Soldadura por arco metálico blindado (SMAW, STICK) Equipos de soldadura y consumibles
Las especificaciones AWS (Sociedad Estadounidense de Soldadura) A5 establecen estándares para electrodos para SMAW de aceros al carbono, inoxidables y de baja aleación; aluminio, cobre y níquel y sus aleaciones; y soldadura de superficie. Las designaciones para electrodos cubiertos llevan el prefijo ‘E’. Empaquetados según las especificaciones de AWS, los electrodos vienen en cajas, latas u otros contenedores, etiquetados con su especificación y nombre comercial de AWS, número de control de calidad (calor o lote), nombre del proveedor, diámetro y longitud, y peso del contenido.
Las especificaciones requieren que cada electrodo esté marcado para su identificación cerca de su designación numérica en el extremo del agarre. Para seleccionar un electrodo SMAW cubierto, considere estos factores en orden aproximado de importancia.
Electrodos de soldadura revestidos
Designación de electrodos para aceros al carbono y de baja aleación, después del prefijo ‘E’, para significar un electrodo SMAW, vienen dos o tres dígitos para indicar la resistencia a la tracción mínima en unidades de 1,000 PSI; un dígito que indica la corriente utilizable y el tipo de recubrimiento del electrodo; y, en algunos casos, un guión seguido de una letra y un sufijo numérico para indicar la composición del metal de soldadura. Ejemplo: E7010-A1 es un electrodo SMAW (E), de resistencia a la tracción de 70 000 PSI (70), para usar en todas las posiciones de soldadura (1), que tiene un recubrimiento de alto contenido de celulosa y sodio para usar con DCEP (0).
A1 indica una composición particular enumerada en la especificación A5. Un sufijo -1, como en 7018-1, indica dureza de alto impacto a una temperatura inferior a la especificada para un electrodo E7018 estándar.
Tipos de bajo hidrógeno
Estos electrodos con revestimiento básico, EXX15, EXX16, EXX18, EXX28 y EXX48, están formulados con revestimientos de baja retención de humedad y fabricados para contener bajos niveles de hidrógeno. Los electrodos controlados por hidrógeno minimizan el riesgo de agrietamiento en frío inducido por hidrógeno al soldar aceros de alta resistencia a la tracción en estructuras restringidas. Los fabricantes utilizan estos electrodos para reducir o evitar la necesidad de un tratamiento térmico previo o posterior a la soldadura para expulsar el hidrógeno del metal de soldadura.
El contenido de hidrógeno difusible del metal de soldadura varía de 1 a 16 ml/100 g. Los designadores opcionales H16, H8 y H4 establecen límites decrecientes en el contenido de hidrógeno en el metal de soldadura depositado. Un designador de electrodo opcional, ‘R’, indica un electrodo que es resistente a la humedad; no absorberá agua por encima de un límite especificado después de la exposición a la humedad. Los electrodos de bajo hidrógeno deben usarse en condiciones secas y pueden requerir horneado después de la exposición a la atmósfera.
Electrodos de alta deposición
Estos contienen adiciones de polvo de hierro en el recubrimiento para aumentar la tasa de deposición. Designaciones: EXXX4, EXXX7, EXXX8.
Para una deposición más rápida, utilice el mayor diámetro posible para una aplicación, cuanto más grueso sea el electrodo, mayor será su capacidad de conducción de corriente y mayor será la tasa de deposición. Para soldar fuera de posición y por encima de la cabeza, seleccione un electrodo de diámetro pequeño para permitir que los soldadores lleguen a las aberturas de raíz estrechas.
Equipos de soldadura por arco metálico con gas (GMAW, MIG)
GMAW generalmente usa alambre sólido, enrollado o enrollado, para alimentación continua a la pistola; de diámetro, típicamente de 0,030 a 1/16 de pulgada, aunque a veces se usan alambres tan pequeños como de 0,020 pulgadas y tan grandes como de 1/8 de pulgada. AWS enumera las especificaciones para alambres de relleno de cobre y sus aleaciones, aluminio y sus aleaciones, aleaciones de superficie, níquel y sus aleaciones, titanio y sus aleaciones, aceros al carbono y de baja aleación, aleaciones de magnesio, acero inoxidable y circonio y sus aleaciones.
Alambres de soldadura MIG
Para aplicaciones especiales, los fabricantes ofrecen alambres con núcleo metálico para GMAW. Estos son electrodos compuestos compuestos por una cubierta de metal con un núcleo de polvo de metal. A menudo se los confunde con alambres tubulares, que forman una escoria que cubre completamente la cara del cordón de soldadura; los alambres con núcleo de metal producen una escoria mínima.
Una ventaja significativa de los alambres con núcleo de metal es la capacidad de fabricar composiciones de aleaciones especializadas que no están fácilmente disponibles o que no se pueden producir en forma de alambre sólido. La modificación de la composición del núcleo de aleación en polvo permite al fabricante de alambre personalizar las formulaciones de alambre según las propiedades metalúrgicas, de composición o físicas según la demanda del cliente. Las soldaduras de filete horizontal hechas con GMAW con núcleo de metal pueden depositar metal de soldadura a tasas hasta un 20 por ciento más altas que con alambre sólido.
Los elementos de aleación, como el silicio, en el núcleo de metal en polvo mejoran la humectación de la pared lateral y reducen la convexidad del cordón de soldadura al reducir la tensión superficial del baño de soldadura fundida. Por esta razón, las soldaduras planas y horizontales depositadas con alambres con núcleo metálico tienen una mejor apariencia que el metal de soldadura depositado con alambres con núcleo fundente y sólidos. En comparación con los cables sólidos, los cables con núcleo de metal también dan como resultado una mayor densidad de corriente, para una mayor penetración; una ventana operativa más amplia con respecto a las variables del proceso de soldadura; mejor fusión de la pared lateral; y menos falta de fusión.
Equipos de soldadura por arco con núcleo fundente y consumibles (FCAW)
Este proceso es una variación de GMAW. Los electrodos comprenden una cubierta de metal que rodea un núcleo de compuestos fundentes y de aleación. Autoprotegido (FCAW-SS), utiliza gas generado por la ruptura de un núcleo de fundente en polvo dentro del alambre para proteger la soldadura. Protegido con gas (FCAW-GS), blindaje de suministro de gas externo.
Los compuestos en el electrodo realizan esencialmente las mismas funciones que el revestimiento de un electrodo cubierto utilizado en SMAW:
Para formar una capa de escoria flotante en el baño de soldadura para proteger la soldadura a medida que se solidifica; entregar desoxidante y eliminadores para ayudar a purificar la soldadura; entregar estabilizadores de arco para minimizar las salpicaduras; agregar elementos de aleación a la soldadura, para propiedades mecánicas óptimas; y proporcionar gas de protección.
Electrodos de núcleo fundente
La selección del metal de aporte para FCAW depende de la composición del metal base, la limpieza del metal base, el espesor y el servicio. Especificaciones AWS: A5.20, Especificación para electrodos de acero al carbono para soldadura por arco con núcleo fundente, para acero con bajo contenido de carbono hasta 0,15 C y acero dulce de 0,15 a 0,29 C; A5.29, Especificación para electrodos de acero de baja aleación para soldadura por arco con núcleo fundente, para acero con mayor contenido de carbono y tipos de baja aleación; A5.22, Especificación para electrodos de acero de cromo y cromo-níquel con núcleo fundente resistentes a la corrosión, para aceros inoxidables.
Electrodos de soldadura por arco de gas tungsteno (GTAW, TIG)
GTAW utiliza un arco entre un electrodo no consumible y el trabajo. Se une con o sin metal de aporte. AWS A5.12 enumera los tipos y tamaños de electrodos. Todos son de tungsteno, algunos con toria, zirconia, ceria o lanthana añadida.
Thoria proporciona una mayor capacidad de transporte de corriente que el tungsteno puro con menos contaminación del baño de soldadura. Otros beneficios: mejor arranque del arco, mayor estabilidad del arco.
Los electrodos de zirconio funcionan bien con corriente alterna: el arco es estable, el electrodo retiene un extremo en forma de bola durante la soldadura y tiene la capacidad de transportar corriente de los electrodos de torio. Además, los electrodos de circonio resisten la contaminación y minimizan la contaminación del metal de soldadura por tungsteno.
Los electrodos tienen de 3 a 24 pulgadas de largo, de 0,01 a 0,25 pulgadas. diámetro. Las marcas de colores (bandas o puntos) indican la composición: tungsteno puro, verde; toriado al 1 por ciento, amarillo; toriado al 2 por ciento, rojo; ceriada, naranja; lantante, negro.
Soldadura TIG Metal de aportación
GTAW generalmente no requiere la adición de metal de aporte, pero el aporte se agrega comúnmente cuando el espesor del metal base es mayor a 1/8 pulg. El metal de aporte para acero al carbono se describe en A5.18 y para aceros de baja aleación en A5. 28
Equipos de soldadura por arco sumergido y consumibles
Flujo de soldadura SAW
Las especificaciones A5.17 y A5.23 de AWS describen los flujos para SAW. La designación AWS de fundentes precede a la del alambre cuando se identifica una combinación para un procedimiento de soldadura. Por ejemplo, la designación F7A2-EM12K indica un fundente (F) que proporcionará, con una designación de alambre determinada, una resistencia a la tracción de 70 000 PSI (7), en la condición soldada (A), y propiedades de impacto de 20 ft- lb a -20 F (2). Una designación que contiene una P indica más bien las propiedades del fundente después del tratamiento térmico posterior a la soldadura.
- Los fundentes fundidos se derriten en un horno, se enfrían, luego se trituran y se filtran según su tamaño. Se reciclan sin alteraciones en el tamaño o composición de las partículas.
- Los fundentes aglomerados son materiales en polvo mezclados en seco y aglutinados con un silicato, peletizados, horneados, desmenuzados y tamizados por tamaño: el proceso permite una fácil adición de desoxidantes y elementos de aleación. Los fundentes aglomerados permiten capas de fundente más gruesas al soldar. Las desventajas de los fundentes aglomerados son su absorción de humedad y alteraciones durante el manejo en el tamaño y la composición de las partículas debido a la segregación de partículas.
- Los fundentes aglomerados son similares a los fundentes aglomerados excepto que utilizan un aglutinante cerámico. Requieren temperaturas de cocción más altas durante la fabricación.
- Los fundentes mezclados mecánicamente son combinaciones de dos o más fundentes unidos o aglomerados. Permiten mezclas de fundente especiales para soldaduras críticas, pero pueden separarse durante el almacenamiento, el uso y la recuperación del fundente.
El fundente nuevo de tres partes mezclado con fundente recuperado de una parte funciona bien. Consulte al fabricante del fundente para conocer las proporciones adecuadas.
Los fundentes se clasifican en básicos, ácidos o neutros. Los fundentes que contienen óxidos y se rompen fácilmente durante la soldadura son básicos. Estos proporcionan acción oxidante y aleación con el metal de soldadura para obtener las propiedades mecánicas deseadas. Los óxidos ácidos se descomponen ligeramente por las mismas razones. El voltaje de soldadura debe permanecer dentro del rango especificado por el fabricante de fundentes ácidos y básicos. Un voltaje de arco excesivo aumenta la aleación de los constituyentes del fundente con el metal de soldadura. Los fundentes neutros no oxidan los elementos de aleación ni agregan elementos de aleación a la soldadura. A medida que aumentan los amperajes, el tamaño de las partículas de fundente debería disminuir. Una corriente excesiva para un tamaño de partícula produce arcos inestables y bordes de cordón de soldadura irregulares.
Alambre de soldadura SAW
SAW utiliza electrodos de alambre continuo, sólido o fundente o con núcleo metálico. La selección depende de la composición y el espesor del metal base, el fundente, el diseño de la junta y la limpieza. Especificaciones AWS A5. 17 y A5.23 detallan los materiales de aporte para SAW de aceros al carbono y de baja aleación; A5.9 y A5.14, los metales de aporte sueldan aceros inoxidables resistentes a la corrosión y aleaciones de níquel, respectivamente.
Electrodos consumibles de revestimiento duro
El revestimiento duro suelda un material resistente al desgaste a un material de base de sustrato que suele ser acero dulce, aleado o inoxidable.
Los revestimientos duros se pueden depositar manualmente usando electrodos SMAW; semiautomáticamente usando alambre sólido y electrodos con núcleo de fundente autoprotegidos; o automáticamente mediante soldadura por arco sumergido. El método elegido depende del tamaño y la accesibilidad del área a pavimentar.
Seleccione materiales de revestimiento duro en función de la microestructura del depósito de soldadura y la situación de desgaste que encontrará la pieza, teniendo en cuenta los tratamientos térmicos aplicados al material antes y después del revestimiento duro. La química del depósito puede ser crucial para lograr la resistencia a la corrosión o las propiedades de desgaste deseadas, o para minimizar el riesgo de agrietamiento por solidificación.
Se logra una química de depósito aceptable a través de la elección inicial de consumibles, usando análisis de alambre y composición de fundente, y especificando el número de pases de soldadura necesarios para reducir la dilución del metal base dentro de límites aceptables. Con el proceso de arco sumergido, el fundente y el electrodo gobiernan las características del revestimiento duro aplicado. Por ejemplo, esos fundentes neutros para el manganeso y el silicio no son necesariamente neutros para el carbono y el cromo, los elementos que más importan en el revestimiento duro.
Aleaciones de recargue
Las aleaciones de revestimiento duro contienen como elementos base típicamente hierro, níquel o cobalto, a los que los metalúrgicos agregan cantidades variables de carbono, cromo, molibdeno, tungsteno, silicio, manganeso, vanadio y boro. Para aumentar la dureza, la propiedad principal de la resistencia al desgaste, los diseñadores de aleaciones agregan elementos que forman componentes duros (carburos, boruros o fase Laves) o que fortalecen la matriz al pasar a una solución sólida.
El contenido de carbono determina la tenacidad y la resistencia a la abrasión: a medida que aumenta el carbono, aumenta la resistencia a la abrasión y disminuye la tenacidad. El cromo forma carburos, aumenta la resistencia a la corrosión y agrega resistencia a altas temperaturas. El tungsteno, un potente formador de carburo, también aumenta la resistencia a altas temperaturas, al igual que el cobalto. Los endurecedores incluyen níquel y manganeso. El boro forma boruros resistentes al desgaste.
- Las aleaciones a base de hierro, los materiales de revestimiento duro más utilizados, combinan versatilidad con un costo moderado. Logran resistencia al desgaste mediante la formación de carburos y martensita, una estructura de matriz dura que se forma al enfriar y se endurece con el revenido. Las aleaciones perlíticas, que normalmente contienen menos del 0,30 por ciento de carbono, son comparativamente blandas y dúctiles.
- Las aleaciones con base de níquel resisten la corrosión y el calor mejor que las aleaciones con base de hierro. Vienen en tres tipos, dependiendo de la fase dura (boruro, carburo o Laves) que se forma al enfriarse. En las aleaciones que contienen boruro, grandes cantidades de boruro de cromo proporcionan resistencia al desgaste.
- Las aleaciones con base de cobalto brindan más resistencia a la corrosión a alta temperatura que los grados con base de hierro y base de níquel. Además, los carburos o la fase de Laves dan resistencia al desgaste.
Cables de soldadura y accesorios
Los cables, los alambres revestidos de gran diámetro, conducen la electricidad, conectan las fuentes de energía al trabajo y los portaelectrodos. La corriente pasa a través de terminales, conectores y empalmes a lo largo de su ruta. El cable de soldadura generalmente tiene hebras recocidas estiradas de cobre, 30 o 34 AWG (American Wire Gage). Aunque el cable de calibre 30 es más común, elija el cable más fino de calibre 34 si necesita la máxima flexibilidad.
Al especificar los cables, recuerde distinguir entre cables de tierra y de trabajo. El cable de trabajo transporta corriente desde la fuente de poder hasta el trabajo; el cable de tierra lleva corriente a tierra, desde donde completa el circuito hasta la fuente.
Algunos cables son de alambre de aluminio, más ligeros y menos costosos que los de cobre. Los especificadores prefieren cable de aluminio para soldadura de ciclo de trabajo bajo, donde la flexibilidad no es crítica; y donde el precio, el peso y el robo (el cobre atrae a los ladrones) son consideraciones. Al seleccionar el cable, considere el consumo de amperios, la corriente que fluye a través de la línea; la corriente de distancia fluirá desde la fuente de alimentación hasta el arco; y ciclo de trabajo o factor del operador. Considere también la exposición a las influencias atmosféricas, como la luz solar, el ozono y el agua; y la posibilidad de exposición a llamas y metales calientes.
Los conectores del cable de soldadura son de latón, cobre o aleación de cobre forjado. Vienen en tamaños para cable de 4 a 4/0 AWG. También llamados abrazaderas de tierra, los conectores de tierra aseguran un fuerte contacto eléctrico positivo, se conectan y desconectan fácilmente y resisten el uso rudo.
Construidos con hilos de cobre estirados, los cables de soldadura aislados transportan corrientes de hasta 1000 A.
Las mangueras de gas, con accesorios como conectores y abrazaderas, conducen el gas de protección desde la fuente, el cilindro o los tanques hasta la pistola de soldar. Las mangueras de agua para enfriar pistolas de alto amperaje se alimentan de un grifo de agua corriente o de un tanque.
Accesorios de soldadura TIG
Los accesorios de soldadura TIG incluyen cables: los diámetros dependen de la capacidad de salida de corriente de la fuente de alimentación, su ciclo de trabajo y la distancia desde la fuente de alimentación hasta el trabajo. La antorcha GTAW sostiene el electrodo de tungsteno y transporta el gas de protección al arco. Las antorchas pueden ser enfriadas por aire (hasta 150 A) o por agua (por encima de 150 A) y vienen clasificadas por capacidad de transporte de corriente en un ciclo de trabajo del 100 por ciento. El diámetro interior de la copa-boquilla se da en dieciseisavos de pulgada: una copa n.° 5 mide 5/16 pulg. identificación
Accesorios de sierra
Los accesorios de sierra comprenden tolvas de gravedad, que suministran fundente a pistolas concéntricas (de mano). Los sistemas de aire forzado alimentan el fundente para la sierra semiautomática, empujando el fundente a través de una manguera hasta la pistola: 30 PSI es suficiente presión para una pistola de 15 pies. manguera; las mangueras más largas requieren más presión. La mayoría de los alimentadores de alambre utilizados para GMAW funcionan para SAW. Las unidades que varían la velocidad de alimentación de alambre con cambios en el voltaje del arco funcionan con fuentes de alimentación CC; Las fuentes de alimentación de CV utilizan alimentadores de alambre de velocidad de alimentación constante. La sierra de hilo doble requiere cabezales impulsores especiales para alimentar dos hilos del mismo diámetro con una pistola en el baño de soldadura desde una fuente de alimentación común.
Equipos de soldadura con oxicorte y consumibles
La soldadura con gas requiere dos cilindros de gas (oxígeno y gas combustible), reguladores de flujo de gas, una manguera, válvulas de retención y pararrayos. Construidos para soportar altas presiones, los cilindros de gas contienen oxígeno y gas combustible como acetileno y propano.
Los manómetros utilizados en el lado de alta presión de un regulador vienen en rangos de 0-3000 y 0-4000 PSI. Rangos para manómetros del lado de baja presión: 0-15, 0-30, 0-60, 0-100, 0-200, 0-400 y 0-600 PSI.
Los manómetros de alta presión para gases a 1500 PSI y mayores deben estar equipados con limitadores de flujo para moderar el flujo en el manómetro cuando comienza el flujo.
Instaladas entre las mangueras y el soplete o entre las mangueras y los reguladores, las válvulas de retención evitan el flujo inverso del gas. Montados en las salidas del regulador, los supresores de retroceso de llama detienen el retroceso de llama, una llama de alta presión que corre desde la punta del soplete hacia el cilindro.
Las mangueras para OFW están limitadas a presiones de trabajo de 200 PSI. Cuatro tamaños son estándar, de 5/16 a 5/8 de pulgada de diámetro interior. Los diámetros más grandes ofrecen menos resistencia al flujo de gas; deben usarse cuando las instalaciones requieren mangueras largas. Flexibles y fáciles de manejar, las mangueras de pequeño diámetro permiten a los soldadores maniobrar alrededor de soldaduras complejas con detalles intrincados.
Los manómetros para gases a 1500 PSI y más deben estar equipados con limitadores de flujo para moderar el flujo en el manómetro cuando comienza el flujo. Los reguladores vienen con conexiones roscadas, estipuladas por las especificaciones de CGA para conexión directa a cilindros que contienen gas. La mayoría de los reguladores de gas combustible llevan roscas a la izquierda; Las conexiones de oxígeno son para diestros.
Equipos de soldadura fuerte y consumibles
La soldadura fuerte une materiales, tanto metales como no metales, mediante la aplicación de calor y un metal de aporte que se funde a una temperatura por debajo del punto de fusión de los materiales que se unen.
El equipo de proceso incluye sopletes, hornos (de atmósfera controlada o de vacío), bobinas de inducción, baños de inmersión y dispositivos de calentamiento para soldadura fuerte por resistencia.
Los sopletes de soldadura fuerte son los mismos que se utilizan para el corte por gas y los operadores de soldadura colocan puntas de soldadura fuerte en los extremos del soplete. Todas las mezclas de gases comerciales pueden emplearse como combustible; El oxiacetileno y el oxígeno-gas natural se utilizan con mayor frecuencia.
Los rellenos para soldadura fuerte vienen en alambre, lámina, varilla, preformas o pasta, cubiertos por las especificaciones de AWS. Los metales de relleno incluyen rellenos de sacos (partes ferrosas); o rellenos BCuP, BCu o RBCuZn para soldar piezas de cobre. Los baños para soldadura fuerte de carbón y de baja aleación contienen fundentes como bórax o criolita.
Alimentados por electricidad, gas o petróleo, los hornos de soldadura fuerte proporcionan cámaras herméticas que mantienen un vacío o una atmósfera controlada de gas de alta pureza, inerte o reductor. El Manual de soldadura fuerte de AWS especifica 12 atmósferas para la soldadura fuerte en horno. La soldadura fuerte por inducción emplea bobinas de inducción accionadas eléctricamente para rodear y calentar los sitios de unión.
Para la soldadura fuerte por inmersión, las soldaduras se asientan en un baño caliente, ya sea de metal de aporte fundido o un baño de fundente de aleaciones de soldadura fuerte de sal fundida que vienen como preformas de metal de aporte precolocadas.
La soldadura fuerte por resistencia coloca la pieza de trabajo, con el metal de aporte colocado previamente, en un circuito eléctrico. Los electrodos entran en contacto con la soldadura fuerte para conducir el calor hacia el trabajo, o la resistencia del material de soldadura fuerte genera calor. Los electrodos son de aleaciones de cobre: RWMA (Resistance Welding Manufacturers Association) Clase 2 cromo-cobre y electrodos refractarios Clase 14 o de carbono-grafito o electrografito. Los rellenos comunes incluyen BAg-1, -1A, -2, -7, -8 y -18, y BCuP 2 y -5. Consulte el Manual de soldadura fuerte de AWS para conocer las clasificaciones de los fundentes de soldadura fuerte.