TEMA 1: Soldadura por Arco Sumergido.

Transcripción

1 TEMA 1: Soldadura por Arco Sumergido. 1. INTRODUCCIÓN Este proceso de soldadura está sumamente extendido en la fabricación naval, debido a su gran productividad y facilidad de automatización del proceso. Una de las ventajas de este procedimiento es que al estar el arco completamente encerrado se puede utilizar elevadas intensidades de soldeo sin chisporroteo o arrastre de aire. 2. SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO. FUNDAMENTOS. El proceso de soldeo por arco sumergido, consiste en la fusión por arco eléctrico, de un alambre-electrodo continuo y desnudo protegido por la escoria generada por un fundente, granulado o en polvo, suministrado a través de una manguera desde el depósito de fundente. Este proceso puede ser semiautomático o automático. En el proceso semiautomático la pistola se lleva manualmente, suministrándose automáticamente el electrodo. En el proceso automático el soldeo se realiza sin necesidad de un operador durante todo el proceso, con este proceso se obtienen grandes rendimientos en la producción. El proceso semi-automático prácticamente no se utiliza, ya que este tipo de soldeo es fácil de incorporar a procesos de soldeo totalmente mecanizados, obteniéndose soldaduras de calidad con altas tasas de deposición. El fundente protege el arco y el baño de fusión de la atmósfera circundante, de tal manera que ambos permanecen invisibles durante el proceso. Parte del fundente se funde con una fusión similar a la del recubrimiento de los electrodos revestidos, protege 1

2 el arco, lo estabiliza e incluso permite añadir elementos de aleación, o compensar las pérdidas de ello. El resto del fundente se recupera y recicla volviéndose a reutilizar. Como no existen pérdidas por proyecciones, casi la totalidad del metal de aportación pasa a formar parte de la soldadura. El rendimiento térmico puede llegar a ser del 80% más que en el soldeo con electrodo revestido que es de 70% Aplicaciones y características de la unión. El soldeo por arco sumergido se utiliza en un gran rango de aplicaciones. Este proceso es muy utilizado en el soldeo de grandes conjuntos soldados, por la alta tasa de deposición, y la alta calidad de soldadura, la gran penetración obtenida y la capacidad para ser automatizado. Es muy utilizado en la fabricación de depósitos a presión, en construcción naval, en edificación, así como en cualquier aplicación que requiera realizar soldaduras largas. Se puede realizar soldaduras en materiales de espesores desde l,5 mm. El soldeo por arco sumergido no es adecuado para todo tipo de materiales, siendo utilizado principalmente en piezas de aceros al carbono, de baja aleación, e inoxidables. También se puede utilizar en aleaciones de níquel, aunque se.realiza mejor por otros procedimientos con menos aporte térmico. En este proceso es necesario un dispositivo de almacenamiento, alimentación y recogida del fundente y se suele soldar con respaldo, no siendo un proceso adecuado en las uniones de piezas de poco espesor. El fundente está sujeto a contaminaciones que pueden producir defectos en la soldadura y solo se pueden soldar en las posiciones plana y en ángulo horizontal. 3. DESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTALACIONES DE LOS EQUIPOS Y DE SUS COMPONENTES. El equipo requerido para el soldeo por arco sumergido consistente o consta básicamente de: Fuente de energía. Sistema de control. Cabezal. Sistema de alimentación del alambre. Pistola de soldeo con tubo de contacto. Tolva de fundentes y manguera para su conducción. Sistema de montaje y posicionamiento del cabezal. Equipo accesorio Sistema de desplazamiento. Sistema de recuperación del fundente. Sistema del seguimiento de la unión. Posicionadores y accesorios de sujeción. 2

3 3.1. La fuente de energía. Para el soldeo con arco sumergido se pueden utilizar: a) Fuentes de corriente continúa con las características de tensión constante. Esta fuente se emplea en combinación con un alimentador de alambre de velocidad constante. La velocidad de alimentación del alambre y su diámetro controlan la intensidad de soldeo y la fuente controla la tensión de soldeo. Este tipo de fuente es la más utilizada en el soldeo de arco sumergido y se utilizan del mismo estilo para el soldeo MIG/MAG y FCAW. b) Fuentes de corriente continua con características de intensidad constante. Utilizándose en combinación con un alimentador de alambre de velocidad variable. Son mucho más caras y más complicadas que las anteriores por eso se usan menos. La única ventaja es que se puede utilizar estas fuentes en el doble soldeo TIG. c) Fuentes de corriente alterna. Constituidas por transformadores. No son muy empleadas las fuentes de corriente alterna, siendo las aplicaciones más comunes las que requieren intensidad de soldeo muy alta, soldeo con electrodos múltiples o aplicaciones donde el soplo magnético sea un problema. Es fundamental en este tipo de soldeo, fuentes que sean capaces de suministrar altas intensidades, siendo de uso general transformador-rectificador y motores- generadores Sistema y panel de control. Los paneles de control utilizados en el soldeo automático pueden ser analógicos o digitales. Se puede realizar control sobre: la velocidad del alambre, control de la tensión, marchaparo del soldeo, función de llenado de cráteres, la temperatura del alambre, control del suministro del fundente, etc., según el modelo y fabricante. Los paneles analógicos se pueden emplear en fuentes de corriente constante como en los de tensión constante. El control se realiza sobre los siguientes parámetros: la velocidad del alambre, la intensidad de la fuente, la tensión de la fuente dependiendo del tipo, marcha y paro de soldeo, la temperatura del alambre, etc., dependiendo del modelo y del fabricante Cabezal de soldeo. Básicamente el cabezal de soldeo SAW consta de de las siguientes partes: Sistema de alimentación de alambre, estando compuesto por un motor reductor, rodillos de arrastre y de presión un enderezador del alambre y la guía del alambre. Pistola de soldeo con tubo de contacto. Una serie de deslizaderas que permiten el montaje y posición del cabezal pudiendo desplazarlo hacia arriba y abajo, izquierda, derecha e inclinación sobre un plano giratorio que porta la pistola. Estos movimientos pueden ser normales o automáticos controlados desde el panel de control. Tolva de fundente y manguera de suministro para dar y recoger el polvo protector o flux. 3

4 Sistema de recuperación del fundente, cuando existen están conectados a la red de aire comprimido. Existen numerosos diseños de pistolas para soldeo SAW pero su propósito es siempre el mismo, guiar el alambre y trasmitirle la corriente de soldeo a través del tubo de contacto Equipo accesorio. Son una serie de elementos que no son comunes en máquinas usuales, sino una serie de extras añadidos al equipo básico. Estos pueden ser: Sistema de desplazamiento del cabezal de forma automática y monitorizado. Sistema de recuperación del fundente reciclado y volver a ponerlo en servicio. Sistema de posicionamiento y de fijación para poder realizar una soldadura de mayor calidad. Sistema de seguimiento de la unión donde se controla de la misma forma automática. Esquema básico de un equipo de soldeo por arco sumergido. Fig. 1. Conexión a la red. 2. Fuente de energía. 3. Suministro de corriente al tubo de contacto..4. Suministro de corriente a la pieza. 5. Bobina de alambre. 6. Sistema de alimentación del alambre. 7. Tubo de contacto. 4

5 8. Conexión de masa. 9. Pieza. 10. Fundente en polvo que cae protegiendo el arco. 11. Escoria. 12. Capa de flux de protección sobrante. 13. Sistema de recuperación del fundente. 14. Alambre- electrodo. 15. Arco eléctrico. 4. CONSUMIBLES: MATERIAL DE APORTACIÓN, FLUX Material de aportación. Son alambres macizos de composición química, generalmente, similar a la del metal base. Se suministran en bobinas o bidones de peso comprendidos entre l0 a 450 Kg. enrollados en carretes y flejes que se suministran en bobinas. Aunque normalmente, se utilizan alambres macizos también se pueden utilizar alambres tubulares rellenos de polvos metálicos. Los alambres de acero suelen estar recubiertos de cobre para evitar la corrosión, mejora el contacto eléctrico y disminuye el rozamiento del hilo con el dispositivo de alimentación. Los utilizados en ciertas aplicaciones como en la fabricación nuclear, de reactores y petroquímicas no pueden ir recubiertos. El diámetro del hilo varia desde l' 6 a 6,4mm. Variando las intensidades desde 150 a 1600 A. Las especificaciones para los electrodos SAW son: AWS A.5.17 para aceros al carbono y fluxes. AWS A.5.23 para aceros de baja aleación y fluxes. AWS A.5.9 para aceros inoxidables 4.2. Fundentes. Los fundentes utilizados en el soldeo por arco sumergido protegen el baño de fusión de la atmósfera cubriendo el metal con escoria. El fundente se denomina flux que es su nombre en inglés, limpian el baño de fusión modifican la composición química e influyen en la forma de la soldadura y sus propiedades mecánicas. Son componentes minerales mezclados de acuerdo con una formula determinada. Entre ellos se encuentran SiCO2, TiO2, CaO2, MgO, etc. Según el sistema de fabricación se dividen en: Fluxes fundidos: se mezcla la materia prima se funde, se enfría, se machaca, se termina y se empaqueta. Fluxes aglomerados: se pulveriza la materia prima, se mezclan y se aglomeran, se cuece, se muele, se criba y se envasa. Fluxes mezclados mecánicamente: el fabricante mezclan dos o más fundentes fundidos o aglomerados. Fluxes cohesionados: se pulveriza la materia prima, se mezclan en seco, se cohesiona, se humedecen y sintetizan en caliente, se machacan, se criban y empaquetan. 5

6 Es imprescindibles que os fundentes se mantengan secos, aunque no todos absorben la humedad si es necesario, sin embargo, someterlos a un proceso de secado antes de usarlo. 5. TÉCNICA OPERATORIA Y AJUSTE DE LOS PARÁMETROS EN FUNCIÓN DE LA UNIÓN PARÁMETROS DE SOLDEO. Los parámetros de soldeo del proceso o procedimiento de soldadura por arco sumergido son: La polaridad del alambre. La intensidad del soldeo. La tensión del soldeo. La velocidad del soldeo. Diámetro del alambre. Flux (tipos). La polaridad del alambre. En estos procesos de soldeo se puede utilizar corriente alterna o continua, siendo más favorable y obteniéndose mejores resultados con la continua. Si se emplea corriente continua hay que saber que se obtiene mayor penetración, mejor aspecto del cordón y menor porosidad con polaridad inversa, la cual es adecuada para soldaduras de uniones fuertes y que con polaridad directa se obtiene mayor tasa de deposición, menor dilución y poca penetración por lo que se emplea para recargues. La intensidad del soldeo. En estos procesos de soldeo varía con la velocidad de alimentación del alambre (si aumenta la velocidad aumenta la intensidad), por tanto, con un aumento de la intensidad aumentaremos la deposición de material de aportación al cordón de soldadura. Si la intensidad es excesiva se producirían mordeduras o exceso de penetración, sin embargo, si es demasiado bajo el arco se vuelve inestable y existe el riesgo de falta de penetración. La tensión de soldeo. En estos procesos de soldeo hace variar la longitud del arco, es decir, si la tensión aumenta la longitud del arco aumenta y viceversa. No influye en la tasa de deposición pero si en la forma del cordón (aumentando la tensión disminuye la penetración y aumenta el ancho del cordón bajando el sobreespesor). La velocidad de soldeo. En estos procesos de soldeo si aumentamos la velocidad, la penetración se reduce, el calor aportado disminuye y se aplica menor cantidad de material de aportación y si es demasiado baja la velocidad de soldeo, los cordones tendrán un sobre espesor favoreciendo la formación de grietas, se forman baños de fusión demasiados grandes, pudiendo incluir escoria en el cordón. 6

7 El diámetro de alambre. En estos procesos de soldeo hace variar la tasa de deposición de metal de aportación, debiendo de utilizarse mayores intensidades en función de diámetro mayores de electrodo TÉCNICAS OPERA TORIAS. La técnica operatoria utilizada en el proceso de soldeo por arco sumergido pasa por: Empleo de respaldo: En el soldeo por arco sumergido se produce gran cantidad de metal fundido, teniendo que soportarse de alguna forma hasta que solidifique, bien por dispositivos típicos de respaldo o por pasada de respaldo. El empleo de apéndice: Se suele realizar dos apéndices, uno al principio y otro al final de la unión para poder soportar de forma contenida el baño de fusión, fundente y de escoria. Posición del alambre. Para determinar la posición correcta del alambre hay que considerar los siguientes factores, su alineación con la unión, el ángulo de trabajo y el ángulo de desplazamiento si se realiza hacia atrás o adelante. Cebado del arco y terminado del soldeo. Existen varios métodos de cebar el electrodo, el usado dependerá de varios factores, como el tipo de máquina y potencia, así como el número de piezas, etc. a) Cebado con bola de lana de acero: se hace descender alambre hasta que la bola se comprime hasta la mitad de su altura inicial se aplica el fundente y se inicia el soldeo. b) Cebado con alambre afilado: se afila la punta del electrodo, se le hace descender hasta contactar con la pieza, se aplica el fundente y por corto se consigue el cebado del arco. c) Cebado por raspado: se le hace descender hasta contactar con la pieza, se aplica el fundente y se le hace mover en la dirección de soldeo aplicándosele la intensidad de soldeo, consiguiéndose el cebado del arco. d) Cebado por fundente fundido: existiendo un baño fundido, del fundente, el arco es cebado con solo introducir el alambre dentro del baño, empleándose sobre todo cuando el cabezal es de alambre. e) Cebado por alta frecuencia: mediante una corriente alta frecuencia se hace producir impulsos de alta tensión y alta frecuencia cuando el electrodo lo aproximamos a 1 o 2 mm. de la pieza, consiguiéndose el cebado del arco. 7

8 f) Terminación del soldeo: hay varias formas de terminar el soldeo por arco sumergido, dependiendo del moldeo de la máquina hay las que detienen el suministro eléctrico y el movimiento de la máquina, cortándose bruscamente la soldadura, otros detienen el cabezal pero sigue durante algún tiempo suministrando el electrodo, otro invierte la dirección de soldeo de durante una longitud determinada, etc. 6. SEGURIDAD Y CONSERVACIÓN DE LOS EQUIPOS. Algunas de las normas o reglas de seguridad que hay que seguir con estos tipos de equipos son: Las normas de seguridad referentes al soldeo y al equipo: a) Proteger la vista de las radiaciones, mediante pantallas o yelmos. b) Proteger las manos, brazos, piernas, pies y tronco de las proyecciones de metal a alta temperatura. c) Protección de las vías respiratorias en caso de no disponer de un sistema de ventilación adecuado. d) Protegemos de elementos eléctricos e inspeccionarlos para evitar los contactos directos e indirectos por fallos del aislante. e) Protección del aparato auditivo, solo en caso que sea necesario. f) Proteger la cabeza con el casco de golpes. g) Habilitar el equipo de soldeo en una zona adecuada en el taller. El mantenimiento de estos quipos de soldeo es muy básico siendo de vital importancia el realizárselo periódicamente y correctamente, de acuerdo a lo aconsejado por el fabricante. Empezamos por comprobar la perfecta y correcta conexión de los equipos a la red y de sus sistemas de protección (diferencial, magneto-térmico); inspeccionar las calidad y cantidad de hilo del carrete, su correcta instalación y su adecuada reparación de velocidad de alimentación, así como el estado de los tubos guía y todos las conexiones en una comprobación del buen funcionamiento de todo el equipo, comprobar que se encuentran en buen estado todas las conducciones sin ningún tipo de picaduras o roturas, si existiese algún problema lo solventáramos reparando o sustituyendo el elemento averiado o defectuoso por otro, Comprobaremos el almacenamiento la recogida y el suministro del fundente, para ver que funciona correctamente el cielo de suministro de fundente, así como de la cantidad necesaria y su estado. En definitiva, hay que realizar periódicamente una revisión de limpieza y puesta a punto de todos las partes que sean necesarias para que el equipo se encuentre siempre en la mejor disposición de trabajo y de buen uso. 8

9 7. ACTIVIDADES DE REPASO. 1) Explica en qué se basa el método de soldeo SAW. 2) Qué misión tiene el fundente (flux) en el soldeo SAW? 3) Cuáles son las aplicaciones del soldeo SAW? 4) Y las limitaciones? 5) Cuáles son las partes que puede tener una instalación de soldadura DAW? 6) Qué tipo de fuente de energía se puede emplear para la soldadura SAW? 7) Cuál de ellas es la más empleada? 8) Qué es el panel de control de una instalación SAW y que se puede controlar desde el? 9) Cómo esta compuesto el cabezal de soldeo SAW? Explícalo. 10) Cómo es el material de aporte empleado para la soldadura SAW? 11) Qué parámetros de soldeo puedo controlar en la soldadura SAW? 12) Para que se aconseja emplear la polaridad inversa y la directa en la soldadura SAW? 13) Cómo se varia la intensidad en este proceso de soldeo? 14) En qué influye al variar la tensión en este proceso de soldeo? 15) De que manera influye la velocidad en la soldadura a realizar? 16) Por qué es aconsejable el empleo de respaldo en este procedimiento de soldadura? 17) Para qué se utilizan los apéndices? 18) Qué factores hay que tener en cuenta a la hora de posicionar el alambre? 19) De que maneras se puede cebar el arco en la soldadura SAW? 20) Y la terminación del arco? 9