soldadura ESAB procesos

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Soluciones globales - para clientes locales - donde sea

PROCESOS DE SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO

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Clasificación de los procesos de soldadura

Procesos de SoldaduraProcesos de Soldadura

Por PresiónPor PresiónPor FusiónPor Fusión OtrosOtros

• Fricción• Forja• Explosión• Inducción• Ultrasonido


LáserLáserResistenciaResistenciaGasGasArco EléctricoArco Eléctrico

• Puntos• Costura• Etc.


• Oxiacetilénica• Oxhídrica• Etc.


Bajo GasBajo Gas

ElectrodoRevestidoElectrodoRevestido

Arco SumergidoArco Sumergido

PLASMAPLASMATIGTIGMIG - MAGMIG - MAG

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Soldadura por Arco Eléctrico Manual con Electrodo Revestido

SMAW – MMA – SMER

Soldadura Manual

Soldadura Eléctrica

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Soldadura por Arco Manual con Electrodo RevestidoHistoria de la soldadura por arco eléctrico

Inicio del 1800: Sir Humphrey Davy realiza experiencias con arco eléctrico y desarrolla fuentes de energía eléctrica que posibilitan el inicio de los procesos de fusión por arco.

1885: Nikolas Bernardos & Stanislav Olszewsky en Inglaterra patentan un proceso de soldadura, basado en un arco eléctrico establecido entre un electrodo de carbón y la pieza a soldar.

1890: N.G. Slavianoff (Rússia) & Charles Coffin (EUA) desarrollaron, independientemente, la soldadura con electrodo metálico desnudo.

1904: Oscar Kjellberg (1870-1931), 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.

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EL PROCESO

Dirección de avance

Protección Gaseosa

Arco Eléctrico

Gotas metálicas y de escoria transferidas

Revestimiento

Núcleo Alambre

Baño fusión

Cordón de soldadura y

escoria

Metal base

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COMPONENTES DEL PROCESO

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FUENTES DE PODERCaracterística CC (Corriente Constante)

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TIPOS DE FUENTES DE PODERCorriente de Soldadura Tipo de Fuente Maquina ó Equipo

Corriente Alterna Estática Transformadores

RectificadoresEstática

Inversores (Inverter)

Electro-soldadoraGenerador (Rotativa)

Corriente Contínua

Moto-soldadora

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EJEMPLOS DE FUENTES DE PODERTransformadores

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EJEMPLOS DE FUENTES DE PODERTransformadores & Rectificadores

OrigoArc 328 AC / DC

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EJEMPLOS DE FUENTES DE PODERRectificadores & Inversores

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EJEMPLOS DE FUENTES DE PODERMoto - Soldadoras

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COMO DIMENSIONAR UNA FUENTE

E 7018

I (A)

70 100 110 130 160 200 240 275

2,43,2

4,05,0

Kg/h

2,44

0

0,75

1,18

1,85

EJEMPLO: E7018Depósito Kg/h aprox.±10%(no incluye eficiencia aprox. 70%)

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ELECTRODO

Recubrimiento Fundente

Extremo porta electrodo

Núcleo Metálico

Extremo para encendido arco

E-6013

Clasificación

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CARACTERISTICAS OPERATIVASRevestimiento del electrodo

El revestimiento está compuesto por una mezcla de materias primas en polvo aglutinadas & compactadas (arena de circonio, rutilo, celulosa, caolín, polvo de hierro, potasio, sodio, etc.) que:

• Facilitan apertura y estabilidad del arco• Ajusta la composición química del metal depositado• Adiciona elementos de aleación y desoxida el metal de soldadura• Protege pileta liquida y metal de soldadura de contaminación con el aire• Genera gases y escoria que ajustan velocidad de solidificación• Define características operacionales, mecánicas y metalúrgicas del electrodo

Tipos de revestimientos

Celulósico - Rutílico - Básico - Alto rendimiento - Oxidante

Alambre metálico (alma)• Conduce la corriente eléctrica

• Provee metal adicional para la junta

• Provee elementos de aleación

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CLASIFICACION SEGÚN EL REVESTIMIENTO

RUTILICOS:• Electrodos para uso general• Contiene gran cantidad de rutilo (Ti O2) en el recubrimiento (30 a 55%)• Penetración baja a media con muy baja salpicadura• Fácil de remover escoria luego de la soldadura• Transferencia de arco estable, soldaduras con buena apariencia

CELULOSICOS:• Contiene 25 a 40% de material celulósico en el recubrimiento• Produce gran cantidad de gases de protección• Buena penetración, arco agresivo, rápida fusión de electrodo, enfriamiento rápido de la pileta líquida• Escoria fluida

BASICOS:• Bajo Hidrógeno• Contiene sustancias básicas como carbonato y fluoruro de calcio• Soldadura con penetración media, escoria fluida• Se utilizan en aplicaciones en donde existe probabilidad de fisuración en frío

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NORMAS DE CLASIFICACION

AWS Tipo de Electrodo----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SFA-5.1 Acero al CarbonoSFA-5.3 Aluminio y sus AleacionesSFA-5.4 Aceros InoxidablesSFA-5.5 Aceros de baja AleaciónSFA-5.6 Cobre y sus AleacionesSFA-5.11 Níquel y sus AleacionesSFA-5.15 Fundiciones de Hierro

AWS – American Welding SocietyIRAM (Argentina) EURONORMISO DIN (Alemana)BSI (Inglesa) JIS (Japón)

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NORMAS DE CLASIFICACIONEJEMPLO: AWS SFA-5.1: Electrodos revestidos para aceros al carbono

E XX YYE XX YY – ME XX YY – 1 HZ R

• Indica que es un electrodo• Mínima resistencia a la tracción del metal depositado (1000 psi)• Posición para la cual el electrodo puede ser utilizado, tipo de revestimiento del electrodo, tipo de corriente y polaridad a utilizar (ver tabla 1)• Cumple requerimientos para fabricaciones militares

• Cumple con requerimiento del test de hidrógeno difusibleZ: valor promedio de mL de H2 cada 100g de metal depositado

• Cumple con requerimiento del test de absorción de humedad del revestimiento

• Cumple con requerimiento del test de impacto (Charpy) a bajas temperatura

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Tabla 1

AWS Revestimiento Posición Tipo corrientePolaridad

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------E6010 Celulósico sódico F, V, OH, H dcepE6011 Celulósico potásico F, V, OH, H ac o dcepE6012 Rutílico sódico F, V, OH, H ac o dcenE6013 Rutílico potásico F, V, OH, H ac, dcep o dcenE6019 Rutílico potásico + óxido hierro F, V, OH, H ac, dcep o dcenE6020 Oxido de hierro H-f ac o dcen

F ac, dcep o dcenE6022 Oxido de hierro F, H ac o dcenE6027 Oxido de hierro + polvo de hierro H-f ac o dcen

F ac, dcep o dcenE7014 Rutilico + polvo de hierro F, V, OH, H ac, dcep o dcenE7015 Bajo hidrógeno sódico F, V, OH, H dcepE7016 Bajo hidrógeno potásico F, V, OH, H ac o dcepE7018 Bajo hidrógeno potásico + polvo de hierro F, V, OH, H ac o dcepE7018M Bajo hidrógeno + polvo de hierro F, V, OH, H dcepE7024 Rutilico + polvo de hierro H-f, F ac, dcep o dcenE7027 Oxido de hierro + polvo de hierro H-f ac o dcen

F ac, dcep o dcenE7028 Bajo hidrógeno potásico + polvo de hierro H-f, F ac o dcepE7048 Bajo hidrógeno potásico + polvo de hierro F, V, OH, H, V-D ac o dcep

Observaciones: F: plana, H: horizontal, H-f: filete horizontal, V-D: vertical descendente, V: vertical, OH: sobre cabezaac: corriente alterna, dcep: corriente continua electrodo positivo, dcen: corriente continua electrodo negativo.


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1F 2F

3F 4F

45º

Eje Sold. Vertical

Eje Sold. Horizontal

Eje Sold. Horizontal

POSICIONES DE SOLDADURASoldadura a tope Soldadura de Filete

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CONSERVACION DE LOS ELECRODOS

ElectrodoClase TipoE XX10E XX11EXX12EXX13

CelulósicoCelulósico

RutílicoRutílico

Temperatura 10 ºC más alta que la temperatura ambiente (pero menor a 40 ºC)

E XX14E XX24

Rutílico (Polvo Fe)Rutílico (Polvo Fe)

Temperatura 15 ºC más alta que la temperatura ambiente (pero menor a 50 ºC) ó humedad relativa menor a 60%

E XX15/16/18E 3XX/4XX

E XXX18-XX

BásicoRutílico o Básico

Básico

Temperatura 20 ºC más alta que la temperatura ambiente (pero menor a 50 ºC) ó humedad relativa menor a 50%

Observacion: Excepto que esté claramente especificado en el contrato, el período de garantía es de 6 meses después del embarque para el cliente, desde la bodega de ESAB. El período de garantía nunca va a exceder 18 meses a partir de la fecha de factura de la unidad suplidora. Las condiciones de almacenaje deben ser controladas en bodega y transporte de acuerdo a las instrucciones de ESAB .

Acondicionamiento del depósito

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Bajo GasBajo Gas




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Soldadura por Arco Eléctrico con Protección Gaseosa

GMAW – FCAW – FCAW-S

Soldadura Semiautomática

Soldadura MIG-MAG

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EL PROCESO

Electrodo

Gas de Protección

Pileta líquida

Metal Base

Cordón

Torcha Dirección de Soldadura

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1.- Carretel alambre2.- Electrodo continuo3.- Ruedas de tracción4.- Ingreso de gas protector5.- Manguera de torcha6.- Torcha de soldadura7.- Tubo de contacto8.- Gas de protección9.- Tobera10.- Transferencia metálica11.- Pileta liquida12.- Fuente de poder

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FUENTES DE PODERCaracterística CV (Voltaje Constante)

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CARACTERISTICAS PRINCIPALESVentajas:

• Alimentación contínua del material de aporte

• No deja escoria

• Altas velocidades de soldadura

• Mayor tasa de deposición

• Es posible soldar en toda posición

• Puede ser utilizado en la mayoría de las aleaciones comerciales

• Facilidad para mecanización y automatización

Limitaciones:• El equipo es relativamente más complejo y costoso

• Menos portátil

• El arco debe ser protegido de las corrientes de aire

• Requiere mejor limpieza del metal de base

• En algunas aplicaciones puede ser más difícil el suministro comercial del material de aporte

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EJEMPLOS DE EQUIPOS

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AWS Tipo de Alambre----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SFA-5.7 Cobre y sus aleaciones SFA-5.9 Aceros inoxidables (macizos) SFA-5.10 Aluminio y sus aleaciones SFA-5.18 Acero al carbono (macizos) SFA-5.20 Aceros al carbono (tubulares)SFA-5.22 Aceros inoxidables (tubulares)SFA-5.28 Aceros de baja aleación (macizos)SFA-5.29 Aceros de baja aleación (tubulares)


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NORMAS DE CLASIFICACIONEJEMPLO: AWS SFA-5.29: Alambres tubulares para aceros de baja aleación

EXXTX–XM JHZ

• Indica que es un electrodo• Mínima resistencia a la tracción del metal depositado(10000 psi)• Posición para la cual el electrodo puede ser utilizado

0: Plana y horizontal 1: Toda posición• Indica que se trata de alambre tubular• Define posición, gas de protección, polaridad y aplicación

(Ver Tabla 2)• Indica la composición química (Ver Tabla 3)• Si la M aparece indica que el gas a utilizar debe ser mezcla, de lo contrario se utiliza solo CO2

• Cumple con requerimiento del test de impacto (Charpy) a bajas temperatura

• Cumple con requerimiento del test de hidrógeno difusibleZ: valor promedio de mL de H2 cada 100g de metal depositado

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Tabla 2

AWS Posición de Tipo de Tipo corriente AplicaciónSoldadura protección Polaridad

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------EX0T1-X H, F CO2 DCEP MEX0T1-XM H, F 75–80%Ar / bal CO2 DCEP MEX1T1-X H, F, VU, OH CO2 DCEP MEX1T1-XM H, F, VU, OH 75–80%Ar / bal CO2 DCEP MEX0T4-X H, F Ninguno DCEP MEX0T5-X H, F CO2 DCEP MEX0T5-XM H, F 75–80%Ar / bal CO2 DCEP MEX1T5-X H, F, VU, OH CO2 DCEP o DCEN MEX1T5-XM H, F, VU, OH 75–80%Ar / bal CO2 DCEP o DCEN MEX0T6-X H, F Ninguno DCEP MEX0T7-X H, F Ninguno DCEN MEX1T7-X H, F, VU, OH Ninguno DCEN MEX0T8-X H, F Ninguno DCEN MEX1T8-X H, F, VU, o VD, OH Ninguno DCEN MEXXT1-K9 VU, H, F, OH CO2 DCEP MEXXT1-K9M VU, H, F, OH 75–80%Ar/bal CO2 DCEP MEX0T11-X H, F Ninguno DCEN MEX1T11-X H, F, VD, OH Ninguno DCEN MEX0TG-X H, F — No especificado —EX1TG-X H, F, VU o VD, OH — No especificado —

Observaciones: F: plana, H: horizontal, VU: vertical ascendente, VD: vertical descendente, OH: sobre cabezadcep: corriente continua electrodo positivo, dcen: corriente continua electrodo negativoM: multipases


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NORMAS DE CLASIFICACIONTabla 3

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NORMAS DE CLASIFICACIONTabla 3 (Continuación)

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NORMAS DE CLASIFICACIONTabla 3 (Final)

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VARIABLES DEL PROCESO

• Tensión de soldadura

• Velocidad de alambre (Corriente Soldadura)

• Material de aporte

• Tipo de gas

• Tipos de transferencia

• Inductancia

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VARIABLES DEL PROCESOGas de protección

Funciones:

• Proteger el arco eléctrico, el metal fundido y el baño defusión, de los efectos dañinos del aire circundante

• Brindar una correcta transferencia de energía

• Proporcionar un arco estable

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Afecta sobre:

• Velocidad de soldadura

• Proyecciones

• Transferencia de metal de aporte

• Geometría del cordón y Penetración

• Estabilidad de arco

• Resistencia mecánica

• Generación de humos y gases de soldadura

• Uniformidad y apariencia superficial


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MIG: Metal Inert GasSólo utiliza Gases InertesSe utiliza en la soldadura de metales No Ferrosos

Argón (Ar) Aluminio, níquel, cobre, magnesio, titanio y sus respectivas aleaciones

Helio (He) Aluminio y cobre

He + Ar Aluminio, cobre, magnesio, níquel y sus aleaciones

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MAG: Metal Active GasSólo utiliza Gases ActivosSe utiliza en la soldadura de metales Ferrosos

Gas de protección

CO2 Ac. al carbono, transferencia corto circuito

Ar + CO2(10 a 25% CO2)

Ac. al carbono y baja aleación, transferencia corto circuito y spray

Ar + CO2(1 a 4% CO2)

Ac. Inoxidable, transferencia corto circuito y spray

Ar + O2(1 a 5% O2)

Ac. al carbono y baja aleaciónAc. Inoxidables (con bajo % O2)

Ar + O2 + CO2

Ar + He + CO2

Ac. al carbono y baja aleaciónAc. Inoxidables (Muy alta productividad)

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Ar + CO2

CO2

Gas de protección

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TransferenciaSpray

Transferencia Globular

TransferenciaCorto Circuito

Tipos de transferencia

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VARIABLES DEL PROCESOTipos de transferencia

CORTOCIRCUITO

• Generalmente se emplean alambres sólidos y de diámetro pequeño

• Se utilizan con bajos valores de voltaje y de corriente• Esto ocasiona un bajo aporte de calor• Utilizada en espesores finos y pasadas de raíz• Soldadura en toda posición• Mejor control de la operación de soldadura

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CORTOCIRCUITO

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GLOBULAR

• Esta transferencia esta presente cuando se utiliza CO2 como gas de protección

• Buena penetración y mayor velocidad

• Excesivas salpicaduras

• Incrementa el costo de limpieza

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GLOBULAR

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SPRAY

• Voltaje de arco suficientemente alto: no cortocircuita• El gas debe tener un contenido de Ar > 80%• Alta corriente y alto voltage: alto calor aportado• Posición: Plana y horizontal (espesores gruesos)• Buena penetración y alta tasa de deposición• Sin salpicaduras

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SPRAY

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PULSADO•Requiere una fuente especial que posea corriente de soldadura pulsada y que proporcione una transferencia de características similares al spray pero a menores valores de corriente

•Se utilizan gases con mayor proporción de Argón (>85%)

•Posee un aporte calórico más bajo que el spray

•Permite soldar en toda posición

•Excelente terminación y no deja salpicaduras

•Muy buen mojado de la pileta líquida

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PULSADO

Tiempo (segundos)

El tiempo del pulso pueden variar

Cor

rient

e (a

mpe

res)

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SUPERPULSO

PULSO CORTOCIRCUITO

PULSO PULSO

SPRAYPULSO

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VARIABLES DEL PROCESOInductancia

• Reduce las salpicaduras• Aplana la soldadura • Menor limpieza y amolado

• Mejora la fluidez del baño

Menos Inductancia Mas Inductancia

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Bajo GasBajo Gas




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Soldadura por Arco Eléctrico con Electrodo de Tungsteno

bajo protección gaseosa

GTAW – TIG

Soldadura de Argón

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Torcha TIG

Dirección

Conductor eléctrico

Electrodo de Tungsteno

Gas de protección

Metal de soldadura

Arco

Pieza

Metal

Aporte

Pasaje de gas

Pileta líquida

EL PROCESO

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+ -

ACDCep DCen


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CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Ventajas:• Suelda la mayoría de los material metálicos

• Siempre deposita un metal de soldadura de alta calidad

• Terminación suave sin salpicaduras

• No requiere limpieza posterior del cordón

• Suelda espesores finos

• Puede ser utilizado con o sin material de aporte

• Suelda en toda posición

• Fácil automatización

Limitaciones:• Baja productividad

• Utilizado generalmente para mantenimiento o en raíz de tubería

• Limitada aplicación al aire libre

• Alto costo de la soldadura

• Puede provocar inclusiones de W

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EJEMPLOS DE EQUIPOS

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NORMAS DE CLASIFICACIONAWS – American Welding Society

IRAM (Argentina) EURONORMISO DIN (Alemana)BSI (Inglesa) JIS (Japón)

AWS Tipo de Varilla----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SFA-5.7 Cobre y sus aleaciones SFA-5.9 Aceros inoxidables (macizos) SFA-5.10 Aluminio y sus aleaciones SFA-5.12 Electrodos de tungsteno y aleacionesSFA-5.14 Níquel y sus aleacionesSFA-5.18 Acero al carbono (macizos) SFA-5.22 Acero Inoxidable (tubulares) SFA-5.28 Aceros de baja aleación (macizos)

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EJEMPLO: AWS SFA-5.18: Varillas para aceros al carbono

• Indica que es un alambre o varilla• Mínima resistencia a la tracción del metal depositado (1000 psi)• Indica si se trata de un material sólido o tubular

S: Sólido C: Tubular• Indica composición química

• Cumple con requerimiento del test de hidrógeno difusibleZ: valor promedio de mL de H2 cada 100g de metal depositadoER XX X – X M HZ

• Si la M aparece indica que el gas a utilizar debe ser mezcla, de lo contrario se utiliza solo CO2

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NORMAS DE CLASIFICACIONEJEMPLO: AWS SFA-5.12: Electrodos de Tungsteno

AWS Color Elemento Aleante

Oxido % de Oxido

EWP Verde - - -EWCe-2 Naranja Cerio CeO2 1,8-2,2EWLa-1 Negro Lantano La2O3 0,8-1,2

EWLa-1.5 Oro Lantano La2O3 1,3-1,7EWLa-2 Azul Lantano La2O3 1,8-2,2EWTh-1 Amarillo Torio ThO2 0,8-1,2EWTh-2 Rojo Torio ThO2 1,7-2,2EWZr-1 Marron Zirconio ZrO2 0,15-0,40EWG Gris No especificado No especificado No especificado

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VARIABLES DEL PROCESOCorriente - Polaridad

Variable CCEN CCEP CA

Limpieza óxido NO SI En ½ ciclo

Balance de calor 70% Pieza 30% Electrodo

30% Pieza 70% Electrodo

50% Pieza 50% Electrodo

Penetración Elevada Poca Media

Capacidad electrodo 3,2mm @ 400A 6,4mm @ 120A 3,2mm @ 225A

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Argón (Ar)Muy buena estabilidad de arcoProtección muy eficienteMuy buena acción de limpieza

Helio (He)Mayor calor generadoMayor penetraciónMayor velocidad de soldadura

He + Ar(75-80% He)

Combina los beneficios de ambos gases

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VARIABLES DEL PROCESOTécnica de la soldadura

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Bajo GasBajo Gas




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Soldadura por Arco Sumergido

S A W

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EL PROCESO

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FUENTES DC y AC

Tolva de fundenteControlador

Devanador

Tubo de contactoDeposito fundente

Posicionador

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CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Ventajas:• Alta calidad de soldadura

• Alta productividad

• Bajo costo por kilo de soldadura depositada

• Simple, requiero poco entrenamiento

• Arco no visible, no requiere protección

• Mínimo nivel de humos

• Alto rango de aplicación

• Versatilidad

Limitaciones:• Elevada inversión inicial

• Limitación de posiciones de soldadura, solo posición plana y filete horizontal

• Requiere mayor precisión en preparación de juntas

• Requiere cuidados en las condiciones de manipulación de flux

• Limitación en espesores finos

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EJEMPLOS DE EQUIPOS

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AWS Tipo de Alambre----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SFA-5.17 Aceros al carbono y fluxes SFA-5.23 Aceros de baja aleación y fluxes


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EJEMPLO: AWS SFA-5.17: Acero al carbono y fluxes

• Indica que es un flux para arco sumergido• Mínima resistencia a tracción del metal depositado (10000 psi)• Indica condición de obtención de los resultados:

A: Como soldado P: Con tratamiento térmico• Temperatura a la que se realiza el ensayo de impacto y debe dar mayor o igual a 27J:

Z= sin requerimiento0=-18°C 2=-29°C 4=-40°C 5=-46°C 6=-51°C 8=-62°C

F XXX – XXXX

• Define la clasificación del alambre utilizado

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Corriente de soldadura• Un aumento de la corriente aumenta la profundidad de penetración, la tasa de deposición y el refuerzo del cordón

• Demasiada corriente produce un cordón muy estrecho y alto

• Una baja corriente produce un arco inestable y un cordón irregular

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VARIABLES DEL PROCESOTensión de soldadura

Un aumento de la tensión produce

• Un cordón mas plano y ancho

• Aumenta el consumo de fundente

• Aumenta el contenido de elementos aleantes provenientes del fundente

• Reduce porosidad causada por oxido y cascarilla

• Dificulta la remoción de escoria

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VARIABLES DEL PROCESOStick-out (distancia pico-pieza)

Un aumento del Stick-out produce

• Aumento en la tasa de deposición

• Disminución de la penetración

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VARIABLES DEL PROCESOAngulo de soldadura

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VARIABLES DEL PROCESOSistemas y productividad

Alambre simple sólido

5 Kg/Hr 8 Kg/Hr

Alambre simple tubular

12 Kg/Hr

TWIN ARCAlambre doble

sólido (1 fuente)

20 Kg/Hr

TANDEM ARCAlambre doble

sólido (2 fuentes)

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VARIABLES DEL PROCESOSistemas y productividad

Alambre sólido + alambre frío

25 Kg/Hr

Triple alambre sólido

40 Kg/Hr

TWIN ARC TANDEM

Cuatro alambres sólidos

50 Kg/Hr

Seis Alambres sólidos

100 Kg/Hr

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