Soldadura Manual con Electrodos Revestidos

Transcripción

1 SMAW - MMA - SMER

2 El electrodo revestido & la historia Início del siglo XIX - Sir Humphrey Davy experiencias con arco eléctrico y desarrollo de fuentes de energia eléctrica que posibilitaron el inicio de los procesos de fusión por arco Nikolas Bernardos & Stanislav Olszewsky Inglaterra primera patente de un proceso de soldadura, basado en un arco eléctrico establecido entre un electrodo de carbón y la pieza a soldar N.G. Slavianoff (Rússia) & Charles Coffin (EUA) desarrollaron, independientemente, la soldadura con electrodo metálico desnudo. SMAW - MMA - SMER

3 El electrodo revestido & la historia 1904 Oscar Kjellberg ( ) ingeniero naval, experimenta con la soldadura eléctrica, para mejorar la calidad de los trabajos de reparación en navíos y calderas en Gothenburg, lo que resultó en la invención del primer electrodo revestido; su revestimiento era constituido, originalmente, por una capa de material arcilloso (cal), cuya función era facilitar la apertura del arco, aumentar su estabilidad y excluir el oxígeno en el metal de soldadura para mejorar las propiedades mecánicas. SMAW - MMA - SMER

4 Taller donde trabajó Kjellberg Primeros Experimentos Gothenburg Oscar Kjellberg patenta el proceso de soldadura por arco con electrodo revestido un 29 de Junio de Oscar Kjellberg fue cofundador de ESAB y su primer director gerente desde su inicio, el 12 de septiembre de 1904 hasta el 5 de julio de 1931.

5 Dirección de Avance Revestimiento Protección Gaseosa Electrodo Revestido Arco Eléctrico Núcleo Alambre Gotas metálicas Transferidas Cordón de soldadura Baño de fusión & Escoria SMAW - MMA - SMER

6 Revestimiento del electrodo El revestimiento está compuesto por una mezcla de materias primas en polvo aglutinadas & compactadas, que facilita la apertura del arco y lo estabiliza; ajusta la composición química del metal depositado, adicionando los elementos de aleación y desoxida el metal de soldadura.protege la pileta de fusión y el metal de soldadura contra la contaminación de la atmósfera, a través de la generación de gases y de una capa de escoria, la cual reduce la velocidad del proceso de solidificación y permite la desgasificación del metal de soldadura Confiere características operacionales, mecánicas y metalúrgicas al electrodo y a la soldadura Tipo o clase de revestimiento: Celulósico - Rutílico - Básico - Alto Rendimiento - Oxidante Alambre metálico «alma» Conduce la corriente eléctrica Provee metal adicional para la junta Provee elementos de aleación

7 Limitaciones del Proceso Baja productividad ( Corriente de soldadura limitada, bajo aporte Kg/h) Necesarios cuidados especiales con los electrodos-aborción de humedad Soldador entrenado Baja eficiencia o rendimiento ( 65-75%) Proceso discontinuo Requiere remoción de escoria Gran volumen de gases y humos generados en el proceso Vantajas del Proceso Grand Versatilidad ( Electrodos disponibles para una amplia gama de materiales ferrosos y no-ferrosos) Bajo inversión inicial y bajo costo de operación Equipamiento simple y transportable Posibilidad de uso en lugares de difícil acceso o sujetos a vientos Diversos grupos de electrodos según requerimientos de la junta a soldar, para unión y recargue duro SMAW - MMA - SMER

8 Método de producción por Inmersión Método de producción con Prensas de Extrusión ESAB Brasil SMAW - MMA - SMER

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10 1er.Generador de soldadura AEG-Alemania 1905 / 1000 Kg.-250 Amp/ CA 1er.Fuente para soldar CC er.Fuente para soldar CC Rectificadores de Selenio er. Prototipo Inversor 1970 ( 1977, Uso industrial)

11 Fuentes de Corriente Constante Transformadores CA + - 1/60 s Trafo - Rectificador CC-CA SMAW - MMA - SMER

12 Equipos Rectificadores CC Fuentes de Corriente Constante 1/180 s Mecánica Electrónica Inversora 1/ s SMAW - MMA - SMER

13 Consideraciones del Proceso Variables del Proceso Intensidad de corriente Tipo de corriente (CC o CA) Ciclo de Trabajo Tipo de electrodo Potencia disponible en la red de alimentación Puntos Clave Regulación de la corriente Conexión a línea / a Tierra Ajuste de conexiones Selección Corriente de salida En CC selección polaridad Ciclo de Trabajo:I nuevo = I nom x F nom / F nuevo - I nuevo = 250 x 20 / 35 = 189 Amp SMAW - MMA - SMER

14 Condiciones Básicas para Soldar - Fuentes de Corriente Constante Tres Etapas para Soldar 1. Funcionamiento en vacio/ equipo prendido Uo=54 a 70 Volt I=0 Amp 2. Cebado o arranque del electrodo U=0 Volt I=máx- Curva Volt-Amper U (volt) Uo Característica Estática Electrodo al iniciarse el arco Electrodo al quedar establecido el arco 3. Soldadura propiamente dicha Levanta electrodo a distancia de arco; aumenta U=20-45V Altura de arco Ø electrodo ó Ø/2 Básicos I soldadura= estable al valor prefijado en el equipo de soldadura U 0 Curva del Arco I A I(Amp)

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16 Técnica de soldadura Sentido de avance 65-70º Retroceder & salir Lentamente 50-70º Angulo de trabajo posición plana Terminación del cordón 85-90º Posición Horizontal 5-10º 45 º 85 º Posición Vertical Ascendente Posición Sobre Cabeza 40-45º Ø del eletrodo (mm) X 40 A = Corriente de soldadura

17 Técnica de soldadura Solape correcto Solape entre cordones Solape excesivo Solape Insuficiente Oscilado del cordón Oscilación máxima aceptada 3 x Ø electrodo Oscilación B en Media luna es la más usada (C-D) Enganches entre cordones Siempre antes de iniciar una soldadura : Limpie el metal base y verifique las conexiones eléctricas Regule el equipo según el amperaje recomendado para el tipo y Ø de electrodo seleccionado y la posición de trabajo

18 Tipo & Preparación de Juntas: La finalidad de la preparación de juntas es asegurar la penetración deseada en la soldadura y facilitar la operación de soldar con el objetivo de obtener una unión de excelente calidad.

19 Consideraciones en el diseño de juntas La resistencia de la junta está influenciado por el grado de penetración, en el caso de soldar de un solo lado o aún de ambos lados con proceso manual, se debe amolar o realizar un repelado de la raíz, para evitar falta de penetración o fusión en la raíz o usar respaldo cerámico, de cobre o permanente para economizar tanto en la preparación, como en la cantidad de metal de aporte. e: 1,6 a 3,2 mm e: 3,2 a 4,8 mm 2da e Usando respaldo se debe asegurar una ajustada presentación para evitar defectos y/o discontinuidades a lo largo de la unión soldada y no es recomendable cuando deben soportar cargas de fatiga transversales debido a la concentración de tensiones en la raíz, a menos que usemos materiales de mayor alargamiento. 1era e e: hasta 6,35 mm b:1,6 a 3,2 mm Esta es una condición necesaria y suficiente, para juntas que van a trabajar en servicio con esfuerzos de tracción en la raíz o con cargas de fatiga transversales. En juntas en V, debe realizarse con talón para evitar perforaciones, sobre todo en cañerías que siempre tienden a ovalizarse.

20 Consideraciones en el diseño de juntas Para juntas en media V, para soldar con acceso de un solo lado, se debe garantizar en el EPS que no habrá falta de fusión en la raíz, ya que la cara no preparada o con un pequeño ángulo de rebaje de la junta tendrá una mayor capacidad de disipación de calor y esto puede provocar una tendencia a la falta de fusión en la raíz de ese lado de la junta. En juntas de alta eficiencia es necesario repelar y retomar la raíz o pasar a procesos de mayor penetración para la misma energía aportada esto permitirá usar o no respaldo de acuerdo a si tenemos o no acceso del otro lado. Para economizar material en uniones de penetración completa de un solo lado, podemos usar Juntas en U o en J. Para uniones con acceso de ambos lados usar juntas en X con talón, se recomienda repelado de la raíz o amolado antes de comenzar a soldar el segundo lado para juntas de gran eficiencia. Para espesores mayores a 38,0 mm de ser posible usar juntas en doble U o doble J, ya que nos implica un menor volumen de metal depositado, comparado con la junta en X. e: 1/2 a 2 α : 60º a: 0-1,6 mm b:1,6-7 mm a b 2/3 1/3

21 45º Eje Sold. Horizontal 1F 2F Eje Sold. Horizontal Eje Sold. Vertical 3F 4F Posiciones de soldadura en Juntas Soldadas SMAW - MMA - SMER

22 Condiciones básicas para la selección del electrodo Las propiedades mecánicas del metal depositado deben ser compatibles con el metal base de menor resistencia presente en la junta a soldar Verificar si se requiere acotar algún elemento químico en la composición del metal de aporte o controlar el calor aportado, según las condiciones de servicio actuantes en la construcción soldada,alta temperatura, baja temperatura, atmósfera corrosiva o cargas de impacto. Estas condiciones se cumplen mejor utilizando electrodos básicos de bajo contenido de hidrógeno. Verificar si es necesario precalentamiento, en función del Ceq >0,25% y/o del espesor >1/2.También cuando la junta esté con restricción de movimientos o nos encontremos con aceros de mediano /alto carbono o baja aleación y alta resistencia. Observar el diseño de la junta Usar electrodos de penetración profunda celulósicos, para juntas de empalme a tope, con o sin bisel. Usar electrodos de poca penetración rutílicos, para empalme escaso y material delgado. Considerar los costos de soldar La velocidad más alta de deposición es en la posición plana. Usar electrodos de alto contenido de polvo de hierro para aumentar aun más la deposición horaria en Kg/h Soldadura Gravity en astilleros o FH en Vigas doble T. SMAW - MMA - SMER

23 Clasificación ASME/AWS SFA 5.1 / A5.5 E X0XX-M1 HZ R -XX ( Ej.: E 7018 / E A1 ) Designa comp.química de metal depositado (A1-B2-C3 & Otras) Atiende los req. del Test de humedad absorbida Atiende los req. del Test de hidrógeno difusible Atiende req. Màs exigentes en CHV( Tenacidad) Indica que cumple requisitos Militares Utilización del electrodo (AC/DC) Posición de soldadura : 1. Toda Posición (P,V,H,SC) 2. Plana y Horizontal / 3. Solo Plana Limíte de resistencia Mínimo KSi Indica Electrodo AWS A5.1 Aceros al Carbono / AWS A5.5 Aceros de Baja Aleación

24 Almacenaje & Manipuleo de Electrodos Básicos Empaque Normal VacPac Almacenado < 60% HR Resecar 350ºC, 2h Máx. Tres veces Almacenado Soldadura Mantener en Horno 150ºC, < 24h Termo portátil 80ºC, < 8h Electrodos Sobrantes Soldadura Secuencia de aplicación en Obra

25 Defectos debido a la humedad en el revestimiento del electrodo 1. Porosidad 2. Salpicaduras 3. Inestabilidad de arco 4. Mala conformación de cordón 5. Socavaduras 6. Difícil Remoción de escoria 7. Entubamiento del alambre 8. Expansión del revestimiento 9. Fisuración por hidrógeno

26 Recomendaciones para acondicionamiento de depósitos destinados al almacenaje de electrodos Electrodo Clase E XX10 E XX11 EXX12 EXX13 E XX14 E XX24 E XX15/16/18 E 3XX/4XX E XXX18-XX Tipo Celulósico Celulósico Rutílico Rutílico Rutílico (Polvo Fe) Rutílico (Polvo Fe) Básico Rutílico o Básico Básico Acondicionamiento del depósito Temperatura 10ºC más alta que la temperatura ambiente,pero menor a 40ºC Temperatura 15ºC más alta que la temperatura ambiente,pero menor a 50ºC ó humedad relativa menor a 60% Temperatura 20ºC más alta que la temperatura ambiente,pero menor a 50ºC ó humedad relativa menor a 50%

27 Recomendaciones para el resecado de electrodos revestidos Electrodo Clase & Tipo Celulósicos E XX10 / 11 Rutílicos E XX12/13/14/24 Inox.Austeníticos Básicos E XX15/16/18 E 4XX // Básicos E XXX18-XX Aplicaciones Todas Todas Donde se requiera bajo H2 en metal depositado Aplicaciones críticas (Aceros con Rt>600N/mm2) Resecado en Horno o Termo portátil No requieren. Resecar 30/120 minutos a ºC, asociar menor temperatura con el mayor tiempo. Cuando el electrodo permaneció mas de 2 h. sin protección (Mantenimiento 150ºC),resecar a 350ºC durante 1 ½ hora. No exceder los 400ºC Siempre antes de usar,resecar 60 a 120 minutos a ºC,luego conservar en termo ( 150ºC) hasta el momento de soldar

28 Elektriska Svetsnings - Aktiebolaget Suecia