INTRODUCCIÓN

La soldadura representa una herramienta poderosa en el diseño y la construcción dadas las ventajas que presenta desde el punto de vista técnico y económico con respecto a otros medios de unión. Muchas de las edificaciones modernas se fundamentan en estructuras metálicas y barras de acero de refuerzo que son unidas por medio de soldadura asi como la conformación de sistemas y equipos de las industria mecánica, naval, petrolera, aeronáutica, etc. Por estas razones se ha estructurado un manual que sirva de guía práctico-teórica para el ingeniero que vea en la necesidad de incursionar en el campo de la inspección de soldadura. El presente manual no solamente contiene información referente a la inspección, sino también al diseño y al cálculo de costos.

La enseñanza del control de calidad de la soldadura debe hacerse apoyando las ideas y conceptos en fotografías y figuras para acelerar y facilitar su comprensión. Para realizar la inspección de soldaduras es necesario un cierto nivel de conocimientos técnicos relacionados a los procesos de soldadura, métodos de ensayos destructivos y no destructivos, discontinuidades presentes, los criterios que permiten aceptar o rechazar un trabajo de soldadura, normas de seguridad industrial, etc. Todos estos conceptos se encuentran ampliamente desarrollados en este manual.

El inspector de soldadura debe tener conciencia de la responsabilidad que implica su trabajo. La rectitud e integridad, además de sus conocimientos, permitirán que las estructuras soldadas sean confiables y duraderas. La inspección defectuosa da paso a soldaduras de mala calidad que ponen en riesgo la vida del soldador, el inspector, el personal que trabaja en los alrededores y los usuarios finales así como también la inversión realizada.

Es necesario comprender que la inspección efectiva de soldadura involucra mucho más que

simplemente observar soldaduras terminadas. El inspector está en la obligación de revisar la preparación de la junta, los materiales a soldar, velar por el cumplimiento de las normas de seguridad industrial y por el buen funcionamiento de los equipos, revisar los documentos de certificación de los soldadores, diseñar los planes de inspección, etc. Además el inspector debe actuar como comunicador hacia niveles inferiores o superiores de autoridad: debe presentar resultados a sus superiores y asignar tareas y guiar a sus subalternos.

La inspección de soldadura no es un trabajo fácil, sin embargo reviste una importancia enorme en el control de la calidad de las obras y en la seguridad de las personas.

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CAPITULO IPROCESOS DE SOLDADURA MÁS COMUNES

I.1.- GENERALIDADES.

I.1.1.- CÓDIGOS, ESTÁNDARES Y ESPECIFICACIONESLos códigos, estándares y especificaciones son los documentos que guían y establecen el desarrollo de las labores y secuencias operativas de proyectos de construcción, reparación o mantenimiento de obras y/o productos en el campo de la ingeniería.

Estos documentos son producidos y revisados por un gran número de organizaciones especializadas en diferentes ramas de la ciencia y la tecnología. Entre las organizaciones que se desempeñan en este sentido en el ámbito de la soldadura están: La Sociedad Americana de Soldadura (AWS), la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), el Instituto Nacional Americano de Estándares (ANSI), el Instituto Americano de Petróleo (API), la Oficina Naval Americana (ABS), American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), American Water Works Association (AWWA), etc.

Códigos: un documento denominado Código es “un cuerpo de ley, como de una nación, ciudad, etc., arreglado sistemáticamente para una fácil referencia”. Debido a que un código consiste en leyes que tienen un estatus legal, siempre será considerado mandatorio. Por lo tanto, los textos incluyen palabras como deberá y será. Un código específico incluye ciertas condiciones y requerimientos para el ítem en cuestión. Muy a menudo también incluirá descripciones de métodos para determinar si en tales condiciones los requerimientos han sido realmente alcanzados. AWS ha publicado cuatro códigos, cada uno de los cuales cubren diferentes tipos de soldadura estructural:

AWS D1.1, Código de Soldadura Estructural – Acero. AWS D1.2, Código de Soldadura Estructural – Aluminio. AWS D1.3, Código de Soldadura Estructural – Lámina delgada de acero. AWS D1.4, Código de Soldadura Estructural – Acero de refuerzo.

Estándares: el diccionario describe el estándar como “algo establecido para el uso como regla o base de comparación en la medida de la capacidad, cantidad, contenido, extensión, valor, calidad, etc.”. El estándar es realmente un término general que agrupa a los códigos y especificaciones, sin embargo también incluye documentos como: procedimientos, prácticas recomendadas, grupos de símbolos gráficos, clasificaciones y definiciones de términos.

Especificaciones: esta clase de documento es descrito como “una detallada descripción de las partes de un todo; establece o enumera las particularidades tales como tamaño real o requerido, calidad, desempeño, términos, etc.”

Los códigos y especificaciones son tipos similares de estándares. Los códigos difieren de las especificaciones en que su uso es generalmente aplicado a los procesos. Las especificaciones son generalmente asociadas con un producto.

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Muchos son los documentos que hacen referencia a diferentes áreas de competencia de la ingeniería civil. Entre los más conocidos se encuentran:

AWS D1.1, Código de soldadura estructural – Acero: cubre los requerimientos de fabricación de estructuras metálicas. Este código está dividido en dos grupos de estructuras metálicas: estáticas y dinámicas. También contiene los criterios para calificar procedimientos de soldadura y soldadores.

API – 1104, cubre los requerimientos de construcción de tuberías para transporte de petróleo y sus derivados. Este código contiene los criterios para la calificación de procedimientos de soldadura y soldadores.

ANSI/AWS A2.4, símbolos para soldadura, soldadura fuerte, y ensayos no destructivos: esta publicación describe los símbolos estándar usados para traducir los requerimientos de soldadura, soldadura fuerte y ensayos no destructivos en planos. Incluye simbología para definir: tipo de soldadura, geometría de la junta, tamaño de soldadura o garganta efectiva, longitud del cordón, el contorno y superficie del cordón de soldadura, etc.

ANSI/AWS A3.0, Terminología estándar en soldadura y definiciones: esta publicación contiene una lista de definiciones de los términos, estandarizados o no, usados en la comunicación oral y escrita referente a procesos de soldadura, soldadores, corte, etc.

AWS B1.10, Guía para inspección de soldadura mediante ensayos no destructivos: incluye los métodos de inspección visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, radiográfico, con ultrasonido y de corriente de Eddy.

Especificaciones estándar para puentes de autopistas: esta especificación de la AASHTO, cubre los requerimientos de diseño y construcción para todo tipo de puentes en autopistas o carreteras. Este documento hace referencia al código ANSI/AWS D1.1

Especificaciones para el diseño, fabricación y edificación de estructuras de acero para edificios : Este documento del Instituto Americano de Construcciones de Acero (AISC), contiene, en detalle, los principales pasos para edificar estructuras de acero. Esta especificación hace referencia al código ANSI/AWS D1.1.

AWWA C206, Estándar para el campo de la soldadura de juntas en tuberías de acero para agua : incluye juntas circunferenciales y otros requerimientos para la instalación de las tuberías y los accesorios. El espesor de pared de la tubería máximo cubierto por este estándar es de 31.8 mm (1,25 pulgadas).

I.1.2.- SELECCIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA

En la selección de un proceso de soldadura, una consideración importante es la capacidad del proceso de suministrar la calidad requerida por la soldadura al menor costo. La selección depende de muchos factores, por

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ejemplo, el tipo de metal a ser unido, número de piezas a ser soldadas, longitud total de soldaduras, el tipo de juntas, la preparación, posición a soldar, calidad requerida, etc.

Los pasos a seguir en la selección de un proceso de soldadura son:

1. La junta a soldar debe ser analizada en término de sus requerimientos.

Cuando la economía en la soldadura es primordial, la necesidad de cualquier junta puede ser expresada en cuatro términos:

Relleno rápido: es un requisito obvio cuando una gran cantidad de metal de soldadura es necesaria para rellenar la junta. Solo por una alta velocidad de deposición puede un cordón de soldadura pesado ser depositado en un tiempo mínimo de arco. El relleno rápido es de menor consideración cuando la soldadura es pequeña.

Solidificación rápida: es importante para juntas a ser soldadas en posiciones sobre cabeza y vertical (fuera de posición) las cuales requieren de una solidificación rápida del charco fundido. La junta puede ser adicionalmente del tipo de relleno o penetración, pero la solidificación rápida es de primordial importancia. No todos los procesos semiautomáticos pueden ser usados en juntas para soldaduras de solidificación rápida. Ver figura 1.1.

Avance Rápido: se refiere a la habilidad del metal fundido de seguir el arco a una velocidad de avance rápida, dando forma continua a los cordones de soldadura sin interrupciones. El charco puede decirse que tiene baja tensión superficial. El avance rápido es deseado principalmente en soldaduras pequeñas de un solo pase tales como aquellas usadas para unir láminas de metal. Es poco común este requisito para grandes soldaduras o soldaduras de pasadas múltiples. Con esta técnica, la velocidad del arco automáticamente será óptima cuando la velocidad de deposición sea suficiente.

Penetración: varía con el diseño de la junta. Con algunas debe ser profunda para suministrar una adecuada combinación del metal en la soldadura con el metal base, y con otra debe estar limitada para prevenir exceso de penetración o agrietamiento. Cualquier junta puede estar clasificada en términos de sus necesidades de acuerdo a los cuatro factores antes señalados. El análisis de los detalles de la junta es todo lo que se requiere para tal clasificación. La figura 1.1 muestra los ejemplos para juntas de relleno rápido, avance rápido, solidificación rápida y penetración. Nótese que en caso de los tres primeros tipos, el adjetivo rápido describe lo que se desea para una máxima eficiencia. En el caso de la penetración, sin embargo, cualquier penetración profunda o llana puede ser deseable, dependiendo del tipo de junta y los requerimientos del montaje

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Requerimientos de las juntas 1. Requerimientos de compatibilidad del metal base con el proceso de soldadura. Generalmente los

manuales del fabricante del equipo dan información de las ventajas de los procesos según los requerimientos de la junta. Las características de cada proceso tales como: velocidad de deposición y velocidad del arco pueden ser claramente definidas. La penetración esta relacionada con la densidad de corriente del proceso, pero también es afectada por el espesor de la junta a soldar. La experiencia en la industria con varios procesos es muy útil, pero se debe adiestrar al personal para minimizar las probabilidades de error. Una vez que se conocen las ventajas de varios procesos de soldadura, estos pueden ser compatibles con los requerimientos de la junta y así seleccionar el material de aporte apropiado, variables, etc. Si la junta en cuestión es la ilustrada por la figura 1.1(a), podría ser estimada en un 75% de relleno, 20% de penetración y 5% de velocidad de avance. Obviamente para este tipo de junta el relleno es importante, la penetración es nominal y la velocidad de avance no es importante. No importa que porcentaje se les asigne, mientras que estén en orden apropiado, se tiene un punto de inicio para que sean compatibles con un proceso de soldadura. La necesidad predominante para el relleno sugiere, probablemente, un proceso por arco sumergido (S.A.W.) o el proceso de soldadura por arco con electrodo tubular (F.C.A.W.) con un electrodo de relleno rápido. La necesidad nominal para la penetración sugiere que el más apropiado sea el F.C.A.W., por que el S.A.W. con su penetración más profunda puede conducir a un exceso de penetración. En esta etapa, sin embargo, el ingeniero en soldadura podría considerar con

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RellenoAvance rápido

(b) Se requiere mínima cantidad de metal de soldadura. Usualmente los bordes o superficies de las planchas que se van a unir deben ser fundidas por medios autógenos.

Solidificación rápida(c) es requerida en juntas fuera de posición donde el control del charco fundido es importante.

(a) se requiere un volumen sustancial de soldadura.

Penetración

(d) la junta requiere penetración profunda dentro del metal base (máxima penetración).

Figura 1.1

extremo cuidado la factibilidad de usar extensión eléctrica larga con el proceso S.A.W., el cual reduciría la penetración excesiva mientras aumenta la velocidad de deposición. El ingeniero ahora dispondrá de dos procesos que aparentan ser apropiados; otros factores, incluyendo no solamente datos de la velocidad de deposición con los procedimientos seleccionados, pero también el equipo disponible, las especificaciones para la soldadura, la calificación de los soldadores, y así finalmente afectará su decisión final. Estos factores subsidiarios juegan un papel importante en los cuatro pasos para la selección del proceso. La figura 1.2 muestra los porcentajes de importancia de las variables en diferentes tipos de juntas:

Figura 1.2 Porcentajes de importancia de las variables velocidad de deposición, penetración en la junta y relleno en diferentes tipos de juntas.

1.2 (a) Junta a tope de bordes rectos con placa de respaldo para unir láminas delgadas.

1.2 (b) Junta a tope con ranura en V doble en láminas de 25,4 mm de espesor.

1.2 (c) Junta a tope con ranura en V simple y placa de respaldo (láminas de 25,4 mm de espesor).

1.2 (d) Junta en T y a solape con soldadura de filete en láminas calibre 10.

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Calibre 10

GRÁFICO 1

31%

17%

52%

penetración

relleno

velocidad

GRÁFICO 2

45%

12%

43%penetración

velocidad

relleno

GRÁFICO 3

25%

13%62%

penetración

velocidad

relleno

1.2 (e) Junta en T con soldadura de filete (profundo) en láminas de 16 mm (5/8”) de espesor.

1.2 (f) Junta en T con soldadura de filete convencional en láminas de 16 mm (5/8”) de espesor

1.2 (g) Junta en T con soldadura de filete en láminas de 25,4 mm (1”) de espesor.

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Filete profundo

GRÁFICO 5

19%

33%

48% relleno

velocidad

penetración

Filete convencional

GRÁFICO 6

20%

23%57%

penetración

velocidad

relleno

GRÁFICO 7

8%11%

81%

velocidad

penetración

relleno

GRÁFICO 4

6% 11%

83%

penetración

relleno

velocidadCalibre 10

Soldadura de filete

Calibre 10

1. Inspeccionar lista de variables.

Estas son otras consideraciones que se deben tomar en cuenta al momento de decidir la selección de la junta. Muchas de estas serán características al trabajo o al taller de soldadura. Dichas consideraciones pueden ser decisivas, sin embargo, pueden suministrar algún medio para eliminar posibilidades alternas. Cuando se inspecciona la lista de variables de manera organizada, estos factores pueden ser considerados uno por uno, con la garantía de que ninguno va a ser pasado por alto.

Volumen de producción: debe ser adecuado para justificar el costo del equipo del proceso de soldadura. Si el volumen de trabajo para una aplicación no es lo suficientemente grande, puede encontrarse otra aplicación que ayude a sufragar los costos de inversión.

Especificaciones de soldadura: un proceso bajo estas consideraciones puede ser excluido porque no proporciona las propiedades de las soldaduras especificadas por el código que rige el proyecto. Las propiedades especificadas pueden ser discutibles hasta definir la calidad de la soldadura, pero el código aún prevalece.

Destreza del operador: reemplazando la soldadura manual por un proceso semi-automático puede ser necesario un programa de entrenamiento. Los soldadores pueden desarrollar destrezas con un proceso más rápidamente que con otro. El costo de entrenamiento, más el costo de los equipos, requiere un volumen apropiado de trabajo para amortizar el mismo.

Equipo auxiliar: cada proceso tendrá su fuente de potencia recomendada y otros accesorios del equipo auxiliar. Si un proceso de soldadura necesita del uso de un equipo auxiliar solamente, el costo inicial en cambio para tal proceso puede ser reducido sustancialmente.

Accesorios del equipo: la disponibilidad y el costo de los accesorios del equipo tales como: piquetas, cinceles, cepillos manuales o eléctricos, esmeriles, unidad recolectoras de fundentes, carros porta-equipo, equipos de extracción de humos, deben ser tomados en cuenta.

Condiciones del metal base: debe considerarse la presencia de óxidos y aceites, preparación de la junta, soldabilidad del acero y otras condiciones. Cualquiera de estos factores podría limitar la utilidad de un proceso en particular, o dar un proceso alterno para un borde de junta diferente.

Visibilidad del arco: en las aplicaciones en las que exista un problema de juntas irregulares o incomodas los procesos de soldadura por arco visible son más recomendables. Por otra parte, cuando no exista ninguna dificultad en la realización del cordón de soldadura será más cómodo para el operador utilizar el proceso por arco sumergido, el cual no requiere careta de protección visual y el calor irradiado del arco es substancialmente reducido.

Requisitos de instalación: un cambio a un proceso semi-automático adicionalmente requiere de una instalación adicional si se va a considerar el costo final. La adaptabilidad para la instalación de un proceso y los posicionadores de soldadura representan consideraciones que deben tomarse en cuenta, y esto solo puede realizarse mediante el valor real del equipo.

Etapa de producción critica: si el proceso reduce los costos unitarios de fabricación pero crea un “cuello de botella” en la producción, su valor puede estar perdido completamente. Por ejemplo, un equipo

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altamente complicado que requiere servicio frecuentemente por técnicos especializados puede conducir a retrasos costosos y costos excesivos en conjunto.

2. Analizar la aplicación del manual del fabricante.

Este paso es una aproximación sistemática para la selección del proceso de soldadura, aunque parezca redundante. Sin embargo, una tesis básica es que en cada paso deben ser considerados los conocimientos de entes especializados. Así, la inspección de las variables a ser usadas es seleccionada por el usuario para cada situación en particular. El usuario por si mismo conoce mejor su situación. También es cierto que el fabricante de los equipos seleccionados conoce las ventajas de los mismos y son capaces de: resolver cualquier problema suministrando datos acerca del proceso, observar las debilidades de su uso y dar alguna aplicación práctica. Si el análisis de los factores involucrados ha sido correcto y la exploración completa del posible proceso, es casi evidente que el representante del fabricante del equipo confirmará el acierto en la selección. Si algo importante ha sido obviado, sin embargo, él estará en posición de hacer alguna recomendación. Este análisis final antes de instalar el equipo, suministra al trabajo toda la información que soporte una aplicación exitosa, además de verificar la decisión de seleccionar tal equipo.

I.1.3.- CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LAS FUENTES DE POTENCIA PARA SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO

La elección de una u otra fuente de potencia para soldadura por arco eléctrico está determinada por dos clases de características operativas, cada una de las cuales afecta el rendimiento de diferente manera. Se definen como características estática y dinámica. Ambas afectan la estabilidad del arco eléctrico1, pero de forma distinta dependiendo del proceso de soldadura. Las características de salida estáticas se miden fácilmente. Por lo regular se usan un conjunto de curvas características de voltaje de salida contra corriente de salida (curvas Volt-Ampere) para describir las características estáticas.

Las características dinámicas se determinan midiendo las variaciones transitorias en la corriente y el voltaje de salida que aparecen en el arco. Las características dinámicas describen variaciones instantáneas que ocurren en milésimas de segundo.

La figura 1.3 muestra las curvas de salida Volt-Ampere típicas para una fuente de potencia de corriente constante o “de caída” con voltaje de circuito abierto ajustable:

1 El arco eléctrico es el paso de corriente eléctrica a través de una masa gaseosa, debido a un campo eléctrico intenso que se establece entre la punta de un electrodo y la pieza de trabajo. El paso de la corriente eléctrica a través del gas genera una zona de elevada temperatura, aprovechada como fuente de calor en todos los procesos de soldadura por arco eléctrico

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Figura 1.3 Curvas volt-ampere para fuentes de potencia de corriente constante

El efecto de la curva Volt-Ampere sobre la potencia de salida es evidente. En la curva A, que tiene un circuito abierto de 80V, un aumento uniforme en el voltaje de arco de 23 a 30 voltios (23,3%) producirá una disminución en la corriente de 116 a 104A (10,3%). El cambio en la corriente es relativamente pequeño. Por tanto, en un proceso de soldadura con electrodo consumible, la tasa de fusión del electrodo se mantendría más o menos constante si el cambio en la longitud del arco no es muy grande.

Si se ajusta la fuente de potencia para un circuito abierto de 50V y una pendiente menos empinada que intercepte la misma posición de 23V y 116 A, se obtendrá la curva B. En este caso, el mismo incremento en el voltaje del arco de 23 a 30 voltios reducirá la corriente de 116 a 86 Amperios (26%), que es un cambio bastante más significativo. En la soldadura manual, la curva volt-ampere más plana daría a un operador más experimentado la oportunidad de variar sustancialmente la corriente modificando la longitud del arco. Esto podría ser útil para soldar fuera de posición, porque el soldador podría controlar la tasa de fusión del electrodo y el tamaño del charco de soldadura. Pese a ello, los soldadores menos habilidosos podrían preferir en general que la corriente permaneciera constante al cambiar la longitud del arco.

El control de la corriente sirve para suministrar una salida más baja. Produciría curvas volt-ampere con pendiente más abrupta, como las curvas C y D, las cuales ofrecen la ventaja de una salida de corriente casi constante que permite cambios de mayor longitud en el voltaje con variaciones pequeñas en la corriente. La figura 1.4 muestra una curva volt-ampere típica para una fuente de potencia de voltaje constante convencional:

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Figura 1.4 Curva volt-ampere de una fuente de potencia de voltaje constante

Partiendo del punto B de la figura 1.4, el diagrama muestra que un decremento o incremento en el voltaje hacia A o C (5 Voltios o 25%), respectivamente, produce un cambio considerable en la corriente (100 Amperios o 50%). Esta característica es apropiada para procesos con alimentación continua de electrodo, como el proceso GMAW y FCAW. Un pequeño cambio en la longitud del arco causará un cambio apreciable en la corriente de soldadura y por consiguiente elevará o reducirá la tasa de fusión del electrodo. Este efecto se conoce con el nombre de autorregulación.

En conclusión, las características estáticas y dinámicas representan las bases de selección de una determinada fuente de potencia. Las características estáticas sirven para determinar un rango de potencia, voltaje y corriente que satisfaga los requerimientos mínimos y máximos para el trabajo en cuestión. Las características dinámicas sirven para seleccionar de manera precisa el equipo según su comportamiento ante la variación del voltaje, corriente, longitud de arco, etc.

I.2.- PROCESOS DE SOLDADURA MÁS COMUNES.I.2.1.- SOLDADURA CON GAS OXICOMBUSTIBLE (OFW).

La soldadura con gas oxicombustible (oxifuel gas welding, OFW) es un grupo de procesos de soldadura que produce coalescencia de las piezas de trabajo calentándolas con una flama de gas oxicombustible. Los procesos se usan con o sin la aplicación de presión, y con o sin metal de aporte. Hay tres principales procesos dentro de este grupo: la soldadura de oxiacetileno, la soldadura de oxihidrógeno y la soldadura de gas de presión. Existe un cuarto proceso, no muy popular, llamado soldadura de aire-acetileno. La figura 1.6 muestra los elementos principales del proceso oxiacetilénico:

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Figura 1..5 Vista de la flama del proceso OFW

Figura 1.6 Elementos del proceso OAW

Los gases combustibles comerciales como el acetileno, propano, metilacetileno-propadieno, propileno, metano e hidrógeno presentan las características necesarias para la soldadura, el más utilizado es el acetileno. La figura 1.7 muestra el equipo básico para soldadura con gas oxicombustible:

Figura 1.7 Equipo básico del proceso OAWLa soldadura con oxiacetileno (OAW) se fundamenta en la combustión del acetileno según la siguiente ecuación: C2H2 + 2,5 O2 2 CO2 + H2O. Esta ecuación indica que un volumen de acetileno (C2H2) y 2,5 volúmenes de oxígeno (O2) reaccionan para producir dos volúmenes de dióxido de carbono (CO2) y un volumen de vapor de agua (H2O). La razón volumétrica de oxígeno a acetileno es 2,5 a 1. La reacción presentada en la ecuación no produce directamente los productos finales que se muestran, sino que se lleva a cabo en dos etapas. La

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reacción primaria se realiza en la zona interior de la flama (llamada cono interior) y se representa con la ecuación química: C2H2 + O2 2CO + H2.

Aquí, un volumen de acetileno y un volumen de oxígeno reaccionan para formar dos volúmenes de monóxido de carbono y un volumen de hidrógeno. El contenido de calor y la elevada temperatura de esta reacción se deben a la descomposición del acetileno y a la oxidación parcial del carbono que resulta de dicha descomposición. Esta primera reacción produce un cono interno azul brillante típico y suficiente calor par soldar acero. En la envoltura exterior de la flama, el monóxido de carbono y el hidrógeno producidos por la reacción primaria arden con oxígeno del aire circundante. Esto produce dióxido de carbono y vapor de agua según la reacción:

2 CO + H2 + 1,5 O2 2 CO2 + H2O. Aunque el calor de combustión de esta flama exterior es mayor que el de la interior, su intensidad de combustión y temperatura son menores porque el área de sección transversal es mayor.

Hay tres tipos básicos de flama: Neutral (o equilibrada), en exceso de acetileno (carburizante) y de exceso de oxígeno (oxidante). La figura 1.8 muestra los tipos de llama. La flama neutral tiene una proporción de 1:1 de acetileno y oxígeno. Obtiene oxígeno adicional a partir del aire y proporciona una combustión completa. La flama neutral tiene un cono claro, bien definido, luminoso, el cual indica que la combustión está completa.

La llama carburizante tiene exceso de acetileno. Esto se indica en la flama cuando el cono interno tiene un filo plumoso que se extiende más allá de él. Esta pluma blanca se denomina pluma de acetileno. Si la pluma de acetileno es dos veces más larga que el cono interno, se le denomina flama 2X, que es una forma de expresar la cantidad de exceso de acetileno. La flama carburizante puede añadir carbono al metal de soldadura.

La flama oxidante, en la que hay exceso de oxígeno, tiene una envoltura más corta y un cono blanco pequeño y ahusado. La reducción de la longitud el cono interno es una medida del exceso de oxígeno. Esta flama tiende a oxidar el metal de soldadura y se usa solamente para soldar metales específicos. La mayoría de los procedimientos de soldadura usan flama neutral.

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I.2.1.1.- Ventajas y limitaciones del proceso OAWUna de las ventajas del proceso OAW resulta de la versatilidad del equipo, ya que sirve para soldar y

además permite realizar cortes a metales. El proceso de corte se conoce como OAC (oxigen acetylene cutting) y utiliza casi el mismo equipo que el proceso de soldadura OAW, variando únicamente en el diseño del soplete. El proceso OAC utiliza principalmente la flama oxidante debido a que la temperatura máxima se logra cuando la razón oxígeno/acetileno es 1,5 a 1. La figura 1.9 muestra las partes de un soplete para soldadura OAW:

Figura 1.9 Soplete para soldadura OAW

Un

equipo portátil y bastante económico, además de no requerir de fuente de potencia eléctrica, convierten al proceso OAW en uno de los preferidos para el trabajo de campo.

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Figura 1.8 Tipos de flama con gas oxicombustible

Entre las limitaciones se encuentra que la flama no suministra una fuente de calor lo suficientemente concentrada como las que se logran en arco eléctrico, lo que redunda en un proceso lento con tasas de deposición pequeñas. El proceso exige destreza del soldador cuando se utiliza varilla de material de aporte. Por último, se debe tener especial cuidado con el transporte de los cilindros de gas debido a que las válvulas pueden sufrir daño. Si estas se rompen, el cilindro puede volverse tan peligroso como un misil o un cohete.

La tabla 1.1 muestra los tipos de boquilla y presiones de trabajo para la soldadura con oxiacetileno dependiendo del espesor de láminas de acero.

TABLA 1.1 Presiones de trabajo para soldadura OAW Espesor de la

láminaTamaño de la

boquillaTamaño del orificio de la boquilla (milésimas de

pulgada)

Presión* de oxígeno (Psig)

Presión* de acetileno (Psig)

Hasta 1/32” .000 75 3 – 5 3 – 51/64” – 3/64” 00 70 3 – 5 3 – 51/32” – 5/64” 0 64 3 – 5 3 – 53/64” – 3/32” 1 60 3 – 5 3 – 51/16” – 1/8” 2 56 3 – 5 3 – 51/8” – 3/16” 3 53 4 – 7 3 – 63/16” – ¼” 4 49 5 – 10 4 – 7

¼” – ½” 5 43 6 – 12 5 – 8½” – ¾” 6 36 7 - 14 6 – 9

* Las presiones son para mangueras de 25 pies de largo. Para mangueras más largas es necesario aumentarle aproximadamente 3 Psi por cada 25 pies adicionales (Fuente).

I.2.2.- SOLDADURA POR ARCO DE METAL PROTEGIDO (SMAW).

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Figura 1.10 Vista del arco del proceso SMAW

La soldadura por arco eléctrico de metal protegido (shielded metal arc welding, SMAW), mejor conocida como soldadura por arco con electrodos revestidos, es un proceso de soldadura por arco eléctrico en el que se logra la coalescencia2 de metales por medio del calor de un arco eléctrico que se establece entre la punta de un electrodo revestido y la superficie de trabajo y sin la aplicación de presión.

El arco eléctrico produce el calor suficiente para derretir el metal base, el metal de aporte y el revestimiento del electrodo. Para lograr la unión es necesario desplazar el arco a lo largo de la junta. En la figura 1.11 se observa el circuito eléctrico básico del proceso. Puede observarse la fuente de potencia eléctrica, los cables conductores o cables de soldadura, el porta electrodos, el electrodo, y la pieza de trabajo. El arco eléctrico se inicia tocando momentáneamente el metal base con el electrodo. La corriente eléctrica pasa entonces por el circuito cerrado debido a la diferencia de potencial establecida por la fuente de potencia.

Figura 1.11 Circuito eléctrico básico del proceso SMAW

La

corriente al pasar del electrodo al metal base, funde a ambos para formar el charco de soldadura. También se funde el revestimiento del electrodo, separándose el gas de protección y la escoria. El gas protege las gotas de metal de aporte; la escoria, el metal fundido. La escoria tiene la función de regular la velocidad de enfriamiento del metal fundido y la uniformidad dimensional del cordón. La figura 1.12 muestra la interacción de los elementos anteriormente citados.

2 Coalescencia: es un proceso de adherencia o unión de dos o más partes separadas incluso que si es muy intima puede llegar a la fusión.

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Figura 1.12 Elementos básicos del proceso SMAW

El proceso SMAW puede servir para unir la mayor parte de los metales y aleaciones comunes. La lista incluye los aceros al carbono, de baja aleación, los inoxidables y el hierro colado, así como el cobre, níquel, aluminio y sus aleaciones. También se usa para unir una amplia gama de materiales disímiles. No puede usarse en los metales reactivos (titanio y zirconio) y refractarios (Cobalto, Tantanio, Molibdeno), además por las altas temperaturas alcanzadas por el arco (5500 grados centígrados) no puede usarse en materiales con bajo punto de fusión (plomo y estaño). La mayor parte de las aplicaciones de este proceso implican espesores de 3mm a 38mm (1/8 a 1.5 pulg.) Aunque es posible realizar soldaduras de hasta 10 pulg. o más.

I.2.2.1.-Ventajas del proceso.1. El equipo es relativamente sencillo, económico y portátil. 2. El electrodo cubierto proporciona el metal de aporte y el mecanismo para proteger dicho metal y el metal

de soldadura contra una oxidación perjudicial durante la soldadura.3. No se requiere protección con un gas auxiliar ni un fundente granular.4. El proceso es menos sensible al viento y a las corrientes de aire que los procesos de soldadura protegidos

con gas.5. Se puede utilizar en áreas de acceso limitado. 6. El proceso es adecuado para la mayor parte de los metales y aleaciones de uso común.

I.2.2.2.- Limitaciones del proceso.1. No se puede usar para soldar materiales con bajo punto de fusión, como el plomo, el estaño, el cinc y sus

aleaciones ya que el intenso calor producido por el arco es demasiado para ellos.2. El proceso no es apropiado para metales reactivos como el titanio, zirconio, tántalo y columbio porque la

protección es insuficiente para evitar que la soldadura se contamine con oxigeno.3. La cantidad de corriente está limitada por la resistencia eléctrica del alambre del núcleo del electrodo, por

esta razón las tazas de deposición suelen ser más bajas que con un proceso como GMAW.4. Las tazas de deposición son bajas, también, por el hecho de que una vez que se consume el electrodo, el

soldador debe cambiarlo por uno nuevo y limpiar de escoria el punto donde han de unirse el cordón recién depositado y el próximo a depositar.

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I.2.2.3.- Variables del proceso SMAWEntre las variables que intervienen en el proceso se encuentran: corriente de soldadura, voltaje de

soldadura, velocidad de recorrido, longitud del arco, orientación del electrodo, etc.

I.2.2.4.- CorrienteEl proceso SMAW puede ser usado con corriente alterna o corriente continua. La corriente alterna

ofrece dos ventajas que no tiene la continua. Una es la ausencia de soplo magnético del arco eléctrico 3 y la otra es el precio de la fuente de potencia. Al no haber soplo magnético del arco, es posible usar electrodos más grandes y corriente de soldadura más elevadas, lo que aumenta la tasa de deposición de material. La corriente continua siempre produce un arco más estable y una transferencia de metal más uniforme que la corriente alterna. La corriente continua es ideal para soldar secciones delgadas y para posiciones vertical y sobre cabeza. El soplo magnético del arco puede ser un problema al soldar metales magnéticos (hierro y níquel).

La cc (corriente continua) tiene a su vez dos variantes: si el electrodo ostenta la polaridad negativa, se trabaja con polaridad directa; en caso contrario, con polaridad inversa. La corriente eléctrica y el voltaje a aplicar se especifican en el empaque de los electrodos. El rango de corriente oscila entre 20 y 550 A y el de voltaje entre 16 a 40 voltios.

I.2.2.5.- Longitud de arco y voltajeEl voltaje y la corriente varían de acuerdo a la longitud del arco. En tanto aumente la longitud del arco, disminuye la corriente y aumenta el voltaje de soldadura. El soldador debe tratar de mantener la longitud del arco en un rango de variación pequeño con el fin de garantizar que el trabajo está siendo realizado con el voltaje y la corriente correctos.

La longitud de arco correcta varía con la clasificación del electrodo, su diámetro y la composición de su cobertura; asimismo varía con el amperaje y la posición de la soldadura. La longitud del arco aumenta al incrementarse el diámetro del electrodo y el amperaje. Por regla general, la longitud del arco no debe exceder el diámetro del alambre del núcleo del electrodo, aunque suele ser más corta en el caso de electrodos con cobertura gruesa, como los de hierro en polvo. Si el arco es demasiado corto puede ser irregular y entrar en corto circuito durante la transferencia de metal. Por otro lado, si es demasiado largo, carecerá de dirección e intensidad, y dispersará el metal fundido (salpicaduras) que viaja desde el electrodo hasta el charco de metal fundido. Por estas razones es necesario que la fuente de potencia eléctrica para proceso SMAW tenga una curva Volt-Ampere bastante inclinada4.

La inclinación del electrodo con respecto a la junta es importante para la calidad de la soldadura. Una inclinación incorrecta puede causar porosidades, socavación e inclusiones de escoria. Se emplea el ángulo de desplazamiento y el ángulo de trabajo para definir la inclinación del electrodo.

3 Se denomina soplo magnético del arco eléctrico a la interferencia producida por las líneas de flujo magnético a la trayectoria de las gotas de metal de aporte que se dirigen al charco de soldadura. 4 Véase el CAPITULO I en Generalidades el aparte sobre Características eléctricas de las fuentes de potencia para soldadura por arco eléctrico.

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I.2.2.6.- Ángulo de desplazamiento y de trabajoEl ángulo de desplazamiento es el ángulo menor de 90 grados entre el eje del electrodo y una línea perpendicular al eje de soldadura, en un plano determinado por el eje del electrodo y el eje de soldadura. El ángulo de trabajo es el ángulo menor de 90 grados entre una línea perpendicular a la superficie principal de la pieza de trabajo y un plano determinado por el eje del electrodo y el eje de soldadura. Si el eje apunta en dirección del desplazamiento de la soldadura, se está utilizando técnica de derecha, y en tal caso el ángulo de desplazamiento se denomina ángulo de empuje. En la técnica de dorso el electrodo apunta en la dirección opuesta a la del desplazamiento de soldadura, y el ángulo de desplazamiento es el ángulo de arrastre. Estos ángulos pueden verse en la figura 1.13.

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(B) Soldadura de filete

(A) Soldadura de Ranura

Figura 1.13 Angulo de desplazamiento y de trabajo

Un ángulo de desplazamiento excesivo puede producir una franja convexa con insuficiente penetración y una forma deficiente, en tanto que un ángulo de desplazamiento demasiado pequeño puede causar inclusiones de escoria. Un ángulo de trabajo grande produce socavamiento, pero si es demasiado pequeño el resultado puede ser falta de fusión.En la tabla 1.2 se pueden ver las orientaciones del electrodo recomendadas para soldaduras con electrodos revestidos para aceros al carbono según el tipo de unión.

TABLA 1.2 Orientaciones típicas para soldar con Electrodo de acero al carbono en el proceso SMAW

Tipo de unión

Posición de soldadura

Ángulo de trabajo (grados)

Ángulo de desplazamiento

(grados)Ranura Plana 90 5 – 10

Ranura Horizontal 80 – 100 5 – 10Ranura Vertical subiendo 90 5 –10 Ranura Sobrecabeza 90 5 – 10Filete Horizontal 45 5 – 10

Filete Vertical subiendo 35 – 45 5 – 10Filete Sobrecabeza 35 – 45 5 – 10

I.2.2.7.- Velocidad de recorridoLa velocidad de recorrido o de desplazamiento es la rapidez con que el electrodo se desplaza a lo largo de la unión. La velocidad de recorrido correcta es aquella que produce una franja de soldadura con el perfil y el aspecto correctos. Son varios los factores que determinan cual debe ser la velocidad correcta: corriente, voltaje, polaridad y posición de la soldadura; rapidez de fusión del electrodo; espesor del material; condición de la superficie del metal base. Como medida general, la velocidad de recorrido debe ser tal que el arco vaya un poco adelante del charco de soldadura. El incremento en la velocidad de recorrido aumenta la penetración (hasta cierto punto) y disminuye el ancho del cordón. Más allá de ese punto, el incremento en la velocidad de recorrido puede reducir la penetración, causar un deterioro de la superficie del cordón y producir socavación en los bordes de la unión, dificultar la eliminación de escoria y atrapar gas en el metal de la soldadura. Una velocidad baja aumenta el ancho de la zona afectada por el calor (HAZ, Heat Affected Zone) y reduce la rapidez de enfriamiento de la soldadura.

El ángulo de desplazamiento puede ser de 10 a 30º para electrodos con revestimientos de hierro en polvo gruesos

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En unión de juntas que requieren múltiples pases de soldadura, otro factor a considerar es la limpieza de la escoria. Antes de depositar un cordón de soldadura sobre otro, es necesario eliminar la escoria para evitar inclusiones que desmejoren la calidad de la soldadura.

La conexión con la pieza de trabajo es también un factor de posibles problemas. Es imprescindible conectar debidamente el cable de soldadura a la pieza cuando se suelda con SMAW. La ubicación del cable es importante sobre todo al soldar con corriente continua. Una ubicación incorrecta puede fomentar el soplo magnético del arco. Además de la ubicación, también es importante la forma como se sujeta el cable a la pieza de trabajo. Una mala conexión no establece un contacto eléctrico consistente, y se calienta. Esto puede traer como consecuencia la interrupción del circuito y la ruptura del arco.

I.2.2.8.- Equipo empleadoEl equipo empleado en el proceso SMAW consta de una fuente de potencia, el porta electrodos, la conexión con la pieza de trabajo, cables para soldadura, careta, cepillo de alambre de acero, martillo, cincel, etc. Son varios los factores a considerar cuando se selecciona una fuente de potencia para SMAW:1. Tipo de corriente de soldadura2. El intervalo de amperaje requerido3. Las posiciones en que se soldará4. La potencia primaria disponible

La selección del tipo de corriente, ca, cc o ambas, dependerá de los tipos de electrodos y del tipo de soldadura. Para ca, pueden usarse fuentes de tipo transformador o de alternador, para cc se dispone de fuentes de transformador-rectificador o de motor-generador. Si se necesitan tanto cc como ca, puede usarse una fuente monofásica de transformador-rectificador o de alternador-rectificador. El equipo debe ser lo suficientemente versátil para cubrir el rango de amperaje requerido por los diferentes tipos de electrodos.

Otra parte del equipo es el porta electrodos. El porta electrodos es un dispositivo que permite al soldador sostener y controlar el electrodo. También sirve como medio para conducir la corriente del cable al electrodo. Un mango aislado separa la mano del soldador del circuito de soldadura. Un porta electrodos debe mantener un buen contacto eléctrico, mantener firmemente sujetado el electrodo, permitir una cómoda y fácil manipulación y ser lo bastante robusto como para resistir un uso tosco.

Los portaelectrodos se producen en tamaños apropiados para un intervalo de diámetros de electrodos estándar. El mejor porta electrodos será el más pequeño que pueda conducir la corriente requerida sin sobrecalentarse.

La conexión con la pieza de trabajo es un dispositivo que conecta uno de los cables de soldadura a la pieza de trabajo. Debe garantizar una fuerte unión, pero al mismo tiempo debe poder sujetarse con rapidez y facilidad. Para trabajo ligero puede ser una pinza tensada con resorte, pero para corrientes elevadas se requieren abrazaderas de tornillo.

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Los cables de soldadura se fabrican de cobre o de aluminio, con gran flexibilidad, enfundados en plástico de gran resistencia eléctrica y térmica, además de elevada tenacidad. Para una misma aplicación, el cable de aluminio debe ser dos tamaños AWG (american wire gage) mayor que el de cobre que se utilizaría normalmente.

El resto del equipo se utiliza para protección del soldador y para la limpieza de la soldadura. Entre este equipo se cabe mencionar: chalecos, delantal, polainas, guantes, careta, botas, cepillo de alambre de acero, esmeril, cincel, etc. I.2.2.9.- Selección y especificación de electrodos revestidos (según ANSI/AWS A5.1, A5.5)En la selección de los electrodos revestidos debe tenerse en cuenta los factores siguientes:1. Identificación del metal base: se realiza a través de ensayos basados en la apariencia de la reacción frente a

un imán (en caso de aceros inoxidables permite conocer si es, o no, austenitico), la fractura (permite conocer el tamaño de grano), cincelado (da una idea de la dureza del material), llama o el ensayo de la chispa mediante esmerilado. Estos ensayos son empíricos y presentan la ventaja de que se pueden realizar en campo.

2. Corriente de la soldadura: las máquinas de soldar producen corriente continua, polaridad directa o inversa y corriente alterna. Se debe determinar cual es la más apropiada para determinados electrodos.

3. Espesor y forma del metal: el material de gran espesor y diseño complicado usualmente requiere de electrodos de ductilidad mayor.

4. Diseño de juntas y montajes: los electrodos de alta penetración son requeridos cuando los bordes no son biselados y el ensamblaje es estrecho. Los electrodos de penetración media son requeridos cuando la abertura de la raíz es apreciable.

5. Posición de la soldadura: la soldadura es más económica en posición plana que la horizontal y vertical, y a su vez más económica que la posición sobre cabeza.

6. Especificaciones y condiciones de servicio: si no se consideran las condiciones de trabajo de la unión, las especificaciones de trabajo pueden servir como base para determinar el tipo de electrodo.

7. Eficiencia de producción: la velocidad de deposición de material depende en gran medida de la velocidad con que el soldador realice el trabajo de limpieza entre pases, la puesta a punto del equipo, etc.

8. Condiciones del ambiente de trabajo: los soldadores deben estar capacitados para soldar si el metal base está limpio, oxidado, con pintura o grasa.

La forma de especificar los electrodos se realiza mediante un sistema de numeración normalizado por la Sociedad Americana de Soldadura (A.W.S.):

E XX X X - XX

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Indica electrodo para soldadura por arco

Resistencia mínima a la tracción del cordón

Posición a soldar

Tipo de revestimiento y características operatorias

Composición química del cordón

Especificación:1. El prefijo “E” indica electrodo para soldadura por arco eléctrico.2. Los siguientes dos o tres dígitos indican la resistencia mínima a la tracción en miles de Psi.

E-60XX 60.000 libras por pulgadas cuadradas.E-70XX 70.000 libras por pulgada cuadrada.E-110XX 110.000 libras por pulgada cuadrada.

3. El tercer o cuarto dígito indica la posición a soldar.E-XX1X todas las posiciones.E-XX2X plano horizontal y plano vertical (sentido horizontal)E-XX3X plano horizontal solamente.E-XX4X plano horizontal, plano vertical (sentido horizontal), plano vertical descendente y plano sobre cabeza.

4. El último dígito o combinación de los dos últimos indican las características operatorias del electrodo (tipo de revestimiento, corriente y polaridad).

5. El sufijo (por ejemplo E-XXXX-A1) indica la composición química para electrodos aleados. La tabla 1.3 muestra mayor información al respecto:

TABLA 1.3 Principales elementos aleantes presentes en el revestimiento del electrodo

Sufijo Elemento aleante del revestimiento A1 0,5% MoB1 0,5% Cr, 0,5% MoB2 1,25% Cr, 0,5% MoB3 2,25% Cr, 1% MoB4 2% Cr, 0,5% MoB5 0,5% Cr, 1% MoC1 2,25% NiC2 3,25% NiC3 1% Ni, 0,35% Mo, 0,15% Cr

D1 y D2 0,25 – 0,45% Mo, 1,75% CrG 0,5% Ni, 0,3% Cr, 0,2% Mo, 0,1% V, 1% Mn

La tabla 1.4 muestra los metales base para los que existen electrodos revestidos en el mercado, además de su respectiva especificación AWS:

TABLA 1.4 Metales base y sus Respectivas especificaciones AWS.

Metal baseEspecificación AWS para el

tipo de electrodo

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Aceros al carbono A5.1Aceros de baja aleación A5.5

Aceros resistentes a la corrosión A5.4Hierro colado A5.15

Aluminio y aleaciones de aluminio A5.3Cobre y aleaciones de cobre A5.6Níquel y aleaciones de níquel A5.11

Recubrimiento A5.13 y A5.21

Entre las principales funciones del revestimiento del electrodo se pueden numerar:1. Protección del metal fundido.2. Estabilización del arco eléctrico.3. Control de la penetración.4. Regula la composición química del metal de la soldadura.5. Define la posición de la soldadura.

El revestimiento de los electrodos es higroscópico, es decir, que absorbe con facilidad humedad del ambiente. La humedad captada de una atmósfera húmeda se disocia durante la soldadura produciendo hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se disuelve en la soldadura haciendo al material susceptible de presentar grietas en frío. Cuando la humedad es considerable, puede causar porosidad. Los electrodos deben ser manejados adecuadamente para evitar su exposición prolongada a la atmósfera. En caso de que el revestimiento esté humedecido, se procede a introducir los electrodos en hornos de retención que deben estar a temperaturas de 65 a 150º C por periodos de media hora a ocho horas.

TABLA 1.5 Condiciones recomendadas para el almacenamiento Y reacondicionamiento de los electrodos revestidos

Clasificación del electrodo

Mantenimiento en cajas abiertas

Mantenimiento en hornos portátiles

Reacondicionmiento

EXX10Ambiente seco, a

temperatura ambiente

No recomendado No requiereEXX11EXX12EXX13EXX14 65 – 120 °C

(150 – 250 °F)65 – 120 °C

(150 – 250 °F)120 – 370 °C

(250 – 700 °F)1 hr.

EXX20EXX24

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Figura 1.14 Hornos de almacenamiento para electrodos revestidos (A-fijo; B-portátil)

A B

EXX27EXX15

120 – 230 °C(250 – 450 °F)

93 – 120 °C(200 – 250 °F)

315 – 370 °C(600 – 700 °F)

1 hr.

EXX16EXX18EXX28

EXX80 y 9015120 – 230 °C

(250 – 450 °F)

93 – 120 °C(200 – 250 °F)

315 – 370 °C(600 – 700 °F)

1 hr.90169018

EXXX-15 óEXXX-16

120 – 230 °C(250 – 450 °F)

65 – 93 °C(150 – 200 °F)

230 °C450 °F

1hr.

I.2.3.- SOLDADURA POR ARCO CON ELECTRODO DE TUNGSTENO Y PROTECCIÓN GAS (GTAW).

La soldadura por arco de tungsteno y gas (gas tungsten arc welding, GTAW) es un proceso de soldadura por arco que utiliza un arco entre un electrodo de tungsteno (no consumible) y el charco de soldadura. El proceso se emplea con un gas protector y sin la aplicación de presión. La adición de metal de aporte es opcional. Este proceso es conocido coloquialmente como soldadura TIG. La figura 1.16 muestra los principales elementos que intervienen en el proceso GTAW.

El electrodo de tungsteno es sostenido por un soplete que además conduce el gas inerte de protección hacia el arco. El tungsteno tiene un elevado punto de fusión, lo que le permite soportar las elevadas

temperaturas presentes en el proceso. Si se requiere metal de aporte, este debe ser alimentado por una fuente externa, ya sea manual o por algún sistema mecánico de alimentación de alambre.

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Figura 1.15 Vista del arco del proceso GTAW

Figura 1.16 Principales elementos del proceso GTAWEl arco eléctrico se produce por el paso de la corriente eléctrica a través del gas inerte ionizado. El calor generado (el arco alcanza temperaturas en el orden de los 6100º C) funde el metal base. Una vez establecido el arco y el charco de soldadura, el soplete se mueve a lo largo de la unión y el arco funde progresivamente las superficies de empalme. Si se utiliza alambre de aporte, se alimenta por el borde delantero del charco de soldadura para llenar la unión.

Todas las variantes del proceso GTAW tienen en común cuatro componentes básicos como puede verse en la figura 1.17: soplete, electrodo, fuente de potencia para soldadura, el gas protector, etc.

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Figura 1.17 Equipo básico del proceso GTAW

Entre los materiales base que pueden soldarse se encuentran los aceros al carbono y de aleación, aceros inoxidables, aleaciones de aluminio, aleaciones de magnesio, berilio, aleaciones de cobre, aleaciones de níquel, hierros colados y metales refractarios y reactivos (como Tungsteno, molibdeno, tantalio, niobio, cromo, titanio, zirconio, hafnio, etc.). Los metales de aporte para este proceso se especifican según la AWS como lo muestra la tabla 1.6:

TABLA 1.6 Especificaciones para metales de aporte según AWSNúmero de especificación Título

A5.2 Varillas de hierro y acero para soldaduras con gasA5.7 Varillas y electrodos para soldadura desnudos de

cobre y aleaciones de cobreA5.9 Varillas y electrodos para soldadura por arco de

acero al cromo y al cromo níquel, resistentes a la corrosión, desnudos y compuestos con núcleo de metal, y trenzados.

A5.10 Varillas y electrodos desnudos para soldadura de aluminio y aleaciones de aluminio.

A5.13 Varillas y electrodos de soldadura para recubrimientos.

A5.14 Varillas y electrodos para soldadura desnudos de níquel y aleaciones de níquel

A5.16 Varillas y electrodos para soldadura desnudos de titanio y aleaciones de titanio

A5.18 Electrodos de acero dulce para soldadura por arco de metal y gas

A5.19 Varillas y electrodos desnudos para soldadura de aleaciones de magnesio

A5.24 Varillas y electrodos para soldadura desnudos de zirconio y aleaciones de zirconio.

I.2.3.1.- Ventajas del proceso.

1. Produce soldaduras de muy buena calidad, generalmente libres de defectos.2. Está libre de salpicaduras y escorias que ocurren en otros procesos de soldadura por arco.3. Puede usarse con metal de aporte o sin él, según lo requiera la aplicación específica.4. Ofrece un control excelente de la penetración de la pasada de raíz.5. Puede producir soldaduras autógenas económicas a altas velocidades.6. Puede usar fuentes de potencia de costo relativamente bajo.7. Permite controlar de manera precisa las variables de soldadura.8. Puede servir para casi todos los metales, incluso uniones de metales disímiles.9. Permite controlar en forma independiente la fuente de calor y las adiciones de metal de aporte.

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I.2.3.2.- Limitaciones del proceso.1. Las tazas de deposición son más bajas que las que las que pueden alcanzarse con procesos de soldadura por

arco con electrodo consumible.2. El soldador requiere un poco más de destreza y coordinación que con la soldadura por arco de metal y gas o

la de arco de metal protegido cuando suelda manualmente.3. Para secciones de más de 10mm (3/8 pulg.) de espesor, resulta menos económica que los procesos de

soldadura por arco con electrodo consumible.4. Es difícil proteger debidamente la zona de soldadura en lugares donde hay corrientes de aire.5. No se pueden soldar metales o aleaciones de muy bajo punto de fusión (plomo, estaño, zinc, etc.).

I.2.3.3.- Variables del proceso.Las principales variables del proceso GTAW son el voltaje de arco (longitud de arco), la corriente de

soldadura, la velocidad de recorrido y el gas protector. La cantidad de energía producida por el arco es proporcional a la corriente y al voltaje.

I.2.3.4.- CorrienteLa corriente del arco controla la penetración de la soldadura. Su efecto es directamente proporcional,

si no es que un poco exponencial. El proceso puede usarse con corriente continua o alterna.

La corriente continua con el electrodo negativo (CCEN) ofrece la ventaja de penetración profunda y velocidades de soldadura altas, sobre todo cuando se usa escudo de helio. La corriente alterna tiene una acción de limpieza catódica que elimina óxidos refractarios (que inhiben la humectación de las superficies de la junta por parte del metal de soldadura) de las superficies de unión de todos los metales, pero especialmente en el aluminio y el magnesio, lo que permite obtener soldaduras de muy buena calidad. La otra posibilidad, es usar corriente continua con el electrodo positivo (CCEP). Esto es poco común ya que trae como consecuencia un excesivo sobrecalentamiento del electrodo.

Cuando se utiliza un electrodo termoiónico como el de tungsteno, aproximadamente un 70% del calor se genera en el ánodo y 30% en el cátodo. Puesto que trabajando con CCEN, el 70% del calor se produce en la pieza de trabajo para una corriente de soldadura dada, esta polaridad produce mayor penetración que CCEP. La configuración más empleada en GTAW es la CCEN, y se usa argón, helio o una mezcla de los dos para soldar la mayor parte de los metales. Si por el contrario se utiliza la configuración CCEP, el 70% del calor se genera en el electrodo y un 30% en la pieza de trabajo, se requieren electrodos de diámetro mayor que los que se utilizarían con una configuración CCEN para una corriente de soldadura dada.

Existe además, una cuarta variable del proceso en cuanto al tipo de corriente: la corriente continua a pulsos. En la corriente continua a pulsos, la corriente del arco varía en forma repetitiva desde un valor de fondo (bajo) hasta un valor pico (alto). Las fuentes de potencia de cc a pulsos por lo regular permiten ajustar la duración del pulso de corriente y el tiempo de la corriente de fondo, con el fin de producir una salida con forma de onda adaptada a una aplicación particular. Por lo general los tiempos de duración del pulso se ajustan de modo que la corriente cambie a intervalos que van desde una vez cada dos segundos hasta 20 pulsos por segundo. La corriente a pulsos por lo general se aplica con la configuración CCEN, y permite combinar las características de arco vigoroso de la corriente elevada con el aporte de calor bajo de la corriente reducida. La

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corriente a pulsos logra buena fusión y penetración, en tanto que la corriente de fondo mantiene el arco y permite que se enfríe el área de soldadura. Para un nivel de corriente medio dado, es posible obtener una mayor penetración que con una corriente estable, cosa que resulta útil con materiales sensibles al aporte de calor, además que minimiza la distorsión. La corriente continua a pulsos de alta frecuencia se logra con pulsos de frecuencia rápida del orden de los 20kHz. La cc a pulsos de alta frecuencia es útil en aplicaciones de precisión automatizadas en las que se requiere un arco con propiedades direccionales y estabilidad excepcionales. También se emplea cuando se necesita un arco estable con niveles de corriente bajos y facilita el encendido del arco ya que no es necesario hacer contacto con el metal base para iniciar el paso de corriente.

La corriente alterna ofrece la ventaja de una completa eliminación de óxidos y soldadura más uniforme y de mayor calidad. La corriente alterna posee la acción de limpieza catódica de la configuración CCEP y la penetración de la configuración CCEN ya que la polaridad se invierte con una frecuencia de 60Hz. La distribución de la generación de calor es 50% en la pieza de trabajo y 50% en el electrodo. La figura 1.18 muestra una comparación entre las configuraciones CCEN, CCEP y corriente alterna. Nótese la diferencia entre la forma de las puntas de los electrodos en cada caso.

Figura 1.18 Variantes del proceso GTAW con respecto a la polaridad de la corriente

I.2.3.5.- VoltajeEl voltaje del arco medido entre el electrodo de tungsteno y el trabajo es una variable dependiente, que

siente los efectos de la corriente del arco, la forma del electrodo de tungsteno, distancia entre el electrodo de tungsteno y el trabajo y el tipo de gas protector. Variables como el gas protector, la corriente y el electrodo se determinan previamente dejando al voltaje de arco como la variable utilizada para controlar la longitud de arco, además que, el voltaje de arco es fácil de medir. La longitud de arco es importante en este proceso porque afecta la anchura del charco de soldadura; la longitud del arco es proporcional a la anchura del charco. Mientras más corto sea el arco mayor será la penetración.

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I.2.3.6.- Velocidad de recorridoLa velocidad de recorrido afecta tanto la anchura como la penetración. El efecto sobre la anchura es

mayor que sobre la penetración. La velocidad de recorrido es importante por el factor costo. Generalmente se fija la velocidad de recorrido como objetivo y se ajustan las demás variables en función de ésta.

I.2.3.7.- Velocidad de alimentación del alambreLa alimentación de alambre influye sobre el número de pasadas necesarias y el aspecto de la soldadura

terminada. Si se reduce la alimentación de alambre, se incrementará la penetración y se aplanará el perfil del cordón. Si el alambre es alimentado con demasiada lentitud, puede haber socavación, agrietamiento de la línea central y un relleno insuficiente de la unión. Al aumentarse la velocidad de alimentación del alambre, se reduce la penetración y se produce una franja más convexa.

I.2.3.8.- Gases de protecciónLos gases de protección deben ser inertes para evitar la contaminación del electrodo de tungsteno. No

es recomendable usar el CO2 ya que es un gas reactivo el cual perturba la emisión de electrones del electrodo a la pieza. Los gases inertes más utilizados en el proceso son helio y argón. Los envases de helio se identifican con el color ladrillo y los de argón con el color negro.

El helio transfiere al trabajo más calor que el argón y es más recomendable para soldar materiales de alta conductividad térmica, placas gruesas y para la posición cenital ya que es muy ligero. El argón es una y un tercio veces más denso que el aire y más de diez veces que el helio. Por eso es capaz de proteger mejor la zona de soldadura (y con un flujo menor) en posición horizontal. Para corrientes de soldadura y longitudes de arco iguales, el voltaje medido con protección de helio es mayor que el voltaje medido con protección de argón. Puesto que el calor transferido al trabajo se mide aproximadamente según el producto del voltaje por la corriente, la soldadura con protección de helio es capaz de transferir mayor cantidad de calor. Sin embargo el argón ofrece mejores características para el control del voltaje con niveles de corrientes bajos, lo que lo hace preferible para soldar láminas delgadas.

El helio permite realizar cordones de soldadura sin socavación con velocidades de desplazamiento mayores que las que se realizarían con argón. Ambos gases ofrecen una estabilidad del arco excelente con corriente continua. Con corriente alterna, que se usa mucho para soldar aluminio y magnesio, el argón produce un arco mucho más estable y la acción de limpieza que tanto se desea, lo que lo hace muy superior al helio en este aspecto.

No hay una regla fija para la escogencia del gas de protección. En la mayor parte de las aplicaciones puede usarse con éxito el argón, helio o una mezcla de argón y helio (en algunas aplicaciones de soldadura de aceros inoxidables se utilizan mezclas de argón e hidrógeno) con la posible excepción de la soldadura manual de materiales muy delgados, donde el argón es indispensable. En general, el argón produce un arco que opera de

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manera más uniforme y silenciosa que un arco con escudo de helio. Además, del menor costo unitario y los requerimientos de flujo más bajos del argón lo hacen preferible desde el punto de vista económico.

I.2.3.9.- Equipo empleado en el proceso GTAW.El equipo empleado en GTAW incluye sopletes, electrodos y fuentes de potencia. Los sopletes

sostienen el electrodo de tungsteno que transporta la corriente de soldadura al arco y conducen el gas protector a la zona del arco. En la tabla 1.7 pueden verse las especificaciones de corriente máxima y otras características de sopletes de distintos tamaños:

TABLA 1.7 Especificaciones de corriente típicas para sopletes GTAW

Características del soplete

Tamaño del sopletePequeño Mediano Grande

Corriente máxima (para trabajo

continuo)Amperios

200 200-300 500

Método de enfriamiento

Gas Agua Agua

Diámetros de electrodo manejados,

pulg.

0,02 – 3/32 0,04 – 5/32 0,04 – ¼

Diámetros de copas de gas manejados,

pulg.

¼ - 5/8 ¼ - 3/8 3/8 – ¾

Casi todos los sopletes para aplicaciones manuales tienen un ángulo de cabeza (ángulo entre el electrodo y el mango) de 120º, aunque existen también con ángulo de cabeza ajustable a 90 y a 180º. Cuentan también con interruptores y válvulas auxiliares integradas a su mango para controlar la corriente y el flujo de gas. La figura 1.19 muestra mayores detalles:

Figura 1.19 Soplete del proceso GTAW

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Los electrodos de tungsteno se sujetan al soplete por medio de un mandril de tamaño apropiado, generalmente fabricado de cobre. El mandril sujeta el electrodo cuando se aprieta la tapa del soplete. Es indispensable que exista un contacto íntimo entre el mandril y el electrodo para transmitir la corriente sin sobrecalentamientos.

El gas de protección se dirige sobre la zona de soldadura mediante boquillas que se conectan al soplete como muestra la figura 1.19. El propósito de la boquilla es asegurar que el gas protector se dirija sobre el charco en flujo laminar.

Los electrodos de tungsteno pueden ser de tungsteno puro o de aleaciones de tungsteno. Existen siete tipos de electrodos de tungsteno identificados con un color. La tabla 1.8 muestra más información:

TABLA 1.8 Identificación de electrodos de tungstenoClasificación

AWSColor5 Elemento de

aleaciónÓxido de aleación

Porcentaje en peso nominal del óxido de

aleaciónEWP Verde --- --- ---

EWCe-2 Anaranjado Cerio CeO2 2EWLa-1 Negro Lantano La2O3 1EWTh-1 Amarillo Torio ThO2 1EwTh-2 Rojo Torio ThO2 2EWTh-3 Azul Torio ThO2 3EWZr-1 Marrón Zirconio ZrO2 .25

EWG Gris No se especifica6 --- ---

Los electrodos EWP contienen por lo menos un 99,5% de tungsteno y ningún elemento de aleación intencional. Estos electrodos tienen una capacidad de transporte de electrones menor que la de los electrodos aleados y se utiliza principalmente con corriente alterna par soldar aleaciones de aluminio y magnesio, y tienen un extremo limpio en forma de bola que produce un arco estable. Los electrodos EWTh contienen óxido de torio, un elemento que permite manejar corrientes de soldadura más altas sin fallar. El óxido de torio, como aleante del tungsteno en el electrodo, aumenta la capacidad de transporte de corriente en un 20%, tiende a contaminar menos la soldadura y hace al electrodo más duradero, facilita el encendido del arco y lo hace más estable.

Los electrodos EWCe se fabricaron como posibles sustitutos de los electrodos EWTh ya que el cerio no tiene las propiedades radioactivas del torio. Estos electrodos trabajan bien con corriente continua o alterna. Los electrodos EWLa se inventaron por la misma razón que los EWCe, con los que comparten además muchas características operatorias. Los electrodos EWZr son los preferidos para soldar con corriente alterna, en

5 El color puede aplicarse en forma de bandas, puntos, etc en cualquier punto de la superficie del electrodo. 6 El fabricante debe identificar el tipo y el contenido de la adición de óxido de tierra rara.

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aquellas aplicaciones que necesiten calidad radiográfica en las que deba eliminarse la contaminación con tungsteno.

Otro aspecto importante de los electrodos para el proceso GTAW es la forma de la punta. Para soldar con corriente alterna los electrodos EWP y EWZr poseen un extremo en forma de hemisferio abultado. Para soldar con corriente continua se utilizan los electrodos EWCe, EWLa o EWTh. En este caso el extremo por lo general se amuela hasta un ángulo específico, a menudo con el extremo truncado.

En cuanto a las fuentes de potencia para el proceso GTAW, para soldar con corriente continua o alterna puede utilizarse un transformador – rectificador o generador rotatorio de corriente continua o de corriente alterna.

I.2.4.- SOLDADURA POR ARCO DE METAL Y GAS (GMAW).

La soldadura por arco de metal y gas (gas metal arc welding, GMAW), conocido coloquialmente como soldadura MIG, es un proceso de soldadura por arco que emplea un arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. El proceso se realiza bajo un escudo de gas suministrado externamente y sin aplicación de presión.

La figura 1.21 muestra los principios de funcionamiento del proceso GMAW; en tanto que la figura 1.22, el equipo.

Figura 1.22 Equipo básico del proceso GMAW

Todos los metales de

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Figura 1.21 principios del proceso GMAW

Figura 1.20 Vista del arco GMAW

importancia comercial como el acero al carbono, de baja aleación, de alta resistencia mecánica, el acero inoxidable, el aluminio, el cobre, el titanio, y las aleaciones de níquel se pueden soldar en cualquier posición con este proceso escogiendo el gas protector, electrodo y variables de soldadura apropiados.

El proceso presenta tres variantes principales en cuanto a la forma de transferencia de metal: transferencia en cortocircuito, globular, por rociado. Aunque, seguidamente se presenta una breve descripción de ellos, más adelante son tratados un poco más a fondo. La transferencia de metal por cortocircuito se utiliza con electrodos de diámetro pequeño y bajos niveles de corriente. En esta modalidad de transferencia, el metal pasa del electrodo al charco de soldadura solo durante el periodo en que están en contacto; no se transfiere metal a través del espacio del arco. El electrodo hace contacto con el charco de soldadura a razón de 20 a 200 veces por minuto. Generalmente se emplean mezclas de CO2 y argón para soldar aceros al carbono, ya que el CO2

promueve la penetración pero produce niveles elevados de salpicaduras. El argón es para disminuir las salpicaduras.

La transferencia de metal globular se utiliza también con corrientes bajas (aunque mayores que las utilizadas en la transferencia por cortocircuito) y produce una gota en la punta del electrodo de diámetro mayor al del alambre. La gravedad actúa fácilmente sobre esta gota por lo que la transferencia globular se limita a la posición de soldadura plana.

La transferencia por rociado se realiza con un escudo rico en argón. La transferencia de metal en este caso está libre de salpicaduras y se utiliza la polaridad CCEP con un nivel de corriente por encima de un valor crítico conocido como corriente de transición. Por debajo de este nivel de corriente la transferencia se realiza de manera globular. Algunos valores de la corriente de transición se muestran en la tabla 1.9.

TABLA 1.9 Valores típicos de la corriente de transición

Tipo de electrodo de alambre

Diámetro del electrodo de

alambre Gas protectorCorriente de arco de rocío mínima (A)

Pulg. mm.

Acero dulce 0,030 0,8 98% de argón, 2% de oxígeno 150Acero dulce 0,035 0,9 98% de argón, 2% de oxígeno 165Acero dulce 0,045 1,1 98% de argón, 2% de oxígeno 220Acero dulce 0,062 1,6 98% de argón, 2% de oxígeno 275

Acero inoxidable 0,035 0,9 98% de argón, 2% de oxígeno 170Acero inoxidable 0,045 1,1 98% de argón, 2% de oxígeno 225Acero inoxidable 0,062 1,6 98% de argón, 2% de oxígeno 285

Aluminio 0,030 0,8 Argón 95Aluminio 0,045 1,1 Argón 135Aluminio 0,062 1,6 Argón 180

I.2.4.1.- Mecanismos de transferencia de metal

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En los procesos de soldadura por arco con electrodo consumible se lleva a cabo la transferencia de metal a través de ciertos procesos. El mecanismo para transferir metal líquido a través de la abertura del arco está controlado por la tensión de la superficie, el chorro de plasma, la gravedad y las fuerzas electromagnéticas. Es una combinación de estas fuerzas la que actúa sobre la gotita fundida y determina el modo de transferencia.

La tensión de la superficie en un líquido hace que la superficie del líquido se contraiga al área más pequeña posible. La tensión de la superficie tiende a mantener las gotas en el extremo de un electrodo que se está fundiendo, independientemente de la posición de la soldadura. Esta fuerza actúa contra la transferencia de metal a través del arco. También ayuda a mantener el metal fundido en el charco de soldadura cuando ésta se ejecuta en la posición de cenital o vertical.

El arco contiene un chorro de plasma que fluye a lo largo del centro de la columna del arco, entre el electrodo y el metal base. Las gotas de metal fundido en vuelo son aceleradas hacia la pieza de trabajo por el chorro de plasma. En ciertas ocasiones el chorro de plasma puede interferir con la transferencia del metal a través de la abertura del arco. La gravedad terrestre tiende a desprender la gota de liquido cuando la punta del electrodo apunta hacia abajo y se vuelve una fuerza restrictora cuando el electrodo se apunta hacia arriba. La gravedad ejerce un efecto notorio sólo a bajas corrientes de soldadura.

La fuerza electromagnética crea la fuerza del efecto de opresión, que ayuda a transferir el metal a través del arco. Cuando la corriente de soldadura fluye a través del electrodo, se crea un campo magnético alrededor de él. La fuerza electromagnética actúa sobre la gota de metal líquido cuando está a punto de separarse del electrodo. A medida que el metal se funde, el área transversal del electrodo cambia en la punta fundida. Cuando la gota fundida es más grande que el electrodo en cuanto a diámetro, la fuerza magnética tiende a desprender la gota. Cuando la gota fundida está a punto de desprenderse, la fuerza magnética actúa, y la gota, que ha empezado a desplazarse sentirá un impulso que incrementa la tasa de separación. Esto se conoce como fuerza de opresión y es proporcional al cuadrado de la corriente. Las fuerzas magnéticas establecen también una presión dentro de la gota de líquido. La presión máxima es radial al eje del electrodo y a altas corrientes hace que la gota se alargue.

El modo de transferencia de metal a través del arco se relaciona con el proceso de soldadura; con el metal de que se trate; con la atmósfera del arco; con el tamaño, tipo y polaridad del electrodo; con las características de la fuente de poder; con la posición de la soldadura, la corriente de soldadura y el consumo de calor. Hay tres tipos de transferencia de metal:1. Transferencia por rociado: (figura 1.23) se realiza mediante una lluvia de finas gotas de metal fundido desde la punta del electrodo. Para lograr la transferencia de metal por rociado, es necesario trabajar con corrientes y voltajes elevados. Debido a las elevadas tazas de deposición, este modo de transferencia está limitado para soldaduras en las posiciones plana y horizontal. Con este modo de transferencia se logra una penetración poco profunda; se utiliza para soldaduras de un solo pase grueso o de pasadas múltiples y utiliza argón, helio o mezclas de oxigeno con argón o helio como protección.

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2. Transferencia globular: los glóbulos o gotas de metal fundido se desprenden de la punta del electrodo debido a la fuerza de gravedad. Generalmente utiliza el CO2 puro o con adición de argón como escudo de protección y corrientes relativamente bajas. Véase la figura 1.24:

3. Transferencia de corto circuito: la transferencia por cortocircuito se realiza mediante el contacto del electrodo con el metal de trabajo (véase la figura 1.25). La gota de metal fundido abandona el electrodo por efecto de la tensión superficial. Luego se interrumpe el contacto del electrodo con el metal de trabajo, reestableciéndose el arco eléctrico como lo muestra la figura 1.25:

I.2.4.2.- Ventajas del proceso GMAW1. Es el único proceso de electrodo consumible que puede servir para soldar todos los metales y aleaciones comerciales.2. GMAW no tiene restricción del tamaño del electrodo que se presenta en la soldadura SMAW.3. Puede soldarse en todas las posiciones.4. Se logran tasas de deposición más altas que en procesos como el SMAW.5. Las velocidades de recorrido son mayores que en SMAW, debido a que el electrodo es continuo.6. Casi no se requiere limpieza después de la soldadura porque no se produce mucha escoria.

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ELECTRODO

Pieza de trabajo

Figura 1.25 transporte de metal por cortocircuito

CHARCO

OXIDO Y CASCARILLAS DE FUNDICIÓN

ELECTRODO

BOQUILLA

GAS DE PROTECCIÓN

ARCO

Figura 1.23

METAL BASE

Transporte de metal por rociado

CHARCO

OXIDO Y CASCARILLAS DE FUNDICIÓN

ELECTRODO

BOQUILLA

GAS DE PROTECCIÓN

ARCO

Figura 1.24

METAL BASE

Transporte de metal globular

I.2.4.3.- Limitaciones del proceso GMAW1. El equipo de soldadura es más complejo, costoso y menos transportable que el de SMAW.2. GMAW es más difícil de usar en lugares de difícil acceso porque la pistola soldadura es más grande que un porta electrodos.3. El arco de soldadura debe protegerse contra corrientes de aire que puedan dispersar el gas protector.4. Los niveles relativamente altos de calor radiado y la intensidad del arco pueden hacer que los operadores se resistan a utilizar el proceso.

I.2.4.4.- Variables del proceso GMAWEntre las variables del proceso de soldadura GMAW es posible mencionar la corriente de soldadura

(velocidad de alimentación del electrodo), polaridad, voltaje de arco (longitud de arco), velocidad de recorrido, extensión del electrodo, orientación del electrodo (ángulo respecto a la dirección de desplazamiento), posición de la unión, diámetro del electrodo y la composición y tasa de flujo de gas protector.

I.2.4.5.- CorrienteLa corriente de soldadura varía con la velocidad de alimentación del electrodo. Un incremento en la

velocidad de alimentación del alambre, producirá un incremento en la corriente de soldadura. Como consecuencia de dicho incremento se logra aumentar la tasa de deposición de material, el ancho del cordón de soldadura y la penetración.

La gran mayoría de las aplicaciones del proceso GMAW emplean corriente continua con electrodo positivo (CCEP) ya que las aplicaciones con corriente alterna y con corriente continua con electrodo negativo (CCEN) resultan imprácticas y antieconómicas. La polaridad CCEP produce un arco estable, una transferencia de metal uniforme, relativamente pocas salpicaduras, buenas características del cordón de soldadura y una profundidad máxima de penetración para una amplia gama de corrientes de soldadura. Sin embargo, la soldadura por aspersión a pulsos (una variante del proceso GMAW) ofrece las ventajas de la transferencia de metal por aspersión y de trabajar con una corriente promedio menor a la corriente de transición. Al reducir la corriente promedio con los pulsos, es posible reducir tanto las fuerzas del arco como las tasas de deposición para poder soldar en cualquier posición y en secciones delgadas.

I.2.4.6.- Voltaje y longitud de arcoLa longitud de arco es una de las variables críticas del proceso GMAW y debe ser controlada

cuidadosamente. Un arco demasiado corto, produce porosidad y perdida de ductilidad por absorción de nitrógeno, mientras que un arco demasiado largo, reduce el control dimensional del cordón a nivel de penetración y anchura, produce salpicaduras y porosidad. El voltaje del arco depende de la longitud del arco así como de muchas otras variables como la composición y dimensiones del electrodo. Aunque la variable que debe controlarse es la longitud del arco, es más fácil vigilar el voltaje. Por esta razón se especifica el voltaje del arco. Un voltaje excesivo causa porosidad, salpicaduras y socavación.

Debido a la pequeña pendiente de la curva Volt-Ampere de las fuentes de potencia de voltaje constante utilizadas para este proceso, se logra un efecto de autorregulación de voltaje constante. Una disminución en el

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voltaje del arco, por ejemplo cuando la pistola se acerca hacia la pieza de trabajo, producirá un incremento instantáneo en la corriente, esto a su vez resultará en un incremento en la velocidad de fundición del electrodo, el cual instantáneamente fundirá más electrodo para retornar al voltaje de arco o a la longitud de arco a su valor previamente ajustado. Igualmente, un incremento en el voltaje del arco, por ejemplo cuando la pistola se aleja de la pieza de trabajo, disminuirá la corriente y por lo tanto la velocidad de fundido del electrodo. El alambre seguirá siendo alimentado a la velocidad prefijada hasta obtener el valor de voltaje de arco o longitud de arco preseleccionado.

I.2.4.7.- Velocidad de recorridoLa velocidad de recorrido afecta principalmente las características dimensiónales del cordón de

soldadura. Si, a partir de un valor intermedio, se incrementa la velocidad de recorrido se incrementa la deposición de metal de aporte por unidad de longitud. A velocidades bajas el arco actúa sobre el charco de soldadura, no sobre el metal base, con lo que se reduce la penetración y se incrementa el ancho del cordón.

I.2.4.8.- Gases de protecciónLos gases de protección empleados en el proceso GMAW pueden ser inertes o activos. Entre los gases de protección inertes se encuentran el helio y el argón y se emplean mayormente para soldar metales no ferrosos y aceros inoxidables, al carbono y de baja aleación. El helio tiene mayor conductividad térmica, aunque el argón es más efectivo para proteger el arco y el área de soldadura en la posición plana. El cordón protegido con helio presenta un perfil ancho, profundo de forma parabólica, en tanto que el cordón protegido con argón presenta un perfil tipo dedo. La figura 1.26 muestra diferentes perfiles:

Figura 1.26 Perfiles de soldadura según el gas de protección utilizado

También se utilizan mezclas de argón con adiciones de 1 a 5% de oxígeno o de 3 a 25% de CO 2 con la finalidad de estabilizar el arco cuando se procede a soldar aleaciones no ferrosas y evitar la socavación a elevadas velocidades de recorrido. Entre las mezclas de gases más conocidas están: las de argón-oxígeno-dióxido de carbono, con un máximo de 20% de CO2 y entre un 3 a 5% de O2 son ideales para soldar en las modalidades de aspersión, cortocircuito y a pulsos; argón-helio-dióxido de carbono, se usa para soldar aceros al carbono, de baja aleación e inoxidables en cortocircuito o en arco pulsado; argón-helio-dióxido de carbono-

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oxígeno, mezcla comúnmente conocida como quad-mix usado normalmente para soldar acero dulce y de baja aleación, es la mezcla preferida para trabajos de producción masiva.

I.2.4.9.- Equipo utilizado en el proceso GMAW El equipo básico utilizado en el proceso GMAW consta de: una pistola soldadora (enfriada por agua o

por aire), unidad de alimentación del electrodo control de soldadura, fuente de potencia para soldadura, suministro regulado de gas protector, suministro de electrodo y cables y mangueras para interconexión.

Existen pistolas soldaduras para trabajo pesado con corriente elevada hasta pistolas ligeras, enfriadas por aire o agua. Las enfriadas por aire suelen ser más pesadas que las enfriadas por agua para el mismo amperaje y ciclo de trabajo especificado. Las pistolas pueden dividirse en partes: tubo de contacto, boquilla para el escudo de gas, conducto para el electrodo y el forro, manguera de gas, manguera de agua, cable de potencia e interruptor de control. La figura 1.27 muestra las diversas partes:

Figura 1.27 Pistola para soldadura con el proceso GMAW

Debe tenerse en cuenta que tanto la punta de contacto como y los forros de conducto se desgastan por el uso y deben ser reemplazados con regularidad.

El alimentador de alambre consiste en un motor eléctrico, rodillos impulsores y accesorios para mantener la alineación y la presión sobre el electrodo. Tienen controles para variar en un amplio intervalo la velocidad de alimentación.

Las fuentes de potencia utilizadas en GMAW proporcionan corriente continua y son del tipo de generadores impulsados por motor (rotatorias) y transformadores-rectificadores (estáticas). Las fuentes de potencia preferidas son las de transformador-rectificador ya que responden con mayor rapidez que las de generador impulsado por motor cuando cambian las condiciones del arco. En cuanto a la curva Volt-Ampere se prefieren las de voltaje constante ya que permite que se dé el efecto de autorregulación de voltaje constante. Estas fuentes de potencia cuentan con una curva Volt-Ampere con una pendiente poco pronunciada. Sin embargo, todo elemento del sistema de soldadura que añada resistencia (por ejemplo cables de potencia, conexiones deficientes, terminales flojas, contactos sucios, etc.), tiende a incrementar la pendiente de la curva.

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Los reguladores del gas protector son sistemas que proporcionan una tasa de flujo de gas protector constante durante la soldadura, reduciendo la presión del gas en la fuente a una presión de trabajo constante sin importar los cambios en la fuente. Existen reguladores de una o varias etapas. La fuente de gas protector puede ser un cilindro de alta presión, un cilindro lleno de líquido o un sistema de líquido de alto volumen.

I.2.4.10.- Especificación de electrodos para el proceso GMAW

ER 7 XX S - X

I.2.5.- SOLDADURA POR ARCO CON NÚCLEO DE FUNDENTE (FCAW).

La soldadura por arco con núcleo de fundente (flux cored arc welding, FCAW) es un proceso de soldadura por arco que aprovecha un arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. Este proceso se emplea con protección de un fundente contenido dentro del electrodo tubular, con o sin un escudo adicional de gas de procedencia externa, y sin la aplicación de presión.

El electrodo con núcleo de fundente es un electrodo continuo de metal de aporte en cuyo núcleo se encuentran diversos materiales pulverizados. La figura 1.28 ilustra el proceso con autoprotección y la figura 1.29 el proceso con protección de gas:

7 Indica varilla (Rod) y puede ser usado como material de aporte en el proceso GTAW.

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Electrodo o varilla

Resistencia a la tracción en Ksi

Alambre sólido

Composición química y gas de protección

Figura 1.28 Proceso FCAW sin gas de protección

El proceso FCAW tiene amplia aplicación en trabajos de fabricación, mantenimiento y construcción en el campo. Se usa para soldar ensambles que se ajustan al Código de calderas y recipientes de presión de la ASME, a las reglas de la American Bureau of Shipping y a ANSI/AWS D1.1, Código de soldadura estructural - Acero. El FCAW tiene categoría de proceso precalificado en ANSI/AWS D1.1.

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Figura 1.29 Proceso FCAW con gas de protección I.2.5.1.- Ventajas del proceso FCAW1. Alta calidad del metal depositado.2. Excelente apariencia del cordón: soldaduras suaves y uniformes.3. Excelente contorno de los cordones de filete horizontales.4. Suelda una gran variedad de aceros con un amplio rango de espesor.5. El cordón es de fácil mecanizado.6. Alta tasa de deposición.7. Velocidades de desplazamiento relativamente altas.8. La limpieza previa es menor que la que se requiere para la soldadura por arco de metal y gas (GMAW).9. El proceso FCAW proporciona un metal de soldadura de alta calidad a un costo más bajo y con menor esfuerzo por parte del operario que el proceso SMAW. 10. Es más versátil que el proceso GMAW y es más flexible y adaptable que la soldadura por arco sumergido8.

I.2.5.2.- Limitaciones del proceso FCAW1. La soldadura por arco con núcleo de fundente se usa solamente para soldar metales ferrosos, principalmente aceros.2. El proceso normalmente produce una capa de escoria que debe ser eliminada.3. El alambre del electrodo con núcleo de fundente es más costoso por peso que los electrodos de los alambres sólidos.4. El equipo es más costoso y complejo que el que se requiere para la soldadura por arco metálico protegido (SMAW); sin embargo, el incremento en la productividad compensa esto.

I.2.5.3.- Variables del proceso FCAWLas variables del proceso FCAW son relativamente las mismas que las del proceso GMAW. Por

ejemplo la corriente de soldadura es proporcional a la alimentación del electrodo para un electrodo con

8 Este proceso, conocido como soldadura por arco sumergido o SAW, no es objeto de análisis en el presente por no ser de utilidad práctica para el trabajo en campo de construcciones civiles.

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diámetro, composición y extensión específicos. Se emplean fuentes de potencia de voltaje constante para lograr el efecto de autorregulación de voltaje.

Si se mantienen constantes todas las variables del proceso y se incrementa la corriente, se logra elevar la tasa de deposición del electrodo y la penetración, por otro lado un aumento excesivo producirá cordones de soldadura convexos de aspecto deficiente. Una corriente insuficiente produce una transferencia de gota grande y salpicaduras, además de una absorción excesiva de nitrógeno y porosidad cuando se suelda con electrodos auto protegidos.

El voltaje del arco es una variable de gran importancia en este proceso ya que permite controlar la longitud del arco. Un voltaje elevado (arco demasiado largo) puede producir demasiadas salpicaduras y cordones de soldadura anchos y de forma irregular, absorción de nitrógeno y porosidad. Un voltaje de arco muy corto produce cordones angostos y convexos con demasiadas salpicaduras y penetración somera.

La extensión del electrodo no fundido que sobresale del tubo de contacto al soldar se calienta por resistencia en proporción a su longitud, siempre que las demás variables permanezcan constantes. Una extensión excesiva produce un arco inestable con demasiadas salpicaduras. En caso de una extensión corta, produce un arco largo a un nivel de voltaje determinado. La mayoría de los fabricantes recomienda una extensión de 19 a 38 mm (3/4 a 1,5 pulg.) para los electrodos con escudo de gas y de 19 a 95 mm (3/4 a 3,75 pulg.) para los que tienen autoprotección, dependiendo de la aplicación.

La velocidad de recorrido tiene el mismo efecto que en los demás procesos: una velocidad baja logra una mayor penetración. Cuando la velocidad es excesivamente baja puede producir inclusiones de escoria o atravesar de lado a lado el metal base. Una velocidad excesivamente alta produce un cordón irregular. Igualmente, debe tenerse presente el efecto de los ángulos de desplazamiento y de trabajo como muestra la figura 1.30 (A) y (B) respectivamente:

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Figura 1.30 Ángulos de desplazamiento y de trabajo

I.2.5.4.- Equipo utilizado en el proceso FCAWLa fuente de potencia recomendada es la de corriente continua de voltaje constante, similar a la que se

usa en el proceso GMAW. Esta fuente deberá ser capaz de trabajar en el nivel de corriente máximo requerido para la aplicación específica. La mayor parte de las aplicaciones semiautomáticas usa menos de 500 A. El control de voltaje debe permitir ajustar incrementos de 1V o menos.

Los alimentadores de alambre tienen el propósito de suministrar el electrodo continuo al arco de soldadura con una velocidad constante previamente preestablecida. La rapidez de alimentación del electrodo determina la corriente de soldadura suministrado por una fuente de potencia de voltaje constante. La velocidad de alimentación del alambre puede controlarse por medios mecánicos o electrónicos.

La figura 1.31 muestra unas pistolas para soldadura semiautomática. La pistola establece un contacto eléctrico interno con el electrodo. La corriente se establece a partir de un interruptor montado en la pistola.

Figura 1.31 Pistolas para soldadura semi-automática con el proceso FCAW

Las pistolas pueden ser enfriadas por aire o por agua, siendo las enfriadas por agua más pequeñas y ligeras, además de necesitar menor mantenimiento. Las pistolas enfriadas por agua suelen tener especificaciones de corriente mayores que las enfriadas por aire, llegando hasta los 600 A.

Los electrodos para el proceso FCAW presentan en su núcleo diferentes elementos con diferentes funciones. La tabla 1.10 presenta los elementos que sirven como fundentes:TABLA 1.10 Elementos que comúnmente se incluyen en el núcleo de los electrodos con núcleo de

fundente (Fuente: AWS)Elemento Habitualmente presente como Propósito al soldar

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Aluminio Polvo metálico Desoxidar y desnitrificarCalcio Minerales como flourospatos

(CaF2) y piedra caliza (CaCO3)Proveer protección y formar escoria

Carbono Elemento de ferro aleaciones como el ferro manganeso

Aumentar la dureza y resistencia mecánica

Cromo Ferro aleaciones y polvo metálico Alearse a fin de mejorar la resistencia a la plastodeformación, la dureza, la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión

Hierro Ferro aleaciones y polvo de hierro Matriz de aleación en depósitos con base de hierro, aleación en depósitos con base de níquel o de otro metal no ferroso

Manganeso Ferro aleación como el ferro manganeso o como polvo metálico

Desoxidar; Evitar la friabilidad en caliente al combinarse con azufre para formar MnS; aumentar la dureza y la resistencia mecánica; formar escoria.

Molibdeno Ferro aleación Alearse para aumentar la dureza y la resistencia mecánica, y en aceros inoxidables austenisticos para incrementar la resistencia a la corrosión del tipo de picaduras

Níquel Polvo metálico Alearse para mejorar la dureza, la resistencia mecánica, la tenacidad y la resistencia a la corrosión

Potasio Minerales como feldespatos con contenido de potasio y silicatos de fritas

Estabilizar el arco y formar escoria

Silicio Ferro aleación como ferro silicio o silicomanganeso; silicatos minerales como los feldespatos

Desoxidar y formar escoria

Sodio Minerales como feldespatos con contenido de sodio y silicatos de fritas

Estabilizar el arco y formar escoria

Titanio Ferro aleación como ferro titanio; en mineral, rutilo

Desoxidar y desnitrificar; formar escoria; estabilizar el carbono en algunos aceros inoxidables

Vanadio Óxido o polvo metálico Aumentar la resistencia mecánicaZirconio Óxido o polvo metálico Desoxidar y desnitrificar; formar escoria

I.2.5.5.- Especificación de electrodos para el proceso FCAW E X X T - X

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Electrodo

Resistencia mínima a la tracción en Psi/10.000

Posición a soldar: plana y horizontaltodas las posiciones

Electrodo tubular Composición química y

características operatorias

I.2.6.- PROCESO DE CORTE CON GAS OXICOMBUSTIBLE (OFC).

Los procesos de corte con gas oxicombustible (Oxifuel Gas Cutting, O.F.C.), también son importantes en la fabricación de proyectos soldados. Las distintas piezas a ser soldadas requieren de un proceso de corte para la preparación de las superficies biseladas según los requerimientos de diseño de la misma. Estas tareas pueden ser realizadas, sin complicaciones, con el proceso O.F.C.

En el proceso O.F.C. se usan distintos tipos de gases en combinación con el oxigeno, tales como: acetileno, propano, gas natural, metilacetileno propadieno (MPS), butano e hidrógeno. El gas más ampliamente usado es el acetileno (C2H2), que

combinado con el oxigeno (O2), produce la llama de más alta temperatura (aproximadamente 3350 °C) posible para este proceso. Esta temperatura es suficiente para realizar trabajos de soldadura, corte, enderezado de planchas o perfiles, precalentamiento, etc.

I.2.6.1.- Principio de operaciónEl proceso de corte con oxiacetileno (O.A.C.) se vale de un soplete de corte, el cual está formado por un

aditamento de corte y un mango de soplete de soldar.

El aditamento de corte está provisto de una punta o boquilla de corte y el mezclador de gases, el cual se conecta o enrosca manualmente al mango del soplete soldador para convertirlo en soplete de corte. La función del soplete de corte es producir llamas de precalentamiento o temperaturas de ignición (925 °C en el acero) mediante mezclas con las proporciones adecuadas de acetileno y oxigeno con la presión correcta y en forma de chorro concentrado, el cual oxida el metal caliente.

La punta de la boquilla de corte contiene varios orificios por donde sale la llama de precalentamiento y un orificio central por el que sale el chorro de oxigeno a alta presión.

El chorro de O2 oxida rápidamente casi todo el metal de una sección angosta para efectuar el corte. Los óxidos del metal y el metal derretido son expulsados del área de corte por la energía cinética del chorro de oxigeno.

Es recomendable usar llama neutra en trabajos de corte y soldadura de aceros al carbono. Las presiones de trabajo, según el espesor del metal y tipo de boquilla se dan en la siguiente tabla:

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Figura 1.32 Vista del arco OFC

TABLA 1.11 Presiones de trabajo para el corte con oxi-acetileno para diversos espesores (Fuente: Manual de Operaciones y Medidas de

Seguridad de PALCO INTERNATIONAL CORP.)Espesor del metal (pulg)

Tipo de boquilla

Velocidad en (pulg/min)

Presión de corte del O2 (Psi)

Presión del C2H2 (Psi)

Ancho del corte

1/8 000 28 – 32 20 – 25 3 – 5 0.04¼ 00 27 – 30 20 – 25 3 – 5 0.05

3/8 0 24 – 28 25 – 30 3 – 5 0.06½ 0 20 – 24 25 – 35 3 – 5 0.06¾ 1 17 – 21 30 – 35 3 – 5 0.071 2 15 – 19 35 – 40 3 – 6 0.09

1 ½ 2 13 –17 40 – 45 3 – 7 0.092 3 12 – 15 40 – 45 4 – 9 0.11

2 ½ 3 10 – 13 45 – 50 4 – 10 0.113 4 9 – 12 40 – 50 5 – 10 0.124 5 8 – 11 45 – 55 5 – 12 0.155 5 7 – 9 50 – 55 5 – 13 0.156 6 6 – 8 45 – 55 7 - 13 0.18

El proceso O.A.C. solo debe usarse para cortar metales que no son resistentes a la oxidación. La siguiente tabla muestra las limitaciones de corte en diversos tipos de materiales:

TABLA 1.12 Factibilidad del corte OFC con diferentes metales

Acero al carbono

Bueno hasta 0,25 % de contenido de carbono.Para contenidos mayores debe usarse precalentamiento para prevenir endurecimiento y agrietabilidad.

Hierro fundido Puede cortarse pero con dificultad.

ManganesoAcero con aproximadamente 14 % de Mn y 1,5 % de C pueden cortarse con dificultad. Es necesario precalentar.

Silicio Usualmente el contenido de Si no afecta el corte en los aceros

CromoSe puede realizar el corte siempre y cuando la superficie esté limpia para aceros con contenido de cromo menor al 5 %. Si el contenido está entre 5 y 10 % requiere de una técnica especial.

NíquelSi el porcentaje de Ni es hasta el 3 % y si el contenido de C es bajo el corte es bueno.

MolibdenoSi el porcentaje de Mo es hasta el 3 % y si el contenido de C es bajo el corte es bueno.

CobreNo puede ser oxicortado.Puede cortarse el cobre en los aceros si el contenido es menor al 2 % al igual que en los aceros al carbono.

AluminioNo puede ser oxicortado.En los aceros, el aluminio, no afecta el corte.

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I.2.6.2.- Ventajas del proceso O.F.C. Los aceros pueden cortarse con mayor rapidez. El equipo es portátil y puede usarse en el campo. Es un método económico de preparación de bordes de planchas y tuberías para los diseños de juntas para soldaduras de ranuras. La dirección de corte puede cambiarse rápidamente y con un radio pequeño durante la operación. Es posible cortar grandes espesores. El costo del equipo O.F.C. es bajo comparado con las máquinas-herramientas.

I.2.6.3.- Desventajas La precisión en el corte es baja comparada con las máquinas-herramientas. El proceso está limitado al corte de aceros al carbono y hierro colado. Las llamas de precalentamiento y la escoria al rojo vivo, que salen despedidas, representan riesgos de incendios y quemaduras para la planta y el personal. Para realizar trabajos de corte en sitios confinados se requiere ventilación o equipos de extracción de humos. Los aceros endurecibles pueden requerir precalentamiento, postcalentameinto o ambas para controlar la estructura metalúrgica y propiedades mecánicas en la zona afectada por el calor.

I.2.6.4.- Equipo

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1. Carro portacilindros.2. Cilindro de oxigeno.3. Cilindro de acetileno o propano.4. Manómetros reguladores.5. Mangueras.6. Conexiones.7. Mango de soplete,

8. Aditamento de corte.9. Picos o boquillas (para acetileno o propano).10. Yesqueros.11. Limpiaboquillas.12. Lentes para oxicorte (vidrios negros N° 5 o 6).

Figura 1.33 Equipo de corte del proceso OFC

Figura 1.35 Corte con el proceso OFC Cortesía de CIED (Morón)

I.2.7.- PROCESO DE CORTE AL ARCO CON ELECTRODO DE CARBÓN Y AIRE (CAC-A).

El corte al arco con electrodo de carbón y aire (Carbon Arc Cutting with Air) es un proceso que elimina el metal fundido con un chorro de aire cuya presión debe estar comprendida entre 80 y 100 Psi.

Boquilla para corte con gas propano.

Proceso OFC

Boquilla para corte con acetileno. Proceso OFC

Nótese la marcada diferencia entre los orificios de salida de ambos picos.

Figura 1.34 Picos de corte para acetileno y propano

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El intenso calor del arco que se establece entre el electrodo de carbón-grafito y la pieza de trabajo, funde una porción de esta última, al mismo tiempo se hace pasar por el arco un chorro de aire con velocidad y volumen suficientes para que el metal fundido salga despedido antes de que pueda solidificarse de nuevo. La secuencia continúa al realizar un recorrido sobre la pieza.

El proceso es útil para biselar, acanalar, reparar soldaduras defectuosas, etc. en materiales como aceros al carbono, aceros inoxidables, hierro colado, aleaciones de cobre, níquel, magnesio, aluminio y aleaciones exóticas tales como las de titanio y zirconio.

En comparación con el corte con gas oxicombustible, el CAC-A genera menor distorsión en las piezas de trabajo debido a que utiliza menor cantidad de calor para fundir el metal base.

En contraposición a lo anterior, la eliminación del metal fundido de la zona de corte o acanalado es importantísima. Una deficiente eliminación del metal fundido puede generar efectos metalúrgicos adversos como la acumulación de metal con alto contenido de carbono en los bordes del área acanalada o cortada y por consiguiente la fragilización de dicha zona. Por esta razón, debe utilizarse una técnica adecuada de acuerdo a lo mostrado en la figura 1.36:

I.2.7.1.- ElectrodosSon tres los tipos de electrodos empleados para este proceso: recubiertos con cobre

para corriente continua, simples para corriente continua y recubiertos de cobre para corriente alterna. Su forma normal es redonda, aunque existen planos y semi-redondos

para producir surcos rectangulares. El recubrimiento de cobre contribuye al paso de la Figura 1.36 Técnica de corte con el proceso CAC-A

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corriente eléctrica y aumenta la resistencia mecánica del electrodo. Las características operatorias del electrodo, de acuerdo al tipo de material, se muestra en la tabla:

TABLA 1.13 Polaridades típicas para el corte con electrodo de carbón y aireMaterial Electrodo Fuente de potencia

Acero al carbonoc.c. c.c.(polaridad inversa)c.a. c.a.

Aceros inoxidablesc.c. c.c.(polaridad inversa)c.a. c.a.

Hierro (colado, dulce, maleable)

c.c. c.a. o c.c.(polaridad directa)

c.c.c.c.(polaridad inversa) alto

amperaje

Aleaciones de cobrec.a. c.a. o c.c.(polaridad directa)c.c. c.c.(polaridad inversa)

Aleaciones de níquel c.a. c.a. o c.c.(polaridad directa)

Los intervalos de corriente recomendados para los tipos y tamaños de electrodos para el proceso CAC-A se muestran en la tabla:

TABLA 1.14 Corrientes de trabajo típicas para el corte CAC-A

Diámetro del electrodoElectrodo de c.c. con c.c. polaridad inversa,

(Amp)

Electrodo de c.a. con c.a., (Amp)

Electrodos de c.a. con c.c.e.n., (Amp)

Pulgadas Mm Mín Máx mín máx Mín máx5/32 4,0 90 150 - - - -3/16 4,8 150 200 150 200 150 180

¼ 6,4 200 400 200 300 200 2505/16 7,9 250 450 - - - -3/8 9,5 350 600 300 500 300 400½ 12,7 600 1000 400 600 400 500

5/8 15,9 800 1200 - - - -¾ 19,1 1200 1600 - - - -1 25,4 1800 2200 - - - -

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Figura 1.37 Equipo básico del proceso CAC-A

Figura 1.38 Elementos del proceso de corte CAC-A

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