proceso de la soldadura

SOLDADURA:

La soldadura es en realidad un proceso metalúrgico, por eso entender como los metales se comportan durante su producción y fundición es conocer los fundamentos de la soldadura.La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales, pero diferente de cuando se sueldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unión soldada.



La mayoría de los procesos de soldadura, al igual que en la fundición de los metales, requieren la generación de altas temperaturas para hacer posible la unión de los metales envueltos. El tipo de fuente de calor es básicamente lo que describe el tipo de proceso, Ej. : Soldadura autógena (gas), soldadura de arco (eléctrica). Uno de los principales problemas en soldadura, es el comportamiento de los metales ante la combinación de los agentes atmosféricos y los cambios en su temperatura. El método de proteger el metal caliente del ataque de la atmósfera es el segundo de los mayores problemas a resolver. Las técnicas desarrolladas desde "Protección por fundente" (Flux Covering), hasta la de Protección por gas Inerte, son más que escudos protectores en muchos casos pero eso es básicamente para lo que fueron creados. En algunas instancias la atmósfera es removida toda usando sistemas de vacío.



Algunos de estos procesos han sido desarrollados para algunas aplicaciones específicas mientras otros se mantienen muy flexibles cubriendo un amplio rango de actividades en la soldadura. Aunque la soldadura es usada principalmente para unir metales similares y hasta partes metálicas no similares es también muy usada, de manera muy notable, para reparar y reconstruir partes y componentes averiados o gastados. Existe, también, un crecimiento notable en el uso de diferentes aplicaciones para tratar las superficies con una capa de alto endurecimiento (hardfacing) de partes nuevas, que provee una superficie altamente resistente a la corrosión, abrasión, impactos y desgaste. Introducido en las últimas décadas del siglo 19, el proceso de arco se mantiene como el más usado de todos los grupos de las técnicas de soldadura. Como el mismo nombre lo sugiere, es un arco eléctrico que se establece entre las partes a ser soldada y un electrodo metálico. La energía eléctrica, convertida en calor, genera una temperatura en el arco cerca de 7,000 grados centígrados (10,000 F), causando la fundición de los metales y después la unión. El equipo puede variar en tamaño y complejidad, siendo la diferencia principal entre el proceso de arco, el método usado para separar la atmósfera o crearla y el material consumible empleado para ser aportado al proceso.



Entre los procesos de Arco se incluyen la soldadura de electrodo cubierto, conocido como MAA/SMAW (Manual Metal Arc/ Shielded Metal Arc Weldng), GMAW (Gas Metal Arc Welding) o también conocido como MIG (Metal Inert Gas) y el sistema de alta deposición por Arco Sumergido SAW (Submerged Arc Welding).



Existen Otras variantes como la PAW (Plasma Arc Welding) Soldadura por Plasma, EW (Electro Slag) y la soldadura (sin arco eléctrico) por fricción FSW (Friction Stir Welding) que forman parte de los nuevos avances tecnológicos que se adelantan en los procesos de soldaduras para crear alternativas adaptadas a los procedimientos de alta producción y limitaciones especiales de ciertos procesos o materiales.



NORMAS Y CODIGOS USADOS EN SOLDADURA:



Los Códigos y especificaciones son escritos generalmente por un grupo de personas industriales, organizaciones o gremios de profesionales, o las entidades gubernamentales, o un comité de todos ellos; Además muchas organizaciones de fabricantes pueden preparar sus propias especificaciones para cumplir con sus necesidades específicas.



Las mayores o más importantes organizaciones que escriben o emiten los códigos que involucran soldadura y que se usan con frecuencia en Colombia son:



AWS: American Welding Society ASNT: American Institute of Steel Construction ASTM: American Society for Testing Materials API: American Petroleum Institute ASME: American Society of Mechanical Engineers AWWA: American Water Works Association ANSI: American National Standards Institute ASNT: American Society for Non Destructive Testing AISI: American Iron Steel Institute NACE: National Association of Corrosion Engineers SAE: Society of Automotive Engineers TEMA: Tubelar Enchanger Manufacture Association DIN: Deutch Industrie Norm BSA: British Standard Association JIS: Japan Institute of Standard AFNOR: Association Francaise Of Normalization CSA: Association of Standard American ISO: Organización Internacional de Estándares AGA: Asociación Americana de Gas ISA: Sociedad Americana de Instrumentos MSSVFI: Sociedad de Estándares de Fabricantes de Válvulas y Accesorios PFI: Instituto de Fabricantes de Tubos ICONTE: Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificadas



LA AWS (American Welding Society)Prepara los códigos de las estructuras, construcción de puentes, Edificios, Especificaciones de electrodos, alambres y fundentes para soldadura, así como estándares para calificación de soldadores y operarios, pruebas e inspecciones de las mismas, vocabulario concernientes a soldadura, simbología y en general todo lo relacionado con soldadura y pruebas para las mismas.Los principales códigos o especificaciones de la AWS son:



1) D1.1: Códigos para soldaduras y puentes.

2) D10.1: Normas para calificaciones de procedimientos de soldadura para

3) Trabajos en tubería.

4) B3.0: Guías generales para calificación de procedimientos y soldadores.

5) A3.0.-69: Términos y definiciones.

6) D1-1-65: Soldadura de fundición.

7) A5.4-64: Electrodos revestidos para aceros de baja aleación.

8) A5.4-62: Electrodos revestidos para Aceros Inoxidables.

9) A5.15-65: Electrodos para fundiciones de hierro.

10) D10.9-69: Calificación de procedimientos de soldaduras y soldadoresPara Tuberías y tubuladas.

11) D10.10.74: Tratamientos térmicos locales de soldaduras en tubería y Tubuladas.

12) B30-41T: Modelo de calificación de procedimientos.

13) B10-74: Método tipo para ensayo mecánicos de soldaduras.

14) D10.2-54T: Prácticas recomendadas para la reparación de soldaduras de Tuberías, válvulas y accesorios de hierro fundido.

15) D10.4-66: Soladuras de tubería y tubuladas.

16) A5.1: Electrodos de arco al carbono para soldadura de arco cubierto.Así sucesivamente el código AWS, contiene más de 18 referencias a la aplicación de soldadura según el material a trabajar.



LA ASTM (American Institute of Steel Construction)Se divide en numerosos comités, cada uno de los cuales emite sus propias especificaciones, códigos, y estándares de los materiales, su fabricación, construcción y métodos de pruebas.Muchos de los estándares o especificaciones del ASTM, forman parte integral de los otros códigos, tal es el caso del código ASME, en su sección II y parte A y B.Los comités que desarrollan y publican las especificaciones están conformados por los productores, usuarios y otras personas que tienen intereses en los materiales. Las especificaciones ASTM, cubren virtualmente todos los materiales usados y comercializados por la industria, con la excepción de los materiales de soldadura cubiertos por la AWS.La ASTM, publica un anuario donde incorpora los nuevos estándares, así como las modificaciones ocurridas durante el año. La totalidad de los códigos ASTM, comprenden 15 secciones de 65 volúmenes y un índice.Lo relacionado con soldadura está reunido en las tres primeras secciones y comprenden 17 volúmenes, que abarcan materiales metálicos, métodos de prueba y procedimientos analíticos. La sección I está dedicada a los aceros y metales no ferrosos; La sección II a los materiales no ferrosos y la sección III a los métodos de pruebas para metales y procedimientos analíticos.Cuando un código ASME, adopta para sí una especificación determinada de la ASTM, le antepone la letra S. Por ejemplo:El código A36, de la ASTM, es idéntica al código SA36 del ASME.



LA API (American Petroleum Institute)



Regula todo lo relacionado con la industria petrolera y sus sistemas de construcción de facilidades para explotación, transporte, almacenamiento, refinación, etc.En este sentido comprenden desde la construcción de oleoductos tanques a presión y atmosféricos para almacenamiento de crudos y productos terminados, así como todos los elementos conexos (tubería, bridas, válvulas y bombas) y los accesorios (codos, uniones, tees).Los diversos manuales que se publican, cubren casi la totalidad de los tópicos concernientes a los equipos usados en la extracción y procesamiento de petróleos. Estos manuales son editadas y revisados cada cinco años, y cualquier mejora se evalúa por dos años y en forma cíclica se reedita el estándar correspondiente, buscando mejorar el rendimiento de los equipos y de los procesos, para aprovechar el máximo la energía, minimizar los costos de producción y facilitar al comprador las innovaciones técnicas, cuidando a la vez que se cumplan las leyes que regulan la contaminación que pueden causarse en la industria petrolera (ISO 14000).La norma API que más se usa en todo complejo industrial es la API 2201, que habla sobre los hot taps; la API 605 que habla sobre empaques y la API 601 que habla sobre alineamiento de bombas.Un hot taps es una técnica de unimiento de accesorios mecánicos o ramas soldadas a tuberías o a equipos en servicios, y crear una abertura en esa tubería o equipo, perforando o cortando una porción de la tubería o equipo dentro del accesorio unido.Los códigos API más importantes además de los anteriores son:1) API 650: Para la construcción de los tanques soldados para el almacenamiento que funcionan a presión atmosférica y pueden ser de techo fijo o techo flotante hasta la capacidad de 3000 barriles.2) API 620: Para la construcción de tanques soldados para almacenamientos de productos a baja temperatura (15 psi máximo y 200ºf).3) API 12B: Para tanques remachados con capacidad entre 100 y 10.000 barriles.4) API 12D: Para tanques soldados en el campo con capacidad entre 500 y 10.000 barriles.5) API 12F: Para tanques soldados en el taller con capacidad entre 90 y 500 barriles.6) API 1104: Para la construcción de oleoductos.7) API 1105: Para la construcción de oleoductos en cruces carreteables.8) API 1107: Para prácticas de soldaduras y mantenimiento de oleoductos.9) API. RP 510: Para las inspecciones, evaluaciones y reparaciones de recipientes a presión en refinerías de petróleos.10) API. PSD 3300: Para las reparaciones de oleoductos y gasoductos.11) API. PED: Para las soldaduras o conexiones en caliente en equipos que contengan sustancias inflamables.11) API. SPEC.5L: Para las especificaciones para líneas de tubería.12) API 500A: Para las clasificaciones de áreas para instalaciones eléctricas en refinerías petroleras.13) STANDARD 611: Para turbinas a vapor para refinerías.14) STANDARD 614: Para el sistema de lubricación y control.15) STANDARD 610: Para bombas centrífugas.16) STANDARD 615: Para controles de sonidos en equipos mecánicos.17) STANDARD 670: Para vibraciones, temperaturas y sistema de monitoreo.18) STANDARD 671: Para acoplamientos en servicios de refinerías.19) STANDARD 677: Para unidades con piñones y servicios generales en refinerías.LA ASME (American Society of Mechanical Engineers)



La ASME ha emitido el código ASME Boiler and Pressure Vessel Code, que contiene reglas para el diseño, prefabricación e inspección de calderas y recipientes a presión. El código ASME es una norma nacional de los Estados Unidos. Que la redactan un gran comité y muchos subcomités que se componen por ingenieros seleccionados por la ASME. El comité de códigos se reúne cada tres años para revisar y tomar en consideración las peticiones de revisión, interpretación op extensión. La interpretación o extensión, se realizan mediante los Casos del Código, y las publican en la obra Mechanical Engineering. Ejemplo: un casos de códigos, puede ser el empleo de un material que no se encuentra en la actualidad en las listas de materiales no aprobados.Para que una solicitud se convierta en una sección ASME, debe ser aprobada en siete sustentaciones técnicas, teniendo presente que actualmente contiene once secciones; cada revisión del Casos de Códigos, se llama ADENDA y tiene aplicación seis meses después de aprobada.El Objetivo de la ASME, es que al final de este conocimiento, Usted entenderá las políticas básicas del ASME, y como el sistema de comité de la sección ASME trabaja.



Los Tópicos de la ASME son:1. El sistema ASME. 2. Los códigos ASME para calderas y recipientes a presión. 3. La organización del subcomité de la sección IX.1. El Sistema ASME:Es un triade organizativo empresarial compuesto por la ASME, las agencias de inspección y las jurisdicciones. Estas tres organizaciones trabajan en común acuerdo en cada procedimiento a seguir.2.- Los Códigos para Calderas y recipientes a presión:El trabajador inicial del comité del ASME para calderas y recipientes a presión en 1911; produjo el primer código para calderas y recipientes a presión llamado sección I: Calderas de Potencia, y fue editado por primera vez en 1914. Desde ese tiempo, han crecido para incluir los diferentes volúmenes que tenemos hoy en día.En orden de prevenir las duplicaciones de los requisitos; estos han sido catalogados en dos tipos:Los códigos de construcción y los códigos de referencia.Historia de los Códigos de Construcción1914 Sección I Calderas de potencia.1923 Sección IV Calderas calefactores.1928 Sección VIII Códigos para recipientes a presión sin fuego.1965 Sección III Componentes para plantas nucleares.1968 Sección Renombrada sección VIII: División 2: Reglas alternativas para Recipientes a Presión.1969 Sección X Recipientes a presión plásticos reforzado con Fibra de vidrios.1997 Sección División 3: Reglas alternativas para recipientes a muy alta Presión.1998 Sección III División 3: Sistema de contención y empacado para Transporte de combustible nuclear desgastado Y desechos con niveles de radioactividad.



PROCESOS DE SOLDADURA SMAW



(Shielded Metal Arc Welding)Proceso de soldadura de Arco ManualLa Soldadura de Arco Manual o MMA es también conocida como Soldadura de Electrodo Cubierto, Soldadura de Varilla o Soldadura de Arco Eléctrico, es la más antigua y más versátil de todos los diferentes procesos de soldadura de arco.Un Arco Eléctrico es mantenido entre la punta de un electrodo cubierto (Coated Electrode) y la pieza a trabajar. Las gotas de metal derretido son transferidas a través del arco y son convertidas en un cordón de soldadura, un escudo protector de gases es producido de la descomposición del material fundente que cubre el electrodo, además, el fundente también puede proveer algunos complementos a la aleación, la escoria derretida se escurre sobre el cordón de soldadura donde protege el metal soldado aislándolo de la atmósfera durante la solidificación, esta escoria también ayuda a darle forma al cordón de soldadura especialmente en soldadura vertical y sobre cabeza. La escoria debe ser removida después de cada procedimiento.



Oscar Kjellberg fue el inventor del electrodo cubierto, y con este la invención de la soldadura de arco, cuando en 1904 entrego en la oficina de patentes de Suecia una nota escrita a mano que describía su invención única, hasta ahora y al pasar del tiempo cientos de diferentes variedades de electrodos son producidos, a veces conteniendo aleaciones para el trabajo estructural metálico, fuerza y ductilidad para la soldadura.



Las labores más ligeras son efectuadas usando potencia AC por el bajo costo de los transformadores que la producen, el trabajo de alta producción industrial usualmente requiere de fuentes DC más poderosas y grandes rectificadores, para darle la polaridad exacta al proceso. El proceso es principalmente usado para soldar aleaciones ferriticas en trabajos metálicos estructurales, fabricación de barcos e industrias en general. A pesar de lo relativamente lento del proceso, por el recambio de electrodos y la remoción de la escoria, se mantiene como una de las técnicas más flexibles y sus ventajas en áreas de acceso restringido son notables.



La Sociedad Americana de Soldadura "AWS" ha establecido una serie de códigos de identificación y a su vez de Clasificación para los diferentes productos que las grandes y medianas fabricas de electrodos producen para abastecer el mercado, estos códigos se han convertido en la referencia mas comúnmente usada en Latino-América por su fácil reconocimiento y manejo y aunque algunos fabricantes nombran sus productos con sus propios nombres comerciales, los usuarios en su mayoría prefieren llamarlos por su código de identificación de la AWS.Otras agencias, especializadas en áreas especificas, han establecido sus código para identificar sus productos, como algunas agencias que regulan los productos de uso militar, Militar "MIL", La Sociedad Americana de Ingenieros Metalúrgicos (American Society of Metallurgical Engineer) "ASME", el Bureau Americano de constructores de Barcos (American Bureau of Shipping) "ABS", el Bureau Canadiense de Soldadura (Cannadian Bureau of Welding) "CBW", solo para nombrar los mayores.



Los electrodos, en particular, tienen su propio código en todas las agencias que los clasifica, que los separa de los demás productos y los hace identificables de manera específica, el código que AWS usa para esto, y que probablemente sea el más popular en Latino-América se ha convertido en la referencia que más comúnmente se usa para Clasificar, son el AWS A5.1 para los electrodo de acero "dulce" o de relleno, y el AWS A5.5 para los electrodos de aleación de acero (alto contenido de carbón), muchos los identifican separándolos erróneamente como "Electrodos de Bajo Hidrogeno y Electrodos de Alto Hidrogeno" respectivamente, pero algunas variaciones de los electrodos en ambas clasificaciones contienen en sus fundentes altas o bajas cantidades de Hidrogeno que los excluye de esa referencia.



GMAW (Gas Metal Arc Welding)Soldadura semiautomática con hilo sólido.



Se inicia hacia el año 1950 en E.U:La soldadura GMAW (Gas Metal Arc Welding) es un proceso semiautomático, automático o robotizado de soldadura que utiliza un electrodo consumible y continuo que es alimentado a la pistola junto con el gas inerte en soldadura MIG o gas activo en soldadura MAG que crea la atmósfera protectora. Hace que no sea necesario estar cambiando de electrodo constantemente.En la soldadura por Arco Metálico con Gas (GMAW), conocida como proceso MAG-MIG, la fusión es producida por un arco que se establece entre el extremo del alambre aportado continuamente y la pieza a soldar. La protección se obtiene íntegramente de los gases suministrados simultáneamente con el metal de aporte. Existen dos clasificaciones en este proceso, en función del tipo de gas protector: MIG- El cual emplea protección de un gas inerte o mezcla de gases inertes (Helio, Argón, etc). MAG- El cual emplea dióxido de carbono o mezcla de CO2 con gases inertes. La tarea que cumplen los gases protectores es la de aislar el arco, el baño de fusión y el material de aporte, contra la acción de la atmósfera. Los tipos de alambres que utilizaremos serán de similar composición al metal base. Los dos parámetros que regularemos para obtener un buen rendimiento y una buena calidad son: Tensión. Intensidad (Regulada por la velocidad de aportación del alambre). Este proceso permite aumentar enormemente tanto la tasa de deposición Kg/H, como la velocidad de soldadura con respecto al MMA. Los rendimientos de trabajo teóricos del 100%, están comprendidos entre 3 y 6 Kg/H con un hilo de 1,2 mm y de 3,3 a 7 Kg/H con un hilo de 1,6 mm. Debido a la constante evolución, existen procedimientos derivados de la soldadura semiautomática (Procedimiento MAG-MIG SINERGICO PULSADO), que permiten soldar tanto las aleaciones de aluminio como el inoxidable con una gran calidad.Este proceso se utiliza mucho en industrias donde el tiempo y la calidad de la soldadura son cruciales. El principio es similar a la soldadura por arco, con la diferencia en el electrodo continuo y la protección del gas inerte lo que le dan a este método la capacidad de producir cordones más limpios.



GTAW (Gas Tugsten Arc Welding)

La soldadura GTAW o Soldadura TIG (tungsten inert gas) es también conocida como soldadura Heliarc, es un proceso en el que se usa un electrodo no consumible de tungsteno sólido, el electrodo, el arco y el área al rededor de la soldadura fundida son protegidas de la atmósfera por un escudo de gas inerte, si algún metal de aporte es necesario es agregado a la soldadura desde el frente del borde de la soldadura que se va formando.

La Soldadura TIG fue desarrollada inicialmente con el propósito de soldar metales anticorrosivos y otros metales difíciles de soldar, no obstante al pasar del tiempo, su aplicación se ha expandido incluyendo tanto soldaduras como revestimientos endurecedores (hardfacing) en prácticamente todos los metales usados comercialmente.

En cualquier tipo de proceso de soldadura la mejor soldadura, que se puede obtener, es aquella donde la soldadura y el metal base comparten las mismas propiedades químicas, metalúrgicas y físicas, para lograr esas condiciones la soldadura fundida debe estar protegida de la atmósfera durante la operación de la soldadura, de otra forma, el oxigeno y nitrógeno de la atmósfera se combinarían, literalmente, con el metal fundido resultando en una soldadura débil y con porosidad. En la soldadura TIG la zona de soldadura es resguardada de la atmósfera por un gas inerte que es alimentado a través de la antorcha, Argón y Helio pueden ser usados con éxito en este proceso, el Argón es principalmente utilizado por su gran versatilidad en la aplicación exitosa de una gran variedad de metales, además de su alto rendimiento permitiendo soldaduras con un bajo flujo para ejecutar al proceso. El Helio genera un arco más caliente, permitiendo una elevación del voltaje en el arco del 50-60%. Este calor extra es útil especialmente cuando la soldadura es aplicada en secciones muy pesadas. La mezcla de estos dos gases es posible y se usa para aprovechar los beneficios de ambos, pero la selección del gas o mezcla de gases dependerá de los materiales a soldar.Dado que la atmósfera está aislada 100% del área de soldadura y un control muy fino y preciso de la aplicación de calor, las soldaduras TIG, son más fuertes, más dúctiles y más resistentes a la corrosión que las soldaduras hechas con el proceso ordinario de arco manual (electrodo cubierto). Además del hecho de que no se necesita ningún fundente, hace este tipo de soldaduras aplicable a una amplia gama de diferentes procedimientos de unión de metales.Es imposible que ocurra una corrosión debido a restos de fundente atrapados en la soldadura y los procedimientos de limpieza en la post-soldadura son eliminados, el proceso entero se ejecuta sin salpicaduras o chispas, la soldadura de fusión puede ser ejecutada en casi todos los metales usados industrialmente, incluyendo las aleaciones de Aluminio, Acero Inoxidable, aleaciones de Magnesio, Níquel y las aleaciones con base de Níquel, Cobre, Cobre-Silicón, Cobre-Níquel, Plata, Bronce fosfórico, las aleaciones de acero de alto carbón y bajo carbón, Hierro Colado (cast iron) y otros. El proceso también es ampliamente conocido por su versatilidad para soldar materiales no similares y aplicar capas de endurecimiento de diferentes materiales al acero.



La fuente de poder para TIG puede ser AC o DC, sin embargo, algunas características sobresalientes obtenidas con cada tipo, hacen a cada tipo de corriente mejor adaptable para ciertas aplicaciones específicas.



Los Lentes Del Gas (Gas Lenses)



El Gas "El escudo protector"El escudo de gas que expulsa la antorcha es muy importante para asegurar soldaduras de calidad. La forma de todas las partes internas y externas de la boquilla ha sido creada para lograr las características apropiadas del flujo de gas



Con la introducción del "Lente del Gas" (Gas Lens) la forma con la que las boquillas elaboran el escudo de gas cambio, el Lente es una malla de acero inoxidable con diminutos agujeros concéntricos que enfocan el gas produciendo un chorro considerablemente estable, reduciendo la turbulencia y enfocando el gas en un chorro coherente y un patrón más efectivo que puede ser proyectado a mayor distancia haciendo que la soldadura sea posible con la Boquilla mas elevada, en muchos casos hasta 25 mm (1").El resultado de reducir la turbulencia es tener un escudo más efectivo y que las moléculas de aire que entren en la zona de soldadura sean muy pocas. Trabajando a mayor distancia del área permite la extensión del electrodo mas allá de la boquilla incrementando el campo visual y la eliminación del "Punto Ciego" en el cordón de soldadura sin la necesidad de las boquillas de cristal transparentes que se manchan y rompen con mucha facilidad, el electrodo extendido también hace más fácil el acceso a las esquinas y otras áreas de difícil acceso. La capacidad de amperaje de las antorchas también es incrementada con el uso de los lentes del gas.





FCAW (Flux Cored Arc Welding)



Soldadura con Hilos Tubulares La soldadura con hilos tubulares, es muy parecida a la soldadura MIG/MAG en cuanto a manejo y equipamiento se refiere. Sin embargo, el electrodo continuo no es sólido si no que está constituido por un tubo metálico hueco que rodea al núcleo, relleno de flux. El electrodo se forma, a partir de una banda metálica que es conformada en forma de U en una primera fase, en cuyo interior se deposita a continuación el flux y los elementos aleantes, cerrándose después mediante una serie de rodillos de conformado.



Los procesos de soldadura por arco metálico con escudo de gas se han usado desde principios de la década de 1920. Experimentos realizados en esa época indicaron que las propiedades del metal de soldadura mejoraban significativamente si el arco y el metal de soldadura se protegían contra la contaminación por parte de la atmósfera. Sin embargo, la invención de los electrodos recubiertos a finales de esa década redujo el interés en los métodos con escudo de gas.No fue sino hasta principios de los años cuarenta, con la introducción y aceptación comercial del proceso de soldadura por arco de tungsteno y gas, que resurgió el interés por los métodos con escudo de gas. Después en esa misma década, se comercializó con éxito el proceso de soldadura por arco de metal y gas. Los principales gases protectores entonces eran argón y helio.

Ciertas investigaciones realizadas sobre soldaduras manuales hechas con electrodo recubierto incluyeron un análisis del gas que se producía al desintegrarse las coberturas de los electrodos. Los resultados de dichos análisis indicaron que el gas predominante en las emisiones de la cobertura era CO2. Este descubrimiento pronto condujo al empleo de CO2 como protección en el proceso de arco de metal y gas aplicado a aceros al carbono. Aunque los primeros experimentos con CO2como gas protector fracasaron, finalmente Se desarrollaron técnicas que permitían su uso.

La GMAW con escudo de dióxido de carbono apareció en el mercado a mediados de la década de 1950.Aproximadamente en la misma época se combinó el escudo de CO2 con un electrodo tubular relleno de fundente que resolvía muchos de los problemas que se hablan presentado anteriormente, Las características de operación se mejoraron mediante la adición de los materiales del núcleo, y se elevó la calidad de las soldaduras al eliminarse la contaminación por la atmósfera. El proceso se presentó al publicó en la Exposición de la AWS efectuada en Buffalo, Nueva York, en mayo de 1954. Los electrodos y el equipo se refinaron y aparecieron prácticamente en su forma actual en 1957.El proceso se está mejorando continuamente. Las fuentes de potencia y los alimentadores de alambre Se han simplificado mucho y son más confiables que sus predecesores. Las nuevas pistolas son ligeras y resistentes. Los electrodos se mejoran día con día. Entre los avances más recientes están los electrodo de aleación y de diámetro pequeño [hasta 0.9 mm (0.035 pulg)].



CARACTERÍSTICAS PRINCIPALESLos beneficios de FCAW se obtienen al combinarse tres características generales:

(1) La productividad de La soldadura de alambre continúo.

(2) Las cualidades metalúrgicas que pueden derivarse de un fundente.

(3) Una escoria que sustenta y moldea La franja de soldadura.



El proceso FCAW combina características de la soldadura por arco de metal protegido (SMAW), la soldadura por arco de metal y gas (GMAW) y la soldadura por arco sumergido (SAW).En el método con escudo de gas, el gas protector (por lo regular dióxido de carbono o una mezcla de argón y dióxido de carbono) protege el metal fundido del oxigeno y el nitrógeno del aire al formar una envoltura alrededor del arco y sobre el charco de soldadura. Casi nunca es necesario desnitrificar el metal de soldadura porque el nitrógeno del aire queda prácticamente excluido. Es posible, empero, que se genere cierta cantidad de oxigeno por la disociación de CO2 para formar monóxido de carbono y oxigeno. Las composiciones de los electrodos incluyen desoxidantes que se combinan con cantidades pequeñas de oxigeno en el escudo de gas.

En el método con autoprotección se obtiene a partir de ingredientes vaporizados del fundente que desplazan el aire y por la escoria que cubre las gotas de metal derretido y el charco de soldadura durante la operación. La producción de CO2 y la introducción de agentes desoxidantes y desnitrurantes que proceden de ingredientes del fundente justo en la superficie del charco de soldadura explican por qué los electrodos con autoprotección pueden tolerar corrientes de aire más fuertes que los electrodos con escudo de gas. Es por esto que la FCAW con autoprotección es et método preferido para trabajo en el campo como el que se muestra en la figura 5.3.Una característica de ciertos electrodos con autoprotección es el empleo de extensiones de electrodo largas. La extensión del electrodo es el tramo de electrodo no fundido que se extiende más allá del extremo del tubo de contacto durante la soldadura.En general se usan extensiones de 19 a 95 mm (0.5 a 3.75 pulg) con los electrodos auto protegidos, dependiendo de la aplicación.Al incrementarse la extensión del electrodo aumenta el Calentamiento por resistencia del electrodo. Esto precalienta el electrodo y reduce la caída de voltaje a través del arco. Al mismo tiempo, la corriente de soldadura baja, con la consecuente reducción de el calor disponible para fundir el metal base. La franja de soldadura que resulta es angosta y poco profunda, lo que hace al proceso ideal para soldar materiales de calibre delgado y para salvar huecos causados por un embotamiento deficiente. Si se mantiene la longitud (voltaje) del arco y la corriente de soldadura (subiendo el voltaje. en la fuente de potencia e incrementando la velocidad de alimentación del electrodo), el aumento en la extensión del electrodo elevará la tasa de deposición.Con ciertos tipos de electrodos con núcleo de. Fundente y autoprotección, la polaridad recomendable es CCEN (corriente continua, electrodo negativo) (polaridad directa), ya que produce menor penetración en el metal base. Esto hace posible usar con éxito electrodos de diámetro pequeño [de 0.8 mm (0.030 pulg), 0.9 mm (0.035 pulg) y 1.2 mm (0.045 pulg)] para soldar materiales de calibre delgado. Se han desarrollado electrodos auto protegidos específicamente para soldar los aceros recubiertos de cinc y aluminizados que se usan comúnmente en la actualidad para fabricar automóviles.En contraste, el método con escudo de gas es apropiado para la producción de soldaduras angostas y penetrantes. Se usan extensiones de electrodo cortas y corrientes de soldadura elevadas con alambres de todos los diámetros. Las soldaduras de filete hechas por FCAW son más angostas y de garganta más profunda que las producidas con SMAW. El principio de extensión del electrodo no puede aplicarse al método con escudo de gas porque una extensión grande afecta adversamente la protección.



APLICACIONES PRINCIPALES:





Las aplicaciones de las dos variantes del proceso FCAW se traslapan, pero las características específicas de cada una las hacen apropiadas para diferentes condiciones de operación. El proceso se emplea para soldar aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables y hierros colados. También sirve para soldar por puntos uniones traslapadas en láminas y placas, así como para revestimiento y deposición de superficies duras.El tipo de FCAW que se use dependerá del tipo de electrodos de que se disponga, los requisitos de propiedades mecánicas de las uniones soldadas y los diseños y embotamiento de las uniones. En general, el método auto protegido puede usarse en aplicaciones que normalmente se unen mediante soldadura por arco de metal protegido. El método con escudo de gas puede servir para algunas aplicaciones que se unen con el proceso de soldadura por arco de metal y gas. Es preciso comparar las ventajas y desventajas del proceso FCAW con las de esos otros procesos cuando se evalúa para una aplicación específica.En muchas aplicaciones, el principal atractivo de la soldadura por arco con núcleo de fundente, en comparación con la de arco de metal protegido, es la mayor productividad.

Esto generalmente se traduce en costos globales más bajos por kilogramo de metal depositado en uniones que permiten la soldadura continua y están fácilmente accesibles para la pistola y el equipo de de fabricación en general, recubrimiento, unión de metales FCAW. Las ventajas consisten en tasas de deposición elevadas, disímiles, mantenimiento y reparación.Factores de operación altos y mayores eficiencias de deposición Las desventajas más importantes, en comparación con el (no se desechan "colillas" de electrodo). Proceso SMAW, son el mayor costo del equipo, la relativaLa FCAW tiene amplia aplicación en trabajos de fabricación en taller, mantenimiento y construcción en el campo. Se ha usado para soldar ensambles que se ajustan al Código de calderas y recipientes de presión de la ASME, a las reglas del American Bureau of Shipping y a ANSI/AWS D1.1, Código de soldadura estructural – Acero.



La FCAW tiene categoría de proceso precalificado en ANSI/AWS D1. 1.Se han usado electrodos de acero inoxidable con núcleo de fundente, auto protegidos y con escudo de gas, para trabajos de fabricaron en general, recubrimiento, unión de metales disímiles, mantenimiento y reparación.



Las desventajas más importantes, en comparación con el proceso SMAW son el mayor costo del equipo, la relativa complejidad de la configuración y control de éste, y la restricción en cuanto a la distancia de operación respecto al alimentador del electrodo de alambre. El proceso puede generar grandes volúmenes de emisiones de soldadura que requieren equipo de escape apropiado, excepto en aplicaciones de campo. En comparación con el proceso GMAW, libre de escoria, la necesidad de eliminar la escoria entre una pasada y otra representa un costo de mano de obra adicional. Esta eliminación es necesaria sobre todo en las pasadas de raíz.



METALES SOLDABLESMETALES FERROSOS:



Los Metales ferrosos:Son aquellos cuyo componente principal es el hierro. Entre ellos se encuentra el hierro puro, el acero y las fundiciones. Todo ellos son aleaciones que se obtienen añadiendo carbón al hierro:Hierro puro: concentraron de carbono <0'03%acero:>0'03% y <0'76%fundición:>0'76% y <6'67%



METALES NO FERROSOS:



Los metales no ferrosos se clasifican en tres grupos:Pesados: son aquellos cuya densidad es igual o mayor de 5 kg/dm³,Ligeros: su densidad está comprendida entre 2 y 5 kg/dm³.Ultraligeros: su densidad es menor de 2 kg/dm³.



Metales no ferrosos pesados:Estaño (Sn)Características: se encuentra en la casiterita; su densidad es de 7,28 kg/dm³, su punto de fusión alcanza los 231ºC; tiene una resistencia a la tracción de 5 kg/mm²; en estado puro tiene un color muy brillante, pero a temperatura ambiente se oxida y lo pierde; a temperatura ambiente es también muy maleable y blando, sin embargo en caliente es frágil y quebradizo; por debajo de -18ºC se empieza a descomponer convirtiéndose en un polvo gris, este proceso es conocido como peste del estaño; al doblarse se oye un crujido denominado grito del estaño.



Aleaciones:Las más importantes son el bronce (cobre + estaño) y las soldaduras blandas (plomo + estaño con proporciones de este entre el 25% y el 90%)



Aplicaciones:

Sus aplicaciones más importantes son la fabricación de hojalata y proteger al acero contra la oxidación.

Cobre (Cu):

Características: se encuentra en el cobre nativo, la calcopirita, la calcosina, la malaquita y la cuprita; su densidad es de 8,9 kg/dm³; su punto de fusión de 1083ºC; su resistencia a la tracción es de 18 kg/mm²; es muy dúctil, maleable, y posee una alta conductividad eléctrica y térmica.Aleaciones y aplicaciones:



ALEACION TIPOS/COMPOSICION APLICACIONES BRONCE

( Cu + Sn)Ordinario:

Cu + Sn (5 a 30%)Campanas y engranajes

Especial: Cu + Sn + elementos químicosEsculturas y cables eléctricosLATON



(Cu + Zn)Ordinario:

Cu + Zn (30 a 55%)TortilleríaEspecial:

Cu + Zn elementos químicosGrifos, tuerca y tornillos

CUPROALUMINIO



Cu + AlHélices de barco, turbinasALPACA



Cu + Ni + Zn. Tiene color plateadoJoyería barata, cubiertos

CUPRONIQUEL



Cu + Ni (40 a 50%)Monedas y contactos eléctricos



Cinc (Zn):

Características:Se extrae de la blenda y la calamina; su densidad es 7,14 kg/dm³, su punto de fusión es de 419ºC; su resistencia a la tracción es en las piezas moldeadas de 3 kg/mm², y en las piezas forjadas de 20 kg/mm²; es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero poco resistente al ataque de ácidos y sales; tiene el mayor coeficiente de dilatación térmica de todos los metales; a temperatura ambiente es muy quebradizo, pero entre 100 y 150ºC es muy maleable.



Aplicaciones y aleaciones:



ALEACION CARACTERISTICAS Y APLICACIONES :

Forma de aleaciónLatones: Cu + ZnPor ser más barato el Zn que el Sn esta sustituyendo el latón al cobre

Alpaca: Cu + Zn + NiAtizada en cubertería, joyería barata y fabricación de estuchesEn estado puroChapas de diferentes espesoresRecubrimiento de tejados, canalones y cornisas, tubos de bajada de agua y depósitos y recubrimiento de pilas



Recubrimiento de piezasGalvanizado electrolítico: consiste en recubrir, mediante electrolisis, un metal con una capa muy fina de cinc



Galvanizado en caliente: se introduce la pieza en un baño de Zn fundido, enfriado el Zn queda adherido y la pieza protegida



Metalizado: se proyectan partículas diminutas de Zn, mezcladas con pinturas sobre la superficie a proteger

Otras formasÓxidos de ZnBronceadores, desodorantesColorantes, pegamentos y conservantes



Plomo (Pb):

Características: se obtiene de la galena, su densidad es 11,34 kg/dm³; su punto de fusión 327ºC; su resistencia a la tracción de 2 kg/mm²; es muy maleable y blando; es de color grisáceo-blanco muy brillante recién cortado, se oxida fácilmente, formando una capa de carbonato básico que lo protege; resiste a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre.

Aleaciones y aplicaciones:En estado puro,Oxido de plomo: pinturas antioxidantes (minio)Tuberías: en desusoRecubrimiento de baterías, protección de radiaciones nucleares (rayos X)Formando aleación:

Soldadura blanda: Pb + Sn empleado como material de aportación



Cromo (Cr):Características: su densidad es de 6,8 kg/dm³; su punto de fusión es de 1900ºC; tiene un color grisáceo acerado, muy duro y con una gran acritud, resiste muy bien la oxidación y la corrosión.Aleaciones y aplicaciones:

Cromado brillante: para objetos decorativosCromado duro: para la fabricación de aceros inoxidables y aceros para herramientas.



Níquel (Ni):Características: su densidad es 8,85 kg/dm³; su punto de fusión es de 1450ºC; tiene un color plateado brillante y se puede pulir fácilmente, es magnético, es muy resistente a la oxidación y a la corrosión.Aplicaciones y aleaciones:Ni + Cr + acero: se emplea para aceros inoxidablesEn aparatos de la industria químicaEn recubrimiento de metales por electrolisis



Wolframio (W):Características: su densidad es 19 kg/dm³; su punto de fusión de 3370ºCAplicaciones y aleaciones:Filamentos de bombillas incandescentes y fabricación de herramientas de corte para maquinas.



Cobalto (Co):Características: su densidad es de 8,6 kg/dm³, su punto de fusión 1490ºC; tiene propiedades análogas al níquel pero no es magnético



Aleaciones y aplicaciones:Re emplea para endurecer aceros para herramientas (aceros rápidos) y como elemento para la fabricación de metales duros (sinterización) empleados en herramientas de corte.



Metales no ferrosos ligeros:



Aluminio (Al):Características: se obtiene de la bauxita, su densidad es de 2,7 kg/dm³; su punto de fusión de 660ºC; y su resistencia a la tracción de 10 kg/mm² (el doble si esta laminado o forjado); es muy ligero e inoxidable; es buen conductor de la electricidad y del calor, pesa poco y es muy maleable y dúctil.



Aleaciones y aplicaciones:TipoAleaciónCaracterísticas y aplicacionesAleaciónAl + MgSe emplea en aeronáutica y en automoción



Al + Ni + Co (Alnico)Potentes imanes permanentes



Titanio (Ti):

Características: se obtiene del rulito y de la limeñita; su densidad es de 4,45 kg/dm³; su punto de fusión 1800ºC; y su resistencia a la tracción de 100kg/mm²; es un metal blanco plateado que resiste mejor la corrosión y la oxidación que el acero; sus propiedades son análogas a las del acero con la propiedad que las conserva hasta los 400ºC

Aleaciones y aplicaciones:Se emplea en la fabricación de estructuras y elementos de maquinas aeronáuticas (aleado con el 8% de aluminio); en la fabricación de herramientas de corte, aletas para turbinas y en forma de oxido y pulverizado par la fabricación de pinturas antioxidantes y para el recubrimientos de edificios.



Metales no ferrosos ultraligeros:



Magnesio (Mg):Características: se obtiene de la carnalita, dolomita y magnesita; su densidad es de 1,74 kg/dm³; su punto de fusión de 650ºC; y su resistencia a la tracción de 18 kg/mm²; en estado liquido o polvo es muy inflamable, tiene un color blanco parecido al de la plata, es maleable y poco dúctil, es mas resistente que el aluminioAplicaciones y aleaciones:Se emplea en estado puro, tiene pocas utilidades, excepto en la fabricación de productos pirotécnico y como desoxidante en los talleres de fundición de acero, también en aeronáutica.



METALES DE APORTE ELECTRODOS

Cada uno de los conductores que ponen en comunicación los polos de un electrólito con el circuito.Los electrodos podemos clasificarlos en dos tipos: Desnudos y recubiertos.

1- ) Desnudo? Consiste en un alambre metálico sin recubrimiento.

2- ) Electrodo recubierto? Es un electrodo para soldadura eléctrica, consiste en una varilla metálica, con recubrimiento relativamente grueso, que protege el metal fundido de la atmósfera; mejora las propiedades del metal de soldadura y estabiliza el arco eléctrico.



Clasificación del electrodo por su revestimiento?

Los electrodos por su revestimiento conservan o aumentan las propiedades del depósito a realizar. Esto se debe al tipo de componentes de que está compuesto el revestimiento y el porcentaje de estos, sin embargo todos poseen elementos en común.Los electrodos se clasifican por su revestimiento en 5 tipos: Tipo celulósico, Base rutilo, Bajo hidrógeno, Oxido de fierro y Polvo de fierro.

Antes de definir los tipos de electrodos mencionados anteriormente daremos una definición de lo que es el fundente.Fundente: Es un material fundible que se usa para disolver y o evitar formaciones de óxidos u otras inclusiones indeseables que se forman al soldar. En términos generales, el fundente de los electrodos está fabricado a base de celulosa.



1- ) Tipo celulósico? Este electrodo contiene en su revestimiento 45% de celulosa. El arco eléctrico del electrodo calienta el recubrimiento descomponiendo la celulosa en (CO, CO2 y vapor de agua). Poseen otros elementos como: Bióxido de titanio, que es formador de escorias, Ferro manganeso como desoxidante o reductor. Asbesto como formador de arco y escoria, Silicato de potasio como liga de compuesto y purificador, Silicato de sodio como liga de compuesto.Este tipo de electrodo forma poca escoria siendo principalmente usado en soldadura vertical descendente y altas penetraciones, efecto causado por la capa gaseosa del recubrimiento, el electrodo presenta un cordón poco vistoso por su tipo irregular y alto chisporroteo.Su uso se debe a cordones donde es necesario obtener doble acabado (-Piezas que no se pueden soldar por ambos lados) por ejemplo en tuberías en el cordón de fondeo y posiciones difíciles.Son excelentes para soldar aceros con más del 0,25% de carbono y aceros efervescentes.



2- ) Base de rutilo? Se destacan por su tipo de acabado y facilidad de manejo su escoria se remueve fácilmente y en algunos casos sola, su contenido de hidrógeno es alto y no requiere un proceso de exactitud.El nombre de este electrodo es propiamente incorrecto, ya que el contenido de rutilo es principalmente un bióxido de titanio. Por este tipo de revestimiento presta el electrodo para corregir fallas en el tipo de preparación. Este electrodo se utiliza en trabajos de serie y de pocos requerimientos.



3- ) Bajo hidrógeno? Este tipo de electrodo produce las soldaduras de más alta calidad debido a su bajo contenido de carbono e hidrógeno. Como elementos componentes del revestimiento tiene: Carbonato de Calcio, que da una reacción básica a la escoria, absorbe y neutraliza impurezas del azufre. Fluorita, Neutraliza las impurezas del fósforo de tipo ácido que son perjudiciales. Manganeso, liga el azufre evitando los sulfuros y proporciona elasticidad a los depósitos.Se utiliza este tipo de electrodos en aceros con alto contenido de carbono 0,25% aceros efervescentes y en construcción rígida.



4- ) Oxido de fierro? Este electrodo se caracteriza por su tipo de escoria liquida (Propicia para soldar en vertical descendente) y su alta velocidad de depósito y limpieza.Posee un alto contenido de manganeso como agente reductor y liga impurezas con la asistencia de silicatos formadores de escoria.5- ) Polvo de fierro? Este electrodo contiene un 50% de fierro en el revestimiento, logrando hacer depósitos de 2.5 veces el alma de los electrodos. Este electrodo, fue hecho para competir con los procesos semiautomáticos se la industria, los tipos de electrodos más usados son el 7018, 7024, el primero en bajo hidrógeno y el segundo en parecido al 7014.
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