FLUX CORED ARC WELDING (FCAW)

Procesos de SoldaduraSOLDADURA POR FUSIONARCO ELECTRICO OXIGAS

SMAW (ARCO ELECTRICO MANUAL)

GTAW (TIG)

GMAW (MIG/MAG)

FCAW

SAW (ARCO SUMERGIDO)

ELECTRODO

VARILLA

ALAMBRE MACIZO

ALAMBRE TUBULAR

Introduccin: Los conceptos bsicos del empleo de alambres continuos se desarrollaron a comienzos de 1920 Sin embargo, los desarrollos de electrodos revestidos en esta dcada redujeron el inters por otros mtodos de soldadura El proceso de FCAW fue presentado en la exposicin de la AWS realizada en Buffalo, New York, en Mayo de 1954 Los consumibles y equipos fueron mejorados e introducidos en la forma que los conocemos en 1957

La soldadura por arco con ncleo de fundente (flux cored arc welding - FCAW) es un proceso de soldadura por arco que aprovecha un arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. Este proceso combina las caractersticas de las soldaduras SMAW, SAW y GTAW.| Este proceso se emplea con proteccin de un fundente contenido dentro del electrodo tubular, con o sin proteccin adicional de un gas. El proceso FCAW tiene dos variaciones principales que difieren por la proteccin del charco de soldadura: Auto - protegido. Con escudo de gas. Normalmente, la soldadura por arco con ncleo de fundente es un proceso semiautomtico, aunque tambin se emplea para soldadura automtica o mecanizada.

ALAMBRES TUBULARESEl alambre tubular esta conformado por: Revestimiento metlico, tiene como funcin contener los elementos del fundente y conducir la corriente elctrica. Ncleo Fundente. Elementos de aleacin. Formadores de escoria.

1RELLENO

2SOLIDO TUBULAR

FLEJE

Fabricacin de Alambres Tubulares

Polvos del ncleo Tolva

Fleje metlico

Cada de fundente

Rodillos de conformado Forma U

Rodillos de cerrado

A trefilado

Alambres tubulares: Proporcionar elementos desoxidantes y refinadores para incrementar las propiedades mecnicas del deposito. Proporcionar elementos estabilizadores de arco que incrementa su suavidad y reduzca la salpicadura. Proporcionan elementos aleantes que mejoran las caractersticas mecnicas de la unin soldada. Producir la atmosfera de gas que proteja al arco, la transferencia de metal y la zona de metal liquido (autoprotegidos).

Tipos de alambres tubulares:Con proteccin de gas: Requieren de una proteccin gaseosa suministrada de una fuente externa. que es

Auto - protegidos: En el ncleo se encuentran elementos que al descomponerse qumicamente producen una atmsfera rica en CO2 y CO.

Boquilla Tobera Punta de contacto(conductora de corriente)

Gas de proteccin Escoria solidificada

Polvos metlicos, fundentes y materiales formadores de escoria Arco y metal transferido

Depsito lquido Depsito solidificado Escoria lquida

Punta de contacto(conductora de corriente)

Electrodo Tubular Autoprotegido Escoria lquida Escoria solidificada

Polvos metlicos, materiales formadores de vapor, desoxidantes y refinadores Gas de proteccin, formado de los materiales del ncleo Arco y metal transferido

Depsito solidificado

Depsito lquido

CARACTERSTICAS PRINCIPALES

Alta productividad debido a la alimentacin continua de alambre. Beneficios metalrgicos derivados de la presencia de fundente. La formacin de escoria soporta y conforma el perfil de los cordones de soldadura.

APLICACIONES

Fabricacin de Estructuras. Astilleros. Tubera industrial. Ferrocarriles. Equipo pesado. Mantenimiento y reparacin.

Estructuras: La aplicacin de mayor volumen de consumo del proceso. Trabajo en taller y de ereccin de edificios. Gran cantidad de uniones, tipo filete, de un paso.

Astilleros: Gran variedad de materiales y espesores. Facilidad de empleo en fuera de posicin.

Tubera industrial En ocasiones se emplea para depositar el paso de relleno. Ms fcil de aplicar que el alambre slido. Mejores propiedades mecnicas. Reduccin de defectos como porosidades.

Ferrocarriles: Se emplea en grandes cordones donde el uso del arco sumergido es imprctico. Se aplica sobre placas oxidadas.

Equipo pesado: Grandes espesores de placa. Grandes cordones en filetes se pueden aplicar en un solo paso. La facilidad de remocin de escoria reduce el tiempo de limpieza.

Mantenimiento y reparacin.

Transportacin:Popular debido a la alta productividad en diversos espesores. Cordones de gran longitud. Facilidad de mecanizacin. Menos sensible a un pobre ajuste de la junta.

EQUIPO NECESARIO Fuente de poder. Sistema de alimentacin de alambre. Fuente de gas de proteccin y sistema de regulacin de gas. Antorcha. Pinza de tierra. Cables de conexin.

FUENTE DE PODER Proporciona la energa elctrica con las caractersticas adecuadas para establecer y mantener el arco. Las ms populares son las de corriente directa voltaje constante (CV). Se recomienda que la capacidad sea de 300 A mnimo y un ciclo de trabajo 100%. Debe ser capaz de incrementos unitarios de voltaje.

ALIMENTADORES Tienen la funcin de proporcionar una alimentacin continua y uniforme de alambre a una velocidad previamente seleccionada. Se prefieren los de velocidad constante en conjunto con las mquinas CV. La velocidad de alimentacin de alambre determina el amperaje aplicado al electrodo. Es preferido el uso de rodillos (estriados) moleteados.

ANTORCHA Tiene la funcin de conducir la corriente elctrica, el gas de proteccin y el electrodo. Se recomienda una capacidad mnima de 400 A. Existen modelos enfriados por aire y por agua. Lo que busca un operador es la fcil manipulacin, comodidad, poco peso y durabilidad.

GAS DE PROTECCIN Se emplean reguladores flujmetros para ajustar el volumen de gas necesario para una adecuada proteccin. Es importante que el regulador flujmetro tenga la capacidad suficiente para manejar el gasto requerido.

VARIABLES DEL PROCESO (FCAW) CORRIENTE VOLTAJE STICK OUT VELOCIDAD DE ALIMENTACION DEL ALAMBRE FLUJO DE GAS VELOCIDAD DEL DEPOSITO EFICIENCIA DEL DEPOSITO

Esquema del proceso

Corriente (A):Es proporcional a la velocidad de alimentacin: Una mayor corriente: eleva la deposicin horaria, aumenta la penetracin. Una menor corriente: produce transferencia muy globular, produce salpicaduras gruesas, porosidad del metal sobre todo en los autoprotegidos

Voltaje (V):Es proporcional a la longitud de arco: Un mayor voltaje: produce demasiadas salpicaduras y cordones irregulares. Un menor voltaje: produce cordones muy angostos y poca penetracin.

Stick Out (mm):Es la longitud libre desde el tubo de contacto hasta el material base: Un mayor stick out: produce arco inestable con salpicaduras. Un menor stick out : produce acumulacin de salpicaduras en la boquilla, porosidad y marca de gusano. A B C D E F Boquilla Punta de contacto SO visible Stickout elctrico Distancia punta de contacto-Trabajo contactoLongitud de Arco

Velocidad de Alimentacin (cm/min): Referida a la rapidez de desplazamiento del alambre: Con baja velocidad y alta corriente, el aporte se recalienta y existe la posibilidad de tener escoria atrapada. Si la velocidad es alta los cordones son irregulares y se mantiene poco control.

CORRIENTE VS VELOCIDAD ALIMENTACIN800 Vel. de Alambre (ipm)0.035 0.045

600 4000.062

200 0 125

0.052

175

225

275

325

400

Corriente (A) Corriente (A)

Flujo de Gas (l/min):Referida al caudal de gas de proteccin (cuando el alambre no es autoprotegido): Un bajo caudal no protege bien el deposito obtenindose soldaduras porosas y oxidadas. Un excesivo caudal produce turbulencias ingresando aire y se obtiene el mismo efecto .

Tasa de Depsito (kg/h): Es el peso del metal depositado en una unidad de tiempo Depende de todas las variables anteriormente descritas.

121/16

T de D (lb/hr)

9 6 3 0 125 1500.045

0.035 0.052

Posicin Vertical200 225 250 275

Corriente (A) Corriente(A)

Eficiencia del Depsito (%): Es la cantidad de material que se deposita con respecto al material adquirido. Tambin depende de todas las variables anteriormente descritas. Varia entre: 80 a 90% con proteccin gaseosa 78 a 87% alambres auto protegidos

CLASIFICACIN DE ELECTRODOS (AWS A5.20-95 SPECIFICACION FOR CARBON STEEL ELECTRODES FOR FCAW)DESIGNACION AWS A5.9 A5.18 A5.20 * A5.22 A5.28 A5.29 ESPECIFICACION (MATERIAL DE APORTE) Aceros Inoxidables TIG/MIG-MAG/FCAW Aceros al Carbono MIG-MAG/FCAW Aceros al Carbono FCAW Aceros al Cromo y al Cromo Nquel FCAW (Aceros Inoxidables) Aceros de Baja Aleacin TIG/MIG-MAG/FCAW Aceros de Baja Aleacin FCAW

* Agrupa a la mayoria de materiales de aporte de FCAW

AWS A5.20No obligatorio

E X X TX MJ HZElectrodo Resistencia mn a la traccin del metal depositado en P.S.I. x 10,000 Posiciones de Soldadura: 0 Plano y horizontal 1 Toda posicin Nivel de H2en el metal depositado A menor nmero, menor nivel de H2 Resilencia Indica tipo de gas de proteccinSubndice

Alambre Tubular

Ejemplo AWS A5.20

E70TE70T-1MJ H8E Electrodo. 7 Resistencia a la tensin (psi/10, 000). 0 Posicin. T Tubular. 1 Desempeo y uso. M Mezcla de gas. J Resistencia al impacto 20 ft/lb @ - 40 oF. H8 Nivel de hidrgeno.

GASES COMUNMENTE UTILIZADOS Bixido de Carbono (CO2). Menor costo. Alta profundidad de penetracin. Produce una transferencia globular, aunque con algunas formulaciones la transferencia puede ser tipo spray axial. Tendencia a oxidar los metales presentes en el arco. Mezclas de Argn y CO2. 75-25 y 80-20 son las ms empleadas, no se recomienda mayor contenido de argn ya que se pierde la capa de escoria. Incrementan la eficiencia de los desoxidantes del fundente. Se obtiene mayor resistencia a la tensin y lmite de cedencia que con CO2.

EXSATUB 71NORMA

AWS/ASME/SFA-5.20 E 71T-1/T-1M/T-9/T-9M H8

Propiedades Mecnicas:Resistencia a la Traccin Despus de soldado Con alivio de tensiones, 8 horas a 600C 593 N/mm 2 86 000 lb/pulg2 572 N/mm 2 83 000 lb/pulg2 Lmite Elstico 524 N/mm 2 76 000 lb/pulg2 503 N/mm 2 73 000 lb/pulg2 28% 68% 43 J 27 J 27% 67% 89 J 43 J Elongaci n (l=5d) Reducci n de rea Ch V 22C -18C

Caractersticas: Alambre tubular para toda posicin, trabaja con CO2 o mezcla de Argn/CO2 como gas protector. Buenas propiedades frente al impacto a baja temperatura. La remocin de escoria es fcil, lo cual facilita el depsito de cordones en posicin vertical ascendente. El contorno de la soldadura en filete es plano a ligeramente convexo con buena humectacin en los bordes de la junta.Dimetro (mm) Presentacin (Kg) Gas de Proteccin 1,60 15 (carrete) 27,27 (rollo) 100% CO2, Ar/CO2 (80/20 75/25)

EXSATUB 711NORMA

AWS/ASME/SFA-5.20 E 71T-11

Propiedades Mecnicas:Resistencia a la Traccin 610 629 N/mm2 88 500 91 000 lb/pulg2 Caractersticas: Lmite Elstico 431 448 N/mm2 62 000 65 000 lb/pulg2 22 - 24% Elongacin (l=5d)

Diseado para realizar soldaduras en toda posicin. El alambre EXSATUB 711 no requiere gas de proteccin. El arco de soldadura es suave y se generan pocas salpicaduras, la escoria cubre completamente el cordn de soldadura y es de fcil remocin. Presenta buena apariencia del cordn de soldadura.Dimetro (mm) Presentacin (kg) 1,60 11,34 / 15 2,00 11,34

EXSATUB 81Ni1NORMA

AWS/ASME/SFA-5.20 E 81T1-Ni1 H4

Propiedades Mecnicas:Resistencia a la Traccin Despus de soldado Con alivio de tensiones, 2 horas a 621C 604 N/mm 2 87 500 lb/pulg2 593 N/mm 2 86 000 lb/pulg2 Lmite Elstico 552 N/mm 2 80 000 lb/pulg2 518 N/mm 2 75 000 lb/pulg2 27% 71% 94 J 60 J 26% 71% 103 J 85 J Elongaci n en 2 Reducci n de rea Ch V -40C -51C

Caractersticas: El metal depositado tiene excelentes propiedades de impacto a bajas temperaturas tanto despus de soldado (as welded) como luego de un alivio de tensiones (stress relieved), esto se debe al cuidadoso equilibrio de los elementos aleantes agregados en el interior del alambre tubular El producto EXSATUB 81 Ni1 cubre ampliamente los requerimientos exigidos para el producto TENACITO 80 (E 8018-C3)Dimetro (mm) Presentacin (Kg) Gas de Proteccin 1,60 15 (carrete) Ar/CO2 (80/20 75/25)

EXSATUB 74NORMA

AWS/ASME/SFA-5.20 E 70T-4

Propiedades Mecnicas:Resistencia a la Traccin 600 N/mm2 87 000 lb/pulg2 Lmite Elstico 441 N/mm2 26% 64 000 lb/pulg2 Elongacin (l=5d)

Caractersticas:

Especialmente diseado para soldadura en posicin plana y filete horizontal. El alambre EXSATUB 70T-4 no requiere gas de proteccin. El arco de soldadura es muy estable y su escoria es de fcil remocin. El metal depositado es resistente a la fisuracin. Adaptable a una gran variedad de condiciones de soldadura de taller y soldadura en campo libre.Dimetro (mm) Presentacin (kg) 2,40 / 3,00 22,72 (Rollos)

VENTAJAS DEL PROCESO Produce uniones de alta calidad a bajo costo y menor esfuerzo que el proceso SMAW. Ms flexible que el proceso de arco sumergido. Excelente contorno de cordones de filete horizontal. Elevado factor de operacin. Alta tasa de depsito. Relativamente alta eficiencia del electrodo.

Se requiere menor limpieza inicial que con proceso GMAW. Se reduce la distorsin en relacin con el proceso SMAW. Arco visible, fcil de usar. Alta resistencia al agrietamiento bajo el cordn.

TASA DE DEPSITO E71T-1

121/16

T de D (lb/hr)

9 6 3 0 125 1500.045

0.035 0.052

Posicin Vertical200 225 250 275Corriente (A)

TASA DE DEPSITO E70T-1

30 25T de D (lb/hr)3/32 1/8 1/16

20 15 10 5 0 100 250 375Corriente (A)0.052 5/64

450

750

LIMITACIONES DEL PROCESO Hasta la fecha, est limitado a materiales ferrosos y base nquel. Produce una capa de escoria que debe ser removida. En base peso, los electrodos tubulares son ms costosos que los slidos. El equipo es ms costoso y complicado que el de proceso SMAW; sin embargo, el incremento en la productividad lo compensa. La proteccin del gas puede afectarse por las corrientes de aire.

CALIDAD DE SOLDADURA PROBLEMAS COMUNES Inclusiones de escoria Porosidad Escoria del cordn anterior Velocidad de avance errtica Angulo de avance inadecuado Flujo de gas insuficiente o inadecuado Rfagas de viento que eliminan la proteccin de gas Corriente, voltaje excesivos

Fusin incompleta

Velocidad de avance muy alta Insuficiente amperaje de soldadura

Socavado

Excesivo amperaje de soldadura Voltaje demasiado alto Velocidad de avance alta

Porosidad de agujero de gusano

Causado por humedad o azufre en el acero Limpiar la superficie de la junta Precalentar para eliminar la humedad

PROCEDIMIENTO DE SOLDADURAPIEZA RECUPERADA"UA DE CUCHARA DE PALA O&K" DESGASTE Abrasin severa e impacto moderado MATERIAL BASE Acero al Cromo MolibdenoPOSICION DE SOLDADURA Plana

UNION Y RECONSTRUCCIONPROCESO DE SOLDADURA MATERIAL DE APORTE

RECARGUEFCAW (Alambre Tubular) EXSATUB 1000-O

FCAW (Alambre Tubular) EXSATUB 74

PROCEDIMIENTO DE SOLDADURAPIEZA RECUPERADA"CANTONERA DE TRACTOR" DESGASTE Abrasin severa e Impacto moderado MATERIAL BASE Acero de Alta Resistecia y Baja AleacinPOSICION DE SOLDADURA Plana

UNION Y RECONSTRUCCIONPROCESO DE SOLDADURA MATERIAL DE APORTE

RECARGUEFCAW (Alambre Tubular) EXSATUB 43-O

FCAW (Alambre Tubular) EXSATUB 309LG-0

PROCEDIMIENTO DE SOLDADURAPIEZA RECUPERADA"MARTILLO DE MOLINO" DESGASTE Abrasin severa e Impacto moderado MATERIAL BASE Acero Fundido SAE 5056POSICION DE SOLDADURA Plana

UNION Y RECONSTRUCCIONPROCESO DE SOLDADURA MATERIAL DE APORTE

RECARGUEFCAW (Alambre Tubular) EXSATUB MnCr-O

FCAW (Alambre Tubular) EXSATUB 711