Embed Size (px)
Citation preview
ContenidoIntroduccion.......................................................................................................................................2
Tecnología de la soldadura :: Proceso de arco sumergido SAW.........................................................3
El equipo............................................................................................................................................4
Ventajas.............................................................................................................................................5
Beneficios y desventajas....................................................................................................................5
Descripcion del proceso.....................................................................................................................6
El fundente.........................................................................................................................................7
Fundentes Granulados Aglomerados.............................................................................................7
Fundentes Fundidos.......................................................................................................................7
Función del fundente.........................................................................................................................8
Activos............................................................................................................................................8
Neutros..........................................................................................................................................8
Metodos de aplicación y posibilidades en cuanto a posición.............................................................9
Seguridad.........................................................................................................................................12
Parametros Recomendados para Alambres de soldadura de Arco Sumergido "SAW".....................13
Conclusión........................................................................................................................................14
Bibliografía.......................................................................................................................................15
Introducción
Al igual que en los demás procesos de soldadura por arco, este es un proceso en el cual el calor es aportado por un arco eléctrico generado entre uno o más electrodos y la pieza de trabajo.
El arco eléctrico mencionado está sumergido en una capa de fundente granulado que lo cubre totalmente protegiendo el metal depositado durante la soldadura. De aquí el nombre del proceso.
Una ventaja del proceso es que, estando el arco completamente encerrado, pueden utilizarse intensidades de corriente extremadamente elevadas sin chisporroteo o arrastre de aire. Las intensidades elevadas producen una penetración profunda y el proceso es térmicamente eficiente, puesto que la mayor parte del arco está bajo la superficie de la plancha.
Es un proceso de alta dilución, en el que aproximadamente se funde dos veces más metal base que electrodo. Corrientemente se utilizan intensidades de 200 a 2000 Amperes, aunque en los primeros días del proceso se emplearon intensidades hasta 5000 Amperes. En la actualidad estas intensidades extremadamente elevadas no son utilizadas generalmente por distintas razones, relacionadas principalmente con la metalurgia del depósito, y se prefiere depositar el metal en capas para aprovechar la ventaja de la normalización resultante del recalentamiento.
Un proceso de arco abierto que trabaje con intensidades por encima de los 300 A debe utilizarse con precaución, porque el arco es una intensa fuente de luz con elevado contenido de radiación infrarroja y ultravioleta. En la soldadura con arco sumergido no es visible el arco y tales precauciones son innecesarias. Por la misma causa el operario no puede ver el baño y juzgar el avance de la soldadura; debe confiar en que el ajuste sobre la unión permanece constante ó bien ajustar previa y cuidadosamente la trayectoria del cabezal de soldadura con respecto a la unión.
La cantidad de polvo fundente fundido durante la soldadura es aproximadamente la misma en peso que la de alambre fundido, y se deja sobre el cordón de soldadura como una capa de escoria vítrea. Bajo esta escoria el metal soldado tiene una superficie lisa, casi sin ondulaciones, debido al alto aporte de calor que produce un baño de soldadura grande que solidifica lentamente en contacto con la escoria relativamente fluida. Las soldaduras obtenidas por arco sumergido son notables por su apariencia limpia y contornos lisos. El polvo fundente no fundido durante la operación de soldadura se recupera para utilizarlo nuevamente, pero debe tenerse cuidado que no esté contaminado. Cuando se hace la soldadura en superficies inclinadas o cerca de los cantos es necesario un estante ó un dispositivo similar para soportar el fundente.
Tecnología de la soldadura:: Proceso de arco sumergido SAW
En el proceso de Arco Sumergido "SAW", el arco es iniciado entre el material base a ser soldado y la punta de un electrodo consumible, los cuales son cubiertos por una capa de un fundente granulado.
El arco es, por consiguiente, escondido en esta capa densa de fundente granulado el cual parte se funde para formar una cubierta protectora sobre el cordón de soldadura fundido, en donde sus remanentes pueden ser recuperados para ser usado nuevamente.
El proceso de arco sumergido es, principalmente llevado a cabo con equipo totalmente automático, aunque hay algunas pistolas de mano para el proceso. Para incrementar la productividad un arreglo con varios electrodos o multi-alambre puede ser implementado. Por su alto poder de deposición de metal de aporte, es particularmente conveniente para las soldaduras rectas de gran longitud con excelente calidad en posición de piso, siendo muy usado en la fabricación de grandes tanques, plantas químicas, pesadas estructuras y en la industria de la fabricación y reparación de barcos.
Cuando la soldadura comienza, un arco es creado entre el electrodo y la pieza de trabajo, en ese momento el fundente que es o derramado sobre la soldadura, o puede ser previamente servido, se derrite produciendo una costra protectora, el material fundente restante es recuperado, y reciclado para ser usado nuevamente en un proceso futuro o en el mismo proceso, dependiendo del tipo de fundente que se esté usando o de los materiales envueltos en el proceso.
El equipo
El siguiente es el diagrama de los componentes de un equipo de soldadura de arco sumergido.
1- Fuente de poder de CC o CA
(100% ciclo de trabajo).
2- Sistema de control.
3- Porta carrete de alambre.
4- Alambre-electrodo.
5- Tobera para boquilla.
6- Recipiente porta-fundente.
7- Metal base.
8- Fundente.
9- Alimentador de alambre
VentajasEntre las ventajas de este método, se incluyen:Alta productividadBajo costo en la etapa de preparación.El hecho de que se puede ejecutar en una sola pasada, hasta en materiales de gran diámetro.Es muy confiable si los parámetros de operación son los correctos...Muy poca tensión transversal.Muy bajo riesgo de grietas por HidrogenoLa soldadura es formada de manera uniforme, con una alta deposición en donde se usan alambres de hasta 3/16 de diámetro y altas corrientes que son suministradas por una fuente de poder de voltaje constante de alta capacidad que puede ser AC o DC, según el proceso, y que una vez arreglado y establecido puede ejecutar soldaduras de alta calidad con altísima producción.
En la figura de abajo se muestra un diagrama en bloques del proceso SAW.
Beneficios y desventajasCordones en acabado uniformeElevadas tasas de deposición (3 a 40kg/h) con alta eficienciaFacilidad de operación y aprendizajePermite la utilización de distintas técnicas que contribuyen para el aumento de la productividad (múltiples alambres, adición de polvillo de hierro, etc.)Proceso estable con poco humo y salpicaduras
El lado malo del proceso es que los equipos son muy costosos, así como la instalación que se puede convertir en algo compleja, en donde grandes estructuras metálicas son fabricadas para poder instalar las cabezas de soldadura que tendrán que moverse transversal, horizontal, vertical, orbital, y a veces hasta
diagonalmente. Aunque también hay casos en que el proceso solo se puede ejecutar si el movimiento de traslación está en la pieza a ser soldada.
Descripción del proceso
De los métodos de soldadura que emplean electrodo continuo, el proceso de arco sumergido desarrollado simultáneamente en EE.UU. y Rusia a mediados de la década del 30, es uno de los más difundidos universalmente.
Es un proceso automático, en el cual, como lo indica la figura, un alambre desnudo es alimentado hacia la pieza. Este proceso se caracteriza por que el arco se mantiene sumergido en la masa de fundente, provisto desde la tolva, que se desplaza delante del electrodo.
De esta manera el arco resulta invisible, lo que constituye una ventaja, ya que evita el empleo de elementos de protección contra la radiación ultravioleta e infrarroja, que son imprescindible en otros casos.
Las corrientes utilizadas en este proceso varían en un rango que va desde los 200 hasta los 2000 amperes, y los espesores que es posible soldar varían entre 5 mm y hasta más de 40mm.
Usualmente se utiliza corriente continua con electrodo positivo, cuando se trata de intensidades inferiores a los 1000 amperes, reservándose el uso de corriente alterna para intensidades mayores, a fin de evitar el fenómeno conocido como soplo magnético.
El proceso se caracteriza por sus elevados regímenes de deposición y es normalmente empleado cuando se puede soldar grandes espesores de acuerdo al carbono o de baja aleación.
El fundente
Fundentes Granulados Aglomerados
Se fabrican mezclando en seco los ingredientes del fundente y luego aglomerándolos en una mezcla con silicato liquido, entonces los gránulos del fundente son horneados una temperatura relativamente baja para eliminar el agua del silicato liquido. Este tipo de fundente puede contener partículas metálicas desoxidantes las cuales pueden favorecer a la buena operación sobre oxido y escamas metálicas.
Una desventaja notable de este tipo de fundente es su alta capacidad higroscópica, mientras están almacenados son capaces de absorber altas cantidades de humedad si no están apropiadamente aislados y acondicionados. Un procedimiento eficaz para eliminar la humedad, si se sospechara de su existencia, es el de hornear los paquetes de fundente sin abrir en hornos para electrodos a una temperatura de entre 260 Grados Centígrados (500 F) y 427 Grados Centígrados (800 F) durante un tiempo no mayor de 6 horas, lo que debería remover toda la humedad existente, muchos operadores prefieren hacer este procedimiento con todos los paquetes de fundente, incluyendo los nuevos, como una forma de asegurar el resultado de sus soldaduras y garantizando así que estén libres de contaminación.
Fundentes Fundidos
Como su nombre lo indica, son fabricados mezclando los ingredientes para luego fundirlos en un horno eléctrico de alta temperatura hasta formar un líquido homogéneo. Este fundente líquido al enfriarse vuelve a su estado sólido para luego ser triturado en un molino hasta lograr la granulometría adecuada al formato requerido. Su ventaja principal es que debido a su alta dureza, producto del proceso de fundición a alta temperatura de 1614 Grados Centígrados (3000 F), es que el grado de hidroscopia es casi nulo, es muy difícil que este material absorba humedad, no obstante alguna humedad podría condensarse en las superficies de los granos, la cual es de fácil manejo pudiéndose eliminar a una muy baja temperatura, 145 Grados Centígrados (300 F) por una hora, el proceso de fundición también logra que los componentes se mezclen químicamente uniforme, esto proporciona un rendimiento estable de la soldadura, incluso a altos niveles
de corriente, también permiten una velocidad de avance más alta durante el proceso de soldadura.
Función del fundente
Entre las principales funciones del fundente para la soldadura de arco sumergido podríamos enumerar las siguientes:Protege la soldadura fundida de la interacción con la atmósfera.Limpia y desoxida la soldadura fundida.Ayuda a controlar las propiedades químicas y mecánicas del metal de aporte en la soldadura.Existen dos métodos importantes para elaborar los fundentes, Granulados y fundidos.
Los fundentes también se clasifican según su efecto en los resultados finales de la operación de soldadura, existen dos categorías en este sentido y son los Activos y los Neutros:
Activos
Los fundentes activos son aquellos que causan un cambio sustancial en la composición química final del metal de soldadura cuando el voltaje de soldadura (y por consiguiente la cantidad de Fundente) es cambiado. Los fundentes fundidos generalmente aportan grandes cantidades de Magnesio y Silicio al material de aporte, incrementando la resistencia, pero cuando se usa fundente activo para hacer soldaduras de multipases, puede ocurrir una excesiva acumulación de estos componentes resultando en una soldadura muy vulnerable a las grietas y las fracturas, los fundentes activos deben ser usados limitadamente en las soldaduras con pasos múltiples, especialmente sobre oxido y escamas metálicas, un cuidado especial en la regulación del voltaje es recomendado cuando se usa este tipo de fundentes en el procedimiento de soldadura con pasos múltiples para evitar la saturación de Magnesio y Silicio, en líneas generales, no es recomendado el uso de fundentes activos en soldaduras de pasos múltiples en laminas de un diámetro superior a los 25 mm (1").
Neutros
Como su clasificación misma lo dice este tipo de fundentes no causan cambios
significativos en la composición química del metal de aporte, ni siquiera con variaciones de voltaje. Los fundentes neutros no afectan la fuerza de la soldadura indiferentemente al voltaje o numero de pases de soldadura que se apliquen. Como regla general, los fundentes neutros deben ser parte de las especificaciones de las soldaduras con pases múltiples.
Métodos de aplicación y posibilidades en cuanto a posición
El proceso de soldara en la Soldadura Arco Sumergido consiste en un alambre (electrodo) pelado, continuamente alimentado, el cual produce el arco eléctrico con la pieza formando así el pozo de fusión, siendo ambos recubiertos por una camada de flujo granular fusible que protege al metal contra la contaminación atmosférica, además de otras funciones metalúrgicas. Por lo tanto, el arco y el pozo de fusión no son visibles; el arco permanece "sumergido", evitando que el operador utilice antiparras de soldadura.
Proceso ampliamente utilizado en industrias de transformación, calderas pesadas, industria naval, implementos agrícolas, mantenimiento pesado en general (ej.: llenado de ruedas, ruedas guías y enlaces, recuperación de rollos de laminación), en soldaduras que exijan una alta productividad, con una alta tasa de deposición en las posiciones plana y horizontal.
El método de aplicación más popular es el método mecánico donde el operador controla toda la operación. El segundo en popularidad es el método automático, donde toda operación consiste en oprimir un botón. El proceso puede aplicarse semiautomáticamente; sin embargo, no es muy popular. El proceso no puede aplicarse manualmente porque es imposible para el soldador controlar un arco no visible.El proceso de soldadura por arco sumergido es una técnica limitada en cuanto a posición plana horizontal de filete. Las posiciones son limitadas debido al gran charco de metal fundido, el cual es muy fluido; la escoria estam bien muy fluida y tendera a salirse de la unión. Bajo procedimientos especiales controlados es posible soldar en posición horizontal. Dispositivos especiales son necesarios en este caso para mentener el fundente hacia arriba de modo que la escoria y el metal fundidos no escapen. S.A.W.
En el proceso de Arco Sumergido "SAW", el arco es iniciado entre el material base a ser soldado y la punta de un electrodo consumible, los cuales son cubiertos por una capa de un fundente granulado. El arco es, por consiguiente, escondido en esta capa densa de fundente granulado el cual parte se funde para formar una cubierta protectora sobre el cordón de soldadura fundido, en donde sus remanentes pueden ser recuperados para ser usado nuevamente.
El proceso de arco sumergido es, principalmente llevado a cabo con equipo totalmente automático, aunque hay algunas pistolas de mano para el proceso. Para incrementar la productividad un arreglo con varios electrodos o multi-alambre puede ser implementado. Por su alto poder de deposición de metal de aporte, es particularmente conveniente para las soldaduras rectas de gran longitud con excelente calidad en posición de piso, siendo muy usado en la fabricación de grandes tanques, plantas químicas, pesadas estructuras y en la industria de la fabricación y reparación de barcos. Cuando la soldadura comienza, un arco es creado entre el electrodo y la pieza de trabajo, en ese momento el fundente que es o derramado sobre la soldadura, o puede ser previamente servido, se derrite produciendo una costra protectora, el material fundente restante es recuperado, y reciclado para ser usado nuevamente en un proceso futuro o en el mismo proceso, dependiendo del tipo de fundente que se este usando o de los mateiales envueltos en el proceso. La soldadura es formada de manera uniforme, con una alta deposición en donde se usan alambres de hasta 3/16 de diámetro y altas corrientes que son suministradas por una fuente de poder de voltaje constante de alta capacidad que puede ser AC o DC, según el proceso, y que una vez arreglado y establecido puede ejecutar soldaduras de alta calidad con altísima producción.
Seguridad
Según la NASD (Nacional Ag Safety Database), las medidas de seguridad necesarias para trabajar con soldadura con arco son las siguientes.Recomendaciones generales sobre soldadura con arcoAntes de empezar cualquier operación de soldadura de arco, se debe hacer una inspección completa del soldador y de la zona donde se va a usar. Todos los objetos susceptibles de arder deben ser retirados del área de trabajo, y debe haber un extintor apropiado de PQS o de CO2 a la mano, no sin antes recordar que en ocasiones puede tener manguera de espuma mecánica.Los interruptores de las máquinas necesarias para el soldeo deben poderse desconectar rápida y fácilmente. La alimentación estará desconectada siempre que no se esté soldando, y contará con una toma de tierraLos porta electrodos no deben usarse si tienen los cables sueltos y las tenazas o los aislantes dañados.La operación de soldadura deberá llevarse a cabo en un lugar bien ventilado pero sin corrientes de aire que perjudiquen la estabilidad del arco. El techo del lugar donde se suelde tendrá que ser alto o disponer de un sistema de ventilación adecuado. Las naves o talleres grandes pueden tener corrientes no detectadas que deben bloquearse.Equipo de protección personalLa radiación de un arco eléctrico es enormemente perjudicial para la retina y puede producir cataratas, pérdida parcial de visión, o incluso ceguera. Los ojos y la cara del soldador deben estar protegidos con un casco de soldar homologado equipado con un visor filtrante de grado apropiado.La ropa apropiada para trabajar con soldadura por arco debe ser holgada y cómoda, resistente a la temperatura y al fuego. Debe estar en buenas condiciones, sin agujeros ni remiendos y limpia de grasas y aceites. Las camisas deben tener mangas largas, y los pantalones deben ser de bota larga, acompañados con zapatos o botas aislantes que cubran.Deben evitarse por encima de todo las descargas eléctricas, que pueden ser mortales. Para ello, el equipo deberá estar convenientemente aislado (cables, tenazas, porta electrodos deben ir recubiertos de aislante), así como seco y libre de grasas y aceite. Los cables de soldadura deben permanecer alejados de los cables eléctricos, y el soldador separado del suelo; bien mediante un tapete de caucho, madera seca o mediante cualquier otro aislante eléctrico. Los electrodos nunca deben ser cambiados con las manos descubiertas o mojadas o con guante
Parámetros Recomendados para Alambres de soldadura de Arco Sumergido "SAW"
Diámetro de Alambre Pulgadas (mm)
Rango de Corriente en Amperios
Rango de Tensión en Voltios
1/16" (1.6) 150-500 22-305/64" (2.0) 175-600 24-323/32" (2.4) 250-700 26-345/32" (4.0) 400-1000 28-38
Data de Deposición para Alambres de soldadura de Arco Sumergido "SAW"
Diámetro de Alambre (Electrodo) Pulgadas (mm)
Amperaje
Rango de Deposición Lbs./Hr (Kg/Hr)
Eficiencia
1/16" (1.6)
5/64" (2.0)
3/32" (2.4)
1/8" (3.2)
5/32" (4.0)
3/16" (4.8)
400500
300400500
400500600
400500600700
500600700800900
60070080090010001100
13.0 (5,90)17.0 (7,71)
10.8 (4,90)14.5 (6,58)18.2 (8,26)
13.2 (5,99)17.0 (7,71)22.0 (9,98)
11.0 (4,99)14.5 (6,58)18.0 (8,16)21.2 (9,62)
12.5 (5,67)16.0 (7,26)19.5 (8,85)23.0 (10,43)26.0 (11,79)
13.9 (6,31)17.5 (7,94)21.0 (9,53)25.0 (11,34)29.2 (13,25)34.0 (15,42)
99%99%
99%99%99%
99%99%99%
99%99%99%99%
99%99%99%99%99%
99%99%99%99%99%99%
Conclusión
Como en todo proceso de soldadura, la manera adecuada de controlar sus parámetros críticos y asegurar una buena calidad de junta, consiste en contar con personal capacitado y experimentado tanto en el diseño como en la ejecución y control de la junta. El Código ASME de Recipientes a Presión, en su Sección IX dicta las reglas para la calificación tanto del personal de soldadura como del proceso con sus variables criticas. Si bien el proceso SAW limita enormemente la exposición del operador a humos nocivos, por la cobertura del fundente, es igualmente importante mantener una ventilación adecuada y controlar todos los riesgos para el personal y para los equipos. Como conclusión, el proceso de soldadura por arco sumergido presenta varias ventajas en comparación con otros procesos, y quizás el mayor beneficio sea su alta productividad. De todas formas, para determinar el uso del proceso SAW deben evaluarse primeramente los siguientes factores: espesor del material base a soldar, accesibilidad de la junta y su posición, así como el volumen de soldadura a producir.
Bibliografía
http://www.construsur.net/index.php/nota/ver/Tecnologia/tecnologia-de-la-soldadura-::-proceso-de-arco-sumergido-saw/3
http://fabricasiondeconstruccionessoldadas.blogspot.com/2009_02_01_archive.html
http://www.esab.com/es/sp/education/Reparacion-y-Mantenimiento.cfm
http://www.drweld.com/submergedarc.html
http://www.obtesol.es/index.php?option=com_content&task=view&id=121&Itemid=32
