Agrietamiento en soldaduras soldaduras Existen varios tipos de discontinuidades que pueden producirse en las soldaduras o en la zona afectada por el calor. Las soldaduras pueden contener porosidad, inclusiones de escoria o grietas. De los tres, las grietas son las más perjudiciales. Considerando que existen límites aceptales para las inclusiones de escoria ! la porosidad en las soldaduras, las grietas no son aceptales. Las grietas en una soldadura, o en la proximidad de una soldadura, indican que uno o más prolemas existen ! deen ser tratados con urgencia. "n análisis cuidadoso de las características de la grieta #ará que sea posile determinar la causa ! tomar las medidas correctivas más satisfactorias. Las Las solda soldadu dura rass pued pueden en fall fallar ar deid deido o a un exce exceso so de carg carga, a, un dise dise$o $o inap inapro ropi piad ado, o, o por por fati fatiga. ga. El agriet agrietami amient ento o en la soldad soldadura ura se produce produce cerca o durant durante e el moment momento o de la faric faricaci aci%n. %n. Las grieta grietass en calientes son las que ocurren a temperaturas elevadas ! son por lo general relacionadas con la solidificaci%n, ! las grietas en frío son aquellas que se producen despu&s de que el metal de soldadura se #a enfriado a temperatur temperatura a amiente amiente ! tienen que ver generalm generalmente ente con el #idr%geno. #idr%geno. 'inguna 'inguna de ellas es resultado resultado de operaciones en servicio. La ma!oría de agrietamientos son el resultado de contracciones que se producen cuando el metal de soldadura soldadura se enfría. (a! dos fuerzas opuestas opuestas que operan en el fen%meno) fen%meno) los esfuerzos esfuerzos inducidos por la contracci%n del metal, ! la rigidez circundante del material de ase. *oldaduras largas ! de gran penetraci%n aumentan las tensiones de contracci%n, es fundamental prestar especial especial atenci%n a la secuencia secuencia de soldadura, soldadura, temperatura temperatura de traajo, traajo, el tratamiento tratamiento t&rmico t&rmico posterior posterior a la soldadura, dise$o de la uni%n, los procedimientos de soldadura ! material de relleno.
Agrietamiento en la zona afectada térmicamente (HAZ)
La zona afectada por el calor +(A- es aquella regi%n del metal ase que está en la inmediaci%n del cord%n de soldadura sufriendo ciclos ciclos de calentamiento ! enfriamiento. A pesar de que está relacionada con el proceso de soldadura, en este caso la grieta se produce en el material ase, no en el material de soldadura +ver fig. ! fig. /-. Este tipo de agrietamiento tami&n se conoce como 0agrietamiento de tal%n0, o 0agrietamiento retardado.0 Deido a que este agrietamiento se produce despu&s de que el acero acero se #a enfriado enfriado por deajo deajo de aproxi aproximad madame amente nte 12/3C, 12/3C, tami&n tami&n se le puede denominar denominar 0agrietamiento en frío0, ! como se asocia con el #idr%geno, tami&n se le llama 0agrietamiento asistido por #idr%geno.0 A fin de que en la zona afectada por el calor se produzca agrietamiento, tres condiciones deen estar presen presentes tes simult simultáne áneame amente nte)) dee dee #aer #aer un nivel nivel sufici suficient ente e de #idr%g #idr%geno eno,, tiene tiene que #aer #aer un materi material al suficientemente sensile involucrado, !, dee existir un nivel suficientemente alto de tensi%n residual o aplicada. La reducci%n o eliminaci%n adecuada de una de las tres variales generalmente elimina este tipo de agrietamiento. En aplicaciones de soldadura, el enfoque típico es limitar dos de las tres variales, a saer, el nivel de #idr%geno ! la sensiilidad del material. El #idr%geno puede entrar en un a$o de soldadura de una variedad de fuentes. La #umedad ! los
compuestos orgánicos son las principales fuentes de #idr%geno. 4uede estar presente en el acero, el electrodo, en los materiales de aporte, ! está presente en la atm%sfera. El 5lux, los revestimientos de los electrodos, el n6cleo de los electrodos para 5CA7, o los fundentes para el proceso de electroescoria, pueden asorer la #umedad, en funci%n de las condiciones de almacenamiento. 4ara limitar el contenido de #idr%geno en las soldaduras depositadas, los consumiles de soldadura deen estar ien cuidados, ! la soldadura se dee realizar sore superficies limpias ! secas. La segunda condici%n necesaria para que el agrietamiento en la zona afectada por el calor se d&, es una microestructura sensile. El área de inter&s es la zona afectada por el calor que resulta del ciclo t&rmico experimentado por la regi%n que rodea inmediatamente el cord%n de soldadura, como esta área es calentada por el arco de soldadura durante la creaci%n del a$o de soldadura, su estructura tami&n es transformada desde la temperatura amiente de ferrita a austenita a elevada temperatura. La velocidad de enfriamiento posterior determinan las propiedades resultantes (A. Las condiciones que favorecen el desarrollo de micro8 fisuras sensiles inclu!en altas tasas de enfriamiento ! ma!ores niveles de templailidad del acero. Las altas tasas de enfriamiento se dependen del procedimiento de soldadura a usar, los espesores del metal ase ! su temperatura. Los niveles de templailidad son el resultado de ma!ores contenidos de carono ! 9 o niveles de aleaci%n. 4ara un acero dado, la forma más eficaz para reducir la velocidad de enfriamiento es elevando la temperatura del acero con un precalentamiento, esto reduce el gradiente de temperatura, disminu!endo las velocidades de enfriamiento, ! limita la formaci%n de microestructuras sensiles. Las tensiones residuales de soldadura se pueden reducir mediante el alivio de la tensi%n t&rmica, aunque para la ma!oría de las aplicaciones estructurales, esto es econ%micamente impracticale. 4ara complejas aplicaciones estructurales, otras condiciones deen ser consideradas, como el acero tendrá una capacidad de resistencia a ciertas temperaturas, aliviar tensiones es un proceso delicado. 4ara que el agrietamiento por #idr%geno en la (A se produzca, es necesario que el #idr%geno migre a la zona afectada por el calor, lo cual lleva tiempo. 4or esta raz%n, el C%digo A7* D. +secci%n :.- sugiere un tiempo de /; #oras despu&s de la finalizaci%n de las soldaduras para la inspecci%n de las mismas en los aceros A</, A<= ! A=2> ?r. 22 ! 22 7, dado que se sae que son sensiles al #idr%geno en la (A. Con el tiempo, el #idr%geno se difunde en los dep%sitos de soldadura, ! el agrietamiento se lleva a cao en unas pocas semanas o tomar varios meses, dependiendo de la aplicaci%n ! variales específicas. Las concentraciones de #idr%geno cerca de la soldadura son siempre las más grandes, sin emargo, puede tomar más tiempo para que las grietas crezcan a un tama$o lo suficiente para ser detectadas visualmente. Aunque la difusi%n de #idrogeno es una funci%n de muc#as variales, a 1@1 3C las tasas generales se pueden aproximar, a un ritmo de aproximadamente 1.< cm por #ora ! a 2/3 C, el #idr%geno se difunde 2.< mm en #ora. 4ara minimizar el nivel de #idr%geno en una estructura soldada, es posile aplicar un tratamiento t&rmico posterior, efectuando un calentamiento de la soldadura a una temperatura entre 12/81@@3C, sosteniendo el acero una #ora aproximadamente por cada pulgada de espesor de material. A esa temperatura, el #idr%geno es proale que se redistriu!a para evitar el riesgo de agrietamiento. Algunos materiales, sin emargo, requieren periodos más largos de sostenimiento.
Agrietamiento longitudinal Este ocurre en el centro de un cord%n de soldadura, en la direcci%n de avance de la aplicaci%n. En el caso de m6ltiples pasadas puede que la grieta no se presente en el centro geom&trico del isel, pero si estará mu! pr%ximo a este +ver figura @ ! figura <-.
Figura 5. Agrietamiento central
El agrietamiento central es el resultado de uno de los siguientes fen%menos)segregaciones, forma del cord%n, o perfil de la superficie. Desafortunadamente, los tres fen%menos revelan en el mismo tipo de grieta, ! es a menudo difícil de identificar la causa. Además, la experiencia #a demostrado que a menudo dos o incluso los tres fen%menos interact6an ! contriu!en al prolema del agrietamiento central. Entender el mecanismo fundamental de cada uno de estos fen%menos a!udará a determinar las soluciones correctivas. La grieta por segregaci%n se produce cuando los constitu!entes de ajo punto de fusi%n tales como el f%sforo, zinc, core ! compuestos de azufre se mezclan por separado durante el proceso de solidificaci%n de la soldadura. 4uesto que el contaminante generalmente proviene del material ase, la primera consideraci%n es la de limitar la cantidad de contaminante mediante la reducci%n en la penetraci%n de la soldadura. En algunos casos, un redise$o de la junta puede ser recomendale ! empleando el uso de ajas corrientes de soldadura, en lo posile.
Figura 6. Relleno con múltiples pasadas
"n relleno con m6ltiples pasadas +fig. :-, como en el proceso *BC de aja energía, puede reducir efectivamente la cantidad de pic8up de los contaminantes en la mezcla de la soldadura. En el caso del azufre, es posile superar los efectos del da$o de sulfuros de #ierro formando sulfuro de manganeso. El sulfuro de manganeso +n*- se crea cuando el manganeso está presente en cantidades suficientes para contrarrestar el azufre. El *ulfuro de manganeso tiene un punto de fusi%n de <>@ 3C. En esta situaci%n, antes de que el metal de soldadura empieze a solidificarse, los sulfuros de manganeso se forman ! no crean segregaci%n. En la soldadura, es posile utilizar materiales de relleno con niveles más altos de manganeso para superar la formaci%n del sulfuro de #ierro. Desafortunadamente, este concepto no se puede aplicar a otro tipo de contaminantes. Agrietamiento transversal El agrietamiento transversal se caracteriza con la formaci%n de la grieta en el metal de soldadura perpendicular a la direcci%n de desplazamiento +ver fig. 1-. Este es el tipo menos frecuente de agrietamiento, ! se asocia generalmente con #idr%geno excesivo, tensiones residuales, ! una microestructuras sensiles. La diferencia principal es que se produce agrietamiento transversal en el metal de soldadura como resultado de la tensi%n residual longitudinal. Los precalentamientos se pueden emplear ! a!udan a reducir los esfuerzos generados en el proceso de soldadura, al igual que los tratamientos de post soldadura que a!udan a reducir el #idrogeno residual. A medida que el cord%n de soldadura se encoge longitudinalmente, el material ase circundante no resiste la fuerza por entrar en la compresi%n, la alta resistencia del acero que rodea a la compresi%n restringe la contracci%n requerida del material de soldadura. Deido a la restricci%n del material ase circundante, el metal de soldadura desarrolla esfuerzos longitudinales que pueden facilitar la formaci%n de grietas en la direcci%n transversal.
*e deen tener presente los requisitos de dise$o de las juntas ! la revisi%n del almacenamiento de los metales de aporte, por lo tanto se #ace &nfasis en el metal de soldadura deido a que este puede depositar una menor resistencia. *in emargo, el metal de soldadura puede ex#iir fuerzas extremadamente altas con ductilidad reducida, de tal manera que se pueden emplear metales de soldadura de menor resistencia, asegurando que la fuerza de la uni%n se alcanza eficazmente.
Metales de Aporte Contribuyen a Evitar Agrietamiento al Soldar Placas AR •
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Correo electrónico Publicado: Sábado, ! Mar"o ##$ %&:## Escrito por E'uipo Minero
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Por (eit) Pac*ard +a reparación o mantención de e'uipos protegidos por places resistentes a la abrasión, o placas AR, es una tarea inevitable en la industria minera, y 'ue tambin puede ser una labor delicada- .omar ciertas precauciones y escoger el metal de aporte más apropiado es uno de los pasos más importantes para garanti"ar el /ito de la soldadura, y a su ve", lograr 'ue la vida 0til del e'uipo sea prolongada y con1iable+as placas AR t2picas tienen n0meros 'ue va desde ## )asta 3## en sus nombres4por e5emplo AR ##, AR 6##, AR 3##- Estos n0meros t2picamente indican la dure"a del material en 7rinell 879;, 'ue puede ser 1ácilmente convertido en escalas de dure"a alternativas tales como la Roc* 9RC; y AR 3## 8=3# 9RC; son los más comunesComo la placa AR posee un grado de dure"a tan alto 8una placa AR grado 6## es igual a apro/imadamente 6 Roc*
Precalentar el metal base antes de soldar es una importante de1ensa contra el en1riamiento rápido y puede ayudar a reducir los niveles de )idrógeno, ambos 1actores pueden conducir al agrietamiento+a temperatura adecuada de precalentamiento la determina el material 'ue va a ser precalentado y su espesor 8ver más aba5o;El dise@o es otro 1actor a considerar antes de soldar- Si es posible, es me5or no posicionar la unión de soldadura en un área altamente limitada- na unión altamente limitada se de1ine por la incapacidad del material base, del metal de soldadura, o de la soldadura en su totalidad, para poder e/pandirse y contraerse libremente- Reali"ar soldaduras de 1ilete más cortas y pe'ue@as tambin puede reducir la entrada de calor y las tensiones residuales totales en la placa AR, para ayudar a minimi"ar el agrietamientoAdemás del precalentamiento y de evitar tener uniones altamente limitadas, la elección de un metal de aporte con la menor cantidad de contenido de )idrógeno y 'ue proporcione una buena resistencia 8valores de alto impacto;, son 1actores 'ue pueden reducir el potencial de agrietamientoEscogiendo el Metal de Aporte
Escoger el metal de aporte adecuado para soldar placas AR a aceros distintos es algo similar a elegir uno para otras aplicaciones de soldadura- El metal base al cual se soldará la placa AR determinará cuál es el metal de aporte más apropiado- Algunos de los metales base grado AS.M más comunes unidos a placas AR son: los aceros AB>, A3& R3#, A>3> R$# y A3%6Como regla general, los metales de aporte con menor resistencia a la tensión y menor contenido de )idrógeno arro5arán los me5ores resultados, e5-: la menor cantidad de potencial de agrietamiento 8ver 1igura;Di1erentes 1abricantes de placas AR recomiendan di1erentes resistencias a la tensión para soldar la placa AR a un metal base de una categor2a en particular- +os ingenieros debieran siempre veri1icar estas recomendaciones antes de )acer la selección 1inal del metal de aporteReparar o reempla"ar una placa AR en e'uipos e/istentes, utili"ando un electro de de ba5o )idrógeno con un sistema de escorias básico 8una varilla AS E&#%$, por e5emplo; puede proporcionar distintas venta5as tales como e/celentes propiedades mecánicas FcomoGsoldadoH, alta resistencia a la captación de )idrógeno, y la capacidad para soldar a travs de contaminantes 8lodo, ó/ido, o aceite; 'ue pueden acumularse en e'uipo pesados reparados- +o 'ue es más importante, los electrodos básicos de varilla con escoria de ba5o )idrógeno tienen buenas propiedades de resistencia para )acer 1rente a la tensión residual de la plata AR soldada4las soldaduras tienen buena resistencia al agrietamiento-
Como con otras aplicaciones de soldadura, los electrodos de varilla o1recen el bene1icio de portabilidad para reparaciones en terreno4son livianos y no re'uieren gas protector4y muc)os soldadores se sienten cómodos usándolos+as desventa5as de usar electrodos de varilla incluyen: eliminación de la escoria, 1recuentes cambios de electrodo, lo cual los )ace ine1icientes para reparar placas AR grandes, y la probabilidad de 'ue los cordones tengan apariencia de in1erior calidadAl igual 'ue los electrodos de varilla, los alambres con n0cleo de 1undente autoGprotector 1uncionarán bien para reparar placas AR al aire libre- Estos no re'uieren gas protector, lo cual elimina la necesidad de transportar estan'ue de gas a terreno- +os alambres 'ue cumplen la clasi1icación .G$, espec21icamente, son altamente recomendables para soldar placas AR puesto 'ue o1recen buenas propiedades de impacto 8generalmente al menos # 1tGlb a G#J;- +os alambres .G$ tambin están disponibles con propiedades de ba5o )idrógeno 8menos de $ mlK%## g; para reducir a0n más la probabilidad de un agrietamiento y o1recer la venta5a de poder soldar e n todas las posiciones+a principal desventa5a de los alambres con n0cleo de 1undente autoGprotector, espec21icamente a'uellos con clasi1icaciones .G6, .G& y .G%%, es la 1alta de propiedades de impacto re'ueridasAdemás, los alambres con n0cleo de 1undente autoGprotector, 8incluido el .G$; re'uieren tener 'ue remover escoria entre pasadas de soladura y despus de soldar, lo 'ue puede agregar tiempo e/tra al proceso de reparaciónEl alambre con n0cleo de 1undente protegido por gas o1rece la mayor versatilidad para soldar placas AR a e'uipos pesados 8se puede usar tanto para la 1abricación como para las reparaciones;- +os alambres con n0cleo de 1undente protegidos con gas .G3 básicos se recomiendan debido a su tenacidad, su alta resistencia al aumento de )idrógeno y capacidad para soldar a travs de ó/ido claro y ó/ido 1rrico- Estas caracter2sticas me5oran la resistencia al agrietamiento del metal de aporte- Cabe destacar 'ue el alambre de n0cleo 1undente produce escorias, 'ue deben ser removidas si se va a soldar con pasadas m0ltiplesUniendo las Piezas
Además de los 1actores antes mencionados, los ingenieros deben determinar los re'uerimientos o las metas: Lse necesita devolver una pie"a de e'uipo para mantención o se desea soldar una placa AR en una soldadura nueva y )acer 'ue esta se vea bien estticamente Cual'uiera sea le caso, si los soldadores tienen su1iciente in1ormación básica, podrán prevenir 1ácilmente el agrietamiento, a)orrar tiempo y evitar 1rustraciones cuando tengan 'ue soldar la placa AR-
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Sol dadur adeacer osdecar bónmedi os/ al t osyacer osespeci al es 5 .Cons i de r a c i one sa ce r c adel a sgr i e t a sor a j a dur a s ( 1)Causadel asr aj adur asdel asol dadur a Ent ér mi nosgene r al es ,l asgr i e t asenel ac er oal c ar bonomedi o/al t opuedenoc ur r i rc uandohat r ans c ur r i do al gúnt i empodes puésdehabert er mi nadol asol dadur a.Es t asgr i e t ass edenomi nanfis ur asf r í asogr i e t as " r e t a r d a d a s " . Au nq uel a sg r i e t a sd es o l i d i fi c ac i ó nq uep ue de no c ur r i ri n me di a t a me nt ed es p ué sd el as ol d ad ur at e r mi n ad a nosonr ar as ,t ampoc o,l os onl asg r i e t asr e t ar dadasqueoc ur r enconma y orf r ec uenc i a,c omoseex pl i c aa c ont i nuac i ón. Laspr i nc i pal esc aus asdegr i e t asr et ar dadas ,s ec ons i der anas oc i adasc onl ost r espunt oss i gui ent es : En du r e c i mi e nt od eHAZ
・
Ex i s t enc i adegr ancant i daddehi dr ógenodi f us i bl eenel met al desol dadur a
・
Fuer t esr es t r i c ci ones
・
( 2 )Pr e v enc i óndegr i e t a sr e t a r d ada s Pr eveni rqueHAZseendur ezca Au nq uee si mpo r t a nt es e l e cc i o na ra c er oc onCe q. ( Eq ui v a l e nt ed eCa r b on o)b aj o ,t a nt oc omos e ap os i b l e , ha yunl í mi t epar aés t e.Enl ospr oc edi mi ent osdes ol dadur a,el medi omásefi c azpar ae vi t arl asgr i e t as r e t r as adas ,esmedi ant eel pr ec al ent ado.Es t oesev i dent et ambi éne nl afi gur a3 3enl apági na34.Al p r e ca l en t a re lme t al d eb as e ,l av e l o ci d add ee nf r i a mi e nt oe ne lmo me nt od el as ol d ad ur as eh ac emá s p eq ue ñoye la ume nt od ed ur e z ad eHAZs ec on t i e ne .L at e mp er a t u r ad ep r e c a l e nt a mi e nt oa de c u ad o d ep en dede lg r a dodeac e r o( Ce q. )ye le s pe so rd el apl a c a.Co moun ag uí age ne r a l ,l a st e mp er a t u r a sde p r e ca l en t a mi e nt os ei n di c anenl at a bl adec on su mi b l e sd es ol d ad ur ar e co me nd ad ose nl aSe cc i ó n3 6 . Di smi nui rhi dr ógenodi f usi bl eenelmet aldesol dadur a El hi dr ógenodi f us i bl eent r aenel me t al des ol dadur adur ant el as ol dadur adel ahumedadenel c ons umi bl e par as ol dadur a,enl as uper fi c i eder anur ayenl aa t mós f er a.El hi dr ógenoqueent r óenel me t al des ol dadur a s epuededi f undi rc one lt i empoypar t edeel l aal c anz aHAZc aus andol aapar i c i óndegr i e t aspors upr es i ón.
" Ha yal gunasmedi daspar adi s mi nui rel hi dr ógenodi f us i bl eenel me t al des ol dadur ac omol as i gui ent e.
① Utilice electrodos de menor Localidad hidrógeno en la soldadura por arco de metal blindado. ② Utilice cables sólidos en gas metal de soldadura por arco de hidrógeno para reducir a un nivel inferior. ③ Aplique calentamiento posterior inmediato a la junta de soldadura a 3 ! 3" # para eliminar el hidrógeno ".
Cuandos eut i l i z anel ec t r odosdet i pobaj osdehi dr ógeno,el c ont r ol der es ec adoesi mpor t ant e.Si l os e l e c t r o do sdet i p ob aj o sdehi d r ó ge nosede j anenco nt a c t oco nl aat mó s f e r a ,a bs o r b enl ahu me dad ,c o mos e mu es t r aenl afig ur a35 ,Ser e qu i er er e se c ad os i e lc on t e ni d od eh ume da da l c an za0, 3~0 , 5 %( v a r i a nd oe n f unc i óndel t i podeel ec t r odor ev es t i do) .
$igura 3%". &urvas de absorción de humedad de electrodos de tipo bajos de hidrógeno
Mi ni mi z arl asr est r i cci ones Cuandol af uer z adees f uer z o( es t r és )ques ecr eamedi ant el asol dadur anopuedeserl i ber adadel aj unt a des ol dadur a,porl ogener al ,s epuededec i rqueel c onj unt oess ome t i doaunaf uer t er es t r i c ci ón. Nor mal ment e,l at ens i ó nc r eadapuedes erl i ber adadel aj unt ades ol dadur as i l aar t i c ul ac i ónpuede def or mar s e.Si nembar go,c uandoel es pes ordel apl ac aesgr andeol aes t r uc t ur aesc ompl i c ada,el es t r és puedenos erl i ber adoporl adef or mac i óndel aj unt ades ol dadur ayporl ot ant ol at ens i ónt i endeas er l i ber adamedi ant er aj adur as . Es t aesl ar az ónporl aquel asgr i e t ast i endenas ergener adasc uandol ar es t r i c c i óndel aj unt ades ol dadur a esf uer t e.Par ar educ i rl ar es t r i c ci ón,esnec es ar i odi s eñarunaes t r uc t ur ac onpl ac asmásdel gadasy c onfi gur ac i onesmáss i mpl es .Per oes t eenf oquet i enes upr opi ol í mi t e.Porl ot ant o,esmáspr ác t i c opar a e vi t arl asol dadur adel asár easenl asques ec onc ent r al at ens i ónys ol darenunas ec uenc i ades ol dadur a a de c ua dap ar ami n i mi z arl ac o nc en t r a c i ó nd ee s t r é s . Cua nd ot o da v í ah ayt e mo ral aa pa r i c i ó nd eg r i e t a sd es p ué sd el a sme di d asc on t r ae le nd ur e ci mi e nt od e HAZ,des puésdehabert omadoel hi dr ógenodi f us i bl eyl ar es t r i c c i ón,esef ec t i v oel t empl adopar ael al i v i ode l at ens i óndes puésdel as ol dadur a.Si espos i bl e,r eal i z arel t empl adoi nmedi at ament edes puésdel a s o l d ad ur aau nat e mp er a t u r ade60 0~6 50#,d ur a nt eun ah or apo rc a da25mm d ee s pe s ord el apl a c a, l uegol aj unt adesol dadur adebeserenf r í aenunhor no. 6.Temper at ur asdepr ecal ent ami ent oyconsumi bl esdesol dadur ar ecomendadospar amaqui nar i ade l aes t r uc t ur adeac er oyf undi c i one syf or j a sdeac er oa lc ar bono
Gr adodeacer o'(
Consumi bl esdesol dadur ar ecomendados
T e mp er a t u r a d ep r e ASTM J I S
o
( #)
Bl i n da dod e s o l d ad ur ap or ar c ome t ál i c o
1030
c e r c ad el ab as ed eme t a l
c al e nt a mi e nt o.
AI SI / SAE
S30C, 33C
Par al aun i ónconl af uer z a
So l opa r au ni r
100mi n.
So l d ad ur a
So l d ad ur a
MAG
TI G
LB−47
MG−50
LB−26
MG−1
TG−S50
Bl i n da dode s o l d ad ur ap or a r c ome t ál i c o
LB−52
So l d ad ur a
So l d ad ur a
MAG
TI G
MG−50 MI X−50S
TG−S50
MI X−50S S35C
1035
100mi n.
LB−62
S38C, 40C,
1038, 1039
150mi n.
LB−62
43C
1040, 1042 1043
MG−60 MG−S6 3B
MG−60 MG−S6 3B
TG−S62
TG−S62
S45C, 48C,
1045, 1046
50C
1049
S53C
S55C
S58C
1050, 1053
1055
1059, 1060
200mi n.
LB−106
250mi n.
LB−106
250mi n.
LB−116
300mi n.
LB−116
200mi n.
LB−116
MG−70 MG−S70
MG−70 MG−S70
MG−80 MG−S80
MG−80 MG−S80
TG−S80 AM
TG−S80 AM
TG−S80 AM
SNCM220,
8615, 8617
420
8620, 8622
SNCM431
－
300mi n.
LB−116
4340
350mi n.
CM−A106
MG−S2CM
TG−S2CM
SCM420
－
250mi n.
CM−A106
MG−S2CM
TG−S2CM
SCM430,
4130,
435
4137
300mi n.
CM−A106
MG−S2CM
TG−S2CM
SCM440,
4140, 4142
445
4145, 4147
350mi n.
CM−A106
MG−S2CM
TG−S2CM
SCM822
－
250mi n.
CM−A106
MG−S2CM
TG−S2CM
SF390A,
A105
440A, 490A
A6 68:B, C
150mi n.
LB−52
100mi n.
LB−52
200mi n.
LB−62
SNCM439, 4 4 7, 6 3 0
MG−80
TG−S80 AM
MG−S80
MG−80 MG−S80
MG−50 MI X−50S
TG−S80 AM
TG−S80 AM
TG−S50
A27 SC360,
( Véasemás
4 10 , 4 50 , 4 80
a ba j opar a
SFVC−1,
A105,
2 A, 2 B
A181,
MG−50 MI X−50S
TG−S50
A266)
SF540A,
A668:
590A
D, Fb
－
A181−60
100mi n.
－
－
－
LB−47
MG−60 MG−S6 3B
MG−50
TG−S62
TG−S50
A266−1
LB−26
A105 A181−70
－
100mi n.
－
－
－
LB−52
100mi n.
－
－
－
LB−57
A266−2, 4
A266−3
－
MI X−50S
MG−50 MI X−50S
MG−60 MG−S6 3B
TG−S50
TG−S62
'(. &ompruebe con antecedencia si las propiedades mec)nicas del metal de relleno son aceptables para l a aplicación.
7.Consej ospar aunamej orf abr i caci óndesol dadur a
① Aseg*rese de volver a secar antes de su uso los electrodos recubiertos para soldadura de arco met)lico protegido. ② La soldadura +A, produce una penetración profunda - por lo tanto el metal de soldadura tiende a generar grietas en caliente afectando notablemente afectadas las composiciones qu/micas del metal de base. 0or lo tanto se recomienda el uso de corrientes de soldadura m)s bajas para obtener penetración poco profunda. 1jemplo 2 A o inferior para un di)metro de alambre de ( mm. ③ Aunque la temperatura de precalentamiento debe ser variada seg*n la &eq. el espesor de la chapa - el grado de restricción es m)s seguro utili4ar una temperatura de precalentamiento superior para evitar el agrietamiento en fr/o. 5 1l postcalentamiento inmediato se ejecuta con el propósito de eliminación de hidrógeno. 6e debe hacer inmediatamente despu7s que la soldadura ha terminado a temperaturas entre 3 ! 3" # durante 30 ~ 60 minutos, seguido de enfriamiento lento. 8 +ediante la ejecución de liberación de tensiones 96:; templado a una temperatura de < ! <" # durante una hora por cada 25 mm de espesor de la placa para mejorar la resistencia al agrietamiento y para disminuir la dureza de la !, una junta de soldadura m#s sonido se puede o$tener una mejor junta de soldadura.
A'ALB*B* EALF?GA5BCF "no de los pasos a seguir en el análisis de falla es verificar si el acero indicado en el plano de faricaci%n es realmente lo indicado por el faricante de la pieza, para salir de esta duda es necesario realizar este ensa!o. Disponemos de convenios con diferentes universidades del país para realizar fotografías de la estructura molecular del material, a continuaci%n presentamos un ejemplo realizado.
icroscopios para metalografía La metalografía es la disciplina que estudia microsc%picamente las características estructurales de un metal o de una aleaci%n. *in duda, el microscopio es la #erramienta más importante del metalurgista tanto desde el punto de vista científico como desde el t&cnico. Es posile
determinar el tama$o de grano, forma ! distriuci%n de varias fases e inclusiones que tienen gran efecto sore las propiedades mecánicas del metal. La microestructura revelará el tratamiento mecánico ! t&rmico del metal !, ajo un conjunto de condiciones dadas, podrá predecirse su comportamiento esperado. La experiencia #a demostrado que el &xito en el estudio microsc%pico depende en muc#o del cuidado que se tenga para preparar la muestra. El microscopio más costoso no revelará la estructura de una muestra que #a!a sido preparada en forma deficiente. El procedimiento que se sigue en la preparaci%n de una muestra es comparativamente sencillo ! requiere de una t&cnica desarrollada s%lo despu&s de práctica constante. El 6ltimo ojetivo es otener una superficie plana, sin ra!aduras, semejante a un espejo. Las etapas necesarias para preparar adecuadamente una muestra metalografíca. 4ara esto se pens% en realizar una práctica en la cual pudi&ramos oservar una pieza cu!as características fueran conocidas ! así #acer la pruea de comproaci%n de los g ranos de la muestra en este caso fue un acero A8@: cu!o procedimiento se explican a continuaci%n) A!A"# $% &RA'# El tama$o de grano tiene un notale efecto en las propiedades mecánicas del metal. Los efectos del crecimiento de grano provocados por el tratamiento t&rmico son fácilmente predeciles. La temperatura, los elementos aleantes ! el tiempo de impregnaci%n t&rmica afectan el tama$o del grano. En metales, por lo general, es preferile un tama$o de grano peque$o que uno grande. Los metales de grano peque$o tienen ma!or resistencia a la tracci%n, ma!or dureza ! se distorsionan menos durante el temple, así como tami&n son menos susceptiles al agrietamiento. El grano fino es mejor para #erramientas ! dados. *in emargo, en los aceros el grano grueso incrementa la endureciilidad, la cual es deseale a menudo para la carurizaci%n ! tami&n para el acero que se someterá a largos procesos de traajo en frío. odos los metales experimentan crecimiento de grano a altas temperaturas. *in emargo, existen algunos aceros que pueden alcanzar temperaturas relativamente altas +alrededor de ;22 5 o >;1 C- con mu! poco crecimiento de grano, pero conforme aumenta la temperatura, existe un rápido crecimiento de grano. Estos aceros se conocen como aceros de grano fino. En un mismo acero puede producirse una gama amplia de tama$os de grano. A*+F+A+,' $% #* A!A"#* $% &RA'#. Existen diversos m&todos para determinar el tama$o de grano, como se ven en un microscopio. El m&todo que se explica aquí es el que utiliza con frecuencia los faricantes. El tama$o de grano se determina por medio de la cuenta de los granos en cada pulgada cuadrada ajo un aumento de 22H. La figura A es una carta que representa el tama$o real de los granos tal como aparece cuando se aumenta su tama$o 22H. El tama$o de grano especificado es por lo general, el tama$o de grano austenítico. "n acero que se temple apropiadamente dee ex#iir un grano fino.
Clasificaci%n del tama$o de grano
*e muestra el diagrama de fases de la aleaci%n 5ierro Carono, que muestra en el eje vertical la temperatura ! en el eje #orizontal la composici%n química. En el extremo izquierdo se encuentra la composici%n 22I 5e ! 2I C ! en el extremo derec#o se encuentra la composici%n 22I C ! 2I 5e. En la figura se muestra solamente #asta
etalografia de aceros estructurales A* A@: ! A* A</ +La estructura deía ser por plano A* A</, pero el faricante ocupo un A* A@:, lo cual causo la fractura de la estructuraEl porcentaje aproximado de car%n puede estimarse por medio de porcentaje de perlita +zonas oscuras- en los aceros al carono recocidos. 4ara este prop%sito, se utilizan un microscopio metal6rgico ! t&cnicas asociadas de foto microscopia. El microscopio metal6rgico de luz reflejada es similar a aquellos utilizados para otros prop%sitos, excepto que contiene un sistema de iluminaci%n dentro del sistema de lentes para proveer iluminaci%n vertical. Algunos microscopios tami&n tienen un retículo ! una escala microm&trica para medir la imagen aumentada. Ftro retículo que se utiliza contiene los diferentes tama$os de grano a aumentos de 22H ! se utiliza para comparar o medir el tama$o de grano relativo. Los filtros ! polarizadores se utilizan en la iluminaci%n o el sistema %ptico para reducir el rillo ! mejorar la definici%n de las estructuras de grano. En poder de aumento del microscopio puede determinarse si se multiplica el poder de la lente ojetivo por el del ocular. 4or tanto, un lente ojetivo de /2H con un ocular de 1.
distorsi%n es importante, puede ser que una secci%n transversal de la parte no muestre granos alargadosK 6nicamente una tajada paralela a la direcci%n de laminado revelaría adecuadamente los granos alargados deido al laminado. Algunas veces se requiere más de una muestra. "sualmente, una soldadura se examina por medio de una secci%n transversal. Los materiales landos +de dureza menores a @< Gc- pueden seccionarse por aserrado, pero los materiales más duros deen cortarse con un disco agresivo. Las sierras de corte metal6rgico con #ojas arasivas ! flujo de refrigerante son las #erramientas que se usan para este prop%sito. La muestra no dee sorecalentarse, no importa si es dura o landa. Las estructuras de grano pueden alterarse con una alta temperatura de corte. La muestras peque$os o de forma incomoda deen montarse de alguita manera para facilitar el pulido intermedio ! final. Alamres, varillas peque$os muestras de #oja metálica, secciones delgadas, etc. Deen montarse en un material adecuado o sujetarse rígidamente en una monta mecánica. A menudo, se utiliza los plásticos termofijos conformándolos con calor ! presi%n alrededor de la muestra. La resina termo fijada que más se emplea para montar muestras es la aquelita. 4ulido de la muestra. Los granos ! otras características de los metales no pueden verse al menos que la muestra se desaste ! se pula para eliminar las ralladuras. *e utilizan diferentes m&todos de pulido tales como el electrolítico, el rotatorio o el de viraci%n. El procedimiento más com6n consiste en desastar primero la superficie de la muestra en una lijadora de la anda ! luego a mano con papel arasivo de varios grados, desde el n6mero de partícula de 1/2 #asta de :22. •
84ulido intermedio
La muestra se pule sore una serie de #ojas de esmeril o lija con arasivos más finos, sucesivamente. El primer papel es generalmente no. , luego 92, 192, @92 ! finalmente /92. 4or lo general, las operaciones de pulido intermedio con lijas de esmeril se #acen en secoK sin emargo, en ciertos casos, como el de preparaci%n de materiales suaves, se puede usar un arasivo de caruro de silicio. Comparado con el papel esmeril, el caruro de silicio tiene ma!or rapidez de remoci%n !, como su acaado es a ase de resina, se puede utilizar con un luricante, el cual impide el sorecalentamiento de la muestra, minimiza el da$o cuando los metales son landos ! tami&n proporciona una acci%n de enjuague para limpiar los productos removidos de la superficie de la muestra, de modo que le papel no se ensucie. •
84ulido fino
El tiempo utilizado ! el &xito del pulido fino dependen en muc#o del cuidado puesto durante los pasos de pulido previo. La 6ltima aproximaci%n a una superficie plana lire de ralladuras se otiene mediante una rueda giratoria #6meda cuierta con un pa$o especial cargado con partículas arasivas cuidadosamente seleccionadas en su tama$o. Existe gran posiilidad de arasivos para efectuar el 6ltimo pulido. En tanto que muc#os #arán un traajo satisfactorio parece #aer preferencia por la forma gama del %xido de aluminio para pulir materiales ferrosos ! de los asados en core, ! %xido de serio para pulir aluminio, magnesio ! sus aleaciones. Ftros arasivos para pulido final que se emplean a menudo son la pasta de diamante, %xido de cromo ! %xido de magnesio. La selecci%n de un pa$o para pulir depende del material que va!a a pulirse ! el prop%sito del estudio metalográfico. *e pueden encontrar pa$os de lanilla o pelillo variale, desde aquellos que no tienen pelillo +como la seda- #asta aquellos de pelillo intermedio +como pa$o de anc#o, pa$o de illar ! lonilla- además de aquellos de pelillo profundo +como el terciopelo-. ami&n se pueden encontrar pa$os sint&ticos para pulir con fines de pulido general, de los cuales el gamal ! el micro pa$o son los que se utilizan más ampliamente. "na muestra pulida en forma de cuadro mostrará 6nicamente las inclusiones no metálicasK además, estará lire de ralladuras. AA"E "MBCF DE LA "E*GA El prop%sito del ataque químico es #acer visiles las características estructurales del metal o aleaci%n. El proceso dee ser tal que queden claramente diferenciadas las partes de la micro estructura. Esto se logra mediante un reactivo apropiado que somete a la superficie pulida a una acci%n química. Los reactivos que se sutilizan consisten en ácidos orgánicos o inorgánicos ! el álcalis disueltos en alco#ol, agua u otros solventes. En la tala que se muestra a continuaci%n se oservan los reactivos más comunes. Las muestras pueden a#ora atacarse durante el tiempo necesario sumergi&ndolas oca aajo en una soluci%n contenida en una caja de 4etri. "n m&todo opcional consiste en aplicar el reactivo con un gotero para ojos. *i el tiempo de ataque es demasiado corto, la muestra quedará suatacada ! los límites de grano ! otras configuraciones se verán desvanecidos e indistintos cuando se oserven en el microscopio. *i el tiempo de ataque es demasiado largo, la muestra se sore atacará ! quedará mu! oscura, mostrando colores no usuales. El tiempo de ataque dee controlarse mu! cuidadosamente. La acci%n del ataque se detiene al colocar la muestra ajo una corriente de agua. Límpiese la muestra con alco#ol ! utilice una secadora de pelo para terminar de secarla. Cuídese de no frotar la muestra pulida ! atacada con alguna tela o con los dedos, porque esto altera la condici%n superficial del metal. En esta práctica pudimos darnos cuenta de las características del acero que teníamos en la proeta, deido a que fue dise$ada para ser analizado mediante la metalografía 4ara esto tuvimos que pulir la pieza a oservar este proceso de pulido se llevo a cao con papel de lija primero una lija /22 despu&s una :22 ! posteriormente con un aparato para pulir CDNs esto ultimo para poder otener el acaado espejo necesario para realizar la pruea adecuadamente
"na ves realizado el pulido de la pieza fuimos al laoratorio en donde pudimos aplicarle nital a las caras de la proeta para eliminar impurezas en la pieza una ves realizado esto procedimos a oservar la proeta en un microscopio con un aumento de 22x por cierto el máximo aumento que se puede alcanzar con los microscopios del laoratorio pero que en este caso es suficiente para llevar a cao la practica. Durante la oservaci%n nos pudimos dar cuenta que los granos de las caras de la muestra presentaan unos granos no mu! peque$os o finos que al oservar el tama$o de granos de la tala que se muestra en las paginas anteriores corresponde al tipo de grano de la figura numer% /, lo cual nos indica que es un acero al car%n que coincide con la muestra que llevamos !a que se trata de un fragmento de A8@: esto nos indica que la pruea se realizo de la manera adecuada
