Soldadura por arco con núcleo de fundente "FCAW" (página 3)

EXXT1-X. Los electrodos del grupo T1-X están diseñados para usarse con escudo de CO2 , pero si el fabricante lo recomienda es posible usar mezclas de argón y CO2 para ampliar la aplicabilidad, sobre todo al soldar fuera de posición. Estos electrodos están diseñados para soldadura de una o varias pasadas, y se caracterizan por tener transferencia por aspersión, bajas pérdidas por salpicaduras, configuraciones de franja planas o ligeramente convexas y un volumen moderado de escoria que cubre por completo la franja de soldadura.

EXXT4-X. Los electrodos de La clasificación T4-X proveen autoprotección, trabajan con CCEP y tienen transferencia globular. El sistema de escoria está diseñado para crear condiciones de tasa de deposición alta y para desulfurizar el metal de soldadura hasta un nivel bajo, lo que mejora la resistencia al agrietamiento del deposito. Estos electrodos están diseñados para penetración somera, lo que permite usarlos en uniones con embotamiento deficiente y para soldar con una o varias pasadas en las posiciones plana u horizontal.

EXXT5-X. Los electrodos del grupo T5-X están diseñados para usarse con CCEP y escudo de CO2 (se puede usar mezclas argón-CO2 si el fabricante lo recomienda, como con los tipos Ti) para soldar con una o varias pasadas en la posición plana o en filetes horizontales. Ciertos electrodos T5-X están diseñados para soldar fuera de posición con CCEN y mezclas de argón CO2. Estos electrodos se caracterizan por una transferencia globular, configuración de franja ligeramente convexa y capa de escoria delgada, que tal vez no cubra por completo La franja. Los depósitos de soldadura producidos por electrodos de este grupo mejoran en cuanto a sus propiedades de resistencia al impacto y al agrietamiento, en comparación con los tipos T1-X.

EXXT-8X. Los electrodos de la clasificación T8-X proveen autoprotección y trabajan con CCEN. El sistema de escoria tiene características que permiten usar estos electrodos en todas las posiciones; además, confiere al metal de soldadura buenas propiedades de resistencia al impacto a bajas temperaturas y lo desulfuriza casi por completo, lo que mejora la resistencia al agrietamiento. Los electrodos se usan para soldar con una o varias pasadas.

EXXTX-G. La clasificación EXXTX-G corresponde a electrodos nuevos de múltiples pasadas que no están cubiertos por ninguna de las clasificaciones ya definidas. El sistema de escoria, las características del arco, la apariencia de La soldadura y la polaridad no están definidas.

La mayor parte de los electrodos de acero de baja aleación para FCAW se diseña para soldar con escudo de gas empleando una formulación de núcleo de fundente -T1-X o -T5-X- y CO2 como gas protector. No obstante, cada vez es más común el empleo de formulaciones especiales diseñadas para protección con mezclas de 75% de argón y 25% de CO2. Generalmente producen metal de soldadura con resistencia al impacto Charpy de muesca en V de 27 J (20 pies-lb) a – 18°C (0°F) o menos. Hay unos cuantos electrodos de acero al níquel con formulaciones

-T4-X o -T8-X disponibles para FCAW con autoprotección.

En cuanto a los requisitos de resistencia al impacto Charpy de muesca en "V", el metal de soldadura depositado con la formulación -T4 generalmente llega a 27J (20 pies-lb) a -18°C (0°F). El metal de soldadura depositado con electrodos -T8 generalmente llega a 27J (20 pies-Ib) a -29°C (-20°F). En la edición más reciente de la especificación ANSI/AWS A5.29, Especificación para electrodos de acero de baja aleación destinados a soldadura por arco con núcleo de fúndenle, Se describe una serie completa de electrodos de baja aleación con núcleo de fundente comparable con los diversos electrodos de baja aleación para soldadura por arco de metal protegido descritos en ANSI/AWS A5.5, Especificación para electrodos de acero de baja aleación cubiertos para soldadura por arco. Como consecuencia de la publicación de la especificación A5.29, los electrodos de baja aleación con núcleo de fundente han logrado tener amplia aceptación para la soldadura de aceros de baja aleación y elevada resistencia mecánica.

Electrodos para recubrimiento

Se producen electrodos con núcleo de fundente para ciertos tipos de aplicaciones de recubrimiento, como la restauración de componentes de servicio y la creación de superficies dunas. Estos electrodos ofrecen muchas de las ventajas de los electrodos empleados para unir, pero no hay tanta estandarización de la composición química ni de las características de rendimiento del metal de soldadura. Se recomienda consultar la literatura de los diversos fabricantes para conocer los detalles de los electrodos con núcleo de fundente para recubrimiento.

Los electrodos para recubrimiento depositan aleaciones con base de hierro que pueden ser ferríticas, martensíticas o austeníticas. También pueden depositar metal con alto contenido de carburos. El diseño de los electrodos Se varia a fin de producir superficies con resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, tenacidad o propiedades antirozaduras. Estos electrodos pueden servir para restaurar las dimensiones originales de piezas desgastadas.

Electrodos de acero inoxidable

El sistema de clasificación de ANSI/AWS A5.22, Especificaciones para electrodos de acero al cromo y al cromo-níquel con núcleo de fúndenle, resistentes a la corrosión prescribe requisitos para los electrodos de acero al cromo y al cromo-níquel con núcleo de fundente, resistentes a la corrosión, mismos que se clasifican con base en la composición química del metal de soldadura depositado y el medio protector que se emplea durante La soldadura. En la tabla siguiente se identifican las designaciones de protección empleadas para la clasificación y se indican las características de corriente y polaridad respectivas.

Los electrodos clasificados como EXXXT- 1 que usan escudo de CO2 experimentan pérdidas menores de elementos oxidables y un cierto aumento en el contenido de carbono. Los electrodos de las clasificaciones EXXXT-3, que se usan sin protección externa sufren cierta pérdida de elementos oxidables y una absorción de nitrógeno que puede ser significativa. La corrientes de soldadura bajas aunadas a longitudes de arco grandes (voltajes de arco elevados) fomentan la absorción de nitrógeno. El nitrógeno estabiliza la austenita y por tanto puede reducir el contenido de ferrita del metal de soldadura.

Los requisitos de las clasificaciones EXXXT-3 son diferentes de las clasificaciones EXXXT- I porque la protección con un sistema de fundente exclusivamente no es tan efectiva como La protección con un sistema de fundente y un gas protector de aplicación independiente. Así pues, los depósitos de EXXXT-3 suelen tener un mayor contenido de nitrógeno que los de EXXXT- 1. Esto significa que, para controlar el contenido de ferrita del metal de soldadura, la composición química de Los depósitos de EXXXT-3 debe tener una razón Cr/Ni distinta de la de los depósitos de EXXXT- 1. En contraste con los electrodos de acero dulce o de acero de baja aleación con autoprotección, los electrodos de acero inoxidable EXXXT-3 no suelen contener elementos desnitrurantes fuertes, como el aluminio.

La tecnología de los tipos EXXXT-I ha evolucionado a tal punto que ya están disponibles alambres de acero inoxidable con núcleo de fundente para soldar en todas las posiciones. Estos alambres tienen mayores tasas de deposición que los de acero inoxidable sólido cuando se usan fuera de posición; son más fáciles de usar que los alambres sólidos en el modo de transferencia por inmersión; y producen de manera consistente soldaduras Integras con fuentes de potencia de voltaje constante estándar. Es posible adquirir estos alambres con diámetros tan pequeños como 0.9 mm (0.035 pulg).

Para cada clasificación se especifican las propiedades mecánicas del metal de soldadura depositado, incluida una resistencia mínima a la tensión y una ductilidad mínima. También se especifican requisitos de integridad radiográfica.

Aunque las soldaduras efectuadas con electrodos que cumplen con Las especificaciones de la AWS se usan ampliamente en aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión o al calor, no resulta práctico exigir pruebas de calificación de los electrodos para estos tipos de resistencia en especimenes de soldaduras o de metal de soldadura. Lo recomendable es establecer pruebas especiales pertinentes para una aplicación propuesta por acuerdo mutuo entre el fabricante de electrodos y el usuario.

Electrodos con base en níquel con núcleo de fundente

Sus sistemas de escoria y características de operación tienen mucho en común con los electrodos de acero inoxidable clasificados por ANSI/AWS A5.22. Esta norma será modificada por la A5.34.

Protección contra la humedad

Para casi todos los electrodos con núcleo de fundente, la protección contra la absorción de humedad es indispensable. La humedad absorbida puede dejar "huellas de gusano" en la franja de soldadura, o hacerla porosa. Si un electrodo no se va a usar el mismo día, se recomienda guardarlo en el empaque original.

Algunos fabricantes recomiendan reacondicionar el alambre expuesto calentándolo a temperaturas entre 150 y 315°C (300 y 600°F). Esto presupone que eL alambre está enrollado en un dispositivo metálico.

CONTROL DEL PROCESO

CORRIENTE DE SOLDADURA

La corriente de soldadura es proporcional a la velocidad de alimentación del electrodo para un electrodo con diámetro, composición y extensión específicos. La relación entre la velocidad de alimentación del electrodo y la corriente de soldadura para electrodos típicos de acero dulce protegidos con gas, de acero dulce autoprotegidos y de acero inoxidable autoprotegidos. Se presenta en las figuras siguientes, respectivamente.

Se emplea una fuente de potencia de voltaje constante del tamaño apropiado para fundir el electrodo con una rapidez tal que se mantenga el voltaje de salida (longitud de arco) preestablecido. Si las demás variables de soldadura se mantienen constantes para un electrodo de cierto diámetro, la modificación de la corriente de soldadura tendrá los siguientes efectos preponderantes:

(1) Un incremento en la comente eleva la tasa de deposición del electrodo.

(2) Un aumento en La corriente aumenta La penetración.

(3) Una corriente excesiva produce franjas de soldadura convexas de aspecto deficiente.

(4) Una corriente insuficiente produce transferencia de gota grande y demasiadas salpicaduras.

(5) Una corriente insuficiente puede causar una absorción excesiva de nitrógeno y también porosidad del metal de soldadura cuando se suelda con electrodos con núcleo de fundente autoprotegidos.

Cuando se incrementa o reduce la corriente de soldadura modificando la velocidad de alimentación del electrodo, conviene ajustar el voltaje de salida de la fuente de potencia de modo que se mantenga la relación Optima entre el voltaje de arco y la corriente. Para una velocidad de alimentación de electrodo dada, la corriente de soldadura medida varia con la extensión del electrodo. Al aumentar la extensión del electrodo, La corriente de soldadura se reduce, y viceversa.

VOLTAJE DEL ARCO

El voltaje y la longitud del arco están íntimamente relacionados. El voltaje que indica el medidor de la fuente de potencia es La suma de las caídas de voltaje en todo el circuito de soldadura.

Esto incluye la caída a través del cable de soldadura, La extensión del electrodo, el arco, la pieza de trabajo y el cable conectado al trabajo. Por tanto, el voltaje del arco será proporcional a la lectura del medidor silos demás elementos del circuito (y sus temperaturas) se mantienen constantes.

El voltaje del arco puede afectar el aspecto, la integridad y las propiedades de las soldaduras hechas con electrodos con núcleo de fundente. Un voltaje de arco excesivo (arco demasiado largo) puede producir demasiadas salpicaduras y franjas de soldadura anchas y de forma irregular. Si se usan electrodos autoprotegidos, un voltaje de arco excesivamente alto hará que se absorba demasiado nitrógeno, y si el electrodo es de acero dulce también puede causar porosidad. En los electrodos de acero inoxidable, el voltaje excesivo reduce el contenido de ferrita del metal de soldadura, y esto a su vez puede causar grietas. Un voltaje de arco insuficiente (arco demasiado corto) produce franjas angostas y convexas con demasiadas salpicaduras y penetración somera.

EXTENSIÓN DEL ELECTRODO

El tramo de electrodo no fundido que sobresale del tubo de contacto al soldar (la extensión del electrodo) se calienta por variables permanezcan constantes. Como ya se explicó, la temperatura del electrodo afecta la energía del arco, la tasa de deposición del electrodo y la penetración de la soldadura. También puede influir en la integridad de la soldadura y en la estabilidad del arco.

El efecto de la extensión del electrodo come factor operativo en FCAW introduce una nueva variable que debe mantenerse equilibrada con las condiciones de protección y las variables de soldadura relacionadas. Por ejemplo, la fusión y activación de los ingredientes del núcleo debe ser consistente con la del tubo de contención, y también con las características del arco. Si todo lo demás es igual, una extensión excesiva produce un arco inestable con demasiadas salpicaduras. Una extensión muy corta puede producir un arco demasiado largo a un nivel de voltaje determinado. En el caso de Los electrodos con escudo de gas, puede causar una acumulación de salpicaduras en la boquilla que tal vez interfiera con el flujo de gas. Una cobertura de gas protector deficiente puede causar porosidad y oxidación excesiva del metal de soldadura.

La mayoría de los fabricantes recomienda una extensión de 19 a 38 mm (3/4 a 1.5 pulg) para Los electrodos con escudo de gas y de 19 a 95 mm (3/4 a 3.75 pulg) para los tipos con autoprotección, dependiendo de La aplicación. Se recomienda consultar con el fabricante para determinar los ajustes Óptimos dentro de estos intervalos.

VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO

La velocidad de desplazamiento influye en la penetración y el perfil de la franja de soldadura. Si los demás factores permanecen constantes, la penetración a velocidades de recorrido bajas es mayor que a velocidades altas. Si la velocidad de desplazamiento es baja y la corriente es elevada, el metal de soldadura puede sobrecalentarse y producir una soldadura de aspecto áspero que tai vez atrape escoria mecánicamente, o atravesar de lado a lado el metal base. Si la velocidad de desplazamiento es excesiva, la franja de soldadura tiende a ser irregular y acordonada.

FLUJO DE GAS PROTECTOR

Si se emplean electrodos con escudo de gas, la tasa de flujo del gas es una variable que afecta la calidad de la soldadura. Un flujo insuficiente no protege bien el charco de soldadura, y el resultado es una soldadura porosa y oxidada. Si el flujo es excesivo puede haber turbulencia y mezcla con el aire; el efecto sobre la calidad de la soldadura será el mismo que el de un flujo insuficiente. Los dos extremos incrementan el contenido de impurezas del metal de soldadura. El flujo de gas correcto depende, principalmente, del tipo y diámetro de la boquilla de la pistola, así como también la distancia entre la boquilla y el trabajo y los movimientos del aire en las inmediaciones de la operación de eficiencia de deposición es la razón entre el peso de metal soldadura depositado y el peso de electrodo consumido.

TASA Y EFICIENCIA DE DEPOSICIÓN

La tasa de deposición en cualquier proceso de soldadura es el peso de material depositado en La unidad de tiempo, y depende de variables como el diámetro, la composición y la extensión del electrodo, y la corriente de soldadura. Se presenta la variación en las tasas de deposición con la corriente de soldadura para diversos diámetros de electrodos de acero dulce con autoprotección.

Las eficiencias de deposición de los electrodos para FCAW varían entre el 80 y el 90% si se emplea escudo de gas, y entre el 78 y el 87% si los electrodos proveen autoprotección. La eficiencia de deposición es la razón entre el peso del metal depositado y el peso del electrodo consumido.

ÁNGULO DEL ELECTRODO

El ángulo con que se sostiene el electrodo durante la soldadura determina la dirección en que La fuerza del arco se aplica al charco de metal fundido. Si las variables de soldadura se ajustan en los niveles correctos para la aplicación de que se trata, se puede usar la fuerza del arco para contrarrestar Los efectos de la gravedad. En Los procesos FCAW y SMAW, la fuerza del arco no solo sirve para dar a la franja de soldadura La forma deseada, sine también para evitar que la escoria corra por delante del metal de soldadura y quede atrapada por el.

Al efectuar soldaduras de surco y de filete en la posición plana, la gravedad tiende a hacer que el charco de metal fundido como por delante de la soldadura. A fin de contrarrestar esto, el electrodo se sostiene angulado respecto a la vertical, con la punta apuntando hacia la soldadura, es decir, en dirección opuesta a la dirección de desplazamiento. Este ángulo de desplazamiento, definido come ángulo de arrastre, Se mide a partir de una línea vertical en el piano del eje de la soldadura.

El ángulo de arrastre correcto depende del método de FCAW empleado, del espesor del metal base y de la posición de soldadura. Si se usa el método con autoprotección, los ángulos de arrastre deberán ser de La misma magnitud aproximada que Los empleados con electrodos para soldadura por arco de metal protegido. En Las posiciones plana y horizontal, los ángulos de arrastre variarán entre 20 y 45 grados, aunque se usan ángulos más grandes para soldar secciones delgadas. Al aumentar el espesor del material, el ángulo de arrastre se reduce para incrementar la penetración. Cuando Se suelda verticalmente hacia arriba, el ángulo de arrastre deberá ser de 5 a 10 grados.

Con el método de escudo de gas el ángulo de arrastre debe ser pequeño, habitualmente entre 2 y 15 grades, pero nunca de más de 25 grades. Si el ángulo es excesivo, se perderá la efectividad del escudo de gas.

Al hacer soldaduras de filete en La posición horizontal el charco de soldadura tiende a fluir tanto en la dirección del recorrido como en dirección perpendicular a ella. A fin de contrarrestar el flujo lateral, el electrodo deberá apuntar hacia la placa de abaje cerca de la esquina de La unión. Además de su ángulo de arrastre, el electrodo deberá tener un ángulo de trabajo de 40 a 50° respecto al miembro vertical. En la figura siguiente se muestra cuánto debe apartarse el electrodo de la línea que apunta hacia la esquina de la unión y cual debe ser el ángulo de trabajo al soldar filetes horizontales.

En La soldadura vertical hacia arriba, puede usarse un ángulo de ataque (en la dirección del recorrido) pequeño.

DISEÑOS DE UNIONES Y PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA

Los diseños de uniones y los procedimientos de soldadura apropiados para la soldadura por arco con núcleo de fundente dependerán de si se usa el método con escudo de gas o con autoprotección. No obstante, todos los tipos de unión básicos pueden soldarse con cualquiera de los dos métodos. Todas las formas de surco de soldadura básicas a las que comúnmente se aplica la soldadura por arco de metal protegido se pueden soldar con ambos métodos de FCAW.

Puede haber ciertas diferencias en las dimensiones especificas del surco para una unión en particular entre los dos métodos de FCAW y entre los procesos FCAW y SMAW. Dado que las formulaciones y las características de uso y de operación de los electrodos de FCAW difieren entre las distintas clasificaciones, los valores de las variables del procedimiento también pueden diferir.

ELECTRODOS CON ESCUDO DE GAS

En general, es posible diseñar las uniones a modo de aprovechar la penetración que se logra con densidades de corriente altas. Con el método de FCAW protegido por gas es posible usar surcos más angostos con ángulos de surco más pequeños, aberturas de raíz más estrechas y caras de raíz más grande que lo que resulta práctico con SMAW.

Para los diseños de unión a tope básicos, es prudente considerar los siguientes aspectos:

(1) La unión deberá diseñarse de modo que sea posible mantener una extensión del electrodo constante al soldar pasadas sucesivas en la unión.

(2) La unión deberá diseñarse de modo que la raíz esté accesible y sea posible efectuar con facilidad todas las manipulaciones del electrodo que sean necesarias.

El ángulo de surco para un espesor de metal está bien diseñado cuando permite tener el acceso debido con la boquilla de gas y extensión del electrodo correctas. Las boquillas de escudo lateral para soldadura automática ofrecen mejor acceso a uniones angostas y también permiten ángulos de surco más pequeños que las boquillas concéntricas. Si el procedimiento de soldadura es el apropiado, es posible obtener soldaduras integras. Se requiere un escudo de gas apropiado para obtener soldaduras integras. Las tasas de flujo requeridas dependen del tamaño de la boquilla, de la presencia de comentes de aire y de la extensión del electrodo. La soldadura en aire estático requiere tasas de flujo del orden de 14 a 19 litros por minuto (30 a 40 pies3/h). Si se suelda en aire en movimiento o si la extensión del electrodo es mayor que la normal, pueden ser necesarias tasas de flujo de hasta 26 L/min (55 pies fh). Las tasas de flujo para las boquillas con escudo lateral generalmente son las mismas o un poco más altas que aquellas para las boquillas concéntricas. Es importante mantener la abertura de las boquillas libre de salpicaduras adheridas.

Si hay movimientos bruscos del aire en el área de soldadura, como cuando se suelda en exteriores, conviene usar cortinas para encerrar la zona de soldadura y evitar la pérdida de protección del gas.

ELECTRODOS DE ACERO DULCE CON AUTOPROTECCIÓN

Los tipos de uniones básicos apropiados para los procesos de FCAW con escudo de gas y SMAW son también adecuados para FCAW con autoprotección. Aunque la forma general de los surcos de soldadura es similar a la que Se usa en la soldadura por arco de metal protegido, las dimensiones especificas del surco pueden diferir. Estas diferencias se deben principalmente a que en la FCAW con autoprotección las tasas de deposición son más altas y la penetración es menos profunda.

La extensión del electrodo introduce otra variable del procedimiento de soldadura que puede influir en el diseño de las uniones. Si Se usa una extensión de electrodo larga para realizar soldaduras de surco en la posición plana sin respaldo, es preciso planear la forma de obtener una buena penetración en la raíz. Lo mejor puede ser soldar la primera pasada del surco con el proceso SMAW para controlar mejor la fusión y la penetración. De manera similar, en surcos con respaldo, la abertura de raíz debe ser suficiente para que pueda haber fusión completa por transferencia de metal globular.

Dependiendo del espaciado de la unión y de la técnica empleada para soldar la pasada de raíz, puede ser necesario biselar y soldar la parte trasera cuando no se usa tira de respaldo.

Al soldar en la posición plana se usan técnicas similares alas empleadas con electrodos cubiertos bajos en hidrógeno. Al efectuar soldaduras verticales en placas de 19 mm (3/4 pulg) o más de espesor, la pasada de raíz puede depositarse verticalmente hacia abajo en uniones sin respaldo, y hacia arriba en uniones con respaldo. Con algunos electrodos autoprotegidos las pasadas de raíz pueden depositarse en cualquier posición sin respaldo. Las pasadas subsecuentes se depositan en posición vertical y en dirección ascendente empleando una técnica similar a la que se usa con electrodos cubiertos bajos en hidrogeno. Como los electrodos de acero dulce y de baja aleación autoprotegidos (pero no los de acero inoxidable autoprotegidos) contienen cantidades considerables de desnitrurantes que pueden tener efectos metalúrgicos indeseables si se diluyen en depósitos protegidos con gas, tal vez no sea aconsejable usar electrodos autoprotegidos para la pasada de raíz seguidos de electrodos protegidos con gas para las pasadas de relleno. Antes de intentar un procedimiento así, se deberá consultar con el fabricante de los electrodos para conocer sus recomendaciones.

ELECTRODOS DE ACERO INOXIDABLE AUTOPROTEGIDOS

Los diseños de unión y procedimientos típicos para electrodos de acero inoxidable autoprotegidos están limitados a la soldadura de uniones a tope en la posición plana, la soldadura de filetes en las posiciones plana y horizontal, y el recubrimiento en las posiciones plana y horizontal. Si es necesario soldar acero inoxidable en cualquier otra posición, se puede usar uno de los nuevos electrodos EXXXT-1 con aplicabilidad a todas las posiciones. En general, la geometría de las uniones para soldaduras a tope debe ser aproximadamente la misma que se usa para soldadura por arco de metal protegido. Al aplicar recubrimientos en aceros al carbono o de baja aleación, hay que tomar precauciones especiales para controlar la dilución durante las pasadas de recubrimiento iniciales.

PREPARACIÓN DE LOS BORDES Y TOLERANCIAS DE EMBONAMIENTO

La preparación de los bordes que se van a soldar con electrodos con núcleo de fundente puede hacerse mediante corte con gas oxicombustible, corte con arco de plasma, biselado con arco de carbono y aire o maquinado, dependiendo del tipo de metal base y del diseño de unión requerido. Si Se desea obtener la mejor calidad radiográfica, es recomendable eliminar por completo todas las rebabas del corte o el biselado así como los lubricantes de maquinado antes de soldar. Las tolerancias de embotamiento para soldar dependerán de lo siguiente:

(1) Tolerancia global del ensamble terminado.

(2) Nivel de calidad de la unión requerido.

(3) Método de soldadura (con escudo de gas o autoprotección; automática o semiautomática).

(4) Espesor del metal base soldado.

(5) tipo y tamaño de electrodo.

(6) Posición de soldadura.

En general, las preparaciones para soldadura por arco con núcleo de fundente mecanizada y automática requieren tolerancias estrictas para el embotamiento de las uniones. Las soldaduras hechas con equipo semiautomático pueden aceptar tolerancias un poco más amplias.

CALIDAD DE LA SOLDADURA

La calidad de las soldaduras que pueden producirse con el proceso FCAW depende del tipo de electrodo empleado, del método (con escudo de gas o con autoprotección), de la condición del metal base, del diseño de la unión y de las condiciones de soldadura. Se debe poner especial atención en cada uno de estos factores si se desea producir soldaduras Integras con propiedades mecánicas Optimas.

Las propiedades de impacto del metal de soldadura de acero dulce pueden acusar una influencia del método de soldadura. Algunos electrodos autoprotegidos son de tipos altamente desoxidados que pueden producir metal de soldadura con tenacidad de muesca relativamente baja. Otros electrodos autoprotegidos tienen propiedades de impacto excelentes. Hay electrodos para escudo de gas y autoprotegidos que cumplen con los requisitos de impacto Charpy de muesca en "V" de clasificaciones especificas de las especificaciones de metal de aporte de la AWS. Se recomienda considerar los requisitos de tenacidad de muesca antes de escoger el método y el electrodo especifico para una aplicación.

Unos cuantos electrodos de acero dulce para FCAW están diseñados para tolerar una cierta cantidad de incrustaciones de forja y orín en los metales base. Es de esperar cierto deterioro de la calidad de las soldaduras cuando se sueldan materiales sucios. Si se emplean estos electrodos para soldadura de múltiples pasadas, puede haber agrietamiento del metal de soldadura por causa de la acumulación de agentes desoxidantes.

En general, es posible producir soldaduras integras con FCAW en aceros dulces y de baja aleación que cumplan con los requisitos de varios códigos de construcción. Si se pone mucha atención en todos los factores que afectan la calidad de la soldadura, con toda seguridad se cumplirá con los requisitos de los códigos.

Si se imponen requisitos menos exigentes, es posible aprovechar las ventajas que ofrecen las velocidades de recorrido y corrientes altas. En tales soldaduras pueden permitirse discontinuidades menores que no sean objetables desde los puntos de vista del diseño y el servicio.

En aceros inoxidables es posible producir soldaduras por arco con núcleo de fundente de calidad equivalente a las hechas con soldadura por arco de metal y gas. La posición de soldadura y la longitud del arco son factores significativos cuando se emplean electrodos con autoprotección. Los procedimientos de soldadura fuera de posición se deben evaluar cuidadosamente en lo tocante a la calidad de la soldadura. Si el arco es demasiado largo es posible que el metal de soldadura absorba mucho nitrógeno. Como el nitrógeno estabiliza la austenita, la absorción de este gas en cantidades excesivas puede evitar la formación de suficiente ferrita en la soldadura y hacerla más susceptible a las micro fisuras.

Los aceros de baja aleación pueden soldarse con el método de escudo de gas empleando formulaciones de núcleo de electrodo TX- 1 o TX-5 si se requiere una buena tenacidad a baja temperatura. En general, la combinación de escudo de gas y formulación de fundente correcta produce soldaduras integras con propiedades mecánicas y tenacidad de muesca aceptables. También hay electrodos autoprotegidos que contienen níquel para conferir propiedades de resistencia mecánica y de impacto aceptables, además de aluminio como desnitrurante. En general, la composición del electrodo deberá ser similar a la del metal base.

IDENTIFICACIÓN DE PROBLEMAS

El empleo de procedimientos o prácticas indebidos puede producir varios tipos de discontinuidades. Aunque muchas de éstas son inocuas, afectan adversamente el aspecto de la soldadura, y por tanto perjudican la reputación del proceso FCAW.

VENTAJAS DE FCAW

La soldadura por arco con núcleo de fundente tiene muchas ventajas en comparación con el proceso SMAW manual; además, ofrece ciertas ventajas respecto a los procesos SAW y GMAW. En muchas aplicaciones, el proceso FCAW produce metal de soldadura de alta calidad con un costo mÁs bajo y menor esfuerzo por parte del soldador que con SMAW. FCAW es más tolerante que GMAW, y más flexible y adaptable que SAW. Las ventajas citadas pueden resumirse como sigue:

(1) Deposito de metal de soldadura de alta calidad.

(2) Excelente aspecto de la soldadura: lisa y uniforme.

(3) Excelente perfil de las soldaduras de filete horizontales

(4) Es posible soldar muchos aceros dentro de un intervalo de espesores amplio.

(5) Factor operativo elevado – fácil de mecanizar.

(6) Tasa de deposición alta-densidad de corriente elevada.

(7) Eficiencia de deposito del electrodo relativamente alta.

(8) Diseños de unión económicos en cuanto a su ingeniería.

(9) Arco visible – fácil de usar.

(10) No requiere tanta limpieza previa como GMAW.

(11) Produce menor distorsión que SMAW.

(12) Tasa de deposición hasta 4 veces mayor que con SMAW.

(13) El empleo de electrodos con autoprotección hace innecesario el equipo para manipular fundente o gas, y tolera mejor las condiciones de movimiento brusco del aire que prevalecen en la construcción en exteriores (véase la desventaja "6" de los escudos de gas en la sección que sigue).

(14) Mayor tolerancia de contaminantes que podrían causar agrietamiento de la soldadura.

(15) Resistencia al agrietamiento de la franja de soldadura inferior.

LIMITACIONES DE FCAW

Las que siguen son algunas limitaciones de este proceso:

(1) El proceso FCAW actual está limitado a la soldadura de metales ferrosos y aleaciones con base de níquel.

(2) El proceso produce una cubierta de escoria que es preciso eliminar.

(3) El alambre de electrodo para FCAW cuesta más por unidad de peso que el alambre de electrodo sólido, excepto en el caso de algunos aceros de alta aleación.

(4) El equipo es más costoso y complejo que el que se requiere para SMAW; no obstante, el aumento en la productividad casi siempre compensa esto.

(5) El alimentador de alambre y la fuente de potencia deben estar relativamente cerca del punto de soldadura.

(6) En la versión con escudo de gas, el escudo externo puede sufrir efectos adversos por el viento y las corrientes de aire. Esto no es un problema con los electrodos autoprotegidos, excepto cuando hay vientos muy fuertes, porque el escudo se genera en el extremo del electrodo, que es exactamente donde se requiere.

(7) El equipo es mis complejo que el de SMAW, por lo que requiere mayor mantenimiento.

(8) Se genera mayor cantidad de humos y vapores (en comparación con GMAW o SAW).

SEGURIDAD

La soldadura debe efectuarse a modo de ofrecer al soldador y a quienes se encuentren en las inmediaciones del área de soldadura el máximo de seguridad. Desde el punto de vista de la seguridad eléctrica y la protección ocular, la soldadura por arco con núcleo de fundente requiere las mismas precauciones que GMAW. Además, se generan emisiones de soldadura.

Los electrodos para soldadura por arco con núcleo de fundente generan emisiones en una proporción por kilogramo de metal depositado comparable a la de SMAW. Puesto que las tasas de deposición de FCAW son varias veces más altas que las de SMAW, la tasa de generación de humos, en gramos por minuto, es mucho más alta que la de SMAW. Es importante asegurarse de que la concentración de emisiones no rebase el limite de exposición permitido (PEL), especificado como 5 mg/m3 por la Occupational Safety and Health Administración (OSHA) del Departamento del Trabajo de Estados Unidos. Cabe señalar que los reglamentos locales pueden ser aun más estrictos.

Es preciso tomar precauciones especiales para evitar que el soldador respire emisiones que contengan manganeso al soldar productos de manganeso Hadfield. Además, la soldadura de aceros inoxidables y el recubrimiento con aleaciones de cromo presenta el problema de emisiones que contienen cromo.

La seguridad exige tener conciencia de que los gases protectores presentan un peligro por 51 mismos cuando se suelda en espacios encerrados. Estos gases no son venenosos, pero si pueden asfixiar porque desplazan al oxigeno. La soldadura con gases protectores que contienen argón genera radiaciones ultravioleta bastante intensas que actúan sobre el oxigeno de las inmediaciones para producir ozono.

El empleo seguro del proceso de soldadura por arco con núcleo de fundente exige una evaluación cuidadosa de estos factores y el establecimiento de medidas correctivas apropiadas antes de soldar.

CONCLUSIONES

En el trabajo se trató de explicar de la manera mas sencilla y completa el proceso de soldadura por arco con núcleo de fundente "FCAW", identificando los equipos, electrodos y materiales que intervienen en esta soldadura.

BIBLIOGRAFÍA

1. AMERICAN SOCIETY WELDING, MANUAL DE SOLDADURA, TOMO I.

Autor:

Oscar Javier Herrera Melo,

Técnico profesional en mecánica industrial

Bogotá D.C. Colombia.

2007.