Soldadura por arco con núcleo de fundente "FCAW" (página 3)

EXXT1-X. Los electrodos del grupo T1-X
están diseñados para usarse con escudo de
CO2 , pero si el fabricante lo recomienda es posible
usar mezclas de
argón y CO2 para ampliar la aplicabilidad,
sobre todo al soldar fuera de posición. Estos electrodos
están diseñados para soldadura de
una o varias pasadas, y se caracterizan por tener transferencia
por aspersión, bajas pérdidas por salpicaduras,
configuraciones de franja planas o ligeramente convexas y un
volumen
moderado de escoria que cubre por completo la franja de
soldadura.

EXXT4-X. Los electrodos de La
clasificación T4-X proveen autoprotección, trabajan
con CCEP y tienen transferencia globular. El sistema de
escoria está diseñado para crear condiciones de
tasa de deposición alta y para desulfurizar el metal de
soldadura hasta un nivel bajo, lo que mejora la resistencia al
agrietamiento del deposito. Estos electrodos están
diseñados para penetración somera, lo que permite
usarlos en uniones con embotamiento deficiente y para soldar con
una o varias pasadas en las posiciones plana u
horizontal.

EXXT5-X. Los electrodos del grupo T5-X
están diseñados para usarse con CCEP y escudo de
CO2 (se puede usar mezclas argón-CO2
si el fabricante lo recomienda, como con los tipos Ti) para
soldar con una o varias pasadas en la posición plana o en
filetes horizontales. Ciertos electrodos T5-X están
diseñados para soldar fuera de posición con CCEN y
mezclas de argón CO2. Estos electrodos se
caracterizan por una transferencia globular, configuración
de franja ligeramente convexa y capa de escoria delgada, que tal
vez no cubra por completo La franja. Los depósitos de
soldadura producidos por electrodos de este grupo mejoran en
cuanto a sus propiedades de resistencia al impacto y al
agrietamiento, en comparación con los tipos
T1-X.

EXXT-8X. Los electrodos de la
clasificación T8-X proveen autoprotección y
trabajan con CCEN. El sistema de escoria tiene
características que permiten usar estos electrodos en
todas las posiciones; además, confiere al metal de
soldadura buenas propiedades de resistencia al impacto a bajas
temperaturas y lo desulfuriza casi por completo, lo que mejora la
resistencia al agrietamiento. Los electrodos se usan para soldar
con una o varias pasadas.

EXXTX-G. La clasificación EXXTX-G
corresponde a electrodos nuevos de múltiples pasadas que
no están cubiertos por ninguna de las clasificaciones ya
definidas. El sistema de escoria, las características del
arco, la apariencia de La soldadura y la polaridad no
están definidas.

La mayor parte de los electrodos de acero de baja
aleación para FCAW se diseña para soldar con escudo
de gas empleando una
formulación de núcleo de fundente -T1-X o -T5-X- y
CO2 como gas protector. No obstante, cada vez es
más común el empleo de
formulaciones especiales diseñadas para protección
con mezclas de 75% de argón y 25% de CO2.
Generalmente producen metal de soldadura con resistencia al
impacto Charpy de muesca en V de 27 J (20 pies-lb) a – 18°C
(0°F) o menos. Hay unos cuantos electrodos de acero al
níquel con formulaciones

-T4-X o -T8-X disponibles para FCAW con
autoprotección.

En cuanto a los requisitos de resistencia al impacto
Charpy de muesca en "V", el metal de soldadura depositado con la
formulación -T4 generalmente llega a 27J (20 pies-lb) a
-18°C (0°F). El metal de soldadura depositado con
electrodos -T8 generalmente llega a 27J (20 pies-Ib) a -29°C
(-20°F). En la edición
más reciente de la especificación ANSI/AWS A5.29,
Especificación para electrodos de acero de baja
aleación destinados a soldadura por arco con núcleo
de fúndenle, Se describe una serie completa de electrodos
de baja aleación con núcleo de fundente comparable
con los diversos electrodos de baja aleación para
soldadura por arco de metal protegido descritos en ANSI/AWS A5.5,
Especificación para electrodos de acero de baja
aleación cubiertos para soldadura por arco. Como
consecuencia de la publicación de la especificación
A5.29, los electrodos de baja aleación con núcleo
de fundente han logrado tener amplia aceptación para la
soldadura de aceros de baja aleación y elevada resistencia
mecánica.

Electrodos para recubrimiento

Se producen electrodos con núcleo de fundente
para ciertos tipos de aplicaciones de recubrimiento, como la
restauración de componentes de servicio y la
creación de superficies dunas. Estos electrodos ofrecen
muchas de las ventajas de los electrodos empleados para unir,
pero no hay tanta estandarización de la composición
química ni
de las características de rendimiento del metal de
soldadura. Se recomienda consultar la literatura de los diversos
fabricantes para conocer los detalles de los electrodos con
núcleo de fundente para recubrimiento.

Los electrodos para recubrimiento depositan aleaciones con
base de hierro que
pueden ser ferríticas, martensíticas o
austeníticas. También pueden depositar metal con
alto contenido de carburos. El diseño
de los electrodos Se varia a fin de producir superficies con
resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste,
tenacidad o propiedades antirozaduras. Estos electrodos pueden
servir para restaurar las dimensiones originales de piezas
desgastadas.

Electrodos de acero inoxidable

El sistema de clasificación de ANSI/AWS A5.22,
Especificaciones para electrodos de acero al cromo y al
cromo-níquel con núcleo de fúndenle,
resistentes a la corrosión prescribe requisitos para los
electrodos de acero al cromo y al cromo-níquel con
núcleo de fundente, resistentes a la corrosión,
mismos que se clasifican con base en la composición
química del metal de soldadura depositado y el medio
protector que se emplea durante La soldadura. En la tabla
siguiente se identifican las designaciones de protección
empleadas para la clasificación y se indican las
características de corriente y polaridad
respectivas.

Los electrodos clasificados como EXXXT- 1 que usan
escudo de CO2 experimentan pérdidas menores de
elementos oxidables y un cierto aumento en el contenido de
carbono. Los
electrodos de las clasificaciones EXXXT-3, que se usan sin
protección externa sufren cierta pérdida de
elementos oxidables y una absorción de nitrógeno
que puede ser significativa. La corrientes de soldadura bajas
aunadas a longitudes de arco grandes (voltajes de arco elevados)
fomentan la absorción de nitrógeno. El
nitrógeno estabiliza la austenita y por tanto puede
reducir el contenido de ferrita del metal de
soldadura.

Los requisitos de las clasificaciones EXXXT-3 son
diferentes de las clasificaciones EXXXT- I porque la
protección con un sistema de fundente exclusivamente no es
tan efectiva como La protección con un sistema de fundente
y un gas protector de aplicación independiente. Así
pues, los depósitos de EXXXT-3 suelen tener un mayor
contenido de nitrógeno que los de EXXXT- 1. Esto significa
que, para controlar el contenido de ferrita del metal de
soldadura, la composición química de Los
depósitos de EXXXT-3 debe tener una razón Cr/Ni
distinta de la de los depósitos de EXXXT- 1. En contraste
con los electrodos de acero dulce o de acero de baja
aleación con autoprotección, los electrodos de
acero inoxidable EXXXT-3 no suelen contener elementos
desnitrurantes fuertes, como el aluminio.

La tecnología de los
tipos EXXXT-I ha evolucionado a tal punto que ya están
disponibles alambres de acero inoxidable con núcleo de
fundente para soldar en todas las posiciones. Estos alambres
tienen mayores tasas de deposición que los de acero
inoxidable sólido cuando se usan fuera de posición;
son más fáciles de usar que los alambres
sólidos en el modo de transferencia por inmersión;
y producen de manera consistente soldaduras Integras con fuentes de
potencia de
voltaje constante estándar. Es posible adquirir estos
alambres con diámetros tan pequeños como 0.9 mm
(0.035 pulg).

Para cada clasificación se especifican las
propiedades mecánicas del metal de soldadura depositado,
incluida una resistencia mínima a la tensión y una
ductilidad mínima. También se especifican
requisitos de integridad radiográfica.

Aunque las soldaduras efectuadas con electrodos que
cumplen con Las especificaciones de la AWS se usan ampliamente en
aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión o al
calor, no
resulta práctico exigir pruebas de
calificación de los electrodos para estos tipos de
resistencia en especimenes de soldaduras o de metal de soldadura.
Lo recomendable es establecer pruebas especiales pertinentes para
una aplicación propuesta por acuerdo mutuo entre el
fabricante de electrodos y el usuario.

Electrodos con base en níquel con núcleo
de fundente

Sus sistemas de
escoria y características de operación tienen mucho
en común con los electrodos de acero inoxidable
clasificados por ANSI/AWS A5.22. Esta norma será
modificada por la A5.34.

Protección contra la humedad

Para casi todos los electrodos con núcleo de
fundente, la protección contra la absorción de
humedad es indispensable. La humedad absorbida puede dejar
"huellas de gusano" en la franja de soldadura, o hacerla porosa.
Si un electrodo no se va a usar el mismo día, se
recomienda guardarlo en el empaque
original.

Algunos fabricantes recomiendan reacondicionar el
alambre expuesto calentándolo a temperaturas entre 150 y
315°C (300 y 600°F). Esto presupone que eL alambre
está enrollado en un dispositivo
metálico.

CONTROL DEL PROCESO

CORRIENTE DE SOLDADURA

La corriente de soldadura es proporcional a la velocidad de
alimentación del electrodo para un
electrodo con diámetro, composición y
extensión específicos. La relación entre la
velocidad de alimentación del electrodo y la corriente de
soldadura para electrodos típicos de acero dulce
protegidos con gas, de acero dulce autoprotegidos y de acero
inoxidable autoprotegidos. Se presenta en las figuras siguientes,
respectivamente.

Se emplea una fuente de potencia de voltaje constante
del tamaño apropiado para fundir el electrodo con una
rapidez tal que se mantenga el voltaje de salida (longitud de
arco) preestablecido. Si las demás variables de
soldadura se mantienen constantes para un electrodo de cierto
diámetro, la modificación de la corriente de
soldadura tendrá los siguientes efectos
preponderantes:

(1) Un incremento en la comente eleva la tasa de
deposición del electrodo.

(2) Un aumento en La corriente aumenta La
penetración.

(3) Una corriente excesiva produce franjas de soldadura
convexas de aspecto deficiente.

(4) Una corriente insuficiente produce transferencia de
gota grande y demasiadas salpicaduras.

(5) Una corriente insuficiente puede causar una
absorción excesiva de nitrógeno y también
porosidad del metal de soldadura cuando se suelda con electrodos
con núcleo de fundente autoprotegidos.

Cuando se incrementa o reduce la corriente de soldadura
modificando la velocidad de alimentación del electrodo,
conviene ajustar el voltaje de salida de la fuente de potencia de
modo que se mantenga la relación Optima entre el voltaje
de arco y la corriente. Para una velocidad de alimentación
de electrodo dada, la corriente de soldadura medida varia con la
extensión del electrodo. Al aumentar la extensión
del electrodo, La corriente de soldadura se reduce, y
viceversa.

VOLTAJE DEL ARCO

El voltaje y la longitud del arco están
íntimamente relacionados. El voltaje que indica el medidor
de la fuente de potencia es La suma de las caídas de
voltaje en todo el circuito de soldadura.

Esto incluye la caída a través del cable
de soldadura, La extensión del electrodo, el arco, la
pieza de trabajo y el
cable conectado al trabajo. Por tanto, el voltaje del arco
será proporcional a la lectura del
medidor silos demás elementos del circuito (y sus
temperaturas) se mantienen constantes.

El voltaje del arco puede afectar el aspecto, la
integridad y las propiedades de las soldaduras hechas con
electrodos con núcleo de fundente. Un voltaje de arco
excesivo (arco demasiado largo) puede producir demasiadas
salpicaduras y franjas de soldadura anchas y de forma irregular.
Si se usan electrodos autoprotegidos, un voltaje de arco
excesivamente alto hará que se absorba demasiado
nitrógeno, y si el electrodo es de acero dulce
también puede causar porosidad. En los electrodos de acero
inoxidable, el voltaje excesivo reduce el contenido de ferrita
del metal de soldadura, y esto a su vez puede causar grietas. Un
voltaje de arco insuficiente (arco demasiado corto) produce
franjas angostas y convexas con demasiadas salpicaduras y
penetración somera.

EXTENSIÓN DEL ELECTRODO

El tramo de electrodo no fundido que sobresale del tubo
de contacto al soldar (la extensión del electrodo) se
calienta por variables permanezcan constantes. Como ya se
explicó, la temperatura
del electrodo afecta la energía del arco, la tasa de
deposición del electrodo y la penetración de la
soldadura. También puede influir en la integridad de la
soldadura y en la estabilidad del arco.

El efecto de la extensión del electrodo come
factor operativo en FCAW introduce una nueva variable que debe
mantenerse equilibrada con las condiciones de protección y
las variables de soldadura relacionadas. Por ejemplo, la fusión y
activación de los ingredientes del núcleo debe ser
consistente con la del tubo de contención, y
también con las características del arco. Si todo
lo demás es igual, una extensión excesiva produce
un arco inestable con demasiadas salpicaduras. Una
extensión muy corta puede producir un arco demasiado largo
a un nivel de voltaje determinado. En el caso de Los electrodos
con escudo de gas, puede causar una acumulación de
salpicaduras en la boquilla que tal vez interfiera con el flujo
de gas. Una cobertura de gas protector deficiente puede causar
porosidad y oxidación excesiva del metal de
soldadura.

La mayoría de los fabricantes recomienda una
extensión de 19 a 38 mm (3/4 a 1.5 pulg) para Los
electrodos con escudo de gas y de 19 a 95 mm (3/4 a 3.75 pulg)
para los tipos con autoprotección, dependiendo de La
aplicación. Se recomienda consultar con el fabricante para
determinar los ajustes Óptimos dentro de estos
intervalos.

VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO

La velocidad de desplazamiento influye en la
penetración y el perfil de la franja de soldadura. Si los
demás factores permanecen constantes, la
penetración a velocidades de recorrido bajas es mayor que
a velocidades altas. Si la velocidad de desplazamiento es baja y
la corriente es elevada, el metal de soldadura puede
sobrecalentarse y producir una soldadura de aspecto áspero
que tai vez atrape escoria mecánicamente, o atravesar de
lado a lado el metal base. Si la velocidad de desplazamiento es
excesiva, la franja de soldadura tiende a ser irregular y
acordonada.

FLUJO DE GAS PROTECTOR

Si se emplean electrodos con escudo de gas, la tasa de
flujo del gas es una variable que afecta la calidad de la
soldadura. Un flujo insuficiente no protege bien el charco de
soldadura, y el resultado es una soldadura porosa y oxidada. Si
el flujo es excesivo puede haber turbulencia y mezcla con el
aire; el efecto
sobre la calidad de la soldadura será el mismo que el de
un flujo insuficiente. Los dos extremos incrementan el contenido
de impurezas del metal de soldadura. El flujo de gas correcto
depende, principalmente, del tipo y diámetro de la
boquilla de la pistola, así como también la
distancia entre la boquilla y el trabajo y
los movimientos del aire en las inmediaciones de la
operación de eficiencia de
deposición es la razón entre el peso de metal
soldadura depositado y el peso de electrodo consumido.

TASA Y
EFICIENCIA DE DEPOSICIÓN

La tasa de deposición en cualquier proceso de
soldadura es el peso de material depositado en La unidad de
tiempo, y
depende de variables como el diámetro, la
composición y la extensión del electrodo, y la
corriente de soldadura. Se presenta la variación en las
tasas de deposición con la corriente de soldadura para
diversos diámetros de electrodos de acero dulce con
autoprotección.

Las eficiencias de deposición de los electrodos
para FCAW varían entre el 80 y el 90% si se emplea escudo
de gas, y entre el 78 y el 87% si los electrodos proveen
autoprotección. La eficiencia de deposición es la
razón entre el peso del metal depositado y el peso del
electrodo consumido.

ÁNGULO DEL ELECTRODO

El ángulo con que se sostiene el electrodo
durante la soldadura determina la dirección en que La fuerza del
arco se aplica al charco de metal fundido. Si las variables de
soldadura se ajustan en los niveles correctos para la
aplicación de que se trata, se puede usar la fuerza del
arco para contrarrestar Los efectos de la gravedad. En Los
procesos FCAW
y SMAW, la fuerza del arco no solo sirve para dar a la franja de
soldadura La forma deseada, sine también para evitar que
la escoria corra por delante del metal de soldadura y quede
atrapada por el.

Al efectuar soldaduras de surco y de filete en la
posición plana, la gravedad tiende a hacer que el charco
de metal fundido como por delante de la soldadura. A fin de
contrarrestar esto, el electrodo se sostiene angulado respecto a
la vertical, con la punta apuntando hacia la soldadura, es decir,
en dirección opuesta a la dirección de
desplazamiento. Este ángulo de desplazamiento, definido
come ángulo de arrastre, Se mide a partir de una
línea vertical en el piano del eje de la
soldadura.

El ángulo de arrastre correcto depende del
método de
FCAW empleado, del espesor del metal base y de la posición
de soldadura. Si se usa el método con
autoprotección, los ángulos de arrastre
deberán ser de La misma magnitud aproximada que Los
empleados con electrodos para soldadura por arco de metal
protegido. En Las posiciones plana y horizontal, los
ángulos de arrastre variarán entre 20 y 45 grados,
aunque se usan ángulos más grandes para soldar
secciones delgadas. Al aumentar el espesor del material, el
ángulo de arrastre se reduce para incrementar la
penetración. Cuando Se suelda verticalmente hacia arriba,
el ángulo de arrastre deberá ser de 5 a 10
grados.

Con el método de escudo de gas el ángulo
de arrastre debe ser pequeño, habitualmente entre 2 y 15
grades, pero nunca de más de 25 grades. Si el
ángulo es excesivo, se perderá la efectividad del
escudo de gas.

Al hacer soldaduras de filete en La posición
horizontal el charco de soldadura tiende a fluir tanto en la
dirección del recorrido como en dirección
perpendicular a ella. A fin de contrarrestar el flujo lateral, el
electrodo deberá apuntar hacia la placa de abaje cerca de
la esquina de La unión. Además de su ángulo
de arrastre, el electrodo deberá tener un ángulo de
trabajo de 40 a 50° respecto al miembro vertical. En la
figura siguiente se muestra
cuánto debe apartarse el electrodo de la línea que
apunta hacia la esquina de la unión y cual debe ser el
ángulo de trabajo al soldar filetes
horizontales.

En La soldadura vertical hacia arriba, puede usarse un
ángulo de ataque (en la dirección del recorrido)
pequeño.

DISEÑOS DE UNIONES Y PROCEDIMIENTOS DE
SOLDADURA

Los diseños de uniones y los procedimientos de
soldadura apropiados para la soldadura por arco con núcleo
de fundente dependerán de si se usa el método con
escudo de gas o con autoprotección. No obstante, todos los
tipos de unión básicos pueden soldarse con
cualquiera de los dos métodos.
Todas las formas de surco de soldadura básicas a las que
comúnmente se aplica la soldadura por arco de metal
protegido se pueden soldar con ambos métodos de
FCAW.

Puede haber ciertas diferencias en las dimensiones
especificas del surco para una unión en particular entre
los dos métodos de FCAW y entre los procesos FCAW y SMAW.
Dado que las formulaciones y las características de uso y
de operación de los electrodos de FCAW difieren entre las
distintas clasificaciones, los valores de
las variables del procedimiento
también pueden diferir.

ELECTRODOS CON ESCUDO DE GAS

En general, es posible diseñar las uniones a modo
de aprovechar la penetración que se logra con densidades
de corriente altas. Con el método de FCAW protegido por
gas es posible usar surcos más angostos con ángulos
de surco más pequeños, aberturas de raíz
más estrechas y caras de raíz más grande que
lo que resulta práctico con SMAW.

Para los diseños de unión a tope
básicos, es prudente considerar los siguientes
aspectos:

(1) La unión deberá diseñarse de
modo que sea posible mantener una extensión del electrodo
constante al soldar pasadas sucesivas en la
unión.

(2) La unión deberá diseñarse de
modo que la raíz esté accesible y sea posible
efectuar con facilidad todas las manipulaciones del electrodo que
sean necesarias.

El ángulo de surco para un espesor de metal
está bien diseñado cuando permite tener el acceso
debido con la boquilla de gas y extensión del electrodo
correctas. Las boquillas de escudo lateral para soldadura
automática ofrecen mejor acceso a uniones angostas y
también permiten ángulos de surco más
pequeños que las boquillas concéntricas. Si el
procedimiento de soldadura es el apropiado, es posible obtener
soldaduras integras. Se requiere un escudo de gas apropiado para
obtener soldaduras integras. Las tasas de flujo requeridas
dependen del tamaño de la boquilla, de la presencia de
comentes de aire y de la extensión del electrodo. La
soldadura en aire estático requiere tasas de flujo del
orden de 14 a 19 litros por minuto (30 a 40 pies3/h).
Si se suelda en aire en movimiento o
si la extensión del electrodo es mayor que la normal,
pueden ser necesarias tasas de flujo de hasta 26 L/min (55 pies
fh). Las tasas de flujo para las boquillas con escudo lateral
generalmente son las mismas o un poco más altas que
aquellas para las boquillas concéntricas. Es importante
mantener la abertura de las boquillas libre de salpicaduras
adheridas.

Si hay movimientos bruscos del aire en el área de
soldadura, como cuando se suelda en exteriores, conviene usar
cortinas para encerrar la zona de soldadura y evitar la
pérdida de protección del gas.

ELECTRODOS DE ACERO DULCE CON
AUTOPROTECCIÓN

Los tipos de uniones básicos apropiados para los
procesos de FCAW con escudo de gas y SMAW son también
adecuados para FCAW con autoprotección. Aunque la forma
general de los surcos de soldadura es similar a la que Se usa en
la soldadura por arco de metal protegido, las dimensiones
especificas del surco pueden diferir. Estas diferencias se deben
principalmente a que en la FCAW con autoprotección las
tasas de deposición son más altas y la
penetración es menos profunda.

La extensión del electrodo introduce otra
variable del procedimiento de soldadura que puede influir en el
diseño de las uniones. Si Se usa una extensión de
electrodo larga para realizar soldaduras de surco en la
posición plana sin respaldo, es preciso planear la forma
de obtener una buena penetración en la raíz. Lo
mejor puede ser soldar la primera pasada del surco con el proceso
SMAW para controlar mejor la fusión y la
penetración. De manera similar, en surcos con respaldo, la
abertura de raíz debe ser suficiente para que pueda haber
fusión completa por transferencia de metal
globular.

Dependiendo del espaciado de la unión y de la
técnica empleada para soldar la pasada de raíz,
puede ser necesario biselar y soldar la parte trasera cuando no
se usa tira de respaldo.

Al soldar en la posición plana se usan técnicas
similares alas empleadas con electrodos cubiertos bajos en
hidrógeno. Al efectuar soldaduras
verticales en placas de 19 mm (3/4 pulg) o más de espesor,
la pasada de raíz puede depositarse verticalmente hacia
abajo en uniones sin respaldo, y hacia arriba en uniones con
respaldo. Con algunos electrodos autoprotegidos las pasadas de
raíz pueden depositarse en cualquier posición sin
respaldo. Las pasadas subsecuentes se depositan en
posición vertical y en dirección ascendente
empleando una técnica similar a la que se usa con
electrodos cubiertos bajos en hidrogeno.
Como los electrodos de acero dulce y de baja aleación
autoprotegidos (pero no los de acero inoxidable autoprotegidos)
contienen cantidades considerables de desnitrurantes que pueden
tener efectos metalúrgicos indeseables si se diluyen en
depósitos protegidos con gas, tal vez no sea aconsejable
usar electrodos autoprotegidos para la pasada de raíz
seguidos de electrodos protegidos con gas para las pasadas de
relleno. Antes de intentar un procedimiento así, se
deberá consultar con el fabricante de los electrodos para
conocer sus recomendaciones.

ELECTRODOS DE ACERO INOXIDABLE
AUTOPROTEGIDOS

Los diseños de unión y procedimientos
típicos para electrodos de acero inoxidable autoprotegidos
están limitados a la soldadura de uniones a tope en la
posición plana, la soldadura de filetes en las posiciones
plana y horizontal, y el recubrimiento en las posiciones plana y
horizontal. Si es necesario soldar acero inoxidable en cualquier
otra posición, se puede usar uno de los nuevos electrodos
EXXXT-1 con aplicabilidad a todas las posiciones. En general, la
geometría de las uniones para soldaduras a
tope debe ser aproximadamente la misma que se usa para soldadura
por arco de metal protegido. Al aplicar recubrimientos en aceros
al carbono o de baja aleación, hay que tomar precauciones
especiales para controlar la dilución durante las pasadas
de recubrimiento iniciales.

PREPARACIÓN DE LOS BORDES Y TOLERANCIAS DE
EMBONAMIENTO

La preparación de los bordes que se van a soldar
con electrodos con núcleo de fundente puede hacerse
mediante corte con gas oxicombustible, corte con arco de plasma,
biselado con arco de carbono y aire o maquinado, dependiendo del
tipo de metal base y del diseño de unión requerido.
Si Se desea obtener la mejor calidad radiográfica, es
recomendable eliminar por completo todas las rebabas del corte o
el biselado así como los lubricantes de maquinado antes de
soldar. Las tolerancias de embotamiento para soldar
dependerán de lo siguiente:

(1) Tolerancia global
del ensamble terminado.

(2) Nivel de calidad de la unión
requerido.

(3) Método de soldadura (con escudo de gas o
autoprotección; automática o
semiautomática).

(4) Espesor del metal base soldado.

(5) tipo y tamaño de electrodo.

(6) Posición de soldadura.

En general, las preparaciones para soldadura por arco
con núcleo de fundente mecanizada y automática
requieren tolerancias estrictas para el embotamiento de las
uniones. Las soldaduras hechas con equipo semiautomático
pueden aceptar tolerancias un poco más amplias.

CALIDAD DE LA SOLDADURA

La calidad de las soldaduras que pueden producirse con
el proceso FCAW depende del tipo de electrodo empleado, del
método (con escudo de gas o con autoprotección), de
la condición del metal base, del diseño de la
unión y de las condiciones de soldadura. Se debe poner
especial atención en cada uno de estos factores si
se desea producir soldaduras Integras con propiedades
mecánicas Optimas.

Las propiedades de impacto del metal de soldadura de
acero dulce pueden acusar una influencia del método de
soldadura. Algunos electrodos autoprotegidos son de tipos
altamente desoxidados que pueden producir metal de soldadura con
tenacidad de muesca relativamente baja. Otros electrodos
autoprotegidos tienen propiedades de impacto excelentes. Hay
electrodos para escudo de gas y autoprotegidos que cumplen con
los requisitos de impacto Charpy de muesca en "V" de
clasificaciones especificas de las especificaciones de metal de
aporte de la AWS. Se recomienda considerar los requisitos de
tenacidad de muesca antes de escoger el método y el
electrodo especifico para una aplicación.

Unos cuantos electrodos de acero dulce para FCAW
están diseñados para tolerar una cierta cantidad de
incrustaciones de forja y orín en los metales base. Es
de esperar cierto deterioro de la calidad de las soldaduras
cuando se sueldan materiales
sucios. Si se emplean estos electrodos para soldadura de
múltiples pasadas, puede haber agrietamiento del metal de
soldadura por causa de la acumulación de agentes
desoxidantes.

En general, es posible producir soldaduras integras con
FCAW en aceros dulces y de baja aleación que cumplan con
los requisitos de varios códigos de construcción. Si se pone mucha
atención en todos los factores que afectan la calidad de
la soldadura, con toda seguridad se
cumplirá con los requisitos de los
códigos.

Si se imponen requisitos menos exigentes, es posible
aprovechar las ventajas que ofrecen las velocidades de recorrido
y corrientes altas. En tales soldaduras pueden permitirse
discontinuidades menores que no sean objetables desde los puntos
de vista del diseño y el servicio.

En aceros inoxidables es posible producir soldaduras por
arco con núcleo de fundente de calidad equivalente a las
hechas con soldadura por arco de metal y gas. La posición
de soldadura y la longitud del arco son factores significativos
cuando se emplean electrodos con autoprotección. Los
procedimientos de soldadura fuera de posición se deben
evaluar cuidadosamente en lo tocante a la calidad de la
soldadura. Si el arco es demasiado largo es posible que el metal
de soldadura absorba mucho nitrógeno. Como el
nitrógeno estabiliza la austenita, la absorción de
este gas en cantidades excesivas puede evitar la formación
de suficiente ferrita en la soldadura y hacerla más
susceptible a las micro fisuras.

Los aceros de baja aleación pueden soldarse con
el método de escudo de gas empleando formulaciones de
núcleo de electrodo TX- 1 o TX-5 si se requiere una
buena tenacidad a baja temperatura. En general, la
combinación de escudo de gas y formulación de
fundente correcta produce soldaduras integras con propiedades
mecánicas y tenacidad de muesca aceptables. También
hay electrodos autoprotegidos que contienen níquel para
conferir propiedades de resistencia mecánica y de impacto aceptables,
además de aluminio como desnitrurante. En general, la
composición del electrodo deberá ser similar a la
del metal base.

IDENTIFICACIÓN DE PROBLEMAS

El empleo de procedimientos o prácticas indebidos
puede producir varios tipos de discontinuidades. Aunque muchas de
éstas son inocuas, afectan adversamente el aspecto de la
soldadura, y por tanto perjudican la reputación del
proceso FCAW.

VENTAJAS DE FCAW

La soldadura por arco con núcleo de fundente
tiene muchas ventajas en comparación con el proceso SMAW
manual;
además, ofrece ciertas ventajas respecto a los procesos
SAW y GMAW. En muchas aplicaciones, el proceso FCAW produce metal
de soldadura de alta calidad con un costo mÁs
bajo y menor esfuerzo por parte del soldador que con SMAW. FCAW
es más tolerante que GMAW, y más flexible y
adaptable que SAW. Las ventajas citadas pueden resumirse como
sigue:

(1) Deposito de metal de soldadura de alta
calidad.

(2) Excelente aspecto de la soldadura: lisa y
uniforme.

(3) Excelente perfil de las soldaduras de filete
horizontales

(4) Es posible soldar muchos aceros dentro de un
intervalo de espesores amplio.

(5) Factor operativo elevado – fácil de
mecanizar.

(6) Tasa de deposición alta-densidad de
corriente elevada.

(7) Eficiencia de deposito del electrodo relativamente
alta.

(8) Diseños de unión económicos en
cuanto a su ingeniería.

(9) Arco visible – fácil de usar.

(10) No requiere tanta limpieza previa como
GMAW.

(11) Produce menor distorsión que
SMAW.

(12) Tasa de deposición hasta 4 veces mayor que
con SMAW.

(13) El empleo de electrodos con autoprotección
hace innecesario el equipo para manipular fundente o gas, y
tolera mejor las condiciones de movimiento brusco del aire que
prevalecen en la construcción en exteriores
(véase la desventaja "6" de los escudos de gas en la
sección que sigue).

(14) Mayor tolerancia de contaminantes que
podrían causar agrietamiento de la soldadura.

(15) Resistencia al agrietamiento de la franja de
soldadura inferior.

LIMITACIONES DE FCAW

Las que siguen son algunas limitaciones de este
proceso:

(1) El proceso FCAW actual está limitado a la
soldadura de metales ferrosos y aleaciones con base de
níquel.

(2) El proceso produce una cubierta de escoria que es
preciso eliminar.

(3) El alambre de electrodo para FCAW cuesta
más por unidad de peso que el alambre de electrodo
sólido, excepto en el caso de algunos aceros de alta
aleación.

(4) El equipo es más costoso y complejo que el
que se requiere para SMAW; no obstante, el aumento en la
productividad casi siempre compensa
esto.

(5) El alimentador de alambre y la fuente de potencia
deben estar relativamente cerca del punto de
soldadura.

(6) En la versión con escudo de gas, el escudo
externo puede sufrir efectos adversos por el viento y las
corrientes de aire. Esto no es un problema con los electrodos
autoprotegidos, excepto cuando hay vientos muy fuertes, porque
el escudo se genera en el extremo del electrodo, que es
exactamente donde se requiere.

(7) El equipo es mis complejo que el de SMAW, por lo
que requiere mayor mantenimiento.

(8) Se genera mayor cantidad de humos y vapores (en
comparación con GMAW o SAW).

SEGURIDAD

La soldadura debe efectuarse a modo de ofrecer al
soldador y a quienes se encuentren en las inmediaciones del
área de soldadura el máximo de seguridad. Desde el
punto de vista de la seguridad eléctrica y la
protección ocular, la soldadura por arco con núcleo
de fundente requiere las mismas precauciones que GMAW.
Además, se generan emisiones de soldadura.

Los electrodos para soldadura por arco con núcleo
de fundente generan emisiones en una proporción por
kilogramo de metal depositado comparable a la de SMAW. Puesto que
las tasas de deposición de FCAW son varias veces
más altas que las de SMAW, la tasa de generación de
humos, en gramos por minuto, es mucho más alta que la de
SMAW. Es importante asegurarse de que la concentración de
emisiones no rebase el limite de exposición
permitido (PEL), especificado como 5 mg/m3 por la
Occupational Safety and Health Administración (OSHA) del Departamento del
Trabajo de Estados Unidos.
Cabe señalar que los reglamentos locales pueden ser aun
más estrictos.

Es preciso tomar precauciones especiales para evitar que
el soldador respire emisiones que contengan manganeso al soldar
productos de
manganeso Hadfield. Además, la soldadura de aceros
inoxidables y el recubrimiento con aleaciones de cromo presenta
el problema de emisiones que contienen cromo.

La seguridad exige tener conciencia de que
los gases
protectores presentan un peligro por 51 mismos cuando se suelda
en espacios encerrados. Estos gases no son venenosos, pero si
pueden asfixiar porque desplazan al oxigeno. La
soldadura con gases protectores que contienen argón genera
radiaciones ultravioleta bastante intensas que actúan
sobre el oxigeno de las inmediaciones para producir
ozono.

El empleo seguro del
proceso de soldadura por arco con núcleo de fundente exige
una evaluación
cuidadosa de estos factores y el establecimiento de medidas
correctivas apropiadas antes de soldar.

CONCLUSIONES

En el trabajo se trató de explicar de la manera
mas sencilla y completa el proceso de soldadura por arco con
núcleo de fundente "FCAW", identificando los equipos,
electrodos y materiales que intervienen en esta
soldadura.

BIBLIOGRAFÍA

1. AMERICAN SOCIETY WELDING, MANUAL DE SOLDADURA, TOMO
   I.

Autor:

Oscar Javier Herrera Melo,

Técnico profesional en mecánica
industrial

Bogotá D.C. Colombia.

2007.