SALTILLO, COAHUILA, MÉXICO, OCTUBRE DE2010 · soldadura mediante un análisis de todas las...
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CORPORACIÓN MEXICANA DE INVESTIGACIÓN EN MATERIALES DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO PROCESO DE SOLDADURA GMAW EN ACEROS ESTRUCTURALES ASTM A-568: ADECUACIÓN DE PARÁMETROS POR ING. ISMAEL ESTRADA GUERRERO MONOGRAFÍA EN OPCIÓN COMO ESPECIALISTA EN TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA INDUSTRIAL SALTILLO, COAHUILA, MÉXICO, OCTUBRE DE 2010
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CORPORACIÓN MEXICANA DE INVESTIGACIÓN EN MATERIALES
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO
PROCESO DE SOLDADURA GMAW EN ACEROS ESTRUCTURALES
ASTM A-568: ADECUACIÓN DE PARÁMETROS
POR
ING. ISMAEL ESTRADA GUERRERO
MONOGRAFÍA
EN OPCIÓN COMO ESPECIALISTA EN TECNOLOGÍA
DE LA SOLDADURA INDUSTRIAL
SALTILLO, COAHUILA, MÉXICO, OCTUBRE DE 2010
CORPORACIÓN MEXICANA DE INVESTIGACIÓN EN MATERIALES
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO
PROCESO DE SOLDADURA GMAW EN ACEROS ESTRUCTURALES
ASTM A-568: ADECUACIÓN DE PARÁMETROS
POR
ING. ISMAEL ESTRADA GUERRERO
MONOGRAFÍA
EN OPCIÓN COMO ESPECIALISTA EN TECNOLOGÍADE LA SOLDADURA INDUSTRIAL
SALTILLO, COAHUILA, MÉXICO, OCTUBRE DE 2010
Corporación Mexicana de Investigación en Materiales
Gerencia de Desarrollo Humano
División de Estudios de Posgrado
Los miembros del Comité Tutoñal recomendamos que la Monografía
"PROCESO DE SOLDADURA GMAW EN ACEROS ESTRUCTURALES
ASTM A-568: ADECUACIÓN DE PARÁMETROS", realizada por el alumno
ISMAEL ESTRADA GUERRERO con número de matrícula 07-ES056 sea
aceptada para su defensa como Especialista en Tecnología de la Soldadura
Industrial.
El Comité Tutorial
Dr. Benjamín Vargas AristaTutor Académico
Dr. Fjélipe'Artüro Reyes'ValdezAsesor
Ing. Jorge Chang HuertaTutor en Planta
M.C. Claudia
Coordinación
nzález Rodríguezsgrado
DEDICATORIAS Y AGRADECIMIENTOS
Ya que los deseos de superarme y de lograr éste triunfo de culminar mi
trabajo de especializacion, el que representa un esfuerzo por superarme
profesional y personalmente; quiero dedicar y expresar todo mi agradecimiento
a quienes con su ayuda, apoyo y comprensión, me alentaron a lograr esta
realidad:
A Dios; por iluminarme en el camino a seguir y siempre está conmigo en
los buenos y sobre todo en los malos momentos.
A mis padres; sabiendo que no existiría una forma de agradecer toda
una vida de sacrificios y esfuerzos, quiero que sientan que el objetivo logrado
también es suyo.
A mis hermanos Cindy y Ernesto; que por ser el mayor es mi deber
marcar el ejemplo y por ello este triunfo lo comparto con ustedes.
Agradezco también siempre los medios que se me brindaron para la
realización de este proyecto especialmente;
Al Consejo Nacional para la Ciencia y la Tecnología (CONACYT), así
como a la Corporación Mexicana de Investigación en Materiales (COMIMSA).
A mis asesores porque me guiaron durante todo el trayecto, su experiencia, su
ayuda y sus consejos fueron determinantes: Ing. María Eugenia Herrera
López, Dr. Benjamín Vargas Arista y Dr. Arturo Reyes.
Al Ing. Francisco Alberto Martínez Martínez; por apoyarme y
entenderme en el último tramo de éste proyecto, por las salidas temprano del
trabajo, por permitirme asistir a mis seminarios, por darme el tiempo para
terminarían anhelado proyecto. Ingeniero es usted para mí un gran ejemplo de
conocimiento y perseverancia.
A mi amiga y compañera Sarah por el tiempo dedicado a este trabajo.
A la empresa que permitió la realización éste proyecto Powebrace Rail
Products División y a su líder el Ing. Alejandro Sánchez; que no sólo ayudó a
darme la oportunidad de detectar áreas de mejora sino que me permitió aplicar
mis conocimientos resultando una relación ganar- ganar.
ÍNDICE GENERAL
SÍNTESIS
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes
1.2. Objetivos
1.2.1. Objetivos particulares
1.3. Justificación
1.4. Planteamiento del problema1.5. Aportación tecnológica y científica1.6. Alcance
Pág.1
2
3
3
4
4
5
CAPITULO 2. MARCO TEÓRICO
2.1. Proceso de soldadura GMAW 6
2.1.1. Generalidades 6
2.1.2. Principios de operación 82.1.2.1. Equipo de soldadura 8
2.1.2.1.1. Metal de aporte 11a) Electrodo 11
Diámetros del electrodo 12
Sistema de alambre, electrodo y alimentador 172.1.2.2. Métodos de transferencia 19
2.1.2.2.1 Transferencia metálica por corto circuito en GMAW 20a) Ciclo del corto circuito en GMAW 22b) Características 24c) Ventajas y limitaciones 24
2.1.2.3. Gases de protección (mezclas, flujos y boquillas) 252.1.2.3.1. Sistema de gas protector 252.1.2.3.2. Mezcla de gases 262.1.2.3.3. Flujo de gas protector 30
2.1.2.4. Micro estructuras en el proceso GMAW 302.1.2.4.1. Consecuencias en el arco adjunto en la cima 38
del ánodo
2.1.3. Control del proceso GMAW2.1.3.1. Métodos de Ajuste y parámetros de operación
2.1.3.1.1. Preparación del equipo2.1.3.1.2. Ajuste del Equipo2.1.3.1.3. Ejecución de trabajo2.1.3.1.4. Parámetros de Soldadura
40
40
40
41
42
43
a) Amperajeb) Ángulo del electrodoc) Voltajed) Velocidad de depósitoe) Calor de entrada
2.1.4.Inspección, evaluación y control de la calidad dela soldadura
2.1.4.1. Pruebas destructivas y no destructivas2.1.4.1.1. Inspección
2.1.4.2. Evaluación y control de calidad
2.1.4.2.1. Discontinuidades y sus causasa) Porosidad
Poros superficialesb) Socavadoc) Grietas por soldadurad) Distorsiónc) Salpicadurasd) Falta de fusióne) Falta de penetración
CAPÍTULO 3. DISCUSIÓN Y ANÁLISIS DE BIBLIOGRAFÍA
CAPÍTULO 4. CASO DE ESTUDIO: ADECUACIÓN DEPARÁMETROS EN PIEZAS ESTRUCTURALESASTM-568
4.1. Compuertas de descarga4.1.1. Materiales de diseño
4.1.1.1. Características de aceros estructurales ASTM-568
4.1.1.2. Soldadura
4.1.2. Función de las compuertas de descarga4.1.3. Importancia de las compuertas de descarga
4.2. Problemas de Calidad
4.2.1. Posibles causas de porosidad, socavados y cráter4.2.2. Consideraciones metalúrgicas de la soldadura
4.3. Metodología experimental
4.4. Análisis de resultados
4.5. Parámetros óptimos
43
43
44
46
47
49
49
49
52
53
54
55
56
57
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61
62
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65
65
66
67
68
71
73
75
75
79
87
90
CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES5.1. Conclusiones y recomendaciones 92
Bibliografía 94Lista de tablas 96
Lista de figuras 98Glosario de términos 101
Apéndices 106Resumen autobiográfico 121
SÍNTESIS
Realizando una búsqueda bibliográfica sobre el proceso GMAW, se
lograron adecuar los parámetros de voltaje, amperaje, velocidad de
alimentación, flujo de gas y técnica de soldadura para uniones estructurales,
los cuales arrojaron aplicaciones de filete, tags y tipo falange, para incrementar
los requerimientos de calidad en la compañía mencionada y así tratar de
disminuir en lo posible las discontinuidades, tales como los socavados, poros y
cráteres. Lo anterior, se reflejo en los indicadores mensuales de calidad.
Se realizó un procedimiento de soldadura, en el cual las discontinuidades
no solo son medidas por atributos, sino que este procedimiento abarca tanto
para soldadores y operadores finales, la posibilidad de realizar mediciones
tangibles de las discontinuidades mediante los diferentes patrones de
soldadura, de acuerdo con AWS D.1.1. Los parámetros (variables) de
soldadura que se adecuaron, tales como el voltaje, amperaje, velocidad de
alimentación del electrodo así como el flujo de gas, fueron evaluados mediante
la certificación del proceso GMAW con los procedimientos avalados por un
CWI. No hubo necesidad de re-certificar ningún proceso, ya que ninguna de
estas variables esenciales consideradas en este trabajo fueron alteradas.
La adecuación se llevó a cabo evaluando las diferentes aplicaciones de
soldadura mediante un análisis de todas las variables esenciales ya
mencionadas que afectan la calidad del producto, garantizando siempre la
calibración y mantenimiento del equipo de soldadura establecido en las líneas
de producción. La adecuación de los parámetros del proceso de soldadura fue
realizada con una mezcla de gases 90% Ar + 10% CO2.
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
Powerbrace Rail Products División manufactura compuertas de descarga
para carros de ferrocarril mediante el proceso de Gas Metal Are Welding.
Desde inicio de operaciones la compañía arrancó con problemas de soldadura
reflejados en cordones sobre medidos, grietas, cordones con falta de
penetración de soldadura, poros, socavados y cráter; éstas tres últimas
discontinuidades llegaron a impactar al cliente final quien realizó los
señalamientos mediante una exanimación visual de rutina al producto. Como
contención interna en las líneas de producción se da la propuesta de "cero
defectos"; sin embargo esto provocaba ambigüedad en los criterios de
aceptación entre los soldadores e inspectores finales, además la falta de
adecuación de parámetros en el proceso; el resultado de ambos aspectos se
veía reflejado en la productividad diaria y en los indicadores mensuales de
calidad además de generar sobre costos de tiempo extra.
1.2 Objetivos
Determinar los valores adecuados de las variables esenciales requeridos
para la aplicación del proceso de soldadura GMAW en uniones estructurales
como son: uniones de diseño tipo falange, tope, uniones en T, unión en
esquina, soldadura de tapón, así como la técnica de acuerdo al tipo de unión
requerida, a través de una búsqueda bibliográfica.
1.2.1 Objetivos Particulares
Determinar los parámetros involucrados en el proceso GMAW aplicados,
para disminuir las discontinuidades de poros, cráteres y socavados en uniones
de componentes de la industria ferroviaria.
Evaluar la influencia de los parámetros en cuestión y analizar el efecto que
representan en el proceso.
Implementar una metodología de soldadura resultante de la adecuación de
los parámetros establecidos.
1.3 Justificación
Durante el proceso de fabricación del producto, resultaría primordial ser
competitivo e incrementar la productividad logrando la adecuación de los
parámetros de las variables esenciales, flujo del gas protector, voltaje,
amperaje, velocidad de alimentación de alambre y técnicas de los soldadores.
Definidos los procedimientos de soldadura en el proceso, se podría trabajar
bajo un estándar obteniendo:
- Un proceso bien definido, teniendo en claro los requerimientos de
aceptación del mismo.
- Los parámetros podrían estar plasmados y puestos en marcha como los
ofrece este proyecto.
- Disminuir los retrabajos y mejorar la efectividad en la producción, por
consiguiente un incremento en los indicadores de calidad.
1.4 Planteamiento del problema
Powerbrace Rail Products División opera con en el proceso de soldadura
por arco con protección de gas (GMAW). El proceso se mantiene con buenos
parámetros de calidad. Sin embargo, se tiene el objetivo de incrementar los
estándares de calidad de manera que se vean reflejados en la efectividad del
producto terminado, manteniendo así la satisfacción de los clientes y
disminuyendo costos de proceso. El presente caso de estudio se debe a las
condiciones de rechazo en las diferentes discontinuidades de soldadura que
se presentan en el producto terminado, los cuales no se han podido erradicar
tales como lo son poros, cráteres y socavados, adecuando las variables
esenciales del proceso GMAW se deben de erradicar estas discontinuidades
1.5 Aportación científica y tecnológica
El mantener los parámetros que brinden la adecuada geometría de
soldadura son aspectos que deben ser tomados en cuenta, así como la
estabilidad en la alimentación del metal de aporte en el proceso GMAW de
acuerdo a la variación de los espesores del metal base, rio]
Las posibles causas que provocaron las discontinuidades y medios para
evitarlos fueron recomendaciones importantes que no afectaron las variables
esenciales del proceso de soldadura GMAW por transferencia de corto
circuito, [i]
Los procedimientos con criterios de aceptación de soldadura para
soldadores y operadores de acabado por atributos y dimensionales, de
acuerdo con AWS D1.1, 2008. [3]
1.6 Alcance
El presente caso de estudio considera la adecuación de los parámetros y
control de calidad del proceso de soldadura GMAW en piezas estructurales
ASTM-A-568; así como una metodología detallada de los criterios de
aceptación por atributos y dimensionales en las aplicaciones del proceso ya
mencionado.
Lo anterior contribuyó al reforzamiento de las prácticas en el proceso de la
empresa cuyos estándares cumplieron con la norma de la industria ferroviaria,
evaluándola como una empresa certificada en éste ramo.
CAPITULO 2
MARCO TEÓRICO
2.1 Proceso de Soldadura GMAW
2.1.1 Generalidades
Varios soldadores pueden estar familiarizados con varios nombres
comerciales usados para describir la transferencia de corto circuito. Los cuales
incluyen: "Arco Corto", "Micro-Alambre", y "Alambre Fino". La transferencia por
corto circuito usualmente tiene un sonido de crujido cuando existen buenas
condiciones de transferencia.
El proceso de soldadura por arco de metal protegido con gas (GMAW) se
establece entre electrodo metálico continuo de aporte y el charco de soldadura
del metal base. La protección se obtiene por completo a través de un gas
suministrado externamente y no se aplica presión.
Este proceso también es conocido como MIG (Metal Inert Gas), MAG
(Metal Active Gas) dependiendo de si se emplea protección de gases inertes o
activos, Micro alambre, entre otras designaciones.
En el proceso GMAW se emplea un alambre continúo, que tiene la función
de servir como electrodo y como metal de aporte, y al no haber revestimiento
como en el caso del proceso SMAW, ni fundente adicionado externamente
como en el proceso SAW, no se forma una capa de escoria, sino una película
vitrea ligera.
El metal depositado y los aleantes son suministrados completamente por el
metal de aporte y al no haber agentes limpiadores ni fundentes, se requieren
cuidados y limpieza adecuados para obtener soldaduras libres de poros y otras
discontinuidades. [4]
La soldadura por arco con alambre protegido con gas, es un proceso muy
versátil. Se usa en metales ferrosos y no ferrosos en una amplia variedad de
espesores de metales. También puede usarse para soldar la mayoría de los
metales basándose en las distintas transferencias de metales posibles con
este proceso. La transferencia de metal es dada por el método en el cual las
gotas de metal derretidas fluyen de la punta del alambre-eléctrico a través del
arco y el baño de la soldadura. El tipo de transferencia de metal es
determinado por el amperaje, voltaje, tipo de gas protector y diámetro del
alambre (electrodo).
Los cuatro tipos de transferencia de metal son: corto circuito, globular o
rocío y arco pulsado. En este tema se enfocará exclusivamente al método de
transferencia por corto circuito, esto por ser el método utilizado en el proceso
de producción. Los electrodos y el gas protector por el proceso GMAW
producen soldadura con esfuerzo de 60 ksi (415Mpa) o menos, lo cual
conformará una de las propiedades de este proceso. [3]
2.1.2 Principios de operación
La soldadura por arco de metal y gas (Gas metal Are Welding GMAW o
MIG) es un proceso que emplea un arco entre un electrodo continuo de metal
de aporte y el charco de soldadura. El proceso se realiza bajo un escudo de
gas suministrado externamente y sin aplicación de presión. El sistema MIG es
un proceso de soldadura por arco eléctrico, en el cual un alambre es
continuamente alimentado hacia la zona de soldadura a una velocidad
constante y controlada. El área de soldadura y arco están debidamente
protegidas por una atmósfera gaseosa suministrada externamente, que evita la
contaminación.
El voltaje, amperaje y tipo de gas de protección determinan la manera en la
cual se transfiere el metal desde el alambre-electrodo al baño de soldadura. El
proceso normalmente es aplicado semiautomáticamente y puede ser operado
automáticamente por una máquina. El proceso puede usarse para soldar
espesores pequeños de metal con mayor velocidad, y algunos metales no
ferrosos en todas las posiciones. [9]
2.1.2.1 Equipo de Soldadura
El equipo básico empleado en este proceso consiste en una fuente de
energía de voltaje constante, una unidad de alimentación de alambre,
suministro de gas de protección de antorcha pistola, ver Figura 2.1.
.^ Gas de Protección90% ArgoYl io°ócg¿2
•s ^ Alimentador
.,. - -f""",
—^
líKníriador
t/ít «r P*«-íMicnoal
Cal. uj
• t! p-Fuente de soldar
Fig. 2.1 Componentes del proceso GMAW. [9]
El equipo necesario para soldar al arco con alambre protegido por gas es:
en la Figura 2.2 (a) se observa el equipo de un proceso GMAW
semiautomático el cual contiene una fuente de alimentación de corriente
continua y voltaje constante, un alimentador de alambre y un sistema de
control, alambre-electrodo, una pistola de soldar es mostrada en la Figura 2.2
(b), un cable eléctrico, conjunto de manguera para el gas protector, y un
suministro de gas protector. La fuente de alimentación es un transformador-
rectificador o un generador. Tiene un ciclo de trabajo de cien por ciento.
a)
Fig. 2.2 a) Alimentador de alambre, y b) antorcha en el proceso de soldadura GMAW. [9]
10
La fuente de alimentación funciona continuamente a cargas nominales
mientras se alimenta el alambre (electrodo) al arco. Produce voltaje casi
constante con amperaje variable similar a la corriente doméstica, con la
excepción que ésta última tiene el mismo voltaje para todos los artefactos. Una
vez que la unidad de control y el alimentador de alambre están ajustados, se
mantiene constante la velocidad apropiada de alimentación del alambre. El
amperaje es controlado por la velocidad del alambre. Cuanto mayor es la
velocidad de alimentación, mayor será el amperaje.
A diferencia de la soldadura con electrodos revestidos, la soldadura con
alambre se ve afectada por la sobre extensión de la punta de la pistola de
trabajo. Por ejemplo mientras se está soldando, el soldador puede ajusfar la
longitud de la sobre extensión; es decir cuanto mayor es la sobre extensión
menor es el amperaje. Esto da al soldador un control preciso incorporado al
amperaje. La pistola de soldar actúa como un conducto y control de
arranque/parada de la corriente también entrega el alambre (electrodo) y gas
protector.
La pistola tiene una forma tal que puede agarrarse cómodamente con el
ángulo apropiado del alambre electrodo. Los dos tipos disponibles de pistolas
son el cuello de cisne y el tipo de tirar o halar auto contenido.
El conjunto del cable y manguera conduce la corriente eléctrica, el alambre
y el gas protector a la pistola. Se fabrica en unidades simples, con partes
separadas o atadas. De acuerdo al proceso, se usa una mezcla de dióxido de
carbono y argón, sin embargo también pueden usarse otros gases. El gas
protector toma el lugar de la capa de fundente usada en los electrodos
revestidos.
11
2.1.2.1.1 Metal de aporte
a) Electrodo
El alambre-electrodo es un metal especialmente aleado que consiste en
alambre de acero, con un enchapado de cobre para mejorar el contacto
eléctrico e impedir la oxidación. Está disponible en carretes de tamaños
convenientes.
La Sociedad Americana de la Soldadura (American Welding Society)
clasifica el alambre-electrodo para soldadura al arco con alambre protegido por
gas usando una serie de letras y dígitos. Un ejemplo de dicho alambre es: ER-
70S-6
Donde: E: Electrodo
R: Varilla del metal de aporte
70: Resistencia a la tracción mínima de 70,000Psi
S: Alambre Sólido
6: Composición química del alambre.
En todos los métodos de aplicación, el alambre-electrodo se alimenta
automáticamente en el arco. En el método de aplicación semiautomático, la
huya para el avance y la junta son suministrados por el soldador, mientras que
en el método automático son suministrados mecánicamente.
La soldadura semiautomática es la de uso más común; también puede
hacerse con alambre protegido por gas, donde todas las funciones de
soldadura son realizadas por el equipo. El proceso de soldadura al arco con
alambre protegido por gas puede emplearse para soldar metales ferrosos y no
ferrosos.
12
Diámetros del electrodo
Los resultados de los estudios de Modenesi y Alevar n0], mostraron que la
diferencia del diámetro del alambre produjo los cambios más importantes de las
características del proceso GMAW - C02. Estos cambios estuvieron
relacionados con diferencias en el rango de fusión y causaron un pequeño
movimiento en condiciones operacionales óptimas tal como se muestra en la
Fig. 2.3.
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• » i » •
1» 2a 32
Voltaje de corto circuito abierto (V)
(a)
Fig. 2.3. Relación entre voltaje de la soldadura y la direrencia para el voltaje decorto circuito abierto para diferentes diámetros. [10]
Las otras características que se analizaron sólo produjeron pequeños
cambios al proceso; los cuales estuvieron relacionados con diferencias en el
rango de fusión y causaron un pequeño movimiento en condiciones
operacionales óptimas.
La relación entre la corriente y el voltaje de la soldadura para diferentes
diámetros de la misma y el esfuerzo mecánico, se muestran en la Figura 2.4.
1J0
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II
0 83 mm
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Voltaje de soldadura (V)(a)
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Voltaje de soldadura (V)
(b)
Fig. 2.4. Gráficas de corriente contra voltaje de soldadura: (a) Efecto del diámetro; y(b) Esfuerzo mecánico del alambre sobre la corriente de la soldadura. [10]
Todas las curvas presentan una forma similar, con un pico de alrededor de
18 V. Este valor corresponderá al nivel de voltaje de mejor estabilidad del
proceso. Los resultados sugieren que, para la condición experimental
empleada en el cambio de la característica del alambre tiene un pequeño
efecto sobre la estabilidad del proceso; en consecuencia, mientras la máxima
corriente es presentada, el voltaje es casi el mismo en todas las condiciones,
las diferencias se observan en la forma del pico de la corriente. Por lo que el
diámetro del alambre es considerado, el pico del índice de estabilidad (SI) que
parece ser ligeramente más amplio para los alambres de 0.83 mm de diámetro
y con una tendencia similar para las piezas fundidas del alambre (Figura 2.5)
"O
CQT3
Ht
(OLU
CDT3
<0O
C
0.77 mm
I \0.83 mm
«2 '« 20 24 21
Voltaje de soldadura (V)(a)
T3
1 4LU
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-oC o
1210 MP«
g^X3 880 MPa
16 20 24
Voltaje de soldadura (V)(b)
Fig. 2.5. Gráficas del Efecto del (a) diámetro, y (b) esfuerzo mecánicodel alambre sobre el índice de estabilidad. [10]
14
—»2»
En la Figura 2.6, se presenta la evolución del índice del corto circuito (Fcc)
con el voltaje de la soldadura para diferentes diámetros de alambre y piezas
fundidas.
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O
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Voltaje de soldadura (V)(a)
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C
Voltaje de soldadura (V)(b)
Fig. 2.6. Gráficas del Efecto del (a) diámetro, y (b) fundición delalambre sobre el índice de corto circuito. [10]
Como es esperado, el índice de corto circuito disminuye con el arco de
voltaje, indicando la importancia de los eventos reducidos del corto circuito,
como el voltaje de la soldadura; por lo tanto el medio del arco del proceso es
15
incrementado. Entre los estudios característicos del alambre, sólo el diámetro
del mismo causa un significante cambio en la curva del índice de corto circuito.
En la figura 2.7 se muestra que, para tomar niveles de voltaje de índices de
corto circuito es para alambres de 0.83 mm de diámetro. Los valores altos en
los índices de corto circuito indican que la operación del depósito con los
niveles de la corriente son alrededor de 20A, la soldadura con alambres de
mayor diámetro tiende a operar con un corto circuito más bajo.
E
o"O
O%z0
CL
0 83 mm
Voltaje de soldadura (V)(a)
«0
21
325mm
Voltaje de soldadura (V)(b)
28
Fig. 2.7. Gráficas del Efecto del (a) diámetro, y (b) la pieza fundida en unidades demedida mm; del alambre sobre el período de transferencia de metal. [i0]
Voltaje de soldadura (V)(a)
Voltaje de soldadura (V)
(b)
Fig. 2.8. Gráficas del Efecto del (a) diámetro, y (b) el esfuerzo mecánico; del alambresobre el nivel de salpicadura. [10]
16
El índice de la curva del corto circuito se presenta en forma de S (Fig. 2.8),
misma que puede ser representada de una ecuación sinodal. Sólo la variación
del diámetro del alambre causa cambios significantes en el corto circuito del
proceso GMAW, lo cual afecta en procesos característicos incluyendo la
corriente de la soldadura, el período de transferencia y el factor de corto
circuito. De acuerdo a los resultados, se sugiere que el nivel de los
chisporroteos pueda ser reducido por un incremento en el diámetro de los
alambres.
Se muestra en los resultados experimentales y la variación de la corriente
predicha del rango de fusión del alambre, que los cambios en la corriente
pueden ser relacionados con lo requerido y no con las variaciones de la
alimentación del alambre; con lo cual se concluye que el proceso óptimo
estabilizado parece ser obtenido para una soldadura de voltaje de alrededor de
18V y un factor de corto circuito del 24%.
El electrodo utilizado en el proceso SPOOLARC 86 es un alambre ER70S-
6 que contiene niveles más altos de manganeso y silicio que otros grados de
alambre del proceso MIG y además, contiene niveles más altos de manganeso
y silicio que otros grados AWS (estándares de alambre MIG). Este alambre
presenta excelente tolerancia de óxido y sarro, humedecimiento y un charco
altamente fluido de soldadura. También, produce la fuerza de depósito más
grande de todos los alambres de aceros de carbono MIG.
Se concluyeron que la mejor combinación de corriente es la de 75A,
mientras que la mejor combinación de voltaje es de 18V con relación al
esfuerzo mecánico sobre la corriente de soldadura. La variación del diámetro
en el proceso GMAW causa cambios significativos en el corto circuito, lo cual
afecta en procesos característicos incluyendo la corriente de soldadura, el
período de transferencia y el factor corto circuito.
17
La resistencia a la tensión o esfuerzo mecánico incrementa en diámetros
de alambre inferiores como en espesores de 0.75 mm lo cual indica que a
mayor esfuerzo el índice de estabilidad incrementa en el proceso,
manteniéndose en voltajes de 18V para ambos espesores de alambre. El
proceso óptimo estabilizado fue obtenido para una soldadura de voltaje de
alrededor de 18V y un factor de corto circuito de 24%. Los valores altos en los
índices de corto circuito indican que la operación del depósito con los niveles
de la corriente son de alrededor de 20A, el índice de salpicadura se mantiene
en 18V mientras que la corriente se concentra entre 1.8 % - 2 %, ya que para
que el diámetro del electrodo de 0.77 mm es ligeramente menor el índice de
salpicadura que en el diámetro del alambre de 0.83 mm.
Sistema de alambre, electrodo y alimentador
Para instalar un carrete de alambre, sacar el tornillo de la placa de presión,
sacar esta última, instalar el carrete nuevo, sujetarlo con el retenedor. Siempre
colocar el carrete de modo que el alambre salga desde abajo. Sostener el
alambre y enhebrarlo por la guías de alimentación. Reponer la placa de
presión, y apretar los tornillos hasta que el alambre quede agarrado bien
ajustado, pero no muy apretado, si no, el alambre tendera a retroceder. Meter
el alambre en el cable de cada pistola, después conectar el conjunto al
alimentador de alambre y apretar el tornillo de ajuste. Oprimir el botón de
avance lento hasta que salga el alambre de la pistola. Reponer la boquilla de
contacto y la tobera de la pistola. La boquilla de contacto guía el alambre-
electrodo generalmente está deprimido dentro de la tobera no más de un
octavo de una pulgada. Algunas veces sobresale de la boquilla, pero
normalmente no, pues se reduce la cobertura del gas protector y aumenta la
salpicadura sobre la boquilla. Se puede reducir la acumulación en la boquilla
de contacto y tobera usando un compuesto anti salpicaduras. Si la boquilla se
desgasta, ovala o dobla, reemplazarla [9]
18
Para cambiar el alambre-electrodo es preciso seguir los puntos que se
describen a continuación:
1. Cortar el alambre mientras se lo sujeta en el carrete y atar el extremo.
Sacar el retenedor y el carrete.
2. Antes de instalar un carrete de alambre nuevo, limpiar e inspeccionar las
mangueras de la pistola.
3. Sacar la tobera de la pistola y la boquilla de contacto, usando una llave.
4. Conectar la corriente y apretar el botón de alimentación de alambre hasta
que todo el alambre haya pasado los rodillos alimentadores.
5. Secar el alambre restante del cable, luego soltar el tornillo de ajuste y
separar el cable de la pistola de alimentador de alambre.
6. Dentro del cable de la pistola hay un conducto el que debe limpiarse e
inspeccionarse periódicamente. Es mejor limpiarlo cada vez que se
cambia el alambre. Para limpiar el conducto, sacar la tuerca y el buje de
compresión, y después sacar el conducto del cable de la pistola.
Colocarse gafas protectoras, y soplar el conducto con aire comprimido.
7. Colocar de vuelta el conducto; reponer el buje y la tuerca. Si el conducto
se dobla o retuerce, o si se agranda u ovala el aguajero por donde entra
el alambre, reemplazarlo.
8. Para instalar un carrete de alambre, sacar el tornillo de la placa de
presión, sacar esta última, instalar el carrete nuevo, sujetarlo con el
retenedor. Siempre colocar el carrete de modo que el alambre salga
desde abajo. Sostener el alambre y enhebrarlo por la guías de
alimentación.
9. Reponer la placa de presión, y apretar los tornillos hasta que el alambre
quede agarrado bien ajustado, pero no muy apretado, si no, el alambre
tendera a retroceder. Meter el alambre en el cable de cada pistola,
después conectar el conjunto al alimentador de alambre y apretar el
tornillo de ajuste. Oprimir el botón de avance lento hasta que salga el
alambre de la pistola.
19
10. Reponer la boquilla de contacto y la tobera de la pistola. La boquilla de
contacto guía el alambre-electrodo, generalmente está deprimido dentro
de la tobera no más de un octavo de una pulgada. Algunas veces
sobresale de la boquilla, pero normalmente no, pues se reduce la
cobertura del gas protector y aumenta la salpicadura sobre la boquilla.
Se puede reducir la acumulación en la boquilla de contacto y tobera
usando un compuesto anti salpicaduras. Si la boquilla se desgasta, ovala
o dobla, reemplazarla.
2.1.2.2 Métodos de transferencia
En soldadura por arco metálico protegido con gas pueden obtenerse varios
tipos de arco y modalidades del proceso; los cuales están determinados por el
tipo de transferencia metálica, es decir, la forma en que el metal fundido se
transfiere del electrodo a la pieza de trabajo por corto circuito.
Existen métodos básicos de transferencia: spray, globular, arco pulsado y
corto circuito. Sus características son tan diferentes que también existen
cuatro modos separados de procesos de soldadura. Cada tipo específico tiene
sus limitaciones y ventajas definidas las cuales hacen a cada una la mejor
opción para algunas aplicaciones, ri]
La física de la transferencia metálica aún no está bien comprendida, pero
se cree que hay varias fuerzas que regulan tal transferencia. Dos de estas
fuerzas son la gravedad y el efecto de apriete. Este último es el
engrasamiento momentáneo de la gota líquida en el extremo del metal de
aporte que conduce la corriente y ocurre como resultado de los efectos
magnéticos de ésta. Se estima que este efecto es clave en la transferencia por
rocío y un factor involucrado en la transferencia por corto circuito, mientras que
en la transferencia globular, predomina el efecto de la fuerza de gravedad.
20
El tipo de transferencia metálica está determinado principalmente por la
intensidad de la corriente de soldadura; misma que es directamente
proporcional a la velocidad de alimentación de alambre (en relación con el
diámetro de éste), el gas de protección y el voltaje principalmente, pj
2.1.2.2.1 Transferencia metálica por corto circuito en GMAW
La transferencia del corto circuito en GMAW está caracterizada como un
modo de "baja energía", ya que emplea los niveles de corriente más bajos
asociados con este proceso de soldadura. El metal es transferido del electrodo
a la pieza de trabajo, sólo durante el lapso en que el electrodo está en
contacto (en corto circuito) con el charco de soldadura y no hay transferencia
metálica a través del arco.
El electrodo entra en contacto con el charco de soldadura a una velocidad
estable en un intervalo de 20 a 200 veces por segundo. Dependiendo del nivel
de corriente y de la fuente de energía, la secuencia de eventos, la
transferencia metálica y las variaciones de corriente y voltaje es como se lleva
a cabo la transferencia por corto circuito.
1Comente .-x Tiempo- «7,..^
Voltaje : j j-
Fig. 2.9. Ciclo Típico de tiempo contra corriente-voltaje en latransferencia de corto circuito. m
21
Como puede apreciarse en la Figura 2.9, cuando el alambre toca el metal
de la soldadura fundida, la corriente aumenta y debería continuar aumentando
si no se formara un arco. La velocidad de incremento de la corriente debe ser
suficientemente alta para mantener fundida la punta del electrodo hasta que el
metal de aporte se transfiere, pero esto debería ocurrir tan rápido como para
producir un chisporroteo debido a la desintegración de la gota transferida del
metal de aporte.
La velocidad de aumento de la corriente es controlada por ajustes de la
inductancia en la fuente de energía. El valor de la inductancia requerido
depende de la resistencia eléctrica del circuito de soldadura y del intervalo de
la temperatura de fusión del electrodo.
El voltaje de circuito abierto de la fuente debe ser suficientemente bajo de
manera que, el arco no pueda continuar dentro de las condiciones de
soldadura existentes. Una porción de la energía para el mantenimiento del
arco es proporcionada por la reserva inductiva de energía durante el período
de corto circuito.
Ya que la transferencia metálica ocurre durante el corto circuito, el gas de
protección tiene muy poco efecto en este tipo de transferencia. Puede ocurrir
algo de chisporroteo, que normalmente es causado por la evolución del gas o
por las fuerzas electromagnéticas en la punta fundida del electrodo.
En la siguiente Tabla 2.1 se muestran los intervalos típicos de corriente
empleados para electrodos de acero al carbono:
Tabla 2.1. Corriente para soldadura, Amperes. [3]
Diámetro del electrodoPosiciones planas y
HorizontalesCabeza
Pulgadas mm Min Max. Min. Max.
0.03 0.08 50 150 50 125
0.035 0.9 75 175 75 150
0.045 1.2 100 225 100 175
22
a) Ciclo del corto circuito en GMAW
El ciclo de corto circuito puede repetirse entre 20 y 250 veces por segundo.
Una condición de la soldadura es el promedio de soldadura por segundo y
dicho promedio puede variar entre 90 y 150 corto circuitos por segundo.
El número de corto circuitos por segundo dependerá de ciertas condiciones
tales como la cuesta y ajuste de inductancia, el tamaño de alambre que está
siendo usado y la velocidad de alimentación de alambre (WFS). La figura 2.10
muestra el ciclo de corto en donde se observa lo siguiente:
A
ai)
jQl
G> flWork
Fig. 2.10. Ciclo de Corto Circuito. [2]
A. Se observa que un alambre sale fuera de la pistola y toca el metal base,
así se forma el corto circuito. Si la corriente fluye a través del electrodo
de alambre y el metal base entonces no hay arco.
B. El flujo del calor de corriente es causado por el resguardo sobre el
alambre. Las propiedades del alambre son las de tener la dificultad de
soportar la corriente que fluye a través del mismo; esta resistencia se
forma sobre él, lo que ocasiona que su temperatura se eleve y comience
a perder fuerza, permitiendo entonces la creación de un campo
23
magnético para sujetarlo. Decimos que el alambre tiene cuellos bajos en
B cuando pierde esta fuerza.
C. El alambre ha comenzado a separarse del charco de soldadura. Una
pequeña porción del electrodo de alambre es depositado, el cual se hace
parte del charco de soldadura.
D. El calor del arco es más potente que en la velocidad de alimentación del
alambre. Aunque el alambre es alimentado en algunos rangos en todas
partes este ciclo, el calor del arco en este punto cambia la forma del
charco de la soldadura y así es el término del electrodo.
E. El calor del arco (resistencia) es "mojado fuera" del charco de soldadura
(esto es planamente), y también el ensanchamiento de la punta del
alambre del electrodo. En la velocidad de alimentación del alambre se ha
vencido el calor del arco y los acercamientos del alambre al charco de
soldadura otra vez. Es preciso notar como el charco soldadura se ha
aplanado mientras el arco es "conectado".
Por lo tanto, se concluye que en A el arco se encuentra "apagado", porque
el alambre es tocado por el metal base otra vez, y el ciclo del corto circuito
comienza de nuevo. Este ciclo toma o realiza muchos cortos por segundo. El
correcto número cortos por segundo es generalmente el número que produce
el mayor sondeo del arco y resultados de los cordones.
Con la transferencia del corto circuito, la velocidad de alimentación del
alambre, voltajes y rangos de deposición son usualmente más bajos que con
otros tipos de transferencia de metal; ya que de estos, la transferencia de corto
circuito es una transferencia muy versátil, lo que permite al soldador pueda
trabajar en metales de espesores delgados o gruesos y en todas las
posiciones.
El soldador no está limitado con una sola posición; debido al uso de
pequeños diámetros de alambres de electrodos para transferencia de corto
24
circuito, así como relativamente bajo voltaje y amperaje, y bajos valores de
alimentación de la velocidad del alambre. Esto produce un pequeño charco de
soldadura que solidifica rápidamente, realizando el corto circuito lo cual lo hace
un proceso muy versátil.
Los tamaños de los diámetros de alambre para transferencia del corto
circuito varían desde 0.020", 0.023", 0.030", 0.035" y 0.045". [3]
b) Características
Dentro de las características de la transferencia metálica por corto circuito
en GMAW se encuentran las siguientes:
• Es característicamente frío debido a que el electrodo al estar en contacto
con el metal base crea un corto circuito para una porción del ciclo de
soldadura.
• El empleo de los intervalos más bajos de corriente asociados con este
proceso.
• Pueden ser usados pequeños diámetros de electrodo (0.030",
0.035",0.045").
• Apropiado para el llenado de aberturas de raíz grandes.
c) Ventajas y limitaciones
Algunas ventajas y limitaciones del método de transferencia metálica por
corto circuito en GMAW son:
• Excelente opción para la soldadura de metales delgados y en uniones con
espacios excesivos debido al pobre llenado.
• Aportes térmicos bajos, lo que produce muy poca distorsión del metal
base.
• Se produce un charco de soldadura pequeño de solidificación rápida.
• Adecuado para unir secciones delgadas (generalmente de 0.6mm a
espesores no Mayores a 6.4mm (1/4 pulgadas).
25
• Puede soldarse en todas las posiciones.
• Alto riesgo potencial de ocurrencia de pequeñas faltas de fusión que
pueden resultar Indetectables como radiografía o ultrasonido.
• Penetración poco profunda.
2.1.2.3 Gases de protección (mezclas, flujo, boquillas)
2.1.2.3.1 Sistema de gas protector
La soldadura de transferencia de corto circuito se usa principalmente en
aceros de bajo o mediano carbono y aceros de baja aleación y alta resistencia.
El tipo de gas protector usado tiene muy poco efecto en la transferencia de
corto circuito.
La mayoría de las soldaduras al arco con alambre protegido con gas por
transferencia de corto circuito usan gas protector de dióxido de carbono, que
es activo. Al usar al 100% dióxido de carbono se tiene un baño de soldadura
pequeño de enfriamiento rápido con salpicaduras de soldadura finas
(chisporroteos); se puede producir un arco más estable con una mezcla 75%
de argón y 25 % de dióxido de carbono. El argón es químicamente inerte, por
lo tanto no se combina con otros materiales.
Al usar acero inoxidable para soldar, se usa 90% de helio, 7-7 1/2% de
argón y 2 - 1 1/2% de dióxido de carbono para promover la transferencia de
corto circuito porque mantiene las propiedades anticorrosivas. El sistema de
gas protector tiene uno o más cilindros de gas, un regulador reductor o de
presión, un flujómetro y las válvulas de control junto con un sistema de
mangueras. Es recomendable cambiar el cilindro cuando la presión baje a 200
libras por pulgada cuadrada, pj
26
2.1.2.3.2 Mezclas de gases
La transferencia por corto circuito de aceros se basa en tener un buen gas
protector. El dióxido de carbono (CO2) ha sido por mucho tiempo una selección
popular para GMAW por transferencia de metal por corto circuito. El gas
protector CO2 para soldadura es siempre llamado "directamente C02"; esto
refiere que el gas protector que será todo dióxido de carbono y no una mezcla
de éste con algunos otros componentes.
El C02 es un gas protector biatómico a diferencia del Argón (Ar) que es
monoatómico; ya que tiene un átomo de gas para la molécula mientras el C02
tiene 2 átomos de gas para la molécula. El elemento primario del C02 es el
monóxido de Carbón (CO) y un oxígeno monoatómico (O); a diferencia del
Argón el cual es inerte, el CO2 es un gas reactivo porque al combinarse
reacciona con otros elementos químicos.
Estas características reactivas de gas C02 son la razón de discusión en la
industria del proceso de soldadura MIG. El C02 no es un gas inerte debido a
que en el proceso MIG realmente no se aplica a la soldadura con C02 u otro
contenido de mezcla de gases que lo contengan o bien incluyan Oxígeno (02).
El grado del CO2 es un gas incoloro e inodoro que es 53% más pesado que el
aire. El C02 difiere de otros gases que se usan en soldadura debido a que este
puede ser almacenado en un cilindro como un líquido de baja presión.
En el proceso GMAW de este caso de estudio se usa una mezcla de gas
protector de Ar + C02; dicha mezcla es 90% Ar - 10% C02.
Como se puede observar en la Figura 2.11 la penetración disminuye a
medida que los porcentajes de C02 son reducidos. Las mezclas de Ar - CO2
pueden generar complicaciones si no son bien controladas debido a que los
gases protectores con CO2 no producen una transferencia de arco tan estable
como otros gases protectores tales como el Argón y otras mezclas. Es preciso
cuidar la mezcla de C02 y Argón ya que mucho contenido de dióxido de
27
carbono podría causar un cambio en la composición del metal; los cuales
pueden llevar a una corrosión del mismo, grietas y otro tipo de defectos, ya que
siempre se produce una penetración más profunda que otras mezclas con unos
cordones ligeramente más estrechos.
El porcentaje de 02 que se necesita depende usualmente del metal
desoxidado y del espesor del material. [2]
CO;
Fig. 2.11. Modelos de penetración de C02. r2i
El gas protector C02 puede ser usado tanto para procesos
semiautomáticos como procesos automáticos y en aplicaciones de máquinas
debido a estas características, es más conveniente para transferencia por
corto circuito. Los rangos del flujo de gas para corto circuito con pequeños
diámetros de alambre van desde 0.045" y más pequeños y el rango de gas
C02va de 12 a 30 pies cúbicos por hora (CFH).
El C02 es afectado cuando es liberado un oxígeno monoatómico dentro del
monóxido de carbono esto cuando es calentado en el arco de soldadura. Este
oxígeno monoatómico resultante tiende reaccionar con los aceros y formar
óxidos. Para evitar poros y obtener buenas propiedades químicas, el alambre
del electrodo con agentes de desoxidación deberá ser usado. El silicio y el Mn
son dos agentes desoxidantes que siempre son usados en los alambres. Estos
trabajan juntos para evitar atrapar oxígeno dentro del charco de soldadura.
28
Cuando el C02 es usado, algunos de los gases deben ser aplicados para
actuar y proteger el alrededor del arco del aire y el gas es ionizado (cargado
eléctricamente) para actuar sin la columna del arco.
Gas protectorno Ionizado
Tobera
Columna de
Arco Gas
Ionizado
Fig. 2.12. Áreas del arco del gas protector. [2]
Obsérvese que en la Figura 2.12 El tamaño de estas áreas diferirá con los
gases. Los rangos de flujos recomendados deberían ser seguidos para evitar
dos problemas principales. Estos son:
• Inadecuada cobertura, (rango del flujo de gas también bajo).
• Aire dentro de la columna del arco (rango del flujo del gas también
alto).
Estudios realizados por Zielinska, 2008 revelan la reactividad entre el gas
protector y la caída del metal líquido como punto importante para tomar en
cuenta el entendimiento del fenómeno del enfriamiento del gas protector. Lo
anterior ya que se pudiera contribuir en la formación del gangue por la oxidación
del gas protector, en el cual dicho gangue es constituido por fases de acero
enriquecidas de óxidos en presencia de mezclas de gases con bajo contenido
de C02. Este gangue es un mal conductor por lo que la presencia del mismo
encabeza un decremento significativo en el electrodo. ri2]
Fig. 2.13. Recubrimiento parcial del ganguepara corto circuito, escencialmente en la
punta del electrodo. [12]
29
< • •-.V"um
Fig. 2.14. Microestructura de la caída del metal al20% del Vol de C02 a una velocidad de
alimentación (Wfs=9mmm). [i2]
Su composición depende de la naturaleza del gas con un enriquecimiento de
oxígeno cuando el C02 es añadido. El C02 en los gases protectores favorece la
formación del gangue como se observa en las Figuras 2.13 y 2.14 por
reacciones químicas de oxidación reducción. Este mal conductor constituido por
fases de acero enriquecidas de óxidos en presencia de mezclas de gases con
bajo contenido de C02 (gangue) obstaculiza la transferencia de corriente y el
arco necesita una zona adherida más grande en el electrodo. El espesor de
éste gangue disminuye cuando el valor de la corriente incrementa o cuando el
valor del C02 disminuye.
Particularmente una última microestructura se formó en la caída del metal en
el ánodo en la cual se presentan revestimientos totales o parciales (gangue) de
las caídas de metal, dependiendo de las condiciones de trabajo tal como se
muestra en la Figura 2.14. Este gangue aparece como un contraste más
obscuro que la matriz del acero.
30
2.1.2.3.3 Flujo de gas protector
El Argón, Helio, Dióxido de Carbono y el Nitrógeno son utilizados como
protectores con algunos procesos de soldadura. Todos a excepción del C02 son
utilizadas como atmósferas de soldaduras fuertes o con latón. Son incoloras e
inodoras y pueden esparcirse en el aire fácil de respirar.
Los espacios confinados que contengan estos gases deben ser bien
ventilados para acceso al personal que los utilizará. Si existiese alguna duda
respecto al espacio, se debe checar la concentración de oxígeno adecuada con
un analizador de oxígeno. Si no se tiene disponible dicho analizador entonces,
un respirador de aire debe ser entonces habilitado en el espacio.
Un estándar del C02 es usado a través de un regulador - flujómetro o un
regulador con capacidad especial de alto volumen. Puede ocurrir un problema
con el gas C02 y el fluxómetro-regulador, especialmente cuando se usan altos
rangos de flujo.
2.1.2.4 Microestructuras en el proceso GMAW
Estudios realizados por Nska, en 2008 en la microestructura del metal de
soldadura en el proceso GMAW se revela el comportamiento dinámico de las
caídas de metal en un análisis microestructural en este proceso. En el cual se
toman en cuenta las reacciones químicas que ocurren durante las caídas de
metal fundido, los gases protectores, las propiedades físico químicas y el
comportamiento del metal de aporte. ri2]
El distanciamiento de las caídas de metal derretidas del ánodo en el
proceso GMAW involucra complejas interacciones entre muchos fenómenos
físicos, como: gravedad, fuerzas de tensión en la superficie, las fuerzas de
flotabilidad, fuerzas magnéticas, efectos del flujo de plasma, etc. El análisis es
complicado debido a la combinación de la naturaleza espacial y temporal de
estas fuerzas y su interdependencia con la evolución temporal de la geometría,
31
la microestructura de las caídas de metal, y de la distribución de la densidad
de corriente sobre la superficie del ánodo.
Particularmente, la tensión de la superficie que es una función fuerte de
temperatura y química. La superficie de tensión de coeficiente V de fundición
Fe-0 ó Fe-C decrece cuando el contenido de oxígeno incrementa mientras las
concentraciones de metales de aleación inconsecuentemente afectan la
superficie de tención del electrodo relativo a hierro puro; mientras que la
superficie de tensión del coeficiente V de fundiciones Fe-0 es directamente
proporcional a la temperatura de la concentración de oxígeno por encima solo
de 0.01 mol.%, mientras que para hierro puro y decrece cuando la temperatura
se incrementó.
El modo de transferencia del metal fundido en el arco depende
principalmente del gas usado, dimensiones y composiciones del electrodo; la
velocidad de alimentación y la densidad de la corriente de soldadura, los
modos de transferencia de metal incluyen componentes de arco de acuerdo a
la estabilidad, calidad de la soldadura y poder de penetración consumo de gas
y partículas emitidas, en particular la adición de C02.
Los análisis microestructurales de las caídas de metal formadas en las
mezclas de gas protector Ar + C02 a varias corrientes muestran que tienen
características como: precipitados, porosidades y grietas, gangue. (ver Figura
2.15). Aquí la presencia de gangues es más sistemática, pero sólo puede
revestir la caída de metal fundido superior a altas corrientes.
Estudios realizados con la finalidad de investigar la evolución del modo de
transferencia del metal fundido revelan importantes reacciones en electrodo ya
que el arco de metal de soldadura en el proceso GMAW afecta la
microestructura del electrodo debido al % de CO2 en Ar, el cual induce al
incremento de los valores de transición de corriente. Estos efectos afectan el
químico y por ello hay modificaciones microestructurales en la punta del
electrodo generando la aparición de concentraciones de óxidos en la periferia
32
de la punta del electrodo (gangues) la cual depende de la naturaleza del gas
protector [12]
La intensidad de corriente y la velocidad de alimentación del alambre (Wfe)
son un juego generador de soldadura. Estos parámetros afectan el rango
fundido del alambre y son ajustados porque la velocidad del alambre fundido
es igual a la velocidad de alimentación del alambre.
Spect. 3
i!*»
*jV^bi^^^^^^^^
[.Spect. 1
"V/
A•
*Fig 2.15. Distribución precipitada en la caída de metal con argón puro de gas
protector, modo BSE (a) y (b) a 146 A ; (c) a 330 A ; y (d) a 410 A Recubrimientoparcial del gangue para corto circuito, esencialmente en la punta del electrodo [12]
Analizando la sección pulida del ánodo de la punta del alambre por SEM.
Se han observado algunas precipitaciones distribuidas en la periferia de las
caídas de metal; y más frecuentemente en la punta del alambre éstas son
siempre asociadas a porosidades y grietas, las cuales se analizaron bajo
fuertes condiciones de solidificaciones [12]. Con el modo BSE de SEM estas
precipitaciones aparecen obscuras de acuerdo a la matriz, se han observado
33
para todos los análisis actuales pero solo son numerosos en los valores más
bajos de corriente.
Tabla 2.2. Análisis EDS en composiciones con gas protector. [12]
Principales composiciones de la matriz al final de las caídas de metal, en experimentos con gas protectorde argón purode acuerdo a análisis EDS.
at. %
>50 30-50 20-30 10-20 5-10
146 A, Wfe =3.5 m/mn (SA) Fe
240 A, Wfe = 6.5m/mn(G) Fe330 A, Wfe =9 m/mn(S) Fe410A,Wfe = 12m/mn(S)c Fe
C
c
c
c
2-5 1-2 0.1-1
Si.Mn.AI
Si.Mn AI.Cu
Si Mn.Al.Cu
Si Mn.Al.Cu
El termino SA es empleado para modo de transferencia de Corto circuito, G para modo de transferencia deglobular y S para modo de transferencia de spray
<0.1
a
En la Tabla 2.2 se muestra la principal composición de los precipitados
de acuerdo al análisis de EDS. Estos precipitados son esencialmente hierro y
óxidos de silicio, los cuales constituyen fases muy estables considerando sus
propiedades termodinámicas. Cuando la corriente incrementa se observó una
reducción del contenido del oxígeno en los precipitados entre el corto circuito a
146 A y el modo del transferencia transicional (entre el corto circuito y globular)
a 240 A un incremento en la parte de acero.
34
Tabla 2.3 Análisis EDS en la matriz en caídas con metal. [12]
Principales composiciones de precipitados (p o Pl y P2) composición promedio del gangue (g), y promedio de
la composición de la matriz (m) para experimentos a 330A en una mezcla de gas protector de Argón + C02
>50 30-50 20-30
S, 5 Vol% C02
P Fe
g O Fe
m Fe
G, 15 Vol%C02
P Fe, O
g O Fe
m Fe
G, 20 Vol%C02
P O
g Fe, O
m Fe
G, 40Vol%CO2
Pl O
P2 O Fe
g O
m Fe
10-20 5-10 2-5 1-2 0.1-1
C
C
Si Mn, Al
Si,Mn,AI
C Si,Mn Al
c Mn
Si c Si Cu, Mn, Si
c O Mn, Si, Cu
Si, Mn
c
C Fe Al
Si, Mn
c Si, Mn Al
Si, Mn,
Fe
Mn
C
c
Mn, Si Fe
C
c
Si,Mn, Al
<0.1
Al
Al
S estándar para modo de transferencia por spray y G para modo de transferencia glubular
La Tabla 2.3 se muestra para cuatro comparaciones el promedio de la
composición de la matriz del acero en el final de la caída del metal. El Oxígeno
no fue detectado. Observaron una ligera evolución con el modo de
transferencia además que los rangos de la composición se distinguen bastante
de aquellos alambres de ánodo, con un enriquecimiento de la matriz del
acero en carbón, aluminio y silicio.
la)
) ¡^ t TjC
(
Área másobscura, entre loséranos, microeratla(b)
1 \
•»
M i -1 10 1 » 4 * * '< 10]
u\j
35
Fig. 2.16. Gangue alrededor de las caídas en experimentos de baja corriente para corto circuito ymodos de transferencia de experimentos en MIG con Argón puro, modo BSE. (A) a 240 A,
revestimiento de gangue parcial en las caídas, esencialmente en el tope; (b) la micro estructuradetallada del gangue a 146A; (c) análisis por EDS donde se reveló la presencia de granos en una
micro grafía; (d) espectro azul permanece por el área más obscura entre los granos. Microestructura de la caída del metal al 20% del Vol de C02 a una velocidad de alimentación
(Wfs=9m/mm). [12]
La adición del dióxido de carbono en el gas protector decrece la
conductividad eléctrica del plasma mientras las disociaciones, ionizaciones y
reacciones químicas incrementan la transferencia de calor y la conductividad
térmica del plasma. [i0]
En concentraciones altas de CO2, conducen a un incremento en el tamaño
de las caídas del metal fundido y una elongación en la columna del plasma
asociada con la reducción en la conductividad del plasma alrededor de la
cercanía de la punta (Figura 2.16).
36
Los análisis microestructurales en proceso MAG de las caídas de metal
formadas en las mezclas de gas protector Ar + CO2 a varías corrientes
muestran que tienen globalmente las mismas características que los
experimentos MIG descritos anteriormente: precipitados, porosidades y
grietas, óxido gangue. (Figura 2.17). Aquí la presencia de gangues es más
pronunciada, pero sólo puede revestir la caída de metal fundido superior a
altas corriente.
..i
:\..
Fig. 2.17. Micro estructuras de las caídas finales de metal para experimentosMAG a 330A en mezclas de gas, modo BSE. (a) A 20 vol% C02, (Wfs=9m/mn)
y (b) a 40 vol.% C02 (Wfs=9m/mn). [121
De acuerdo a la Tabla 2.4 las precipitaciones y los gangues, en gran parte
enriquecidas en oxígeno, manganeso, aluminio y silicio cuando los contenidos
de CO2 incrementan en el gas protector. Encima del 15 % e.v. CO2, cuando en
comparación a los precipitados en el proceso MIG, las fases son en general
claramente más ricas en oxígeno, manganeso (factor 5 - 10) y en silicio para
rangos más bajos son menos ricos en carbono. En el arco-spray a 5 % e.v.
CO2, la composición es bastante similar para los experimentos MIG para arco
spray.
37
La Tabla 2.4 muestra también la principal composición de la matriz. Ésta
permanece relativamente constante sin importar el radio de CO2 aplicado.
Comparado para experimentos de argón puro, se observa un bajo contenido
de carbón. Sin embargo, el contenido de carbón es superior a aquel del
alambre principal.
Tabla 2.4. Composiciones de precipitados y gangues.
Principales composiciones de precipitados (p o P1 y P2), composición promedio del gangue(g), y promedio de la composición de la matriz (m) para experimentos 330 A en una mezcla
de gas protector Argón +C02 [i2]
M%
¿2L BM ft» «frW 5J2 2¿ 12 SLL! £i_S.5vol>COi
P
9m
G.ISVorHCOzP
o^ova%CO:
P
flm
G.40»or%COíPl
P2
i
Uo
H
Ft.0F«
F«,0
F«
0
S.Mrt/1
Mn.Si
C
C
c
c
c
Mn
F»
O
C
C
C
I
Si.Mn
F»
Si.Mt»
Mn.AJ
a.Mn/J
Al
Mn
Cu.M0.S1Mo.Si.Cy
Al
S.MnAl
0r-
o
O
O
0
•:-•/•S «tfodi p«n modo d» tf<nrf«r«ncM por o»»y irG pin modo d> U«nftr»ncii globul»r
Comparado para experimentos de Argón puro, se observa un bajo
contenido de carbono. Sin embargo, el contenido de carbono es superior a
aquel del alambre principal.
También las concentraciones de aluminio en el mismo orden como en los
experimentos MIG, y el cobre es raramente observado, se puede notar que el
oxígeno es detectado en algunas matrices en las caídas finales de metal
(experimentos a 15.4 % e.v. C02 para ejemplos que corresponden a modos de
transferencia globular a 330A).
38
Por otro lado, se observa la evolución del espesor del gangue (tg): ésta
incrementa cuando el contenido de C02 es más alto a corrientes fijas (Tabla 2.5
a), y cuando la corriente es disminuida a contenidos de valor constante de C02
en el gas protector (Tabla 2.5 b).
Se ha observado un gangue constituido con óxidos los cuales revisten las
caídas de metal en particular en la transferencia globular y de corto circuito, y
éstos son más espesos desde que los valores de corriente son más bajos o
bien desde que los contenidos de C02 en la mezcla del gas protector son más
altos.
Tabla 2.5 Espesor del gangue Tg medido enla caída final del metal: (a) a 330 A para
experimentos correspondientes a diferentesproporciones Ar/C02y (b) para 15.4% e.v.
C02 y experimentos a diferentes valores decorriente. M21
(a)C02 (Vol %) Tg
0% 0
5% 0
15% 3
20% 10
40% 30
(b)Actual (b) Tg
240 0-15
330 0-3
410 0-7
2.1.2.4.1 Consecuencias en el arco adjunto en la cima del ánodo
El óxido formado en la superficie de la caída del metal tiene baja
conductividad. A temperaturas de trabajo, estas fases son derretidas. En un
óxido líquido el flujo de la corriente es generado por el desplazamiento de los
iones. La transferencia de corriente del ánodo al plasma puede ocurrir de tres
maneras: una corriente electrónica en el electrodo, una corriente de iones en el
gangue derretido y en las reacciones de reducción de óxido en la interfaces
entre el metal y el gangue, y entre el plasma y el gangue.
39
Es probable que estos procesos sean menos eficientes que en el caso de
una simple interfase metal-plasma, el gangue es un mal conductor, por lo que la
presencia del gangue encabeza un decremento significativo en la
conductividad. Entonces, en presencia del gangue oxidado, el arco necesitara
una zona adjunta más larga para transferir el mismo valor de corriente, el cual
es observado durante la soldadura: en el modo de transferencia globular la
zona adherida al arco incluye una caída de metal en gran parte durante el
proceso de formación.
Entonces, la transición entre el arco corto y el modo globular es
caracterizada con una gran modificación de la forma del arco y la zona
adherida.
Consecuentemente, el cambio resultante en la curvatura de las líneas de
corriente inducen a la modificación de las fuerzas del efecto electromagnético,
no solo en el plasma sino también ciertamente en el metal derretido
efectivamente, la especialidad de las fuerzas distribuidas que actúan en la caída
de metal dependen de la geometría y evolución temporal en este proceso.
Entonces se puede asumir que la temperatura promedio de la caída de metal es
alrededor de 2500K. Los óxidos formados en el gangue tienen generalmente
una temperatura de fusión más alta que el hierro, también viscosidad de más
altas ("0.03-0.05 Pa - S) para FeO líquido y 0.001 Pa-S para hierro líquido
estos efectos son ligados a las transformaciones fisicoquímicas del alambre del
ánodo que requieren también necesitar y ser respetados
La presencia de precipitaciones y del gangue oxidado, comparado con las
escorias de las metalúrgicas del hierro, es típicamente de la transferencia
globular y de corto circuito. Su composición depende de la naturaleza del gas,
con un gran enriquecimiento de oxígeno cuando el CO2 es añadido, el CO2 en
los gases protectores favorecen la formación del gangue por reacciones
químicas de oxidación reducción.
40
Este mal conductor (gangue) obstaculiza la transferencia de corriente y el
arco necesita una zona adherida más grande en el electrodo. El espesor de
este gangue disminuye cuando el valor de la corriente incrementa o cuando el
valor del CO2 disminuye.
2.1.3 Control del proceso GMAW
2.1.3.1 Métodos de ajuste y parámetros de operación
El ajuste y el mantenimiento de la máquina son necesarios para su
funcionamiento seguro y sin paralizaciones.
Objetivo: Poder ajustar y mantener correctamente la fuente de alimentación
y el equipo, garantizar la obtención de soldaduras de buena calidad y
condiciones de trabajo seguras, e impedir reparaciones grandes o paralización
de la máquina.
2.1.3.1.1 Preparación del equipo
En los trabajos prácticos de soldadura con alambre se usa acero al
carbono como metal base. El gas protector es dióxido de carbono o mezcla de
argón-dióxido de carbono de grado para soldar. El metal de aporte a usar se
indica en los trabajos prácticos individuales.
Colocar todos los interruptores en la posición de apagado mientras se
revisa el equipo. Revisar el cable de la pistola para verificar el alineamiento y
la conexión al alimentador de alambre y a la conexión apropiada al sistema de
suministro de gas protector. Revisar los conectores y las conexiones eléctricas
entre la fuente de alimentación y el alimentador de alambre. Revisar el ajuste
de los rodillos alimentadores de alambre comprobando la presión.
41
Asegurar que el conductor de la pieza de trabajo o cable a tierra está
conectado al borde negativo de la fuente de alimentación y sujeto al trabajo o
mesa y que el cable de la pistola esté conectado el borde positivo. Cerciorarse
que la pistola esté en buenas condiciones. [9]
2.1.3.1.2 Ajuste del equipo
Para ajustar el equipo se debe comenzar por revisar el flujo de gas
protector. Abrir lentamente la válvula del cilindro de gas. Pararse a un lado de
la esfera del flujometro para seguridad. Apretar el botón de purga y
mantenerlo así mientras se ajusta la válvula del flujometro para obtener un
caudal de 15-25 pies cúbicos por hora.
Si no se dispone de un botón de purga, ajustar la velocidad de alimentación
del alambre en cero, después apretar el gatillo de la pistola y ajustar el caudal.
Si en vez de cilindros se usa un sistema de almacenamiento a granel, el flujo
de gas se abre con una palanca. El flujometro se ajusta de la misma manera
que con el sistema de cilindros.
Después ajustar el amperaje en la fuente de alimentación. Debido a que el
amperaje no se registra excepto cuando está soldando, ajustar el control fino
de amperaje a aproximadamente el centro de la escala.
Las dos formas principales de controlar el amperaje son mediante la
regulación de la velocidad de alimentación del alambre-electrodo y
manteniendo la distancia apropiada de sobre tensión. La sobre tensión es la
longitud del alambre-electrodo sin fundir en la punta de la boquilla de contacto
y la pieza de trabajo. Lo principal es mantener la distancia entre la punta y la
pieza de trabajo que es entre %"y 3/8". El largo de la sobre tensión y la
velocidad de alimentación se produce el nivel de amperaje.
42
Cuanta más alta sea la velocidad de alimentación, será mayor el amperaje.
Cortar el alambre-electrodo a la longitud apropiada. Hacer una soldadura corta
con el amperaje y voltaje a una gama aproximada para obtener la lectura del
medidor durante la soldadura. Si es posible, pedir a otra persona que
monitoree el amperímetro y haga los ajustes hasta obtener la gama deseada.
Una vez que el amperímetro esté regulado, ajustar el voltaje en incrementos
de 1/3 Volt. Una vez que la fuente de alimentación queda ajustada todo está
listo para comenzar a soldar. [9]
2.1.3.1.3 Ejecución del trabajo
Recortar el alambre-electrodo al largo apropiado. Colocarse en posición
con la pieza de trabajo de tal forma que se esté cómodo. Practicar una pasada
para comprobar la posición. Bajarse la máscara, apretar el gatillo y depositar la
soldadura. Ajustar la alimentación del alambre y el voltaje, si es necesario.
La pistola de soldar actúa como un conducto y control de arranque/parada
de la corhente. También entrega el alambre-electrodo y gas protector. La
pistola tiene una forma tal que puede agarrarse cómodamente con el ángulo
apropiado del alambre electrodo. Los dos tipos disponibles de pistolas son el
cuello de cisne y el tipo de tirar o halar auto contenido.
El conjunto del cable y manguera conduce a la corriente eléctrica, el
alambre-electrodo y el gas protector a la pistola. Con un tanque de gas
protector el flujo debería mantenerse a 23 pies cúbicos por hora o menos, de
lo contrario el flujometro se congelaría.
Si se necesitara un caudal mayor, hay que usar más de un cilindro.
Reemplazar el cilindro vacío con uno lleno asegurando que las tapas
protectoras estén colocadas antes de moverlo. Colocar en posición el
flujometro y apretar el conector.
43
Ubicarse a un lado de la esfera del flujometro y lentamente abrir la válvula
de purga o apretar el gatillo para ajustar el flujometro al flujo de gas protector
correcto. Para cambiar el cilindro, girar la válvula hasta que quede cerrada.
Luego, apretar el botón de purga hasta que se haya descargado todo el gas.
Girar el conector del regulador contra los punteros del rebaje para sacar el
flujometro. [12]
2.1.3.1.4 Parámetros de soldadura
a) Amperaje
El amperaje es controlado por la velocidad de alimentación del alambre;
cuanto mayor sea la velocidad de alimentación mayor será el amperaje. A
diferencia de la soldadura con electrodos revestidos, la soldadura con alambre
se ve afectada por la sobre extensión de la punta de la pistola de trabajo.
Cuanto mayor sea la sobre extensión será menor el amperaje. Esto da al
soldador un control preciso incorporado al amperaje.
b) Ángulo del electrodo
Es preciso dar dos ángulos llamados de avance y de trabajo.
• El ángulo de avance se llama EMPUJE cuando el electrodo está
apuntando en la dirección del avance.
• El ángulo de trabajo se da desde un plano de referencia o superficie de
trabajo. Las figuras ilustran el método para denominar los ángulos del electrodo.
Porque la naturaleza del gas, es que puede formarse alrededor "hielo seco" en
el flujo del gas lo cual provocará una conducción pobre de protección al arco, lo
cual se verá reflejado en poros en los cordones de soldadura.
• Los flujómetros de regulador eléctricamente acalorados están disponibles
para detener la formación de hielo seco. El gas con que lo protege no produce
una transferencia de arco tan estable como otros gases protectores como el
Argón y mezclas de 02.
44
b) Voltaje
El voltaje afecta directamente la apariencia del cordón, pero el tamaño de la
superficie a la que se aplicó la soldadura puede variar dependiendo de los
requerimientos de manejar de manera manual la atorcha con el propósito de
obtener depósitos con variables de voltaje constante.
El voltaje suministrado para fines industriales para las compañías eléctricas
es demasiado alto para usarse directamente en la soldadura por arco, por lo
que la primera función de las máquinas soldadoras es reducir el voltaje de
entrada o de línea a un intervalo de voltaje de salida apropiado (el cual varía
de unos 17 a 45 Voltios), y una corriente adecuada, que normalmente oscila
de menos de 10 a 1500 Amperios o más. Las máquinas para soldar que
suministran corriente alterna son conocidas como transformadores y constan
básicamente de dos bobinas y un reactor móvil. La bobina o devanado de alta
tensión es llamado primario y la de baja tensión secundaria. El transformador
recibe la corriente alterna de alto voltaje y alto amperaje de la línea de energía
y la transforma en una corriente de bajo voltaje y alto amperaje.
Las reacciones significativas entre las vueltas de los devanados y los
voltajes y amperajes de entrada y salida están expresadas por la siguiente
formula:
N1 =E1 =12
N2 = E2= 11
Donde:
N1: Número de vueltas del devanado primario del transformador.
N2: Número de vueltas del devanado secundario
E1: Voltaje de entrada
45
E2: Voltaje de salida
12: Corriente de entrada
11: Corriente de salida
Las máquinas para soldar, también se clasifican en maquinas de voltaje
variable (también llamadas de corriente variable) y máquinas de voltaje
constante (corriente constante). Una máquina de voltaje variable es aquella que
suministra corriente que varia sólo de manera ligera con los cambios de
longitud de arco (voltaje), y una máquina de voltaje constante es aquella que
entrega una corriente de soldadura con variaciones mínimas de voltaje cuando
la corriente de salida varía. Las siguientes figuras muestran las curvas
características de cada uno de estos tipos de máquinas de soldar:
80-
60
<o
40
H
O 25
(/>20
50 100
AMPERIOS
150 290
Fig.2.18 Características típicas VA de una fuente de corriente constante con voltaje ajustablede circuito abierto. [9]
<Or~H>
m
<
O 50 100 150 200 250 300 350
CORRIENTE (A)Fig. 2.19 Relaciones de salida VA para una máquina de voltaje
constante. [9]
46
Las dos figuras anteriores muestran las curvas Voltio Amperio (VA) de
salida de las máquinas de corriente constante y voltaje constante,
respectivamente. Un juego de curvas características de voltaje de salida vs
Corriente de salida empleando para describir las características estáticas de
operación de las máquinas para soldar. Estas características, conjuntamente
son las dinámicas, y determinan la efectividad de su operación, y afectan su
comportamiento.
c) Velocidad de depósito
La velocidad de depósito de metal de aporte es dada por el tipo de
transferencia metálica y esta determinado pro al intensidad de al corriente de
soldadura- misma que es directamente proporcional a la velocidad de
alimentación de alambre (en relación con el diámetro de éste), el gas de
protección y el voltaje, principalmente de la destreza del operador de soldadura.
47
La velocidad del progreso del cordón está conectada con los procesos
actuales de MIG/GMAW, dependiendo del generador utilizado, existen
parámetros simples y rápidos que se pondrán a punto de acuerdo a las
condiciones operacionales tales como: material, gas, espesor, etc. Dichos
parámetros son controlados de manera dinámica y mantienen el balance
durante el proceso de soldadura. Lo que permite obtener excelentes resultados
en términos de soldadura relacionados con cantidad y calidad.
d) Calor de Entrada
El arco es una corriente eléctrica que fluye entre dos elementos (el electrodo
y la pieza de trabajo) pasando de uno al otro a través de una columna de gas
ionizado llamado 'plasma'. El arco de soldadura se caracteriza por su corriente
alta y voltaje baja que requiere de una alta caracterización de electrones para
transportar la corriente.
El espacio entre el electrodo y la pieza de trabajo puede ser dividido en tres
áreas de generación de calor: el cátodo, el ánodo y el plasma producido por el
arco.
Ánodo
wo> 1 m1
o
Otfío
rea | o
Q.
tfí
c
*+1
O3(D(A
3
3ro •
1 i
C ato d o
Fig. 2.20 Esquema de Arco Eléctrico en el proceso GMAW [7]
48
Los electrones negativos son emitidos por el cátodo y fluyen junto con los
iones negativos del plasma hacia el ánodo positivo. Los iones positivos fluyen
en sentido contrario, son embargo, tal como sucede en el conductor sólido, el
flujo principal de corriente se debe al paso de electrones.
El calor que se genera en el área de cátodo es producido principalmente
por el choque de los iones en la superficie del mismo.
El calor producido en el área del ánodo es producido principalmente por los
electrones que son acelerados por el voltaje del arco cuando pasan a través
del plasma y ceden su energía en forma de calor al chocar contra el ánodo. La
columna del arco conocida como plasma, es una mezcla de átomos de gases
neutros e ionizados en un movimiento acelerado y en constante colisión.
La distribución de calor y la caída del voltaje en las tres zonas pueden ser
modificadas por los siguientes aspectos:
- Cambios en el gas protector.
- Aadición de sales de potasio en el recubrimiento de los electrodos, la
cual reduce el voltaje del arco, ya que el potasio incrementa la
ionización.
- Variación en la longitud del arco.
- Variación en la temperatura del arco de soldar.
Los valores medidos de las temperaturas del arco oscilan entre unos 5,300
y 30, 300° C, dependiendo de la corriente de éste y de al naturaleza del
plasma. La temperatura que puede obtenerse en los arcos está limitada por la
pérdida de calor (por conducción, difusión radiación y convicción) más que por
algún límite teórico.
L
49
2.1.4 Inspección, evaluación y control de la calidad de la soldadura
2.1.4.1. Pruebas destructivas y no destructivas.
2.1.4.1.1. Inspección
Los estándares de soldadura son adecuados; sin embargo, existe falta de
trazabilidad en cuanto a los criterios de aceptación, ya que existe ambigüedad
en cuanto a los estándares que requiere el cliente interno, existen ayudas
visuales sin embargo estas no son del todo claras para los operadores finales
y soldadores.
Realizar un procedimiento de soldadura (workmanship), donde se definan
visual y tangiblemente los criterios de rechazo los cuales sean medibles con la
ayuda del uso de escalas de soldadura dentro del proceso, es un proyecto
ambicioso que disminuiría criterios de rechazo y el producto terminado no
tendría que ser retenido del todo apegándose al Código Estructural de
Soldadura de Acero (AWS, por sus siglas en inglés) D1.1 Sección 6.9, 2004.
Dicho procedimiento de soldadura fue realizado e indica que todos los
trabajos de soldadura son visualmente inspeccionados bajo los criterios de
aceptación de la Tabla 2.6; siempre tomando en cuenta la funcionalidad del
producto terminado que se procesa bajo los criterios de aceptación y que
fueron considerados siempre para cargas cíclicas y conexiones no tubulares.
50
Tabla 2.6 Criterios de aceptación de inspección visual [3]
Categoría discontinua y Criterio de inspección
Conexiones
No
Tubulares
con CargaEstática
Conexiones
No
Tubulares
con CargaCíclica
Conexiones
Tubulares
(Todas lasCargas)
Pohibición de grietas
i'¡ Ninguna grieta debe ser aceptada a pesar del tamaño o de laubicación
X X X
Fusión del Metal Base y Metal de Aporte
[2] Una fusión profunda debe existir entre las capas adyacentesdel metal base o entre el metal de aporte y el metal base.
X X X
Sección de transversal del cráter
pi Todos los cráters deben ser llenados para proveer el tamañoespecífico de soldadura, exepto por las terminaciones de losfiletes de soldadura Intermitentes fuera de su longitud efectiva
X X X
[4] Perfiles de soldadura
Los perfiles de soldadura deben ser:
e_,j j Las caras de la soldadura de filete deben serSoldadurade Filete un poco convexas' planas, 0 un poco
cóncavas.
Soldadura Excepto por el socavado, como permitido porde Filete el código, los requerimientos de perfil noIntermitente deben aplicar al final de la soldadura de filete
intermitente por fuera de su longitud efectiva.Excepto por las soldaduras en el exterior enlos puntos de unión, la convexidad C de una
Convexidad superficie de cordón individual no debeexceder los valores
X X X
Las soldaduras de ranura deben ser hechas
Soldadura de con un mínimo reforzamiento en la cara aranura o de menos de que exista otra especificada. En elcolilla caso de ranuras y puntos de unión el
reforzamiento de las caras no debe exceder
1/8 in. [3mm] en altura. Todas las soldadurasdeben tener una transición gradual a laplanicie de las superficies de los metalesbase con áreas de transición libres de
socavado excepto por las permitidas por éstecódigo.Soldaduras de colilla requieren ser limpiadasal terminar para así no reducir el espesor delmetal base más delgado o metal desoldadura por más de 1/32 in. [3mm] , ó 5%
Superficies del espesor del material, cualquiera que seaal borde menos. El reforzamlento remanente no debe
exceder 1/32 in. [1mm] en altura. Sinembargo todos los reforzamientos deben serremovidos a donde la soldadura forma partede la superficie de contacto.
X X X
X X X
51
Tiempo de Inspección
La inspección visual de la soldadura en todos los metales deberj-1 comenzar inmediatamente después de que las soldaduras' ' hayan completado su enfriamiento a temperatura ambiente. El
criterio de aceptación para metales ASTM A 514, A 517 y A709 Grado 100 y 100W debe ser basado en la inspecciónvisual llevada a cabo a no menos de 48 horas después dehaber completado la soldadura.
X X X
Soldaduras demasiado pequeñas
El tamaño de los filetes de soldadura en cualquier soldaduracontinua debe ser menos que el tamaño nominal especificado
(L) sin la corrección por las siguientes cantidades:
L, U,
• ... tamaño nominaltamaño nominal especificado ... ...
. , , . , especificado de ade la soldadura K , , ,soldadura
X X XW <<3/16[5] 1/16
[2]<
1/4 [6] 3/32[2.5]
>5/16[8] ^¡8En todos los casos, el tamaño de la porción más pequeña dela soldadura no debe exceder 10% del largo de la soldadura.En una soldadura de telaraña en las orillas, el contacto interioral final a lo largo debe ser Igual a dos veces el ancho de laorilla.
Cráter
(A) Para material con espesor menor a 1in. [25] , el cráter nodebe exceder 1/32 in. [1mm], bajo las siguientes excepciones:el cráter no debe exceder 1/16 in [2mmJ para ninguna alturaacumulada arriba de 2 in [5mm] en ninguna 12 in. [3mm]. Paramaterial igual a o mayor que 1in. de espesor, no debe exceder
[7] 1/16 in. [2mm] para ninguna longitud de soldadura.
(B) En miembros primarios, debe ser no mayor que 0.01 ¡n[0.25mm] de profundidad cuando la soldadura es transversalpara tensionar el estrés bajo cualquier condición de diseño decarga. El cráter debe de ser no mayor a 1/32. [1mm] deprofundidad para todos los otros casos.
X X X
Porosidad
(A) Ranuras de soldadura CJP en cráter de unión transversal ala dirección del estrés de tensión transversal no debe
presentar porosidad. Para todas las otras ranuras de soldaduray filetes de soldadura, la suma de la porosidad 1/32 in. [1mm] omayor en diámetro no debe exceder 3/8 in. [10mm] en
l°J cualquier pulgada linear de soldadura y debe no exceder 3/4in/ [20mm] en ninguna longitud de soldadura de 12 ¡n.[300mm].
X X X
52
(B) La frecuencia de la porosidad en la soldadura de filete nodebe exceder una por cada 4 in. [100mm] de largo desoldadura y el diámetro no debe exceder 3/32 in. [2.5mm].Excepto: para filetes de soldadura que conectan los ángulosatiesadores a la red, la suma de los diámetros de la porosidadno deben exceder 3/8 in. [10mm] en ninguna pulgada linear desoldadura y no deben exceder 3/4 in. [20mm] en ningunalongitud de soldadura de 12 in. [300mm].
(C) Ranuras de soldadura CJP en cráter de unión transversal ala dirección del estrés de tensión transversal no debe
presentar porosidad. Para todas las otras porosidades desoldadura no deben exceder una en 4 ¡n.[100 mm] de longitudy el diámetro máximo no deve exceder 3/32 in. [2.5mm].
El procedimiento contiene además un criterio claro para la aceptación de
chisporroteo que ayudó en gran medida a disminuir rechazos internos por ésta
condición y satisfacer al cliente final. Cabe mencionar que los estándares de
calidad impuestos en el procedimiento superan en mucho al estándar
requerido en el AWS D1.1, 2004, como objetivo primordial.
2.1.4.2 Evaluación y control de calidad
Los criterios de aceptación para los inspectores de calidad se encuentran
apegados en gran medida con el código AWSD1.1 Sección 6.9; el cual indica
que todas las aplicaciones de soldadura serán inspeccionadas visualmente y
aceptadas bajo los Criterios de aceptación de inspección visual (Tabla 2.6).
En la evaluación se agregaron escalas para la dimensión de la geometría
de la soldadura, de tal manera que se pueda dimensionar concavidad y
convexidad en cordones de filete de soldadura, poros y socavados, los cuales
ayudarán en gran medida al criterio de aceptación de discontinuidades entre
operadores finales y soldadores en el producto terminado.
Para criterios de aceptación no se tiene contemplado dentro del plan de
inspección y prueba el análisis de soldaduras mediante técnicas no
destructivas, sin embargo; de acuerdo a los criterios de aceptación para uno
de nuestros clientes se implemento el análisis en algunas zonas de la pieza
mediante el uso de partículas magnéticas.
I
53
Los resultados demostraron que las aplicaciones de soldadura en uniones
de ranura no contienen discontinuidades internas como lo son las grietas.
La introducción de éste procedimiento dentro del sistema de calidad
ayudará a controlar los estándares de calidad; de tal manera que
contemplando los planes de inspección, equipo debidamente calibrado,
parámetros adecuados a los correspondientes WPS que fueron
implementados también dentro de este proyecto, y cuidando las técnicas de
cada soldador la calidad del producto se incrementó favorablemente, por la
complejidad y el costo de soldadura que implica el 100% de las pruebas son
no destructivas.
Sin embargo sería importante para la conservación de los estándares de
aceptación someter a los soldadores mediante probetas a pruebas
destructivas, en las cuales se evalúen y se permitan detectar potenciales
discontinuidades en el interior de la soldadura; además de revisar la
penetración de soldadura en el metal base, geometría de soldadura, etc.
2.1.4.2.1 Discontinuidades y sus causas
1. Defecto: se puede definir como una discontinuidad o discontinuidades
que natural o por efecto acumulado se presentan en la soldadura, por ejemplo
en una longitud completa o cuando excede el mínimo aceptado por las
especificaciones. El defecto se determina como rechazable.
2. Discontinuidad: se puede definir como una interrupción en la estructura
típica del material, como es la falta de homogeneidad en sus características
físicas, mecánicas o metalúrgicas, una discontinuidad no necesariamente es un
defecto. Las discontinuidades son rechazables solamente si exceden las
especificaciones requeridas en términos de: tipo, tamaño, distribución o
ubicación. [4]
54
a) Porosidad
La porosidad es un tipo de discontinuidad de forma generalmente esférica,
aunque también puede ser alargada.
Causas: Se forma por gas atrapado, contaminación durante la soldadura,
óxido y humedad en la superficie del metal base, de los electrodos o gases y
del equipo de soldadura.
La Figura 2.21 muestra cómo se presentan de manera general los poros en
la soldadura.
i mm
Fig. 2.21 Poros. [13]
En el caso de estudio se presentan porosidades en cordón descendente
ubicados cerca del buje (Fig 2.22 y Fig 2.23).
Fig. 2.22. Poros en descendente. [13]
55
Fig. 2.23. Poros ubicados cerca del buje delmecanismo de apertura de la compuerta. M3]
Poros superficiales
Los poros superficiales se presentan principalmente por:
s Falta de cobertura de gas.
s Junta (uniones) sucias.
•s Corrientes de aire muy fuertes
s Gas húmedo o contaminado.
s Flujo de gas muy alto, mangueras congeladas.
s Corriente de soldadura muy alta.
s Superficies de metal base cubiertas con aceites, grasas, humedad,
oxidaciones, costras, escamas provocadas por laminado de acero.
/ Excesiva longitud o distancia del corto circuito.
s Alta velocidad de arrastre.
56
Las soluciones para prevenir de las porosidades superficiales como lo
específica la Pocket Welding, 2008 [8], por mencionar algunas son:
1. Mantener apropiadamente la longitud del arco.
2. Uso apropiado de la corriente de soldadura
3. Incremento en el rango del flujo del gas siempre inspeccionando la
pureza del gas.
4. Disminuir la velocidad de arrastre.
5. Apropiada limpiezas y/o preparación del metal base para obtener calidad
en la soldadura.
6. Apropiadas condiciones físicas del electrodo.
b) Socavado
El socavado es una discontinuidad superficial la cual se localiza
directamente en el metal base adyacente a la soldadura.
Fig. 2.24. Socavado en Tag. [13] Fig. 2.25. Socavado. [13]
Algunas causas por las que se presentan los socavados, se encuentran:
1. Falta de manipulación del electrodo.
2. Corriente de soldadura muy alta.
3. Excesivo calor ingresado.
4. Ángulo de trabajo inadecuado.
5. Velocidad de aplicación inadecuada.
6. Diseño de aplicación de soldadura inadecuado.
57
7. Largas distancias en el arco.
8. Alta velocidad de arrastre.
9. Arcos bajos.
Algunas soluciones que se recomiendan para prevenir los socavados son:
S Pausar en cada lado los cordones de soldadura cuando use la técnica de
oscilación
s Uso apropiados de los ángulos de los electrodos
s Uso de apropiado de corriente de soldadura para el tamaño del electrodo
y posición de soldadura.
S Reducción de la longitud del arco.
•s Reducción de la velocidad de arrastre.
•/ Reducción de los efectos de arco bajo.
c) Grietas por soldadura
Esta discontinuidad es considerada generalmente como la más crítica,
debido a que son caracterizadas como lineales y de extremos afilados, lo cual
facilita su propagación si se aplica un esfuerzo adicional. Las grietas se inician
cuando la carga excede su esfuerzo de resistencia a la tensión, esto es
cuando existe una condición de sobrecarga.
Entre las causas más comunes por las cuales se presentan grietas en el
proceso de la compañía es por parámetros de excesivamente altos como
amperaje, técnicas del soldador mal aplicadas como la velocidad de arrastre
muy lenta, la acumulación de calor se concentra y la grieta se hace evidente.
También se pueden presentar por las siguientes causas:
a. Insuficiencia del tamaño de soldadura.
b. Excesivo esfuerzo en la unión.
c. Pobre diseño y/o preparación de la unión.
58
d. El metal de aporte no se adhiere al metal base.
e. Rápidos rangos de enfriamiento.
f. La superficie del metal base se encuentra cubierta con aceites,
grasas, humedad, oxidaciones.
g. Presencia de costras o escamas en el metal base provocadas por
la deformación del metal base.
De acuerdo a Pocket Welding, 2008 [8]i las grietas por soldadura se
pueden prevenir siguiendo las recomendaciones que se mencionan a
continuación:
• Ajustar el tamaño de la soldadura al espesor de la parte.
• Reducir por medio de sujeción y/o fijación para obtener un
apropiado diseño.
• Seleccionar el apropiado diseño de unión.
• Usar un metal de aporte más dúctil.
• Reducir los rangos de enfriamiento a través de un precalentamiento.
• Preparar el metal base (limpiarlo) antes de iniciar a soldar.
d) Distorsión
Los procesos de soldadura involucran la aplicación de calor y fusión de
metal base. Este calor puede producir expansión o contracción térmica lo cual
a su vez nos origina esfuerzos de diferentes magnitudes, los cuales pueden
permanecer en la soldadura después de haberse enfriado la estructura. Tales
esfuerzos tienden a causar distorsión.
La distorsión se presenta por:
a. Inapropiada soldadura por puntos y/o falta preparación de la unión.
b. Inapropiada secuencia de aplicaciones de soldadura.
c. Inapropiada instalación (montaje),
d. Excesivo tamaño de soldadura.
59
La distorsión se puede evitar siguiendo los siguientes pasos:
a. La soldadura por tags (puntos) permite compensar la distorsión.
b. Uso apropiado de la secuencia de cordones.
c. Asegurar el clampeo de las partes a soldar.
d. Realizar buenos tamaños de soldadura.
c) Salpicaduras
Los chisporroteos, son remanentes de soldadura de forma de perlas de
distintos tamaños, en el proceso de la compañía los principales factores que
afectan esta discontinuidad varían dependiendo de la causa que los origine
entre las cuales destacan:
a. Desviación del arco.
b. Corrientes de soldadura muy altas.
c. Humedad, daños del electrodo.
La salpicadura se puede evitar siguiendo las siguientes recomendaciones:
a. Reduciendo la corriente de soldadura.
b. Reduciendo la longitud del arco.
c. Mantenimiento apropiado y almacenaje de electrodos.
60
d) Falta de fusión
Esta falta de fusión es entre capas adyacentes de soldadura o entre metal
base y soldadura, también es conocida como la falta de llenado de la raíz de
una ranura. Este defecto es indeseable principalmente en soldaduras sujetas a
esfuerzos de tensión o de dobles. El área no fundida actúa como un
concentrador de esfuerzos que puede ocasionar una falla.
La fusión incompleta puede ser causada por problemas al aumentar la
temperatura del metal base (o soldadura previamente depositada), para llegar
al punto de fusión. La causa más frecuente de este tipo de discontinuidad es el
diseño inadecuado de ranuras en el cual no es apto al proceso de soldadura o
a las condiciones de construcción.
La falta de fusión también se presenta por:
a. Inapropiada velocidad de arrastre.
b. Corrientes de soldadura muy bajos.
c. Falta de preparación de la unión.
d. Arcos magnetizados.
e. Posición equivocada al posicionar el electrodo
f. Diámetros del electrodo variables
Se evita a través de:
A. Incremento de la corriente de soldadura
B. Diseños de soldadura que puedan permitir la accesibilidad del electrodo
para todas las superficies dentro de la unión.
C. Reducir el diámetro del electrodo.
D. Reducir los efectos de la desviación del arco magnético.
E. Uso apropiado del ángulo de los electrodos.
61
e) Falta de penetración
Es coloquialmente conocida como soldadura fría y éste fenómeno se
presenta principalmente por la falta de intensidad de la corriente para que el
metal de aporte penetre en el metal base, es decir, la aplicación de soldadura
se queda en la superficie del metal base.
Se presenta por:
1. Velocidad de arrastre muy rápida.
2. Corriente de soldadura muy baja.
3. Pobre diseño y/ó preparación de la unión.
Se evita siguiendo las siguientes recomendaciones:
1. Disminuir la velocidad de arrastre.
2. Incremento de la corriente de soldadura.
3. Incremento de la apertura de raíz ó disminución de la cara de raíz.
CAPITULO 3
DISCUSIÓN Y ANÁLISIS DE
BIBLIOGRAFÍA
62
Se confirmó que a medida que disminuye el diámetro, la cantidad de voltaje
se incrementó para el electrodo empleado. En la empresa dicho diámetro fue
de 0.45 mm en el que se usaron para todos los casos voltajes de 29 a 30 Volts
en comparación del utilizado por Modenesi n0] que fue de 0.83 mm y presentó
un Voltaje óptimo de 18 Volts, lo cual provocó que las salpicaduras se
presentaran y solo fueran controlables.
También, se confirmó que el incremento en corriente y voltaje no aporta
mayor valor debido a que la geometría de la soldadura se mantiene en la
misma manera. Lo anterior se presentó para voltajes hasta de 43 Volts y 554
pulgadas por minuto de alimentación de alambre, obteniendo la misma calidad
de soldadura para parámetros desde 30.2 y 403 ipm para la misma aplicación
de soldadura, usando la misma velocidad de aplicación de soldadura.
63
De acuerdo a las recomendaciones de Miller [9], se observó que la
estabilidad del metal en la alimentación del metal de aporte fue vital para el
proceso, ya que cualquier desajuste en las velocidades de alimentación
provocaron ineficiencia en las aplicaciones de soldadura. Lo anterior, resultó en
socavados directamente en el metal base adyacente a la soldadura. También
se observó la presencia de socavados por falta de manipulación del electrodo
como lo sugiere la Guía de Bolsillo de Soldadura [8], Por parte de los
soldadores así como los ángulos de trabajo inadecuados y altas velocidades de
arrastre resultó en socavados a corrientes muy altas sobre todo en el final de
los extremos entre la aplicación de soldadura y el metal base.
Como lo sugirió E. Karadeniz [6], la mezcla de gas usado en el proceso
GMAW de la compañía ya mencionada fue 90% Ar + 10% CO2 por lo cual la
presencia de salpicaduras en el proceso GMAW es inevitable, ya que el arco
producido no es tan estable. Esto se podría revertir si se realiza una mezcla de
75% Argón y 25% dióxido de carbono. Sin embargo, esto no sería redituable
para el proceso. Éste punto se plasmó en el workmanship realizado para la
cantidad de aceptación en salpicaduras.
De acuerdo a la Guía de Bolsillo de Soldadura [8] se comprobó que los
inhibidores del metal base provenientes de proveedores en altas
concentraciones provocan alta cantidad de poros en las aplicaciones de
soldadura.
Se comprobó que el mantener la boquilla limpia de remanentes de escoria
evito que a que se obtenga una inadecuada cobertura al momento de formar el
arco en la pieza de trabajo, lo cual ayudo en evitar la generación de poros en
las aplicaciones de soldadura; así como las corriente de aire muy fuertes y
mangueras con perforaciones provocaron la presencia de poros. La alta
velocidad de arrastre, excesiva longitud o distancia del corto circuito, así como
corrientes de soldadura muy altas favorecieron la presencia de poros.
64
De acuerdo a la Guía AWS de Examinacion Visual para la inspección de
soldadura [8]i se comprobó que la mayor cantidad de cráteres se presentaron
en la extremidad final de la aplicación de soldadura principalmente (cordón de
soldadura) y en los casos donde los soldadores usaron la longitud del electrodo
más largo (sobresaliente) en la antorcha, así como en aquellos casos donde
usaron la velocidad de arrastre en forma recta. Se siguieron las
recomendaciones de usar el electrodo en forma circular al finalizar la aplicación
de soldadura, los cual ayudó en gran medida a disminuir esta condición.
Realizar un procedimiento que defina no solamente los criterios por atributo
de acuerdo a la Guía AWS de Examinacion Visual para la inspección de
soldadura [8Í, además de manera tangible brindó un adecuada aceptación tanto
para operadores finales como operadores de proceso, lo cual resultó en una
mayor productividad en las líneas de producción. Lo anterior, debido a la
homogenización en los criterios de aceptación a lo largo de las líneas de
producción.
65
CAPITULO 4
CASO DE ESTUDIO:
ADECUACIÓN DE PARÁMETROS ENACEROS ESTRUCTURALES
ASTM-568
4.1.1 Materiales de diseño
La Tabla de especificaciones del metal base muestra los tipos, grados,
diámetros de aceros, así como los principales tipos de uniones utilizados en el
proceso de ensamble para la fabricación de las compuertas.
Tabla 4.1. Especificaciones del metal base. n31
±J
Especificaciones del metal base
Especificaciones
ATMTipoo grada Espesor Diámetro
Tipo (le
unión
ASTM A-568 654512DI3/8
1"sólido Flanges
ASTM A-568 10103/16
N/A T
ASTM A-513 A 363/16
1 5/16 T
ASTM A-568 10103/16
l
1.5 X
5.5
Soldadura
de tapón
ASTM A-568 10105/16
N/A Traslape
ASTM A-536 654512DI6/16
1 ' sólidoTope con
bisel
66
4.1.1.1 Características aceros estructurales Aceros ASTM A-568
Entre los aceros utilizados en la compañía ya mencionada destacan los de
grado 1010 los cuales de acuerdo a la norma AISI, son aceros sin aleación con
10% de C. La relación de la nomenclatura AISI-SAE con los valores de
resistencia, ductilidad y dureza, sirve para relacionar la composición química y
las propiedades mecánicas de los aceros. Los aceros A 1010 presentan buenas
propiedades mecánicas como resistencia a la tracción (Rm) de 392.3 MPa,
límite de fluencia (Re) de de 392.2 MPa, Alargamiento en 50 mm de 39 % y una
dureza Brinell de 109. Presentan generalmente una composición química de
0.08-0.13 %C, 0.30-0.60%Mn, 0.030P y 0.035S con un rango de dimensión de
1.
Los aceros estructurales se emplean principalmente en aplicaciones de los
sectores de la ingeniería mecánica y la construcción. Se trata de aceros al
carbono-manganeso, con valores mínimos garantizados de límite elástico y
resistencia a la tracción y con propiedades de ductilidad y tenacidad
satisfactorias, son frecuentemente usados en procesos de soldadura
tradicionales como MIG.
Los aceros estructurales A 36 generalmente con dimensiones de 1.78 - 6.35
mm y una longitud de ancho de 736.6 - 1524 mm, presentan media resistencia,
son usados en formas estructurales, vigas soldadas, bases de columnas, tienen
una composición química % en peso (máximo) de 0.26% C (max), sin presencia
de Mn, 0.040% P, 0.050% S (máx), 0.40% Si, propiedades más no excelentes
como:
a) Resistencia a la fatiga
b) Resistencia a la identación
c) Resistencia a altas temperaturas
d) Fragilidad a bajas temperaturas
67
e) Resistencia a la presión
f) Resistencia a la abrasión
g) Posibilidad de reducción de peso
h) Resistencia a la corrosión atmosférica
Las propiedades mecánicas típicas que presentan son: limite elástico KSI
min. de 24, 45-60, % de elongación. En 8 pulgadas de 27 todas en un rango de
dimensión de 1.
Los aceros ASTM A-36 son aceros que por su nomenclatura indica que es
un acero estructural de 36 KSI mínimo de límite elástico y de 50-80KSI de
resistencia a la tensión, además de poseer una calidad estructural de alta
resistencia.
La solera estructural es un producto de acero grado ASTM A-36 usado para
perfiles estructurales, la cual es un producto de acero laminado en caliente que
tiene una composición química variable por incluir en su fabricación grados de
acero con contenidos típicos de: hasta 0.25% de Carbono (C)y hasta 1% de
Manganeso (Mn). Se presentan generalmente en anchos de entre 63.5 a 127.0
milímetros, y espesores de entre 6.35 milímetros.
4.1.1.2 Soldadura
Tabla 4.2 Metales de aporte. r3]
Especificación Clasificación Lote Colado Tipo de unión
AWSA5.18 ER70S-6 71018 714665 Flanges
AWSA5.18 ER70S-6 71018 714665T
AWSA5.18 ER70S-6 70917 713880T
AWS A5.18 ER70S-6 71018 714665Tope con bisel
AWSA5.18 ER70S-6 71019 291634Traslape
AWSA5.18 ER70S-6 70815 712471Esquina
AWSA5.18 ER70S-6 70905 713574Sold. De
Tapón
II
68
4.1.2. Función de las compuertas de descarga
El modelo principal es el AutoLOK II, nombre comercial del modelo de la
compuerta; está diseñada para comprobar su operación, es siempre fácil de
abrir y cerrar y permanece cerrada. Con muy pocas tolerancias y sellos en
todo el perímetro completo, la compuerta AutoLOK II previene fugas
———<•————
Todas las compuertas destacan por su resistencia al movimiento de su
sistema automático de apertura y cierre el cual permite que se abran antes de
que la puerta se mueva, que al mismo tiempo permite que la aplicación de la
fuerza de apertura. Este sistema de cierra reduce el riesgo de que la
compuerta se dañe, los costos de mantenimiento son reducidos y mantiene los
carros en funcionamiento lo que permite ingresos por el servicio.
El diseño innovador resuelve una gran variedad de problemas comúnmente
asociados con compuertas que se utilizan para materiales secos, haciéndolo
así el más duradero y más accesible para usar en el mercado.
1. Los sellos de alfombra en todo su perímetro son resistentes a todas las
temperaturas extremas previniendo así fugas de producto.
2. El diseño en el sistema de apertura de la puerta relacionado con el
estrecho espacio de los soportes, permite que el material sea descargado fuera
antes de que se acumule haciendo que la puerta sea difícil de cerrar por
completo.
3. Sus bajas paredes planas permiten que la compuerta presente cero
fugas de material.
4. El material UHMW aprobado en los laterales largos reducen la fricción
para una apertura más fácil.
69
5. El piñón patentado permite que la puerta sea abierta sin que ésta se
deslice.
6. El rígido sistema de operación y cierre de la puerta está construido en
conjunto con el resto de los miembros estructurales de la compuerta para así
eliminar el movimiento.
Existen opciones adicionales disponibles para personalizar la AutoLOK
II y cumplir así con los requerimientos especiales de descarga:
s Diseños 100% soldados sin ensambles en las orillas.
•S Sellos auxiliares para un sellado más ajustado durante la descarga.
S Pintura interior y/o exterior.
La compañía, también ofrece una variedad de compuertas especializadas
para satisfacer otras necesidades de descarga.
La SaniLOK, modelo conocido a nivel comercial ya que es ideal para
bienes alimenticios incluyendo azúcar, harina y otros productos similares; fácil
de limpiar y simple de operar. Debido a su fácil operación y bajo
mantenimiento ésta compuerta es la opción para las empresas azucareras.
Los materiales del sistema de descarga están hechos con acero inoxidable o
bien materiales aprobados por la Asociación Federal de Alimentos o bien
Federal Food Association (FDA) por sus siglas en inglés para el manejo de
productos de grado alimenticio.
Las compuertas aggregate están diseñadas para ser duraderas y
resistentes. El cierre rápido y fácil permite que la compuerta no sea dañada en
puentes, cruces o cambios de vía. Fácil de aplicar en nuevos o ya existentes
carros Hopper; puede ser manual, neumática, eléctrica e incluso de control
remoto para así satisfacer todas las necesidades de descarga como se
requiera. Las compuertas están diseñadas y construidas para cumplir con
70
todos los estándares especificados en la AAR S-233-92, la AutoLOK II mejora
las operaciones de descarga en una amplia variedad de aplicaciones del
mercado.
Existen varios modelos y tamaños útiles en cualquier producto, dichos
modelos se clasifican dependiendo de las dimensiones de la medida de la
boca de la compuerta.
1) Compuerta de 13"X42"
•Especialmente diseñada para materiales como cemento, ceniza de soda,
granos, etc.
• Fácil de abrir bajo la carga.
• Sus paredes perfectamente verticales bajo la puerta minimiza la
acumulación de la carga.
• Duraderos racks y piñones regulan la descarga en diferentes
condiciones de operación.
• Existen varias opciones para cumplir con los requisitos específicos de
descarga dependiendo del material.
2) Compuerta de 30 "X 30"
• Diseñada para el servicio general para productos tales como los granos,
ceniza de soda, etc.
• Cumple con todas especificaciones de la AAR.
• La rigidez de la puerta y la anchura en sus piñones y racks permiten
que la apertura de la misma con la carga sea más fácil.
3) Compuerta de 42 "X 42"
• Diseñada para una descarga más rápida de productos que requieren una
apertura más grande.
71
• Tiene las mismas características que el modelo 30 X 30".
La Tabla 4.3 muestra los nombres comerciales específicos bajo los cuales
son conocidos los modelos de compuertas de descarga de acuerdo a las
dimensiones de apertura.
Tabla 4.3. Modelos de Compuertas de Descarga. [13]
24 x 30 Gates: 30 x 30 Gates: Gravity Pneumatic Gates
MKE-10514 MKE-10200 MKE-10146
MKE-10514P2 MKE-10200P MKE-10132
MKE-10377 MKE-10200P2 MKE-10443
MKE-10260MKE-10200G
(w/bump)MKE-10550 SaniLOK (spec. plenum)
MKE-10509NP MKE-10200S MKE-10410 (replaces MKE10277)
MKE-10509P1 MKE-10201 MKE-10405 SaniLOK (no plenum hood)
MKE-10509P2
(Canadá) MKE-10162MKE-10409 SaniLOK (no plenum hood, deflector
shield)MKE-10434
Las siguientes imágenes (figuras 4.1 y 4.2) muestran los dos modelos
comerciales más vendidos en la compañía durante los últimos años, ambos
incluyen los nombres bajo los cuales son identificados en el mercado:
•
Fig. 4.1. Compuerta 13X42. [13] Fig. 4.2. Compuerta SaniLok. [13]
4.1.3. Importancia de las compuertas de descarga
El compromiso de Miner con el servicio se extiende más allá de la venta. El
departamento de Servicio Técnico se encuentra disponible para ofrecer
soporte y responder a las necesidades del cliente en campo en un período de
24 horas.
72
Éste grupo altamente experimentado y entrenado puede dar soporte a
todas las líneas de producto; también pueden dar asistencia en casos
específicos relacionados con sistemas de descarga, problemas de sellado,
problemas con el producto e inspecciones en campo.
Los representantes de Servicio Técnico viajan donde quiera que el cliente
necesite asistencia en la instalación, operación y mantenimiento de sus
productos.
Como el productor más grande y experimentado de compuertas, la
compañía cuenta con un grupo de ingenieros dedicados en el desarrollo de
sistemas de descarga. El laboratorio de pruebas de la compañía es el más
completo de la industria capaz de llevar a cabo pruebas de carros para la AAR
y GEAPS.
Todos los sistemas de descarga de la compañía pasan a través un proceso
de calidad aprobado por la AAR para asegurar que cada compuerta es
construida con una perfección inigualable. Entre los avances tecnológicos que
ofrece la compañía se encuentran:
a. Transferencias electrónicas de archivos CAD a socios comerciales.
b. Conversión de archivos formato CAD a CAM para la programación de las
celdas de corte láser.
c. Eliminación de chisporroteos por medio de sumergimiento químico previo
a la soldadura.
d. Celdas de soldadura robóticas para la producción constante de
soldadura.
73
La experiencia en la industria, el compromiso en la ingeniería y el arte en la
manufactura sin rivales hace de los sistemas de descarga de Miner las
compuertas más ampliamente específicas de la industria. La compañía ofrece la
línea más versátil línea de sistemas de descarga para los productos incluso
más demandantes en su aplicación.
Con más de 40 años de experiencia y cerca de 675,000 compuertas en
servicio, la industria es el líder en la manufactura de compuertas en la industria
ferroviaria.
Los sistemas de descarga especializados diseñados pueden ampliar
significativamente las opciones para la capacidad de los carros existentes,
incrementar la rapidez de descarga o cumplir los requerimientos especiales de
descarga. La compañía ha diseñado, manufacturado e instalado soluciones
especializadas que han modificado los carros de servicio en una amplia
variedad de aplicaciones. Los tipos de compuertas y mecanismos actualmente
en servicio en carros modificados incluyen sistemas de descarga impulsados
por carbón, sistemas de sellado rápido, sistemas completamente
automatizados entre otros muchos.
La empresa hace el proceso fácil y rápido que proporciona a las compañías
de arrendamiento de carros una poderosa herramienta de costo efectivo para
nuevos negocios en incremento faltos de mercado anteriormente. Miner puede
incluso manejar el proceso completo de modificación, desde el sistema inicial
de descarga, ingeniería, contrato con el taller, inspección, prueba y entrega.
4.2 Problemas de calidad
La empresa ha mantenido estándares de calidad óptimos, sin embargo los
principales problemas de discontinuidades en el proceso GMAW de las líneas
de producción de soldadura que se tienen registros muestran condiciones de
rechazó de calidad encabezando las listas de defectos desde inicios de
arranque con la presencia de cráter, socavados y poros.
otros
Faltante de Soldadura
o
1o
Faltante de llenado
socavacos
Peres
C'áter
74
Defectos de Soldadura Mayo 2009
•»; SOI
Fig. 4.3. Defectos de Soldadura líneas de producción Mayo 2009. [13]
El objetivo de la planta es 90% de calidad a la primera vez, durante los
meses de mayo junio del 2009 se tuvieron indicadores de calidad de hasta el
70% principalmente por presencia de socavados. Durante los meses de Mayo
y Junio del 2009 se obtuvieron promedios de calidad a la primera vez de 81%
y 84%, como se observa en las Figuras 4.3 y 4.4.
D efectos <leSol<l.t<lin.i Junio 2009
otros
Faltante de llenado
F altante d e So Idadua 5\
...
o
•c
O Poros • •*
socavados 2
Cráter
0% 10% ' 20% 30% 40%
Porcentaje
75
50%
Fig. 4.4. Defectos de Soldadura líneas de producción Junio 2009. M3i
Durante el mes de Agosto se obtuvo promedio de 91% disminuyendo
considerablemente los principales defectos que se venían arrastrando desde el
inicio de operaciones de la compañía, quedando defecto de cráter y socavados
en segundo y tercer lugar, después de haberse posicionado en los primeros
lugares.
4.2.1 Posibles causas de porosidad, socavados y cráter
4.2.2 Consideraciones Metalúrgicas para soldadura
A partir de que la soldadura puede resultar en cambios significativos tanto
en la temperatura del metal como en el rango de enfriamiento desde elevadas
temperaturas, es importante entender en qué pueden resultar los cambios
metalúrgicos de la operación de soldadura.
76
Se debe de considerar que el tener átomos en el estado líquido éstos
pueden moverse más fácilmente uno con respecto del otro; sin embargo bajo
ciertas condiciones, incluso los átomos en estado líquido pueden cambiar
posiciones. Estos cambios de posición de los átomos en el estado sólido se
conocen como difusión. Un ejemplo de difusión es mostrado en barras planas y
lisas de oro y plomo son extremadamente unidas. Si dichas barras son sujetos
a temperatura ambiente por varios días, las dos placas de metal permanecen
adjuntas cuando los sujetadores son removidos esta unión es debido a que
cada átomo de plomo y oro migran ó se difunden en el otro metal. Esta unión es
demasiado débil y los dos metales pueden ser rotos por un golpe muy fino entre
la unión de ambos metales.
Si la temperatura de ambos metales aumenta el grado de difusión es mayor
y a una temperatura de por encima del punto de fusión de ambos ocurre una
mezcla completa. Tomando en cuenta el ejemplo anterior podemos tener que
algunas causas por las cuales se presentan discontinuidades en la soldadura
como lo son los poros y grietas con la presencia de hidrógeno, un gas, es
permitido en la zona de fusión del metal como lo es la soldadura la fuente más
común de hidrógeno es la humedad (H20), o contaminación de material
orgánico en las superficies de las partes a soldar muchos de los contaminantes
normalmente encontrados en los metales son compuestos orgánicos como el
aceite, grasa, etc., los cuales contienen hidrógeno en sus composición. El calor
de la soldadura separará el agua o los componentes orgánicos en átomos
individuales que incluirán el átomo del hidrógeno.
Los átomos de hidrógenos son demasiado pequeños y pueden ser
fácilmente difundidos en la estructura del metal base; como estos conforme
entran al metal base los átomos de hidrógeno regularmente se recombinan en
moléculas de hidrógeno, dicha combinación consiste en dos átomos de
hidrógeno. Las moléculas más grandes regularmente se ven atrapadas en el
metal en discontinuidades tales como los límites de grano ó inclusiones.
77
Debido a su mayor tamaño, estas moléculas de hidrógeno pueden causar
altos esfuerzos en la estructura interna del metal, en el caso de metales de baja
ductilidad puede causar grietas y/o presencia de poros. Las discontinuidades
por hidrógeno son comúnmente referidas como defectos de retraso (grietas y/o
poros).
La solución principal para los defectos de hidrógeno es la eliminación de la
fuente del mismo; el primer paso es limpiar minuciosamente todas las
superficies a soldar. Otra forma es identificar los electrodos bajos de hidrógeno
para uso de aleaciones de carbón y metales baja aleación. Estos electrodos
bajos en hidrógeno están especialmente formulados para mantener su
contenido demasiado bajo, pero requieren manejo especial para evitar la
recolección de humedad después de la apertura de los contenedores sellados.
El precalentamiento de los metales base es también efectivo para eliminar la
recolección de hidrógeno ya que este difundirá en la mayoría de los metales a
temperaturas entre 200° F y 450° F. Los métodos destacados pueden ayudar en
la reducción de las posibilidades de la aparición de grietas de hidrógeno en
aquellos metales que son susceptibles.
Los poros son normalmente causados por la presencia de humedad o
contaminaciones en la zona de soldadura la cual descompensa debido al calor
de soldadura y la formación de gases, esta contaminación o humedad puede
venir de electrodos, metal base, el gas protector, o la atmósfera que rodea la
soldadura. Siempre que las variaciones en la técnica de soldadura esto podría
también causar porosidad.
Un ejemplo sería el uso de una excesiva longitud de arco con un bajo tipo de
electrodo de hidrógeno. Otro factor que impacta en la aparición de poros es la
excesiva velocidad de arrastre de soldadura, lo cual resulta en presencia de
poros. Entonces cuando una porosidad es encontrada es señal de que alguna
78
operación de la soldadura esta fuera de control. Esto es entonces tiempo para
investigar más allá para determinar que factor o factores, son responsables
para la presencia de estas discontinuidades de soldadura. Los representa una
pérdida significante de densidad del material.
Socavados
Como ya se definió, la socavación es una discontinuidad, la cual ocurre
directamente en el metal base adyacente a la soldadura, esto es muestra de
que el metal base ha sido fusionado fuera durante la operación de soldadura y
hubo insuficiencia de metal de aporte depositado para rellenar adecuadamente
los cual resulta en una depresión. El resultado es un relleno de raíz en el metal
base el cual quizás tenga una relativa forma configurada. Esto es una condición
de superficie y es particularmente determinante para aquellas estructuras en las
cuales deberán estar sometidas a cargas de fatiga. Los socavados son
normalmente el resultado de inapropiadas técnicas de soldadura.
Poros
Los poros impactan principalmente en el proceso por difusión de átomos de
hidrógeno en la superficie del metal base, los cuales se presentan
principalmente por exposición de metal base al medio ambiente, pobre y/o
inadecuado recubrimiento de los inhibidores del metal base para evitar la
condición de difusión, contaminación de la mezcla de anti-chisporroteos en las
aplicaciones de soldaduras en el proceso de producción, mezcla de gas
protector inadecuada, falta de atmósfera protectora en el arco de la soldadura,
técnica inadecuada del soldador, metal base contaminado como grasas.
79
Cráter
El impacto de los cráter radica principalmente en los remanentes de escoria
que como en metalurgia se presentan por la densidad de los componentes, y
estos se mantienen por encima de la aplicación de soldadura generalmente
esta se presenta de forma brillosa pro la composición de las escorias y al
momento de removerla se presenta la aparición de un hoyo en forma de cráter.
Los cráteres son discontinuidades generados en la extremidad final del cordón
ó aplicación de soldadura, se presentan por electrodo sobresaliente en la
antorcha más largo y/o corto, uso de técnica inapropiada, velocidad de arrastre
generalmente de forma recta la forma recomendada es mover el electrodo en
forma circular en sobre el final de la aplicación, entre las formas que más
frecuentemente impactan es por el uso de la técnica apropiada de estirado del
cordón.
4.3 Metodología experimental
Documentando y tomando en cuenta los requerimientos de
precalificaciones de WPS los cuales son llevados a cabo con fuentes de
voltaje constante, ver AWS D1.1, 2008, sección 3.1 y 3.2. Referenciando al
tamaño de soldadura mínimo precalificado, como lo indica la siguientes 4.4 y
4.5, en las cuales se observan las diferentes posiciones de soldadura en la
cual se observan los rangos de aplicación de acuerdo a la posición de
soldadura del ángulo.
Además comparando la tabla de aceros utilizados para la manufactura de
las compuertas tabla 4.4 (especificaciones de metal base) en el cual se
compararon los espesores mínimos requeridos de soldadura en la unión de
acuerdo al espesor del metal base como lo sugiere AWS D1.1, 2008, sección
3.1.
Tabla 4.4 Tamaño mínimo precalificado de soldadura. [3]
Espesor del metal base (T) Tamaño Mínimo de Soldadura
in. [mm] In mm
1/8(3) a3/16(5)incl. 1/16 2
Sobre 3/16 a 1/4 (6) incl. 1/8Q
Sobre 1/4 (6) a 1/2(12) incl. 3/16 5
Sobre 1/2 (12) a 3/4(20) incl. 1/4 6
Sobre 3/4 (20) a 1-1/2 (38) inlc. 5/16 8
Sobre 1-1/2 (38) a 2-1/4 (57) inlc. 3/8 10
Sobre 2-1/4 (57) a 6 (150) inlc 1(2 12
Sobre 6(150) 5/8 16
Tabla 4.5 Aplicaciones de la unión para precalificaciones tiporanura, T y conexiones tubulares. [3]
Aplicaciones de la unión para precalificaciones tipo ranura, T y
conexiones tubulares.
Posición
Rangos de aplicación de acuerdo a la posición
del ángulo
A 180° a 135°
B 150° a 50°
Q 75° a 30°
D 40°a 15°
80
La combinación de metales de aporte con metal base son primordiales
ya que en GMAW se corroboró esta información de acuerdo con AWS D1.1,
2008. Tabla 4.1, la cual muestra la calificación listada para metales base y
metales de aporte, se tomó en cuenta también la relación del esfuerzo que se
produce entre el metal base y el metal de aporte los cuales son usados en
conjunto con la Tabla 4.1.
81
Para las uniones tipo ranura se tomaron en cuenta las siguientes Tablas 4.6.
Y 4.7., que se muestran a continuación:
Tabla 4.6. Puntos de unión precalificados y ángulos de ranura para soldaduras deranura CJP en conexiones tubulares T-, Y- y K-, realizadas por SMAW, GMAW-S y
FCAW. [3]
Puntos de unión precalificadosy Ángulos de Ranura para Soldaduras de Ranura CJP en ConexionesTubularesrealizadas por SMAW, GMAW-S y FCAW
Detalle A
W= 180°-135°
Detalle B
W= 150°-50°
Detalle C
HJ= 75°-30°2
Detalle D
UJ= 40°-
15°2
Preparación max 90 * ( Nota 1)
finalmin 10° ó 45° para 4*> 105° 10°
max
FCAW-S GMAW-S
SMAW4 FCAW-G5
3/16
[5mm]
FCAW-S
SMAW4
1/4 in [6mm]
GMAW-S
FCAW-G5
1/4 in [6mm]
para O > 45°
5/16 in [8mm]
para CD>45°
(Nota 2)
W max O
[1/8in
FCAW-S [3mm] 25°-40°
[3/16 in
SMAW [5mm] 15°-25°
[1]
GMAW- [1/8 ¡n
S [3mm] 30°-40°
[1/4 ¡n
FCAW-G [6mm] 25°-30°
[3/8 in
[2] [lOmm] 20°-25°
[1/2 in
[12mm] 15°-20°
min
Apertura de
la raíz ( R ) l/16in[2mm] r91/16/"„, „„• 2mm NoNo Min para
. Mm para0>9O
®>120°
1/16 in
[2mm]1/16 in [2mm]
Conjunto conángulo max
90° 60° para HJ > 105°40°; si es menos
utilizar Detalle C
incluido
min 45°
37-1/2°; si es menos utilizar
Detalle C 1/2 UJ
tw >tb
> tb para uj > 90° > tb sin W para W<90°
> tb sin W pero
necesita no exceder
1.75 tb>2tb
Soldadura
completa |_ > tbsin W pero necesita no
exceder 1.75 tbLa soldadura debe ser
construida para
cumplir con esto
1 De otra forma es necesario que obtenga el O requerido
Los pasos iniciales del soporte de la soldadura descontados durante el ancho de la ranura (W) son suficientes paraasegurar el sonido de la soldadura; la anchura necesaria para la ranura (W) dada por la soldadura de respaldo
4 Estos detalles raíz aplican a SMAW y FCAW-S
5 Estos detalles raíz aplican a GMAW y FCAW-G
.
82
De acuerdo a la Tabla 4.6 se observan las diferentes variables que se
tomaron en cuenta para precalificar los diferentes tipos de unión de acuerdo a
AWS D.1.1, 2008 en el cual se pueden observar las diferentes tipos de
posiciones de acuerdo al proceso dependiendo el espesor de la raíz, ángulo sí
aplica, y tamaño de soldadura para conexiones tubulares.
En la tabla 4.7 se observan las variables que fueron tomadas en cuenta en
la adecuación del proceso GMAW. Para la cual se toman aspectos, como el
grado y espesor del metal base, limpieza (que no presente grasas,
oxidaciones, material ajeno al metal). El metal de aporte no presente
variaciones en el espesor, así como la composición química al cual es
garantizada con el certificado químico, almacenaje del metal de aporte en el
empaque de tal manera que no presente presencia de humedad, oxidaciones,
grasas y/o material ajeno al metal de aporte, además de la técnica y posición
del soldador para no generar discontinuidades en el proceso.
La técnica del soldador es importante recordando que es un proceso
semiautomático la posición y destreza del soldador juega un papel importante,
los soldadores deben de asegurar el dominio de las diferentes posiciones y
técnicas de soldadura para garantizar que no las aplicaciones de soldadura no
presenten discontinuidades ya mencionadas, esta condición se garantiza con
la certificación de cada soldador operando en los procesos de producción.
El conocimiento del equipo y de los parámetros, así como la calibración de
equipo de soldadura como alimentadores y fuentes de poder garantizan un
proceso estable el cual solo hay que alimentarle la debida información para
que emita parámetros óptimos de acuerdo a las necesidades del proceso.
83
El precalentamiento juega un papel importante debido a la distorsión que
pueda generarse por la expansión del calor de la soldadura, sin embargo
considerando que el proceso de producción actual no es necesario llevar un
precalentamiento en el proceso actual, debido a que se tienen equipos
herramentales contemplados en el diseño del material y con estos se solventa
la deformación una vez que la expansión en la pieza de trabajo es contraída.
Finalmente el gas protector es parte importante en el dominio de la técnica,
ya que este deberá de encontrarse en la posición correspondiente para que el
flujo del gas protector no se vea afectado y se pueda perder continuidad en la
capa protectora del arco hacia el medio.
Tabla 4.7 Variables para la adecuación de parámetros desoldadura. f41
Tipo del metal base Inspección Visual Mano de obra
Metal de aporte Equipo de SoldaduraSoldadores capacitados
en proceso GMAW
PosiciónFuentes de poder
calibradasCaracterísticas
eléctricas
TécnicaAlimentadores
calibrados
Precalentamiento
Dominio de técnicas Dominio de posiciones
Gas
En la compañía existe la posición de soldador avanzado donde es un
facilitador del proceso de soldadura en el cual domina todas las operaciones y
aspectos de soldadura. Es de gran apoyo el implementar los parámetros en
conjunto con esta operador avanzado en soldadura por el dominio de técnicas
en caso de que algún soldador no dominé las técnicas y/ó posiciones previstas
para el proceso de acuerdo a este documento.
De acuerdo a la siguiente metodología se lleva a cabo el proceso de
implementación:
84
1. Se realizaron probetas de acero :
-> Grado 1010 ASTM A-568 en uniones tipo T de espesor de 3/16, 5-16.
-> Grado 654512DI de 3/8 , para uniones a tope con bisel,
-> Grado A 36 ASTM-513, espesor 5/32 diámetro 1 5/16 in. Se realizaron
tres
-> Probetas por espesor y de acero simulando el tipo de unión que
representan.
2. Se aseguró que los alimentadores y fuentes de poder se encontrarán
calibrados, las mangueras de las antorchas no presentarán fugas
mediante un flujometro de gas durante el muestreo de las probetas y
durante la implementación de los parámetros en las operaciones.
3. Se tomaron los mejores cordones de soldadura y se tomo datos de los
parámetros.
4. Se diseñó diagrama para la implementación de parámetros.
5. Se tomaron datos de los tiempos de la soldadura efectiva, parámetros de
voltaje y amperaje así como resultados de exanimación visual de la
soldadura. Antes y después de aplicar los parámetros.
6. Se tomaron tiempos efectivos de soldadura antes y después de la
implementación de los parámetros.
7. Las fuentes de poder y alimentadores se programaron y se
implementaron cerrojos de los cuales se encuentran bajo llave, para
evitar que los operadores no alteren los parámetros.
8. Elaboración de hojas de instrucción de trabajo, las que indiquen los tipos
de unión y parámetros óptimos, para las aplicaciones de soldadura son
aceptables bajo los criterios ya previstos en el capítulo 8.8. Se requirió la
necesidad de capacitar a los soldadores ya que desconocen los términos
exactos de acuerdo a lo especificado en el AWS D.1.1, 2008. La
elaboración de las hojas instrucción de trabajo son clave para el
entendimiento de los requerimientos que se esperan obtener por parte de
los trabajadores.
Adecuación de
parámetrosde soldadura
Revisión de hojas de trabajo vs.parámetros óptimos de soldadura. Deacuerdo al tipo de unión en conjuntocon el departamento de ingeniería.
Implementación en punto de uso.( Recursos)
IAsegurar que el equipo en la
operación se encuentra en buenestado.
Capacitación al Advanced Weldercon parámetros
establecidos en H.T (Calidad-lng)
No
85
Aplicar pruebas físicas de acuerdo aparámetros indicados en H.T (examen físicoy teórico), para asegurar entendimiento deAdvance welder.
Figura 4.5. Diagrama de flujo de la adecuaci de parámetros óptimos de soldadura. [13]
86
INSTRUCCIÓN DE TRABAJO OP. 30 DOC.AV-ING-019
Área: Compuettas
Responsable: Operador 3/11/2009
Parámetros de soldadura de compuertas establecidos Op. 30
Union a Tope.
_L
Transferencia: Corto Circuito.
Posición: 1 G.
Técnica: Recta/ Oscilante lineal /Paso sencillo.
Voltage. 29.8 - 30.3 Volts.Alimentación de alambre: 485- 495 IPM.
Flujo de gas: 40chfRegistro de calificación del procedimiento 7: 1,2 y 4.
Union Esquino.
_r^p_^S.
<r 3
Transferencia: Corto Circuito.
Posición: 1 G
Tecninca: Oscilación lineal / paso SencilloVoltage: 30 - 30.6 Volts.Alimentación de alambre. 470 - 640 IPM.
Flujo de Gas: 40 - 45cfh.Registro de ralifirarinn del pn ii>_-ij¡rmeritü 3. 3,4,5,6
C Union de Tapón. i
U
Transferencia : Corto Circuito - pulsado.
Posición de soldeo: 2 G.
Técnica. Recta/ paso MúltipleVoltge: 28 - 28.9 Volts.Alirnetación del alambre: 490 IPM
Flujo de Gas : 40 cfhProcedimiento 1.
Elaboro:
| Union tle Tiaslo|>e
^—^
Transferencia: Corto Circuito
Posición: 2F
Técnica: Recta/ paso sencilloVoltage: 29-31 Volts.Alimentación de alambre: 460 - 480 IPM
Flujo de gas : 40cfh.Registro de calificación del procedimiento 5: 3,4 y 6
Union en Ranina.
Transferencia : Corto Circuito
Posición: 5 F.
Técnica. Recta/ paso sencillo.Voltge: 29.5 VoltsAlimetación de! alambre: 420 IPM.
Flujo de Gas : 40 cfh.Registro de calificación del pn h; eiJirniéntul 9
:Union en T.
i^_
XTransferencia : Corto Circuito.
Posición de soldeo: 2 F.
Técnica. Recta/ Paso Sencillo.
Voltge. 30.2 Volts.Alimetación del alambre: 403 - 412 IPM
Flujo de Gas 40 cfhRegistro de calificación del procedimiento 6: 1.2 y 3
Aprobó:
TEC MANUFACTURA 3ERENCIA TEC MANUFACTURA GERENCIA PRODUCCIÓN
Figura 4.6. Hoja instrucción de Trabajo. n3
87
4.4 Análisis de resultados
Se tomaron dos muestras comparativas antes y después de implementar los
parámetros en la operación 25 del proceso de subensambles.
En la Tabla 4.8 se observa que los valores tomados de tiempo, voltaje,
alimentación y flujo de gas están son superiores de los valores adecuados al
proceso GMAW. Una vez implementados los parámetros se pudo observar
cambios significativos en las inspecciones visuales tal y como se muestra en la
Tabla 4.9, por lo que el consumo de voltaje, alimentación, flujo de gas y tiempo
disminuyeron notablemente.
Tabla 4.8. Valores tomados de cordones de filete de soldadura de 3/16" de longitudposición horizontal descendente-Línea recta sin implementación de parámetros. [13]
Bottom 42 x 42 parámetros sin implementación Unión tipo T con acero grado 1010 ASTM A-568 deespesor de 3/16
No. CordónTiempo
(min)Voltaje
(V)
Alimentación
(ipm)
Flujo degas
(cfh)
Inspecciónvisual
1 0.184 39-42 553 80Cordones sobre
medidos
2 0.363 39-43 554 88Cordones sobre
medidos
3 0.315 39-43 554 88Cordones sobre
medidos
4 0.312 30-43 553 88Cordones sobre
medidos
Tabla 4.9. Valores tomados de cordones de filete de soldadura de 3/16" de longitudposición horizontal descendente-Línea recta con implementación de parámetros [13]
Bottom 42 x 42 parámetros con implementación Unión tipo T con acero grado 1010 ASTM A-568 de espesor de 3/16
No.
Cordón
Tiempo(min)
Voltaje(V)
Alimentación
(ipm)
Flujo degas
(cfh)
Inspecciónvisual
1 0.116 30.6-30.8 403-412 40cfhCordones
Ok
2 0.124 30.6-30.8 554 40cfhCordones
Ok
3 0.130 30.5-30.8 554 40cfhCordones
Ok
4 0.123 30.6-30.8 553 40cfhCordones
Ok
88
El análisis de las tablas de resultados es el siguiente:
Sin implementación de parámetros.
s Los tiempos de soldadura con los parámetros sin ajuste son mayores,
así como los parámetros de voltaje y alimentación de alambre son muy
altos, como resultado se tiene una soldadura sobre medida lo cual
puede crear grietas
S No se detectó presencia de socavados o poros, y se detectó 1 cráter en
el cordón no. 4 de acuerdo a la Tabla 4.1 de Criterios de aceptación
visual D1.1Structural Welding code-steel 8.8 inspección visual AWS
D1.1., 2004, sección 8.8 inspección visual. [4]
V Se encontraron fugas en las mangueras de la antorcha.
S Alto voltaje el cual es innecesario para el grado de soldadura.
Parámetros implementados.
Los tiempos de soldadura son mayores.
• El voltaje implementado con la velocidad de alambre proporcionaron
cordones con geometría de soldadura óptima, y no mostraron
discontinuidades de acuerdo a la Tabla 4.1., AWS D1.1., 2004 sección 8.8
inspección visual.
89
• Los cordones no presentaron discontinuidades de acuerdo a la Tabla 4.1
AWS D1.1., 2004 sección 8.8 inspección visual.
• Los cordones presentaron una geometría de la soldadura uniforme.
Tabla 4.10. Valores de cordones de filete de soldadura de 3/16" de longitud posición Línearecta intermitentes sin parámetros. [13]
AutoLok 1010 ASTM A-568 de espesor de 3/16
No. Cordón
Tiempo(min)
Voltaje(V)
Alimentación
(ipm)
Flujode gas
(cfh)Inspección
visual
1 0.121 30-30.4 412 40Cordones de
remate Ok
2 0.111 30-30.5 412 40Cordones de
remate Ok
3 0.118 30-30.6 412 45Cordones de
remate Ok
4 0.97 30-30.7 412 45Cordones de
remate Ok
Tabla 4.11. Valores de cordones de filete de soldadura de 3/16" de longitud posición Línearecta intermitentes con parámetros. [13]
AutoLok 1010 ASTM A-568 de espesor de 3/16"
No.
Cordón
Tiempo(min)
Voltaje(V)
Alimentación
(ipm)
Flujode gas
(cfh)Inspección
visual
1 0.1115 30.8-30.9 494 99Cordones
de remate
2 0.0889 30.8-30.9 494 98Cordones
de remate
3 0.099 30.8-30.9 494 98Cordones
de remate
4 0.099 30.8-30.9 494 88Cordones
de remate
90
• Se inspeccionaron en total 15 piezas con y sin la implementación de
parámetros del total de las piezas el 30% se presentaron defectos en los
ensambles donde no se aplicaron los cambios de los parámetros. Los
ensambles con los parámetros implementados no presentaron ninguna
discontinuidad de acuerdo a la Tabla 4.1. Criterios de Inspección Visual AWS
D1.1..2004.
• Las pruebas se realizaron con 5 antorchas diferentes, detectando en
todas fugas de gas protector las cuales fueron reparadas para evitar
esta condición. Definir un programa preventivo de este equipo sería
redituable para evitar gastos innecesarios de gas protector.
• Tener un plan de certificación de soldadores en los cuales dominen
las técnicas sería redituable, ya que posibles prácticas obsoletas
serían eliminados.
4.5 Parámetros óptimos
Definidas las variables como: metal de aporte, metal base y posición
además de los tipos de uniones se pueden obtener parámetros definidos con
rangos de ± 10% para los parámetros de gas y características eléctricas, los
cuales fueron plasmados en las hojas de proceso como se observan en la
Tabla 4.12.
Tabla 4.12 Parámetros adecuados en el proceso de soldadura GMAW. [13]
Uniones en Tope con bisel: Unión tipo flange:
Flujo de gas 40 cfh
Corriente directa
Polaridad directa
Volts 29.8
WSF 480 ipm
Posición de soldeo 1G
Flujo de gas 40 cfh
Corriente directa
Polaridad inversa
Volts 31
WSF 445 ipm
Posición de soldeo 1G
Uniones a Tope Uniones en T :
Flujo de gas 40cfh
Corriente directa
Polaridad inversa
Volts 30.3
WSF 490 ipm
Posición de soldeo 1G
Flujo de gas 40cfh
Corriente directa
Polaridad inversa
Volts 30.2
WSF 412 ipm
Posición de soldeo 1G
Parámetros adecuados en el proceso de soldadura GMAW (continuación)
Uniones de traslape: Uniones en esquina:
Flujo 40cfh
Corriente directa
Polaridad inversa
Volts 30.5
WSF 470 ipm
Posición soldeo 2F
Técnicas: recta, paso sencilla
Flujo de gas 40-45cfh
Corriente directa
Polaridad inversa
Volts 30.2
WSF 569 ipm
Posición 1G
Técnica: oscilación lineal, paso sencillo.
Soldadura de tapón: Unión en tope con metal base circular:
Flujo de gas 40cfh
Corriente directa
Polaridad inversa
Volts 28.5
WSF 490 ¡pm
Posición de soldeo 2 G
Técnica : recta, paso múltiple
Flujo de gas 40cfh
Corriente directa
Polaridad inversa
Volts 26.9
WSF 454 cfh
Posición de soldeo 5f
Técnica: recta, paso sencillo
91
CAPITULO 5
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
92
El proceso de soldadura GMAW fue adecuado con los parámetros
experimentales establecidos en todos los casos, resultando una calidad en la
geometría de la soldadura evaluada visualmente bajo los criterios de
aceptación de inspección visual para cargas cíclicamente cargadas, ver la
Tabla 4.1., AWS D1.1., 2004, y no se encontraron discontinuidades. Por lo
tanto, los indicadores de calidad se incrementaron con la estandarización de
los parámetros adecuados de soldadura GMAW.
93
Se estableció un procedimiento de soldadura ajustado a las necesidades
del cliente final, donde las principales discontinuidades que afectaron los
criterios de aceptación del producto terminado fueron dimensionadas, esto
cuando los criterios de aceptación por atributos no definieron el criterio de
aceptación de la Tabla 4.1., AWS D1.1., 2004.
El equipo en condiciones adecuadas y permanentes podría reducir costos
de operación y evitar pérdidas de materia prima, tales como las fugas de gas
protector debido al daño de las mangueras.
Recomendaciones
Desarrollar un análisis detallado del costo de retrabajos, daría un indicador
detallado del consumo y costo total que implican los retrabajos.
Implementar un programa de capacitación para los soldadores, incluyendo
las diferentes técnicas del proceso de soldadura GMAW y cambios de
operación, con el objetivo de reducir las discontinuidades, que por naturaleza
del proceso son inherentes al mismo.
El proceso debería recalificarse cuando se tengan cambios de las variables
esenciales, evitando los retrabajos y costos adicionales al proceso.
Implementar adecuadas prácticas de soldadura, tal como una cultura de
orden y limpieza en las diferentes operaciones, ayudando en gran medida al
mantenimiento del equipo y calidad del producto terminado.
94
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95
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Are Welding and Cutting the Safe Way; Miller Electric Mfg. 2009-07; Original
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Indian Institute of Technology; Received December 8, 1992; Accepted Jury 7,
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gas metal are welding (GMAW); Institute of Physics, Jagellonian University,
Poland. LASEP, Centre Universitaire de Bourges, France; Journal of matehals
processing technology (2009) 3581-359; Received in revised form on July
2008
[13] Miner Powerbrace Rail Products División, Copyrights.
96
LISTA DE TABLAS
Número Tabla Pág.
2.1. Corriente para soldadura 22
2.2. Análisis EDS en composiciones con gas protector 33
2.3. Análisis EDS en la matriz en caídas con metal 34
2.4. Composiciones de precipitados y gangues 37
2.5. Espesor del gangue Tg medido en la caída final del metal: 38
(a) a para experimentos correspondientes a diferentes
proporciones Ar/C02 y (b) para 15.4 vol. %C02 y
experimentos a diferentes valores de corriente.
Microestructuras de las caídas finales de metal para
experimentos MAG a 330A en mezclas de gas, modo BSE.
(a) A 20 vol% C02, (Wfs=9m/mn) y (b) a 40 vol. % C02
(Wfs=9m/mn).
2.6. Criterios de aceptación de inspección visual 50
4.1. Tablas de especificaciones de metal base 65
4.2. Tablas de metal de aporte 67
Modelos de compuertas de descarga de acuerdo a las 714.3.
dimensiones de apertura
4.4. Tamaño mínimo precalificado de soldadura 80
Aplicaciones de la unión para precalificaciones tipo ranura,
T y conexiones tubulares
Puntos de Unión precalificados y Ángulos de Ranura para
4.6 soldaduras de ranura CJP en conexiones tubulares T-, Y- y 81
K-, realizadas por SMAW, GMAW-S y FCAW.
4.7. Variables para la optimización de parámetros de soldadura 83
Valores tomados de cordones de filete de soldadura 3/16"
4.8 de longitud, posición horizontal descendente línea recta sin 87
implementación de parámetros.
4.9.
4.10
4.11.
4.12.
Valores tomados de cordones de filete de soldadura 3/16" de
longitud, posición horizontal descendente línea recta con
implementación de parámetros.
Valores de cordones de filete de soldadura de 3/16" de
longitud posición línea recta intermitentes sin parámetros
Valores de cordones de filete de soldadura de 3/16" de
longitud posición línea recta intermitentes con parámetros
Parámetros optimizados en el proceso de soldadura GMAW
97
88
89
89
91
98
LISTA DE FIGURAS
Número Figura Pág.
2.1. Componentes del proceso GMAW, Miller 2007 9
2.2. Alimentador de alambre Miller 2007 9
2.3. Relación entre el voltaje de soldadura y la diferencia para 12
el voltaje circuito abierto para diferentes diámetros de
alambre
2.4. Gráficas de corriente contra voltaje de soldadura: 13
(a) efecto del diámetro; y (b) esfuerzo mecánico del
alambre sobre la corriente de la soldadura
2.5. Gráficas del Efecto del (a) diámetro, y (b) esfuerzo 14
mecánico del alambre sobre el índice de estabilidad.
2.6. Gráfica del Efecto del (a) diámetro, y (b) fundición del 14
alambre sobre el índice de corto circuito
2.7. Gráfica del efecto del: (a) diámetro, y (b) la pieza fundida 15
en unidades de medida mm; del alambre sobre el período
de transferencia de metal.
2.8. Gráfica del efecto de (a) diámetro, y (b) el esfuerzo 15
mecánico; del alambre sobre el nivel de salpicadura.
2.9. Ciclo típico de tiempo contra corriente - voltaje en la 20
transferencia de corto circuito
2.10. Ciclo de corto circuito 22
2.11. Modelos de penetración de C02 27
2.12. Áreas del arco del gas protector 28
2.13. Recubrimiento parcial del gangue para corto circuito, 29
esencialmente en la punta del electrodo
99
2.14. Micro estructura de la caída del metal al 20% del Vol de 29
C02 a una velocidad de alimentación (WfS=9m/mm)
2.15 Distribución precipitada en la caída de metal con argón 32
puro de gas protector, modo BSE (a) y (b) a 146 A ; (c) a
330 A ; y (d) a 410 A recubrimiento parcial del gangue
para corto circuito, esencialmente en la punta del
electrodo
2.16 Gangue alrededor de las caídas en experimentos de baja 35
corriente para corto circuito y modos de transferencia de
experimentos en MIG con Argón puro, modo BSE. (A) a
240 A, revestimiento de gangue parcial en las caídas,
esencialmente en el tope; (b) la microestructura detallada
del gangue a 146A; (c) análisis por EDS donde se reveló
la presencia de granos correspondientes a una micro
grafía; (d) espectro azul permanece por el área más
obscura entre los granos. Micro estructura de la caída del
metal al 20% del Vol de C02 a una velocidad de
alimentación (Wfs=9m/mm)
2.17 Microestructuras de las caídas finales de metal para 36
experimentos MAG a 330A en mezclas de gas, modo
BSE. (a) A 20 vol% C02, (Wfs=9m/mn) y (b) a 40 vol.%
C02 (Wfs=9m/mn).
2.18 Características típicas VA de una fuente de corriente 45
constante con voltaje ajustable de circuito abierto
2.19 Relaciones de salida VA para una máquina de voltaje 46
constante
2.20. Esquema de Arco Eléctrico en el proceso GMAW 47
2.21 Poros 54
2.22. Poros en cordón descendente 55
100
2.23. Poros ubicados cerca del buje del mecanismo de apertura 55
de la compuerta
2.24. Socavado en Tag 56
2.25. Socavado 56
4.1. Compuerta 13X42 71
4.2. Compuerta Sanilok 71
4.3. Defectos de soldadura líneas de producción mes de Mayo 74
2009
4.4. Defectos de soldadura líneas de producción mes de Junio 75
2009
4.5. Diagrama de Flujo de la implementación de parámetros 85
óptimos de soldadura
4.6. Hoja de inspección de trabajo 86
101
GLOSARIO DE TÉRMINOS
American Welding Society: Asociación Americana de Soldadura.
Análisis EDS: En los análisis de microsonda, el espectro de rayos X es
grabado con un espectrómetros de dispersión de longitudes de energía (energy-
dispersive spectrometers, EDS). Los EDS graban el espectro completo
simultáneamente, se analiza la altura del pulso electrónico para tipos de pulsos
producidos en el detector de acuerdo con la energía de los rayos X.
Corriente continua: Corriente eléctrica que fluye en una sola dirección. En
soldadura o en procesos al arco o gas desde el lado donde se hizo la
soldadura.
Corriente: Es sinónimo de amperaje. La cantidad de electricidad que fluye
en un conductor cada segundo.
Cráter: Depresión al final de la soldadura.
Discontinuidad: Cualquier cambio en las propiedades del metal. Las
discontinuidades son permitidas o rechazadas después de ser sometidas a
pruebas.
Electrodo revestido: Electrodo usado en soldadura al arco consistente en
un alambre con un revestimiento relativamente grueso que provee protección
de la atmósfera para el metal derretido, mejora las propiedades del metal
soldado y estabiliza el arco.
102
Filete: Posición para soldar en la cual la soldadura es ejecutada en la parte
superior de una superficie aproximadamente horizontal y contra una superficie
aproximadamente vertical.
Fundente: Material fusible o gas usado para disolver y/o prevenir la
formación de óxidos, nitritos u otras inclusiones indeseables que se producen al
soldar.
Gangue: Constituido por fases de óxido ricas en acero en presencia de
mezclas de gases con bajo contenido de C02.
Gas Protector: shielding gas. Gas que protege al charco de soldadura y al
arco de reaccionar negativamente con la atmósfera.
Inclusión de escoria: Material no metálico atrapado entre la soldadura o
entre la soldadura y el metal base.
Metal base: Material que está siendo sometido a una soldadura ordinaria.
Metal de aporte: Metal o aleación que deberá añadirse al hacer una unión.
Metal de aporte: Metal o aleación que deberá de añadirse al hacer una
unión.
Parámetros: Las ubicaciones de soldadura de una máquina de soldare tales
como el voltaje y amperaje, velocidad, tamaño del cable del electrodo,
extensión del electrodo, etc.
Pasada: Una progresión simple de soldadura o recubrimiento, a lo largo de
una unión, soldadura o substrato. El resultado de una pasada es un cordón,
capa o revestimiento.
103
Polaridad directa: Posición de los cables porta electrodos donde el trabajo
se conecta al terminal positivo y el electrodo al terminal negativo.
Procedimiento de soldadura: Los métodos y prácticas detallados implícitos
en la producción de una soldadura.
Salpicaduras: En soldadura al arco o a gas, son partículas de metal
expelidas durante la soldadura y que no forman parte de ella.
Socavación: Canal derretido en el metal base, adyacente a los lados de la
soldadura y no rellenada por el metal de aporte.
Soldador: Persona que ejecuta la operación de soldadura.
Soldadura con electrodos revestidos: Proceso de soldadura al arco
donde la coalescencia se produce por el calor generado por un arco eléctrico
entre el electrodo de metal revestido y el metal a ser soldado. La protección se
obtiene por la descomposición del revestimiento del electrodo. No se una
presión y el metal de aporte son obtenidos del electrodo.
Soldadura de filete: Soldadura más común que puede ser sencilla o doble,
se define como una soldadura de sección transversal aproximadamente recta
entre sí.
Soldadura GMAW: Gas metal are welding o Soldadura MIG (metal inert
gas) es también conocida como Gas Arco Metal o MAG, donde un arco eléctrico
es mantenido entre un alambre sólido que funciona como electrodo continuo y
la pieza de trabajo. El arco y la soldadura fundida son protegidos por un chorro
de gas inerte o activo. El proceso puede ser usado en la mayoría de los metales
y la gama de alambres en diferentes aleaciones y aplicaciones es casi infinita.
104
Soldadura de tapón o de ranura: Tipo de soldadura que se usa con
agujeros preparados.
Soldadura MIG: (Soldadura al arco protegida con gas). Proceso de
soldadura donde la coalescencia es producida por el calor de un arco eléctrico
entre un electrodo consumible y el trabajo. La protección se obtiene por un gas,
una mezcla de gases (que puede contener un gas inerte) una mezcla de gas y
fundente.
Soldadura por arco: Grupo de procesos de soldadura que producen la
coalescencia de las piezas de trabajo calentándolas con un arco. Los procesos
se emplean con o sin la aplicación de presión y con o sin el uso de metal de
aporte. Incluye nueve procesos específicos.
Soldadura: Una coalescencia localizada de metales o elementos no
metálicos producido sea por el calentamiento adecuado de los materiales a ser
soldados con o sin la aplicación de presión, o por la aplicación de presión
solamente y sea con o sin la aplicación de metal de aporte.
Traslapo: Unión entre dos piezas que se traslapan.
Unión a Tope: Una unión entre dos miembros alineados aproximadamente
en el mismo plano.
Unión a traslape: Una unión entre dos miembros que se traslapan en
planos paralelos.
Unión en T: Una unión entre dos miembros localizados aproximadamente a
ángulo recto entre sí en la forma de una T.
105
WPS (Welding Procedure Specification): Especificaciones del proceso de
soldadura; constituye un documento que proporciona en detalle las variables
requeridas para una aplicación con objeto de garantizar que otros soldadores y
operarios adecuadamente adiestrados puedan repetir el proceso.
106
APÉNDICES
107
POWERBRACE Rail Products DivisiónKubudmry. Mi.ier EntorprMs
Sellinq fíie performance standard for the mi! SUfifttyimiustry
PROCEDIMIENTO WORKMANSHIPPRO-02
Procedimiento de soldadura Emisión: 20-Oct-09
Revisión: 0 Última Rev: 20/09/0
C.ALCANCE
Este estándar aplica a todas las estructuras, ensambles, subensambles y partesasociadas que han sido soldadas en Powerbrace y proveedores. El procedimientocontiene además un criterio claro para la aceptación de sppater que ayudó engran medida a satisfacer a nuestro cliente interno y sobre todo el cliente final. Cabemencionar que los estándares de calidad impuestos en el procedimiento cumple enmucho al estándar requerido en el AWS Dl.l, como objetivo primordial dePowerbrace RPD. .
A.NORMA DE REFERENCIA
Section 2.23 Contract Review M-1003 AAR
B. PROPOSITO
Este procedimiento es establecido para describir la mano de obra básica y loscriterios de calidad para todo proceso de soldadura de arco aprobado por laAWS DI.1-98, D15.1-93, D1.6-99.En Powerbrace RPD existe falta de trazabilidad encuanto a los criterios de aceptación, ya que hay ambigüedad en cuanto a losestándares que requiere el cliente interno, existen ayudas visuales sin embargoestas no son del todo claras para los operadores finales y soldadores. Realizar unprocedimiento de soldadura (workmanship), donde se definan visual ytangiblemente los criterios de rechazó en los cuales sean medióles con la ayudadel uso de gages de soldadura, dentro del proceso es un proyecto ambicioso quedisminuiría criterios de rechazó y el producto terminado no tendría que ser retenidodel todo apegándose al Structural Welding Code-Steel AWS Dl.l /DI sección 6.9el cual indica que todos los trabajos de soldadura son visualmente inspeccionadosbajo los criterios de aceptación de la Tabla 9.5,3 ,siempre considerando lafuncionalidad del producto terminado los criterios de aceptación fueronconsiderados para cargas cíclicamente cargadas y conexiones no tubulares.
108
D. PREPARACIÓN
D.l. Acción y efecto para elaborar algo mediante determinadosprocedimientos que permiten inferir en la etapa del proceso para cumplircon un una especificación.
D.2. Efecto de interrumpir y/o cesar algún proceso intermitente y después dedeterminado tiempo volver a continuarla.
Preparó: Revisó: Aprobó:
(firma) (firma) (firma)
Ismael Estrada Ismael Estrada Gabriel Sánchez
CALIDAD INGENIERO DE CALIDAD GERENTE CALIDAD
F.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
F.1 RESPONSABILIDAD.
F.l.l La responsabilidad del cumplimiento de este procedimiento le corresponde alsoldador y a su supervisor, finishing operators, personal de calidad.
F.2 MANO DE OBRA.
F.2.1 Todo el equipo de soldadura deberá ser mantenido en tales condiciones quepermita apropiadamente a los soldadores designados y finishing operators paraseguir y lograr los resultados prescritos en cualquier parte de este procedimiento.
F.2.1.2 La soldadura de arco no será procesada a altasdirectamente en el área a soldar.
velocidades de viento
F.2.1.3 Los tamaños y longitudes de la soldadura no serán menores que losespecificados por los requerimientos de diseño, los detalles del dibujo y esteprocedimiento. La localización de los espacios de soldadura podrá ser cambiadacon aprobación de ingeniería. Las líneas de soldadura intermitente empezarán alfinal de una junta, ensamble o conexión y estarán espaciadas de acuerdo a lasespecificaciones de ingeniería y terminará con una soldadura consistente en tamañoy una longitud más pequeña a las otras aplicadas en esa línea.
F.2.2 PREPARACIÓN DEL METAL BASE.
F.2.2.1 Es responsabilidad del departamento de calidad en el proceso de incominginspección llevar a cabo análisis del raw material de acuerdo a los estándaresaplicados para asegurar el proceso de producción, el soldador asegurara que elmaterial en las superficies y los filos a soldar sean lisos, uniformes y libres de óxidos,grietas, laminación y otras discontinuidades, las cuales afectarían de forma adversala calidad y la fuerza de la soldadura. Las superficies adyacentes a la soldaduraestarán libres de escamas sueltas o gruesas, humedad, grasa y otro material externoque prevendría una soldadura apropiada.
109
F.2.2.2 INSPECCIÓN METAL BASE
F,2.2.2.1 Aplica para todos los números de parte de hojas de metal (láser cut)compradas. La referencia para esta especificación se encuentra en el dibujo con laúltima revisión y en la orden de compra.
F.2.2,2.2 Deben de cubrir todos los requerimientos de calidad: Químico, propiedadesfísicas, sustitución de gages, condiciones de superficie de la hoja, y planicidad.
F.2.2.3 Químico y propiedades Físicas.
F.2.2.3.1 La composición química de la hoja deberá corresponder dentro de lasespecificaciones como a las que hace referencia en el dibujo.
F.2.2.3.2 El espesor de la placa para calibre 7, el acero deberá encontrarse entre0,187" y 0,171", El espesor de la placa para 3/16", y en milímetros de 0.217mm y0.177mm. Para todas las otras especificaciones seguir las indicaciones de la ASTM.
F.2.2.4 Sustitución de calibres.
F.2.2.4.1 Para sustitución de calibre no está permitido a menos que este formalmenteAprobado por el departamento de ingeniería.
F.2.2.5 Condiciones de Superficie,
F.2.2.5.1 Todos los láser cut deberán estar limpios y libres de impurezas, escorias, sipresenta alguna de estas características el metal no debe de exceder el 10% degrosor de la parte, Las impurezas y/o escorias son definidas como algún remanenteIrregular del acero que no es parte del perfil (metal base).
F.2.2.5.2 Las partes del Lazer Cut deberán estar limpias de contaminantes o productosque podrían contaminar la soldadura. Además, la superficie oxidada no deberáexceder el 10% del área total de la superficie y no deberá ser mayor que 0.001" deprofundidad.
F.2.2.5.3 Las ranuras o cortes de los Lazer cut deberán caer entre +/-0.004 in. Lasranuras están definidas como el cambio del radio con el rayo lazer durante el cortea lo largo de la longitud.
F.2.2.5.3,1 Las ralladuras sobre la hoja del lazer cut están definidas como algunassuperficies visibles a la depresión superficial visible en la cual una uña puede pararseal deslizarse sobre la pieza. Esto aproximadamente corresponde a algunasdepresiones más grandes que 1/64" de profundidad o ancho. Las ralladuras NO sonpermitidas,
F.2.2.5.3.2 Una marca es una depresión visible en la superficie que al deslizar una uñano se detiene. No son aceptadas más de tres marcas por parte de acero al carbón.Marcas de más de tres pulgadas de longitud NO son permitidas. Marcas o rayones enaceros inoxidables o partes de aluminio usadas en gates grado alimento NO sonpermitidos,
110
F.2.2.6 Tolerancia de planicidad,
F.2.2.6.1 Los números de parte deberán presentar planicidad dentro de 1/8pulgadas por 40 pulgadas de parte de ancho o longitud. La tolerancia deplanicidad aceptable por una parte de 80 pulgadas de ancho es Vi sobre ladimensión de anchura y/o longitud de 80 pulgadas
F.2.3 ENSAMBLE
F.2.3.1 Las partes a unir con filetes, soldadura a tope o por penetración de juntasparciales de soldadura de ranura paralela a la longitud de un miembro, seránunidos dentro tanto como contactos cerrados como practicables. El gap de lasoldadura no excederá 1/16". Si después del enderezamiento y ensamble el gap nopuede ser cerrado suficientemente para encontrar esta tolerancia, un gap máximode abertura de 1/8" es aceptable. Las dimensiones extremas para los ensamblessoldados y/o subensambles no deberán caer fuera de la tolerancia de los dibujos. Eluso de lubricantes y pedazos de metal están prohibidos, a excepción de losespecificados en los dibujos o aprobados específicamente por el departamento deingeniería.
F.2.3.2 Los miembros a ser soldados serán traídos dentro de una correcta alineación
y sostenidos en posición por pernos, abrazaderas y otros dispositivos compatibles opor puntos de soldadura hasta que el proceso de soldado haya sido completado. Eluso de fixtures es recomendado donde aplique. Las tolerancias razonables seránaplicadas para torcimiento y encogimiento.
F.2.3.3 Los puntos de soldadura con discontinuidades como socavados, cráteres yporosidad necesitan no ser removidos antes de que la soldadura final este realizada,Si el punto de soldadura es de paso libre, esta será derretida e incorporada a lasoldadura final, Los puntos de soldadura normalmente visibles en las superficies queno estén Incorporadas en la soldadura final, serán removidos o evaluados paraconocer los requerimientos de calidad para la soldadura final.
F.2.4 CONTROL DE DISTORSIÓN Y ENCOGIMIENTO.
F.2.4.1 En el ensamble y unión de las partes de una estructura o de la construcciónde miembros y en el refuerzo de partes de estos miembros, el procedimiento ysecuencia a seguir será para minimizar la distorsión y encogimiento. En tanto que enla práctica, todas las aplicaciones serán realizadas en secuencia, lo quebalanceará el calor de la soldadura aplicada mientras la soldadura progresa,
F.2.4.2 La dirección de progresión general en soldadura sobre un miembro, será depuntos donde las partes están relativamente arregladas en posición entre unas yotras hacia puntos donde tienen relativa libertad de movimiento.F.2.4,3 Las juntas que se espera tengan un encogimiento significativo deben sersoldadas usualmente antes de las juntas que se espera tengan un menorencogimiento. Así mismo estas deben ser soldadas con la menor sujeción posible.
111
F.2.5 TOLERANCIAS EN DIMENSIONES.
F.2.5.1 Las dimensiones de todos los ensambles y partes soldadas se ajustarán a lastolerancias de las especificaciones y dibujos determinadas al trabajo que se estérealizando.
F.2.6 PERFILES DE SOLDADURA.
F.2.6,1 Las caras de la soldadura no deben de presentar +/- 1/16 de tolerancia deconcavidad y/o convexo. Estas tolerancias no aplican para socavados.
F.2.6.2 La soldadura de ranura deberá ser realizada con un máximo de refuerzo de
cara de 1/8 y mínimo de cero, En casos de soldadura a tope y juntas esquinadas, lacara reforzada no excederá 1/8" en altura y tendrá una transición gradual a laplanicidad de la superficie del metal base. Estas estarán libres de discontinuidadesmostradas por empalmes en figura.
F.2.6.3 Las superficies para las juntas de soldadura requeridas para ser limpiadasserán terminadas de tal manera que no se reduzca el espesor del metal base osoldadura de metal por más de 1/32" o 5% para espesores delgados.
F.2.7 REPARACIONES GENERALES.
F.2.7.1 El desbaste de soldadura de metal o porciones de metal base serán hechaspor maquinado, pulido, arco aire, soplete, De tal manera que los remanentes desoldadura y/o metal base no presenten socavaciones, faltantes de material,perforaciones, marcas profundas de más de 1/32 de profundidad.
Las porciones inaceptables de la soldadura serán retiradas sin el removido sustancialdel metal base. Para compensar cualquier deficiencia en tamaño, una porciónadicional de metal base será depositado usando un electrodo que tenga unacomposición compatible a la de la soldadura del metal original.
F.2.7,2 La soldadura que resulte inaceptable será corregida de la siguiente manera:
F.2.7.2.1 Metal de aporte derramado, sobre medido, traslape o exceso de convexidadexcedida, se removerá el exceso del metal soldado, Si al realizar el retrabajo seencuentran defectos internos, reparar,
F.2.7.2,2 Soldadura con concavidad excesiva o cráter, soldadura de talla baja ysocavados, Prepare las superficies, elimine cualquier exceso de soldadura, y/oaplicación no aceptable de soldadura posteriormente depositar soldadura adicional.
Cráter: Todo cráter en cordones NO intermitentes se deberán de rellenar. Los cordones
intermitentes al finalizarse y que no cubran el área efectiva no se rellenan,
Socavados. Los socavados no deberán de exceder 1/32" de profundidad paracualquier longitud del cordón. No exceder 1/32" por cada 2 pulgadas de longitud y lossocavados de soldadura en cualquier evento no deben sobrepasar del grosor totaldel material. Solo se permite la presencia de un socavado de 1/16 de profundidad enun cordón arriba de 2 pulgadas de longitud, NO se permite la presencia de más dedos socavados por gatee. La dimensión de los socavados NO son acumulables.
112
|^SlZEH l-SHE-l (-8EE-I ksiZEH ksiZEH |~«ZE-»Pierna
insuficiente
Fusión
incompletaGargantainsuficiente
Convexidad
excesiva
Excesivos
inferiores
Traslape
Fig. 2.1 Defectos en cordones de filete.
F.2.7.2.2.1.2 El gage de filetes de soldadura ofrece el medio más rápido de lamedición de la mayor parte de cordones de filete de soldadura los cuales van de1/8-1 pulgadas. (3.2-25mm) en tamaño.
Figura 2.2 gage de soldadura
Logrando tener dimensiones de ambas piernas del filete de soldadura las cualesdeben ser dimensionadas. Con los gauges de soldadura se logra dimensionar loscordones de filetes cóncavos como convexos.
F.2.7.2.2.:
perpendi
113
Convexidad
Garganta actual
Garganta efectivaPierna y tamaño
adura .
Garganta teórica
Figura 3 Geometría de soldadura
G.2.7.2.2.4 Rangos aceptables de Convexidad.
A) Deseable perfil de filete desoldadura.
f» SIZE
B) Aceptable perfil de soldadurade filete.
F.2.7.2.2.5 Dimensión de filete convexo: para llevar a cabo esta dimensión esnecesario colocar el gage el cual muestra el tamaño de la curva que representa alcordón de filete. Cabe mencionar que estos gages vienen dados en diferentesdimensiones en pulgadas y milímetros.
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114
Movido al otro miembro de la placa donde finalice la longitud del cordón de filete.
Posición de gagesobre la base de la
placa o metalbase
Punta de gageposicionada en lalongitud final delluiUúii de filete.
Figura 6 Uso del gage
F.2.7.2.2.3 Filete Convexo.
F.2.7.2.2.3.1 Exceso de convexidad en un cordón, como exceso
reforzamiento de soldadura, pueden introducir indeseables esfuerzos deconcentración en los pie de la soldaduraf weld toes).
Fig. 7 Ejemplo de un filete convexo.
115
F.2.7.2.2.4.1 Dimensión de Filete cóncavo: para llevar a cabo esta dimensión esnecesario colocar el gage en esta posición de la foto.
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Figura 9 Gage con dimensión de convexidad
F.2.7.2.2.5 Evaluación de soldadura de filete cóncava.
F.2.7.2.2.5.1 Para dimensionar un filete cóncavo se deberá de colocar el gage condoble curva como se observa en la figura 9. Después de posicionar el lado másbajo del gage sobre la base de la placa y tocando exactamente enfrente de laplaca con la punta del gage. La proyección formada de la curva doble será realsolo si toca el centro de la cara del cordón de soldadura.
F.2.7.2.2.5.2 Esto dimensionara el tamaño del cordón de garganta para laespecificación del tamaño de soldadura. Siempre que la porción del centro delgauge no toca la soldadura, el tamaño de garganta de soldadura tendrá untamaño insuficiente.
116
F.2.7.2.2.6 Evaluación de soldadura de filete concava.
F.2.7.2.2.6.1 La concavidad es la distancia máxima desde la cara a una Lineadonde se tiene la unión de las placas hasta el pie del cordón de la soldadura. Eltamaño de un filete de soldadura cóncavo es relacionado con su dimensión de
garganta. El valor de la longitud de la pierna deberá ser más grande que el valorverdadero del tamaño de acuerdo a la geometría de la soldadura.
F.2.7.2.2.7 Después de soldar.
F.2.7.2.2.7.1 Después de soldarse analiza algunos requerimientos básicos para lainspección visual incluyen los siguientes:
a). Examinacion de la calidad de la superficie de soldadura
b) Verificación dimensional de soldadura
F.2.7.2.3 Porosidad excesiva, excesiva inclusión de escoria, fusión incompleta.
Remover las porciones inaceptables y re soldar. En uniones de soldadura de ranuraen uniones transversales no debe de haber presencia de poros, la tolerancia paraeste caso es de cero.
Para todos los tipos de soldadura los poros son aceptables en: filetes la porosidad esde 1/32 permisibles, donde no debe de exceder 3/8 de la longitud del cordón.La presencia de poros en cordones debajo de 4 pulgadas de longitud la toleranciaes de cero, la presencia de poros en cordones arriba de 4 pulgadas es de 1 poro nomayor de 1/16 de profundidad, y no son acumulables.
117
No se aceptan aglomeraciones de poros.
No se acepta la presencia de más de dos poros por gatee y de profundidad arribade 1/16, y no deben de encontrarse en el mismo cordón del gatee para todos loscasos el diámetro del poro no debe exceder de 3/32.
G.2.7.2.4 Cuarteadura en la soldadura. Remueva la cuarteadura y sondee el metalal menos una pulgada (1) detrás del final de cada cuarteadura y remoldé.
F.2.8 LIMPIEZA DE LA SOLDADURA COMPLETADA.
F.2.8.1 La escoria de soldadura será removida de todas las soldaduras completadas,El spatter será removido ya sea a través de raspar el metal o utilizando un disco depulido,
Es obligación del soldador remover el spatter y la escoria como resultado de laaplicación de la soldadura.
Todo Spatter que sea generador durante el proceso GMAW y que sea removiólepor medios mecánicos (espátula, carda, escareador) deberá ser eliminado. En casode que el spatter se encuentre fusionado al metal base y no sea removible por losmedios anteriormente señalados, deberá de cumplir los siguientes requerimientos:Las perlas no deberán ser mayores a 1/16 de diámetro, no se deberán encontraraglomeradas en más de 1"pulgada cuadrada, El estándar aplica solo a losremanentes de soldadura que se encuentren sobre el metal base.
F.l INSPECCIÓN DE CALIDAD
F.3.1 Toda la soldadura debe ser inspeccionada visualmente al 100% por el soldadorque realizó el trabajo. La soldadura es visualmente aceptable si se encuentra dentrodel siguiente criterio:
F.3.1.1 La soldadura no deberá de presentar grietas.
F.3.1.2 Existe fusión completa entre las capas adyacentes del metal de aporte(soldadura) y el metal base.
F.3.1.3 La profundidad de los cráteres de soldadura no deberán exceder 1/32" parasoldadura de un tamaño menor de 3/16" y 1/16" para soldaduras con tamaño de3/16" en adelante. Los cráteres que excedan estas profundidades deberán serllenados a través de toda la sección de la soldadura excepto, las terminaciones de
soldaduras de relleno intermitentes fuera de su longitud específica efectiva.
F.3.1,4 Los perfiles de la soldadura están de acuerdo a la figura 1.6.
F.3.1.5 Los socavados de soldadura con menos de 1/64" están permitidos. Encualquier evento, el socavado no debe exceder 12 ]h% o (l/8th) del grosor delmaterial.
118
F.3.1.6 La porosidad no debe ser mayor de (1) poro por cada 4" de soldadura, y quelos poros no excedan el 3/32" de diámetro.
F.3.1.7 La soldadura de filete en cualquier soldadura continuo será permitido.
F.3.1.8 El tamaño y la longitud de la soldadura no debe ser menor a la permitida porla especificación AWS D15.1-93.
F.3.1.9 La soldadura intermitente deberá ser uniformemente espaciado.
F. 3.10.2 Defectos (socavado, falta de discontinuidad, porosidad, craters, traslape).
F. 3,10.2,1 Defectos.
3. Defecto: se puede definir como una discontinuidad o discontinuidades quenatural o por efecto acumulado se presentan en la soldadura, por ejemploen una longitud incompleta o cuando excede el mínimo aceptado por lasespecificaciones. Defecto se determina como rechazable.
4. Discontinuidad: se puede definir como una interrupción en la estructura típicadel material, como es la falta de homogeneidad en sus características físicas,mecánicas o metalúrgicas, una discontinuidad no necesariamente es undefecto. Las discontinuidades son rechazables solamente si exceden las
especificaciones requeridas en términos de: tipo, tamaño, distribución oubicación,
F.3.10.2,2 Porosidad.
Discontinuidad tipo cavidad de forma generalmente esférica o puede seralargada.
Causas: Se forma por gas atrapado, contaminación durante la soldadura, oxido yhumedad en la superficie del metal base, de los electrodos o gases y del equipo desoldadura.
F.3,10.2.3 SOCAVADOS
Es una discontinuidad superficial la cual se localiza directamente en el metal baseadyacente a la soldadura.
F.3.10.3 Causas de los Defectos,
F.3.10.3.1 Poros superficiales.
Los poros superficiales se dan principalmente por:a) Falta de cobertura de gas.b) Junta (uniones) sucias.c) Corrientes de aire muy fuertesd) Gas húmedo o contaminado.e) Flujo de gas muy alto, mangueras congeladas.f) Corriente de soldadura muy alta.
119
g) Superficies de metal base cubiertas con aceites, grasas, humedad,oxidaciones, costras, escamas provocadas por laminado de acero,
h) Excesiva longitud o distancia del corto circuito,i) Alta velocidad de arrastre.
Estas causas se pueden prevenir de la siguiente manera:
1. Mantener apropiadamente la longitud del arco.2. Uso apropiado de la corriente de soldadura3. Incremento en el rango del flujo del gas siempre inspeccionando la pureza
del gas.4. Disminuir la velocidad de arrastre.
5. Apropiada limpiezas y/o preparación del metal base para obtener calidaden la soldadura.
6. Apropiadas condiciones físicas del electrodo.
F.3,10.3.2 Socavados.
Se presenta por los siguientes factores o combinación defectos:
1. Falta de manipulación del electrodo.2. Corriente de soldadura muy alta,3. Excesivo calor ingresado.4. Ángulo de trabajo inadecuado.5. Velocidad de aplicación inadecuada.6. Diseño de aplicación de soldadura inadecuado,7. Largas distancias en el arco.8. Alta velocidad de arrastre.
9. Arcos bajos.
Los socavados se previenen a través de:
1. Pausar en cada lado los cordones de soldadura cuando use la técnica de
oscilación
2. Use apropiados ángulos de electrodos3. Uso de apropiada corriente de soldadura para el tamaño del electrodo y
posición de soldadura.4. Reducción de la longitud del arco.5. Reducción de la velocidad de arrastre.
6. Reducción de los efectos de arco bajo.
F.3.10.3.3 Grietas por soldadura.
Las grietas se presentan por:a) Insuficiencia del tamaño de soldadura.b) Excesivos esfuerzos en la unión.c) Pobre diseño y/o preparación de la unión.d) El metal de aporte no se adhiere al metal base.e) Rápidos rangos de enfriamiento.f) La superficie del metal base se encuentra cubierta con aceites,
grasas, humedad, oxidaciones.
120
3.11 Ventajas y desventajas del proceso GMAW.
F.3.11.1 VentajasEste proceso es muy versátil y se usa en aplicaciones que requieren altos o bajosvolúmenes de producción entre sus aplicaciones principales se encuentran lafabricación de recipientes a presión, tuberías industriales, líneas de tuberíasinstalaciones banco, ferrocarriles, industria automotriz así como fabricación deproductos y bienes de acero al carbono, aceros inoxidables y alguitas aleacionesno ferrosas. Las principales ventajas combinadas, comparadas con los procesosSMAW, FCAW, SAW y GTAW son los siguientes:
a. Las operaciones de soldadura pueden hacerse en todas las posiciones(dependiendo del modo de transferencia metálica).
b. No se requiere la remoción de escoria,c. La velocidad de depósito es relativamente elevada,d. Tiempos totales de terminación de soldadura de aproximadamente la mitad
de aquellos obtenidos con electrodos recubiertos (SMAW),e. En general menor distorsión de las piezas de trabajo,f. Alta calidad de las uniones soldadas.
g. Juntas con abertura de raíz relativamente grandes pueden ser fácilmenteunidas (con modo de transferencia metálica en corto circuito), lo que facilitarealizar efectivamente cierta clase de reparaciones,
h. Mejor aprovechamiento del metal de aporte y en un mayor factor deoperación, lo que redunda en beneficio de los costos totales de soldadura.
i. El empleo de los intervalos más bajos de corriente asociados con esteproceso,
j. Pequeños diámetros de electrodo (0.030", 0.035",0.045").k. Aportes térmicos bajos, lo que produce muy poca distorsión del metal base.I. Se produce un charco de soldadura pequeño de solidificación rápida,m. Adecuado para unir secciones delgadas (generalmente de 0,6 mm espesores
no mayores a 6,4 mm (1 /4 pulgadas),n, Apropiado para el llenado de aberturas de raíz grandes,o. Puede soldarse en todas las posiciones,p. La soldadura puede ser desarrollada en todas las posiciones, cuando los
parámetros son utilizados correctamente,q. La velocidad de avance es más alta que en los procesos SMAW.r. Los rangos de deposición del metal de aporte son significativamente altos,s. La alimentación continua del alambre (material de aporte), permite
deposiciones de soldadura más largas, de tal manera que el proceso no seaintermitente.
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RESUMEN AUTOBIOGRÁFICO
Nombre
Grado a obtener
Título de Monografía
Títulos obtenidos
Universidad
Campo profesional
Experiencia profesional
Lugar y fecha de nacimiento
Nombre de padres
Ismael Estrada Guerrero
Especialista en Tecnología de la SoldaduraIndustrial
Proceso de Soldadura GMAW en Aceros
estructurales ASTM-568: Adecuación de
Parámetros.
Ingeniero en Materiales
Instituto Tecnológico de Saltillo
Área de Calidad en empresa dedicada a la maquilade estampados metálicos.
Jefe de Calidad
Kentek de México S.A. de C.V.
Ingeniero de CalidadMiner Powerbrace Rail Products División
Saltillo, Coahuila; 28 de Marzo de 1982
Ismael Estrada MárquezMartha Patricia Guerrero Martínez
