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curso de recuperación de piezas con soldadura, y dimensiones de componentes
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Que es un revestimiento?
Se puede definir como una aleacin de mayor resistencia al desgaste que se aplica sobre la superficie de una pieza metlica, con objeto de:
Recuperar sus dimensiones originales.
Prolongar su vida til de trabajo bajo condiciones de desgaste originado por abrasin, impacto, erosin, corrosin calor.
Revestimiento
Metal Base
Los revestimientos se pueden usar para solo
reconstruir partes a sus dimensiones originales
Revestimiento
METAL BASE
Los revestimientos duros se pueden usar solos, para incrementar
la resistencia contra el desgaste del metal base
Revestimiento
METAL BASE
REVESTIMIENTO DE
RELLENOEl revestimiento de relleno se puede usar en combinacion con un
revestimiento duro para reconstruir la parte y darle mayor resistencia
contra el desgaste
Razones para revestir
Reduce el costo de reemplazo de 25% a 75%.
Prolonga la vida til del equipo hasta 300%.
Reduce el tiempo muerto (de paro).
Reduce el nivel de inventario de repuestos.
Razones para revestir
Permite el uso de metales
base baratos.
Permite programar el
mantenimiento.
Permite el mantenimiento
preventivo.
Mejora la eficiencia de
mquinas.
Usos del revestimientoRecuperacin de partes a sus
dimensiones originales y proteccin
contra desgaste.
Relleno.
Relleno y recargue duro.
Ambos mejoran las caracteristicas
mejor que original.
Proteccin de partes nuevas para
aumentar su resistencia al desgaste.
Usos del revestimientoRelleno de un rodillo a para recuperar
sus dimensiones originales.
Usos del revestimiento
Relleno de un
cambio de va
de ferrocarril
para recuperar
sus
dimensiones
originales,
despus ser
esmerilado.
Usos del revestimiento
Revestimient
o duro de una
pala, como
mantenimient
o preventivo.
Usos del revestimientoRevestimiento duro de un cucharn
nuevo de una pala mecnica nueva
para alargar su vida de trabajo.
Seleccin del revestimiento
Cual es el proceso de aplicacin
de soldadura que se prefiere?
Cual es el metal base?
Cuales son los factores de
desgaste?
Que aparencia final se necesita?,
Maquinado?
Procesos de soldaduraManual (electrodo revestido).
Alambre tubular (auto-protegido).
Arco sumergido.
Oxi-gas combustible (autgena).
Tig.
Electrodo revestidoVentajas:
Disponibilidad de aleaciones.
Baja dilucin con el metal base.
Versatilidad de posiciones.
Desventajas:
Baja eficiencia de depsito.
Dificil de operar.
Prdidas por colillas
Alambres tubularesVentajas:
Proceso semi-automtico.
Disponibilidad de aleaciones.
Alta tasa de depsito.
Facil operacin.
Verstil, casi como el electrodo manual.
Desventajas:
Dilucin con el metal base.
Limitacin de posiciones.
Arco sumergidoVentajas:
Mecanizado.
Alta tasa de depsito.
Ambientes controlados.
Desventajas:
Disponibilidad de aleaciones.
Solo para posicin planas.
Alta dilucin con el metal base.
Metales base para revestir
Aceros al carbono y de baja
aleacin (magnticos).
Aceros austenticos al manganeso
(acero hadfield no-magntico).
Hierros fundidos.
Aceros al carbono y de baja
aleacion
Varios grados (carbono mximo
de 1.7%).
Al incrementarse el contenido de
carbono y/o aleantes en el metal
base tambien suben los
problemas de soldadura.
Aceros al carbono y de baja
aleacionSi el contenido de carbono aleaantes
sube, tambin sube la susceptibilidad
al agrietamiento del material por ser
ms duro y menos resistente al
impacto.
Pre-calentamiento, temperatura entre
cordones y post-calentamiento son
factores crticos cuando se revisten
estos aceros.
Temperaturas de pre-
calentamientoAl incrementarse el contenido de
carbono y/o de aleantes en el metal
base, tambin se incrementan las
temperaturas de pre-calentamiento.
Al incrementarse los espesores del
metal base, tambin suben las
temperaturas de pre-calentamiento.
Normalmente, el pre-calentamiento
debe ser seguido de un enfriamiento
lento.
TIPO DE ACERO % CARBON TEMPERATURA de DE
PRECALENTAMIENTO OC
ACEROS AL CARBONO Abajo
0.20
0.30
0.45
0.20
0.30
0.45
0.80
Hasta
90
150
260
90
150
260
430
ACEROS CARBONO MOLIBDENO 0.10
0.20
0.30
0.20
0.30
0.35
150
200
260
260
320
430
ACEROS AL MANGANESO:
Silicio Estructural
Medio Manganeso
SAE 1330
SAE 1340
SAE 1350
0.35
0.20
0.30
0.40
0.50
0.25
150
150
200
260
320
260
260
320
430
480
12% Manganeso (Hadfield)
1.25
NO REQUIERE
ACEROS DE ALTA RESISTENCIA:
Manganeso - Molibdeno
Cromo Cobre - Nquel
Cromo Manganeso
0.20
0.12
0.40
MAXIMO
150
90
200
260
200
320
ACEROS AL NIQUEL:
SAE 2015
SAE 2115
Acero Nquel
SAE 2315
SAE 2320
SAE 2330
SAE 2340
0.10
0.10
0.10
0.15
0.20
0.30
0.40
0.20
0.20
0.20
Hasta
90
90
90
90
150
200
150
150
200
260
260
320
370
ACEROS AL MOLIBDENO:
SAE 4140
SAE 4340
SAE 4615
SAE 4630
SAE 4640
SAE 4820
0.40
0.40
0.15
0.30
0.40
0.20
320
370
200
260
320
320
430
480
320
370
430
430
ACEROS AL NIQUEL CROMO:
SAE 3115
SAE 3125
SAE 3130
SAE 3140
SAE 3150
SAE 3215
SAE 3230
SAE 3230
SAE 3250
SAE 3315
SAE 3325
SAE 3425
SAE 3450
0.15
0.25
0.30
0.40
0.50
0.15
0.30
0.40
0.50
0.15
0.25
0.35
0.50
90
150
200
260
320
150
260
370
480
260
480
480
480
200
260
370
430
480
260
370
540
600
370
600
600
600
BAJO CROMO/MOLIBDENO:
2% Cr - 0.5% Mo
2% Cr - 0.5% Mo
2% Cr - 1.0% Mo
2% Cr - 1.0% Mo
Hasta
0.15
Hasta
0.15
0.15
0.25
0.15
0.25
200
260
260
320
320
430
370
430
MEDIO CROMO/MOLIBDENO
5% Cr - 0.5% Mo
5% Cr - 0.5% Mo
8% Cr - 1.0% Mo
Hasta
0.15
0.15
0.15
0.25
Max
260
320
320
430
480
480
ACEROS AL CROMO:
Tipo 410
Tipo 430
0.10
0.10
150
150
260
260
PrecalentamientoReduce la tendencia a:
Desarrollar a grietas.
Desprendimiento del cordn causado por las diferentes velocidades de contraccin, causando fisuras entre el metal base y el revestimiento.
Desarrollar porosidad.
Endurecimiento de las zonas adyacentes al cordn de soldadura.
Distorsin.
Tratamiento trmico despus de soldar
Enfriamiento lento.
Re-calentamiento y
enfriamiento lento para
relevado de tensiones
causadas por la soldadura y
para ablandar posibles zonas
duras en el metal base cerca
de la soldadura.
Aceros al carbono
AISI 1008, 1020, 1040.
Regla comn de pre-calentamiento:
Agregue un cero despus del
ultimo digito para encontrar la
temperatura en grados Farenheit.
Por ejemplo: AISI 1020: 200 oF.oC = (oF 32) / 1.8
Aceros austenticos al
manganeso
Duros, tenaces y dctiles (11 - 14% Mn).
Se endurecen al impacto.
Excelentes como base para aleaciones
quebradizas como las de altos carburos
de cromo.
Muestra propiedades magnticas una
vez que se ha endurecido por trabajo.
El calor produce efectos negativos.
Preparacin del metal base
Limpiar las grasas y aceites, remover la oxidacin presente.
Remover por completo las capas anteriores de revestimientos y grietas.
El revestimiento solo puede ser tan bueno como la preparacion del metal base.
Existen riesgos de formacin de grietas desprendimiento del cordn si no hay una buena preparacin.
Separacin de capasLa separacin de una capa o capas del
revestimiento puede ocurrir como
consecuencia de:
Errores en la seleccin del
consumible de soldadura (no
compatible con metal base).
Presencia de impurezas tales como:
hidrocarburos, xidos, pintura, etc.
Capas anteriores de revestimientos.
Factores de desgaste
5 grandes grupos de desgaste.
Abrasivo (3 categorias).
Impacto.
Adhesivo (metal-metal).
Altas temperaturas.
Corrosin.
Abrasin
Este tipo de desgaste es causado
por materiales ajenos al metal
base y que entran en contacto
(friccionan) contra las partes
metlicas.
Representa del 55% al 60% de
todo el desgaste de componentes
metlicos industriales.
3 categorias de abrasin
Abrasin con bajo esfuerzo (arena
deslizandose sobre una plancha).
Abrasin con alto esfuerzo (arena
pasando sobre una plancha bajo
alta presin).
Abrasin por ranuracin (piedras
pesadas pasando sobre una
plancha bajo presin).
Abrasin con bajo esfuerzo
MATERIAL
ABRASIVO
METAL
BASE
ABRASION CON BAJO ESFUERZO (ARENA SOBRE
METAL)PARTICULA
ABRASIVA
REBABA
METAL BASE
CONVENCIONAL
MICRO-ESQUEMA DEL DESGASTE CAUSADO
POR ARENA CON BAJO ESFUERZOARENA U OTRO ABRASIVO
DESLIZANDOSE SOBRE UNA PLANCHA
DE METAL
Abrasin con bajo esfuerzoBajo impacto.
La aleaciones que contienen carburos
de cromo tienen mucho xito en
aplicaciones donde el impacto es bajo.
Componentes tpicos:
Implementos de agricultura.
Mallas de separacin (cribas).
Bombas de lechada (slurry).
ABRASION DE
ARENA SOBRE
METAL
Abrasin con alto esfuerzo
DESGASTE DE PARTES QUE RECIBEN ALTO ESFUERZO
RODILLO
DE METAL
PARTICULA
S
ABRASIVAS
CINTA METALICA
RODILLO
DE METAL
PARTICULA
S
ABRASIVAS
REBABA
S
DOS PIEZAS METALICAS OPRIMEN
MATERIAL ABRASIVO PARA QUEBRARLO
MICRO-ESQUEMA DEL DESGASTE
CAUSADO POR ABRASIVO BAJO ALTO
ESFUERZO
CINTA METALICA
Abrasin con alto esfuerzoMs intensa que la de bajo esfuerzo (partculas abrasivas pequeas que son presionados entre dos superficies metlicas).
Se presenta donde el esfuerzo (fuerza de compresin) es aplicado por dos componentes metlicos por entre los cuales pasan los abrasivos.
La superficie de los metales termina con ranuras y grietas.
Abrasin con alto esfuerzoEl rango de aleaciones usadas:
Aceros austenticos al manganeso.
Aceros martensticos.
Aleaciones con carburos finos (como los de titanio) en una matriz dura.
Componentes tipicos:
Taladros de tierra, sin-fin.
Pulverizadoras.
Quebradoras de rodillo.
Mezcladoras.
Abrasin por ranuracin
PIED
RA
METAL
BASE
GRANDES RANURAS POR
ABRASION CONTRA
PIEDRAS
EL PESO DE LA PIEDRA IMPACTA CONTRA
EL METAL A BAJA VELOCIDAD, CAUSANDO
CORTADURAS EN EL METAL BASE
MICRO-ESQUEMA QUE MUESTRA COMO LA PIEDRA RAYA AL
METAL BASE. LA RANURA ES CAUSADA POR UN
FLUJO PLASTICO DEL METAL BASE
PIED
RA
DESGASTE DE ABRASION POR RANURACION
Abrasin por ranuracinCuando la abrasin de alto o bajo
esfuerzo esta acompaado impacto o
peso, el desgaste puede ser muy
severo.
En el metal base se producen grandes
ranuras cuando piedras de gran
tamao y con repetidas veces son
compactadas con presin.
La accin del objeto pesado es similar
a un corte.
Abrasin por ranuracinLas aleaciones que contenienen
carburos son usadas con xito cuando
se encuentran en una matriz tenaz
como un manganeso austentico.
Componentes tpicos:
Tolvas de arrastre, ostra y de poder.
Quebradoras giratorias de piedra.
Palas mecnicas.
Desgaste por impacto
DESGASTE POR IMPACTO
DESGASTE POR IMPACTO SE VE EN LA
DEFORMACION Y DESPUES LA
QUEBRADURA DE LA PARTE CON EL
MENOR PUNTO DE CEDENCIA
SIMILAR DESGASTE SE VE EN LOS
MARTILLOS ROTATIVOS PARA
QUEBRAR PIEDRAS, LOS CUALES
SUFREN ALTOS IMPACTOS
Desgaste por impacto
La rpida aplicacin de cargas
compresivas produce altas
tensiones en los componentes
metlicos.
Los metales de alta dureza pueden
ser quebrados.
Los metales dctiles se deforman
y se les pueden desprender
algunas partes.
Desgaste por impactoAceros austenitcos al manganeso (11% - 20%) son la mejor opcin.
Las aleaciones martensticas tambin ofrecen modesta resistencia al impacto.
Componentes tipicos:
Cajas de acople.
Martillos rotativos.
Barras impactadoras.
Cruces de ferrocarril.
Desgaste por adhesin
DESGASTE POR ADHESION (metal-metal)
COMPONENTE METALICO
EN MOVIMIENTO
MICRO-ESQUEMAS DE DOS SUPERFICIES METALICAS MOVIENDOSE EN DIRECCIONES
OPUESTAS, MUESTRAN ASPERITAS QUE SE SUELDAN POR EFECTO DE LA PRESSION Y
CALOR, Y LUEGO SE DESPRENDEN DE SU BASE POR LA FUERZA MECANICA DEL MOVIMIENTO
DE LAS PARTES.
Asperita despegada
COMPONENTE
METALICO
EN MOVIMIENTO
Desgaste por adhesinAproximadamente el 15% de todo el
desgaste ocurre por falta de lubricacin
entre partes metlicas en movimiento.
Los revestimientos martensticos
tienen buen xito en aplicaciones de
este tipo de desgaste de metal a metal.
Otras aleaciones con xito son:
Aceros austentico al manganeso.
Aleaciones con base de cobalto.
Desgaste por adhesin
Componentes tpicos:
Rodillos, en una acera.
Rodajes de trenes.
Cuchillos.
Ejes.
Muones, en la industria cementera.
Superficies metlicas sin
lubricacin.
Desgaste por altas
temperaturasDESGASTE POR OXIDACION
A ALTA TEMPERATURA
METAL BASE
LAS ALTAS TEMPERATURAS ENCONTRADAS EN
CIERTAS APLICACIONES PUEDEN SER CAUSA DE
DESGASTE POR DESPRENDIMIENTO Y CAUSAR
GRIETAS POR OXIDACION
Desgaste por altas
temperaturasSuperficies de acero expuestas a altas temperaturas por peridos prolongados de tiempo.
El calor afecta la micro-estructura del metal base reduciendo sus propiedades mecnicas y de esta forma su durabilidad.
La mayor causa del desgaste por calor es la fatiga trmica.
Desgaste por altas temperaturas
Los aceros martensticos (5% - 12% cromo) son utilizados extensivamente para combatir la fatiga trmica.
Los carburos de cromo retienen su resistencia al desgaste a temperaturas de hasta 1,200 oF.
Componentes tipicos:
Rodillos para colada continua.
Rodillos de laminacin en aceras.
Moldes de forjas en caliente.
Desgaste por corrosinCORROSION POR LIQUIDOS ACIDOS
LIQUIDO ACIDO (ELECTROLITICO)
OXIDO
IMPUREZAS DE CARBON
ANODOS
METAL
BASE
CATODOCUANDO AGUA CONTACTA AL ACERO SE FORMAN CELDAS ELECTRICAS Y EL
LIQUIDO ACIDO ATACA LA SUPERFICIE DEL METAL, CONVIRTIENDOLO
GRADUALMENTE EN OXIDO
Desgaste por corrosinLa forma ms comn es xido.
El xido eventualmente se desprende.
La corrosion es usualmente un factor secundario de desgaste.
La eleccin de aleaciones de revestimiento para contrarrestar la corrosion se debe considerar como un asunto por separado.
Acabado de la superficie
Se maquinar despus?
Se acabar con esmeril?
Se cortar con ox-gas
combustible?
Se tratar trmicamente?
Se aceptan grietas de alivio?
Grietas de alivio
Grietas de alivio en un revestimiento de alto contenido
de Carburos de cromo
Grietas de alivio
En la familia de los carburos, algunas
aleaciones son (por diseo) sensibles a
desarrollar grietas de alivio.
Estas grietas se necesitan para prevenir
el desprendimeinto del cordn.
Estas grietas no tienen efectos nocivos
en el desempeo del revestimiento.
Clasificacin de las
aleaciones para
revestimiento
Aleaciones austenticas.
Aleaciones martensticas.
Aleaciones de carburos.
Aleaciones austenticasA las aleaciones que retienen la micro-
estructura austentica a temperatura
ambiente se les llaman austenticas.
0.5% - 1% C, 13% - 20% de aleantes
(principalmente Manganeso, con algo
de nquel y cromo), conocidas como
aceros austenticos al manganeso
aceros hadfield manganeso.
Aleaciones austenticas0.7% C, y de 20%-30% de aleantes
(igual manganeso y cromo, con algo
de nquel) producen una austenita
estable, an en alta dilucin con
aceros al carbono y de baja aleacin.
Los depsitos austenticos no deben
ser expuestos a temperaturas mayores
de 500 oF (260 oC) para prevenir
agrietamiento por endurecimiento.
Micro-estructura austentica
Aleaciones austenticas
Excelente resistencia al impacto.
Moderada resistencia a abrasin.
Excelente para relleno.
No se debe usar en situaciones con calor extremo.
Aleaciones austenticas
McKayHardalloys
118
Chrome-
Mang
119
120
Frogalloy
Tube-Alloys
218-O
AP-O
219-O
Frogalloy-
Aleaciones martensticas La martensita es una fase dura en la micro-estructura de un acero, se obtiene a partir de un enframiento rpido desde la temperatura crtica.
La velocidad de enfriamiento es determinante en la obtencin de las caractersticas de dureza.
Se requiere de un pre-calentamiento de entre 250 oF a 600 oF para evitar grietas en el depsito de soldadura.
Micro-estructura martenstica
Aleaciones martensticas Buena resistencia al impacto.
Moderada resistencia a desgaste de
metal - metal.
Usado para relleno (bajo carbono con
menos de 5% de aleacin) y
revestimiento duro.
Aleaciones de mayor contenido de
carbono con 6% -12% de aleantes se
usan como revestimiento duro.
Aleaciones martensticas
Las aleaciones de
0.25% de carbono y
18% de aleantes (ms
que todo cromo) son
excelentes para
resistencia contra
desgaste trmico y de
metal metal.
Aleaciones martensticas
McKay
Hardalloys
:
32
58
M-932
61
Tube-Alloys:
Build Up-O
258-O
M-932O
BU-S
242-S
8620-S
236-S
HW-T
Tube-Alloys:
A250-S
821-S
258-S
861-S
865-S Mod
A420M-S
868-S
A2JL-S
Aleaciones de carburosCuando en una aleacin se tienen un
alto porcentaje de carbono con un
mnimo de 12% de aleantes
(principalmente cromo), se forman
carburos de alta dureza y se dispersan
a travs de la superficie del depsito.
Son usados cuando el principal factor
de desgaste es la abrasin.
Aleaciones de carburos
Cuando el contenido de carbono
es menor de 3%, la cantidad de
carburos formados es mnimo en
comparacin con la matriz, esto
proporciona una buena
resistencia contra la abrasion y
mantiene una aceptable
resistencia al impacto.
Micro-foto de grandes carburos en
una matriz de carburo eutectica
Aleaciones de carburosCarbono de 3% - 7%, mejor resistencia contra abrasin pero menor resistencia a impacto.
Todos los revestimientos con carburos producen grietas de alivio.
Entre ms alto el carbono en la aleacion ms rpido se desarrollan las grietas.
Se pueden aplicar a:
Aceros al carbono.
Aceros de baja aleacin.
Aceros austenticos al manganeso .
Hierros fundidos.
Aleaciones de carburosEs preferible aplicar a materiales base
de alta dureza.
Para prevenir desprendimientos, el
tamao del depsito est limitado de 2
a 4 capas.
Buena resistencia a la abrasion en
temperaturas de hasta 1,200 oF.
No son maquinables.
Aleaciones de carburos
McKayHardalloys:
65
48
140
40TiC
155
Tube-
Alloys:
240-O
255-O
218TiC-O
244-O
258TiC-O
Tube-Alloys:
A43-O
A45-O
255-G
Aleaciones No-ferrosas
Base Cobalto.
Base Nquel.
Usados para combatir casi
todo tipo de desgaste. Pero,
sus altos costos los limitan a
ser usados solo aplicaciones
especficas.
Aleaciones No-ferrosas base cobalto
Usados en aplicaciones donde
existen altas temperaturas.
Abrasion con bajo esfuerzo.
Corrosin y oxidacin.
Cobalto # 6.
Cobalto # 12.
Cobalto # 1.
Cobalto # 21.
Cobalto # 6 es el ms popular,
contiene carburos de cromo en
matriz de solucin slida de
cobalto, cromo y tungsteno.
Usado donde los factores de
desgaste estn en un ambiente de
alta temperatura y/o corrosin.
Aleaciones No-ferrosas base
cobalto
Cobalto # 12, mayor porcentaje de
carburos, mayor resistencia a desgaste
por abrasin. Pero, menor resistencia al
impacto y corrosin que el # 6.
Cobalto # 1, ms carburos que # 12.
Cobalto # 21, bajo porcentaje de
carburos, buena fuerza y ductibilidad
en temperaturas hasta 2,100 oF.
Aleaciones No-ferrosas base
cobalto
Hardalloys:
1-C
6-C
12-C
21-C
Tube-Alloys:
6-G
6-S
21-G
Aleaciones No-ferrosas base
cobalto
Se emplean como substitutos
de los base cobalto, para
reducir costos.
El nquel produce una matriz
de mayor tenacidad altas
temperaturas que las de hierro.
Soldadura de hierro fundido.
Aleaciones No-ferrosas base
nquel
ELECTRODOS
McKay C
ALAMBRES
McKay C-
T1
McKay C-G
55Ni G/S
Aleaciones No-ferrosas base
nquel