89000743 SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV (1).pdf

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

MANUAL DE APRENDIZAJE

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV

Técnico de

Nivel Operativo.

AUTORIZACIÓN Y DIFUSIÓN

MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO FAM. OCUPACIONAL :

METALMECÁNICA.

OCUPACIÓN

:

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS.

NIVEL

:

TÉCNICO OPERATIVO.

Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo de la formación y capacitación de la ocupación del MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS a nivel nacional y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido a SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV. Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusión y aplicación oportuna.

DOCUMENTO APROBADO POR EL GERENTE TÉCNICO DEL SENATI N° de Página…..........…..144….........…… Firma …………………………………….. Nombre: Jorge Saavedra Gamón Fecha: ………..…2006-04-11……….….

Registro de derecho de autor:

1

SEMANA Nº 1 TAREA: SOLDADURA A TOPE EN “V” EN POSICIÓN SOBRE CABEZA Operación:

• Soldar a tope en “V” en posición sobre cabeza.

2

70º 10

2

<) 12 - 200 - E

100

100

200

2

1 3

2 4

5

6

Dirección de avance 1

1 2 3

2 5º

1

35º

2

- 40

º Proceso A

Proceso B

Nº

01 02 03 04 05 06 01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Pica escoria • Tenaza • Llave Allens y francesa • Cepillo metálico • Equipo de protección personal

Prepara equipo de soldadura Preparar material base Apuntalar el material base Posicionar el material base Soldar a tope en V en sobrecabeza Limpiar cordones 02 CANT.

Platina Biselada DENOMINACIÓN

100 x 10 x 200

St 37

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

SOLDADURA A TOPE EN “V” EN POSICIÓN SOBRECABEZA HT


3

OBSERVACIONES

01/MCM

TIEMPO: 0 4 H r s . ESCALA: S / E

REF. HO - 01 - 06 HOJA: 1 / 3 2005

A 3-200-E 3-200-E 3-200-E

6

3-200-E 3-200-E

A1

46

3-200-E

15

40

15

200

70

B

7-200-E 3-200-E

B1

52

7-200-E

3-200-E

6

7-200-E 3-200-E 18

34

200

18

70

3

4

4

4

45

3

3

45

5º

º

Nota: las figuras representan sólo una parte de los conjuntos.

º Depósito de cordones de una sola pasada

Depósito de cordones con movimiento de tejido

Nº

01 02 03 04 05 06 01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN




Estructura DENOMINACIÓN

70 x 6 x 200 NORMA / DIMENSIONES

SOLDAR EN ÁNGULO EN POSICIÓN SOBRECABEZA


4

St 37 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

01/MCM


REF. HO - 01 - 06 HOJA: 2 / 3 2005

10

10

140

10

10

200

6

7 2 1

1

2

3

18

Frente 1

2

3

Perfil

Dirección de avance 15º

10º

Nº

01 02 03 04 05 06 01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN




Placa DENOMINACIÓN

140 x 6 x 200 NORMA / DIMENSIONES

SOLDAR CORDONES EN POSICIÓN SOBRECABEZA


5

St 37 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

01/MCM


REF. HO - 01 - 06 HOJA: 3 / 3 2005

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV OPERACIÓN: SOLDAR A TOPE EN “V” EN POSICIÓN SOBRE CABEZA Esta operación consiste en soldar el metal base con junta a tope en “V” en posición sobre cabeza con arco regulado y movimientos controlados del electrodo revestido.

Se aplica en montaje de estructuras, carrocerías.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : P r e p a r e e l e q u i p o d e soldadura.

Fig. 1

a) Fije la conexión de masa sobre la masa de trabajo. (Fig. 1). b) Coloque el electrodo en el porta electrodo. (Fig. 2). c) R e g u l e e l adecuado.

Fig. 2

amperaje

Fig. 3

2º PASO : Prepare el material base. a) Limpie el material base con cepillo de acero. (Fig. 3). Fig. 4

b) Biselar el metal base de la junta a tope en V. (Fig. 4). 3º PASO : Apuntale el material base. a) Apuntale con el número de puntas según la longitud de la pieza. (Fig. 5).

Fig. 5

3


6

1

2

REF. H.O.01/MCM 1/ 2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 4º PASO : Posicione el material base. a) Sujete la plancha con el posicionador de la mesa. (Fig. 6). 5º PASO : Suelde. Fig. 6

a) Mantenga el electrodo perpendicularmente con inclinación de 5 -10º en la dirección de avance. (Fig. 7). Dirección de avance

b) Regule el arco que sea muy corto y demore 2 a 3 seg.

Fig. 7 5º

c) Suelde cordones de poca longitud. (Fig. 8). d) Deposite cordones cada vez más largos con pequeños movimientos. (Fig. 9).

A B Fig. 8

OBSERVACIÓN - Avance el electrodo con velocidad uniforme. - Si el metal se escurre y forma gotas gruesas a corte el arco. - Los movimientos permiten manejar mayor cantidad de metal en fusión.

Fig. 9

6º PASO : Limpie cordones. a) Utilizando el pica escoria retira la escoria. b) Limpie el cordón y la plancha con el cepillo metálico. MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

7

REF. H.O.01/MCM 2/ 2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV ACEROS DE BAJO Y ALTO CARBONO El Acero El acero es básicamente una aleación de hierro, carbono y otros elementos; el carbono es uno de sus principales elementos químicos, que influye considerablemente sobre sus propiedades y características. La soldabilidad de los aceros depende en alto grado del porcentaje de carbono que contengan. A mayor cantidad de carbono presente en la aleación se dificulta la soldadura, y a menor carbono aumente la soldabilidad del material. Clasificación de los aceros • Aceros al carbono.

• Aceros aleados.

Aceros el Carbono Son denominados simplemente aceros al carbono, cuando no se especifican ni se garantizan otros elementos aleantes que pudieran contener. Estos aceros obtienen sus propiedades específicamente de su contenido de carbono. Se clasifican, según el porcentaje de carbono, en: a) Aceros de bajo carbono: Son todos los tipos de acero que contienen entre 0.05 y 0.30% de carbono. En nuestro medio son conocidos como aceros dulces o simplemente como fierro dulce o fierro. b) Aceros de mediano carbono: Son todos los tipos de acero que contienen entre el 0.30 - 0.45% de carbono. c) Aceros de alto carbono: Son todos los tipos de acero que poseen entre 0.45 y 0.90% de carbono. d) Aceros de herramienta: Son los aceros que poseen entre el 0.90 y el 1.50% de carbono; generalmente ya contienen otros elementos de aleación, que les proporcionan o mejoran sus propiedades. Aceros Aleados Con este nombre genérico son conocidos todos los aceros que, además de contener un determinado porcentaje de carbono, silicio, manganeso, azufre, fósforo, fierro, tienen otros elementos que hacen que el acero adquiera propiedades y características que comúnmente no poseen los aceros ordinarios al carbono. Los aceros aleados se pueden clasificar en 2 grupos, según la suma total de los elementos de aleación que contengan, en la forma siguiente: a)

Aceros de bajo aleación: Son todos los aceros, cuya suma total de elementos de aleación no sobrepasan el 10%, siendo hierro el restante. Algunos de estos aceros son: acero naval, Cor-Ten, T-1, C1320, 3120, E2517, etc.

8

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV b)

Aceros de alta aleación: Son todos los aceros, cuya suma total de elementos de aleación sobrepasa el 10%, llegando en algunos casos hasta porcentajes superiores al 40%; tal es el caso de los aceros inoxidables.

Designaciones numéricas del AMERICAN lRON AND STEEL INSTITUTE A.I.S.I.para aceros al carbono y aceros aleados, grado maquinaria. El uso de números para designar diferentes composiciones químicas (grados) en la clasificación de aceros normales, se explica a continuación. Las series de cuatro dígitos es refieren a aceros al carbono y aceros aleados en relación a los límites de sus componentes químicos. Estas series son esencialmente iguales al sistema originalmente utilizado por la Society of Automotive Enginsers, Inc. - S.A.E.-, empleando los mismos números de identificación para composiciones químicas similares, pero haciendo extensivo este sistema para abarcar otros aceros grado maquinaria. Las series de cinco dígitos se utilizan para designar ciertos tipos de aceros aleados. Los 2 primeros dígitos indican el tipo de acero, y los dos últimos dígitos en las series de cuatro son indicativos, en términos generales, de la cantidad media entre los límites de contenido de carbono, por ejemplo: 21 representa un rango de 0.18 a 0.23%; sin embargo, este regla se modifica, intercalando números en el caso de algunos aceros al carbono, así como por variaciones en el contenido de manganeso, azufre, fósforo, cromo y otros elementos. Los dos primeros dígitos básicos para las series de cuatro en varios aceros al carbono y aleados y su significado se muestran a continuación. Series 10xx 11xx 12xx 13xx 23xx 25xx 31xx 33xx 40xx 41xx 43xx 46xx 47xx 48xx 50xx 51xx 52xx 61xx

Tipos y Clases Aceros al Carbono no resulfurizados Aceros al Carbono resulfurizados Aceros al carbono, refosforizados y resulfurizados 1.75% de Manganeso 3.50% de Níquel 5.00% de Níquel 1.25% de Níquel y 0.65 a 0.80% de Cromo 3.50% de Níquel y 1.55% de Cromo 0.25% de Molibdeno 0.50 a 0.95 % de Cromo y 0.12 a 0.20% de Molibdeno 1.80% de Níquel, 0.50 a 0.80% de Cromo y 0.25% de Molibdeno 1.55 6 1.80% de Níquel y 0.20 a 0.25% de Molibdeno 1.05% de Níquel, 0.45% de Cromo y 0.25% de Molibdeno 3.50% de Níquel y 0.25% de Molibdeno 0.28 a 0.40% de Cromo 0.80, 0.90, 0.95, 1.00 a 1.05 % de Cromo 1.00% de Carbono - 0.50, 1.00 a 1.45% de Cromo 0.80 ó 0.95% de Cromo y 0.10 a 0.15% mínimo de Vanadio

86xx

0.55% de Níquel, 0.50 a 0.65% de Cromo y 0.20% de Molibdeno

87xx

0.55% de Níquel, 0.50% de Cromo y 0.25% de Molibdeno

9

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Series 92xx 93xx 94xx 97xx 98xx XXBUXX XXBUXX WX SX OX AX DX HXX TX MX LX FX PX 2XX 3XX 4XX 5XX 60X 61X 62X 63X 65X 66X 67X 68X,69X

Tipos y Clases 0.85% de Manganeso y 2.00% de Silicio 3.25% de Níquel, 1.20% de Cromo y 0.12% de Molibdeno. 1.00% de Manganeso, 0.45% de Níquel, 0.40% de Cromo y 0.12% de Molibdeno. 0.55% de Níquel, 0.17 % de Cromo y 0.20% de Molibdeno 1.00% de Níquel, 0.80% de Cromo y 0.25 % de Molibdeno. Aceros conteniendo boro Aceros conteniendo boro-vanadio Aceros de herramientas endurecibles al agua Aceros de herramientas resistentes al golpe Aceros de herramientas endurecibles al aceite Aceros de herramientas endurecibles al aire Aceros de herramientas con alto carbono y alto cromo Aceros de herramientas para trabajo en caliente Aceros de herramientas de alta velocidad (a base de tungsteno) Aceros de herramientas de alta velocidad (a base de molibdeno) Aceros de herramientas para propósitos especiales Aceros de herramientas al carbono-tungsteno Aceros para moldes Aceros inoxidables al cromo-níquel-manganeso Aceros inoxidables al cromo-níquel Aceros inoxidables al cromo Aceros de bajo cromo resistentes al calor AISI (solamente) - Aceros de alta resistencia y alta temperatura. Aceros de baja aleación martensíticos Aceros endurecibles con martensita secundaria Aceros al cromo martensíticos Aceros endurecibles con precipitación y transformación semi-austenítica Aceros austeníticos endurecibles por el trabajo en "caliente-frío". Aleaciones austeníticas a base de hierro Aleaciones austeníticas a base de cobalto Aleaciones austeníticas a base de níquel

Sistema AISI para la denominación de los Aceros Significado de las letras del prefijo y sufijo Prefijo A B C D E TS Q R

Significado Acero aleado básico, fabricado en hornos de hogar abierto. Acero al carbono ácido, fabricado en hornos Bessemer. Acero al carbono básico, fabricado en horno de hogar abierto. Aceros al carbono ácido, fabricado en horno de hogar abierto. Acero básico, fabricado en horno eléctrico. Aceros de standard tentativo Calidad forjada, o requerimientos especiales. Lingotes de calidad relaminada. 10

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Sufijo A B C D E F G H I J T V

Significado Composición química restringida. Aceros de cojinetes. Límites garantizados de segregación. Especificación abandonada. Probeta macro-atacada por ácido. Calidad de tambor de rifle. Tamaño limitado del grano austenítico. Endurecimiento garantizado. Exigencias sobre inclusiones no metálicas. Probeta de impacto. Probeta de tracción. Calidad aeronáutica - o con Magnaflux.

Designación de los aceros no aleados Los aceros no aleados designan indicando la resistencia a la tracción o su contenido en carbono. ACEROS BÁSICOS

ACEROS DE CALIDAD

Clases de aceros básicos

Aceros de calidad no aleados

Rm mayor que 690 N/mm2 y menor que 0,05% P y S.

Aceros de construcción en general, con Rm < 500 N/mm2.

Contenido de carbono ³ 0,10%

Otros con < 0,10% C. Contenido de P y/o S hasta 0,045%.

ACEROS FINOS No aleados Acero fino Aceros de Construcción Aceros de Construcción a a 1 a 3 calidad

Acero de construcción con acero resistente al desgaste, con acero de rodamientos Acero de herramientas Con acero rápido Acero resistente químicamente con acero inoxidable y acero resistente a las altas temperaturas

Contenido en P y/o S hasta 0,035% Subdivisión de las clases de acero según las exigencias en sus propiedades de utilización

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV A los aceros básicos y a los aceros de calidad no aleados, denominados “aceros de construcción en general”, se les asignan las letras St y el índice de la calidad (este número, multiplicado por 9,81 y redondeado, da como resultado la resistencia la garantizada mínima a la tracción, en N/mm2), así como la cifra característica del grupo de calidad. Excepciones: St...-2; St...-3; St...-4 según DIN 1624. Aceros no aleados

St Aceros de construcción en general St ...

Aceros de calidad C ...

37

Letra característica

Aceros finos de construcción

Índice de La clase

-2 Cifra característica para el grupo de calidad

Nombre abreviado para una clase de acero

Ck...

Subdivisión de los aceros no aleados

Ejemplos

Aceros construc. general

St 37 2

Grupo de calidad

StE 36

St 37 - 2

Es un acero corriente de construcción con 37 x 9,81 N/ mm2 de resistencia a la tracción y grupo de calidad 2.

Se indica el límite de elasticidad

Límite de elasticidad 350 N/mm2

Resistencia tracción 360 N/mm2

Aceros calidad no aleado

StE 36

Acero fino no aleado

Índice del carbono

Si en loa aceros de construcción se da importancia al límite de elasticidad, se pone detrás de St la letra E. La cifra característica indica entonces el límite de fluencia.

C 55

Ck 45 55 100

= 0,55% C

Índice del carbono 45 100

= 0,45% C

Designación abreviada de los aceros no aleados

C 55 A los aceros de calidad no aleados, adecuados para el tratamiento térmico, se le asigna el símbolo C con la cifra característica del carbono, que es el contenido en carbono multiplicado por 100. Ck 45; Cf 53; Cm 35; Cq 35 Para caracterizar la diferencia de los aceros finos no aleados, detrás de la C se ponen letras con los siguientes significados: k

= Aceros finos con bajo contenido en fósforo y azufre

f

= Aceros para temple a la llama y por inducción

m = Aceros finos con indicación del contenido máximo y mínimo de azufre. q

= Aceros de cementación y bonificación adecuados para recalcado en frío.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Codificación de las designaciones normalizadas del acero Las letras características antepuestas al nombre abreviado indican el grado de desoxidación U = Acero colado no calmado R = Acero colado calmado RR = Acero colado especialmente calmado Ejemplos : USt 37-2; RSt 37-2 Parte de composición El nombre abreviado se compone de las letras características, del índice de la clase y eventualmente de la cifra característica del grupo de calidad o de los símbolos e índice de los elementos químicos. A los nombres abreviados pertenecen también las letras características que indican propiedades de utilización especiales: Q = Adecuado para conformación en frío Z = Adecuado para estirado brillante P = Adecuado para estampación K = Adecuado para laminación de perfiles Ro = Adecuado para la fabricación de tubos soldados S = Especialmente apropiado para soldar TT = Aceros con indicación de la tenacidad a bajas temperaturas W = Aceros resistentes al calor A = Aceros resistentes al envejecimiento Ejemplos: RQSt 37-2; RZSt 37-2; RPSt 37-2, RKSt 37-2, RroSt 37-2.

Colado calmado Apropiado a embutición brillante

Índice de carbono

R Z St 44-2 Grupo de calidad 2

En primer lugar figuran los datos sobre el contenido de carbono.

Resistencia a la tracción 410 ... 540 N/mm2

No hace falta el símbolo C del carbono. El porcentaje de carbono se indica en:

Acero de construcción general DIN 17100 Acero de construcción general

Parte de mecanización Las letras informan sobre las propiedades alcanzadas por la elaboración posterior. El significado es: U = No tratado

BG = Recocido por textura

BF = Recocido por resistencia N = Normalizado E = Cementado

V = Bonificado A = Revenido

TM = Tratado termomecánicamente

Ejemplos: Ck 35 N.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Aceros de construcción básicos y de calidad

Según DIN 17100, aceros de construcción en general son los aceros básicos y los aceros de calidad no aleados, que por su resistencia a la tracción y su límite de fluencia se emplean en la construcción de edificios, puentes, depósitos, automóviles y maquinaria.

100

300

400

Tensión de tracción

St 44 - 2 St 37 - 2

60 % 40

Límite de fluencia

300 200

30 20

Alargamiento

100

10 0 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

%

0,7

Contenido en carbono Dependencia de las propiedades de resistencia de los aceros no aleados, respecto del contenido de carbono.

Al mismo tiempo disminuyen el alargamiento a la rotura, la resiliencia, la conformación en frío, las propiedades de arranque de viruta, la soldabilidad y la forjabilidad.

Límite de fluencia 200

400

Resistencia a la tracción

Z St 50 - 2

Al aumentar el contenido en carbono, aumentan también la resistencia a la tracción, la dureza, la templabilidad y la resistencia al desgaste.

Resistencia a la tracción

0

500

80

0

Los aceros de forma y en barra, alambres laminados, productos laminados y piezas de forja fabricados con aceros que cumplen esta norma, se emplean para las piezas soldadas, forjadas y roscadas.

Límite del campo de aplicación

800 N mm2 Z St 70 - 2 600 Z St 60 - 2

Alargamiento

Resistencia a la tracción y límite de fluencia

Aceros de construcción son aquellos que no se utilizan para la fabricación de herramientas.

ºC

600

Temperatura Variación de las propiedades de resistencia de un acero no aleado

El límite de fluencia y la resistencia de estos aceros disminuyen con la temperatura, por lo que para temperaturas superiores a o 300 C se emplean aceros aleados, los denominados aceros resistentes al calor.

Grupos de calidad Los grupos de calidad se caracterizan con las cifras 2 y 3 al final del nombre abreviado. El grupo de calidad 1, el acero Thomas, ya no se fabrica. Los aceros de la calidad 3 se diferencian de los del grupo 2 en que deben satisfacer exigencias más altas en lo que se refiere al comportamiento de rotura por fragilidad. Ejemplo: St 44-2 y St 44-3 Para el grupo de calidad 2, el trabajo de resiliencia a 0 0C es de 27 J, mientras que para el grupo 3 debe conseguirse lo mismo a 20 0C. Los aceros del grupo de calidad 3 son por tanto más adecuados para soldar.

14

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Las altas exigencias en cuanto a la rotura por fragilidad de los aceros del grupo de calidad 3 condicionan por su parte exigencias especiales en lo que se refiere al tipo de desoxidación, de la composición química y del estado de tratamiento de estos aceros. Ejemplo: St 44-2 Tipo de desoxidación R; composición química: 0,050% de P, 0,050% de S, 0,009% de N, estado de tratamiento U. Ejemplo: St 44-3 Tipo de desoxidación RR; composición química: 0,040% de P, 0,040% de S, 0,00% de N, estado de tratamiento N. Extracto de DIN 17100 Clase de acero Nombre abreviado

Propiedades mecánicas y tecnológicas Número del Tipo de material desoxidación

St 33

1.0035

exento

Ust 37-2

1.0036

U

Rst 37-2

1.0038

R

St 37-3

1.0116

RR

St 44-2

1.0044

R

St 44-3

1.0144

RR

St 50-2

1.0050

St 60-2 St 70-2

Resistencia a la tracción en N/mm2 para espesores < 3 mm

Límite de fluencia 2 superior en N/mm para espesores = 16 mm

Alargamiento de rotura en % Probeta longitudinal, espesores 1 mm ... 1,5 mm

310 ... 540

185

11

360 ... 510

235

18

430 ... 580

27 5

15

R

490 ... 660

295

13

1.0060

R

590 ... 770

335

9

1.0070

R

690 ... 900

36 5

5

Aceros de alto contenido en carbono En est grupo se encuentran los aceros al carbono manganeso con contenidos en carbono mayores del 0,25% e inferiores al 1% con contenidos de manganeso mayores del 1%. Estos aceros tienen mayor tendencia a endurecer y se deberán utilizar procesos o electrodos de bajo nitrógeno, así como precalentamientos y temperaturas entre pasadas de hasta 350º C. En algunos casos se puede evitar el precalentamiento si se utiliza un proceso de alto aporte térmico; sin embargo, los procesos de alto aporte térmico deben aplicarse con cuidado sobre todo en las primeras pasadas. Tabla: Precauciones durante el soldeo en función del tipo de acero. Tipo de acero Bajo carbono Alto carbono 0,25% < C <

Aplicaciones típicas

Precauciones durante el soldeo

Chapas, flejes, electrodos, perfiles, barras, acero estructural.

Normalmente ninguna.

Muelles, troqueles, moldes, raíles.

Precalentamiento (250º - 350ºC). Puede no requerirse precalentamiento con procesos de alto aporte térmico (electrodos gruesos).

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV SOLDAR EN POSICIÓN SOBRE CABEZA No es difícil soldar en posición sobre cabeza una vez que se sabe soldar en las otras posiciones. La mayor dificultad consiste en mantener firme el porta electrodo e impedir que el cordón se escurra. Tomando el porta electrodo con la mano afirmada, apoyando el brazo o codo sobre el cuerpo, o algún objeto sólido, ayudará a mantener firme al electrodo. Si se mantiene un arco corto y se deposita el cordón con un movimiento de látigo, se mantendrá el baño pequeño y evitará que escurra. La regulación de la intensidad es idéntica a la soldadura vertical ascendente. Seguridad Debe protegerse la cabeza, hombros, brazos y pies de las chispas y salpicaduras. Mantenga el porta electrodo con el dorso de la mano hacia arriba para evitar las salpicaduras y párese a un costado del lugar donde suelda. Instrucciones - Deposito de cordones 1. Sujete firmemente la plancha en posición horizontal con el posicionador de mesa, donde que pueda alcanzarse fácilmente la parte inferior con el electrodo y en una posición cómoda para soldar. 2. Mantenga el electrodo perpendicular a la plancha, inclinándolo de 5º a 10º en la dirección de avance. (Fig. 1). 3. Encienda el arco y demórese un rato corto (2 á 3 segundos) con un arco muy corto para depositar un cordón de poca longitud. Repita estas operaciones hasta que pueda encender rápida y fácilmente el arco, y mantenerlo en posición.

Fig. 1

4. Deposite cordones cada vez más largos. Mueva el electrodo con velocidad uniforme. Si el metal tiende a escurrirse y formar gotas gruesas acorte el arco lo más posible para corregir el defecto. Las gotas se funden usando un arco largo y cuando está fundida acórtese rápidamente el arco. Después de depositar cordones rectos, apagando y encendiendo el arco a voluntad, se puede practicar con pequeños movimientos de tejido como se ilustra. (Fig. 2). A

Esto permite manejar mayor cantidad de metal fundido que con cordón sin tejer aunque los movimientos de tejido tienen uso muy limitado en la soldadura sobre cabeza. 16

B Fig. 2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldadura de solape y en ángulo En posición sobre cabeza, las soldadura de solape y en ángulo interior se hacen en forma idéntica. Vamos a detallar solamente la soldadura de ángulo interior. (Fig. 3). Instrucciones: 1. Mantenga el electrodo de 40º a 45º de la plancha vertical, inclinándolo unos 5º en dirección del avance. (Fig. 3a y b). a

b

5º

Fig. 3

2. Deposite un cordón en el vértice de la junta, sin movimiento de tejido. Evite la formación de socavaciones en la plancha horizontal y sobremontas en la plancha vertical. 3. Deposite cordones en pasadas sucesivas como se indica en la Fig. 4. Estos cordones pueden depositarse con un ligero movimiento de tejido.

1 2 3

Fig. 4

4. Después de dominar el proceso de cordones de una sola pasada, practique depositar un cordón de dos pasadas con movimiento de tejido. El movimiento del electrodo se indica en la Fig. 5.

Fig. 5

17

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldadura a tope con chaflán “V” 1. Mantenga el electrodo apuntando directamente en la junta, inclinado en unos 5º en la dirección de avance. Deposite un cordón a lo largo de la junta uniendo las dos planchas. 2. Siga la secuencia del depósito de cordones de la Fig. 6, empleando un movimiento de chicote. Nota: Si se tiene dificultad en depositar el primer cordón con una penetración adecuada, es necesario usar una plancha de cobre como respaldo (Fig. 7). En construcción, a veces no es posible usarla, y es necesario practicar este tipo de soldadura sin plancha de respaldo. Al utilizar plancha de respaldo debe dejarse mayor separación entre bordes.

Plancha de respaldo (de cobre)

Fig. 6

Fig. 7

Soldadura Eléctrica en posición sobrecabeza Factores que deben tomarse en cuenta para obtener una buena soldadura: • Regulación de la corriente: Se indica un amperaje ligeramente más alto que para posición vertical, a fin de lograr una fuerza del arco que permita transferir el metal del electrodo al metal base. • Angulo del electrodo: El que se indica en las figuras de este acápite. • Velocidad de avance: Más rápida que en posición vertical, tratando de imprimir la misma velocidad como para posición plana. Recomendaciones Generales: • Un arco corto y los movimientos adecuados evitarán que el cordón se chorree. • Se recomienda ejecutar cordones rectos con preferencia a cordones anchos.

18

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Juntas de Solape y de Angulo Para este tipo de unión, el electrodo debe tener una inclinación igual a la mitad del ángulo formado por las planchas a soldar, y una inclinación adicional en sentido de avance de aproximadamente 80º - 85º. Junta a Tope Todos los tipos de juntas a tope pueden soldarse en posición sobrecabeza. Para estas juntas es preferible depositar varios cordones angostos, y con unos pocos cordones anchos.

Preferible Inconveniente

45

90

º

90

7 0º

- 90

º

70

º-

º

Juntas de Solape y Ángulo

Juntas a Tope

19

º

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV CÁLCULO DE TRABAJOS DE SOLDADURA

A = sección transversal de costura. A' = sección transversal del alambre de soldar. L = longitud de costura. l

= longitud de pieza soldada.

a = espesor del cordón de soldadura, altura de costura. i

= número de varillas de soldar, electrodos.

z = recargo (10 a 20%). V = volumen de la costura = volumen adicional de la varilla de soldar. 1. Sección transversal de costura a) Soldadura en ángulo

S

a

a

A = línea de fondo • altura 2 = 2•a•a 2 2 A = a

2a

tan

b) Soldadura a tope con chaflán en V

2

= x/2 • s

x = 2 • s • tan

S

S

A= 2

x•s 2

=

A = s² • tan

2 2 • s² • tan /2 2 /2

Nota En el recargo z se considera la rendija de aire omitida.

2. Volumen de soldadura

La sección transversal de costura ha de rellenarse con un alambre adicional. Conclusión Volumen de costura = volumen adicional de la varilla de soldar. A • L = A' • l • i

20

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 3. Resumen

Sección transversal de soldadura en ángulo. A =a² Sección transversal de soldadura a tope con chaflán en V

A l•l

L A

A = s² • tan

A•L 4.- Ejemplo

2

Igualdad de soldeo volumen de la costura = volumen adicional de la varilla de soldar

=

A' • l • i

¿Cuántos electrodos de 3,25 mm de Æ de 290 de longitud soldada se requieren para soldar un recipiente abierto de 500 x 500 x 4 mm con una soldadura en ángulo de un espesor de 0,7 x s (recargo 15%)?

S

L

L

buscando

L

dado L s d I

i = 8 x 500 =4 = 3,25 mm = 190

solución: A • L = A´ • L • i i =

A•L = A´ • l

7,84 • 4000 8,3 • 290

= 13,1, i = 13,1 • 1,15 » piezas

a = 0,7 • s = 0,7 • 4 = 2,8 mm, L = 8 • 500 = 4000 mm 2 2 2 A= a = 2,8 = 7,84 mm 5.- Ejemplo

8 6

Calcule el número de electrodos de 4 mm para la disposición de soldeo representada en la figura; pérdidas por combustión 8%. 6X300(500) 6X300(500)

buscando

i

dado L z d

= 6 • 300 = 8% =4

a= 8y6 l = 300

solución: i

=

A • Sl • z (64 + 36) • 1800 • 1,08 = = 51,6 ~ 52 A´ • l 12,56 • 300 2 2 2 2 = 8 = 64 mm , A2 = 6 = 36 mm

A1 = a

2 1

L

= l • n = 300 • 6 21

= 1800 mm

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Dos hierros planos de 1000 mm de longitud han de ser soldados con una soldadura en ángulo de 3,5mm de altura de costura. la longitud soldada del electrodo de 3,25mm de ø es de 290mm.

6.- Ejemplo

¿Cuántos electrodos se requieren?. buscando

i

dado L = 1000 mm

raciocinio previo

a = 3,5 mm

volumen de la costura =

d = 3,25 mm

volumen adicional de la varilla.

I = 290 mm solución: A • L = A' • l • i i

A•L

=

3,5² • 1000

A' • l i 7.- Ejemplo

=

8,3 • 290

mm² • mm mm² • mm

6 electrodos

El fondo de un recipiente ha de ser soldado por ambos lados con soldadura en ángulo de 4mm. Calcule el número de electrodos cuando los electrodos de 4 mm de Ø se sueldan respectivamente en una longitud de 290 mm con 10% de recargo.

600 588

buscando dado L a l

i = (3,14 • 588) + (2,14 • 600) = 4 d =4 = 290 z = 10%

solución: i = A • Sl • z = 16 • 3730,32 • 1,1 » piezas 12,56 • 290 A´ • l 8.- Ejemplo

Calcular el número de electrodos para soldar una junta en ángulos con electrodo de Æ 4 • 400 y 15% de recargo.

1400 5

buscando

i

dado L d z

= 1400 = 4 = 15%

solución: i

a = 5 l = 400

A • L = A´ • l • i

A•L = = A´ • l 22

2

5 • 1400 • 1,15 0,785 • 42 • 400

= 9 electrodos

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV ENSAYO DE DOBLEZ EN PROBETAS SOLDADAS Este ensayo se emplea para determinar la ductibilidad de la soldadura. El plegado debe realizarse de forma que la cara del cordón, sobre la que van los trazos mencionados anteriormente, quede hacia la parte convexa (sometida a tracción). La inclinación del plegado puede hacerse a golpes, como se indica en la Fig. 1, o utilizando un dispositivo adecuado, como el que se muestra en la Fig. 2. Una vez conseguida una cierta flexión se completa el plegado en un tornillo de banco, como se indica en la Fig. 3. Fig. 1

Fig. 3

Se hacen en frío o en caliente, según la naturaleza y el espesor del metal. Es preciso evitar el empleo del martillo, debiendo utilizarse preferentemente la prensa (Fig. 4) o el tornillo de banco.

r=e

e

Fig. 2

Fig. 4. Plegado simple

Los ensayos de doblado (plegado) se realizan sometiendo la probeta a flexión, hasta doblarla con una determinada curvatura, de forma que su cara exterior quede sometida a fuertes tensiones de tracción. Dependiendo de la norma aplicable puede exigirse un determinado ángulo de doblado sin que aparezcan grietas o, más frecuentemente, un doblado a 180º (caras paralelas) sin que las grietas superen un determinado tamaño. (Fig. 5). Se trata de ensayo muy exigente que permite medir la ductibilidad del material en la zona estirada. Suele aplicarse para valorar la capacidad de deformación, o para detectar posibles anomalías en una zona, por ejemplo, donde se haya realizado una soldadura. 23

Fig. 5

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Preparación del metal base 6 Min (Ver nota 1) Radio 1/8 Max. Pulg 1-1/2

Nota

Nota

3/8

mm

1/8

3

3/8

10

1-1/2

38

6

150

Muestra para Doblez de cara y raíz.

3/8

Notas: 1. Una muestra de longitud mayor puede ser necesario. 2. Estos bordes pueden ser cortados con oxigeno y pueden o no ser maquinados. 3. El refuerzo de la soldadura y cualquier respaldo debe ser removido hasta el nivel con la superficie de la muestra. 4. Las superficies de corte serán pulidas y paralelas.

3/8” ancho Muestra Doblez - Lado

t

t a

3/8” ancho Muestra Doblez - Lado

t t

a = 45º mínimo R = 1/4” +/- 1/4” - 1/16” t = R/2 máximo

R 7 Min

3 6 Min

Notas: 1. Acero al carbono de 1” de espesor. 2. Calificación de Competencia Nº 1 = posición 1G. 3. La prueba de doblez tal como es detallado y de acuerdo con los requisitos de AWS B2.1. 24

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Dispositivo Típico para Ensayo de Doblez Guiado

Pulg 1/16 1/8 1/4 1/2. 3/4 1-1/8 2 3 3-7/8 6-3/4 7-1/2 9

Según requerido Agujero roscado según máquina de ensayo

1.5 3.0 6.5 12.5 19.0 28.5 51.0 78.0 98.5 171.5 190.5 228.5

Miembro macho 1-1/2

3/4

Según requerido

mm

½ Asientos endurecidos y engrasados 3/4

1-1/8

3/4

1-1/8

6-3/4 5-1/4

1/4

R = 3/4 1/8

4-1/2 3/4

2 3-7/8

3/4

3/4 Miembro hembra

2-3/8 7-1/2

Los asientos del dispositivo pueden ser sustitutos por rodillos endurecidos de 1-1/2 pulg.

1-3/16

9

Dispositivo Alternativo para Ensayo de Doblez con rodillo 3/8

Rodillo cualquier diámetro

7/16

Pulg

mm

3/8

10

7/16

11

3/4

19

1-1/2

38

1-1/2

Soldadura

3/4

25

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV REPRESENTACIÓN DE UNIONES

26


Denominación

Soldadura representada

Denominación

Símbolo

27


Símbolo

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Denominación


Denominación

Símbolo

28


Símbolo


Denominación

Símbolo supleme ntario de acabad o superfici

Ejemplo

Símbolo suplementario


A paño o plano

Convexo

Cóncavo

Símbolo de soldadura todo alrededor.

29

Símbolo


Denominación

Símbolo suplementario

Ejemplo Soldadura representada

30

Símbolo



ANS AWS A2.4

31

UNE - EN 22553



ANS AWS A2.4

32

UNE - EN 22553

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV DIBUJO DE CONSTRUCCIONES SOLDADAS Soldadura en ángulo asimétrica

Superficie plana

Soldaduras con chaflán en J simple Penetración 10

Soldadura en ángulo 6 mm

Soldadura a tope con anillo de respaldo no permanente

MR

6x4 Z6

10

10

Según UNE - EN

MR

6x4 6

10

10

Según ANSI/AWS

33

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV PRIMEROS AUXILIOS EN CASO DE SHOCK El shock se presenta generalmente con heridas graves, o estados emocionales de depresión. Puede también presentarse después de una infección, dolor intenso, ataque cardíaco, postración por calor, envenenamiento por comidas o productos químicos, o quemaduras extensas. La mayoría de las lesiones están acompañadas por cierto nivel de choque, pero el choque es más severo cuando la víctima ha perdido mucha sangre. El estado de choque puede ser fatal y ocurre cuando el sistema circulatorio deja de enviar suficiente sangre oxigenada a los órganos vitales, especialmente al cerebro. Los síntomas del estado de choque son: * Piel y labios pálidos o azulados. * Piel templada, húmeda o dificultad para respirar. * Respiración y pulso acelerados. * Manos frías y húmedas con gotas de transpiración en la frente y palma de las manos. * Cara pálida. * Quejas de la víctima al sentir escalofríos, o aún temblores debido al frío. * Pupilas dilatadas. * Ojos vidriosos o hundidos. * Náusea o vómito * Sed * Estado de inconsciencia. Riesgo del choque eléctrico Aunque los voltajes que se requieren para la mayoría de los trabajos de soldadura eléctrica son bajos, resultan suficientes para representar una fuente potencial de choque serio en condiciones desfavorables. Para minimizar la exposición al choque eléctrico, y las consecuencias del mismo, deben observarse las precauciones siguientes: 1. Nunca trabaje fuera de la vista de otras personas. 2. Manipule siempre cualquier circuito eléctrico como si estuviera energizado. 3. Mantenga siempre el cuerpo (del soldador) aislado tanto de la pieza de trabajo como del electrodo metálico y del portaelectrodo. 4. Siempre que sea posible, párese sobre tablones de madera o de un material aislante semejante, en vez de hacerlo sobre una estructura metálica puesta a tierra.

34

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV El choque eléctrico Muy a menudo, los rescatadores que ayudan en el lugar de un accidente eléctrico se convierten también en víctimas. Resista la tentación de correr a ayudar a su compañero herido. En cambio: - Verifique que el lugar esté seguro. Si no lo es, ¡no proceda! Si el ambiente se torna inseguro, salga del lugar inmediatamente. - Desconecte toda la corriente eléctrica en la caja de fusibles. No intente desconectar los cables. Siga los cuatro principios de emergencia. Tenga presente que las víctimas de un choque eléctrico pueden no estar respirando y haber sufrido un paro cardiaco. Mientras realiza la revisión de cabeza a pies, trate de encontrar quemaduras. Electrocutado (Choque eléctrico). •

No toque a la víctima mientras esté en contacto con la corriente.

•

No trate de remover a la víctima que esté en contacto con alambres eléctricos en la calle, a no ser que usted haya tenido una preparación especial para ésta clase de emergencia.

•

Llamé a la compañía eléctrica y ordene que discontinúe la corriente. Si usted sabe hacerlo, desconéctela usted mismo.

•

Comience la respiración de boca-a-boca apenas la víctima ha sido desconectada de los alambres con corriente.

Aliviando el estado de choque Evite que la persona entre en estado de choque elevando sus piernas de 15 a 30 centímetros del suelo. Colocando a la víctima sobre su espalda, use cualquier objeto disponible para apoyar sus piernas. Esto permite que la sangre viaje directamente hacia los órganos vitales. No eleve la cabeza, pecho, abdomen o una extremidad lesionada, si sospecha que hay alguna fractura. Ayude a mantener la temperatura normal de la víctima. Si el suelo o el aire están fríos, coloque una sábana o abrigo por encima y por debajo de la víctima. Si el ambiente está demasiado caliente, trate de refrescarlo proporcionándole sombra o soltándole la ropa ajustada.

35

Posición antishock

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Situaciones especiales de choque - No eleve las piernas de una persona que ha sufrido una lesión en la cabeza, el pecho o en la columna.

- Si la víctima experimenta dificultad para respirar, colóquela en una posición semiinclinada para facilitar la respiración. - Si la persona ha sufrido una lesión en una pierna, eleve la otra pierna. Esto hará que cierta cantidad de sangre fluya a los órganos vitales. - Si parece que la persona quiere vomitar, colóquela sobre su costado para permitir el flujo del vómito. Respiración de rescate: Si la víctima no está respirando, usted tendrá que respirar por ella. Al igual que al tratar con sangre tendrá que protegerse de la saliva de la víctima. Nunca provea respiración de rescate sin antes colocar una barrera de protección entre usted y la víctima.

- Presione ambos lados de la nariz de la víctima. - Aspire profundamente y coloque su boca sobre la boca de la víctima de forma que logre un sello que impida el escape del aire. - Sople dos veces rápidamente, observando si el pecho de la víctima se eleva mientras lo hace. - Separe su boca y vea si la víctima ha comenzado a respirar por sí sola. - De lo contrario, continúe soplando dentro de la boca de la víctima una vez cada cinco segundos. La respiración de rescate es así de sencilla. Solo sople dentro de la barrera protectora una vez cada cinco segundos. Recuerde mantener los hoyos de la nariz de la víctima cerrados al soplar. Continúe hasta que la víctima comience a respirar o hasta que llegue el servicio de emergencia médica.

36

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV HOJA DE TRABAJO Ejercicios

Trabajos de soldadura 1.- Para el espesor de una soldadura en ángulo vale el valor de referencia de 0,7 x espesor de chapa. Calcule el espesor del cordón para un espesor de material de 6 mm.

5-8

s

L

60º

2.- Calcule la sección transversal de soldadura en ángulo para los espesores de costura: a) 4 mm, b) 5 mm, c) 6 mm, d) 8 mm.

b

3.- ¿Qué espesor de costura corresponde a las secciones de soldadura en ángulo: a) 12,25 mm², b) 20,25 mm², c) 30,25 mm², d) 36 mm²?.

9 8

4.- Calcule la sección transversal de la soldadura a tope con chaflán en V con a = 60° para los espesores de chapa de: a) 4 mm, b) 5 mm, c) 6 mm, d) 8 mm. 5.- ¿Qué volumen de costura en cm³ tiene una soldadura en ángulo con 5 mm de espesor de costura y una longitud de costura de 1,5m?.

10

6.- Calcule el volumen adicional de la varilla de soldar para 12 electrodos de 3,25 mm de Ø soldados en una longitud de pieza soldada de 285 mm.

22

7.- ¿Cuántos m de longitud de costura pueden rellenarse con 60 electrodos de 4 mm de diámetro y 350 mm de longitud cuando se suelda una sección transversal de 2 x 4 mm con bordes rectos?. El resto de electrodos es de 12%.

3

21

L

4

8.- Calcule para la disposición de soldeo representada en la figura el volumen de soldadura en cm³, teniendo la soldadura una longitud de 1400 mm.

12-13

600 588

9.- ¿Cuántos Kg de masa de soldadura se requieren para una longitud de costura de 1,5 mm con una comba de costura de 20% (según dibujo)?. 10.- Un tubo con diámetro exterior de 165 mm ha de ser soldado con soldadura en ángulo con espesor de cordón de 5 mm. Calcule para el Ø de 3,25 mm del alambre de soldar la longitud cuando se supone un desgaste de electrodos de 10%.

37

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV HOJA DE TRABAJO

1.

¿Qué pasos importantes se considera para soldar a tope en V, posición sobrecabeza?

2.

¿Qué porcentaje de carbono contiene los aceros de bajo carbono?

3.

¿Qué porcentaje de carbono contiene los aceros de mediano carbono?

4.

¿Qué porcentaje de carbono contiene los aceros de alto carbono?

5.

Según la norma A.I.S.I. que aceros corresponde a la series 10 y 11.

6.

Según la norma A.I.S.I. los prefijos B, C, D. Que significado tiene.

7.

¿Cómo se clasifican los aceros no aleados según DIN 1624?

8.

¿Cómo se clasifican los aceros de construcción general?

9.

¿Cómo se designan los aceros de calidad no aleado?

10. ¿Cómo se designan los aceros finos no aleados con bajo contenido en fósforo y azufre? 11.

¿Cómo se designan los aceros finos no aleados para cementación y bonificación adecuado para recalcado en frío?

12. Las letras características S, W, Ro indican propiedades de utilización especiales como: 13. Los aceros St 44 de construcción básica y de calidad se emplean para ..... 14. ¿Qué propiedades mecánicas y tecnológicas tienen los aceros RSt 37-2, St 50-2, USt 37-2? 15. ¿Qué instrucciones se debe considerar para soldar en posición sobre cabeza en ángulo? 16. ¿Qué instrucciones se debe considerar para soldar a tope con chaflán en V? 17. ¿Para qué se emplean el ensayo de doblez en probetas soldadas? 18. ¿Qué síntomas presenta una persona en estado de shock? 19. ¿Qué primeros auxilios se debe aplicar a una persona en estado de shock?

38

SEMANA Nº 2 TAREA: SOLDADURA A TOPE EN “V” EN POSICIÓN SOBRE CABEZA

39

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV RECOMENDACIONES DE SOLDADURA PARA ACEROS AL CARBONO Los aceros al carbono y los aceros de baja aleación son los de uso más generalizado en la industria, abarcando su empleo desde la fabricación de rejas y puertas hasta calderos, estructuras, barcos, tolvas, carros transportadores de mineral, tuberías diversas, puentes, bases de máquinas, equipos agrícolas, equipos camineros, chasis, carrocerías, tanques, vagones ferroviarios, muelles, etc.

Para estos aceros, clasificados como aceros al carbono de baja aleación, se fabrica una gran variedad de electrodos para soldadura por arco eléctrico manual. Cada grupo de electrodos posee determinadas características generales, como veremos más adelante al realizar un estudio comparativo de los diversos grupos. Los términos celulósico, rutílico, hierro en polvo y bajo hidrógeno se refieren al material predominante en el revestimiento del electrodo. Este material predominante determina el tipo de revestimiento y a su vez las características generales del grupo. Cuando un soldador planea realizar un trabajo, primero debe escoger el grupo, sea éste celulósico, rutílico, hierro en polvo o bajo hidrógeno. Esta selección se hace, teniendo en cuenta las características generales del trabajo o las exigencias que plantea la obra, o bien los resultados que espera obtener. Determinado el grupo, el soldador debe seleccionar el electrodo dentro del grupo que más se adecue a las exigencias particulares de la obra o de la máquina de soldar. Es muy importante conocer las características cada grupo, los casos de aplicación general y las diferencias entre un grupo y otro. Del mismo modo deben conocerse los electrodos que pertenecen a cada grupo. Este conocimiento se facilita con la lectura del Catálogo, donde se describe en detalle cada electrodo, con indicación de su grupo. Soldabilidad de los aceros de bajo contenido de carbono Estos aceros pueden soldarse con cualquiera de los procesos conocidos, cuya elección está determinada principalmente por la clase de unión, posición de soldadura y costo. Todos los aceros de bajo carbono son soldabas con arco eléctrico; pero si el contenido de carbono es demasiado bajo, no resulta conveniente aplicar soldadura de alta velocidad, especialmente en aquellos aceros que tienen menos de 0.13% de carbono y 0.30% de manganeso, en virtud a lo que tienden a desarrollar porosidad interna. Procedimiento de soldar Se emplean las técnicas normales de soldadura, observando las recomendaciones de buena fijación de la pieza, superficies limpias, etc.

40

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Un precalentamiento no es necesario, aunque en climas fríos la plancha debe ponerse a temperatura de 25 - 30OC; en cambio, las planchas gruesas de un espesor mayor de 25 mm o juntas muy rígidas sí requieren precalentamiento. Es siempre recomendable no soldar planchas gruesas, cuando la temperatura esté por debajo de 0ºC, a no ser que las planchas sean calentadas a más o menos 75ºC. Recomendaciones para soldar aceros tipo AISI Tipos AISI C 1008 al 1010 Son aceros de baja resistencia a la tensión y dureza, pero de gran ductilidad y fuerte resistencia al impacto. No son aptos para soldar a gran velocidad, porque contienen carbono y manganeso (0.13 % C, 0.30% Mn). Su tendencia a la porosidad interna puede reducirse bajando la velocidad de soldar en un 10%. Acero AISI C1010 C1008 B1010

Carbono

Manganeso

0.10%máx. 025-0.50 0.08-0.13 0.30-0.60 0.13 máx. 0.30-0.60

Fósforo

Azufre

0.040 0.040 0.07-0.12

0.050 0.050 0.060

Para soldar este tipo de aceros se debe usar un arco corto, reduciendo la corriente, si fuese necesario. Se recomienda emplear los electrodos del tipo celulósico CELLOCORD P, CELLOCORD AP, así como los electrodos de tipo rutílico OVERCORD S, AGACORD. Tipos AISI C 1015 al C 1024 Son aceros recomendados para trabajos variados, como los que se requieren en tanques, tuberías, bases de máquinas, etc. Acero AISI C 1015 C 1016 C 1017 C 1018 C 1019 C 1020 C 1021 C 1022 C 1023 C 1024

Carbono

Manganeso Fósforo

Azufre

0.13-0.18 0.13-0.18 0.15-0.20 0.15-0.20 0.15-0.20 0.18-0.23 0.18-0.23 0.18-0.23 0.20-0.25 0.19-0.25

0.30-0.60 0.60.0.90 0.30-0.60 0.60-0.90 0.70-1.00 0.30-0.60 0.60-090 0.70-1.00 0.30-0.60 1.35-1.65

0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

Estos aceros se sueldan siguiendo las técnicas convencionales. Se emplean los electrodos OERLIKON: CELLOCORD 70, FERROCITO 24, SUPERCITO, TENACITO 80, TENACITO 1 10, TENACITO 60, TENACITO 70. 41

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Tipos AISI C 1025 al C 1030 Estos aceros son usados en trabajos, donde se exige más resistencia a la tracción y más fluencia. Aceros AISI C 1025 C 1026 C 1027 C 1029 C 1030

Carbono

Manganeso Fósforo

Azufre

0.22-0.28 0.22-0.28 Q22-0.29 0.25-0.31 0.28-0.34

0.30-0.60 0.60-0.90 1.20-1.50 0.60-0.90 0.60-0.90

0.050 0.050 0.050 0.050 0.050

0.040 0.040 0.040 0.040 0.040

Son aceros de buena soldabilidad, aunque en los tipos de más contenido de carbono puede presentarse una tendencia a la fisuración, prefiriéndose entonces soldar con los electrodos de bajo hidrógeno, como SUPERCITO, TENACITO 110, UNIVERS CR, TENACITO 80, TENACITO 60, TENACITO 65, TENACITO 70. Soldabilidad de los aceros de mediano y alto contenido de carbono Los aceros de mediano carbono son aquellos, que contienen de 0.30 a 0.45% de carbono. A medida que aumento la proporción de carbono, aumenta también su capacidad de templabilidad. Son utilizados principalmente para la fabricación de ejes, engranajes, chavetas, piñones, etc. Los aceros de alto carbono tienen de 0.45 a 1.70% C. Es más difícil soldarlos que los de mediano contenido de carbono. Poseen mayor resistencia a la tracción y mayor dureza; son templables. Se emplean en la fabricación de resortes, brocas mineras, sierras, etc. Los aceros de mayor contenido de carbono (> 0.65%) son utilizados, por su alta resistencia y dureza, en la fabricación de herramientas, matrices, etc. En razón a su mayor contenido de carbono, su soldabilidad con electrodos comunes es pobre, necesitándose emplear electrodos especiales. Clasificación AISI Acero AISI

Carbono

Manganeso Fósforo

Azufre

1030 0.28-0.34

0.60.0.90

0.040

0.050

1035 0.32-0.38

0.60.0.90

0.040

0.050

1037 0.32-0.38

0.70-1.00

0.040

0.050

1038 0.35-0.42

0.60-0.90

0.040

0.050

1039 0.37-0.44

0.70-1.00

0.040

0.050

1040 0.37-0.44

0.60-0.90

0.040

0.050

1042 0.40-0.47

0.60.0.90

0.040

0.050

42

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Acero AISI

Carbono

Manganeso Fósforo

Azufre

1043 0.40-0.47

0.70.1.00

0.040

0.050

1044 0.43-0.50

0.30.0.60

0.040

0.050

1045 0.43-0.50

0.60.0.90

0.040

0.050

1046 0.43-0.50

0.70-0.90

0.040

0.050

1049 0.46-0.53

0.60-0.90

0.040

0.050

1050 0.48-0.55

0.60-0.90

0.040

0.050

1053 0.48-0.55

0.70.1.00

0.040

0.050

1055 0.50-0.60

0.760.0.90

0.040

0.050

1060 0.55-0.65

0.60.0.90

0.040

0.050

1064 0.60-0.70

0.50.0.80

0.040

0.050

1065 0.60-0.70

0.60-0.90

0.040

0.050

1069 0.65-0.75

0.40-0.70

0.040

0.050

1070 0.65-0.75

0.60-0.90

0.040

0.050

1074 0.70-0.80

0.50-0.80

0.040

0.050

1075 0.70-0.80

0.40-0.70

0.040

0.050

1078 0.72-0.85

0.30-0.60

0.040

0.050

1080 0.75-0.88

0.60-0,90

:0.040

0.050

1084 0.80-0.93

0.60-0.90

0.040

0.050

1085 0.80-0.93

0.70-1.00

0.040

0.050

1086 0.80-0.93

0.30.0.50

0.040

0.050

1090 0.85-0.98

0.60-0.90

0.040

0.050

1095 0.90-1.03

0.30-0.50

0.040

0.050

Estos aceros, por el hecho de tener mayor contenido de carbono, se endurecen fácilmente al enfriarse. Al soldar estos aceros se puede observar, que un enfriamiento súbito de la plancha caliente puede dar origen a una zona muy dura y quebradiza en la región de la soldadura, muy especialmente en los aceros de alto carbono. Para evitar tal efecto es necesario uniformizar el calentamiento de la plancha y retardar la velocidad de enfriamiento mediante el precalentarniento y postcalentamiento de la misma. Precalentamiento Consiste en llevar la pieza a una temperatura determinada, antes de iniciar la soldadura propiamente dicha. Se consiguen principalmente dos efectos, que posibilitan la ejecución de una buena soldadura:

43

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Al estar caliente toda la plancha o pieza, se evita que las zonas frías absorban violentamente el calor de la zona soldada, enfriándola rápidamente y, en consecuencia, produciendo zonas duras y quebradizas. Al estar caliente toda la plancha en el momento de terminarse la soldadura, el enfriamiento de toda la pieza es uniforme en todo el conjunto y se produce en forma lenta, ya que no existe absorción de calor de la zona soldada por las zonas frías del resto de la pieza. Temperaturas de precalentamiento Espesor de la Pieza a soldar en mm SAE

2.5

5

10

25

50

250

1030 1035 1040 1045 1050 1052 1055 1060 1065 1070 1080 1085 1090 1095

60ºC 170ºC 200ºC 240ºC 280ºC 320ºC 330ºC 380ºC 400ºC 441ºC 420ºC

130ºC 240ºC 290ºC 300ºC 320ºC 340ºC 370ºC 380ºC 420ºC 440ºC 450ºC 460ºC

70ºC 140ºC 240ºC 300ºC 330ºC 340ºC 350ºC 370ºC 400ºC 410ºC 450ºC 460ºC 470ºC 480ºC




Cuando se sueldan planchas de grandes dimensiones o piezas de gran volumen, que requieren precalentamiento, no es necesario precalentar todo el material; es suficiente la aplicación local y progresiva de calor en un área que comprende aproximadamente 100 mm a ambos lados del cordón de soldadura. Postcalentamiento Es un tratamiento, que consiste en aplicar calor a las piezas después de haber sido soldadas. Este tratamiento puede tener varios finas, como son: regeneración de grano, afinamiento de grano, alivio de tensiones, etc. Pero principalmente se aplica este tratamiento para lograr un alivio de tensiones.

Como la temperatura del postcalentamiento está en función del espesor de la plancha, diseño de la junta, dimensión de la pieza y porcentaje de carbono, es conveniente tomar como temperatura referencial los 650ºC.

44

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldabilidad En los aceros de mayor contenido de carbono puede presentarse una tendencia a las fisuras o rajaduras en el metal base, muy especialmente tratándose de planchas gruesas. El precalentamiento de la pieza y el empleo de electrodos de bajo hidrógeno, especialmente fabricados, reducen esta tendencia al mínimo. El alto contenido de carbono contribuye también a la generación de poros y, en algunos casos, de asperezas en la superficie de la soldadura. Por todos los motivos indicados, en la soldadura de estos aceros deben observarse precauciones especiales, cuando aparecen poros o rajaduras o cuando se manifiesta una tendencia a zonas duras y quebradizas en las zonas adyacentes a la unión soldada. Al soldar estos aceros, la temperatura de precalentamiento se mantiene durante todo el proceso de soldadura y, al terminar el trabajo, se debe enfriar la pieza en forma lenta y uniforme hasta la temperatura de un ambiente cerrado, es decir sin corrientes de aire frío. El enfriamiento lento de piezas pequeñas se puede conseguir, recubriendo éstas con arena, cal, asbesto, etc. Cuando se presentan zonas duras, puede recocerse el acero a una temperatura de 590 la 650ºC o más. Electrodos que deben utilizarse para soldar los aceros de mediano y alto carbono A continuación se dan algunas orientaciones para el empleo de los electrodos, según el caso o problemas que se presenten. a) Tratándose de planchas delgadas, de 2 mm o menos, se sueldan fácilmente y sin precauciones especiales con los electrodos siguientes: OVERCORD M, OVERCORD S, FERROCITO 27, UNIVERS, SUPERCITO, SPEZIAL, TENACITO 60. b) Si las piezas o planchas de acero de mayores espesores parecen fáciles de soldar, después de una prueba de soldabilidad, se pueden emplear los procedimientos normales de soldadura, utilizando los electrodos abajo indicados: OVERCORD F, AGACORD, FERROCITO 24, UNIVERS, SUPERCITO, SPEZIAL, TENACITO 60. c) Cuando es tenga necesidad de emplear los electrodos de penetración profunda, como son los celulósicos (CELLOCORD P, CELLOCORD AP y CELLOCORD 70), el soldador debe aplicar una técnica de arco corto y moviendo el electrodo en forma intermitente (acercándose y alejándose, sin interrumpir el arco). La necesidad de utilizar estos electrodos puede presentarse en los trabajos de posiciones forzadas o fuera de posición, tanto en obras de montaje o reparaciones. d) Cuando se presentan problemas de fisuración y rajaduras o zonas duras y quebradizas cercanas al punto de soldadura, deben emplearse directamente los electrodos de bajo hidrógeno: SUPERCITO, TENACITO 80, TENACITO 110, TENACITO 60, TENACITO 70.

45

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Estos electrodos de bajo hidrógeno son especialmente indicados para prevenir fisuras debajo del cordón, debidas a fragilidad causada por la acción del hidrógeno; contribuyen a prevenir las fisuras en la soldadura o cordón depositado. e) Si al usar los electrodos de bajo hidrógeno todavía se presentan fisuras, se hace necesario el precalentamiento de la pieza a temperaturas que varían según el tipo de acero (grado de carbono) y según el espesor de la pieza desde 70 a 800ºF (21 427ºC). f) En los casos, donde ocurren rajaduras o grietas y sea impracticable el precalentamiento o imposible llevarlo a cabo por la naturaleza de la pieza, se recurre a los electrodos siguientes: INOX CW 25% de cromo y 20% de níquel INOX 29/9 29% de cromo y 9% de níquel Ambos electrodos son de acero inoxidable austenítico, cuyos depósitos no se endurecen. Las ventajas que se obtienen son las mismas de un electrodo de bajo hidrógeno, con el agregado de que el depósito es más dúctil y tenaz y no se endurece por enfriamiento súbito. g) Si tomando las precauciones indicadas aún siguen subsistiendo las fisuras, se recomienda precalentar la pieza y soldar con los electrodos inoxidables arriba mencionados. Soldabilidad de los aceros al carbono resulfurizados Estos aceros poseen un mayor contenido de azufre que los aceros comunes. Se usan extensamente en la fabricación de elementos, cuya maquinabilidad es la característica fundamental. El alto contenido de azufre tiende a producir porosidad considerable en las soldaduras y aumenta la susceptibilidad a rajaduras. Acero AISI

Carbono

Manganeso Fósforo

Azufre

C1110 B1112 B1113 C1115 C1117 C1120 C1132

0.08-0.13 0.13 0.13 0.13-0.18 0.14-0.20 0.18-0.23 0.27-0.34

0.30-0.60 0.70-1.00 0.70-1.00 0.60-0.90 1.00-1.30 0.70.1.00 1.35-1.65

0.08-0.13 0.16-0.23 0.24-0.33 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13 0.08-0.13

0.040 0.07-0.12 007-0.12 0.040 0.040 0.040 0.040

El empleo de electrodos de bajo hidrógeno permite eliminar virtualmente la porosidad o fisuración, obteniendo al mismo tiempo una mayor velocidad de deposición. Los electrodos de bajo hidrógeno, recomendados para soldar este tipo de aceros, son: SUPERCITO, UNIVERS CR, TENACITO 80 TENACITO 60, TENACITO 65, TENACITO 70.

46

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldabilidad de los aceros de baja aleación Se da el nombre de aceros aleados a los aceros, cuyas propiedades y características son debidas a la presencia de otros elementos, además del carbono, denominados elementos aleantes. Aunque todos los aceros ordinarios el carbono contienen pequeñas cantidades de manganeso (hasta un 0.90% aproximadamente) y de silicio (hasta un 0.30% aproximadamente), no se consideran como aceros aleados, ya que la función principal de estos elementos es actuar como desoxidantes, combinándose con el oxígeno y el azufre, reduciendo los efectos perjudiciales de estos elementos. Con la adición de elementos de aleación al acero se pretende conseguir diversas finalidades, destacando entre ellas, por su importancia, las siguientes: • Un aumento de templabilidad. • Mejorar la Resistencia a temperatura ambiente. • Mejorar las propiedades físicas a cualquier temperatura, alta y baja. • Conseguir una tenacidad elevada con un mínimo de dureza o resistencia. • Aumentar la resistencia al desgaste. • Aumentar la resistencia a la corrosión. • Mejorar las propiedades magnéticas. Aceros al manganeso (menos de 2% Mn) El manganeso, uno de los elementos de aleación más baratos, aparece prácticamente en todos los aceros, debido a que se añade como desoxidante. Únicamente cuando el contenido de manganeso de un acero es superior al 1%, se puede clasificar dicho acero como aleado. El manganeso influye notablemente en la resistencia y dureza de los aceros, aunque en menor grado que el carbono, siendo más acentuado su influencia en los aceros altos en carbono. Este elemento tiene poca tendencia a formar carburos y ejerce una influencia moderada sobre la templabilidad. Igual que ocurre con el níquel, el manganeso hace descender las temperaturas críticas y disminuye el contenido de carbono del acero eutectoide. Clasificación SAE Acero SAE 1320 1330 1335 1340

Composición, % por peso C Mn Si 0.18-0.23 1.6-1.9 0.20-0.35 0.28-0.23 1.6-1.9 0.20-0.35 0.33-0.38 1.6-1.9 0.20-0.35 0.38-0.43 1.6-1.9 0.20-0.35 47

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Temperaturas de precalentamiento Espesor de la pieza a soldar en mm SAE 2.5 5 10 25 50 1320 150ºC 210ºC 1330 130ºC 230ºC 260ºC 1335 100ºC 180ºC 270ºC 290ºC 1340 190ºC 260ºC 310ºC 320ºC

250 240ºC 280ºC 300ºC 340ºC

Soldabilidad Los aceros con el más bajo contenido de carbono en este grupo pueden ser soldados generalmente con los procedimientos standard, con bastante facilidad; pero es regla el precalentamiento, con precauciones especiales en aceros con más de 0.25% de carbono. Los electrodos con molibdeno de la clase E7010-A1 se usan en soldaduras, donde una tracción y un límite de fluencia aproximados a los de la plancha sean requeridos. En vista de que el E7010-A1 es de alta penetración, se debe cuidar de no mezclar excesivamente el metal de depósito con el metal base. Si no se enfría lentamente la plancha, la unión será dura y posiblemente también frágil; por tal razón es costumbre el precalentamiento de la pieza para soldar con este electrodo. En grandes estructuras con planchas relativamente delgadas, tales como en construcción de equipos de carros para ferrocarriles donde el precalentamiento no es práctico, se usan los electrodos E6012 por tener menos tendencia a fisuras. Si se presentan fisuras con los electrodos arriba citados, es muy probable que los electrodos de bajo hidrógeno sean los más satisfactorios para la soldadura de estos aceros al manganeso. Los costos ligeramente más altos de los electrodos pueden ser compensados fácilmente con el empleo de temperaturas más bajas de precalentamiento. Estas temperaturas pueden ser bajadas en 150ºC de la que usualmente se emplea, cuando se usan estos electrodos de bajo hidrógeno. Electrodos para Soldar Aceros al Manganeso Los electrodos más apropiados para soldar este tipo de aceros son: CELLOCORD 70, FERROCITO 27, UNIVERS, SUPERCITO, TENACITO 110, UNIVERS CR, TENACITO 60, TENACITO 65. Aceros al níquel El contenido de níquel en estos aceros aumenta las propiedades elásticas del material, sin mayor alteración de otras características o propiedades mecánicas. El níquel en los grados indicados aumenta la resistencia a la tracción y la dureza, sin considerable reducción de la elasticidad; se ganan ventajas en tenacidad, ductilidad y resistencia a la corrosión, sin sufrir disminución en la soldabilidad correspondiente. 48

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Clasificación SAE Composición, % por peso SAE

C

Mn

Si

Ni

2317 2330 2340 2345 2515

0.15-0.20 0.28-0.33 0.38-0.43 0.43-0.48 0.12-0.17

0.40-0.60 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.40-0.60

0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35

3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 3.25-3.75 4.75-5.25

Temperatura de precalentamiento Espesor de la pieza a soldar en mm SAE

2.5

5

10

25

50

250

2317 2330 2340 2345 2515

60ºC 180ºC -

230ºC 290ºC -

110ºC 290ºC 330ºC -

140ºC 290ºC 330ºC 370ºC 160ºC

200ºC 270ºC 350ºC 380ºC 220ºC

230ºC 290ºC 360ºC 390ºC 240ºC

Soldabilidad Si el carbono contenido en estos aceros, con 3 a 3.5% de níquel, no excede 0.25%, no es necesario tratamiento térmico alguno. Si, por el contrario, tienen más de 0.25% de carbono, es preciso precalentarlos de 150 a 315ºC. Además, por tener tendencia a templarse al aire, estos aceros deben ser enfriados muy lentamente con el objeto de conservar las propiedades físicas deseadas. Existen 4 tipos generales de electrodos que se usan comúnmente en aceros de aleación al níquel, que son: • Electrodos que depositan metal de análisis igual al del metal base; se utilizan cuando la junta soldada debe resistir un servicio a baja temperatura. • Trabajos donde se exige una tracción igual a la de la plancha; se puede utilizar los electrodos de alta tracción E 7010, E 7020 y E 7030 en los grados más bajos de carbono. En las secciones que sobrepasan ½” de espesor, se recomienda el precalentamiento en todos los grados de carbono. • Los electrodos E 6012 y E 6013 son usados muchas veces en planchas delgadas en los grados de bajo carbono, porque penetran menos que los electrodos mencionados arriba y tienen un mejor aspecto (más convexo). • Cuando se presentan fisuras, se debe usar electrodos de bajo hidrógeno E XX 15, 16, 18. Estos son generalmente efectivos en reducir las fisuras y se pueden aplicar con poca penetración; el bajo contenido de hidrógeno hace la junta menos frágil. 49

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV En los trabajos, donde el precalentamiento no sea práctico los electrodos de bajo hidrógeno serán muy útiles, porque en general pueden ser usados con unos 150ºC menos de precalentamiento que los demás electrodos, como hemos anotado anteriormente. Electrodos para Soldar Aceros al Níquel Los electrodos recomendados para soldar este tipo de aceros son: CELLOCORD 70, OVERCORD M, OVERCORD S, SUPERCITO, TENACITO 80, TENACITO 110, TENACITO 60, TENACITO 70. Aceros al Cromo-Níquel En estos tipos de acero, la proporción entre el contenido de níquel y el de cromo es aproximadamente de 2.5 partes de níquel por 1 parte de cromo. La adición de más de un elemento de aleación al acero normal suelo conferir a éste algunas características de cada uno de ellos. Por tanto, el efecto del níquel, que da lugar a un aumento de la tenacidad y ductilidad, se combina con el efecto del cromo, consistente en una mejora de la templabilidad y resistencia al desgaste. Ahora bien, conviene tener presente, que el efecto combinado de dos o más elementos de aleación sobre la templabilidad es normalmente mayor que la suma de los efectos debidos a cada uno de ellos por separado. Los aceros el cromo-níquel con bajos porcentajes de carbono es emplean para cimentación. El cromo proporciona resistencia el desgaste a la capa dura, en tanto que ambos elementos mejoran la tenacidad del núcleo. Los aceros con 1.5% de níquel y 0.60% de cromo se utilizan para la fabricación de tornillos sin fin, muñones de pie de biela, etc. En los aceros destinados a la fabricación de piezas sometidas a trabajos muy duros, tales como engranajes, ejes y levas de aviación, el contenido en níquel aumente a 3.5% y el de cromo a 1.5%. Los aceros al cromo-níquel con contenidos medios de carbono se emplean en la industria automotriz, la fabricación de bielas y ejes de motores. De los aceros al cromo-níquel de alta aleación trataremos posteriormente. Clasificación SAE Composición, % por peso SAE C

Mn

Si

Ni

Cr

3115 3120 3130 3135 3140 3141 3145 3150 3240 3310

0.40-0.60 0.60-0.80 0.60-0.80 0.60-0.80 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70-0.90 10.70.0.90 10.40-0.60 0.45-0.60

0.20.0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 0.20-0.35 10.20.0.35 1 0.20-0.35 10.20-0.35

1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.40 1.10-1.401 1.65-2.001 3.25-3.751

0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-0.75 0.55-.075 0.70-0.90 0.70-0.90 0.70.0.90 0,90-1,20 1.40-1,75

0.13-0.18 0.17-0.22 0.28-0.33 0.33-0.38 0.38-0.43 0.43.OL48 0.43-0.48 0.48-0.53 0.39.OL45 0.08-0.13

50

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Temperatura de Precalentamiento Espesor de la pieza a soldar en mm SAE

2,5

5

10

25

50

250

3115 3120 3130 3135 3140 3141 3145 3150 3240 3310

140ºC 150ºC 250ºC 300ºC 220ºC 150ºC

70ºC 180ºC 270ºC 280ºC 330ºC 360ºC 300ºC 280ºC

100ºC 200ºC 260ºC 320ºC 330ºC 360ºC 390ºC 340ºC 320ºC

160ºC 220ºC 270ºC 310ºC 350ºC 360ºC 390ºC 420ºC 380ºC 360ºC



Soldabilidad Los electrodos E 7010, 15, 16,18 y aquellos de mayor tracción pueden ser usados para obtener una resistencia a la tracción que se aproxime a la de la plancha de los grados más bajos de carbono. Las planchas de mayor carbono (arriba de 0.40%) no son tan fáciles de soldar, pero, si es necesario, se puede hacer el trabajo con electrodos de acero inoxidable de los tipos 25/20 6 29/9. La unión se-á tenaz y dúctil, pero la zona de fusión puede ser frágil; el hecho de que la unión sea dúctil permite en general que ceda un poco, pero sin exigir demasiado doblamiento en la zona frágil. Electrodos para Soldar Aceros el Cromo-Níquel Los electrodos más apropiados para soldar estos tipos de acero son: SUPERCITO, UNlVERS, TENACITO SO, INOX CW, INOX 2919, SPEZIAL, TENACITO 60, TENACITO 70. Acero al molibdeno Este elemento ejerce una gran influencia en la templabilidad y, como el cromo, aumenta la resistencia y dureza de los aceros en caliente. El molibdeno se suele emplear con mucha frecuencia en combinación con el níquel o el cromo, o con ambos simultáneamente. En el cementado aumenta la resistencia al desgaste de la capa dura y la tenacidad del núcleo. Los aceros al cromo-níquel-molibdeno con un contenido medio de carbono presentan una templabilidad muy elevada y son muy utilizados en la industria aeronáutica para la estructura de las alas, fuselaje y tren de aterrizaje. 51

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Clasificación SAE Composición, % por Peso SAE

C

Mn

Si

Mo

4023

0.20-0.25

0.70-0.90

0.20-0.35

0.20-0.30

4027

0.25-0.30

0.70-0.90

0.20-0.35

0.20-0.30

4032

0.30-0.35

0.70-0.90

0.20-0.35

0.20-0.30

4037

0.35-0.40

0.75-1.00

0.20-0.35

0.20-0.30

4042

0.40-0.45

0.75-1.00

0.20-0.35

0.20-0.30

4047

0.45-0.50

0.75-1.00

0.20-0.35

0.20-0.30

4063

0.60-0.67

0.75-1.00

0.20-0.35

0.20-0.30

4068

0.64-0.72

0.75-1.00

0.20-0.35

0.20-0.30

Temperatura de Precalentamiento Espesor de la pieza a soldar en mm. SAE

2,5

5

10

25

50

250

4023

-

-

70ºC

180ºC

230ºC

250ºC

4027

-

-

110ºC

210ºC

250ºC

270ºC

4032

-

-

150ºC

250ºC

280ºC

290ºC

4037

-

130ºC 240ºC

290ºC

320ºC

330ºC

4042

130ºC

240ºC 300ºC

340ºC

360ºC

370ºC

4047

200ºC

300ºC 340ºC

360ºC

380ºC

390ºC

4063

340ºC

390ºC 420ºC

440ºC

450ºC

460ºC

4068

360ºC

400ºC 430ºC

450ºC

460ºC

470ºC

Clasificación SAE aceros al cromo molibdeno Composición, % por peso SAE

C

Mn

Si

Cr

Mo

4119

0.17-0.22

0.70.0.90

0.20-0.35

0.40-0.60

0.20-0.30

4125

0.23-0.28

0.70-0.90

0.20-0.35

0.40-0.60

0.20-0.30

4130

0.28-0.33

0.40-0.60

0.20-0.35

0.80-1.10

0.15-0.25

4137

0.35-0.40

0.70.0.90

0.20-0.35

0.80.1.10

0.15-0.25

4140

0.38-0.43

0.75-1.00

0.20-Q35

0.M1.10

0.15-0.25

4145

0.43.0.48

0.75-1.00

0.20-0.35

0.80-1.10

0.15-0.25

41501

0.48-0.53

0.75-1.00

0.20-0.35

0.80-1.10

0.15-0.25

52

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Temperatura de precalentamiento Espesor de la pieza a soldar en mm SAE

2.5

5

10

25

50

250

4119

-

-

150ºC

250ºC

280ºC

300ºC

4125

-

110ºC

210ºC

280ºC

300ºC

320ºC

4130

-

110ºC

230ºC

290ºC

310ºC

330ºC

4137

150ºC 280ºC 330ºC

360ºC

370ºC

380ºC

4140

250ºC 330ºC 360ºC

390ºC

400ºC

420ºC

4145

310ºC 370ºC 390ºC

420ºC

430ºC

440ºC

4150

350ºC 400ºC 420ºC

450ºC

460ºC

470ºC

Clasificación SAE aceros al Níquel - Cromo Molibdeno Composición, % por peso SAE

C

Mn

Si

Ni

Cr

Mo

4320

0.17-0.22

0.45-0.65

0.20-0.35

1.65-2

0.40-0.60

0.20-0.30

4340

0.38-0.43

0.60-80

0.20-0.35

1.65-2

0.70-0.90

0.20-0.3.0

Temperatura de precalentamiento Espesor de la pieza a soldar en mm SAE

2.5

5

10

25

50

250

4320

350ºC

180ºC

260ºC

310ºC

330ºC

340ºC

4340

350ºC

400ºC

420ºC

450ºC

460ºC

470ºC

Clasificación SAE aceros al Níquel Molibdeno Composición, % por peso SAE

C

Mn

Si

Ni

Mo

4615

0.13-0.18

0.45-0.65

0.20-0.35

1.65-2.00

0.20-0.30

4620

0.17-0.22

0.50-0.65

0.20-0.35

1.65-2.00

0.20-0.30

4640

0.38-0.43

0.60-0.80

0.20-0.35

1.65-2.00

0.20-0.30

4815

0.13-0.18

0.40-0.60

0.20-0.35

3.25-3.75

0.20-0.30

4820

0.18-0.23

0.50-0.70

0.20-0.35

3.25-3.75

0.20-0.30

53

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Temperatura de precalentamiento Espesor de la pieza a soldar, mm SAE

25

5

10

25

50

250

4615

-

-

70ºC

190ºC

230ºC

250ºC

4620

-

-

100ºC 220ºC

240ºC

270ºC

4640

130ºC

270ºC

320ºC 350ºC

370ºC

380ºC

4815

-

-

105ºC 230ºC

250ºC

260ºC

4820

-

-

190ºC 270ºC

290ºC

310ºC

Usos y Características de Soldabilidad La adición de molibdeno en los aceros tiende a aumentar la resistencia a la presión y temperaturas elevadas. Estos aceros son usados en trabajos que tienen que resistir altas temperaturas en el servicio, así como altas presiones. El empleo más común de estos aceros es en la fabricación de tuberías de presión. El molibdeno tiende, asimismo, a distribuir la fragilidad del acero templado, razón por la que es muy empleado para obtener una dureza uniforme en secciones complicadas de piezas tratadas al calor. En este grupo existen diferentes tipos de acero, como los aceros al carbono-molibdeno, al cromo-molibdeno, al níquel-cromo-molibdeno y al níquel-molibdeno, teniendo cada cual una aplicación diferente. Se recomienda precalentar las piezas de acero al molibdeno Para soldarlas, variando las temperaturas entre 378 482 ºC, según el espesor de la pieza y según el contenido de carbono. A menor espesor y menor contenido de carbono, también menor temperatura de precalentamiento; y a mayores espesores y contenidos de carbono, también mayores temperaturas. Tal es el caso del acero A4068 que-requiere 750ºF (300ºC) para 1/4" de espesor, y 900ºF (482ºC) para 2" de espesor, ya que este acero contiene un promedio de 0.68% de carbono. Además, en estos aceros es necesario un lento enfriamiento de la pieza, a fin de conservar las propiedades físicas. Electrodos para Soldar Acero al Molibdeno UNIVERS SUPERCITO UNIVERS CR TENACITO 110 TENACITO 80

Estos electrodos permiten obtener uniones soldadas de mayor resistencia y garantía, porque tienden a reducir la tendencia a figuración que podría presentarse durante o después de la soldadura.

54

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Es un electrodo que contiene molibdeno, que lo hace apropiado para soldar estos aceros cuando poseen menos del 030% de carbono, como es el caso de tuberías.

CELLOCORD 70

INOX CW INOX 2919

Electrodos de acero inoxidable recomendados para trabajos de reparación, cuando el carbono sobrepasa 0.45 %.

Aceros al Cromo El cromo aumenta la resistencia a la tracción, la dureza y en cierto grado la resistencia a la corrosión atmosférica de los aceros de baja aleación. Cuando el carbono está por debajo de 0.18%, los aceros al cromo son fácilmente soldabas, con las precauciones normales contra las fisuras. La aleación de cromo y alto carbono causa endurecimiento y necesitará precalentamiento y a veces postcalentamiento, para prevenir la fragilidad en los depósitos de soldadura y zonas afectadas por el calor. Clasificación SAE Composición, % por peso SAE

C

Mn

Si

Cr

5120

0.17-0.22

0.70-0.90

0.20-0.35

0.70-0.90

5130

0.18-0.33

0.70-0.90

0.20-0.35

0.80-1.10

5140

0.38-0.43

0.70-0.90

0.20-0.35

0.70-0.90

5150

0.48-0.53

0.70-0.90

0.20-0.35

0.70-0.90

5210

0.95-1.10

0.25-0.45

0.20-0.35

1.30-1.60

Temperatura de precalentamiento

Espesor de la pieza a soldar en mm SAE

2,5

5

10

25

50

250

5120

-

-

70ºC

180ºC

230ºC

250ºC

5130

-

-

170ºC

250ºC

280ºC

300ºC

5140

-

230ºC

280ºC

330ºC

340ºC

360ºC

5150

270ºC 340ºC

370ºC

400ºC

410ºC

420ºC

5210

440ºC 470ºC

500ºC

520ºC

530ºC

540ºC

55

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldabilidad La soldadura de producción no es recomendable, cuando el carbono excede 0.30%. En caso de necesidad, cuando debe soldarse aceros con mayor contenido de carbono del indicado, se puede usar los electrodos inoxidables 25/20 y 29/19, que darán una junta dúctil, aunque la zona de fusión puede ser frágil, a no ser que se use un precalentamiento y postcalentamiento lento. Cuando se exige electrodos de penetración en los aceros de alta resistencia a la tracción, se puede usar el electrodo E 7010-A1 (Carbono-Molibdeno), con precalentamiento de acuerdo al tipo de acero. Electrodos para Soldar Aceros al Cromo Los electrodos recomendados para soldar los aceros al cromo son: CELLOCORD 70 INOX CW INOX 29/9 SUPERCITO UNlVERS CR TENACITO 110 TENACITO 80 TENACITO 60 TENACITO 65 TENACITO 70

(Carbono molibdeno) 25 Cr - 20 Ni 29 Cr - 9 Ni Bajo hidrógeno Bajo hidrógeno Bajo hidrógeno Bajo hidrógeno Bajo hidrógeno Bajo hidrógeno Bajo hidrógeno

Aceros al Vanadio Este tipo de aceros tiene una gran tendencia a formar carburos, los cuales impiden el crecimiento de grano. La adición de pequeñas cantidades de vanadio al acero, aproximadamente de un 0.05%, favorece la obtención de lingotes sanos, homogéneos y de grano fino. Este elemento, cuando se encuentra disuelto, influye notablemente en la templabilidad, obteniéndose unas características mecánicas muy elevadas en los enfriamientos al aire. Para ello, estos aceros se utilizan en la fabricación de grandes piezas forjadas, tales como elementos de máquinas y motores que posteriormente se normalizan. Los aceros al cromo-vanadio, bajos en carbono, se utilizan para cementación, fabricándose con ellos bulones y cigüeñales. Los aceros al cromo-vanadio, con un contenido medio de carbono, presentan una gran tenacidad y resistencia elevada, empleándose en la fabricación de ejes y muelles. Los aceros de este tipo, altos en carbono, se caracterizan por su gran dureza y resistencia al desgaste, utilizándose para la construcción de rodamientos y herramientas. El contenido de cromo-vanadio aumenta la resistencia a la tracción y la dureza, proporcionando una estructura de grano fino, lo cual es de valor en ciertos grados de endurecimiento del material.

56

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Clasificación SAE Composición, % por peso SAE

C

Mn

A6117

0.15-0.20

0.70-0.90

A6120

0.17-0.22

A6145 A6150

Cr

V

P Sc/u

Si

0.70-0.90

0,10

0,040

0.20-0.35

0.70.0.90

0.70-0.90

0,10

0,040

0.20-0.35

0.43-0.48

0.70-0.90

0.80-1.10

0.15

0,040

0.20-0.35

0.48-0.53

0.70-0.90

0.80-1.10

0.15

0,040

0.20-0.35

Temperatura de Precalentamiento Este material se endurece mucho al aire en los grados de carbono indicados en el cuadro y, por ello, se recomienda un precalentamiento entre 900 y 425ºC para lograr resultados satisfactorios. Soldabilidad En los casos, en que se exija un depósito de soldadura similar a la composición del metal base, deberá usarse un electrodo que deposite metal del análisis exigido. Se debe usar los electrodos de bajo hidrógeno, cuando no es exigido un depósito con análisis químico similar al de la plancha. Cuando se empleen precauciones contra las fisuras y, a pesar de ellas, las soldaduras tiendan a rajarse, se debe usar los electrodos de acero inoxidable austenítico, tipo 25/20 ó 29/9. Electrodos para Soldar estos Tipos de Acero Los electrodos más apropiados para soldar estos tipos de acero son los de bajo hidrógeno y los de acero inoxidable austenítico, como: INOX CW, INOX 29/9. Aceros estructurales al carbono: ASTM Estos aceros son los que se emplean comúnmente para la fabricación de calderas, puentes, recipientes y otras estructuras. Todos estos aceros son fácilmente soldabas, tanto por soldadura manual como por el método automático. Composición Química ASTM

Carbono

Manganeso Fósforo

Azufre

Silicio

A 36

0.25-0.29

0.80-1.20

0.04

0.05

0.15-0.40

A 283

-

-

0.04

0.05

-

A 515

0.20-0.33

0.90

0.035

0.04

0.15-0.30

AS16

0.18-0.26

0.60-1.20

0.035

0.04

0.15-0.30

57

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldabílidad Los aceros de los grados A 36, A 283, A 515 y A 516 son fáciles de soldar con los procedimientos normales de soldadura. Los códigos de trabajo especifican, que el metal depositado por los electrodos debe tener las propiedades según las necesidades requeridas. Con los electrodos celulósicos se puede soldar en todas las posiciones. Cuando se tenga que soldar en posición plana y en bisel profundo, requiriéndose alta velocidad de deposición y juntas de gran calidad y bajo costo, deberá emplearse el FERROCITO 27. Cuando las planchas pasan de 1/2" de espesor, es necesario el empleo de electrodos de bajo hidrógeno para reducir o eliminar el precalentamiento. Las temperaturas correctas de precalentamiento (si fuese necesario) pueden calcularse en relación con la composición del metal, el espesor de la plancha y el diseño de la junta. Electrodos para Soldar estos Tipos de Acero Los electrodos CELLOCORD P, CELLOCORD AP y CELLOCORD 70 son empleados para soldaduras fuera de posición. Los electrodos FERROCITO 24 y FERROCITO 27 son empleados para soldaduras en posición plana, para altas velocidades. Si el porcentaje de carbono es elevado en algunos de estos aceros, es preferible utilizar los electrodos UNIVERS, SUPERCITO, SPEZIAL y TENACITO 60, para prevenir las fisuras. Al soldar estos aceros se debe cuidar, que la temperatura del metal base no esté por debajo de OºC. Así mismo, se debe tener el cuidado de eliminar la cascarilla de laminación que se presenta en su superficie. Aceros de baja aleación y alta resistencia a la tracción Estos aceros son fabricados en gran número, con variados análisis químicos y son vendidos bajo nombres comerciales específicos, como los indicados en el cuadro que sigue. Algunos de estos aceros son algo similares a los aceros de baja aleación tipo AISI, pero no corresponden exactamente a dicha clasificación. Estos aceros poseen una ductilidad bastante buena y una alta resistencia a la tracción, aunque el contenido de carbono es bastante bajo, lo que, sin embargo, ayuda a la soldabilidad.

58

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Composición Química Nombre

C

Cr

Mn

Si

F

Cr

Cor-Ten

0.10

0.30-1.25

0.20-0.50

0.25-0.50

0.07-0.15

0.25-0.55

Cromansil

0.15

0.50

1.35

0.75

Man-Ten.

0.25

1.10-1.60

0.07

0.05

0.20-min.

Carb.Molib

030

0.30-0.60

0.10-0.20

HS-1

0.14

0.12

0.70-0.90

0.15-0.20

0.30 máx.

HS-2

030

0.40-0.80

1.20-1.60

0.15-0.20

0.30

T-1

0.10-0.20

0.60-1.00

0.15-0.35

del acero

0.40 máx.

0.15-0.50

Soldabilidad La soldadura de estos aceros de baja aleación con alta resistencia a la tracción parece ser, a primera vista, un asunto muy complicado. Sin embargo, a pesar del gran número de análisis químicos diferentes, existen algunos procesos de soldadura por arco que se emplean comúnmente para soldar estos aceros. El problema se reduce a saber, qué procedimiento debe usarse o qué combinación de los métodos usuales dará mejor resultado. El consejo común para la soldadura de estos aceros es el empleo adecuado de los electrodos de bajo hidrógeno. El depósito de estos electrodos tiene una mayor resistencia al impacto que el depósito de los electrodos comunes. Cuando se presentan grietas o fisuras, el consejo es: "Precaliente la pieza y suelde con un electrodo de bajo hidrógeno". El tipo de electrodo de bajo hidrógeno debe ser escogido, teniendo en cuenta las propiedades mecánicas del metal base; así, para un acero T-1 utilice un "Tenacito 110”. Electrodos para Soldar estos Tipos de Acero Los electrodos recomendados para soldar estos tipos de acero son: SUPERCITO, UNIVERS CR, TENACITO 80, TENACITO 60, TENACITO 65 Y TENACITO 70.

59

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV SOLDADURA EN TECHO La soldadura en techo es, probablemente, la operación que presenta una mayor dificultad de aprendizaje. La dificultad estriba en que el soldador debe adoptar una postura incómoda y además debe trabajar contra la acción de la gravedad que está ejerciendo continuamente una fuerza hacia abajo sobre el baño de fusión (Fig. 1). En esta posición, el baño tiene tendencia a caerse, por lo que resulta difícil conseguir penetraciones correctas y cordones uniformes. A pesar de todo, con un poco de práctica, se pueden conseguir soldaduras tan buenas como las realizadas en otras posiciones.

Fig. 1. Aunque en una posición incómoda y presenta ciertas dificultades, en algunas ocasiones es necesario soldar en techo

Posicionado para la soldadura en techo Para el aprendizaje de la soldadura en techo es necesario disponer de algún dispositivo que nos permita sujetar las piezas en la posición conveniente. El posicionador representado en la Fig. 2. Es muy recomendable, pues permite trabajar en cualquier altura o posición. Precaución: Puesto que hay la posibilidad de que se produzcan desprendimientos de metal fundido, debe cuidarse muy especialmente la protección personal. Asegurarse de llevar la ropa de protección adecuada y de que ésta está bien cerrada h a s t a l a g a r g a n t a . Ta m b i é n e s recomendable llevar una gorra o un casco y los pies protegidos mediante botas o polainas.

Tubo telescópico

Fig. 2. El posicionador permite colocar la pieza en cualquier altura o posición.

Para iniciar la soldadura, sujetar el electrodo en la pinza como se indica en la Fig. 3, y llevarlo en dirección perpendicular a la junta. Fig. 3. Posición de la mano y de la pinza para el soldeo en techo.

60

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Una vez iniciado el cordón, inclinar el electrodo unos 10º ó 15º en el sentido de avance, como se indica en la Fig. 4. La línea de la soldadura puede realizarse en cualquier dirección: hacia adelante, hacia atrás, a la derecha o a la izquierda.

Fig. 4. Posición del electrodo para la soldadura en techo

Sujetar la pinza de forma que la palma de la mano quede vuelta hacia abajo. De esta forma, las proyecciones tienen más libertad para correr sobre los guantes y hay menos peligro de que se queden enganchadas y produzcan quemaduras. Aunque la pinza puede sujetarse perfectamente con una mano, algunas veces puede resultar mejor sostenerla con ambas (Fig. 5).

Para conseguir la máxima protección posible contra las proyecciones es recomendable situarse a un lado del arco y no justo bajo el mismo. La incomodidad que presenta el peso del cable de pinza puede minimizarse colgándolo, sobre los hombros cuando se suelda de pie, o sobre las rodillas cuando se suelda sentado. (Figs. 6 y 7).

Fig. 6. Si se suelda de pie, colgar el cable de pinza sobre el hombro.

Fig. 5. En algunos casos resulta más cómodo sujetar la pinza con las dos manos.

Fig. 7. Si se suelda sentado, apoyar sobre las rodillas.

61

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Depósito de cordones en techo 1. Coger una chapa de 6 mm y sujetarla convenientemente en el posicionador. 2. Cebar el arco y esperar a que se forme el baño, como en la soldadura en horizontal. A continuación desplazar el electrodo, para conseguir un cordón, manteniendo el arco lo más corto posible. 3. Depositar una serie de cordones rectos sin ningún balanceo lateral. Para evitar los desprendimientos del baño, reducir ligeramente la intensidad de corriente. 4. Continuar el depósito de cordones rectas hasta conseguir la habilidad suficiente para controlar correctamente el baño de fusión. Practicar el depósito de cordones en distintas direcciones. 5. Sobre otra chapa de 6 mm, practicar el depósito de pasadas con balanceo lateral, como se muestra en la Fig. 8.

Fig. 8. Movimientos de balanceo utilizables en techo.

Uniones a solape, en techo 1. Puntear dos chapas de 6 mm a solape y situarlas de forma que al junta quede en techo. (Fig. 9). 2. Posicionar el electrodo de forma que quede en el plano medio d ela junta (45º con las chapas) y con una ligera inclinación en el sentido de avance. 3. Depositar un primer cordón en el fondo de la junta. 4. Limpiar la escoria y depositar un segundo cordón sobre la superficie de la chapa inferior. Volver a limpiar y depositar el tercer cordón, como se indica en la Fig. 9.

45º

45º Fig. 9. Posición del electrodo para el primer cordón y orden a seguir para el depósito de los siguientes.

62


Uniones en ángulo interior, en techo 1. Puntear dos chapas de 6 mm para formar una T y sujetarlas en el posicionador . (Fig. 10). 2. Depositar un primer cordón en la raíz de la junta y a continuación limpiar y depositar dos cordones adicionales, en el orden que se indica en la Fig. 10.

Fig. 10. Soldadura en ángulo interior, en techo.

Uniones en ángulo interior, en techo 1. Tomar dos chapas de 6 mm y achaflanar los bordes para conseguir una unión en V. Puntearlas con una separación de unos 2 mm y posicionarlas en techo. 2. Depositar tres cordones, como se indica en la Fig. 11. Limpiar la escoria después de cada cordón. 1

3

2

Fig. 11. Soldadura a tope, con bordes en V, en techo.

63

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV CÁLCULO Y DISEÑO DE SOLDADURA SUJETO A ESFUERZOS SIMPLES F = Fuerza en N A = sección transversal de costura longitudinal en mm2. L = longitud total del cordón (con cráter final e inicial). l

= longitud de soldada de soporte.

a = espesor de la costura de soldadura en ángulo. e = distancia al centro de gravedad en perfiles asimétricos. 2

ss = tensión de soldadura en N/mm . 1. Tensiones de soldadura

En una sección transversal soldada se reduce la tensión admisible en un factor empírico, p. Ej., En cada esfuerzo en las soldaduras en ángulo en 0,65.

Soldadura en ángulo

sS • 0,65 • szul

2. Longitud de soldadura a

Cráter inicial = cráter final = a Para la longitud de soldadura de soporte hay que tener en cuenta las reducciones de los cráteres.

l

I=L-2•a

a L

3. Unión asimétrica

A

tensión de soldadura

F

= A

•

ss

A

= S (a

•

l)

L

A=a•l

Fuerza = superficie •

F

La fuerza que actúa en el punto de gravedad ha de ser traspasada a las costuras de soldadura según la ley de la palanca.

4. Unión asimétrica b

División de fuerzas

M = M

l1

l2

e

F1 • b = F • (b - e)

F1

F

F2

F1 =

64

F • (b - e) b

F2 • b = F • e F2 =

F•e b

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 5. Resumen

Fuerza = superficie • F = A •

tensión de soldadura ss

A

l)

= S (a

•

Atención: En las uniones asimétricas se obtiene una división de fuerzas. 6. Ejemplo

L

Calcule la longitud de soldadura necesaria en mm para un acero plano soldado con soldadura de ángulo de 5 mm. Con una tensión de 91 N/mm2 han de transmitirse 50 kN. buscando

L

dado

A = 5 mm F = 50 000 N 2 sS = 91 N/mm

solución

F

= A • ss

A

50 000 N 2 F 550 mm = s = 2 = s 91 N/mm

F

A

= Sa•l 550 mm = 2 • 5 mm • l 2

l = 55 mm (longitud de soporte) L = L+2•a = 55 mm + 2 • 5 mm = 65 mm (longitud soldada). Dos chapas de 6 mm de espesor y 1,5 m de longitud han de ser soldadas con bordes rectos a una distancia entre bordes de 4 mm. ¿Qué longitud de alambre se requiere para una varilla de metal de 5 mm de diámetro?.

7.- Ejemplo b

S

L

buscando

l

dado L = 0 mm a = mm d = mm I = mm solución: F = 4 • 5 • 110 ® F = 90 • 4 • 5 • 110 90 = 198000 N = 198 kN L = l + 2a l = L - 2a = 120 - 10 = 110 mm 65

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV ¿Cuál es la teoría de soldadura para una presión de 85% y comprensión 85% de la tensión admisible de 120 N/mm2?.

8.- Ejemplo

a)

b)

75%

85%

buscando

ss

dado k szul

= 0,75 = 120 N/mm2

Solución: 2

dzul = 120 N/mm

Tensiones de soldadura admisibles

ss = k • szul = 0,75 • szul = 0,75 • 120 = 90 N/mm

2

2 ss = k • szul = 0,85 • szul = 0,85 • 120 = 102 N/mm

9.- Ejemplo

Una barra angular de lados iguales ha de soportar 300 kN. Calcule el perfil y la longitud de la costura de soldadura 2 2 cuando szul - 140 N/mm y ss - 90 N/mm y cuando vale para los espesores de costura a1 - 0,7 x s.

L2

b

F

buscando

F1, F2, perfil de la pieza

dado F szul

= 210000 mm = 140

solución: L1

A=

F 210000 2 = = 1500 mm szul 140

Elegido : L 90 x 90 con As F1 =

F • (b - e) 210 (90 - 25,4) = = 150,7 kN b 90

F2 =

F•e 210 • 25,4 = b 90

F = S (a • 1) ss

= 59,3 kN

L = 1 + 2a

150700 150700 = 0,7 • 9 • 11 ® 11 = 90 • 0,7 • 9 90 = 265 mm 59300 90

L1 = 280 mm

= 0,7 • 9 • 12 ® 12 = = 105 mm 66

59300 90 • 0,7 • 9

L2 = 120 mm

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 10.- Ejemplo

¿A qué fuerza de tracción se puede someter 2 aceros planos de 300 x 8 mm soldados a tope cuando la 2 tensión admisible es de 140 N/mm para una tensión de 75%?. 75%

buscando

F

dado A szul s

= 300 2 = 140 N/mm =8

F

8

F

3

00

2

dzul = 140 N/mm

solución: F = A • ss F = 300 • 8 • 140 • 0,75 F = 252 N 11.- Ejemplo

Una carteleta esta sometida a una tracción de carga de 2 84 kN, con una tensión admisible de 140 N/mm , 2 tensión de soldadura de 90N/mm , espesor del perfil es de 10 mm, dos cordones soldados con espesor de cordón de 6 mm. ¿Cuál es la longitud total de soldadura en ángulo? a = 0,6 • s

90 N/mm2

140 N/mm2

10 x b

buscando

L

dado F szul s

= 84000 mm = 140 = 10

84 kN

solución: F = A • szul A=

84000 F = 140 szul

2 = 600 mm

A= b•s b =

A s

=

600 10

= 60 mm

F = S (a • 1) szul 84000 84000 = 2•6•1 ® 1 = = 77 mm 90 90 • 2 • 6 a = 0,6 • s L = 1 + 2 • a = 77 + 2 • a 67

» 90 mm

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV ENSAYO DE TENACIDAD EN PROBETAS SOLDADAS Tenacidad es la propiedad de un metal que le permite soportar esfuerzo considerable, aplicado lenta o súbitamente, en forma continuada o intermitente y deformarse antes de fallar. La prueba que se usa con más frecuencia para determinar la tenacidad de los metales es la prueba de impacto. En esta prueba se corta una probeta rectangular de la parte que se va a probar, se prepara como se ilustra en la Fig. 1 y se prueba en una máquina.

Fig. 1. Principios de prueba y dimensiones normalizadas de las muestras de prueba, para las pruebas de impacto

La resistencia al impacto se mide en pies-libra. La probeta se coloca en la máquina, y el operador suelta un péndulo pesado que oscila desde una altura estándar para golpear la probeta (Fig. 2).

Fig. 2. Probeta estándar y procedimiento para efectuar la prueba de rotura por ranura.

La resistencia de la probeta se determina por la cantidad de energía necesaria para romperla o doblarla. Se conoce, desde luego, la energía del péndulo que golpea. La distancia de la oscilación del péndulo después de haber roto la probeta indica la cantidad de energía que se gastó (pies-libra) en romperla. No habiendo ninguna probeta en la máquina, el péndulo oscila hasta llegar a la lectura cero de la escala. 68

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Cuanto más tenaz es el metal de la probeta que se rompe por el golpe, más corta es la distancia que recorre el péndulo pasando el punto de impacto. Cuanto más corta es esta distancia, mayor es la lectura de la escala. Los aceros o soldaduras se prueban comúnmente en cuanto a su tenacidad en la ranura, o resistencia al impacto, sin contar con un equipo de prueba tan elaborado en el taller. El soldador o el inspector corta primero a segueta dos ranuras en una pequeña probeta del metal, y sujeta ésta en un tornillo de banco. Luego golpea la pieza por el lado de la ranura con un marro o un martillo pesado, intentando romperla de un solo golpe. Esta es la prueba de rotura por la ranura. La fuerza requerida para romper la muestra, la magnitud del doblez que se produce en el quiebre, y la apariencia de las superficies fracturadas, indican todas las resistencias relativa al impacto de los metales que están probando.

69

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV SOLDADURA EN RANURA Soldadura representada

Lado de la flecha

ANSI/AWS A2.4

UNE-EN 22553

Constitución del símbolo de soldeo:

Constitución del símbolo de soldeo:

- Una flecha por unión. - Una línea de referencia única y continua. - Símbolos de soldadura, símbolos suplementarios, dimensiones y otros datos.

- Una flecha por unión. - Una doble línea de referencia formada por una línea continua y otra discontinua. La discontinua puede situarse encima o debajo de la continua. - Símbolos de soldadura, símbolos suplementarios, dimensiones y otros datos.

Otro lado

Línea de referencia Símbolo de soldadura

Flecha Lado de la flecha

Línea de referencia Flecha

Símbolo de soldadura Lado de la flecha

Otro lado

Otro lado

O bien:

Símbolo de soldadura Línea de referencia

Lado de la flecha

Flecha

Otro lado

En el caso de que sólo se prepare una pieza, ésta se señalará con una flecha quebrada.

En el caso de que sólo se prepare una pieza, ésta será la que señale la flecha.

O bien

70



ANSI/AWS A2.4

UNE-EN 22553

Si la soldadura se realiza por ambos lados se colocarán los símbolos de soldadura tanto por debajo como por encima de la línea de referencia.

Si la soldadura se realiza por ambos lados no se utilizará la línea discontinua y se situarán los símbolos de soldadura tanto por debajo como por encima de la línea de referencia c o n t i n u a . L a simbolización en este caso es igual que la de ANSI/AWS.

22 19

22 19

10 (12)

12

19 22

10

12

10 = profundidad del chaflán 12 0 penetración

(8) 8

71

8



UNE-EN 22553

ANSI/AWS A2.4

3

3

3

60º

18 25

18 (25)

60º 3

60º 3

3

25º

50º 4 3 34 4 50º

40

R6

3

6

4

Soldadura con chaflán 3/4(7/8) en V efectuada después de la soldadura de respaldo por el otro lado

3/4

1/8

7/8

Soldadura de respaldo

1 8 0

3/4(7/8)

1 8

1

Soldadura de respaldo

Sección transversal de la soldadura

Símbolo

Aplicación de la soldadura de respaldo con abertura de raíz especifica

72

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Aplicación de simbología en soldadura

73

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV RIESGOS Riesgos por el tipo de trabajo y su lugar de realización Los procesos de soldeo se utilizan tanto en puestos fijos en una producción en serie, como en operaciones de montaje de piezas sin puesto fijo en fábricas y en montajes de obras, siendo éstas últimas las de riesgos más frecuentes. Es por ello que al soldador le afectan todos los riesgos inherentes a los trabajadores de montaje, agravándose su situación por la incomodidad que supone el empleo de las protecciones personales, que debe utilizar por su peculiar tipo de trabajo y por las herramientas que necesita. Entre los riesgos más comunes podemos citar: • Caídas desde altura. • Caídas al mismo nivel. • Atrapamientos entre objetos. • Pisadas sobre objetos punzantes.

Piso resbaloso

Riesgos por la manipulación de gases comprimidos Los principales gases empleados en los procesos de soldeo son: acetileno y oxígeno, como combustible y comburente respectivamente para el soldeo y corte oxiacetilénico, y los gases activos o inertes, tales como CO2, argón o helio empleados como gases de protección. Algunos de los riesgos que pueden darse en la manipulación y almacenamiento de las botellas de gases son: •

Fugas de gas combustible, con el consiguiente peligro de incendio.

•

Explosiones o incendios por retroceso de llama en el soplete.

•

Asfixia por desplazamiento del aire por gases inertes.

•

Atrapamientos por manipulación de botellas.

74

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Riesgos por la utilización de la maquinaria y equipo Los principales riesgos a citar son: • Fuego o explosión por retroceso de llama en sopletes. • Contactos eléctricos directos con los elementos eléctricos, tales como cables, portaelectrodos, fuentes de alimentación, etc. • Contactos eléctricos indirectos por fallo en el aislamiento de los componentes eléctricos. Riesgos asociados a los agentes contaminantes producidos durante el soldeo Aquí es donde se agrupan los riesgos más específicos de los procesos de soldeo, debido a que las reacciones que son la base de dichos procesos son especialmente violentas, produciendo gran número de agentes contaminantes que podemos clasificar en tres grandes grupos: • Humos y gases desprendidos durante el soldeo. • Radicaciones. • Ruido y proyección de partículas.

Esquema de producción de agentes contaminantes

75

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Humos y gases Aparecen por reacción química de los diferentes componentes del proceso. Las diferentes sustancias químicas potencialmente peligrosas tienen diferentes características dependiendo de su origen, pudiéndose destacar las siguientes fuentes: • Producidos a partir del material base. • Producidos a partir del recubrimiento del material base (galvanizado, niquelado, cromado, cadmiado, pintado, recubrimientos plásticos, engrasado). • Producidos por los productos desengrasantes o de limpieza del material base y del de aportación. • Producidos a partir del material de aportación, del revestimiento o de los fundentes. • Producidos por reacción con el aire circundante. • Producidos a partir de los líquidos o gases que estuvieron contenidos en los depósitos a soldar.

76

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Radiaciones Los procesos de soldeo por arco producen radiaciones visibles, infrarrojas y ultravioletas, que producen lesiones en los ojos y la piel, siendo las radiaciones ultravioletas las más peligrosas. Los procesos de soldeo por llama también producen estas radiaciones aunque con menor intensidad. Otros procesos de soldeo como el de resistencia producen radiaciones visibles e infrarrojas, no siendo, sin embargo, tan nocivas. Ruido y proyección de partículas El ruido se produce por la acción de operaciones complementarios al soldeo, tales como el esmerilado, el picado, martillado, etc. Ciertos procesos de soldeo y corte, como el proceso por plasma y algunos de resistencia eléctrica, generan ruidos superiores a los 90 dB. Las proyecciones de partículas incandescentes pueden alcanzar hasta 10 metros de distancia en horizontal. Estas partículas, con la acción combinada del calor producido y la presencia de gases y materiales combustibles, pueden originar incendios, por lo que se hace imprescindible el que todos los materiales del suelo, paredes, pantallas, etc, sean ignífugos. Medidas de prevención Una vez conocidos y clasificados los tipos de riesgo a los que se enfrenta la utilización de los procesos de soldeo, estamos en disposición de definir las Medidas de Prevención y Protección que se deben aplicar, las cuales deben recogerse en cualquier planificación de la producción como el utilizar extractores de huno adecuados..

Diferenciaremos los siguientes grupos de Medidas de Prevención y Protección.

77

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Protecciones Personales Dirigidas a la protección del personal directamente involucrado en las tareas de soldeo, así como a sus ayudantes. A. Prendas protectoras Todo el cuerpo del soldador está sometido a la posible acción de agentes agresivos, por lo que debe protegerse integralmente con especial atención a los ojos y a su sistema respiratorio, que merecen un desarrollo aparte y que se tratan más adelante. El cuerpo del soldador está sometido, sobre todo al ataque de los contactos eléctricos y a las proyecciones de partículas incandescentes. Las prendas de protección recomendables son las que se indican a continuación, debiendo elegirse aquellas que estén homologadas por el Ministerio de trabajo. • Cascos de seguridad para protección contra la caída de objetos pesados o punzantes. • Botas de seguridad. • Pantallas o yelmos, provistas de filtros de radiaciones, cubrefiltros y antecristales, elegidos como se detallan más adelante. • Guantes, manguitos, polainas y mandiles de cuero. • Guantes aislantes de la electricidad para manejo de los grupos de soldeo. • Cinturones de seguridad para trabajos en altura. • Protectores auditivos, que pueden ser tapones, orejeras o cascos antirruido.

Son preferibles las pruebas oscuras, con el fin de evitar reflejos. Las prendas de algodón, por la acción de la radiación ultravioleta, se desintegran en un período que puede variar entre un día y dos semanas, por lo que se recomienda el empleo de lana o cuero. Las prendas de cuero (guantes, mandiles, polainas y manguitos), deben estar curtidas al cromo, para que sean resistentes a la llama y a las chispas. Los ayudantes de los soldadores deberán llevar el mismo tipo de protecciones personales en cuanto a prendas protectoras.

78

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Protección de los ojos Los soldadores y sus ayudantes, deben utilizar gafas de seguridad provistas de filtros (oculares filtrantes) que detengan, en la medida de lo posible, las radiaciones perniciosas para el ojo humano. Para ello, se define el grado de protección de los distintos oculares filtrantes en base al porcentaje de transmisión de las radiaciones ultravioletas, visible e infrarroja a través del filtro. Así, por ejemplo, un filtro del nº 10 deja pasar un 0,0003% de las radiaciones ultravioleta de una determinada longitud de onda, mientras que un filtro del nº 4 deja pasar el 0,95% del mismo tipo de radiación. Por tanto, los filtros a utilizar serán de un nº más elevado cuanto mayor sea la intensidad en el soldeo por arco eléctrico, siendo más elevado para el soldeo por arco eléctrico que en el oxiacetilénico. Los filtros han de ser seleccionados teniendo en cuenta como mínimo los parámetros siguientes: tipo de arco o llama, intensidad de la corriente de soldeo o caudal de gas, posición y distancia del operario en relación al baño de fusión, iluminación del local y sensibilidad óptica del soldador. Asimismo, el filtro debe ser capaz de dejar en el campo visible una intensidad suficiente para que el soldador pueda seguir sin fatiga el comportamiento del electrodo o de la boquilla en el momento de la fusión. Protecciones colectivas Dado que también el entorno del soldador, y por tanto los operarios que están en las proximidades, están sometidos a riesgos producidos por el soldeo, es necesario adoptar medidas de prevención colectivas que citamos a continuación. En esta relación no se hace referencia al control de la atmósfera ambiente, ya que este tema: • En el soldeo de obra en altura se aprovecharán redes de seguridad que no sean de poliamida, ya que éstas pueden quemarse. Deben utilizarse redes de material ignífugo. • No deberán permitirse los trabajos en altura con vientos iguales o superiores a 60 km/hora, o cuando esté lloviendo . • Las áreas de soldeo deberán delimitarse por medio de pantallas que impidan el paso de radiaciones y de chispas. Por lo tanto, estas pantallas deberán ser preferentemente de color oscuro para que no reflejen las radiaciones y de un material incombustible. Estas pantallas se colocarán de manera que permitan la circulación de aire por su parte inferior. • Todas las áreas deben proveerse de la correspondiente señalización que indiquen los trabajos que se están llevando a cabo, así como de las protecciones de uso obligatorio (casco, filtros oculares, etc). 79

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV HOJA DE TRABAJO Ejercicios 2

Trabajos de soldadura 1.- ¿¿Cuál es la tensión de soldadura para a) una tracción de 75%, b) una presión de 85%, c) un cizallamiento de 80% de la tensión admisible de 140 N/mm2? 2.- ¿A qué fuerza de tracción se pueden someter dos aceros planos de 60x10 mm soldados a tope cuando la tensión 2 admisible es de 160 N/mm ?

3

3.- Una columna de presión soldada tiene diámetros de 100/150 mm. La carga es de 740 kN, la tensión por 2 compresión 100 N/mm . Controle la tensión de soldadura existente. 4.- Calcule la carga admisible para un cabezal de horquilla soldado con un árbol de 60 mm de diámetro, con 6 mm de espesor de costura y 65 N/mm2 de tensión de soldadura.

4

5.- La tensión admisible para acero St 37 es de 140 N/mm2. Calcule la tensión de soldadura de ángulo cuando sólo puede utilizarse un 65% de sazul. 6.- Un acero plano de 70x12 está soldado a una cartera de nudos con un cordón de 6 mm de espesor. La fuerza de 2 tracción es de 100 kN, la tensión de soldadura 91 N/mm . Calcule la longitud de flanco de la soldadura en ángulo.

5

6, 7

7.- Para dos aceros planos de 80 x 10 mm se dispone en una cartela de nudos de una longitud de soldadura de 120 mm. La tensión de soldadura es de 90 N/mm2, el espesor del cordón 5 mm. ¿Qué fuerza se puede transmitir en kN? 8.- Se ha de hacer una barra en U sometida a tracción para una 2 carga de 150 kN con una tensión admisible de 140 N/mm y una soldadura portante de 12 cm de longitud. Calcule el espesor de perfil y el espesor de costura necesario. 9.- Calcule el perfil para una barra angular de lados iguales cuando para 140 N/mm2 de tensión por tracción admisible se tienen 288,4 kN de fuerza de tracción.

9-12

10.- Un hierro angular de 80 x 80 x 14 está sometido a 260 kN de fuerza de tracción. ¿Qué fuerzas actúan en las costuras de la soldadura? 11.- Una barra angular de lados iguales ha de soportar 300 kN. Calcule el perfil y la longitud de la costura de soldadura 2 2 cuando sazul = 140 N/mm y s = 90 N/mm y cuando vale para los espesores de costura a1 = a2 = 0,7 x s. 12.- Dos aceros angulares de lados iguales se someten a una fuerza de tracción de 250 kN. La tensión de soldadura admisible es de un 65% de la tensión admisible de 140 2 N/mm . ¿Qué longitud han de tener las costuras de soldadura cuando vale a1 = a2 = 0,7 x s?

80


1.

¿Qué electrodos se emplean para soldar aceros tipos AISI C1008 y C1015?

2.

¿Qué recomendaciones se consideran para soldar aceros de mediano y alto contenido de carbono?

3.

¿Qué electrodos se deben utilizar para soldar aceros de mediano y alto carbono?

4.

¿Qué electrodos se deben utilizar para soldar aceros SAE 1340?

5.

¿Qué recomendaciones se debe considerar para soldar aceros al molibdeno?

6.

¿Qué precauciones se deben tener en cuenta para la soldadura en techo?

7.

¿Qué técnicas se considera para realizar uniones a solape, en techo?

8.

¿Qué técnicas se considera para realizar uniones en ángulo interior en techo?

9.

¿Por qué se emplea el ensayo de tenacidad en probetas soldadas?

10. ¿Cuáles son los riesgos más comunes que se presentan al soldar?

11.

¿Qué medidas de prevención debe considerar al soldar?

81

SEMANA Nº 3 TAREA: SOLDADURA EN FILETE EN POSICIÓN VERTICAL ASCENDENTE Operación:

• Soldar en Filete en posición vertical ascendente.

82

150

5

30

30

3/16

60

3/16

Nº

ORDEN DE EJECUCIÓN

01 02 03 04 05 06

Prepara equipo de soldadura Preparar material base Apuntalar el material base Posicionar el material base Soldar en filete en posición vertical ascend. Limpiar cordones

01 PZA.

02 CANT.

Platinas en T DENOMINACIÓN



60 x 3/16 x 150

St 37

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

SOLDADURA EN FILETE EN POSICIÓN VERTICAL ASCENDENTE HT


83

OBSERVACIONES

02/MCM


REF. HO - 01 - 06 HOJA: 1 / 1 2005

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV OPERACIÓN: SOLDAR EN FILETE EN POSICIÓN VERTICAL ASCENDENTE Esta operación consiste en soldar material básico en filete con electrodo revestido en posición vertical ascendente (de abajo hacia arriba) especialmente con pasadas anchas en forma de triángulo abierto y trapecio como capa final.

Se ejecuta en estructuras, tales como edificios, puentes, etc.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Prepare el equipo a soldar. 2º PASO : Prepare el metal base. 3º PASO : Apuntale el material base. 4º PASO : Posicione el metal base.

Fig. 1

Fig. 2

12

5º PASO : Suelde. a) Suelde la primera pasada en forma de triángulo abierto como lapa de maíz. (Fig. 1). b) Suelde otra pasada ancha en forma de trapecio como capa final. (Fig. 2).

Fig. 3

c) S u e l d e l a o t r a c a p a siguiendo las mismas pasadas anteriores. (Fig. 3). 6º PASO : Limpie los cordones.

Fig. 4

a) Elimine la escoria utilizando una piqueta. (Fig. 4). b) Cepille el cordón utilizando un cepillo de alambre. (Fig. 5). MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

84

Fig. 5

REF. H.O.5/MCM 1/1

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV ACEROS INOXIDABLES Designación de los aceros aleados Los aceros aleados se designan según su composición química. En las normas se recogen principalmente aceros de baja aleación, tal como se emplean en construcción. En los aceros de baja aleación, la suma de los componentes aleados está por debajo del 5% de la masa. Los aceros de alta aleación son los que poseen unos componentes aleados en proporción superior al 5%. Antes de la indicación del material se pone una X. En las abreviaturas de los materiales se hacen figurar solamente los elementos aleados necesarios para la caracterización del acero. Los números de aleación detrás de los símbolos indican el porcentaje de elementos aleados.

Aceros finos aleados

Aceros de baja aleación

Aceros de alta aleación

34 Cr 4

X 7 Cr 13 Símbolo del elemento químico

Aceros de baja aleación El contenido medio nominal de los elementos aleados resulta de dividir el número característico por el multiplicador fijado por este elemento.

Símbolo del elemento químico

Subdivisión de los aceros aleados

Porcentaje = Número característico de la aleación Multiplicador Para obtener el % verdadero, las cifras características de las adiciones, de aleación, en el caso de materiales de baja aleación, deben dividirse por: Multiplicador 4

Multiplicador 10

Multiplicador 100

Cromo Cr

Aluminio Al

Carbono C

Cobalto Co

Molibdeno Mo

Fósforo P

Manganeso Mn

Titanio Ti

Azufre S

Níquel Ni

Vanadio V

Nitrógeno N

Silicio Si

Cobre Cu

Tungsteno W

Berilio Be Niobio Nb

Ejemplo: 15 Cr 3 15 100

3 4

= 0,15 % C

85

= 0,75 % Cr

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Aceros de alta aleación Son aceros con más del 5% en masa de componentes aleados. Antes de la indicación del material se pone una X. Todos los componentes de la aleación poseen el multiplicador 1; para el carbono es 100. Ejemplo: Acero inoxidable X 5 CrNiMo 18 13. Acero de alta aleación Índice de carbono Elementos aleados X 5 Cr Ni Mo18 13 Bajo porcentaje en Mo 13% de níquel 18% de cromo 5 = 0,05% de carbono 100 Designación de un acero fino de alta aleación

Los aceros inoxidables poseen un contenido de cromo del 12% como mínimo. De esta forma se designan una serie de aceros de alta aleación, que se caracterizan por su estabilidad frente a las sustancias que atacan químicamente (agua, aire, gases, ácidos y lejías). Nombre abreviado y número de material X 7 Cr Al 13 (1, 4002) X 40 Cr 13 (1,4034) X 5 Cr Ni 18 9 (1,4301) X 10 Cr Ni Ti 18 9 (1,4541)

Aplicaciones Bombas Aparatos domésticos Aparatos médicos y químicos construcción

Extracto de DIN 17440

25 CrMo 1

72

4 18

Grupo principal 1 (acero) Clase 72, acero fino de baja aleación (acero de construcción con menos del 0,35% de Mo) Acero con 1% de Cr, 0,25% de C, O, 0,7% Mn, 0,2 % de Mo, 0,35% de P y S. Propiedades mecánicas determinadas en DIN 17200

Aceros de calidad y aceros finos El aumento de la resistencia de los aceros de construcción en general, está motivado por el aumento del contenido de carbono, que a su vez disminuye otras propiedades mecánicas.

86

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 35

Los aceros de construcción pueden ser aleados y no aleados.

%

Alargamiento de rotura

Con pequeñas cantidades de titanio, teluro y vanadio se consiguen unas propiedades mecánicas mejores, así como por endurecimiento, por tratamiento termomecánico y por la eliminación de influencias no metálicas.

25

Aceros de construcción de calidad y finos

20 15 10

Aceros según DIN 17100

5 200

300

400

Límite de fluencia

Aceros para tornos automáticos

N 500 mm2

Mejora de los aceros de construcción

Los aceros para tornos automáticos son aceros de calidad no aleados o de baja aleación. Se utilizan para la fabricación de piezas con tornos automáticos y deben desprender viruta corta (clase 07). Fundamentalmente mediante un mayor contenido de azufre (hasta 0,2%), se consigue una buena mecanizabilidad. Las influencias de la sulfuración son causa de la rotura de la viruta. La adición de plomo mejora la calidad superficial.

Sulfuros Sulfuros Ferrita Ferrita Perlita Perlita 9 = 0,09 % C 100

20 = 0,2 % S 100

Acero para tornos automáticos (DIN 1651)

Ejemplos: 10 S 20; 11 SMn 28; 11 SMnPb 28 Aceros de cementación Los aceros de cementación se carburan en la capa exterior después de darles forma. Los aceros de cementación son aceros de construcción con un contenido de carbono entre 0,1 y 0,2%. Se carburan en la capa externa y a continuación se templan. El acero obtiene de esta forma una dureza y resistencia al desgaste altas en la capa externa, mientras que el material del núcleo presenta una gran tenacidad.

Aceros de cementación, extracto de DIN 17210

Nombre abreviado y número de material Ck 10 ( 1.1121 ) Cm 15 ( 1.1140 ) 16 MnCr 5 ( 1.7131 ) 20 MnCr 4 ( 1.7321 )

Temple Cº 880 … 920 880 … 920 850 … 880 890 … 920

Se trata de aceros de calidad no aleados y de aceros finos o aceros finos aleados. Ejemplos: C 10; Ck 10; 16 MnCr 5. Aceros bonificados Los aceros de construcción no aleados y aleados empleados en estado bonificado se llaman aceros bonificados. Con el bonificado se consigue un aumento de la tenacidad y de la deformación elástica para una resistencia dada.

87

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 1100

Si hay que aplicar un bonificado penetrante a piezas grandes, se necesitan aceros bonificables aleados.

1000 N Límite de fluencia

Los aceros de calidad no aleados y los aceros finos poseen un contenido de carbono de 0,2 a 0,6%. Sólo se puede bonificar una capa superficial delgada.

mm

2

800

600

30 Cr Ni Mo 8 32 Cr Mo 12

Aceros al Cr - Ni - Mo

50 Cr V4

Aceros al Cr - V Cr - Mo

42 Cr Mo 4 34 Cr 4 40 Mo 4

Aceros al Cr - Mo

28 Mn 6 C 60

CK 60

C 35

CK 35

Aceros no aleados 400

Aceros de hasta 16 mm de diámetro

Aceros de nitruración Campos de aplicación de los aceros bonificados

Los aceros de nitruración son especialmente apropiados para nitrurar, debido a los formadores de nitruro que contienen. Mediante la nitruración el acero obtiene una superficie dura, así como resistencia al desgaste y a la corrosión. Los aceros adecuados para la nitruración se llaman aceros de nitruración. Nombre abreviado Número del material

Aplicación

31 CrMo 12 (1.8515)

Válvulas, sin fines

34 CrAlMo 5 (1.8507)

Cilindros para motores

34 CrAlNi 7 (1.8550)

Cigüeñales, ruedas dentadas

Aceros de nitruración, extracto de DIN 17211 Aceros para herramientas Los aceros para herramientas se emplean para procesos de fabricación de corte y conformación. Los aceros no aleados para herramientas (aceros al carbono), clases 15 a 18, son aceros finos con un contenido en carbono del 0,5 al 1,5% de C. Se templan entre 750 y 850°C y se revienen entre 200 a 300°C. La temperatura de trabajo no debe sobrepasar los 200°C. Cuanto más alto sea el contenido de C, tanto más alta es la dureza. Después de templados, los aceros poseen una capa superficial dura, y un núcleo tenaz no templado. Las distintas clases de calidad (W1, W2, W3, WS) se diferencian principalmente en el espesor de la capa dura una vez templado (profundidad de penetración de la dureza).

88

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Subdivisión de los aceros para herramientas

Los aceros aleados para herramientas, clases 20 a 28, tienen como componentes cromo, manganeso, silicio, molibdeno, vanadio y tungsteno.

Aceros no aleados

Aceros aleados

Clases de calidad W1, W2, W3 y fines especiales WS

Aceros para trabajos en frío

Aceros para trabajos en caliente

Aceros rápidos

Los aceros para trabajos en frío poseen, a una temperatura de trabajo de 200°C, una dureza, tenacidad, consistencia de corte y resistencia al impacto mayores que los aceros no aleados para herramientas. Los aceros para trabajos en caliente son aceros para una temperatura permanente de 200°C. Propiedades importantes son las resistencia mecánica, la resistencia al desgaste y la tenacidad, todas a alta temperatura. Los aceros rápidos son aceros de alta aleación para herramientas, clases 32 y 33. Mediante un enlace químico del carbono y el hierro con los elementos aleados, se forman carburos de acero rápido, por ej. El Fe4WCr, los cuales son duros y resistentes al desgaste y a las altas temperaturas. Las secuencia de los componentes es siempre la misma: W -Mo -V -Co (porcentajes aproximados). Ejemplos de aplicaciones: S 3 -3 -2, acero para hojas de sierra para metales; S 6 5 -2, acero par brocas helicoidales, fresas y herramientas de conformar; S 18 -1 -5, acero para cuchillas de torno y de cepilladoras.

100 = 1% C 100

100 Cr 6

Aceros aleado para herramientas (acero para trabajos en frío) Números de clase 1:2067 Aplicación: brocas, escariadores, calibres, rodillos, punzones

38 = 0,38% C 100

X 38 Cr Mo V51 1% Mo 5% Cr

Acero rápido

Aceros aleado para herramientas (acero para trabajos en caliente) Números de clase 1.2343

S 6 -5 -2 -5 5% Co 2% V 5% Mo

Aplicación: estampas, herramientas de fragua

6% W

89

Aceros aleado para herramientas (acero rápido) Números de clase 1.3243 Aplicación: fresas, brocas helicoidales, machos de roscar

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS INOXIDABLES La designación "Acero Inoxidable" es el término popular usado para especificar aquellos aceros aleados que tienen gran resistencia contra agentes corrosivos, como el agua, el agua marina, la atmósfera o el medio ambiente y las soluciones salinas, ácidas, etc. en diferentes grados de concentración; las propiedades de estos aceros se obtienen por aleación con distintos componentes, en especial el cromo, así como el níquel, molibdeno, manganeso, silicio, cobre, titanio, niobio, etc. La resistencia a la corrosión proviene de una película de óxido, que se forma en la superficie del metal y que contiene notables cantidades de cromo. De no existir esta película, el metal queda expuesto a una corrosión rápida como la del acero dulce. Este óxido protector debe contener como mínimo 12 % de cromo. Tanto los aceros inoxidables de estructura austenítica como los de estructura ferrítica absorben oxígeno con la misma rapidez como el acero dulce; pero esta velocidad disminuye rápidamente a medida que se forma la capa de óxido, actuando ésta como inhibidor del mismo, y su rotura -sea por medios físicos o químicos da origen a una intensa corrosión localizada. Clasificación de los aceros inoxidables Los aceros inoxidables presentan composiciones químicas diversas, que han sido desarrolladas de acuerdo a las exigencias específicas de las condiciones de trabajo, lo que dificulta un poco su clasificación bajo este punto de vista. Pero, dado que la estructura de estos aceros depende de la suma de los efectos de sus elementos componentes, podemos clasificar los aceros inoxidables, en base a su estructura, en tres grandes grupos: 1) Austenítico: Tipo inoxidable al Cromo-Níquel Tipo inoxidable al Cromo-Níquel-Manganeso. 2) Ferrítico Tipo inoxidable al Cromo 3) Martensitico Tipo inoxidable al Cromo Martensíticos Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Ferríticos Cr

Cr

Cr

Martensíticos Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni

Ni

90

Cr

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Austeno - Feríticos Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Ni

Ni

Ni

Ni

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

Ni

Fig. Composición típica en cromo y níquel de los diferentes tipos de aceros inoxidables

Esta variedad de tipos de acero inoxidable hace que, para realizar la soldadura, se requiere también una gran variedad de metales de aporte. Existe una línea completa de materiales de aporte, destinados a la soldadura de aceros inoxidables, cuyo depósito es de las mismas características o superiores que las del metal base. De "características superiores" o "sobredimensionados" sólo puede hablarse en determinados casos; en otros no sería indicado, porque este término es sólo aceptable desde el punto de vista de la soldabilidad y resistencia mecánica, ya que debe tenerse en cuenta en estos tipos de acero el efecto de los agentes corrosivos. Por consiguiente, los electrodos normalizados según AWS (American Weiding.Society) y DIN (Deutsche Industria Normen), lo que nos permite elegir el electrodo más apropiado para cada tipo de metal base y proporcionar, a la vez, las características mecánicas y la composición química del depósito de soldadura, información que nos permite ejecutar uniones y recargues satisfactorios.

Acero

%C

%Cr

%Ni

Magnetismo

Estructura

Austenítico

0,03 - 0,2

de 17 a 27

6-20

No

Austenítica

Dúctiles, tenaces buena resistencia a la corrosión y buena soldabilidad. Son los más utilizados y conocidos.

Ferrítico

de 0,1 a 0,3

de 15 a 30

--

Si

Ferrítica

Baja resistencia mecánica. Presentan fragilidad en la zona a f e c t a d a térmicamente. Buena resistencia a la corrosión, sobre todo los de alto contenido en cromo.

Austenoferrítico

0,05 - 0,08

de 18 a 29

3-8

Si

Dúplex (Austenoferrítica)

Excelente resis-tencia a la corrosión. Buenas p r o p i e d a d e s mecánicas y buena soldabilidad.

Martensítico

de 0,1 a 1,2

de 13 a 18

--

Si

Martensítica

Resistentes y duras. Peor resistencia a la corrosión. Mala soldabilidad y tenacidad.

Fig. Resumen de composición y propiedades de los diferentes tipos de aceros inoxidables

91

Propiedades

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Identificación de los aceros inoxidables Las entidades "American Iron and Steel Instituto" (AISI) y "Society of Automotive Engineers" (SAÉ), en el interés de normalizar los aceros inoxidables, han establecido el Sistema de Clasificación que a continuación se indica: Designación numérica Se emplea el sistema numérico para identificar los tipos inoxidables y los resistentes al calor, conforme a cuatro grupos generales. En los aceros de tres dígitos, el primero es indicativo del grupo a que pertenecen y los dos últimos se refieren al tipo. Para expresar modificaciones de los tipos se agregan letras. GRUPO

NUMERO DE

DESCRIPCION

SERIE AUSTENITICO

2XX

ACEROS AL CROMO -NIQUELMANGANESO; no maquinables, austeníticos y no magnéticos.

AUSTENITICO

3XX

ACEROS AL CROMO -NIQUEL; maquinables, austeniticos y no magnéticos.

MARTENSITICO

4XX

ACEROS AL CROMO; maquinables, martensíticos y magnéticos.

FERRITICO

4XX

ACEROS AL CROMO; no maquinables, ferríticos y magnéticos (bajo carbono).

MARTENSITICO

5XX

ACEROS AL CROMO; de bajo cromo y resistentes al calor.

Aceros inoxidables austeniticos Los aceros inoxidables austeníticos constituyen el máximo tonelaje de aceros inoxidables de uso industrial. Estos aceros inoxidables, que contienen cromo y níquel como los principales elementos de aleación, son de estructura predominantemente austenítica. La ferrita, otro constituyente mayor, está presente en menores cantidades, lo que depende del equilibrio de la aleación, especialmente en cuanto a la relación cromo-níquel. Las propiedades de estos aceros dependen de las cantidades relativas de cromo y níquel presentes en el acero y se modifican por la adición de otros elementos aleantes, como columbio, titanio, molibdeno y tungsteno. Mallas

Barras de acero

92

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Los aceros inoxidables austeníticos se caracterizan por su excelente resistencia a la corrosión y oxidación. Esta resistencia es impartida por el cromo. La cantidad de cromo aleado en estos aceros varía de 12-30%, lo que depende del tipo específico de acero. El contenido de níquel de estos aceros llega a cantidades suficientes para desarrollar y mantener una estructura austenítica a temperatura ambiente. La cantidad de níquel contenida en dichos aceros varía de 6-30%, lo que también depende del tipo específico de acero. En algunos aceros inoxidables austeníticos, el manganeso presente es sustituido por níquel, siendo los efectos principales del níquel y/o del manganeso en estos aceros: • Aumentar la resistencia a temperaturas elevadas. • Aumentar la resistencia a la corrosión. • Impartir un mejor equilibrio de las propiedades mecánicas, especialmente de la ductilidad.

Aceros inoxidables al Cromo-Níquel Austeniticos AISI

SAE

C

Mn(Max.)

Si(Max.)

Cr

Ni

P(Max.)

S(Max.)

201

0.15 Max.

5.5-7.5

1.00

16-18

3.5-5.5

.06

.03

202

0.15 Max.

7.5-10

1.00

17-19

4-6

.06

.03

0.15 Max.

2.00

1.00

16-18

6-8

.045

.03

301

30301

302

30302

302 B 303

0. 1 5 Max. 2.00

1.00

17-19

8-10

.045

.03

0.1 5 Max.

2.0-3.0

17-19

8-10

.045

.03

1.50

Otros

N- 0.25(Max.)

30303F

0,15 Max.

2.00

1.00

17-19

8-10

0.20 Max.

.15Min

Zr-o Mo-0.60 máx.

303Se

0.15 Max.

2.00 Máx.

1.00

17-19

8-10

0.20

.06

Mo-.75 (Máx.) Cu-.50 (Máx.) Se - .1 5 (Mín.)

304

30304

.08 Max. .03 Max.

1.50

2.00

18-20

8-12

.04

.04

30305

.12 Max.

2.00

1.00

17-19

10-13

.045

.03

304 L 305

2.00

1.00

18-20

8-12

.04

.03

308

70308

.08 Max.

2.00

1.00

19-21

10-12

.045

.03

309

30309

.20 Max.

2.00

1.00

22-24

12-15

.045

.03

.08 Max.

2.00

1.00

22-24

12-15

. 04

.03

30310

.25 Max.

2.00

1.50

24-26

19-22

.045

.03

309S 310 301S

.08 Max.

2.00

1.50

24-26

19-22

.045

.03

314

.25 Max.

2.00

1.5-3.0

23-26

19-22

.045

.03

316

30316

316

.08 Max.

2.00

1.00

16-18

10-14

.045

.03

Mo-2.00-3.00

.03 Max.

2.00

1.00

16-18

10-14

.045

.03

Mo-2.00-3.00

317

30317

.08 Max.

2.00

1.00

18-20

11-15

.045

.03

Mo-3.0-4.0

321

30321

.08 Max.

2.00

1.50

17-19

9-12

.045

.03

Ti-5 x C. (Min.)

.12 Max.

2.00

1.50

16-18

6-8

.045

.03

Ti-1.00-A1-1.00

325**

30325

.025 Max.

2.00

1.0-2.0

7-10

19-23

.045

.03

Cu-1.00-1.50

347

30347

.08 Max.

2.50

1.50

17-19

9-13

.03

.03

322-1

Cb-Ta-10xC. (Min.) Cb-Ta-10xC. (Min.)

348

08 Max.

2.00

1.00

17-19

9-13

* NO ES AISI STANDARD - TAMBIEN CONOCIDO COMO INOXIDABLE W ** NO ES AISI STANDARD

93

.03

.03

Ta-0.10 (Max.)

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldabilidad de los aceros inoxidables austeníticos Problemas de Tipo Físico La soldadura por arco eléctrico aplicable a los aceros inoxidables austeníticos, para que tenga buenos resultados, debe seguir una técnica algo diferente de la empleada para los aceros comunes, teniéndose en consideración los siguientes aspectos: Conductibilidad térmica. Los aceros inoxidables austeníticos tienen una conductibilidad térmica sensiblemente menor que los aceros comunes. En el caso de los aceros de la serie 300 (aceros austeníticos) se llega más rápidamente a temperaturas más elevadas o a temperaturas altas concentradas en superficies relativamente reducidas. Cuando se suelda planchas delgadas, existe el peligro de quemarlas o perforarlas. Coeficiente de dilatación. Los aceros inoxidables de la serie 300 al cromo-níquel tienen un coeficiente de dilatación entre 50 y 60% mayor que los aceros comunes. Esta propiedad de los aceros austeníticos, junto con su conductibilidad térmica reducida, hace que al ser soldados los mismos tengan tendencia a deformarse y a retener tensiones residuales. Punto de fusión. El punto de fusión de los aceros inoxidables austeníticos es algo más bajo que el de los aceros comunes, siendo necesario, por lo tanto, un menor aporte de calor para soldarlos. Resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica de los aceros inoxidables austeníticos es muy superior a la de los aceros comunes, de 8 a 9 veces en el caso de los aceros inoxidables austeníticos al estado recocido y aún más, cuando estos han sido endurecidos por el trabajo en frío. Problemas de Tipo Metalúrgico Muchos grados de acero inoxidable austenítico, especialmente los tipos 301, 302, 304, 308, 316 y 317, están sujetos a precipitación de carburos, si el material se mantiene entre 427 y 871ºC. El grado de la precipitación de carburos depende del tiempo de exposición en el rango de la temperatura antes indicada y del tipo específico de los aceros inoxidables austeníticos de que se trata. La precipitación de carburos y la resultante pérdida de resistencia a la corrosión pueden ocurrir en el material base, en la zona afectada por el calor, en el depósito de soldadura o en todas estas áreas, como consecuencia de la aparición de zonas empobrecidas en cromo por debajo del nivel crítico -menos de 12% de cromo- de resistencia a la corrosión. La precipitación de carburos se convierte en problema, cuando el medio corrosivo ataca selectivamente las zonas empobrecidas en cromo, localizándose en los límites de grano.

94

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Como disminuir el efecto de la precipitación de carburos Empleo de aceros inoxidables de bajo carbono y electrodos inoxidables de bajo carbono. En estos aceros inoxidables tipo L -ejemplo AISI 316 L- y materiales de aporte de soldadura con bajo contenido de carbono tipo ELC- ejemplo Inox BW ELC- el bajo contenido de carbono (0.04 % máximo) hace que no se presente corrosión intergranular, debido a que no hay carbono suficiente para que se produzca la precipitación de carburos con el consiguiente empobrecimiento en cromo. Empleo de soldaduras con alto contenido de cromo. Cuando la cantidad de cromo aumenta, se puede admitir más carbono sin riesgo de corrosión intergranular; por ejemplo con un 22% de cromo se puede admitir 0.065 de carbono. Bajo este principio se emplean nuestros electrodos lnox CW (25 Cr/20 Ni). Empleo de aceros inoxidables estabilizados y materiales de aporte de soldadura estabilizados. El uso de aceros inoxidables estabilizados -ejemplo AISI 347y materiales de aporte estabilizados -ejemplo lnox AW + Cb- surgió debido a la dificultad que presenta reducir el contenido de carbono por debajo del 0.04 %. Esto ha conducido a fabricar aceros inoxidables austeníticos con elementos estabilizadores, que en el caso de los aceros son el titanio o niobio y en el caso de los materiales de aporte al columbio. La precipitación de estos tipos de carburos (Ti, Cb) impide la formación de carburos de cromo debido a la mayor avidez del carbono por el niobio o columbio y titanio que por el cromo, evitando la consiguiente descromización en los bordes de grano. Empleo de soldadura que contiene molibdeno. El uso de materiales de aporte de soldadura que contienen molibdeno permite retrasar la precipitación de carburos. Evitar al máximo posible los rangos de temperatura crítica de precipitación. Como en muchos casos no es posible evitar la precipitación de carburos, esto hace necesario calentar el material hasta los 1,050ºC para redisolver los carburos formados y posteriormente enfriarlo pasando rápidamente por el rango crítico de temperatura antes indicado. En el caso de tratarse de estructuras soldadas hay que tener en cuenta el control de las deformaciones. Accesorios / válvulas

95

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Procedimiento de soldadura La soldadura de los aceros inoxidables austeníticos requiere tomar en consideración los condicionamientos enunciados en el ítem anterior. Adicionalmente hay que tomar otras precauciones para la obtención de una junta soldada satisfactoria. Dentro de estas recomendaciones podemos citar: • Limpieza de la junta. Limpiar cuidadosamente la junta para eliminar residuos de material carbonoso u otras partículas extrañas que pueden alterar el contenido de carbono en el depósito de soldadura o contribuir a la formación de inclusiones. Hay que tener especial cuidado de no utilizar martillos, escobillas, discos de esmeril u otras herramientas de limpieza que puedan dejar residuos carbonosos. Así mismo se debe tener especial cuidado en remover la humedad ambiental de las paredes de la junta fin de prevenir la formación de poros. • Alineamiento y apuntalado. Una de las principales precauciones que hay que tener en cuenta es el alineamiento y apuntalado, debido alas altas deformaciones que presenta este material durante el proceso de soldeo. En caso de planchas menores de 6 mm, apuntalar cada 38 mm, teniendo en cuenta la secuencia del apuntalado. En el caso de planchas mayores de 6 mm, apuntalar cada 1 00 mm, igualmente teniendo en cuenta la secuencia con la finalidad de evitar altas deformaciones. • Abertura de raíz. Fijarse que las aberturas de raíz sean las adecuadas para compensar la expansión térmica del acero inoxidable austenítico, la cual es dos o tres veces mayor que la del acero al carbono, teniendo presente, además, la uniformidad de la unión. Cuanto más delgadas son las planchas, más estrecha debe ser la abertura de la raíz. • Uso de disipadores de calor. Pueden usarse disipadores de calor de cobre para remover el calor del área de soldadura y para ayudar a reducir al mínimo la distorsión. • Usar electrodos de acero inoxidable que han sido almacenados en forma apropiada. La absorción de humedad por el revestimiento de los electrodos puede ocasionar porosidades y fisuraciones en el metal depositado. • Usar electrodos de diámetro lo más delgado posible para mantener en un mínimo la aportación del calor. Así mismo evitar la oscilación excesiva del electrodo, a fin de evitar el sobrecalentamiento localizado. Mantener el arco lo más corto posible. Para mejorar la calidad del depósito de soldadura y minimizar las pérdidas de elementos aleantes.

96

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Aceros inoxidables Ferríticos Los aceros inoxidables ferríticos son aleaciones de hierro, cromo y carbono con o sin adiciones pequeñas de otros elementos; el cromo es el único elemento importante. Estos aceros tienen la característica común de ser magnéticos y de conservar su estructura ferrítica, sin que la misma sea afectada por el tratamiento térmico. El endurecimiento por trabajo en frío es bastante limitado. La resistencia mecánica de estos aceros es relativamente alta y en estado recocido son muy dúctiles. Su resistencia al ataque corrosivo es muy elevada, sobre todo a la oxidación producida a altas temperaturas. Los aceros inoxidables ferríticos tienen de 13 - 17% de cromo (resistentes al calor hasta 29 %) y un contenido aproximado de 0.07 % de carbono. Los aceros inoxidables ferríticos encuentran amplio uso, gracias a su excelente resistencia a la oxidación y corrosión. Estos aceros son especialmente adecuados para casos, en que tales fuerzas destructivas tienen que combatiese a temperaturas elevadas. Entre las muchas aplicaciones industriales tenemos: Partes de hornos, intercambiadores de calor, moldes, equipo de procesamiento químico, equipos para la industria alimenticia, soldadura de automóviles, trabajos de arquitectura, trabajos de cerrajería, etc. Aceros inoxidables al cromo ferríticos AISI

SAE

C 0.08

Mn (máx.) 1.00

405

--

430

Cr 17-19

P (máx.) --

51430

0.12

1.00

14-18

0.04

430F

51430F

0.12

1.25

14-18

0.06

442

51442

0.20

2.00

18-23

0.045

446

51446

0.20

1.50

23-27

0.04

97

Otros Si - 0.70-1.5 Al - 0.70-1.2 Si - 1.00 máx. S- 0.03 Si - 1,00 máx. P, S, Se -0.07 máx. Mo o Zr - 0.60 Si - 1.00 máx. S - 0.03 máx. Si - 1.00 máx. N - 0.25 máx.

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldabilidad de los aceros inoxidables ferríticos Problemas de Tipo Físico Igual que los aceros inoxidables austeníticos, los aceros de tipo ferrítico presentan similares problemas de tipo físico que los anteriores. •

Conductividad térmica. Los aceros ferríticos tienen conductividad térmica de aproximadamente 50% menor que los aceros no aleados. Por lo tanto, cuando se suelda estos aceros, la alimentación del calor debe ser menor que en el caso de los aceros no aleados. Por efecto del proceso de soldadura se lleva el material base a temperaturas elevadas en zonas concentradas y pequeñas.

•

Coeficiente de dilatación. El coeficiente de dilatación de los grados de la serie 400 es aproximadamente igual o algo inferior al de los aceros comunes.

•

La resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica de los aceros inoxidables ferríticos es de 6 a 8 veces mayor que en los aceros comunes.

Problemas de Tipo Metalúrgico y Procedimientos de Soldadura Los aceros inoxidables ferríticos deben soldarse con electrodos con revestimiento básico calcáreo de tipo INOX A, INOX A + Cb e INOX A ELC. Para evitar cordones frágiles, en lo posible debe soldarse con materiales de aporte austeníticos (electrodos de la serie E 3XX-15YE 3XX-16), siempre que no haya razones contrarias, como la corrosión. Los aceros ferríticos son muy sensibles a las entalladuras. En la soldadura hay que fijarse, que la transición del cordón al material base sea libre de entalladuras. Las entalladuras penetrantes o los cordones demasiado elevados deben ser esmerilados, si fuese necesario. A temperaturas mayores que 900ºC comienza en los aceros ferríticos la formación de grano grueso; o sea, al costado de los cordones de soldadura pueden fácilmente presentarse zonas de grano grueso que son muy frágiles. Esto se puede controlar, empleando electrodos de pequeño diámetro, de manera que tanto el metal base como el metal de aporte pueden bajar rápidamente de la temperatura de crecimiento de grano. Los aceros ferríticos con un contenido de 12% Cr o más tienen tendencia a la fragilidad en los rangos de temperaturas de 400 a 5500C (denominada "fragilidad de 475ºC"). La causa de esta fragilidad es la formación de composiciones complejas en el cristal de ferrita. Esta fragilidad se elimina mediante el recocido a 550 700ºC. 98

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Los aceros ferríticos con mas de 18% Cr adquieren una fragilidad adicional a temperaturas entre 600 8500C. Dicha fragilidad se denomina "fragilidad de la fase sigma". Su causa es la eliminación de la aleación Fe-Cr en los límites de los granos. Por calentamiento a 9000C se puede anular la fase sigma. Tanto la "fragilidad de 475ºC" como la "fragilidad de la fase sigma" pueden ser ocasionadas por el mismo calor de la soldadura. Para evitar que los aceros ferríticos al Cr se vuelvan frágiles, hay que tratar de disipar el calor de la soldadura lo más rápido posible. Es necesario mantener las temperaturas bajas en las capas intermedias, y los electrodos que se emplean no deben ser muy gruesos. Los aceros inoxidables ferríticos contienen, por lo general, carburos que aumentan la sensibilidad del acero a la corrosión ínter cristalina. En estos aceros existe especial sensibilidad después de la soldadura. Si existe peligro de la corrosión ínter cristalina, se hace necesario un breve recocido a 650ºC después de la soldadura. En este caso es conveniente emplear aceros estabilizados con niobio y soldarlos con electrodos estabilizados con columbio. A menudo es posible soldar los aceros inoxidables ferríticos con metales de aporte austeníticos, los mismos que tienen mayor resistencia. Si después de la soldadura se requiere un recocido, en tal caso deberá emplearse electrodos de tipo austenítico estabilizados. Debe tenerse presente, que tales metales de aporte son susceptibles a la fragilidad de la fase sigma a temperaturas entre 600 y 850º C y, además, hay una diferencia de color entre el metal base ferrítico y el metal de aporte austenítico. En la mayoría de los casos, los aceros ferríticos al cromo no deben soldarse exclusivamente con metales de aporte austeníticos, ya que con frecuencia puede presentarse corrosión, debido a gases sulfurosos de combustión o gases de carburación. Hasta un contenido de 25% de cromo se puede aplicar metales de aporte austenítico-ferríticos de una aleación del tipo CITOCHROM 13. En caso de aceros resistentes al calor con más de 30% de Cr, por lo menos la primera capa debe soldarse con metal similar al de la pieza. Aceros inoxidables martensiticos Los aceros martensíticos al cromo tienen un contenido de 13-17% Cr (la fundición de acero tiene como máximo 30 %) y un contenido de 0.10 - 1.00 % C (la fundición de acero hasta 1.6 %). Estos aceros tienen estructura transformable y pueden templarse. Los aceros martensíticos con un máximo de 0.20% de carbono pueden emplearse en estado recocido. Tienen una estructura ferrítica o ferrítica-perlítica. Los aceros al cromo con más de 0.20 % de carbono se suministran en estado recocido, pero requieran que para el trabajo sean templados. 99

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Los carburos de cromo presentes en el metal recocido originan un empobrecimiento de cromo en la masa, lo que reduce la resistencia a la corrosión. Los aceros al cromo endurecibles de este tipo en tan amplio uso, gracias a su excelente capacidad de resistencia al desgaste, la oxidación y la corrosión. Dichos aceros son especialmente aplicables para servicio a temperaturas elevadas, gracias a que mantienen su resistencia a la tracción y su límite de fluencia a temperaturas moderadamente elevadas. Para mejorar las propiedades mecánicas de estas aleaciones se puede adicionar molibdeno. La selección correcta de un acero al cromo es dictada por la temperatura operativa y la condición corrosiva a que el acero está expuesto. Los aceros con bajos contenidos de cromo (10-14 %) se emplean ampliamente en: • Destiladores en Refinerías de Petróleo, tubos alé dos al c romo, pistones, varillas de bombeo, árboles de bomba, etc. Los aceros inoxidables martensíticos combinan buenas propiedades mecánicas con excelente resistencia a la corrosión, haciéndolos especialmente adecuados para aplicaciones tales como: • Alabes de turbina y revestimiento de asiento de válvulas. Aceros inoxidables al cromo martensiticos AISI

SAE

403* 410

51410

414

51414

C

Mn

Si

Cr

Ni

0.015máx.

máx.

Máx.

0.15 máx.

1.00

0.50

11.5-13.0

0.04

0.03

0.15 máx.

1.00

1.00

11.5-13.5

0.04

0.03

1.25-2.5

p

S

Otros

0.15 máx.

1.00

1.00

11.5-13.5

0.04

0.03

416

0.15 máx.

1.25

1.00

12.0-14.0

0.06

0.15 mín.

Mo-0.60 máx.

416Se

0.15 máx.

1.25

1.00

12.0-14.0

0.06

0.06

Zr-0.60 máx.

Se-0.15 mín. 418** 420

51420

420F**

51420F

422**

0.015 rnáx.

2.00

1.00

12.0-14.0

0.045

0.03

0.15(o más)

1.00

1.00

12.0-14.0

0.04

0.03

0.20

0.15 mín.

0.30-0.40

2.00

1.00

12.0.14.0

0.22

0.65

0.36

12.00

0.70

Mo-1.00 W - 1.00 V - 0.25

422M

0.28

0.84

0.25

12.00

0.20

Mo-2.25 W - 1.70 V- 0.50

431

51431

436** 440A

0.20 máx.

1.00

1.00

1.00

1.00

0.15

15.0-17.0

1.25-2.5

13.00

2.00

16.0-18.0

0.04

0.03

0.04

0.03

W - 3.00

51440A

0.6-0.75

Mo-0.75 máx.

440B

51440B

0.75-0.95

1.00

1.00

16.0-18.0

0.04

0.03

Mo-0.75

400C

51440C 0.95.1.20

1.00

1.00

16.0-18.0

0.04

0.03

Mo-0.75

440F**

51440F

0.95-1.20

1.25

1.00

16.0-18.0

0.06máx. 0.15 mín.

Mo-Zr-0.75máx.

501

51501

0.10 (o más)

1.00

1.00

4.0-6.0

0.04

0.03

Mo-0.40-0.65

0.10 máx.

1.00

1.00

4.0-6.0

0.04

0.03

Mo-0.40-0.65

502 Calidad Turbina

** No es AISI Standard

100

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldabilidad de los aceros inoxidables martensiticos Problemas de Tipo Físico • Coeficiente de dilatación. Al igual que los aceros inoxidables ferríticos, los aceros martensíticos tienen un coeficiente de dilatación del mismo valor o algo inferior al de los aceros comunes. • La conductividad térmica es similar a la de los aceros ferríticos. • Resistencia eléctrica. Los aceros inoxidables martensíticos tienen una resistencia eléctrica muy superior a la de los aceros comunes (de 6 a 8 veces). • Magnetismo. En contraste con los aceros inoxidables austeníticos, los aceros martensíticos son magnéticos y están sujetos al soplo del arco como los aceros al carbono. Problemas de Tipo Metalúrgico y Procedimiento de Soldadura Desde el punto de vista de la soldadura, los aceros resistentes al calor con bajo contenido de cromo, así como los aceros inoxidables martensíticos con alto contenido de cromo pueden considerarse como una sola familia.

Independiente de la condición estructural, todos tienden a endurecerse durante la soldadura, porque estos aceros poseen pronunciadas propiedades de endurecimiento al aire y, además, se encuentran generalmente en estado endurecido; esto significa que tienen baja ductilidad. Al aplicar calor repentinamente a un área localizada, como sucede en la soldadura por arco, y luego enfriar esta área rápidamente, pueden ocurrir Tajaduras. El área calentada se contrae difícilmente por el enfriamiento y la falta de ductilidad en el metal adyacente no puede soportar la tensión de contracción. Por lo tanto, los aceros martensiticos no son tan apropiados para soldarlos. Los aceros con un contenido de carbono hasta 0.2 % deben precalentarse entre 300 y 400ºC. De esta manera se disminuye la diferencia de temperatura entre el metal base y el metal de aporte, reduciéndose en consecuencia las tensiones de contracción. A la vez, el precalentamiento reduce también la susceptibilidad al entallado. El soldador puede disminuir aún más un posible agrietamiento, usando juntas en doble V. Inmediatamente después de haberlas soldado, hay que darles un tratamiento térmico de alivio de tensiones y, según los casos, habrá que hacer un nuevo templado. En el caso específico de los aceros al cromo con un contenido de más de 0.25 % de carbono, la soldadura no es recomendable.

101

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Subdivisión de los aceros por clases ( extracto de la nueva versión de DIN 17007) Acero Fino Clase de acero básico Acero Fino y de No Aleado calidad fino

Acero Fino Aleado Acero de Herramientas

00 Aceros básicos USt 37-2 St 60-2

Aceros de 20 Aleado con Cr construcción 105 Cr 4 11 Cm 35 21 Aleado con Mn 12 Ck 55

Aceros de calidad no aleados 01 St 44-3 02 RSt 38 03 StW 23 04 C 15 05 C 45 06 C 60 07 U 10 S10

Aceros de herramientas 15 C 80 W 1 17 C 60 W 3 18 C 85 W 5

21 MnCr 5 22 Aleado con CrV 115 CrV 3 23 Aleado con CrMo 21 CrMo 10 24 Aleado con W 105 WCr 6

Grupos de Aceros Diversos Aceros rápidos 32 S 12-1-4-5 33 S 3-3-2 Aceros resistentes al desgaste 34 X 110 Mn 14

Aceros Resistentes a Productos Químicos Aceros inoxidables 40 X 8 Cr 17 41 X 6 Cromo 17 43 X 2 CrNi 19 9 44 X 5 CrNiMo 1810 45 X 8 CrTi 18

Acero para rodamientos Aceros resistentes al calor 35 100 Cr 6 (W3) 47 X 8 Cr 15 Acero con propiedades 48 X 15 CrNiSi 199 magnéticas 37 AlNiCo 350

Aceros de Construcción

Aleados con Mn (Si, Ti, Mo) 50 13 Mn 12 51 46 MnSi 4 53 12 MnTi 5 54 20 MnMo 35 Aleados con Ni (Mn, Cr, Mo) 56 14 Ni 6 62 11 NiMn 84 65 20 NiCrMo 2 69 33 NiCrMo 145

Materiales resistentes a altas temperaturas Aleados con Cr 49 X 21 CrMoV 121

27 Aleado con Ni 50 NiCr 13 28 Aleado con V 145 V 33

(Mo, V) 70 45 Cr 2 72 26 CrMo 4 77 51 CrMoV 4 81 50 CrV4

Aceros de nitruración 85 34 CrAIS 5

Significado: 00, 02, 22 = clase Número del material completo Ejemplos: Ust 37-2 (1.0036) RSt 38 (1.0223) 115CrV3 (1.2210)

Aceros de construcción soldables de alta resistencia 89 TTStE 39 89 WstE 39

102

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV ELECTRODOS DE ACEROS INOXIDABLES Los electrodos para aceros inoxidables corresponden a la clasificación del acero inoxidable al que se destinan, o sea que un tipo de acero inoxidable AISI 347 debe soldarse con el electrodo CLASE AWS E 347-16 (INOX AW + Cb). Asimismo cabe aclarar que, si bien es cierto que se ha fabricado prácticamente un determinado tipo de electrodos para cada tipo de acero inoxidable, los aceros inoxidables tipo 301, 302, 303, 304 y 308 se sueldan todos con el electrodo E 308-15 (INOX A), en vista de que todos estos aceros están comprendidos bajo el tipo 1818. Como reglas básicas en la selección del electrodo para soldar acero inoxidable se indica lo siguiente: • Asegurarse que el electrodo deposite un material de análisis químico similar al del metal base. • Por principio no es correcto, que los electrodos de mayor resistencia puedan reemplazar a los electrodos de menor resistencia. • No siempre es posible emplear un electrodo estabilizado, si el acero no es estabilizado. • En igual forma que el anterior caso, tampoco se puede soldar en todos los casos un acero inoxidable tipo Cr Ni con un electrodo Cr Ni Mo. En presencia de ciertos medios, un material depositado con contenido de Mo puede sufrir una corrosión más rápida que un material libre de Mo. Esta norma no es estricta en algunos casos, porque un electrodo de mayor contenido de cromo y níquel puede ser empleado para un acero que tenga menor porcentaje de cromo y níquel. Tal es el caso del electrodo INOX CW, que pertenece a la clasificación AWS E 31016 y que contiene 25 % de cromo y 20 % de níquel, pudiéndose emplear para aceros inoxidables de menor contenido de cromo y níquel. Estas reglas básicas deben cumplirse estrictamente, no debiendo emplearse por ningún motivo un electrodo de menor contenido de cromo y níquel en el caso de aceros con un mayor contenido de estos elementos. Asimismo, emplear un electrodo de mayor contenido de carbono para un acero inoxidable L o ELC (de bajo carbono) no es recomendable, porque puede ocasionar precipitación de carburos.

103


Casos especiales de aplicacion de electrodos inoxidables APLICACION

ELECTRODO APROPIADO

- Soldar una pieza de acero inoxidable con otra de acero al carbono.

INOX 29/9 INOX CW- INOX 309

- Soldar piezas de acero al manganeso.

INOX A INOX AW CITORIEL 801

- Soldar acero de herramientas, aceros de mediano y alto

INOX 29/9

contenido de carbono. - Soldar fierro fundido con acero inoxidable

CITOFONTE

- Soldar aceros de aleación desconocida.

INOX 2919 INOX CW

- Soldar cualquier acero inoxidable, excepto los aceros

INOX CW

inoxidables de bajo contenido de carbono. - Aceros en general

INOX 29/9

- Cojín para revestimientos duros

INOX A INOX AW INOX 309

- Piezas sometidas a temperaturas elevadas

INOX CW INOX 309

- Soldar aceros al cromo molibdeno

CROMOCORD512

- Soldar aceros de bajo carbono con aceros de baja aleación

INOX 309 ELC

- Soldar aceros de alta resistencia con aceros al manganeso

INOX A INOX AW

- Cojín para recubrimientos muy duros en aceros para

INOX 29/9

herramientas de corte. - Como recubrimiento protector en aceros de mediano carbono (Soldadura de ejes).

INOX BW INOX BW ELC

104

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Electrodos para la soldadura de los aceros inoxidables Acero Inoxidable Denominación Tipo AISI DIN

Número de Material DIN

Electrodos OERLIKON

202 301

X 8 CrMnNi 18 9 X 12 CrNi 17 7

1.4371 1.4310

302

X 12 CrNi 18 8

1.4300

303

X 12 CrNiS 18 8

1.4305

INOX AW INOX AW INOX AW ELC INOX A INOX A ELC No apropiado para ser soldado.

303 Se 304

X 5 CrNi 18 9

1.4301

304 L

X 2 CrNi 18 9

1.4306

305 308 309 309 S

X 15 CrNiSi 20 12 1.4828

310 310 S 314 316

X 15 CrNiSi 25 20 1.4841

316 L 317

X 2 CrNiMo 18 10 X 5 CrNiMo 17 13

1.4404 1.4449

321 322 347

X 10 CrNiTi 18 9

1.4541

X 10 CrNiNb 18 9

1.4550

X 7 CrAl 13 X 8 Cr 17 X Cr 13 X 10 Cr 13

1.4002 1.4016 1.400 1.4006

X 20 Cr 13 X 32 CrNi 17

1.4021 1.4057

X 10 Cr Al 7 X 10 Cr Al 7

1.4713 1.4713

348 405 430 403 410 414 420 431 501 502

X 15 CrNiSi 25 20 1.4841 X 5CrNiMo 1810 1.4401

* Electrodo a fabticar bajo pedido.

105

INOX A INOX A ELC INOX AW INOX AW ELC INOX A ELC INOX AW ELC INOX 309 INOX A INOX AW INOX 309 INOX 309 INOX 309 ELC INOX CW INOX CW INOX CW INOX B INOX BW ELC INOX BW ELC INOX BW INOX BW ELC INOX AW + Cb INOX BW INOX A+ Cb INOX AW +Cb INOX AW + Cb INOX A + Cb INOX A CITOCHROM 13 CITOCHROM 13 CITOCHROM 134 CITOCHROM 13 INOX A +Cb INOX A INOX 25-4* INOX 25-4*

Aplicación

106

CITORIEL 801 E 307-16

INOX BW ELC E 316L-16

E 316-16

INOX BW

INOX AW + Cb E 347-16

E 308L-16

Para la construcción y reparación de equipos en hospitales, lecherías, cervecerías y en la industria alimenticia en general. Soldadura de piezas de intercambiadores de calor, partes de motor a reacción.

E 308-16

INOX AW

INOX AW ELC

Electrodo Austenítico que deposita cordones planos y lisos Reconstrucción de matrices y bordes de cucharones de draga. de muy buen acabado. Resistente hasta 300ºC de Base de recubrimiento protector Unión de aceros inoxidables del grupo 18/8 y 19/9. temperatura de trabajo.

E 308L-15

INOX A ELC

Ideal para soldar aceros 18/12 Mo para unión o recubrimiento de aceros que trabajan en medios corrosivos reductores. Fabricación y mantenimiento de turbinas, bombas, tanques. En la industria química, textil, etc.

Electrodo austenítico, cuyo depósito se autoendurece con el trabajo. Posee extraordinaria tenacidad y gran resistencia a la fricción metálica. Soporta altas temperaturas de servicio sobre los 800ºC.

Ideal para lograr juntas de alta resistencia, sanas y homogéneas excentas de agrietamientos en aceros al carbono de grandes espesores, aún en extremas condiciones de rigidez. Para soldar diversos tipos de aceros inoxidables. (AISI 2XX, 3XX, 4XX, 5XX). Para rellenar y soldar piezas de acero al manganeso, partes desgastadas vías férreas, partes de molinos y pulverizadores, etc.

Los depósitos de este electrodo presentan una excelente Soldadura de aceros 18 Cr-12 Ni-2.5 Mo ELC, excelente frente al resistencia a la corrosión intergranular gracias al bajo ataque corrosivo intenso y a la corrosión por picadura (pitting), piezas contenido de carbono y la presencia de Mo. sujetas al ataque de sales o ataques de ácido en la industria química.

Depósito de gran resistencia a la corrosión y oxidación. El depósitos de éstos electrodos contiene Mo lo cual disminuye la tendencia a la precipitación de carburos, resistente a la desintegración intercristalina hasta 300ºC.

Para la soldadura de aceros inoxidables del tipo 18/8 de bajo carbono. Electrodo con revestimiento especial cuyo depósito presenta En el mantenimiento de equipos en hospitales, cervecerías y en la bajo contenido de carbono. Resistente a la corrosión industria alimenticia en general. Soldabilidad de aceros aleados y intercristalina a temperaturas de servicio hasta 600ºC. disímiles. Soporta altas intensidades por lo que se puede soldar a velocidades altas.

Depósitos de gran resistencia a la oxidación en la intemperie y bajo gases oxidantes de combustión hasta 800ºC. Buena resistencia a la corrosión intercristalina gracias a la presencia de columbio.

Electrodo adecuado para prevenir la fisuración en caliente. Base para recubrimientos protectores.Unión o recubrimiento de aceros de bajo carbono. Para Soldadura de aceros disímiles. Adecuado para soldar piezas de gran espesor.

Electrodo austenítico estabilizado con Cb. Presenta un Soldadura de aceros inoxidables con titanio. Adecuada para soldar accesorios para válvulas de vapor, estantes frigoríficas, etc. depósito libre de porosidad. Fácil remoción de escoria.

E 347-15

INOX A+ Cb

Electrodo austenítico no estabilizado Resistente a la Unión de metales disímiles. desintegración de grano a temperaturas de servicio de hasta Soldar piezas de aceros al manganeso donde se exige gran resistencia a la tracción. 300ºC.

Propiedades del depósito de soldadura

E 308-15

Clase AWS

INOX A

Electrodo


E 309-16

Clase AWS

107

CHROM 13

E 410-15

Ni Mo

CITO-

E 410

CITO-

E 310-16

INOX CW

CHROM 134

E 312-16

E 502-16

INOX 2919

CORD 502

CROMO-

INOX 309 ELC E 309L-16

INOX 309

Electrodo

Aplicación

Los depósitos de este tipo de electrodo son de estructura martensítica y se endurecen al aire, presentan una elevada resistencia al ataque corrosivo intenso en medios ácidos o de altas temperaturas. Presentan una buena resistencia a la cavilación.

Especial para reparación y reconstrucción de cucharas, agujas y accesorios de turbinas. Para soldar aceros tipo AISI 403, 405, 406, 410. Reconstrucción de turbinas Pelton para la industria química y refinerías.

Electrodo de elevada resistencia a la fluencia hasta 650ºC. Se usa en equipos y tuberías de refinería de petróleo, Para tuberías de Excelente resistencia a la oxidación en caliente. Adecuado vapor de alta temperatura y presión. Para soldar aceros al Cr-Mo. electrodo para las primeras capas de raíz en aceros al CrMo. Su alto contenido de ferrita en el depósito de este tipo de Soldadura de aceros de pobre soldabilidad en trabajos de electrodo lo hace totalmente insensible a la fisuración en mantenimiento, cuando se desconocen sus composiciones químicas. caliente y permite mantener su estructura mixta aún en los También se usa en aceros ternpiabes cuando no es posible casos de excesiva dilución con el metal base. El metal precalentar. depositado tiene una alta resistencia a la tracción y Para soldar aceros ; inoxidables de las series (AISI 2XX,, 3XX, 4XX, excelente ductilidad aún a elevadas temperaturas lo que aceros de alta templabilidad SAE 52100, 61 XX, 92XX. Para soldar y rellenar ejes, matrices herramientas. Resortes, hojas de evita la penetración de tensiones en la zona soldada. muelles, cadenas impulsores sin fin Cuerpos de maquinaria pesada, etc. Principalmente usado en tuberías, intercambiadores de calor, tanques El depósito de estos electrodos presenta una alta resistencia a la oxidación a elevadas temperaturas (1,200ºC.) y debido a de almacenamiento y en general en sitios que trabajan a alta que la estructura que presentases totalmente austenítico; no temperatura. Unión de acero inoxidable y fierro dulce. Reparación de matrices. es susceptible al temple. Para reconstruir accesorios de turbinas Pelton. Los depósitos realizados con este electrodo soportan Para soldar aceros COR 134 y todo tipo de Hidroturbinas medios altamente corrosivos aún a elevadas temperaturas (820ºC.). Tiene buena capacidad a soportar desgastes por Para soldar aceros tipos AISI 414-416-420. Relleno de piezas desgastadas por corrosión causada por ácido. erosión y cavilación.

Electrodo con depósito de alto contenido de elementos de Soldaduras de aceros al carbono con acero inoxidable. Tanques para aleación. Excelente para soldar en posición vertical soda caústica, revestimiento de torres de cracking, extractores de vapor ácido. ascendente. Apropiado para soldar elementos de acero dulce o tanques cerveceros Electrodo que da un depósito del tipo austeno-ferrítico que lo de acero inoxidable. hace insensible a la fisuración en caliente. Su bajo Tanques de tratamiento térmico con cianuros, cajas para carburación, porcentaje de ferrita disminuye los riesgos de fragilización tubería para conducción de fluídos corrosivos. por fase sigma.

Propiedades del depósito de soldadura


SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Aplicaciones Electrodos

Electrodo apropiado

Aplicación Soldar una pieza de Acero Inoxidable con otra de Acero al Carbono

INOX 29/9 – INOX CW – INOX 309L INOX AW

Soldar piezas de Acero al Manganeso

CITORIEL 801 Soldar acero de Herramientas, Aceros de mediano y alto contenido de carbono

INOX 29/9 CITOFONTE

Soldar Fierro Fundido con Acero Inoxidable Soldar aceros de aleación desconocida

EXSANIQUEL Fe INOX 29/9 – INOX CW

Soldar cualquier acero inoxidable, excepto los aceros de bajo contenido de carbono

INOX CW

Aceros en general

INOX 29/9 ANOX AW

Cojín para revestimientos duros

INOX 309L Piezas sometidas a Temperaturas elevadas

INOX CW INOX 309L CROMOCORD 502

Soldar Aceros al Cromo-Mo Soldar aceros de bajo Carbono con aceros de baja aleación Soldar aceros de Alta Resistencia con Aceros al Manganeso Cojín para recubrimientos muy duro en aceros para herramientas de corte Como recubrimiento protector en aceros de mediano carbono (soldadura de ejes)

108

INOX 309L INOX AW INOX 29/9

INOX BW ELC

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Electrodos y varillas de soldadura de acero inoxidable Se está fabricando una variedad de electrodos (de prefijo E) y varillas de soldadura de acero Inoxidable (de prefijo R, o prefijo ER si el metal de aporte puede usarse ya sea como electrodo o como varilla de soldar). Estos metales de aporte pueden producir un metal de soldadura de composición semejante a la de la mayoría de los metales de base. Se incluyen manganeso y silicio en el recubrimiento del electrodo para reducir la oxidación; se incluye titanio para promover la estabilidad del arco, para producir una escoria de fácil desprendimiento, e impedir la precipitación de carburos. Tabla 1: Metales de aporte recomendados para aceros inoxidables austeníticos al cromo-níquel, de común. TIPOS AISI DE METAL DE BASE

DESIGNACION AWS-ASRM DE METAL DE APORTE

201 202 301,302, 304, 308 304L 309 310 316 316L 317 330 321 341 17-7PH PH15-7 Mo 17-4PH AM350 AM355 A286 Tabla 2: Intervalos de corriente recomendados

ER308 ER308 ER308 ER308L ER309 ER310 ER316 ER316L ER317 ER330 ER321 ER347 W17-7PH WPH15-7 Mo 17-4PH AM350 AM355 A286

Corriente. CA O CD, AMP. Tamaño del Electrodo, pulg

posiciones plana. horizontal y hacia arriba vertical

Voltaje máximo del arco

3/64 1/16 5/64 3/32 1/8 5/32 3/16 1/4 5/16

15-25 20-40 30-60 45-90 70-120 100-160 130-190 210-300 250-400

23 24 24 24 25 26 27 28 29

15-25 25-40 35-55 45-65 70-95 100-125 130-145 109

201 202 301 302 302B 303a 304 304L 305 308 309 309S 310 310S 314 316 316L 317 317Lb 321 330b 347 348 403 405 410 414 416a 420 430 430Fa 431

Metales de base

d;

E309 E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309; d; E309; E310; E310; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; g, E312; g; E312; G; E312; r; 1 r; 1 r; 1 r; 1 E309 r; 1 r; 1 E309 e; 1

d;

110

e;

e;

e,

e;

e;

e;

d;

e;

e;

e;

e;

e;

e;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

E309 E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309; d; E309; E310; E310; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; g, E312; g; E312; G; E312; s; 1 s; 1 s; 1 s; 1 E309 s; 1 s; 1 E309 S; 1

d;

d;

e;

e;

e,

e;

e;

e;

d;

e;

e;

e;

e;

e;

e;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

1 1/4 Cr-1/2 Mo

d;

Aceros al carbono E309 E309 d; E309 d; E309 g; E310 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309 d; E309; d; E309; E310; E310; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; d; E309; g, E312; g; E312; G; E312; t; 1 t; 1 t; 1 t; 1 E309 t; 1 t; 1 E309 t; 1 d;

d;

e;

e;

e,

e;

e;

e;

d;

e;

e;

e;

e;

e;

e;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

d;

2 1/4 Cr - 1 Mo

ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 p

ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 P

ENiCrFe-3

p


ENiCrFe-3

p

ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ENiCrFe-3

Inconel

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Aleaciones de Cobre - Níquel

Tabla 3. Electrodos recubiertos recomendados para soldaduras entre aceros inoxidables, resistentes al calor, y aceros al carbono y otras aleaciones


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Aleaciones de Cobre - Níquel

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Incluye el grado selenífero, aunque generalmente no se recomienda la soldadura para ninguno de los aceros de maquinado libre cuando se requieren juntas de alta calidad. No es una designación estándar de grado AISI. d Acero Butter al cromo con E309; completar junta con E308. e Se prefiere ENiCrFe-3, especialmente para juntas cuyo servicio ha de ser a alta temperatura en atmósferas de bajo contenido de azufre, o cuando un miembro es de una aleación cuprífera. g Acero Butter al cromo con E309, y acero al cromo-níquel con E312; completar junta con E308. l Pueden usarse E309 o E310 cuando no se requiere igualación de composición con el metal de la soldadura. o Miembro a tope de cobre-níquel con dos o más capas de ENi-CrFe-3; completar junta con ENiCrFe-3. p Acero de maquinado libre a tope; completar junta con ENiCrFe-3. q Acero de maquinado libre a tope con dos capas de E309 (312 para acero al cromo-níquel de maquinado libre), y miembro a tope de cobre-níquel con una o dos capas de ENiCrFe-3, completar junta con ENiCrFe-3. r Cualquier electrodo de acero dulce E60XX o E70XX. s E8015-B2L, E8016-B2 o E8018-B2 (electrodos de acero de bajo contenido de aleación). t E9015-B3L, E9015-B3, E9016-B3 o E9018-B3 (Electrodos de acero con bajo contenido de aleación). U E7015, E7016, E7018 o E7028 (electrodos de acero dulce).

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Cuando se anotan dos o más electrodos para una combinación dada de metales de base, el primero es adecuado para la mayoría de las aplicaciones. Los otros se han anotado como alternativas, o como recomendaciones para aplicaciones de mayores exigencias, o para usarse en los casos en los que pudiera ocurrir agrietamiento con lotes y hornadas particulares del material soldado con el primer electrodo. Los requerimientos de servicio en la unión serán los que dicten el electrodo más adecuado. Se eligieron los electrodos que se recomiendan porque son adecuados para la mayoría de las aplicaciones, y porque comúnmente se encuentran en el comercio, las recomendaciones no implican que los otros electrodos no sean adecuados para muchas aplicaciones. En esos casos los electrodos que aparecen en la tabla se seleccionaron sobre la base de costos de los materiales. Para lograr los resultados óptimos debe consultarse a los proveedores en relación con los tratamientos de precalentamiento y poscalentamiento. Las dimensiones de los electrodos se indican de acuerdo con las siguientes especificaciones AWS-ASTM para metales de aporte: Aceros inoxidables, AWS A5.4, ASTM A298; aleaciones a base de níquel, AWS A5.11, ASTM 8295, aceros dulces, AWS A5.1, ASTM A233; aceros con bajo contenido de aleación, AWS A5.5, ASTM A316; aleación es de cobre, AWS A5.6, ASTM B225.

440A 440B 440C 446 501 502 505 Acero al carbono 1/4 Cr - 1/2Mo 2 1/4 Cr - 1Mo Níquel Mconel Monel Aleaciones de cobre - níquel

Metales de base


SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV PRECIPITACIÓN DE CARBUROS Este fenómeno consiste en que el carbono se combina de preferencia con el cromo y es rechazado en forma de carburo de cromo, el cual aparece ordinariamente en los contornos de los cristales. La precipitación del carburo ocurre cuando las aleaciones que contienen cormo se tratan a temperaturas que varían desde aproximadamente 800 a 1500ºF (450 a 820ºC). La precipitación del carburo disminuye la resistencia a la corrosión de la zona afectada por el calor, y puede mantenerse al mínimo aplicando a la parte un calentamiento posterior a la operación de soldadura, a una temperatura comprendida entre 1850 y 2050ºF (1000 a 1100ºC), manteniendo dicha temperatura durante 2 horas y, dejandola enfriar luego al aire. Los aceros inoxidables austeníticos, cuando se calientan en el intervalo de 800-1500ºF, experimentan una migración de cromo, lo que baja su resistencia a la corrosión. Esta se debe a la precipitación, en los linderos de los granos, de películas muy finas de carburos ricos en cromo, que contienen hasta 90% de este metal. Como el cromo procede de la capa de metal inmediatamente adyacente al contorno de los granos, el metal puede sufrir allí una seria baja en su resistencia a la corrosión. Este fenómeno se llama precipitación del carburo, y el tipo de corrosión que puede ocurrir se llama corrosión intergranular. Por la precipitación del carburo, o la posibilidad de alabeo o de deformación de la pieza de trabajo, no se recomienda el precalentamiento. Sin embargo, puede requerirse el relevado de esfuerzos para asegurar la estabilidad dimensional. El relevado de esfuerzos puede efectuarse en un amplio intervalo de temperaturas, dependiendo de la magnitud del relajamiento requerido. El tiempo durante el cual se sostienen las temperaturas debe ser de alrededor de una hora por pulgada de espesor de la sección, a temperaturas interiores a 1200ºF. Por el coeficiente de dilatación y la baja conductividad térmica de estos aceros, deben dejarse enfriar en horno.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Soldadura Eléctrica en Posición Vertical Factores que deben considerarse para esta posición: • Regulación de la corriente: Amperaje ligeramente menor que en posición plana. • Angulo del electrodo: El indicado en las figuras. • Velocidad de avance: El avance será lento, pero el movimiento oscilatorio debe ser más ligero. Métodos de Soldadura en Posición Vertical • Método ascendente: El cordón de soldadura se forma ascendiendo, o sea se empieza en la parte inferior y se termina en la parte superior de la unión. Por este método se logra una mejor penetración y mayor depósito de material por pasada. • Método descendente: El cordón de-soldadura se realiza desde arriba hacia abajo. Este método se emplea para soldar planchas delgadas, de menor espesor que 5 mm. La penetración y el depósito de material es menor. Juntas de Solapo y de Angulo en Posición Vertical • Método ascendente: Observar los movimientos recomendados y los ángulos de inclinación del electrodo a la pieza. • Método descendente: Observar los movimientos recomendados y los ángulos de inclinación del electrodo a la pieza.

45 º

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4 5º

3 0º º 40

0º

Método Ascendente

Método Descendente

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Juntas a Tope en Posición Vertical •

Método ascendente: Observar los movimientos recomendados, así corno el ángulo de inclinación del electrodo con respecto a la pieza.

•

Método descendente: El movimiento del electrodo, la longitud del arco y el ángulo de inclinación del electrodo con respecto a la pieza siguen siendo, generalmente, los mismos como en las juntas de solape. Muchas veces se emplea este método para la última pasada en planchas gruesas, dando así al cordón un aspecto más liso.

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Método Ascendente

Técnica de soldeo para el empleo en vertical de los electrodos de la clase E-70XX Aunque las técnicas de soldeo en vertical comentadas en apartados anteriores, en principio, son válidas para todo tipo de electrodos, en algunos casos es recomendable aplicar ligeras modificaciones cuando se utilizan electrodos de la clase E-70XX. Para el soldeo en vertical descendente, “arrastrar” el electrodo ligeramente, trabajando con un arco muy corto. Evitar los arcos que disminuyen la protección y merman la calidad de la soldadura. Aplicar cordones estrechos o con ligero balanceo en lugar de amplias pasadas. Si se suelda en CC, trabajar con intensidades de corriente más bajas que si se suelda con CA. Dirigir el electrodo directamente sobre el baño y con una ligera inclinación en el sentido de avance. Para el soldeo en vertical ascendente, es recomendable en muchos casos al pasada triangular. No emplear el movimiento de “latigueo” ni sacar el electrodo del baño de fusión. Dirigir el electrodo directamente sobre el baño y con una ligera inclinación que ayude a controlarlo. Trabajar con la mínima intensidad de las recomendables para el electrodo.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV ENSAYO DE ELASTICIDAD La mayoría de los metales no se rompen en forma repentina. A medida que se aplica gradualmente la carga en una máquina para pruebas de tensión (Fig. 1), por ejemplo, se ve que la probeta se estira durante algún tiempo. Luego se produce la formación de un cuello o “estricción” en algún punto, y por último, al aumentar la carga, se rompe la parte. El estiramiento que se observa en una prueba de esta naturaleza no es uniforme.

Fig. 1. Probeta de placa soldada en la que se aprecian la estricción y la falla.

Al principio es un estiramiento elástico, y más tarde un estiramiento permanente. Si se toma un trozo de caucho y se estira, regresa a su tamaño original tan pronto se le suelta. Si se le estirara con más fuerza, saltará. Sin embargo, sea cual fuere la fuerza con que se le estire, tuerza o aplaste, mientras no se rompa, regresará a su tamaño original al suprimir la fuerza. Hasta cierto punto, los metales se comportan como el caucho. Son elásticos. Se estiran, se doblan, o se tuercen bajo la acción de una fuerza y regresan a su tamaño original cuando se suprime la fuerza, en la misma forma, pero o en el grado en que lo hace un trozo de caucho. Cuando el caucho llega al término de su elasticidad, se rompe. La mayoría de los metales, empero, no se rompen al llegar a su límite elástico, sino que siguen estirándose por algún tiempo antes de romperse. Pasando el límite elástico, por tanto, los metales se comportan como un chicloso - cambian de forma con la fuerza. Sin embargo, cuando se suprime la fuerza, no regresan a la forma original, sino que quedan deformados en forma permanente. En breve, cuando actúa una fuerza sobre una parte metálica, tirando de ella, torciéndola, doblándola o aplastándola (comprimiendola), la pieza cambia de forma elásticamente durante algún tiempo, o hasta que la fuerza llegue ala límite elástico, por tanto, es el punto en el que comienza la deformación permanente. En las aplicaciones industriales, se determina aproximadamente este punto, y se expresa como el unto de fluencia o como resistencia a la fluencia del metal. Fragilidad La fragilidad es la propiedad contraria a la ductibilidad. Los materiales frágiles son substancias que fallan sin deformación permanente apreciable. Una substancia frágil tiene también baja resistencia al choque o al impacto, o sea, a la aplicación rápida de fuerzas. Un ejemplo de metal frágil es la fundición blanca ordinaria de hierro.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV RIESGOS PROFESIONALES Cómo minimizar los riesgos profesionales Para una persona, sufrir un accidente puede convertirse en una experiencia indeseable si éste ha sido grave y además del sufrimiento propio, está el de la familia y demás conocidos. A esto se suma el temor de posiblemente perder el empleo, acarrear con gastos altos o quedar con alguna lesión permanente. Si por ejemplo, el siniestro ocurre en una empresa muy pequeña, ésta podría enfrentarse a una crisis económica ya que no cuenta con los recursos necesarios para cubrir cualquier eventualidad. Pero como lo dijimos antes, la peor parte es aquella que no se puede compensar con dinero como lo es el sufrimiento de un empleado o el de su familia. Dentro de los gastos en que debe incurrir una empresa están el de pagar por un trabajo no realizado, medicamentos, cuentas hospitalarias, indemnizaciones, reparación de máquinas o equipos averiados, etc., sin contar que se puede presentar una baja en la producción y por ende en la calidad del trabajo.

Así mismo, cuando ocurre algún incidente se debe buscar una persona que reemplace a la que sufrió el percance, de tal modo que se debe buscar y capacitar a posibles candidatos substitutos sin haber planeado nada, ya que los accidentes llegan sin avisar. Públicamente, la imagen de la compañía puede resultar deteriorada ya que se le reconocerá como una compañía que no ha tenido la intención de propender seguridad a sus empleados y en materia de higiene y salubridad quedará muy mal parada frente a sus competidores.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV El gran desafío es luchar porque se minimicen las malas condiciones de seguridad e higiene y se prevengan los posibles accidentes que puedan presentarse, teniendo especial énfasis en hacer el trabajo con todas las garantías necesarias y en un ambiente favorable para su desarrollo.

Los programas que se implanten de salubridad y seguridad serán los que permitirán que en un futuro no se presente ninguna clase de incidentes con riesgos que pueden incluir hasta la muerte. Tanto empleados como empleadores deben ponerse de acuerdo para implantar excelentes medidas que conduzcan a no sufrir inconvenientes. Para prevenir en vez de lamentar, lo ideal es que se obedezca siempre el programa que se va a implantar.

Seguridad

De nada sirve tener lo último en seguridad si un empleado hace caso omiso a las recomendaciones que se le hagan, poniendo en riesgo su salud y las de sus compañeros de labores quienes deben colaborar para que todo siga su curso óptimo. Es indudable que unas empresas necesitan prestar más atención que otras en aspectos de prevención de desastres. Aquellas cuyos empleados manejan máquinas, están expuestos a sustancias tóxicas, etc., deben esforzarse por cuidar que nada malo les ocurra a sus trabajadores. Sin embargo, lo mejor es que todas lo hagan para no tener posibles lamentaciones.

Registro de accidentes

Para finalizar, no debemos olvidar que en muchos accidentes el dinero no lo resuelve todo. Existen secuelas morales difíciles de borrar que sin embargo pueden prevenirse si se adopta bien y de una manera eficiente un buen programa encaminado a mejorar la salubridad y buen ambiente empresa.

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Acc iden • Análisis • Reportes

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Estrategia general de prevención de los riesgos profesionales El Decreto Ley 89/381 publicado en 1989 ha sido interpretado como un derecho nacional en todos los países de la Unión Europea. Ordena que el empleador asegure “la salud y la seguridad de los trabajadores en todos los aspectos ligados al trabajo”. Igualmente debe poner en marcha los principios generales de la prevención: - Evitar los riesgos. - Evaluar los riesgos que no pueden ser evitados. - Combatir los riesgos en la fuente. - Adaptar el trabajo al hombre. - El énfasis es entonces focalizado no sobre la protección y la vigilancia médica de los trabajadores, pero sí en la prevención de los riesgos. Los problemas de aplicación de esta ley son numerosos y el presente documento propone cuatro esenciales: - La terminología debe ser clara y todos los actores de la prevención deben tener la misma comprensión de los términos tales como factor de riesgo, daños, riesgo, prevención, protección. - El conjunto de los problemas que involucran la salud y la seguridad deben ser tenidos en cuenta y no solamente aquellos que son los más evidentes o aquellos que corresponden a los conocimientos disponibles. - La prevención de los riesgos debe efectivamente ser realizada, no solamente en las grandes empresas, sino también en las pequeñas y medianas empresas. - El enfoque de la prevención debe ser estructurado de manera que aproveche al máximo las capacidades y conocimientos disponibles y asegure la complementación de los diferentes actores. El presente artículo busca describir en términos amplios una “Estrategia general de prevención de riesgos”. Esta estrategia debe ser suficientemente explícita para poder definir: - Quienes son los participantes (internos, externos, expertos). - Eso que ellos pueden o deben realizar como acciones de análisis o prevención. - Los conocimientos que ellos deben tener. - Las complementaciones con los otros actores. - Ella, sin embargo debe ser suficientemente general para permitir adaptar los medios disponibles a los problemas encontrados, al tamaño de la empresa y a los conocimientos disponibles internos o externos.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV El objetivo de la estrategia es la prevención de los riesgos; el estudio de los riegos no es en sí el fin, pero sólo es una etapa hacia la prevención. La profundidad de este estudio será función de las informaciones necesarias para encontrar los métodos de prevención y de protección más adecuados. Es entonces la prevención la que determinará los estudios a realizar. La estrategia propuesta es una estrategia en diferentes niveles de complejidad creciente, requiriendo conocimientos cada vez más especializados. El procedimiento se detiene cuando las informaciones recogidas son suficientes para definir las medidas de prevención y de protección hasta que el riesgo residual sea aceptable. Definiciones y conceptos El procedimiento de prevención de los riesgos utiliza 10 conceptos precisos. 1. Los factores de riesgos son todos los factores de la situación de trabajo susceptibles de interferir con la salud y el bienestar de los trabajadores. Se trata de lo que la mayoría de las personas, en el lenguaje corriente, llaman los riesgos: el ruido, el trabajo en altura. Ya veremos que un sentido diferente debe ser asociado a la palabra “riesgo”. Sin embargo, parece difícil separarse totalmente de esa palabra, y los términos “factores de riesgo” aparecen preferiblemente para los términos “peligro” y “nocivo” utilizados frecuentemente en numerosas estrategias. - Esos factores de riesgo pueden estar condicionados a: - La seguridad: el trabajo en altura, un piso desnivelado, la utilización de un cuchillo, la electricidad. - La salud: el ruido, los solventes, la manipulación de cargas. - El bienestar, el confort y el desarrollo personal: el trabajo por turnos, la autonomía, las relaciones, el estrés.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 2. El segundo concepto es aquel relacionado con el efecto, la lesión, que puede resultar de esos factores de riesgo. En las tres categorías de factores de riesgo definidas anteriormente, se puede tratar de: - Fracturas, esguinces, cortadas, electrocuciones. - Sorderas, intoxicaciones, dolores lumbares.

3. El tercer concepto es la gravedad de esas lesiones para el mantenimiento de la integridad física y psíquica de las personas involucradas. Esta gravedad puede ser definida con base en: - La incapacidad de trabajo temporal, hacia la amenaza por la vida en los casos de los factores de riesgos de la seguridad. - Los efectos en la salud, reversibles o no, para los factores de riesgos susceptibles a generar efectos fisiológicos. - La interferencia con el bienestar, la satisfacción, la motivación del trabajador, para los factores de riesgo sociales y organizacionales. Podemos caracterizar la gravedad por medio de una escala cualitativa como: -

Sin gravedad.

-

Gravedad leve

-

Gravedad moderada: incapacidad de trabajo de 2 ó 3 días; efectos en la salud reversibles; interferencias sistemáticas con el trabajo.

-

Gravedad importante: incapacidad en el trabajo por más de tres días; sin incapacidad permanente; efecto en la salud reversible pero grave, daño severo.

-

Gravedad severa: incapacidad temporal y permanente; efecto en la salud irreversible.

-

Gravedad muy severa: amenaza a la vida de una o más personas.

Otras escalas han sido propuestas, apropiadas a una sola categoría de factores de riesgo (seguridad, agentes químicos). La mayoría son escalas cuantitativas, interesantes para estudios epidemiológicos, pero después discutiremos su conveniencia en el contexto de la prevención, que es nuestro objetivo.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 4. El cuarto concepto es aquel de la exposición a cada factor de riesgo, es decir, el tiempo, la frecuencia, el nivel al cual el trabajador ha estado expuesto. La apreciación de la exposición puede en ciertos casos ser realizada en términos cuantitativos por mediciones. Esas evaluaciones cuantitativas son frecuentemente difíciles, largas, costosas y a veces poco necesarias, al menos al comienzo una escala cualitativa como la siguiente debe ser utilizada: 5. La probabilidad de sobrevenir una lesión durante la exposición, pero sin tener en cuenta el tiempo y la frecuencia de esta exposición. Esta etapa generalmente está integrada a la siguiente: la evaluación del riesgo propiamente dicho, teniendo en cuenta la duración y la frecuencia de la exposición. Su evaluación, de manera separada, es muy sutil y no se imponen en el abordaje resumido del diagnóstico precoz, donde las soluciones inmediatas de prevención son dadas. Ella se manifiesta indispensable en las etapas posteriores de profundización. Esta probabilidad es función de las mismas condiciones de trabajo; fiabilidad de las máquinas, inflamabilidad de los materiales, organización del trabajo, quejas temporales. Una escala cualitativa como la siguiente puede ser utilizada para evaluar esta probabilidad: - Prácticamente imposible. - Posible pero muy poco probable. - Concurrencia de circunstancias inhabituales. - Muy probable. - Inesperado. Esta probabilidad es igualmente en función de factores individuales tales como el sexo, la edad, la antigüedad, la experiencia, las capacidades físicas y mentales, la susceptibilidad individual. Estos factores individuales son a veces llamados “factores de riesgo”. Esta denominación es poco aceptada porque ella se aleja totalmente de la aceptación común y es susceptible de ser más una fuente de confusión que de claridad. El sexo del trabajador no es evidentemente un “peligro” ni una “lesión”. El es, sin embargo, susceptible de modificar la probabilidad de un cierto efecto cuando el trabajador realiza una tarea determinada. Como consecuencia, la probabilidad de adquirir lesiones lumbares es más elevada para una mujer que para un hombre, cuando el trabajo es la manipulación de carga pesada. Esos factores individuales son desde luego factores agravantes llamados “factores” del riesgo. 6. El sexto concepto es el riesgo probablemente dicho, es decir, la probabilidad de sobrevenir un efecto de una cierta gravedad, teniendo en cuenta la exposición al factor de riesgo y la probabilidad de este efecto durante la exposición. Este riesgo puede ser evaluado cuantitativamente si la gravedad, exposición y probabilidad, han sido ellas mismas cuantificadas. Esto puede ser interesante para comparar diferentes riesgos y definir las prioridades, o para comparar el riesgo antes y después de las diversas modificaciones posibles. 121

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV El método Kinney permite ir más lejos, comparando los diferentes métodos de las soluciones técnicas y sus costos. Sin embargo, nosotros quisiéramos insistir sobre el hecho de que el principal interés del método hasta ahora analizado, no es la cuantificación del riesgo, sino la reflexión sobre los efectos y los peligros potenciales, la observación de la exposición, el estudio de la influencia de los cofactores. Estas etapas, frecuentemente consideradas como intermediarias, son las más importantes en el proceso de la prevención. La mayoría de las veces, la evaluación cuantitativa del riesgo es superflua y una evaluación cualitativa es suficiente como lo propone Hwakins et Coll, es con este propósito que anteriormente omitimos las escalas cuantitativas. 7. El séptimo concepto es aquel de carácter “aceptable” o no del riesgo. Las legislaciones no hablan casi nada sobre este concepto. Al contrario ellas dan los valores límites de exposición más allá de los cuales, implícitamente, el riesgo sería inaceptable, paradoxálmente, sin embargo, ese riesgo no es en general conocido, por ejemplo ¿Cuál es el “riesgo”, es decir, la probabilidad de una lesión de cierta gravedad, después de tres años de exposición a una concentración dada de un solvente?. Sin embargo, ella exige que el riesgo debe ser reducido al valor más bajo posible, lo que significa que, contrariamente a las habitudes corrientes: - Reducir la exposición al valor límite no es suficiente, si hay la “posibilidad” de hacerlo mejor. - Todo debe ser realizado para reducir la exposición, así los valores límite continúen sobrepasados. El carácter del riesgo aceptable o no, debe por consecuencia igualmente, ser valorado no solamente en función del riesgo como tal, también en las posibilidades de reducción. La siguiente escala cualitativa puede ser utilizada: - Riesgo insignificante.

- Riesgo llevado a un nivel aceptable.

- Riesgo insuficientemente o ineficazmente controlado. - Riesgo elevado o ineficazmente controlado. - Riesgo muy elevado o ineficazmente controlado. 8. La prevención: los medios de prevención son las medidas técnicas u organizacionales colectivas susceptibles de eliminar el factor de riesgo, de reducir la gravedad del daño, de disminuir la exposición o la probabilidad del daño, es decir, del hecho de intervenir en ciertos o en todos los elementos definidos anteriormente, de manera a reducir el “riesgo”. Los ejemplos parecen evidentes para ilustrar que la búsqueda de soluciones depende más de los elementos del estudio del riesgo que del valor final del riesgo.

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SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV 9. La protección: después del fracaso de las medidas de prevención realizadas para suprimir el riesgo, en ciertos casos es necesario recurrir a los medios de protección personal que deben ser usados por los trabajadores para reducir la probabilidad de lesión, zapatos de seguridad, casco antiruido, gafas para el trabajo en pantallas de visualización.

10. La vigilancia médica: por vigilancia médica entendemos los exámenes periódicos tales como los test funcionales respiratorios, audiometrías, deben ser realizados con el fin de asegurarse de que un trabajador expuesto a un riesgo y por el cual hay una cierta probabilidad de ocasionar un daño, todavía no ha desarrollado la lesión. Esta vigilancia médica no es el único rol del médico del trabajo, y en el proceso que describiré posteriormente, él será un actor indispensable, para la definición de las posibles lesiones, su potencial, su gravedad y la apreciación del carácter aceptable o no aceptable del riesgo. La vigilancia médica tal como está definida, es decir la realización de exámenes especializados en relación con el daño específico, no puede ser determinada solamente a partir de la existencia de un factor de riesgo, pero, sí en función del riesgo. La naturaleza de esta vigilancia médica no debería ser definida únicamente con base al estudio de los riesgos, sino también, en función de la probabilidad de los daños y del carácter aceptable o no aceptable del riesgo del riesgo, tanto a nivel individual como colectivo.

Vigilancia

Médica

La eliminación de los riesgos o su reducción por debajo del nivel aceptable no puede hacerse en una sola vez. La cantidad de factores de riesgo y el número de situaciones de trabajo donde esos factores existen es tan grande que sería utópico e imposible quererlos estudiar todos en detalle. Esto sería de otra parte inútil pues, en la mayoría de los casos las medidas de prevención pueden ser tomadas de entrada a partir de simples observaciones por las personas de la empresa quienes conocen en detalle las condiciones de trabajo. Solamente en ciertos casos, un estudio más detallado es necesario y únicamente en casos particularmente complejos, la participación de expertos es indispensable. Numerosas técnicas son disponibles. Esos métodos no tienen el mismo peso, ni el mismo campo de aplicación, ellos no son utilizables por las mismas personas ni en todas las empresas. En el contexto de “pequeñas y medianas empresas” las únicas herramientas utilizables son las listas de control, las auditorias, los estudios de puestos de trabajo y de las actividades realizadas. La estrategia propuesta comprende cuatro etapas sucesivas: diagnóstico precoz, observación, análisis y experto. 123


1. Etapa de diagnóstico precoz: aquí se tratan de identificar los principales “problemas” y de solucionar los errores evidentes tales como huecos en el piso, recipientes que contienen solventes dejados al abandono, pantalla de computador hacia la ventana. En este estado sería inoficioso la utilización rigurosa de los términos antes mencionados. Hablaremos de “problemas” en el sentido general del lenguaje corriente. Esta identificación debe ser realizada de manera interna en la empresa, por el encargado de la prevención, o por el empleador mismo en las pequeñas empresas, con la colaboración de los trabajadores. Para hacerse, es necesario una herramienta simple y rápida tal como una lista de control establecida para el sector industrial. Numerosas listas existen. Sería útil centralizarlas, unificarlas antes de distribuirlas de manera amplia. Al final de esta primera etapa, algunos “problemas” podrían ser resueltos, pero otros podrían ser identificados, entonces ellos harían el objeto de un estudio para la etapa de observación. 2. Etapa de observación: los “problemas” no resueltos en la etapa de diagnóstico precoz deben ser estudiados a más profundidad. Lesión, exposición, probabilidad, riesgo, prevención, protección, deben ser evaluados más detalladamente. El campo de estudio debe ser ampliado a los factores de riesgo menos específicos pero que también son importantes. El método debe continuar simple, fácil de asimilar y de utilizar, rápido y poco costoso, de manera a que pueda ser utilizado lo más sistemáticamente posible por los encargados de la prevención en la empresa con la colaboración de los trabajadores y de los superiores inmediatos. El procedimiento de la figura 1 puede continuarse de manera cualitativa. Lo esencial es de nuevo reflexionar sobre los problemas encontrados y buscar las soluciones de prevención, en lugar de definir el valor final que caracteriza el riesgo.

124

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV El carácter aceptable de la situación de trabajo es determinado en función de las informaciones “objetivas” recogidas pero, también de la apreciación y de las quejas de los trabajadores. Las conclusiones extraídas de este balance son: - Cuáles factores parecen tener un riesgo importante y deben ser analizados en prioridad. - Cuáles factores son desde el comienzo satisfactorios y deben mantenerse como tales. Esta etapa de observación requiere de un conocimiento íntimo de la situación de trabajo en diferentes aspectos, sus variantes, los funcionamientos normales y anormales. Esta observación debe ser global, es decir, cubrir todos los factores de riesgo, independientemente de la formación de la persona que dirige el estudio. Es entones deseable que él sea realizado a partir de listas de control más completas y más detalladas que aquellas utilizadas en la etapa de diagnóstico precoz, estas listas pasan a una revisión de todos los factores de riesgo susceptibles de ser encontrados, dando el orden de importancia al grado de exposición e indicando los métodos de prevención más corrientes. 3. Etapa de análisis: cuando las etapas de diagnóstico precoz y de observación no han permitido llevar el riesgo detectado a un valor aceptable, es necesario ir aún más lejos en el análisis de sus componentes y en la búsqueda de soluciones. Esta profundización debe ser realizada por las personas que tengan los conocimientos requeridos y que dispongan de las herramientas y de las técnicas necesarias, en estrecha colaboración y no en lugar de los responsables internos, para que ellos aporten los conocimientos de la situación de trabajo y los medios necesarios. Esta etapa puede ser un tanto más difícil de comprender y de utilizar como, más larga y más costosa, porque ella se dirige a los especialistas y solo será utilizada en casos especiales en donde la cuantificación del riesgo y sus componentes sean indispensables para encontrar la solución. Al finalizar esta etapa de análisis, el riesgo residual será evaluado en función de las medidas de prevención planeadas o ya realizadas. Si este riesgo continúa inaceptable para ciertos factores, es necesario ir todavía más lejos en el estudio del riesgo. 4. Etapa de experto: la colaboración de personas muy especializadas es una necesidad. Ellas conocen más la situación de trabajo pero van a aportar a los actores de la prevención tanto internos como externos sus conocimientos metodológicos y técnicos. Mediciones muy puntuales serán realizadas. Tales estudios deben ser ocasionales y circunstanciales. Ellos deben ser realizados según un cuaderno de cargas preciso establecido por los encargados internos de la prevención en la empresa, los cuales deben, por lo general, no ser globales ni participativos pero sí aportar su experiencia a la solución de los “problemas” que ocasionan riesgos a los trabajadores.

125


1.

¿Qué pasos considera Ud para soldar en filete en posición vertical ascendente?

2.

¿Cómo se clasifican los aceros aleados?

3.

¿En qué se diferencian los aceros de baja aleación con los de alta aleación?

4.

¿Cómo se designan los aceros de alta aleación?

5.

¿Cómo se designan los aceros para herramientas aleadas?

6.

¿Cómo se designan los aceros rápidos?

7.

¿Cómo se clasifican los aceros inoxidables?

8.

¿Qué porcentaje de cromo y níquel contienen los aceros SAE 30304, 30310 y AISI 201 y 303?

9.

¿Qué aspectos se consideran al soldar aceros inoxidables austeníticos?

10. ¿Cómo se disminuye el efecto de precipitación de carburos? 11.

¿Qué aspectos se considera al soldar aceros inoxidables ferríticos?

12. ¿Qué aspectos se considera al soldar aceros inoxidables martensíticos? 13. ¿Qué electrodos se recomienda para soldar aceros al manganeso, acero inoxidable con acero al carbono? 14. ¿Qué electrodos se considera para soldar aceros X8CrMnNi189 y X5CrNi189? 15. ¿Qué electrodos se utilizan para soldar aceros en general? 16. ¿En qué consiste la precipitación de carburos? 17. ¿Qué técnicas se considera para soldar en posición vertical ascendente y descendente? 18. ¿Cómo minimizar los riesgos profesionales? 19. ¿Qué estrategia debe aplicar en la prevención de los riesgos profesionales?

126

SEMANA Nº 4 TAREA: SOLDADURA EN FILETE EN POSICIÓN VERTICAL ASCENDENTE

127

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV DIAGRAMA SCHAEFFLER El Diagrama Schaeffler muestra la influencia de elementos de aleación en la estructura del depósito. Asimismo, muestra los rangos de temperaturas criticas durante el proceso de soldado. 32 0

Equivalente Ni = % Ni + 30 x % C + 0.5 x % Mn

28

5

10 24 A 20

20 1

40

16 80 12

100

8

4

0 0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

Equivalente Cr = % Cr + % Mo + 1.5 x % Si + 0.5 x % Cb A = Austenita

F = Ferrita

M = Martensita

1

Rango arriba de 1250 ºC en el que existe peligro de obtener fisuras en caliente.

2

Rango de fragilidad debido a la fase sigma después de haber estado expuesto a temperaturas entre 500 ºC y 900 ºC.

3

Rango abajo de 400 ºC en que existe peligro de fisuras debidas al temple.

4

Rango de 1150 ºC en que se obtiene un crecimiento de grano. 128

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Ejemplo: Soldar un AISI 410 con Electrodo Austenítico

28 E - 310

0%

5% 10%

24 AUSTENITA

20%

20

40% E - 309

A+M

16

80% A+F 12

8

100%

MARTENSITA

A+M+F

4

FERRITA

AISI 410

0

8

12

16

20

24

28

Proceso

Coeficiente de dilución

SMAW

20 - 30%

SAW

25 - 50%

MIG corto

15 - 30%

MIG spray

25 - 50%

TIG

20 - 40%

TIG sin aporte

100%

129

32

36

40

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV SOLDADURA EN VERTICAL En la fabricación de muchas estructuras, tales como edificios metálicos, puentes, tanques, oleoductos, barcos y diversos elementos de máquinas, el soldador se ve obligado con mucha frecuencia a depositar soldaduras en posición vertical. (Fig. 1). Uno de los principales problemas de la soldadura en vertical estriba en que el metal fundido procedente del electrodo y de los bordes de las piezas a soldar tiende a caerse por la acción de la gravedad.

Fig. 1. Después del punteado, el soldador enlaza los distintos elementos mediante soldaduras en vertical.

Para evitar que se produzca este fenómeno deben utilizarse electrodos de gota fría. También puede lograrse un buen control del baño mediante una correcta manipulación del electrodo y seleccionando únicamente los electrodos destinados específicamente a este tipo de trabajo. Posición y movimientos del electrodo La soldadura en vertical puede realizarse mediante el depósito de cordones ascendentes o descendentes (Fig. 2). La soldadura en vertical descendente es muy adecuada para el soldeo de espesores finos, pues debido a su pequeño poder de penetración, permite conseguir buenas soldaduras sin peligro de perforar las piezas. Además, también presenta la ventaja de una mayor rapidez, lo cual es importante en trabajos de producción.

Fig. 2. Posición del electrodo para el soldeo en descendente.

Aunque la soldadura en descendente suele recomendarse generalmente para el soldeo de espesores finos, también puede aplicarse a un amplia gama de espesores. Para espesores iguales o superiores a 6 mm, es más práctica la soldadura en vertical ascendente porque presenta un mayor poder de penetración. Además, permite un mejor control del baño debido a que el metal solidificado sirve de soporte para el material de aportación restante. Para la soldadura en vertical descendente, posicionar el electrodo como se indica en la Fig. 2 izquierda. Iniciar la soldadura en la parte superior de la junta y desplazar el electrodo hacia abajo en línea recta o con un ligero balanceo lateral. Cuando se suelda con balanceo lateral, es recomendable un movimiento en forma de media luna, con la parte convexa hacia arriba. Para el soldeo en vertical ascendente, iniciar el trabajo en la parte inferior d ela junta, con el electrodo perpendicular a las piezas. Una vez iniciado el cordón, inclinar el electrodo hasta alcanzar la posición representada en la Fig. 2 derecha. 130

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Depósito de cordones en vertical descendente Para esta práctica, trazar una serie de líneas rectas sobre una chapa y sujetarla de forma que queden en posición vertical. Cebar arco en la parte superior de la chapa y depositar un cordón sobre cada línea, desplazando el electrodo hacia abajo. El electrodo debe formar con la chapa un ángulo de unos 60º, como se indica en la Fig. 3. Trabajar con arco corto y llevar una velocidad suficiente para que el baño de fusión y la escoria líquida se mantengan por encima del cráter. Para el depósito de los primeros cordones, no dar al electrodo ningún tipo de balanceo lateral. Una vez adiestrados en esta operación, intentar depositar cordones con balanceo lateral, pero teniendo en cuenta que este balanceo debe ser de pequeña amplitud y con la parte alta del mismo pasando siempre por encima del extremo superior del cráter. (Fig. 3).

Soldadura descendente con ligero balanceo lateral

Soldadura descendente sin balanceo lateral

6 0º

60º

Fig. 3. Métodos de soldeo en vertical descendente

Depósito de cordones en vertical ascendente 1. Coger una chapa de mm de espesor y trazar sobre ella una serie de líneas rectas. A continuación sujetar la pieza de forma que las líneas queden en posición vertical. 2. Cebar arco en la parte inferior de la pieza y depositar un cordón sobre cada línea. A medida que se va aportando material, dar al electrodo un movimiento de “latigueo” como el indicado en la Fig. 4. Este movimiento, que debe realizarse a base de simples giros de muñeca, no debe suponer una extinción del arco, sino una elevación momentánea del electrodo que permita la solidificación del baño. A continuación se vuelve al cráter y se hace una nueva aportación de material. Este proceso se va repitiendo hasta completar el cordón. Es importante insistir en que el arco o debe llegar a extinguirse, aunque debe retirarse lo suficiente para que el baño llegue a solidificar y pueda servir de soporte para aportaciones posteriores de material. Continuar el depósito de cordones en ascendente sobre cada línea, hasta conseguir un aspecto liso y de anchura uniforme.

131

Fig. 4. Un movimiento de latigueo ayuda a controlar el baño en la soldadura en vertical ascendente.

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Depósito de cordones en ascendente con balanceo lateral En muchos trabajos de soldadura es necesario realizar una aportación de tal volumen que no se puede conseguir sin balanceo lateral del electrodo. La anchura y el espesor del cordón pueden controlarse utilizando alguno de los movimientos de balanceo representados en la Fig. 5. Con cualquiera de estos movimientos se pueden realizar depósitos de un espesor aproximadamente igual al doble del diámetro del electrodo. En todos estos tipos de balanceo, durante la parte baja del recorrido, el electrodo incide directamente sobre el baño, mientras que al elevación momentánea del electrodo hasta la cresta del movimiento disminuye la aportación de calor sobre el metal fundido y permite su solidificación. Posteriormente el electrodo vuelve a bajar y se repite el ciclo. Cuando se requiere un buen aspecto del cordón es conveniente depositar una pasada de acabado de pequeño espesor.

Fig. 5. Tipos de movimientos aplicables al depósito de cordones gruesos.

Antes de aplicar estos tipos de balanceo sobre uniones, practicar los movimientos haciendo recargues sobre una chapa en posición vertical. Repetir esta práctica hasta conseguir el depósito de un cordón uniforme y de buen aspecto.

Uniones a solape, en vertical ascendente 1. Coger dos chapas de 6 mm y puntearlas para formar una unión a solape. Sujetarlas en posición vertical. 2. Depositar un cordón estrecho, sin balanceo lateral, en el fondo de la junta. 3. Depositar una pasada adicional, como se indica en la Fig. 6. Utilizar balanceo lateral y trabajar en ascendente. Asegurarse de que la segunda pasada funde perfectamente con la primera, así como con los bordes de ambas chapas.

132

Fig. 6. Unión a pasadas.

solape, en vertical, en dos

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Uniones a tope, en vertical ascendente 1. Preparar dos chapas de 6 mm, con los bordes achaflanados para formar una unión en V a 60º. 2. Puntearlas a tope, con una separación de 1,5 a 2 mm y situarlas en posición vertical. 3. Depositar un cordón de penetración y seguir con capas adicionales, como se indica en la Fig. 7. Limpiar la escoria después de cada pasada y comprobar si hay fusión correcta entre cordones y bordes mediante un ensayo de plegado realizado sobre un tornillo de banco. Fig. 7. Unión a tope, en vertical, en varias pasadas.

4. A continuación, intentar uniones a tope sobre chapas de 10 ó 12 mm de espesor. Para esta práctica preparar la junta con bordes en V a 60º y con un talón de 2 ó 3 mm. Puntear las piezas con una separación de unos 3 mm y posicionar la junta en vertical. Depositar las pasadas necesarias y finalizar con una pasada de acabado. Uniones en ángulo interior, en vertical ascendente 1. Coger dos chapas de 6 mm y puntearlas para formar una junta en T. Situar la junta en posición vertical. 2. Depositar un cordón estrecho en la raíz de la junta. 3. Limpiar la escoria y depositar una o dos pasadas más, como se indica en la Fig. 8

Fig. 8. Unión en ángulo interior, en vertical, en varias pasadas.

133

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV PRUEBA DE CALIFICACIÓN EN PROBETAS SOLDADAS Si bien las pruebas de la AWS están ideadas para separar a los soldadores capaces de los aficionados, muchos soldadores profesionales han fallado por razones que no están relacionadas con su habilidad para soldar. El Código Estructural de la A WS reduce al mínimo tales posibilidades haciendo de la prueba una demostración más positiva de la calidad de la soldadura y de la habilidad para soldar. Sin embargo, todavía es posible fallar en la prueba por mala calidad de la placa, por muestras preparadas incorrectamente o por interpretación incorrecta de los resultados. Esto es exasperante para el soldador y costoso para la compañía que lo emplea. Es ventajoso para todos cuidar que las pruebas se efectúen apropiadamente para que los resultados sean una medida precisa de la habilidad para soldar. Antes de tomar una prueba, debe uno cerciorarse de que se hayan seleccionado los detalles apropiados de prueba para el tipo de acero, espesor de placa, junta y posición de soldadura que han de usarse. Luego debe verificarse la resistencia de la placa. Las pruebas de doblez en cara y en raíz están diseñadas de manera que tanto la placa como la soldadura se estiren durante la prueba. Si la placa tiene una resistencia substancialmente mayor que el metal de la soldadura (y esto es posible tratándose de acero comprado como comercial), la placa no se estirará lo suficiente, con lo cual forzará a la soldadura a estirarse más allá de su límite de fluencia, y a agrietarse. Como se indicó previamente, una prueba vertical y una de sobrecabeza pueden calificar a un soldador de procedimiento manual con electrodo o de procedimiento semiautomático para soldadura ilimitada bajo el Código Estructural de la AWS. Como permite usar el soldador en el taller sin restricciones, la mayoría de las pruebas se hacen en estas dos posiciones. Para la calificación ilimitada con soldadura manual y electrodo, generalmente se requiere un electrodo de hidrógeno bajo (de ordinario el E7018). También se usan con frecuencia los electrodos EXX10 o EXX11, pero no califican al soldador para trabajar con electrodos de hidrógeno bajo. Los electrodos de hidrógeno bajo requieren técnicas diferentes que los electrodos EXX 10 o EXX11, y los soldadores deben adiestrarse con técnicas de hidrógeno bajo antes de hacer las pruebas, aun cuando-sean expertos en soldadura con EXX10.

Prueba de macroataque

134

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV El espesor limitado se calificará para soldaduras de ranura en materia de espesor no mayor de 3/4” y para soldaduras de filete en material de espesor ilimitado.

Instrucciones para la preparación de distintos tipos de probetas para las pruebas de soldadura que se utilizan para la certificación de soldadores

Espesor limitado calificará para soldaduras de ranura o de filete sin límite de espesor.

La probeta de doblez pasa si cualquier grieta u otro defecto abierto no excede de 1/8” después de doblarla en un ángulo de 180º. No se toman en consideración las grietas de las esquinas.

135

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Puede usarse inspección radiográfica de la placa de prueba en lugar de la prueba de doblez guiado.

La buena penetración y la solidez del metal de soldadura en las pasada de raíz son críticas para pasar cualquiera de las pruebas. Para obtener buena penetración, generalmente es mejor usar la corriente más alta que uno pueda manejar, dentro del intervalo recomendado para el electrodo. Para los intervalos de corriente deben consultarse las tablas de información sobre electrodos que suministran los fabricantes. Muchos operadores se preocupan demasiado por la apariencia en los primeros cordones. La apariencia no significa nada para la máquina de pruebas. Pero la penetración pobre y el metal de soldadura sin solidez causan la mayoría de los fracasos. Al soldar con equipo manual y con electrodo, las soldaduras verticales deben hacerse con la técnica de aplicación vertical hacia arriba.

136

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Para la soldadura con arco metálico y gas, o la de arco con núcleo de fundente, las soldaduras verticales pueden hacerse en la dirección vertical hacia arriba o en la vertical hacia abajo. Empero, el soldador debe utilizar la misma dirección en el trabajo que la que utilizó en la prueba de calificación. Para pasar la prueba no es necesario ni se permite precalentamiento alguno ni tratamiento de poscalentamiento. Es útil, sin embargo, mantener las placas calientes durante la soldadura, y dejarlas enfriar lentamente después de terminada la aplicación. Las temperaturas entre pasadas de 300 a 400ºF son ideales, y por lo general pueden mantenerse trabajando a un paso normal. Nunca enfríe las placas con agua ni acelere en ninguna otra forma el régimen de enfriamiento. La preparación deficiente de las probetas puede hacer que falle el metal de la soldadura, aunque posea solidez. Para cada prueba se especifican el tamaño de la probeta, la localización y la preparación. Hasta una melladura ligera que cruce la muestra puede abrirse bajo el severo esfuerzo de flexión de la prueba, ocasionando la falla.

Termine a lima con radio de 1/16” las cuatro aristas Forma de preparar correctamente las superficies y cantos de una probeta para prueba de soldadura.

Por tanto, haga siempre un esmerilado o maquinado longitudinal en la probeta. Esmerile o maquine siempre ambas caras de la probeta hasta que toda zona de doblez sea uniforme y no tenga impresiones ni regiones irregulares. Elimine todo refuerzo. Esto es parte de los requisitos de la prueba y, lo que es más importante para el soldador, el no hacerlo ocasiona la falla de una buena soldadura. Compruebe que los bordes estén redondeados a un radio liso de 1/16”. Esto puede hacerse rápidamente con una lima, y es un buen seguro contra fallas producidas por grietas que se inicien en una arista aguda. Al esmerilar probetas no las enfríe en agua cuando estén calientes. El enfriamiento rápido puede crear superficiales pequeñísimas que se vuelven más grandes durante la prueba de flexión.

137

Lente de aumento Calibrador de tamaños de soldadura. Metro de bolsillo Regla de acero Normas de mano de obra de aplicación.

Unidades comerciales de rayos X o rayos gama, construidas especialmente para inspección de soldaduras, piezas fundidas y forjadas. Facilidades fotográficas y de procesamiento. Equipo fluoroscópico visor.

Equipo comercial especial.

Radiográficos

De partículas magnéticas

Equipo que se requiere

Visuales

Método de Inspección

138 Excelente para detectar discontinuidades superficiales, y en particular grietas

Fallas macroscópicas interiores - grietas, porosidad, huecos cargados de gas, inclusiones no metálicas penetración incompleta en la raíz, socavamiento, canelones y áreas quemadas pasantes.

Fallas superficiales grietas, porosidad, cráteres no rellenados, inclusiones de escoria, alabeo, socavamiento, sobresoldadura, cordones de formación deficiente, desalineamientos, adaptación incorrecta.

Permite la detección de Ventajas

Más simple de realizar que la inspección radiográfica.

Cuando las indicaciones son registradas en película se cuenta con un registro permanente. Cuando se ven en una pantalla fluoroscópica, se tiene un método de inspección interna de bajo costo.

Bajo costo Pueden aplicarse estando en proceso la pieza de trabajo, lo cual permite corregir las fallas. Da indicación de los procedimientos incorrectos.

PRINCIPALES MÉTODOS DE PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS

Aplicables sólo a materiales ferromagnéticos.

Requieren destreza para escoger los ángulos de exposición, el equipo de trabajo y para interpretar las indicaciones. Requieren precauciones de seguridad. No son adecuados en general

Aplicables a defectos superficiales únicamente. No proporcionan registros permanentes.

Limitaciones

Los defectos alargados paralelos al campo magnético pueden no dar dibujo; por tal razón debe aplicarse el campo desde dos direcciones cercanas a los 90º entre ambas.

Muchos códigos y especificaciones requieren la inspección por rayos X. Son útiles para la calificación de soldadores y procesos de soldadura. A causa de su costo su utilización tiene que militarse a aquellas zonas en las que no se logre por otros métodos la seguridad deseada.

Deben ser siempre los métodos primarios de inspección, sin importar que otras técnicas se requieran. Constituyen el único tipo de inspección “en producción”. Son la función necesaria de todo el que contribuya en alguna forma a la ejecución de la soldadura.

Observaciones


Polvos magnéticos en forma seca o húmeda; pueden ser fluorescentes para verse a la luz ultravioleta.

Conjuntos comerciales de componentes que contienen líquidos penetrantes fluorescentes o colorantes y relevadores. Equipo de aplicación para el relevador. Una fuente de luz ultravioleta si se aplica el método fluorescente.

Equipo comercial especial del tipo de pulsación eco o del tipo de transmisión. Dibujos estándares de referencia para la interpretación de dibujos de RF o de vídeo.

De líquido penetrante.

Ultrasónicas

Equipo que se requiere

De partículas magnéticas

Método de Inspección

139 Falas superficiales y subsuperficiales, inclusive las que son demasiado pequeñas para ser detectadas por otros métodos. Especialmente para detectar defectos similares a los de laminación subsuperficial

Grietas superficiales no apreciables a simple vista. Excelentes para localizar fugas en los conjuntos soldados.

Permite la detección de

Muy sensibles. Permiten el sondeo de juntas inaccesibles a la radiografía.

Aplicables a materias magnéticos y no magnéticos. Fáciles de usar. Bajo costo.

Permiten sensibilidad controlada. Son métodos de costo relativamente bajo.

Ventajas

Requieren un alto grado de destreza para la interpretación de los dibujos de pulsación - eco. No se obtiene un registro permanente.

Sólo son detectables los defectos superficiales. No pueden usarse con eficacia en los ensambles calientes.

Requieren destreza en la interpretación de las indicaciones y en el reconocimiento de los dibujos irrelevantes. Son difíciles de usar en superficies rugosas.

Limitaciones

El equipo de pulsación - eco está altamente desarrollado para fines de inspección de soldaduras. El equipo del tipo de transmisión simplifica la interpretación de dibujos cuando es aplicable.

En recipiente de pared delgada releva fugas que no se detectan de ordinario por las pruebas usuales con aire. Las condiciones superficiales (humos, escoria) pueden dar indicaciones falsas.

Observaciones


SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV DIBUJO DE PIEZAS CON ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN SOLDADURA

MT

PT

MT

MT

PT

RT

RT

PT

RT

UT

PT

MT

RT

UT

PT

MT

UT

PT

RT

MT

Localización de las abreviaturas de prueba sobre la línea de referencia. Pruebas no destructivas y sus abreviaturas Tipo de prueba

Abreviatura

Rayos X

RT

Por partículas magnéticas

MT

Por penetrante líquido

PT

Ultrasonido

UT

Símbolo que muestra la posición de la fuente de rayos X en relación con la parte que ha de probarse.

140

Fuente de rayos X

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV Símbolos de prueba que indican las longitudes especificas de la soldadura que han de probarse.

Símbolos de prueba que indican (entre paréntesis ) el número de pruebas que han de hacerse.

a. Diseño de penetrómetro para espesores de 0.005” hasta 0.050”.

141

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV b. Colocación del penetrémetro a lo largo de una soldadura.

c. Algunos penetrémetros típicos.

142


1.

¿Qué muestra el diagrama Schaeffler?

2.

¿En qué temperatura se presenta fisuras en caliente?

3.

¿A qué temperatura se presenta el peligro de fisuras debidas al temple?

4.

¿Cómo se realiza el depósito de cordones en vertical ascendente?

5.

¿Qué puntos se deben considerar en la prueba de calificación en probetas soldadas?

6.

¿Qué métodos se utilizan en las pruebas no destructivas?

7.

El método no destructivo ultrasónicas permite la detección de ...........................

8.

La abreviatura RT corresponde a la prueba no destructiva.

9.

La abreviatura MT corresponde a la prueba no destructiva.

10. La abreviatura PT corresponde a la prueba no destructiva.

11.

La abreviatura UT corresponde a la prueba no destructiva.

143

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV BIBLIOGRAFÍA

• PRÁCTICAS ELEMENTALES PARA EL TRABAJO DE LOS METALES

:

ABB

• TECNOLOGÍA DE LOS METALES ´

:

GTZ

• TABLA DE LA INDUSTRIA

:

GTZ

• MANUAL DEL SOLDADOR

:

OERLIKON

• MATEMÁTICA APLICADA PARA TÉCNICA MECÁNICA

:

GTZ

• SOLDADURA: APLICACIONES Y PRÁCTICA

:

HENR HORWITZ, P.E.

• TÉCNICA Y PRÁCTICA DE LA SOLDADURA

:

JOSEPH W. GIACHINO WILLIAM WEEKS

144

PROPIEDAD INTELECTUAL DEL SENATI PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN Y VENTA SIN LA AUTORIZACIÓN CORRESPONDIENTE

CÓDIGO DE MATERIAL 0743

EDICIÓN ABRIL 2006

89000743 SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO IV (1).pdf

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