10- Rev. 2 Junio 07

    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.

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -11- Rev. 2 Junio 07

    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:

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -12- Rev. 2 Junio 07

    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.

  • ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -13- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -14- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -15- Rev. 2 Junio 07

    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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    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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    -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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -21- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -24- Rev. 2 Junio 07

    TABLA 6

    COMPOSICIN QUMICA DEL ELECTRODO %

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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -25- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -28- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -29- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -30- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -31- Rev. 2 Junio 07

    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

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    -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

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    -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

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    -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

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    -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

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    -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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -42- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -47- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -51- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -52- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -53- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -54- Rev. 2 Junio 07

    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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    -CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.10 -55- Rev. 2 Junio 07

    FIGURA 14A

    SOLDADURA POR ARCO EN SERIE

    FIGURA 14B

    DISPOSICIN DE ELECTRODOS EN SHUNT

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    -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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    -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