Soldeo con Alambre Tubular de Cesol para Formación Profesional

ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN CESOL

TEMA 1.8.2 SOLDEO CON ALAMBRE TUBULAR IWE-MÓDULO 1En la elaboración de este texto han colaborado: D. Manuel Aracil Cadenas

SOLICITUD DE COLABORACIÓN: MEJORA DE LA CALIDAD

CESOL agradecerá la comunicación de las posibles erratas que puedan aparecer en el texto. Dicha información podrá remitirse a: formacion@cesol.es Este texto es propiedad íntegra de la Asociación Española de Soldadura y Tecnologías de Unión, en adelante CESOL. Queda terminantemente prohibida cualquier reproducción del mismo sin autorización expresa por parte de CESOL.ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CESOL

Introducción al Soldeo con Alambre Tubular

1. INTRODUCCIÓN

1

Ventajas del Proceso de Soldeo

1. VENTAJAS DEL PROCESO.

3

Limitaciones del Proceso de Soldeo

1. LIMITACIONES DEL PROCESO

3

Tipos de Transferencia en Soldeo

1. TIPOS DE TRANSFERENCIA

4

Equipo de Soldeo

1. EQUIPO

5

Gases de Protección en Soldeo

1. GASES DE PROTECCIÓN

8

Consumibles para Soldeo

1. CONSUMIBLES

10

Fabricación de Alambres Tubulares

1. FABRICACIÓN DE LOS ALAMBRES TUBULARES

10

Funciones del Flux

1. FUNCIONES DEL FLUX

11

Identificación de Alambres de Acero al Carbono

1. IDENTIFICACIÓN DE ALAMBRES DE ACERO AL CARBONO.

12

Identificación de Alambres Tubulares

1. IDENTIFICACIÓN DE ALAMBRES TUBULARES.

13

Parámetros del Proceso de Soldeo

1. PARÁMETROS DEL PROCESO

17

Intensidad en Soldeo

1. INTENSIDAD

17

Voltaje en Soldeo

1. VOLTAJE

19

Longitud de Alambre

1. LONGITUD DE ALAMBRE

19

Velocidad de Alimentación de Alambre

1. VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN DE ALAMBRE

20

Caudal de Gas

1. CAUDAL DE GAS

20

Velocidad de Deposición

1. VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN

20

Ángulo del Soplete con la Dirección de Soldadura

1. ÁNGULO DEL SOPLETE CON LA DIRECCIÓN DE SOLDADURA

22

Diseño de Uniones en Soldeo

1. DISEÑO DE UNIONES

23

Diseño de Uniones para Alambres Tubulares FCAW con Gas de Protección para Aceros al Carbono

1. DISEÑO DE UNIONES PARA ALAMBRES TUBULARES FCAW CON GAS DE PROTECCIÓN, PARA ACEROS AL CARBONO

23

Diseño de Uniones para Alambres Tubulares FCAW Autoprotegidos para Aceros al Carbono

1. DISEÑO DE UNIONES PARA ALAMBRES TUBULARES FCAW AUTOPROTEGIDOS, PARA ACEROS AL CARBONO

24

Calidad en Soldeo

1. CALIDAD.

27

Almacenaje de Bobinas

1. ALMACENAJE DE BOBINAS.

27

Manipulación de Embalajes Abiertos

1. MANIPULACIÓN DE EMBALAJES ABIERTOS.

27

Defectos en Soldeo

1. DEFECTOS

28

Seguridad en Soldeo

1. SEGURIDAD .30

Costos en Soldeo

1. COSTOS

31 Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura-IWE Módulo I. Tema 1.8.2 Soldeo con Alambre Tubular Revisión 6 -Enero 2016 IIIASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CESOL

Introducción al Proceso de Soldadura con Alambre Tubular

1. INTRODUCCIÓN El proceso de soldadura con alambre tubular (FCAW - Flux Cored Arc Welding), utiliza el calor generado para la unión de un arco eléctrico entre un hilo continuo tubular que se consume y el metal a soldar. La protección de la unión se realiza por el flux contenido en el alambre tubular y que puede ser ayudado por un suministro externo de gas. La característica que diferencia el proceso FCAW de otros procesos de soldadura es el contenido de desoxidantes dentro del hilo que se alimenta de forma continua. El proceso FCAW tiene dos variantes, dependiendo del modo empleado para proteger el baño y la unión de la contaminación atmosférica.

• FCAW SS autoprotegido, donde la protección de la soldadura se efectúa por los gases que proceden de la combustión y vaporización del flux que lleva el interior del alambre (figura 1).
• UNE EN ISO 4063: 2011. Proceso 114: Soldeo por arco con alambre tubular relleno de fundente y sin protección de gas.

Punta de contacto (conductora de corriente) Polvos metálicos, materiales formadores de vapor, desoxidantes y refinadores Escoria líquida Electrodo Tubular Autoprotegido Gas de protección formado de los materiales del núcleo Escoria solidificada Arco y metal transferido Depósito solidificado Depósito líquido

Figura 1. Soldadura con alambre tubular autoprotegido (sin gas de protección)

• FCAW GS con gas de protección, que utiliza un gas de protección además de la acción de protección del flux del interior del alambre. (figura 2).
• UNE EN ISO 4063: 2011. Proceso 136: Soldeo por arco con alambre tubular relleno de fundente y con gas de protección activo.

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Boquilla o Tobera Electrodo Tubular con Protección de Gas Punta de contacto (conductora de corriente) Gas de protección Polvos metálicos, fundentes y materiales formadores de escoria Escoria solidificada Arco y metal transferido Escoria líquida Depósito solidificado Depósito líquido

Figura 2. Soldadura con alambre tubular con gas de protección Con ambos métodos, el flux del interior del alambre produce una fina escoria que protege la solidificación del cordón de soldadura. La soldadura con alambre tubular (FCAW) es normalmente un proceso semiautomático, aunque también puede ser automático. En la figura 3 se puede apreciar la diferencia entre los dos tipos de alambres tubulares, con gas de protección (figura 3A) y autoprotegido sin gas de protección (figura 3B).

(A) (B) Gases de protección: CO2 o mezclas de argón Se forman gases por la descomposición de los componentes del interior del alambre Alambre tubular con gas de protección Alambre tubular autoprotegido (Sin gas de protección)

Figura 3. Diferencia entre los dos tipos de alambres tubulares (FCAW) (A) con gas de protección y (B) autoprotegido (sin gas de protección) Hasta hace poco tiempo se consideraba a la soldadura con alambre tubular con fundente dentro del proceso GMAW (MIG/MAG) y ha sido con motivo de la publicación de la directriz (IAB-252r1- 11) emitida por el instituto internacional de soldadura (IIW) cuando se considera como un proceso FCAW independiente.

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Ventajas del Proceso de Soldadura con Alambre Tubular

1. Ventajas del proceso. Las aplicaciones de este proceso están basadas en las siguientes ventajas:

• Elevada calidad y apariencia de la soldadura. Similar a la que puede obtenerse con la soldadura con electrodo revestido (SMAW) pero a costo muy inferior.
• Productividad- Elevada velocidad de deposición.
• Efecto metalúrgico de mejora a la soldadura. Que es producido por el flux.
• Producción de escoria. Que protege, soporta y mejora al baño.
• Mayor tolerancia a contaminantes y requisitos de limpieza inicial que pueden originar fisuraciones y poros que la soldadura MIG/MAG (GMAW)
• La utilización de alambres auto protegidos, permite eliminar la necesidad de tener que manipular flux (SAW) y gases (MIG/MAG) y soldar en el exterior.

De lo anterior, se puede deducir que el proceso FCAW combina ventajas sobre otros procesos como electrodo revestido (SMAW), MIG/MAG (GMAW) y arco sumergido (SAW).

Limitaciones del Proceso de Soldadura con Alambre Tubular

1. Limitaciones del proceso Las limitaciones que pueden restringir su aplicación son:

• El proceso produce escoria que necesita ser eliminada. Esto puede ser un inconveniente, frente a la soldadura con alambres MIG/MAG (GMAW) sin escoria, por el coste por necesitar tiempo para eliminarla entre pasadas, especialmente en la pasada de raíz y en la soldadura con robot donde la escoria originaría problemas con el utillaje de sujeción de las piezas a soldar. . Por llevar en su interior flux y formadores de escoria, su eficiencia es inferior a la de los alambres sólidos. . No permite soldar todos los metales como otros procesos. Se limita principalmente a metales férreos y aleaciones de níquel.
• El equipo es más caro y complejo que el del proceso de electrodo revestido (SMAW), necesita llevar hasta lugar próximo a la soldadura el alimentador y grupo.
• Para la versión del tipo de alambre que necesita protección de gas, tiene limitado uso para soldadura en el exterior por poder desplazar el viento el gas de protección.
• Genera un mayor volumen de humos cuando se compara con el proceso GMAW y SAW.

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Tipos de Transferencia en Soldadura con Alambre Tubular

1. TIPOS DE TRANSFERENCIA En la soldadura con alambre macizo, cuando se incrementa la intensidad, al pasar la transferencia de arco corto a arco largo, se pasa por una transferencia intermedia de arco globular, que no es utilizable para soldar por dar lugar a muchas proyecciones (sobre todo cuando el gas empleado es CO2). En la soldadura con alambre metal cored, al incrementar la intensidad e incrementar la densidad de corriente, se funde primero el tubo de acero exterior y el polvo metálico del interior fluye en forma de gotas finas dentro del baño de fusión. La intensidad para alcanzar la transferencia por arco largo, es más elevada con alambre macizo que con metal cored. Con alambres tubulares con flux en el interior (Flux cored Arc Wires) no se llega a conseguir una auténtica transferencia por arco largo, pero dependiendo de la composición del flux, se pueda conseguir una "casi" transferencia por arco largo. Los alambres tubulares tipo rutilo, son capaces de operar en este tipo de transferencia "casi" tipo arco largo con bajas intensidades. Los alambres tubulares con gas tipo básico y los autoprotegidos, no operan con este tipo de "casi" transferencia por arco largo. (tabla 1).

Tabla 1. Tipos de transferencia para diferentes tipos de alambres macizo, metal cored y alambres tubulares.

Proceso	Arco corto	Arco globular	Arco largo	Arco pulsado
MIG (Metal Inert Gas)
FCAW GS (Soldadura con alambre tubular con gas de protección)	No es totalmente arco largo
FCAW SS (Soldadura con alambre tubular auto protegido - sin gas de protección)
Metal Cored (Soldadura con alambre tubular sin flux en el interior - sin escoria)

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Equipo para Soldadura con Alambre Tubular

1. EQUIPO Los equipos empleados son de las mismas características que los empleados en la soldadura MIG/MAG (GMAW), son fuentes de alimentación de corriente continua y de voltaje constante (características planas). La mayoría de los equipos son inferiores a 500 A (figura 4).

(A) (B) Bobina de Alambre Gas de Protección Caudalímetro Alimentador Soplete (C) Grupo de Energia Arco Metal Base

Figura 4. (A). Diagrama de instalación y (B y C) fotos de instalación con alimentador independiente e instalación compacta El alimentador de alambre y los rodillos son dos de los puntos críticos. Si ya en el proceso MIG/MAG (GMAW) con alambre macizo, estos componentes son importantes, en el proceso FCAW lo son más por tratarse de un alambre tubular. El alimentador, no es imprescindible que tenga 4 rodillos, pero los equipos de mayor calidad los llevan (figura 5D). Para evitar que los rodillos aplasten el alambre tubular, el rodillo inferior suele ser en "U" y con estrías para mejorar el arrastre y debe cuidarse la presión de ajuste para evitar que se deforme el alambre y se originen problemas de arrastre en el conducto espiral o en la punta de contacto (figura 5A). Un accesorio que se emplea en aplicaciones con alambres tubulares que presentan dificultades en el arrastre, es el enderezador (figura 5C) que presenta las siguientes ventajas:

• Reduce la tensión que tiene el alambre al estar en la bobina.
• Disminuye el rozamiento que se produce en el conducto espiral facilitando el trabajo de empuje de los rodillos.
• Facilita el seguimiento del extremo del alambre por la unión.

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