Soldadura Spa 950108

T R ATA M I E N T O D E A C E R O PA R A H E R R A M I E N TA S

SOLDADURADE ACEROPARA MATRICESY UTILLAJES

Wherever tools are madeWherever tools are used

Soldadura de aceropara herramientas

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ContenidoIntroducción ......................................................... 3Información general sobre .................................. 3Soldadura de acero para matrices y utillajes ...... 4Métodos de soldadura ......................................... 5La zona de soldadura ........................................... 6¡ Cuidado con el hidrógeno ! ............................... 9Temperatura de trabajo elevada ......................... 10Procedimiento de soldadura ............................... 11Reparación mediante soldadurade acero para: – aplicaciones de trabajo en caliente ................ 14 – moldes de plástico.......................................... 15 – aplicaciones de trabajo en frío ....................... 16

Esta información está basada en nuestros conocimientos actuales yva dirigida a proporcionar información general sobre nuestrosproductos y su utilización. No debe ser por tanto considerada comouna garantía de unas propiedades específicas o una garantía para unpropósito concreto.


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Zona de soldadura.

IntroducciónLa aptitud de soldadura de los aceros con más del0,2 % de carbono es considerada normalmentepobre. Por tanto, aceros para matrices y utillajescon un contenido de 0,3–2,5 % de carbono son difí-ciles de soldar y muchos suministradores de acerono recomiendan la aplicación de soldadura. Detodos modos, la mejora en la calidad de los consu-mibles, los nuevos equipos de soldadura, nuevosdesarrollos en la técnica de soldadura y no menosmejoras en la calidad del acero para herramientas,se han combinado para hacer que la soldadura delacero para herramientas sea una realidad que con-lleve consecuencias económicas considerables.

Sin duda, Uddeholm reconoce que los acerospara matrices y utillajes requieren a menudo sersoldados; ello es especialmente cierto cuando losutillajes de costo elevado, como por ejemplo losmoldes de fundición inyectada, grandes moldespara forja, moldes de plástico, moldes de carroce-rías para automoción, utillajes de estampación, esdonde la reparación y los ajustes mediante solda-dura tienen un costo atractivo en comparación conel alto costo de fabricar un nuevo utillaje.

Información generalsobre soldadura deacero para matricesy utillajesEl acero para herramientas contiene un 0,3–2,5 %de carbono, así como elementos de aleación talescomo manganeso, tungsteno, vanadio y níquel. Elproblema principal en la soldadura de acero paraherramientas radica en su alta templabilidad. Lasoldadura se enfría rápidamente una vez la fuentede calor se aparta de la zona a soldar, y el metal desoldadura y la zona afectada por el calor se templa-rá. Esta transformación genera tensiones puestoque la soldadura está normalmente muy forzada,creando un elevado riesgo de aparición de grietas,a menos que se tenga un gran cuidado.

A continuación efectuamos una descripción delequipo de soldadura, técnica de aplicación y consu-mibles a utilizar, que son necesarios a fin de obte-ner una soldadura adecuada del acero para herra-mientas. Evidentemente, la experiencia y habilidaddel operario que realice la operación es de vitalimportancia para obtener resultados satisfactorios.Con el cuidado suficiente, es posible obtener repa-raciones mediante soldadura o ajustes que, entérminos de rendimiento del utillaje, difícilmentesean inferiores al rendimiento del material base.

Puede requerirse la soldadura de un utillajepor cualquiera de las razones siguientes:• Restauración y reparación de utillajes rotos o

dañados.• Renovación de cantos cortantes dañados por

melladuras, por ejemplo en utillajes de corte.• Ajuste de errores de mecanizado durante la

fabricación del utillaje.• Cambios de diseño.


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Métodos desoldadura de aceropara herramientasSOLDADURA POR ARCO CON ELECTRODO

PROTEGIDO (SMAW O MMA)

PrincipioUn arco eléctrico es generado por una fuente dealimentación de corriente continua o alterna crean-do la unión entre un electrodo revestido y la piezade trabajo (Fig. 1).

Los electrodos consisten en un núcleo central,normalmente formado por un acero bajo en car-bono, recubierto por una compactación de polvo.La constitución de este revestimiento es compleja yconsiste en polvo de acero, aleaciones de hierro,formadores de inclusiones y material de sujeción.El electrodo se consume bajo la acción del arcodurante la operación de soldadura y gotas de metalfundido son transferidas a la pieza de trabajo. Lacontaminación por aire durante la transferencia degotas fundidas desde el electrodo hasta la pieza detrabajo y durante la solidificación y enfriamientodel deposito de soldadura, se evita parcialmentepor las inclusiones formadas por los constituyentesdel revestimiento del electrodo, y parcialmente porlos gases creados durante la fusión de éste.

La composición del depósito de metal soldadoes controlada mediante la constitución del recubri-miento del electrodo.

Fuente de alimentaciónPara la soldadura MMA, es posible utilizar tantouna fuente de alimentación con corriente continuacomo corriente alterna. Aunque, cualquiera quesea la que se utilice, la fuente de alimentación

Agua refrigerante

Fig. 2.Fig. 1.

Electrodo

+Polo

– Polo

Pieza de trabajo

Pieza de trabajo

Gas protector

deberá proporcionar una corriente y un voltajecompatible con el electrodo. Los voltajes normalesdel arco son:• Electrodos de recuperación normales: 20–30 V• Electrodos de recuperación alta: 30–50 V

Los consumibles de soldadura de Uddeholmson del tipo de recuperación normal. Una fuente dealimentación adecuada para ellos es una unidadDC con un voltaje abierto de 70 V que sea capaz deenviar 250 A/30V al 35% de intermitencia.

SOLDADURA CON ARCO DE TUNGSTENO(GTAW O TIG)

PrincipioEn la soldadura MMA, el polo del electrodo desdeel cual se forma el arco, se consume durante laoperación.

El electrodo en soldadura TIG está compuestopor tungsteno o por una aleación de tungsteno quetiene un alto punto de fusión (sobre los 3300°C) ypor tanto no se consume durante éste proceso (verfigura 2). El arco se forma inicialmente mediante launión del electrodo – pieza de trabajo a un voltajede alta frecuencia. La ionización resultante permitela formación del arco sin necesidad de que existacontacto entre el electrodo y la pieza de trabajo. Elelectrodo de tungsteno está siempre conectado alterminal negativo de una fuente de alimentaciónDC, puesto que ello minimiza la generación decalor, y por tanto cualquier riesgo de fundir el elec-trodo. La corriente se conduce hacia el electrodomediante un contacto dentro de la pistola TIG.Cualquier tipo de consumible que se requieradurante la operación de soldadura TIG deberáalimentarse de forma oblicua al arco, en forma devarilla o electrodo. Puede prevenirse la oxidacióndel pozo de soldadura mediante una capa de gasinerte que emana desde la pistola TIG por el elec-trodo y la soldadura.

Escoria

Baño de fusión

Soldadura

Soporte del electrodo

Pieza de trabajo

Fuente dealimentación

Gas protectorSopletede soldar

Electrodo detungsteno

Material de aportación

Soldadura

Fuente dealimentación

METODOSSoldadura manual por arco (MMA)

METODOSSoldadura TIG

Convertidorde soldadura

Rectificadorde soldadura

– Polo + Polo


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Para aplicar soldadura en utillajes fuera de lazona de soldadura, es siempre útil tener un conte-nedor que cuente con calor, para poder transportarlos electrodos.

BANCO DE TRABAJO

Es especialmente importante, durante las operacio-nes de soldadura críticas, por ejemplo del tipo delas que se realizan en acero para utillajes, que eloperario que vaya a realizar la soldadura adopteuna posición de trabajo confortable. Por tanto, elbanco de trabajo debe ser estable, con la alturacorrecta a un nivel suficiente a fin de que la piezade trabajo pueda posicionarse de forma precisa ysegura. Es ventajoso contar con un banco de traba-jo rotatorio y ajustable verticalmente, puesto queéstas dos características facilitan la operación desoldadura.

EQUIPO DE PRECALENTAMIENTO

El acero para herramientas no puede soldarse atemperatura ambiente sin contar con un considera-ble riesgo de aparición de grietas, siendo general-mente necesario precalentar el molde o matrizantes de iniciar la operación de soldadura (ver in-formación más adelante). Mientras que es posiblesoldar herramientas con éxito, realizando el preca-lentamiento en un horno, las posibilidades de quela temperatura descienda excesivamente antes dehaber concluido el trabajo son muchas. Por tanto,se recomienda mantener el utillaje a la tempera-tura adecuada, utilizando un calentador eléctricoregulado por una fuente de alimentación concorriente DC. Este equipo permite que el utillaje secaliente de forma uniforme y controlada.

Para pequeñas reparaciones y ajustes, puedeser aceptable precalentar el utillaje utilizando unsoplete de propano. Por tanto, cargas de propanolíquido deberán encontrarse disponibles en la zonade soldadura.

Elementos eléctricos para cámara aislada deprecalentamiento.

Cabina seca para almacenamiento de electrodos.

Fuente de alimentaciónLa soldadura MMA puede realizarse con una fuen-te de alimentación normal para MMA, teniendo enconsideración que ésta cuente con una unidad decontrol TIG. La pistola deberá ser de refrigeraciónpor agua y capaz de manejar una corriente mínimade 250 A al 100% de intermitencia. Una lente de gases también una característica conveniente a fin deque la protección del gas inerte sea lo más eficazposible. La soldadura se ve facilitada si la corrientepuede verse incrementada sin discontinuidad,desde cero hasta el nivel óptimo.

La zona desoldaduraA fin de poder aplicar de forma satisfactoria la sol-dadura en el acero para herramientas, el siguienteequipo se considera como requisito mínimo.(Aparte del equipo de soldadura.)

CABINA SECA

Los electrodos para soldadura MMA son muyhigroscópicos, por tanto no debería permitirseentrar en contacto con otra cosa que no fuera aireseco. Si no fuera así, la soldadura se vería contami-nada por hidrógeno (informaremos más adelante).Por tanto, la zona de soldadura debe contar conuna cabina seca para el almacenaje de los electro-dos. Esta debería estar controlada de forma ter-mostática entre 50–150°C. Los electrodos debensacarse de su envoltorio y dejarse sueltos en elinterior de la cabina.


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• Una composición uniforme, dureza y respuestaal tratamiento térmico.

• Libre de inclusiones no metálicas, porosidades oroturas.

• Propiedades adecuadas para la aplicación delutillaje en cuestión.

Dado que la soldadura en acero para herra-mientas cuenta con una alta dureza, ésta es particu-larmente susceptible a roturas que se pueden origi-nar a partir de partículas de escoria o poros. Portanto, el consumible a utilizar debería ser capaz deproducir una soldadura de alta calidad. De modosimilar, es también necesario que los consumiblesse fabriquen con un control de análisis muy estre-cho, a fin de que la dureza de la soldadura y larespuesta de ésta al tratamiento térmico se repro-duzca de pasada en pasada. El material de rellenode alta calidad es asimismo esencial si el moldedebe ser pulido o fotograbado, después de aplicarla soldadura. Los consumibles para soldadura deUddeholm cuentan con todos éstos requisitos.

La varilla de soldadura TIG se fabrica normal-mente partiendo de escoria electro afinada, mien-tras que los electrodos revestidos son del tipobásico, y son muy superiores a los electrodos deRutilo, en lo que se refiere a limpieza de soldadura.Otra de las ventajas con electrodos recubiertosbásicos sobre los del tipo Rutilo es que los prime-ros aportan una menor cantidad de hidrógeno enel material soldado.

Consumibles para soldadura MMA de Uddeholm.

MAQUINARIA DE RECTIFICADO

El material siguiente debería encontrarse dis-ponible:• Rectificadora de disco con diámetro mínimo

180 x muela de 6 mm para preparar la junta yeliminar los defectos que puedan aparecer conla soldadura.

• Rectificadora plana de >25000 rpm para rectifi-car los pequeños defectos y efectuar el acabadode la soldadura.

• Si el molde soldado debe ser pulido o foto-grabado posteriormente, puede ser necesariocontar con un rectificadora capaz de ofrecer unacabado fino.

Características delmetal de aportaciónLa composición química de un deposito de solda-dura viene determinada por la composición delconsumible (metal de aportación), la composicióndel acero base y la cantidad de material que se hafundido durante la operación de soldadura.

El electrodo o la varilla debería mezclarsefácilmente con el acero base fundido, resultandoen un depósito con:


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En general, el consumible utilizado para lasoldadura de acero para herramientas debe sersimilar en composición al material base. Al soldaren condición de recocido, por ejemplo, si un moldeo matriz debe ser ajustado durante el proceso deproducción, es de vital importancia que el materialde relleno cuente con la mismas características detratamiento térmico que el material base, si nofuera así, la zona soldada en el utillaje terminadocontaría con una dureza distinta. Las grandes dife-rencias en composición, son también asociadas aun incremento de riesgo de aparición de grietas,en conexión con la dureza.

Los consumibles para soldadura de Uddeholmestán diseñados con la finalidad de ser compatiblescon la calidad de acero correspondiente, (QRO 90WELD y QRO 90 TIG WELD se recomiendan paratodos los aceros de Uddeholm para aplicaciones detrabajo en caliente) sin considerar si la soldadurase lleva a cabo en material recocido o templado yrevenido, como material base.

Obviamente, el metal de soldadura de los uti-llajes soldados requerirán distintas propiedadespara cada distinta aplicación.

Para los tres principales segmentos de aplica-ción de aceros para herramientas (trabajo en frío,trabajo en caliente y moldes de plástico), las pro-piedades más importantes del metal de soldadurason:Trabajo en frío• Dureza• Tenacidad• Resistencia al desgaste.

Trabajo en caliente• Dureza• Resistencia al revenido• Tenacidad• Resistencia al desgaste• Resistencia a la fatiga térmica.

Moldes de plástico• Dureza• Resistencia al desgaste• Pulibilidad• Capacidad de fotograbado.Comentamos brevemente éstas propiedades acontinuación.

DUREZA

Si el molde o matriz es soldado en condición detemple y revenido, es importante que la soldaduracuente con la misma dureza que el material base,una vez realizada la soldadura. Siendo éste el caso,pueden realizarse pequeñas soldaduras sin necesi-dad de revenir el utillaje. Todos los consumiblespara soldadura de Uddeholm reúnen éstos requisi-tos. (Fig. 3.)

HV10 450

400

350

300

250

▲ ▲

▲ ▲ ▲

0 2 4 6 8 10 12 mm

Superficie

Fig. 4. Comparación de las curvas de revenido paraQRO 90 SUPREME y metal de soldadura producidomediante soldadura MMA con electrodos de QRO 90SUPREME.

RESISTENCIA AL REVENIDO

Si el molde o matriz debe ser tratado térmicamentedespués de aplicar la soldadura (acero base encondición recocida), entonces las características detemple y revenido de metal de soldadura deberánser similares a las del acero base, a fin de obtenerla misma dureza en ambas (Fig. 4).

Distancia desde la superficie

Metal soldado

Zonaafectada

por elcalor

Acerobase

HRC

55

50

45

40

35

QRO 90WELD

Temperatura de austenización1020°C

QRO 90SUPREME

500 550 600 650 700°C

Fig. 3. Perfil de dureza en una soldadura realizada enIMPAX SUPREME (Soldadura MMA utilizando elec-trodos IMPAX WELD) Es de notar la distribución uni-forme de dureza, tan solo marginalmente por encimade la dureza base, y la muy estrecha zona afectada porel calor, con tan solo un modesto incremento de durezaen la línea de fusión.

Temperatura de revenido(tiempo de mantenimiento 2 x 2h)


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RESISTENCIA A LA FATIGA TERMICA

La soldadura aplicada en moldes para trabajo encaliente, sufre normalmente de fatiga térmica deforma más rápida que el acero base, ello es debidoa su pobre resistencia al calor, resistencia al reveni-do, o tenacidad (ductilidad). Aunque, si se utilizaun consumible que aporte un metal de soldaduracon una resistencia al calor y dureza en calientesuperior, entonces la resistencia a la fatiga térmicaserá igual o incluso mejor que la del acero base.

Los electrodos QRO 90 WELD y TIG WELDproducen una soldadura que ofrece una resistenciaa la fatiga térmica excelente (Fig. 5).

QRO 90 WELD

0 100 200 300 400 500 600 °C

Temperatura de austenización1020°C

60

55

50

45

40

35

30

ORVARSUPREME

Tiempo de mantenimiento 2 x 1h

HRC

TENACIDAD

A pesar del hecho de que estamos tratando conlo que esencialmente sería una fución, el metalsoldado en el acero para utillajes puede ser sor-prendentemente tenaz, como resultado de la relati-vamente fina microestructura derivada del altonivel de solidificación. Aunque, en general, la tena-cidad se verá mejorada con el consecuente trata-miento térmico. Por tanto grandes reparaciones desoldadura en un utillaje templado deberán siempresometerse a un revenido una vez aplicada la solda-dura, aunque la dureza del metal de soldadura y ladel acero base sean compatibles en la condición desoldadura.

En acero para aplicaciones de trabajo en frío,donde se requiere una alta dureza, es importantetener en cuenta utilizar un metal de relleno másblando en las capas iniciales y terminar con unelectrodo más duro en la superficie de trabajo delutillaje. Este procedimiento creará una reparaciónmás tenaz que si se hubiera utilizado el electrododuro para todas las capas.

RESISTENCIA AL DESGASTE

Al igual que ocurre con el acero para herramien-tas, la resistencia al desgaste de un metal soldadoaumenta con su dureza y contenido en aleación.Los consumibles para soldadura de Uddeholm hansido diseñados para crear metales de soldaduracon la misma resistencia al desgaste que el acerobase compatible.

Fig. 5. QRO 90 WELD ofrece una resistencia alrevenido superior a la de la calidad de acero base H13(ORVAR SUPREME).

STAVAX WELD/TIG WELD e IMPAX WELD/TIG WELD corresponden exactamente a sucorrespondiente calidad de acero para moldes y ofrecen unos resultados perfectos después depulir o texturizar un molde soldado.


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PULIBILIDAD

Para moldes de plástico que requieran ser pulidosuna vez aplicada la soldadura, es esencial que elmetal de soldadura no difiera enormemente encomposición o dureza con el acero base. Si ellofuera así, se apreciaría una línea después de reali-zar el pulido, lo cual crearía una marca de debili-dad en la pieza plástica.

La soldadura en IMPAX SUPREME y STAVAXESR realizadas con IMPAX o STAVAX WELD (oTIG WELD) no va a apreciarse después del foto-grabado, siempre y cuando sea utilizado el procedi-miento de soldadura correcto.

APTITUD DE FOTOGRABADO(TEXTURIZADO)

El metal de soldadura y el material base, deben sertambién de composición similar en la superficiesoldada de un molde de plástico que deba ser tex-turizado mediante fotograbado. Si no es así, larespuesta al grabado variará entre la zona soldaday el metal base y resultará en una marca de debili-dad en el componente de plástico. Las soldadurasrealizadas en IMPAX SUPREME y STAVAX ESRcon IMPAX o STAVAX WELD (o TIG WELD)normalmente no pueden distinguirse después derealizar el fotograbado, teniendo en cuenta que sehaya utilizado el proceso de soldadura adecuado.

¡ Cuidado con elhidrógeno!La soldadura en acero para herramientas cuentacon alta dureza y es por tanto, especialmente sus-ceptible a roturas frías derivadas por la entrada dehidrógeno durante la operación de soldadura. Enmuchos casos, el hidrógeno se genera como resul-tado del vapor de agua siendo absorbido por elrecubrimiento higroscópico de los electrodosMMA (Fig. 6).

La susceptibilidad de una soldadura a las rotu-ras por hidrógeno dependen de:• La microestructura del metal de soldadura (las

distintas microestructuras tienen distinta sensi-bilidad al hidrógeno)

• La dureza del acero (cuanto mayor es la durezamayor es la susceptibilidad)

• Nivel de tensiones• La cantidad de hidrógeno que puede difundirse

aportado durante la operación de soldadura.

MICROESTRUCTURA / DUREZA

Las microestructuras características que dan unaalta dureza en las zonas afectadas por el calor y porel metal de soldadura, es decir, martensita y baini-ta, son particularmente sensibles a una fragilidadpor causa del hidrógeno. Aunque esta susceptibili-dad es tan solo de forma marginal, siendo aliviadamediante un revenido.

Fig. 6. Cantidades típicas de hidrógeno disponible ycontenido de hidrógeno en el metal de soldadura, paradiferentes procesos de soldadura y tipos de electrodo.

Varilla MIG (CO2)

Baja Media AltaMuybaja

(Base)

(Rutilo)

Can

tidad

de

hidr

ógen

o di

spon

ible

Elect

rodo

s siu

reve

stir

TIG

0 5 10 20Concentración de hidrógeno enml/100 g de metal depositado

Electrodos recubiertas

MMA


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Temperatura detrabajo elevadaLa razón básica por la que se suelda el acero parautillajes a temperaturas elevadas, deriva de la altatemplabilidad y por tanto de la sensibilidad a lasroturas en la soldadura del acero para utillajes y delas zonas afectadas por el calor. La soldadura en unutillaje frío causará un rápido enfriamiento delmetal soldado y de la zona afectada por el calorentre las distintas pasadas, con el resultado de latransformación en martensita frágil y riesgo degrietas. Las grietas formadas en la soldadura po-drían propagarse a través de todo el utillaje si ésteestá frío. Por tanto, el molde o matriz debería man-tenerse durante la operación de soldadura a50–100°C sobre la temperatura Ms (temperaturade iniciación de martensita), para el acero en cues-tión; hay que hacer constar, estrictamente hablan-do, que la temperatura crítica es la temperatura Msdel metal de soldadura, y ésta puede que no sea lamisma que la del metal base.

En algunas ocasiones, puede ser que el acerobase esté templado y haya sido revenido a unatemperatura inferior que la temperatura Ms. Enéste caso, el precalentar el utillaje para realizar laoperación de soldadura causaría un descenso dedureza. Por ejemplo, la mayoría de los aceros paraaplicaciones de trabajo en frío revenidos a bajatemperatura deberán ser precalentados, hastaalcanzar una temperatura que exceda a la tempera-tura de revenido, que normalmente está alrededorde los 200°C. El descenso de dureza deberá acep-tarse, a fin de realizar un precalentamiento ade-cuado y mitigar el riesgo de aparición de grietasdurante la operación de soldadura.

Durante la soldadura múltiple de un utillajeprecalentado de forma adecuada, la mayor parte dela soldadura permanecerá en forma austenítica

Precalentamiento en una cámara aislada.

NIVEL DE TENSIONES

Las tensiones en la soldadura son creadas por trespuntos importantes:• Contracción durante la solidificación de la cavi-

dad fundida.• Diferencia de temperatura entre la soldadura,

la zona afectada por el calor y el acero base.• Transformación de tensiones cuando la solda-

dura y la zona afectada por el calor se templadurante el enfriamiento.

En general, el nivel de tensiones en la zonapróxima a la soldadura alcanzará el límite elásticomáximo, que para el acero templado para herra-mientas es realmente muy alto. Es muy difícil po-der hacer alguna cosa para evitarlo, pero posible-mente puede mejorarse algo la situación medianteun diseño adecuado de la soldadura (situación delas capas y secuencia de pasadas). Aunque ningu-na medida, para reducir las tensiones ayudará, si lasoldadura está seriamente contaminada por hidró-geno.

CONTENIDO EN HIDROGENO DIFUSIBLE

En cuanto a la susceptibilidad de la soldadura a lasroturas en frío se refiere, este es el factor más sen-cillo por el que se puede realizar alguna acción.Añadiendo una cierta cantidad de simples precau-ciones, la cantidad de hidrógeno introducida du-rante la soldadura puede verse reducida de formaapreciable.• Almacenar siempre los electrodos recubiertos

en una cabina con calor, una vez el envoltorio delos electrodos ha sido abierto. (Mencionadoanteriormente.)

• La contaminación sobre las superficies de lajunta de los alrededores en la superficie delutillaje, por ejemplo, aceite, óxido o pintura, esuna fuente de hidrógeno. Por tanto, las superfi-cies de la junta y del utillaje adyacentes a la zonade soldadura deberán rectificarse hasta encon-trar el metal limpio, inmediatamente antes deempezar a soldar.

• Si se realiza el precalentamiento con un sopletede propano, deberá recordarse que ello puedecausar formación de humedad en las superficiesdel utillaje que no estén directamente impregna-das por la llama.


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Procedimientode soldaduraIncluso con el mejor de los equipos y con los con-sumibles más apropiados, los aceros para utillajesno pueden soldarse de forma satisfactoria a menosque se realice una preparación de la junta consumo cuidado, y se aplique el tratamiento térmicoadecuado después de realizar la soldadura.

PREPARACION DE LA JUNTA

La importancia de una preparación de la junta deforma cuidadosa no debe ser puesta en relieve. Lasgrietas deben eliminarse mediante rectificado a finde que la junta se incline en un ángulo de al menos30°C hacia la vertical. El espesor del fondo de lajunta debe ser de un mínimo de 1 mm mayor queel diámetro máximo del electrodo que se va a utili-zar.

durante toda la operación de soldadura y se trans-formará lentamente, a medida en que se vaya en-friando el utillaje. Ello asegura una dureza y mi-croestructura uniforme durante toda la operaciónde soldadura, en comparación con la situación enla que cada pasada se transforma en martensitaentre paso y paso (aparte del riesgo de grietas enel último momento).

Está claro, que la total operación de soldaduradebe ser completada cuando el utillaje está calien-te. Una soldadura parcial, dejando que el utillaje sevaya enfriando y luego precalentando más tarde,hasta concluir el trabajo, no es recomendable pues-to que existe un riesgo considerable de rotura delutillaje.

Mientras que es factible precalentar los utilla-jes en un horno, existe la posibilidad de que latemperatura sea desigual (creando tensiones), y deque ésta descienda excesivamente antes de com-pletar la operación de soldadura (especialmente siel utillaje es pequeño).

El mejor método de precalentar y mantener elutillaje a la temperatura requerida durante la sol-dadura, es utilizar una cámara aislada con elemen-tos eléctricos en las paredes (mencionado anterior-mente).

La figura 7 nos muestra las diferencias en dis-tribución de durezas, en soldaduras realizadas enutillajes precalentados en un horno y en cámaraaislada. Queda claro que el utillaje precalentado enun horno muestra una dispersión considerable-mente mayor en dureza que en el utillaje precalen-tado en una cámara aislada.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 mm

HV10

600

500

400

Línea de fusión

Metal depositadoAcerocorrespon-

diente(460)

Temperatura de precalentamiento en horno 350°CTemperatura de precalentamiento en cámaraaislada 350°C

Fig. 7. Distribución de dureza a través de la soldadurautilizando QRO 90 WELD, donde el precalentamientose ha realizado en un horno y en una cámara aislada.

La erosión o los daños por fatiga térmica enaceros para trabajo en caliente deberán eliminarsehasta alcanzar el acero limpio.

Las superficies del utillaje, alrededor de la zonaa soldar y la superficie de la misma junta deberánser todas rectificadas, hasta llegar al metal limpio.Antes de comenzar la soldadura, las áreas rectifica-das deberán comprobarse a fondo para asegurarque todos los defectos han sido eliminados. Elutillaje debe soldarse inmediatamente que la pre-paración de la junta esté lista, puesto que de locontrario existe el riesgo de contaminación de lassuperficies de la junta con polvo, suciedad o hume-dad.

✘ ✘¡ Correcto !

¡ Incorrecto !

Preparación de la junta


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CREACION DE LA SOLDADURA

Primeramente, las superficies de la junta se cubrenal crear un numero apropiado de cordones. Estacapa inicial deberá realizarse con un electrodoMMA de pequeño diámetro (máxima 3,25 mm) omediante soldadura TIG (corriente máxima 120 A).

La segunda capa debe realizarse con el mismodiámetro de electrodo y la misma intensidad decorriente que en la primera capa, a fin de que lazona afectada por el calor no sea demasiado am-plia. La idea aquí es que cualquier microestructuradura y frágil, que se pueda formar en la zona afec-tada por el calor en el material base de la primeracapa, será revenida por el calor de la segunda capay la posibilidad de aparición de grietas se verá portanto reducida. El resto del cuerpo de la juntapuede ser soldado con una corriente más alta y conelectrodos de mayor diámetro.

El arco debe formarse en la junta y no sobre lasuperficie de cualquier utillaje que no deba sersoldado. El punto donde se ha formado el arco esprobablemente un punto de iniciación de grietas. Afin de evitar poros, el punto inicial de formación delarco deberá estar completamente fundido al iniciarla soldadura. Si se inicia de nuevo, con un electro-do MMA utilizado parcialmente, la punta deberálimpiarse de escoria; ello ayuda a la formación delarco al mismo tiempo que la potencial fuente deporosidades es eliminada.

Al reconstruir cantos o esquinas, puede aho-rrarse tiempo y consumibles utilizando un trozo dechapa de cobre o grafito como soporte para el me-tal de soldar (Fig. 8). Utilizando éste tipo de sopor-te significa también que la zona fundida está máscaliente, lo cual reduce el riesgo de formación deporos (es necesario utilizar corrientes bajas alreconstruir cantos agudos o esquinas).

Si se utiliza un soporte de cobre o grafito, de-berá permitirse un extra de 1,5 mm entre el sopor-te y la superficie de la soldadura requerida, puestoque la escoria toma una cierta cantidad de espacio(soldadura MMA).

3.Operaciónde relleno

2.Segunda capa

1.Recubrimientoinicial

Secuencia de cordones

Los cordones finales deberían realizarsebastante por encima de la superficie del utillaje.Incluso pequeñas soldaduras deberían compren-der un mínimo de dos cordones. Rectificar luegolas últimas pasadas.

Durante la operación de soldadura, el arcodeberá ser corto y las capas depositadas en distin-tas etapas. El electrodo debe estar en un ángulo de90° hacia los lados de la junta a fin de minimizar laseñal de la unión. Además, el electrodo deberíasostenerse en un ángulo de 75–80°C en la direc-ción del movimiento hacia adelante.

Pieza de trabajo

Chapadecobre

Electrodo

Fig. 8. Chapa de cobre como soporte de lasoldadura al reconstruir esquinas.

Para realizar la reparación o ajustes de un uti-llaje costoso, por ejemplo en un molde de plásticocon una cavidad pulida o texturizado, es esencialque exista un buen contacto entre el cable de retor-no y el utillaje. Un pobre contacto da problemascon el arco secundario y la costosa superficie pue-de verse dañada por los puntos de formación delarco. Este tipo de utillajes deberían situarse sobreuna placa de cobre la cual proporciona el mejorcontacto posible. La chapa de cobre deberá serprecalentada al mismo tiempo que el utillaje.

La o las soldaduras una vez completadas debe-rán limpiarse cuidadosamente y examinarse antesde permitir que el utillaje se enfríe. Cualquier tipo

Espaciopara escoria


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de defecto, como el punto en que se ha formado elarco o la indentación, deberán solucionarse inme-diatamente.

Una vez se ha enfriado el utillaje, la superficiede la soldadura puede ser rectificada hasta alcan-zar el nivel de los alrededores del utillaje antes depasar a otro proceso.

Moldes que requieran que la zona soldada seapulida o fotograbada, deberán tener los cordonesfinales de soldadura realizados con soldadura TIG,ya que tiene menor posibilidad de poros o inclusio-nes en el metal depositado.

Recocido blandoLos utillajes soldados para acoplar unos cambiosde diseño concretos, o por causa de errores demecanizado durante la fabricación del utillaje, yque se encuentran en condición de recocido blan-do, necesitarán ser tratados térmicamente despuésde aplicar la soldadura. Puesto que el metal de sol-dadura se habrá templado durante el enfriamientode la soldadura siguiente, es muy deseable recocerla soldadura antes de templar y revenir el utillaje.El ciclo de recocido blando utilizado es el recomen-dado para el acero base. La zona soldada puede serentonces mecanizada y el utillaje puede acabarse ytratarse térmicamente en la forma habitual. Aun-que, el utillaje pueda acabarse simplemente rectifi-cando la soldadura, se recomienda realizar el reco-cido blando a fin de mitigar el riesgo de grietasdurante el tratamiento térmico.

Liberación de tensiones(estabilizado)

En algunas ocasiones, el estabilizado se lleva acabo después de realizar la soldadura a fin de eli-minar las tensiones residuales. Para reparacionesgrandes de soldadura, o en las que ha habido gran-des tensiones, ello es una precaución importante.Si la soldadura tiene que ser revenida o debe reali-zarse un recocido blando, entonces no se requierenormalmente aplicar un estabilizado. De todasformas, el acero pretemplado, como por ejemploIMPAX SUPREME soldado con IMPAX WELD oIMPAX TIG WELD, deberá someterse a un estabi-lizado después de realizar la soldadura puesto queno se aplica normalmente ningún tratamientotérmico.

La temperatura de estabilizado debe seleccio-narse de modo que ni el acero base ni el áreasoldada queden demasiado blandos durante elproceso. Si IMPAX SUPREME debe mecanizarseposteriormente a la soldadura, es absolutamenteesencial que el molde esté estabilizado a fin deconseguir la estabilidad dimensional adecuada.

Las reparaciones o ajustes pequeños normal-mente no requerirá ningún tipo de estabilizado.

Tratamiento térmico de un molde de fundicióninyectada después de realizar la operación desoldadura

TRATAMIENTO TERMICO DESPUESDE APLICAR LA SOLDADURA

Dependiendo de la condición inicial del utillaje, lossiguientes tratamientos térmicos pueden ser reali-zados después de aplicar la soldadura.• Revenido• Recocido blando, luego temple + revenido

como de costumbre• Liberación de tensiones (estabilizado).

RevenidoLos utillajes templados reparados mediante solda-dura deberían, si es posible ser revenidos despuésde soldar.

El revenido mejora la tenacidad del metal desoldadura, y es particularmente importante cuandola zona soldada está sujeta a grandes tensiones du-rante el trabajo, (por ejemplo en utillajes para apli-caciones de trabajo en frío y trabajo en caliente).

La temperatura de revenido debería seleccio-narse para que la dureza del metal de soldadura yel acero base sean compatibles. Una excepción deésta regla aparece cuando el metal de soldaduraexhibe de forma apreciable, una mejorada resisten-cia al revenido sobre el material base (por ejemploORVAR SUPREME soldado con QRO 90 WELD);en éste caso, la soldadura debe ser revenida a latemperatura más alta posible en concomitancia conel acero base que retiene su dureza (normalmente20°C por debajo de la temperatura anterior derevenido).

Los folletos informativos de productos deUddeholm para soldadura y aceros para herra-mientas, ofrecen las curvas de revenido, mediantelas cuales las condiciones de revenido para utillajessoldados pueden ser verificadas.

Pequeñas reparaciones no necesitan ser reve-nidas después de aplicar la soldadura; aunque detodas formas, debería realizarse siempre que seaposible.


14

Durezasoldadura

48–51 HRC

48–51 HRC

48–51 HRC

340–390 HB340–390 HB

48–51 HRC

48–51 HRC

48–51 HRC

Las tablas siguientes ofrecen detalles sobre reparación o ajustes mediante soldadura de utillajesrealizados con calidades de acero de Uddeholm para trabajo en caliente, moldes de plástico o enaplicaciones de trabajo en frío.

REPARACION DE ACERO PARA TRABAJO EN CALIENTE MEDIANTE SOLDADURA

Acero deUddeholm

VIDARSUPREME

ORVARSUPREME/ORVAR 2Microdized

QRO 90SUPREME

ALVAR 14

VIDARSUPREME


QRO 90SUPREME

Condición

Recocidoblando

Recocidoblando

Recocidoblando

Pretemplado

Templado

Templado

Templado

Temp. deprecalenta-

miente

Min. 325°C

Min. 325°C

Min. 325°C

225–275°C

Min. 325°C

Min. 325°C

Min. 325°C

Métodode sol-dadura

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

Consumibles

QRO 90 WELD

QRO 90 WELD

QRO 90 WELD

UTP 73G4ESAB OK 83.28

QRO 90 WELD

QRO 90 WELD

QRO 90 WELD

* Soldadura por arco con electrodo protegido (MMA).

Tratamientotérmico

Recocidoblando

Recocidoblando

Recocidoblando

Ninguno

Revenido

Revenido

Revendio

Condición

Recocidoblando

Recocidoblando

Recocidoblando

Pretemplado

Templado

Templado

Templado

Metodode sol-dadura

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

Consumibles

QRO 90 TIG-WELD

QRO 90 TIG-WELD

QRO 90 TIG-WELD

UTPA 73G4ESAB OK

Tigrod 13.22

QRO 90 TIG-WELD

QRO 90 TIG-WELD

QRO 90 TIG-WELD

Temp. deprecalenta-

miento

Min. 325°C

Min. 325°C

Min. 325°C

225–275°C

Min. 325°C

Min. 325°C

Min. 325°C

Acero deUddeholm

VIDARSUPREME


QRO 90SUPREME

ALVAR 14

VIDARSUPREME


QRO 90SUPREME

48–51 HRC

48–51 HRC

48–51 HRC

340–390 HB340–390 HB

48–51 HRC

48–51 HRC

48–51 HRC

Durezasoldadura

Tratamientotérmico

Recocidoblando

Recocidoblando

Recocidoblando

Ninguno

Revenido

Revenido

Revenido


Notas

Tratamientotérmico.Consultar fichastécnicas paraacero adecuado

Estabilizadograndesreparaciones

10–20°C pordebajo tempera-tura originalrevenido

Notas

Temperaturatérmico.Consultar fichastécnicas paraacero adecuado

Estabilizadograndesreparaciones

10–20°C pordebajo temperatu-ra original revenido


15

54–56 HRC

54–56 HRC

320–350 HB

55–58 HRC

54–56 HRC

320–350 HB

ca. 56 HRC

58–61 HRC

58–61 HRC

54–56 HRC

54–56 HRC

320–350 HB

55–58 HRC

54–56 HRC

320–350 HB

280 HBca. 56 HRC(inicial y aca-

bando las capasrespectivamente)

59–62 HRC

59–62 HRC

Condición

Recocidoblando

Templado

Pretemplado

Templado

Pretemplado

Pretemplado

Templado

Recocidoblando

Templado

Temp. derecalenta-

miento

200–250°C

200–250°C

200–250°C

225–275°C

200–250°C

150–200°C

250–300°C

200–250°C

180–250°C

Metodode sol-dadura

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

MMA*(SMAW)

Consumibles

STAVAX WELD

STAVAX WELD

IMPAX WELD

UTP 73G2UTP 67S

STAVAX WELD

IMPAX WELD

Inconel 625 tipoUTP 701

CALMAX/CARMO WELD

CALMAX/CARMO WELD

REPARACION DE ACERO PARA MOLDES DE PLASTICO MEDIANTE SOLDADURA

Condición

Recocidoblando

Templado

Pretemplado

Templado

Pretemplado

Pretemplado

Templado

Pretemplado

Templado

Temp. deprecalenta-

miento

200–250°C

200–250°C

200–250°C

225–275°C

200–250°C

150–200°C

250–300°C

200–250°C

180–250°C

Consumibles

STAVAX TIG-WELD

STAVAX TIG-WELD

IMPAX TIG-WELD

UTPA 73G2UTPA 67S

STAVAX TIG-WELD

IMPAX TIG-WELD

UTPA 701

CALMAX/CARMO TIG-WELD


* Soldadura por arco con electrodo protegido (MMA o SMAW).

Metodode sol-dadura

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

Tratamientotérmico

Recocidoblando

Revenido

Ninguno

Revenido

Revenido

Ninguno

Revendio a200°C

Recocidoblando

Revenido

Durezasoldadura

Durezasoldadura

Tratamientotérmico

Recocidoblando

Revenido

Ninguno

Revenido

Revenido

Ninguno

Revenido a200°C

Recvocidoblando

Revenido


Acero deUddeholm

STAVAX ESR

STAVAX ESR

IMPAXSUPREME

GRANE

RAMAX S

HOLDAX

ELMAX

CALMAX

CALMAX

Acero deUddeholm

STAVAX ESR

STAVAX ESR

IMPAXSUPREME

GRANE

RAMAX S

HOLDAX

ELMAX

CALMAX

CALMAX

Notas

Tratamiento T°.Consultar folleto delacero corresp.

Temperaturarevenido 200–250°C

Estabilizadoen reparacionesimportantes




Normalmentedebería evitarse lasoldadura deELMAX, debido alriesgo de roturas

Consultar folletode Uddeholm

Contactar con laoficina de Uddeholm

Notas

Temperatura T°.Consultar folleto delacero corresp.






Normalmentedebería evitarse lasoldadura deELMAX, debido alriesgo de roturas

Consultar folletode Uddeholm

Contactar con laoficina de Uddeholm


16

300 HB

55–58 HRC

53–56 HRC

60–64 HRC

280 HB

53–56 HRC

55–58 HRC

60–64 HRC

60–64 HRC

280 HB53–56 HRC60–64 HRC60–64 HRC

58–61 HRC

300 HB

53–54 HRC

55–58 HRC

54–60 HRC

54–60 HRC

280 HB

55–58 HRC

56–60 HRC

59–61 HRC

280 HB

59–61 HRC

59–62 HRC

REPARACION DE ACERO PARA APLICACIONES DE TRABAJO EN FRIOMEDIANTE SOLDADURA

Consumibles

Metodode sol-dadura

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

MMA*

Metodode sol-dadura

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

TIG

Acero deUddeholm

ARNE

FERMO

RIGOR

VIKING

SVERKER 21

SVERKER 3

VANADIS 4

CARMO

CALMAX

AWS E312

ESAB OK 84.52

UTP 67S

Castolin 2

Castolin N 102

Inconel 625 tipo

UTP 67S

Castolin 2

Castolin 6

Inconel 625 tipo

Castolin 6

CALMAX/CARMO WELD

Condición

Templado

Pretemplado

Templado

Templado

Templado

Templado

Templado

Pretemplado

Consultar «Soldadura de moldes de Plástico»

* Soldadura por arco con electrodo protegido (MMA o SMAW)

Nota: Los consumibles con alto contenido en carbono generalmente no son recomendables para utilizar en soldadura MMAdebido al riesgo de roturas.

AWS ER 312

UTPA 67S

UTPA 73G2

Castotig 5

Inconel 625 tipo

UTPA 73G2

UTPA 67S

UTPA 696

Castotig 5

Inconel 625 tipoUTPA 73G2UTPA 696Castotig 5


Consumibles

Consultar «Soldadura de moldes de Plástico»

Durezasoldadura

Durezasoldadura

Condición

Templado

Pretemplado

Templado

Templado

Templado

Templado

Templado

Pretemplado

Notas

La capas iníciales deberánsoldarse con metal de soldadurablando.

Seleccionar consumibles paralas capas finales que aportenla dureza necesaria.

En FERMO y CARMO, puedenrealizarse pequeñas reparacio-nes con el utillaje a temperaturaambiente.

No debería utilizarse UTPA696y Castotig 5 para más de 4capas (riesgo de grietas)

Notas

La capas iníciales deberánsoldarse con metal de soldadurablando.

Seleccionar consumibles paralas capas finales que aporten ladureza necesaria.

En FERMO y CARMO, puedenrealizarse pequeñas reparacio-nes con el utillaje a temperaturaambiente.


Temp. deprecalenta-

miento

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

Acero deUddeholm

ARNE

FERMO

RIGOR

VIKING

SVERKER 21

SVERKER 3

VANADIS 4

CARMO

CALMAX

Temp. deprecalenta-

miento

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C

200–250°C


17

Información adicionalInformación sobre el tratamiento térmico del utillaje una vez aplicada

la soldadura, puede obtenerse en los catálogos de consumibles para soldaduray/o en los catálogos de cada acero en cuestión.

Soldadura Spa 950108

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