norma española
UNE-EN 1011-4
Junio 2001 TÍTULO
Soldeo Recomendaciones para el soldeo de materiales metálicos Parte 4: Soldeo por arco del aluminio y sus aleaciones
Welding. Recommendations for welding of metallic materials. Part 4: Arc welding of aluminium and aluminium alloys. Soudage. Recommandations pour le soudage des matériaux métalliques. Partie 4: Soudage à l'arc de l'aluminium et des alliages d'aluminium.
CORRESPONDENCIA
Esta norma es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 1011-4 de septiembre 2000.
OBSERVACIONES
ANTECEDENTES
Esta norma ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 14 Soldadura y Técnicas Conexas cuya Secretaría desempeña CESOL.
Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 28382:2001
LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:
© AENOR 2001 Reproducción prohibida
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Grupo 17
S
EN 1011-4
NORMA EUROPEA EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM
Septiembre 2000
ICS 25.160.10
Versión en español
Soldeo Recomendaciones para el soldeo de materiales metálicos Parte 4: Soldeo por arco del aluminio y sus aleaciones
Welding. Recommendations for welding of metallic materials. Part 4: Arc welding of aluminium and aluminium alloys.
Soudage. Recommandations pour le soudage des matériaux métalliques. Partie 4: Soudage à l'arc de l'aluminium et des alliages d'aluminium.
Schweiβen. Empfehlungen zum Schweiβen metallischer Werkstoffe. Teil 4: Lichtbogenschweiβen von Aluminium und Aluminiumlegierungen.
Esta norma europea ha sido aprobada por CEN el 2000-08-14. Los miembros de CEN están sometidos al Reglamento Interior de CEN/CENELEC que define las condiciones dentro de las cuales debe adoptarse, sin modificación, la norma europea como norma nacional. Las correspondientes listas actualizadas y las referencias bibliográficas relativas a estas normas nacionales, pueden obtenerse en la Secretaría Central de CEN, o a través de sus miembros. Esta norma europea existe en tres versiones oficiales (alemán, francés e inglés). Una versión en otra lengua realizada bajo la responsabilidad de un miembro de CEN en su idioma nacional, y notificada a la Secretaría Central, tiene el mismo rango que aquéllas. Los miembros de CEN son los organismos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.
CEN COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung SECRETARÍA CENTRAL: Rue de Stassart, 36 B-1050 Bruxelles © 2000 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CEN.
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ÍNDICE
Página
ANTECEDENTES............................................................................................................................
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INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................
6
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OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN............................................................................
7
2
NORMAS PARA CONSULTA ............................................................................................
7
3
TÉRMINOS Y DEFINICIONES..........................................................................................
8
4
DISPOSICIONES RELATIVAS A LOS REQUISITOS DE CALIDAD .........................
8
5
METAL BASE .......................................................................................................................
9
6
FACTORES QUE AFECTAN A LAS PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS Y CONJUNTOS SOLDADOS ...............................................................
9
7
PROCESOS DE SOLDEO POR FUSIÓN ..........................................................................
9
8
CONSUMIBLES DE SOLDEO............................................................................................
10
9
EQUIPO .................................................................................................................................
10
10
TIPOS DE UNIÓN ................................................................................................................
10
11
MATERIAL DE RESPALDO ..............................................................................................
11
12
RAMIFICACIONES .............................................................................................................
12
13
RESANADO...........................................................................................................................
12
14
PREPARACIÓN DE LA UNIÓN.........................................................................................
12
15
MONTAJE PARA EL SOLDEO .........................................................................................
13
16
ALINEACIÓN DE LAS UNIONES.....................................................................................
13
17
PRECALENTAMIENTO .....................................................................................................
13
18
TEMPERATURA ENTREPASADAS.................................................................................
13
19
MÉTODOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA............................................................
14
20
RECOMENDACIONES ADICIONALES ..........................................................................
14
ANEXO A (Informativo)
EFECTOS PERJUDICIALES PARA LAS PROPIEDADES DE LAS UNIONES Y MEDIDAS PARA EVITARLOS ...............
16
RECOMENDACIONES PARA LA ELECCIÓN DE CONSUMIBLES.........................................................................
19
ANEXO ZA (Informativo) CAPÍTULOS DE ESTA NORMA EUROPEA RELACIONADOS CON LOS REQUISITOS ESENCIALES U OTRAS DISPOSICIONES DE LAS DIRECTIVAS UE..............................................................
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ANEXO B (Informativo)
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ANTECEDENTES Esta norma europea ha sido elaborada por el Comité Técnico CEN/TC 121 “Soldadura”, cuya Secretaría desempeña DS. Esta norma europea deberá recibir el rango de norma nacional mediante la publicación de un texto idéntico a la misma o mediante ratificación antes de finales de marzo de 2001, y todas las normas nacionales técnicamente divergentes deberán anularse antes de finales de marzo de 2001. Esta norma europea ha sido elaborada bajo un Mandato dirigido a CEN por la Comisión Europea y por la Asociación Europea de Libre Cambio, y sirve de apoyo a los requisitos esenciales de Directiva(s) europea(s). La relación con la(s) Directiva(s) UE se recoge en el Anexo informativo ZA, que forma parte integrante de esta norma. De acuerdo con el Reglamento Interior de CEN/CENELEC, los organismos de normalización de los siguientes países están obligados a adoptar esta norma europea: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. Esta norma europea está formada por las siguientes partes: − Parte 1: Directrices generales para el soldeo por arco. − Parte 2: Soldeo por arco de los aceros ferríticos. − Parte 3: Soldeo por arco de los aceros inoxidables. − Parte 4: Soldeo por arco del aluminio y sus aleaciones.
Los anexos A y B son informativos.
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INTRODUCCIÓN Esta norma europea se publica con varios anexos, con el fin de que pueda cubrir el aluminio y los diferentes tipos de sus aleaciones en cualquier forma fabricadas de acuerdo con las normas europeas relevantes. En esta norma el término aluminio significa aluminio y sus aleaciones. Esta norma facilita una guía general para el diseño, fabricación y control de soldeo satisfactorios, y detalla posibles efectos negativos que se pueden producir, aconsejando sobre los métodos con los que se pueden evitar. Se aplica, por lo general, a todos los tipos de aluminio, siendo adecuada independientemente del tipo de fabricación en cuestión, aunque la norma de aplicación/el contrato puedan contemplar requisitos adicionales. No se incluyen las tensiones de diseño admisibles en las soldaduras, los métodos de ensayo ni los niveles de aceptación, porque dependen de las condiciones de servicio del conjunto soldado. Estos detalles se deberían obtener de la especificación de diseño. Los anexos informativos incluyen información sobre los efectos perjudiciales (véase el anexo A) y la elección de consumibles (véase el anexo B). Este documento sólo detalla los asuntos relacionados con el soldeo y no da detalles adicionales sobre las características mecánicas de la unión soldada. Esta norma identifica los principales factores que afectan al soldeo del aluminio. Estará afectado por el metal base, los consumibles, el diseño, el procedimiento de soldeo, el equipo de soldeo, la preparación de la unión, etc. Los requisitos generales para el soldeo por fusión de los materiales metálicos se detallan en la Norma EN 1011-1, en particular: − puntos de soldadura; − dispositivos provisionales; − encendido de arco; − limpieza y tratamiento entre pasadas; − procedimientos de soldeo; − identificación; − inspección y ensayo; − requisitos de calidad; − corrección de no conformidades; − deformaciones; − tratamiento térmico posterior al soldeo; − abreviaturas y símbolos; − apéndices inicial y final.
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1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma europea da recomendaciones generales para el soldeo por fusión manual, mecanizado y automatizado de las aleaciones de aluminio forjados y moldeados y de sus combinaciones. Las directrices generales se dan en la Norma EN 1011-1. En esta norma la palabra “tubo”, sola o en combinación, significa “tubo” o “sección hueca”, aunque estos términos se emplean a menudo para diferentes categorías de producto por diferentes industrias.
2 NORMAS PARA CONSULTA Esta norma europea incorpora disposiciones de otras publicaciones por su referencia, con o sin fecha. Estas referencias normativas se citan en los lugares apropiados del texto de la norma y se relacionan a continuación. Las revisiones o modificaciones posteriores de cualquiera de las publicaciones referenciadas con fecha, sólo se aplican a esta norma europea cuando se incorporan mediante revisión o modificación. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de esa publicación. EN 287-2 – Cualificación de soldadores. Soldeo por fusión. Parte 2: Aluminio y aleaciones de aluminio. EN 288-1 – Especificación y cualificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Parte 1: Reglas generales para el soldeo por fusión. EN 288-2 – Especificación y cualificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Parte 2: Especificación del procedimiento de soldeo por arco. EN 288-4 – Especificación y cualificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Parte 4: Cualificación del procedimiento para el soldeo por arco de aluminio y sus aleaciones. EN 439 – Productos de aportación para el soldeo. Gases de protección para el soldeo y para el corte por arco eléctrico. EN 573-1 – Aluminio y aleaciones de aluminio. Composición química y forma de productos de forja. Parte 1: Sistema de designación numérica. EN 573-2 – Aluminio y aleaciones de aluminio. Composición química y forma de productos de forja. Parte 2: Sistema de designación simbólica. EN 573-3 – Aluminio y aleaciones de aluminio. Composición química y forma de productos de forja. Parte 3: Composición química. EN 573-4 – Aluminio y aleaciones de aluminio. composición química y forma de productos de forja. Parte 4: Forma de los productos. EN 719 – Coordinación del soldeo. Tareas y responsabilidades. EN 729-2 – Requisitos de la calidad para el soldeo. Soldeo por fusión de materiales metálicos. Parte 2: Requisitos de calidad completos. EN 729-3 – Requisitos de la calidad para el soldeo. Soldeo por fusión de materiales metálicos. Parte 3: Requisitos de calidad estándar. EN 1011-1 – Soldeo. Recomendaciones para el soldeo de materiales metálicos. Parte 1: Directrices generales para el soldeo por arco.
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EN 1289 – Examen no destructivo de soldaduras. Ensayo de soldaduras por líquidos penetrantes. Niveles de aceptación. EN 1418 – Personal de soldadura. Ensayos de cualificación de los operadores de soldeo para soldeo por fusión y de los ajustadores de soldeo por resistencia para el soldeo automático y totalmente mecanizado de materiales metálicos. EN 1706 – Aluminio y aleaciones de aluminio. Piezas moldeadas. Composición química y características mecánicas. EN 1780-1 – Aluminio y aleaciones de aluminio. Designación de lingotes de aluminio y sus aleaciones para refusión, aleaciones madre y piezas moldeadas. Parte 1: Sistema de designación numérica. EN 1780-2 – Aluminio y aleaciones de aluminio. Designación de lingotes de aluminio y sus aleaciones para refusión, aleaciones madre y piezas moldeadas. Parte 2: Sis tema de designación simbólica. EN 1780-3 – Aluminio y aleaciones de aluminio. Designación de lingotes de aluminio y sus aleaciones para refusión, aleaciones madre y piezas moldeadas. Parte 3: Reglas para la escritura de la composición química. EN 30042 – Uniones soldadas por arco de aluminio y sus aleaciones soldables. Guía sobre los niveles de calidad en función de las imperfecciones. (ISO 10042:1992). EN ISO 4063 – Soldeo y técnicas conexas. Nomenclatura de procesos y números de referencia. (ISO 4063:1998). EN ISO 6520-1 – Soldeo y procesos afines. Clasificación de las imperfecciones geométricas en las soldaduras de materiales metálicos. Parte 1: Soldeo por fusión. (ISO 6520-1:1998). EN ISO 6947 – Soldaduras. Posiciones de trabajo. Definición de los ángulos de pendiente y de rotación. (ISO 6947:1993). prEN ISO 9692-3:1998 – Soldeo y procesos afines. Preparación de uniones. Parte 3: Soldeo MIG y TIG de aluminio y aleaciones de aluminio. (ISO/DIS 9692-3:1998). CR ISO 15608 – Soldeo. Directrices para el sistema de ag rupamiento de materiales metálicos. (ISO/TR 15608:2000). prEN ISO 15614-4:2000 – Especificación y cualificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Ensayo del procedimiento de soldeo. Parte 4: Soldeo de acabado de aluminio para moldeo. (ISO/FDIS 15614-4:2000).
3 TÉRMINOS Y DEFINICIONES Para los fines de esta norma europea, se aplican los términos y definiciones de la Norma EN 1011-1.
4 DISPOSICIONES RELATIVAS A LOS REQUISITOS DE CALIDAD Para asegurar la calidad del trabajo, éste lo debe realizar personal cualificado de acuerdo con, por ejemplo, las Normas EN 287-2, EN 1418 y EN 719 utilizando procedimientos cualificados de acuerdo con, por ejemplo, las Normas EN 288-1, EN 288-2, EN 288-4 y el proyecto de Norma prEN ISO 15614-4:2000.
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5 METAL BASE 5.1 Generalidades Esta norma se aplica al aluminio forjado, moldeado y a sus combinaciones de acuerdo con, por ejemplo, las Normas EN 287-2, EN 1418, EN 288-4 y el proyecto de Norma prEN ISO 15614-4:2000. Los principios de esta norma se pueden aplicar a otras aleaciones de aluminio no normalizadas, entre la cuales se pueden encontrar las aleaciones superplásticas avanzadas y los materiales compuestos de matriz metálica, siempre que la composición de la aleación esté dentro del grupo de metales base relacionados en el anexo B. En tales casos, el uso de esta norma debe estar de acuerdo con la especificación de diseño. Las normas de materiales no tienen totalmente en cuenta los requisitos de soldeo. Por ello, a veces es necesario especificar requisitos adicionales para el material cuando se hace el pedido. Esto puede incluir la selección/restricción de las propiedades de composición/mecánicas (dentro de ciertos límites adicionales a los requisitos normalizados básicos) y la limpieza adicional de los componentes. El respaldo permanente y los dispositivos temporales deben ser compatibles con el metal base.
5.2 Almacenamiento y manipulación Se debería evitar el contacto con los materiales ferríticos y con cobre, con el fin de prevenir la corrosión. Para evitar la utilización de materiales incorrectos, se deben almacenar de tal forma que se conozca el tipo de aleación (véanse las precauciones sobre troquelado profundo en la Norma EN 1011-1).
6 FACTORES QUE AFECTAN A LAS PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS Y CONJUNTOS SOLDADOS En el anexo A figura una lista corta de los posibles efectos perjudiciales que se pueden producir por efecto del soldeo. Esta lista no es exhaustiva, pero identifica los aspectos metalúrgicos y tecnológicos que son específicos, o más propensos, con el aluminio. También se relacionan las causas potenciales y las contramedidas. Se debe tener en cuenta, por ejemplo, durante el diseño de estructuras soldadas, las características mecánicas de la zona afectada térmicamente (ZAT) y el depósito de soldadura que pueden estar condicionados por el procedimiento de soldeo. Por ejemplo, el metal depositado y la ZAT pueden tener características mecánicas inferiores que el metal base. Se debe tener cuidado para evitar la creación de cualquier ZAT que no se haya considerado durante el diseño, por ejemplo, la resultante del soldeo de un dispositivo temporal.
7 PROCESOS DE SOLDEO POR FUSIÓN Esta norma se aplica a los siguientes procesos de acuerdo con la Norma EN ISO 4063, que se pueden emplear por si solos o en combinación. − 131 Soldeo por arco con gas inerte (MIG); − 141 Soldeo por arco con gas inerte y electrodo de volframio (TIG); − 15 Soldeo por arco plasma.
Se pueden aplicar a otros procesos de soldeo por fusión mediante acuerdo.
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8 CONSUMIBLES DE SOLDEO 8.1 Metal de aporte El metal de aporte debe ser compatible con el metal base, véase el anexo B. Los metales de aporte se deben almacenar en sus embalajes originales en un lugar seco, protegido adecuadamente de los efectos atmosféricos y de acuerdo con las normas relevantes y/o las recomendaciones del suministrador. Se debe prestar atención especial al almacenaje e identificación de los carretes parcialmente gastados y a los paquetes de varillas que estén en el taller de fabricación o en montaje. Es necesario asegurarse de que no cogen humedad o se contaminan, por ejemplo, con polvo o grasa.
8.2 Gases de protección y gas de respaldo El argón es el más utilizado para el soldeo MIG, TIG y arco plasma del aluminio, pero el uso de helio o mezclas argón/helio produce ciertas ventajas, como mayor penetración y/o aumento de la velocidad de soldeo, así como disminución de las imperfecciones. Normalmente se emplean como gases de protección y de respaldo las siguientes categorías, de acuerdo con la Norma EN 439: − I1 (argón); − I2 (helio); − I3 (mezclas argón/helio).
Sólo se deben utilizar otras mezclas de gases si cumplen con la especificación de diseño (véase el anexo B).
9 EQUIPO En las Normas EN 729-2 y EN 729-3 se da información adicional. Los cables de retorno deben ser del la misma o superior sección transversal que la de los cables de soldeo. Cuando se requiere garantizar la calidad de acuerdo con la Norma EN 729-2, los sistemas de registro deben estar calibrados y el equipo de soldeo estar validado.
10 TIPOS DE UNIÓN 10.1 Generalidades Las directrices generales se encuentran en el proyecto de Norma prEN ISO 9692-3:1998. Las aberturas entre las caras de fusión pueden causar problemas, por ejemplo, desfondamiento, deformación e imperfecciones. Se deberían tomar precauciones para minimizarlos.
10.2 Uniones a tope 10.2.1 Generalidades. Las uniones a tope deben incluir todas las uniones entre chapas, tubos o combinaciones de ambas, así como las uniones a tope en “T”. 10.2.2 Penetración completa 10.2.2.1 Soldeo por un solo lado. Para el soldeo de la unión se deben seguir los siguientes métodos: a) sin respaldo; b) con respaldo temporal;
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c) con respaldo permanente; d) otro método adecuado.
10.2.2.2 Soldeo por ambos lados. Para el soldeo de la unión se deben seguir los siguientes métodos: a) soldar completamente el primer lado, a continuación completar la soldadura por el segundo lado; b) soldar parcialmente por ambos lados, completar la soldadura con una secuencia equilibrada. Este método disminuye las deformaciones; c) depositar la pasada de raíz desde el primer lado (en lugar del respaldo), a continuación completar la soldadura por el segundo lado; d) otro método adecuado.
10.2.3 Penetración parcial 10.2.3.1 Soldeo por un solo lado. Para el soldeo de la unión se deben seguir los siguientes métodos: a) soldar hasta conseguir la profundidad de soldadura requerida sin penetrar en el cordón por el segundo lado; b) otro método adecuado.
10.2.3.2 Soldeo por ambos lados. Para el soldeo de la unión se deben seguir los siguientes métodos: a) soldar hasta conseguir la profundidad de soldadura requerida, a continuación soldar desde el segundo lado hasta conseguir dicha profundidad de soldadura; b) soldar parcialmente por ambos lados, completar las soldaduras hasta las profundidades requeridas empleando una secuencia equilibrada. Este método disminuye las deformaciones; c) soldar hasta conseguir la profundidad de soldadura requerida, a continuación terminar la soldadura desde el segundo lado depositando un cordón de sellado; d) otro método adecuado.
10.3 Soldaduras en ángulo La abertura en la raíz entre las superficies en contacto debe ser lo menor posible.
11 MATERIAL DE RESPALDO 11.1 Material de respaldo permanente Para una mayor información sobre tipos de materiales, véase el Informe CR ISO 15608.
11.2 Material de respaldo temporal Se puede emplear acero inoxidable, aluminio, cobre o cerámicas. Se deben tomar precauciones para evitar la contaminación por cobre o por otros materiales, así como el excesivo calentamiento del material de respaldo. Para los fines de esta norma, el término acero inoxidable se refiere únicamente al acero inoxidable austenítico.
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12 RAMIFICACIONES 12.1 Generalidades Este tipo de unión se aplica tanto a las soldaduras de penetración completa como a las soldaduras en ángulo de tubos, por ejemplo, circular o elíptica. Los detalles de todos los tipos de ramificaciones, tales como forma de la unión, ángulo entre secciones, ángulo entre las caras de fusión, aberturas en la raíz entre las piezas, se deben disponer de tal forma que se permita la aplicación satisfactoria del procedimiento de soldeo.
12.2 Uniones soldadas a tope Por su propia naturaleza, las ramificaciones son normalmente por un solo lado y utilizan una geometría de soldadura variable. Ésta depende de las dimensiones respectivas del tubo y de los ramales, así como de sus ángulos de alineación. El soldeo se debe efectuar con o sin material de respaldo con métodos adecuados. Las ramificaciones se deben preparar de acuerdo con el apartado 10.2. Las ramificaciones en tubos que estén “apoyadas” se deben soldar de tal forma que se consiga el espesor de soldadura requerido alrededor de toda la ramificación, o como este indicado en los planos adecuados. Para las ramificaciones “empotradas” o “pasantes”, el soldeo se debe efectuar, normalmente, de tal forma que se consiga el espesor de soldadura requerido a través del tubo principal.
12.3 Uniones soldadas en ángulo Las ramificaciones en secciones tubulares se deben soldar en ángulo, de tal forma que la dimensión de la unión terminada cumpla con todos los requisitos de diseño. Siempre que sea posible, las superficies del tubo y la ramificación deben estar en contacto con la menor separación posible, con el fin de evitar fenómenos per judiciales (por ejemplo, exceso de penetración o de porosidad).
13 RESANADO En las uniones a tope de penetración completa, soldadas por ambos lados, la parte posterior del primer cordón se puede retirar por medios adecuados para limpiar, hasta encontrar metal sano, antes de comenzar a soldar por el otro lado. Se deben utilizar medios mecánicos, por ejemplo, fresado, cincelado, aserrado o amolado. Los métodos preferidos son fresado y aserrado. No se deben emplear lubricantes de base aceite. Si se emplea el amolado, los discos deben ser de tipos especiales para utilizar sólo con aluminio. Se permite el resanado con plasma. Después del resanado se deben retirar todos los contaminantes de las caras de fusión de la unión. En algunos casos, es deseable verificar las superficies para detectar posibles imperfecciones, por ejemplo, mediante líquidos penetrantes de acuerdo con la Norma EN 1289.
14 PREPARACIÓN DE LA UNIÓN En el proyecto de Norma prEN ISO 9692-3:1998 se dan las directrices generales para la preparación de la unión. Se presta especial atención a la necesidad de minimizar las dimensiones de las aberturas en la raíz, siempre que sea apropiado. La unión se debería preparar por medios mecánicos o mediante corte con láser, plasma o chorro de agua o por otros métodos adecuados. Cuando el corte tenga un efecto perjudicial sobre las propiedades de la zona adyacente al corte, se debe contar con la tolerancia necesaria para retirar el material dañado después del corte. La detección de grietas después del corte resultará beneficiosa. Para evitar resultados adversos sobre la calidad de la soldadura, las superficies y bordes deben ser los apropiados para el proceso de soldeo. Deberían estar exentos de grietas y entallas, secos y sin cantidades excesivas de óxido, aceite, grasa, pintura, humedad, etc. Antes del soldeo y del ensamblaje de la unión, las caras de fusión y las superficies adyacentes se
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deben desengrasar y se debe “renovar” la capa de óxido. El tiempo que transcurra entre la limpieza y el soldeo debe ser lo más corto posible sin que se produzca contaminación. A continuación del desengrasado con disolventes u otros métodos adecuados, se debería proceder a la retirada del óxido de la superficie por medios mecánicos. El desengrasado mediante ataque químico puede retirar la capa de óxido superficial original. NOTA − En este contexto el término “renovar” se aplica a la retirada de la capa de óxido conta minada seguida de una reoxidación en ambiente seco.
15 MONTAJE PARA EL SOLDEO Las posiciones de soldeo más adecuadas son PA, PB, PC y PF de acuerdo con la Norma EN ISO 6947.
16 ALINEACIÓN DE LAS UNIONES Los criterios de aceptación sobre el desalineamiento deben estar de acuerdo con el nivel de calidad adecuado que se haya seleccionado en la Norma EN 30042. En ciertas aplicaciones, podrían ser necesarias tolerancias menores.
17 PRECALENTAMIENTO El precalentamiento se puede aplicar por las siguientes razones: − para evitar la humedad antes del soldeo, por ejemplo, para soldeo en campo; − para evitar las imperfecciones durante el cebado en frío; − para conseguir un equilibrio térmico cuando se sueldan espesores muy distintos; − para reducir el efecto de absorción de calor cuando se sueldan secciones gruesas.
Las temperaturas de precalentamiento se indican en la tabla 1. El tiempo a temperatura es importante y debe ser el más corto posible para evitar efectos perjudiciales. Véase también el anexo A. Un precalentamiento excesivo por encima de los valores de la tabla 1, afectará a las propiedades mecánicas de los materiales endurecidos por deformación o totalmente tratados térmicamente (por ejemplo, recocido parcial o sobremaduración). También puede alterar la estructura metalúrgica de la ZAT originando un crecimiento de grano y/o la precipitación de fases secundarias. En algunas circunstancias, el empleo de mezclas argón-helio o de helio en lugar de argón puede eliminar la necesidad del precalentamiento.
18 TEMPERATURA ENTREPASADAS La temperatura entrepasadas se debería controlar por las sigui entes razones: − para prevenir la reducción de las características mecánicas por sobrecalentamiento; − para reducir la dimensión de la ZAT ablandada; − para reducir la extensión de la ZAT con segregaciones, por ejemplo, sobremadurada.
Se recomienda que la temperatura de la unión al comienzo de cada pasada sucesiva no exceda del valor que se da en la tabla 1.
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Tabla 1 Temperaturas máximas recomendadas de precalentamiento y entrepasadas Metal base
Temperatura de precalentamiento ºC máx.
Temperatura entrepasadas ºC máx.
120ª
120ª
Aleaciones no tratables térmicamente 1xxx 3xxx 5xxx AlSi moldeado AlMg moldeado Aleaciones tratables térmicamente
6xxx AlSiMg moldeado 120ª 100 AlSiCu moldeado 7xxx 100ª 80 ª El precalentamiento prolongado puede producir un recocido parcial en las aleaciones endurecidas por deformación y sobremaduradación en aleaciones totalmente tratadas térmicamente.
NOTA 1 − Las temperaturas de esta tabla son orientativas. Pueden aplicarse otros valores de acuerdo con el contrato y se deberían indicar en la especificación del procedimiento de soldeo. NOTA 2 − En las aleaciones del grupo 22.4 (5xxx) con un contenido > 3,5% de Mg y en las aleaciones del grupo 23.2 (7xxx), la precipitación de dichas fases puede producir la sensibilización a la corrosión por exfoliación y al agrietamiento por corrosión bajo tensión en determinadas condiciones ambientales de servicio.
19 MÉTODOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA Cuando se requiere control de la temperatura de precalentamiento y/o entrepasadas, la temperatura se debe medir, por ejemplo, por medio de pirómetros de contacto, lápices o pinturas termoindicadoras y se debe registrar como esté requerido. Para el control de la temperatura entrepasadas, la temperatura se debe medir tan próxima al metal de la soldadura como sea posible.
20 RECOMENDACIONES ADICIONALES 20.1 Tratamiento y limpieza entrepasadas La superficie de cada cordón de soldadura se debería limpiar con cepillos de acero inoxidable, o por medios mecánicos, antes de que quede cubierto por el siguiente cordón.
20.2 Inspección y ensayo Se recomienda que las soldaduras no se repasen, pinten o se traten hasta que se hayan inspeccionado.
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20.3 Requisitos de calidad Los niveles de aceptación, de acuerdo con la Norma EN 30042, deben estar de acuerdo con la especificación de diseño.
20.4 Corrección de no conformidades La corrección de no conformidades se debe basar en la Norma EN 30042.
20.5 Dispositivos temporales Véanse también las capítulos 6 y 7.
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ANEXO A (Informativo) EFECTOS PERJUDICIALES PARA LAS PROPIEDADES DE LAS UNIONES Y MEDIDAS PARA EVITARLOS
Aunque la mayoría de las aleaciones de aluminio son fácilmente soldables eligiendo correctamente el proceso y los consumibles, es posible, bajo determinadas circunstancias, que se presenten ciertas imperfecciones. Estas imperfecciones pueden atribuirse al consumible seleccionado, a la elección de los parámetros de operación del proceso de soldeo o a efectos metalúrgicos asociados a las combinaciones de los materiales base y de aportación. Sin embargo, las imperfecciones se pueden minimizar o erradicar mediante la selección apropiada de los parámetros de soldeo o de los consumibles. Los efectos perjudiciales típicos más comunes en el aluminio se dan en la tabla A.1, junto con las principales razones por las que se producen y los métodos para evitarlos. Estos efectos se deberían evitar, especialmente en el caso de estructuras cargadas dinámicamente en las que son inherentes los aspectos de seguridad. Independientemente de la calidad de la soldadura, existen influencias perjudiciales sobre su buen comportamiento atribuibles a un diseño inadecuado. Éstas pueden incluir concentración de tensiones debidas a transiciones bruscas en los espesores del material y elevadas tensiones residuales inducidas por la proximidad y acumulación de soldaduras. En el caso de aleaciones endurecidas por deformación o tratadas térmicamente, se debería tener en cuenta durante los cálculos de diseño el hecho de que la ZAT de la soldadura sufra una reducción de las propiedades mecánicas. Sin embargo, se deberían tomar precauciones para evitar un excesivo aporte térmico durante el soldeo, ya que podría aumentar el ablandamiento de la ZAT así como su extensión. La no aparición de algunos efectos perjudiciales depende del correcto mantenimiento del ángulo del soplete de soldeo y de su distancia a la pieza. Para el sistema de alimentación hay que emplear materiales adaptados al aluminio para evitar la contaminación y daño del metal de aporte. Los sopletes que se emplean para el soldeo del aluminio, junto con sus cables y conductos, son bastante voluminosos y difíciles de manejar en esquinas estrechas. Los diseñadores de estructuras soldadas se deberían asegurar de que el acceso del soplete y del soldador sea el adecuado. En algunos casos, puede ser necesario soldar desde un solo lado con una preparación de bordes adecuada y respaldo temporal o permanente.
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Tabla A.1 Efectos prejudiciales sobre las propiedades y medidas a tomar para evitarlos Efecto perjudicial Norma EN ISO 6520-1 (nº ref.) Porosidad (por ejemplo, porosidad lineal (2014) o poros agrupados (2013))
Inclusiones de óxido (303)
Razones principales
Medidas de prevención y/o anulación
Metal de aporte contaminado. Humedad sobre la superficie del metal de aporte.
Mejorar la limpieza del metal de aporte. Almacenar en un ambiente limpio por encima del punto de rocío del área de trabajo. Zona de la unión contaminada. HuLimpiar y secar la zona de la unión medad sobre la superficie de la unión. antes del soldeo, por ejemplo, precalentando. Asegurarse de que el material está a temperatura ambiente antes del soldeo. Inaceptable contenido de H 2 Contactar con el suministrador y/o fabricante del metal base y/o de aporte en el metal base y/o de aporte. si fuese necesario. Formación de poros debida a una Optimizar las ranuras evitando que el ranura demasiado estrecha en la zona aire se escape a través del baño de solde soldadura. dadura. Posiciones de soldeo no favorablesSi es posible, soldar en las posiciones PC, PD, PE, PG. PA, PB, PF. Tiempo para la evolución del gas Aumentar el aporte térmico y/o el predemasiado corto. calentamiento, cambiar la preparación de la unión. Eliminar la fuga. Gas de protección impuro debido a fugas del agua de refrigeración o del sistema de alimentación de gas. Gas de protección impuro, por ejem- Utilizar gases de protección que cumplo, debido a la penetración de hume- plan con la Norma EN 439. Asegurar la dad. Calidad de las mangueras inade- calidad adecuada de las mangueras, cuada. reemplazar las mangueras caducadas, la longitud de las mangueras será la menor posible, si fuese posible utilizar mangueras metálicas. El flujo del gas no es laminar debido Optimizar el ajuste del caudal, evitar a caudales demasiado altos o bajos o las corrientes de aire. a corrientes de aire. La tensión del arco es demasiado alta. Optimizar la tensión del arco. El ángulo del soplete es demasiado Emplear al ángulo de soplete correcto. pequeño. Formación de óxidos en el arco o en Véase porosidad. la zona del baño de soldadura por la Optimizar el ajuste del caudal, evitar entrada de oxígeno debido a un cau- las corrientes de aire. dal insuficiente o que se interrumpe. Insuficiente limpieza de la zona de Asegurar que la limpieza de zona de soldadura y/o de las pasadas previas. soldadura/pasadas previas es la correcta. Optimizar las condicione del arco. (Continúa)
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Tabla A.1 (Fin) Efectos prejudiciales sobre las propiedades y medidas a tomar para evitarlos Efecto perjudicial Norma EN ISO 6520-1 (nº ref.)
Grietas (100) Grietas de solidificación, por ejemplo, grieta de cráter (104)
Razones principales Exceso de oxígeno en la llama de precalentamiento. Manipulación incorrecta de las varillas de aporte TIG. Características de solidificación del baño de soldadura.
Tensiones internas. por ejemplo, grietas de licuefacción
Refusión de los constituyentes de punto de fusión bajo segregados en los bordes de grano de la ZAT.
Medidas de prevención y/o anulación Optimizar la llama. No sacar el extremo de la varilla de la envolvente de gas protector. Seleccionar un metal de aporte que asegure la soldabilidad óptima. Situar el cráter del extremo del cordón sobre la chapa testigo o trabajar con un programa de relleno de cráteres. Elegir una secuencia de soldeo que reduzca las rigideces y la deformación. Reducir el aporte térmico y la temperatura entrepasadas. Reducir la susceptibilidad al agrietamiento utilizando la técnica de pasada única.
Inclusiones metálicas (304) Inclusiones de volframio (3041)
Inclusiones de cobre (3042)
Reducir las tensiones internas. Seleccionar un metal de aporte adecuado (por ejemplo, de la serie 4xxx). Inclusiones de volframio (TIG: 141 y Reducir la corriente para el tipo y diásoldeo por arco plasma: 15) debidas a metro de electrodo empleado. No introuna corriente excesiva para el elecducir el extremo del electrodo de voltrodo de volframio o por introducirlo framio en el baño de soldadura. en el baño de soldadura. Inclusiones de cobre (MIG: 131) Elegir una pistola y boquilla de condebidas al sobrecalentamientacto adecuada a la corriente. to/quemado de la boquilla de contacto. Trabajar con una longitud de arco corta.
Procedente de las barras de respaldo de cobre.
Reemplazar las barras de respaldo de cobre por otras de acero inoxidable, aluminio o cerámica si fuese necesario.
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ANEXO B (Informativo) RECOMENDACIONES PARA LA ELECCIÓN DE CONSUMIBLES
B.1 Metales de aporte La elección del metal de aporte depende de diferentes factores entre los que se encuentran los siguientes: − compatibilidad de la composición química del(de los) metal(es) base(s), por ejemplo, propensión al agrietamiento de
la soldadura;
− propiedades mecánicas requeridas de la unión (teniendo en cuenta tanto las propiedades de la ZAT como del metal
de soldadura);
− subsecuentes tratamientos de la construcción o parte soldada, por ejemplo, tratamiento superficial, anodizado y
acabados decorativos;
− resistencia a la corrosión requerida de la unión; − optimizar la soldabilidad.
La selección final dependerá de la aplicación y puede suponer la evaluación de tales factores. La tabla B.1 detalla un sistema de agrupamiento de metales de aporte. La tabla B.2 da recomendaciones para la selección del metal de aporte para el soldeo de uniones entre metales base similares y no similares que trabajen hasta temperaturas de +50 ºC. Los metales base indicados incluyen las aleaciones forjadas y moldeadas de acuerdo con las Normas EN 573, EN 1780 y EN 1706 respectivamente. Las recomendaciones que se dan en estas tablas son solamente a título orientativo. En algunas circunstancias se puede elegir la utilización de un metal de aporte diferente, lo cual debería estar de acuerdo con la especificación de diseño.
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Tabla B.1 Sistema de agrupamiento de los metales de aporte Tipo Tipo 1 Tipo 3 Tipo 4
Tipo 5
Designación de la aleación R-1450 R-1080 A R-3103 R-4043 A R-4046 R-4047 A R-4018
R-5249 R-5754
R-5556 A R-5183 R-5087 R-5356
Designación química Al 99,5 Ti Al 99,8 Al Mn 1 Al Si 5 Al Si 10 Mg Al Si12 (A) Al Si 7 Mg
Al Mg 2 Mn 0,8 Zr Al Mg 3
Al Mg 5,2 Mn Al Mg 4,5 Mn 0,7 (A) Al Mg 4,5 Mn Zr Al Mg 5 Cr (A)
Observaciones El Ti disminuye la susceptibilidad al agrietamiento en el metal de la soldadura mediante el afino de grano. Las aleaciones de aporte tipo 4 se oxidan por anodizado o exposición atmosférica para obtener un color gris obscuro, cuya intensidad aumenta según lo hace el contenido de Si. Por ello, estos metales de aporte no proporcionan un color que se ajuste bien al de las aleaciones metal base forjadas. Estas aleaciones se utilizan específicamente para prevenir el agrietamiento por solidificación en uniones donde exista una gran dilución y una elevada rigidez. Si son de importancia una buena resistencia a la corrosión y ajuste del color, el contenido de Mg del metal de aporte se debería ajustar al del metal base. Si son de importancia un alto límite elástico y carga de rotura del metal de soldadura, se debería emplear un metal de aporte con un contenido de Mg entre 4,5 y 5%. El Cr y el Zr disminuyen la susceptibilidad al agrietamiento del metal de soldadura mediante el afino de grano. El Zr reduce el riesgo de grietas en caliente.
NOTA 1 − Los números tipos 1, 3, 4 y 5 se corresponden con el primer número de la designación de la aleación. NOTA 2 − Esta tabla estará disponible hasta que se publique una nueva norma de metal de aporte.
Tabla B.2 Selección del metal de aporte ( para tipos de aporte v éase la tabla B.1) Elegir el metal de aporte de cada cuadro (los n úmeros de la tabla B.2 se refieren a los n úmeros del tipo de acuerdo con la tabla B.1)
Primera lí nea – caracterí sticas mecánicas óptimas Segunda lí nea – resistencia a la corrosión óptima Tercera lí nea − soldabilidad óptima Metal base Al
AlMn
AlMg < 1%a
AlMg 3%
AlMg 5%b
AlMgSic
AlZnMg
AlSiCu < 1%e,f
AlSiMge
AlSiCue,f
4 1 4 4 ó 5 1 4 4 ó 5 1 4 4 ó 5 5d 4 ó 5 5 5 5 4 ó 5 5 4 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4
AlCuc
Metal base
g
3 ó 4 3 4 4 4 4 5 5d ó 3 4 5 5 5 4 ó 5 5 4 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 g
4 4 4 5 5d 4 5 5 5 4 ó 5 5 4 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 g
5 5d 5 5 5 5 5 5 4 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4
2 1 -
5 5 5 5 5 4 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 g
g
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Al
AlMn
AlMg < 1%
AlMg 3%
AlMg 5%
5 ó 4 5 4 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 AlMgSi
5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 AlZnMg
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 AlSiCu < 1%
4 4 4 4 4 4 4 4 4 AlSiMg
4 4 4 4 4 4 AlSiCu
Nrg Nrg 4 AlCu
(Continúa)
E N 1 0 1 1 -4 : 2 0 0 0
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Tabla B.2 (Fin) Selección del metal de aporte ( para tipos de aporte v éase la tabla B.1) Elegir el metal de aporte de cada cuadro (los números de la tabla B.2 se refieren a los n úmeros del tipo de acuerdo con la tabla B.1) NOTA 1 − Cuando se sueldan aleaciones con un contenido aproximado ≥ 2% de Mg con metales de aporte del tipo AlSi5 o AlSi10 (o cuando se suelden metales base con un contenido ≥ 2% de Si con aportes del tipo AlMg5) se puede formar suficiente precipitado de Mg2Si en la lí nea de fusión como para fragilizar la soldadura. Esta combinaciones no se recomiendan para estructuras que soporten impactos o cargas dinámicas. Cuando esta combinación de aleaciones no se pueda ev itar, se pueden emplear aportes del tipo AlMg5 o AlSi5. NOTA 2 − Metal base de acuerdo con la composición quí mica sin relación con el material forjado o moldeado. a
Cuando se sueldan de forma autógena, estas aleaciones son propensas al agrietamiento durante la solidificación. Esto se puede prevenir aplica ndo utillajes de compresión o aumentando el contenido de Mg del baño de soldadura por encima del 3%.
b
En ciertas condiciones ambientales, por ejemplo, en servicio a temperaturas ≥ 65 ºC, las aleaciones que contienen > 3% de Mg pueden ser susceptibles a la corrosión intergranular y/o bajo tensión. La susceptibilidad aumentará con el contenido en Mg y/o la condición de endurecimiento por deformación. Se deberí a tener en cuenta el efecto de la dilución del metal de soldadura.
c
Estas aleaciones no se recomiendan para soldadura autógena ya que son susceptibles de agrietarse durante la solidificación.
d
La resistencia a la corrosión intergranular y/o bajo tensión del tipo 5 en la tabla B.1, se mejora cuando el contenido de Mg no excede de ~ 3%. En condiciones ambientales que potencialmente inducen a la corrosión intergranular y/o bajo tensión, el contenido de Mg del metal de soldadura debe ser similar y no sensiblemente mayor que el del metal base. Por ello es preferible soldar metales base con sus correspondientes metales de aporte.
e
El contenido de silicio del metal de aporte se deberí a seleccionar para que se aproxime lo más posible al del metal base de la a leación moldeada.
f
Cuando las aleaciones moldeadas se funden en moldes a presión, no son soldables debido al contenido de gas.
g
No se recomienda – incompatibilidad con el metal base.
B.2 Gases de protecci ón
Cuando se suelda aluminio, la elecci ón del gas de protección puede tener un efecto importante sobre la productividad y la calidad de la unión. Debido a la sensibilidad del aluminio a la oxidaci ón, se tienen que utilizar gases inertes tales como el arg ón y el helio. Aunque el argón es el más empleado como gas de protecci ón, pueden obtenerse ciertas ventajas al utilizar helio o mezclas de argón y helio. La utilizaci ón del helio puro se limita al soldeo TIG con corriente continua. Entre tales ventajas se encuentran:
− mejora de la penetración y de la forma del cord ón; − aumento de la velocidad de soldeo; − posibilidad de soldar un mayor rango de espesores; − reducción de la temperatura de pr ecalentamiento; y − reducción del nivel de imperfecciones tales co mo la porosidad. Según aumenta el contenido de helio en la mezcla, el perfil de la penetraci ón cambia desde una forma estrecha a otra más redondeada. También se puede observar una reducci ón del sobreespesor y un aumento de la profundidad de penetración.
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Para cualquier espesor de material, se puede conseguir un aumento en la velocidad de soldeo a ñadiendo helio al argón. Esto se debe a que la transferencia de calor en el arco con helio es m ás eficaz que con argón. Aumentando la velocidad de soldeo también se puede conseguir reducir la dimensi ón de la zona afectada t érmicamente. El mayor aporte térmico asociado a las mezclas ricas en helio, tambi én facilita el soldeo de uniones de mayores espesores. Sin embargo, las mezclas ricas en helio no se recomiendan normalmente para espesores inferiores a 3 mm que no sean aplicaciones automatizadas. La generación adicional de calor al utilizar mezclas conteniendo helio, tambi én puede reducir la aparición de imperfecciones tales como porosidad y falta de fusi ón.
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ANEXO ZA (Informativo) CAPÍTULOS DE ESTA NORMA EUROPEA RELACIONADOS CON LOS REQUISITOS ESENCIALES U OTRAS DISPOSICIONES DE LAS DIRECTIVAS UE
Esta norma europea ha sido elaborada bajo un Mandato dirigido a CEN por la Comisi ón Europea y por la Asociaci ón Europea de Libre Cambio, y sirve de apoyo a los requisitos esenciales de la Directiva 97/23/CEE del Parlamento Europeo y del Consejo de 29 de mayo de 1997 sobre la armonización de las leyes de los estados miembro en relaci ón con los equipos a presión. ADVERTENCIA: Los productos incluidos en el campo de aplicaci ón de esta norma pueden estar afectados por otros requisitos o Directivas de la UE.
Los siguientes capí tulos de esta norma que se detallan en la tabla ZA.1sirven de apoyo a los requisitos de la Directiva 97/23/CEE. La conformidad con (los cap í tulos de) esta norma es un medio para satisfacer los requisitos esenciales espec í ficos de la correspondiente Directiva y los Reglamentos de la AELC asociados.
Tabla ZA.1 Correspondencia entre esta norma europea y la Directiva 97/23/CEE Requisitos esenciales de la Directiva 97/23/CEE
Capí tulos/apartados de esta norma
Comentarios sobre cualificaci ón /Notas
4 y anexo A
3.1
Requisitos de calidad
5
4.1 (e)
Metal base
8 y anexo B
4
Consumibles de soldeo
8
3.1.2
Requisitos de calidad de las soldaduras
10 a 16
3.1.1
Preparación de la unión
17 a 19
3.1.4
Precalentamiento/Temperaturas
- 25 -
UNE-EN 1011-4
ANEXO NACIONAL
Las normas que se relacionan a continuaci ón, citadas en esta norma europea, han sido incorporadas al cuerpo normativo UNE con los siguientes códigos:
Norma Europea o Internacional
Norma UNE
EN 287-2:1992
UNE-EN 287-2:1993
EN 288-1:1992
UNE-EN 288-1:1993
EN 288-1/A1:1997
UNE-EN 288-1/A1:1997
EN 288-2:1992
UNE-EN 288-2:1993
EN 288-2/A1:1997
UNE-EN 288-2/A1:1997
EN 288-4:1992 + EN 288-4/AC:1993
UNE-EN 288-4:1993
EN 288-4/A1:1997
UNE-EN 288-4/A1:1998
EN 439:1994
UNE-EN 439:1995
EN 573-1:1994
UNE-EN 573-1:1995
EN 573-2:1994
UNE-EN 573-2:1995
EN 573-3:1994
UNE-EN 573-3:1995
EN 573-4:1994
UNE-EN 573-4:1995
EN 719:1994
UNE-EN 719:1995
EN 729-2:1994
UNE-EN 729-2:1995
EN 729-3:1994
UNE-EN 729-3:1995
EN 1011-1:1998
UNE-EN 1011-1:1998
EN 1011-2:2001
UNE-EN 1011-2:2001
EN 1011-3:2001
UNE-EN 1011-3:2001
EN 1289:1998
UNE-EN 1289:1998
EN 1418:1997
UNE-EN 1418:1998
EN 1706:1998
UNE-EN 1706:1998
EN 1780-1:1996
UNE-EN 1780-1:1997
EN 1780-2:1996
UNE-EN 1780-2:1997
EN 1780-3:1996
UNE-EN 1780-3:1997
EN 30042:1994
UNE-EN 30042:1995
EN ISO 4063:2000
UNE-EN ISO 4063:2000
EN ISO 6520-1:1998
UNE-EN ISO 6520-1:1999
EN ISO 6947:1997
UNE-EN ISO 6947:1997
Dirección
C Génova, 6 28004 MADRID-Espa ña
Teléfono 91 432 60 00
Fax 91 310 40 32
