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Monografías > Pailería y Soldadura Buscar

PAILERIA O CALDERERIA

Se llama pailería a una especialidad profesional de la rama de fabricación mecánica que tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el almacenaje y transporte de sólidos en forma de granos, líquidos y gas así como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. Muchos de estos depósitos reciben el nombre de silos y cisternas. Ejemplos significativos de construcción en calderería: la Torre Eiffel, el puente colgante de Vizcaya, la estructura que sustenta el Museo Guggenheim Bilbao, etc.
El material más común que se trabaja en calderería es el acero laminado y vigas en diferentes aleaciones, formas y espesores.

En un taller o una industria de calderería es común encontrar la siguiente maquinaria:

  • Fresadora
  • Cortadora de guillotina
  • Cizallas para cortar la placa.
  • Prensas de estampar y troquelar placa.
  • Rectificadora cilíndrica universal
  • Torno
  • Cortadora Radial
  • Compresor
  • Equipo soldadura SMAW
  • Equipo soldadura MIG-MAG
  • Sopletes de corte (acetileno ó propano + oxigeno).
  • Taladradora
  • Remachadoras. (En desuso, reemplazadas por la soldadura)
  • Biseladora
  • Banco de trabajo

Cuando se trata de construcción de depósitos que van a trabajar a altas presiones la calidad del metal que lo compone y las soldaduras que lleve durante su construcción se someten a diversas pruebas, las más habituales; soldaduras y materiales revisados mediante ultrasonidos y rayos X.

La calificación profesional de los técnicos en calderería tiene que ser elevada para asegurar la calidad necesaria a este tipo de productos y los soldadores se requiere que estén homologados por diferentes organismos de control de calidad.


ACTIVIDADES Y RESPONSABILIDADES

Trazar, cortar, mecanizar y conformar placas, perfiles y tubos para  construcciones metálicas
Obtener los desarrollos, marcarlos y trazarlos en placas, tubos y perfiles para conseguir elementos de calderería determinados según plano o necesidades del montaje o reparación.
Cortar y/o preparar manualmente los bordes en placas y perfiles por oxigás y plasma. Cortar y/o preparar bordes por medios mecánicos en placas y perfiles.
Realizar operaciones de mecanizado en placas, perfiles y tubos (taladrado, escariado, avellanado, punzonado, roscado y fresado).
Enderezar y/o conformar elementos de placa, perfiles y tubos para su unión y/o acabado.
Introducir y ajustar programas y preparar máquinas automáticas de control numérico de trazado, corte, conformado y mecanizado.
Actuar según el plan de seguridad e higiene de la empresa, llevando a cabo tanto acciones preventivas como correctoras y de emergencia, aplicando las medidas establecidas y cumpliendo las normas y la legislación vigente.

Medios de producción: Herramientas de trazado de metales en plano y al aire. Instrumentos de medida y verificación. Sierra. Cizalla. Punzonadora. Taladros de columna. Radial universal y portátil. Fresadora de preparación de bordes. Roscadora y terrajas. Cilindro curvador. Maquinas de doblar y rebordear. Prensas y útiles de enderezar y curvar perfiles y tubos. Equipos de oxicorte, corte con plasma y láser con control numérico. Equipos manuales  de  corte por  oxicorte y plasma.

Máquinas de mecanizado y conformado con control numérico. Pantógrafo. Gatos y utillaje para armado y fijación. Medios de elevación y transporte.


Unir por soldeo piezas y conjuntos para fabricar, montar o reparar construcciones metálicas.
Realizar uniones soldadas de forma manual y/o semiautomática, en atmósfera natural y protegida ("eléctrica manual", oxigás, TIG, MIG/MAG) para fabricar o reparar construcciones metálicas.
Elaborar las hojas de instrucciones de unión por soldadura, a partir de planos constructivos o de reparación.
Introducir  y modificar los programas y la preparación de máquinas de soldeo automático, siguiendo la hoja de instrucciones.
Realizar tratamientos locales para relajar las tensiones  producidas  por los procesos de soldadura en elementos de construcciones metálicas.
Realizar el mantenimiento de primer nivel de los equipos de soldeo.
Actuar según el plan de seguridad e higiene de la empresa, llevando a cabo tanto acciones preventivas como correctoras y de emergencia, aplicando las medidas establecidas y cumpliendo las normas y la legislación vigente
Medios de producción: Equipos de soldadura por: Arco manual. Oxiacetilénica. Arco sumergido. MIG/MAG. TIG. Plasma. Arco-aire. Soldadura de espárragos. Máquinas automáticas de soldeo. Máquinas de soldadura por resistencia. Robot. Posicionadores de soldadura. Gatos y utillaje de armado.  Calentadores  de gas  y eléctricos.
Herramientas de soldador: Galgas, cepillos, piquetas, esmeriladora, etc. Equipo de protección personal. Hornos de tratamiento para relajación de tensiones. Horno de secado de electrodos. Extractores de humos. Aparatos de elevación y transporte.


Montar elementos y subconjuntos de construcciones metálicas.
Posicionar los elementos y subconjuntos para su armado y ensamblaje en procesos de fabricación de construcciones metálicas.
Realizar el montaje en obra, de elementos y subconjuntos de construcciones metálicas. Reparar elementos de construcciones metálicas.
Realizar el mantenimiento de primer nivel en equipos auxiliares de fabricación y montaje.
Realizar el tratamiento superficial de protección aplicable a las construcciones metálicas.
Actuar según el plan de seguridad e higiene de la empresa, llevando a cabo tanto acciones preventivas como correctoras y de emergencia, aplicando las medidas establecidas y cumpliendo las normas y la legislación vigente.
Medios de producción: Útiles de armado. Herramientas de trazar metales en plano y al aire. Instrumentos de medida y verificación. Teodolito. Herramientas y máquinas de trocear por cortadura. Cizalla. Taladros de columna, radial universal y portátil. Roscadora y terrajas. Prensas y útiles de enderezar y curvar perfiles y tubos. Equipos de oxicorte y corte con plasma/láser. Equipos de soldadura: Arco manual. Oxiacetilénica. Arco  sumergido.  M I G/ MAG.  TI G.  Plasma. Calentadores de gas y eléctricos. Horno de tratamiento y de secado de consumibles. Remachadora neumática y manual (remachadora pop). Gatos y utillaje de armado. Medios de elevación y transporte. Andamios. Bombas y equipo de vacío para enderezado placas. Equipos neumáticos e hidráulicos de apriete. Llaves dinamométricas.


Realizar operaciones de control de calidad en la construcción metálica.
Realizar los controles de recepción de  los materiales, componentes y "consumibles". Verificar que los elementos en curso de fabricación o reparación cumplen las condiciones de dimensión, forma y posición especificadas en hoja de proceso.
Identificar  las causas de no conformidad en elementos o lotes y tomar acciones correctivas.
Realizar los ensayos de fugas (estanqueidad y/o presión) en recipientes y tuberías.
Realizar los ensayos de inspección en uniones soldadas por medio de líquidos penetrantes, de partículas magnéticas, utilizando métodos de ultrasonido, o  métodos de radiología industrial
Calibrar periódicamente los equipos de medición y ensayos de su competencia según manual de calibración y procedimientos escritos establecidos.
Medios utilizados: Plantillas de forma. Nivel. Galgas. Plomada. Falsa Escuadra. Goniómetro. Metro. Pie de Rey. Micrómetro. Patrones. Mármol. Comparador. Taquímetro. Máquina de coordenadas tridimensionales. Reglas. Cintas. Lupa. Lupa con retícula. Pirómetro. Lápiz medidor de temperaturas. Endoscopio. Túnel de agua. Equipo hidráulico. Imanes. Productos para ensayos con líquidos penetrantes y equipos e instalaciones.
Equipos de ultrasonidos. Equipos de partículas magnéticas. Equipos de radiología industrial. Soportes informáticos y estadísticos.

Actualmente el trazado de las superficies puede ser asistido por software. Aquí presentamos los más comunes.

Aplicación

Entorno de
Trabajo

Salida para corte de
material

Características

 

 

MODDES

 

 

Autocad

 

Enlaza de forma directa
con un programa para
corte por Control
Numérico convencional
como MODCOR

- Desarrolla gran cantidad de superficies
- Muy extendida en el mercado
- Necesita conocer e introducir parámetros geométricos de la
superficie por teclado

 

GALILEO

 

Autocad
Microstation

 

Salida en fichero DWG
para la trayectoria de
corte

- El nº de superficies que
desarrolla es escaso
- Necesita conocer e introducir parámetros geométricos de la
superficie por teclado

 

LANTEK

 

EXPERT

 

 

 

Entorno propio de
trabajo

 

 

Corte del material
integrado en el propio
paquete

- Aplicación integral: diseño, fabricación, control de producción,...
- No específica para calderería
- Necesita conocer e introducir parámetros geométricos de la
superficie por teclado
- Precio elevado

 

UNIVERSIDAD
DE CADIZ

 

Autocad
3D Studio

 

No prevista conexión
con control numérico

- Sólo trabaja en 2D
- Aplicación docente pero no profesional
- Necesita conocer e introducir parámetros geométricos de la
superficie por teclado

 

UNIVERSIDAD
DE GIRONA

 

Autocad

 

Salida en fichero DWG
para la trayectoria de
corte

- El nº de superficies que
desarrolla es escaso
- Necesita conocer e introducir parámetros geométricos de la
superficie por teclado



El trabajo de mayor importancia es la soldadura. Se presentan los principales métodos.


SOLDADURA GMAW – MIG/MAG

La soldadura GMAW (gas metal arc 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.
La soldadura MIG es inherentemente más productiva que la MMA (Soldadura de arco manual), donde las pérdidas de productividad ocurren cada vez que el soldador se detiene para reemplazar el electrodo consumido. En la soldadura de arco manual también es notable la perdida cuando el restante del electrodo que es sujetado por el porta electrodo es tirado a la basura, en algunos casos es reciclado.

Por cada Kilogramo de varilla de electrodo cubierto comprado, solamente alrededor del 65% es aprovechado como parte de la soldadura, el resto es tirado a la basura o solo en algunos casos reciclado. El uso de alambre sólido y el alambre tubular ha incrementado la eficiencia entre 80-95 % a los procesos de soldadura.

El proceso MIG opera en DC. (Corriente directa) usualmente con el alambre como electrodo positivo. Esto es conocido como “Polaridad Negativa” (reverse polarity), La “Polaridad Positiva” (straight polarity) es raramente usada por su poca transferencia de metal de aporte desde el alambre hacia la pieza de trabajo. Las corrientes de soldadura varían desde unos 50 Amperios hasta 600 Amperios en muchos casos en voltajes de 15V hasta 32V, un arco auto-estabilizado es obtenido con el uso de un sistema de fuente de poder de potencial constante (voltaje constante) y una alimentación constante del alambre.

Continuos desarrollos al proceso de soldadura MIG lo han convertido en un proceso aplicable a todos los metales comercialmente importantes como el acero, aluminio, acero inoxidable, cobre y algunos otros. Materiales por encima de 0.76 mm (.0.030-in) de espesor pueden ser soldados en cualquier posición, incluyendo “de piso”, vertical y sobre cabeza.

Es muy simple escoger el equipo, el alambre o electrodo, el gas de la aplicación y las condiciones optimas para producir soldaduras de alta calidad a muy bajo costo.

El proceso básico MIG incluye tres técnicas muy distintas: Transferencia por “Corto Circuito”, transferencia “Globular” y la transferencia de “Arco Rociado (Spray Arc)”. Estas técnicas describen la manera en la cual el metal es transferido desde el alambre hasta la soldadura fundida.

En la transferencia por corto circuito, también conocido como “Arco Corto”, “Transferencia espesa” y “Micro Wire”, la transferencia del metal ocurre cuando un corto circuito eléctrico es establecido, esto ocurre cuando el metal en la punta del alambre hace contacto con la soldadura fundida.
En la transferencia por rociado (spray arc) diminutas gotas de metal fundido llamadas “Moltens” son arrancadas de la punta del alambre y proyectadas por la fuerza electromagnética hacia la soldadura fundida.

En la transferencia globular el proceso ocurre cuando las gotas del metal fundido son lo suficientemente grandes para caer por la influencia de la fuerza de gravedad.

Los factores que determinan la manera en que los metales son transferidos son la corriente de soldadura, el diámetro del alambre, la distancia del arco (voltaje), las características de la fuente de poder y el gas utilizado en el proceso.

La soldadura MIG es un proceso versátil, con el cual se puede depositar soldadura a un rango muy alto y en cualquier posición. El proceso es ampliamente usado en laminas de acero de bajo y mediano calibre de fabricación y sobre estructuras de aleación de aluminio particularmente donde existe un alto requerimiento de trabajo manual o trabajo de soldador.

Desde su aparición en el mundo de la soldadura, todas las agencias de regulación y clasificación de los metales de aporte tomaron muy en serio este proceso y la creación de su propio código de clasificación fue indispensable, en el caso de la Sociedad Americana de Soldadura AWS, se crearon dos códigos por separado, uno para las aleaciones de bajo contenido de Carbón o también conocido como acero dulce y uno para las aleaciones de alto contenido de Carbón o donde la composición química final del material aportado fuera cambiada de forma dramática.

ELECTRODOS DE GRAN RENDIMIENTO

Clasificación AWS de electrodos para aceros al carbono: AWS-E-6027 (ácido), AWS-E-7014 (rutilo), AWS-E-7018 (básico), AWS-E-7024 (rutilo) y AWS-E-7028 (básico).

Características específicas
Se denominan electrodos de gran rendimiento aquellos que, cualquiera que sea la naturaleza de la composición de su revestimiento, tienen un rendimiento gravimétrico superior al 130%. Si en los electrodos clásicos, como acabamos de ver, el rendimiento suele oscilar entre el 80% y 100%, con esta clase de electrodos se puede llegar hasta el 240%.
El rendimiento de un electrodo viene dado por la relación del peso del metal depositado al peso de la varilla fundida. La norma UNE-14.038 versa sobre la determinación del rendimiento de los electrodos. En general, para su evaluación se desprecian 40 mm de su longitud, aproximadamente igual a la parte desnuda del alma que se aloja en la pinza porta electrodos de 450 mm y 310 mm para los que poseen una longitud original de 350 mm.
Esta clase de electrodos fue desarrollada por VAN DER WILLIGEN en Holanda a partir del año 1.947, añadiendo polvo de Fe al revestimiento. Parece lógico suponer que la posición sobremesa es la más fácil y favorable para la soldadura. En efecto, en esa posición el metal fundido se beneficia de la fuerza de la gravedad y se pueden conseguir las máximas velocidades de deposición. Después de ésta, la más ventajosa es la horizontal en ángulo. Por la economía que supone soldar en ambas posiciones se han desarrollado electrodos específicos que únicamente pueden emplearse en estas posturas de soldeo. Pertenecen a este grupo aquellos electrodos cuya penúltima cifra en su designación AWS es un 2. Se les llama también electrodos de contacto. El rendimiento de un electrodo, en general, es función de la naturaleza del revestimiento, del diámetro y de la intensidad de la corriente.

Aplicaciones
Estos electrodos requieren altas intensidades de soldeo para lograr fundir, además del alma, el polvo de Fe agregado a su revestimiento, por lo que resulto necesario fuentes de energía potentes. Se seleccionan para reducir costes en soldadura, tanto en construcción naval como en talleres de calderería pesada.
Los electrodos de contacto se emplean en soldadura por gravedad mediante unos aparatos mecánicos. En los astilleros, cada operario puede controlar 2-4 aparatos simultáneamente. Los electrodos básicos de gran rendimiento con elevadas características mecánicas son utilizados en construcción off-shore y calderería pesada, donde se exigen altos valores de impacto a baja temperatura.

ELECTRODOS DE RUTILO

Clasificación AWS de electrodos para aceros al carbono: AWS-E-6012 (Na) y AWS-E-6013 (K).

Características específicas
El principal componente de estos electrodos es el rutilo, mineral obtenido a partir de menas que en su estado natural contienen de un 88-94% de TiO2. También puede extraerse de la ilemita, mineral compuesto por un 45-55% de TiO2 y el resto de Fe2O3. La protección en estos electrodos la proporciona la escoria.

Escorias
Pertenecen al sistema TiO2-FeO-MnO que dan como resultado titanatos de hierro o titanatos complejos. La escoria, de aspecto globular o semi globular, tiene la viscosidad adecuada para permitir la soldadura de elementos con ajuste deficiente o cuando entre los bordes a unir existe una distancia excesiva, resultando los electrodos de rutilo idóneos en la soldadura con defectuosa preparación de juntas. La escoria se elimina con facilidad.

Metal depositado
Contiene un buen número de inclusiones. El nivel de impurezas es intermedio entre el que presentan los electrodos ácidos y los básicos. El contenido de hidrógeno puede llegar a fragilizar las soldaduras. El contorno de las costuras en ángulo oscila entre convexo en el AWS-E-6012 a prácticamente plano en el AWS-E-6013. En cualquiera de los casos, el cordón presenta un buen aspecto.

Arco
Fácil encendido y re-encendido, incluso con elevadas tensiones de vacío en la fuente de corriente. La pequeña proporción de celulosa del revestimiento permite una elevada intensidad de corriente. La cantidad de elementos refractarios del recubrimiento origina un arco tranquilo, de mediana penetración.

Parámetros de uso
Tensión de cebado: entre 40 y 50 V.
Se emplean con corriente alterna o con corriente continua, en ambas polaridades.

Rendimiento gravimétrico
El rendimiento gravimétrico estándar está comprendido entre el 90 y el 100%.

Aplicaciones
Estos electros, fáciles de encender y re-encender, poco sensibles a la humedad, escasas salpicaduras y favorable eliminación de escoria, que permiten una razonable velocidad de soldeo constituyen una gama de consumibles muy apreciada.

Resultan por su fácil manejo en cualquier clase de montaje, la escasa influencia de las condiciones ambientales y por ser adecuados para emplearse en todas las posiciones, idóneos para todo tipo de soldaduras siempre que no se requiera una elevada tenacidad. Los principales campos de aplicación son las estructuras metálicas, en construcciones de calderas y construcciones navales.


ELECTRODOS BASICOS

Clasificación AWS de electrodos para aceros al carbono: AWS-E-7015 (Na) poco frecuentes y AWS-E-7016 (K) muy utilizados

Características específicas
Los componentes principales son el carburo cálcico y el fluoruro cálcico. El revestimiento, que no contiene celulosa ni arcilla, proporciona un gas protector a base de CO2 procedente del mármol y del fluoruro de silicio formado a partir de la fluorita e espato flúor, en reacción con el SiO2. Funden a temperaturas muy elevadas (aprox. 2.000 °C), razón por la cual necesitan un fundente en su composición, como el espato flúor.
La elevada proporción de TiO2 y de silicato potásico, permiten su uso en corriente alterna. Son fuertemente higroscópicos, por lo que precisan de ciertas precauciones para evitar que una retención de humedad origine porosidades en el metal depositado y fisuras bajo el cordón en el soldeo de aceros ferríticos de alta resistencia o límite elástico.

Escorias
Pertenecen a los sistemas CaO-SiO2, 2CaO-SiO2 y 3Cao-SiO2. La escoria es poco abundante, de color pardo y aspecto brillante. Su fluidez se controla agregando espato flúor al revestimiento. Sube a la superficie con rapidez por lo que son poco probables las inclusiones. Se elimina con menos facilidad que la de los otros tipos de electrodos.

Arco
En general, la velocidad de fusión no es elevada ni tampoco soportan grandes intensidades de corriente. Ofrecen una velocidad de soldeo razonable en posición horizontal o cornisa y más rápida en vertical ascendente, porque es esta posición admiten una intensidad de corriente más alta que otros electrodos.
La longitud de arco es más corta que en el caso de los rutilos. La tensión de cebado es elevada, aprox. 65 V. Por esta razón, algunos fabricantes proceden a impregnar de grafito, excelente conductor eléctrico, uno de los extremos del electrodo, para facilitar de esta manera el encendido del arco. Los básicos son más difíciles de manejar que los otros electrodos.

Rendimiento gravimétrico
Oscila en torno al 110%.

Metal depositado
En el momento de la fusión se produce una verdadera micro-metalurgia, con fijación de elementos metálicos en el metal fundido. Pueden obtenerse así, por adición de elementos adecuados tales como Mn, Cr, Ni, Mo, etc. soldaduras de elevadas características mecánicas y de alta resistencia contra determinados agentes corrosivos. El metal depositados se encuentra prácticamente exento de impurezas, libre de hidrógeno (H2 £ 10 ppm) y de porosidad, si el revestimiento está seco. Posee además una elevada capacidad de deformación (d aprox. 30%) y presenta una alta tenacidad.

Precauciones específicas
Si el electrodo, por su higroscopicidad, ha captado humedad deposita un metal poco dúctil y, en determinadas circunstancias, propenso a fisuras bajo el cordón. Para evitar ambos fenómenos, los electrodos básicos que hayan estado expuestos a un ambiente húmedo, deben secarse siguiendo estrictamente las recomendaciones de su fabricante.
La temperatura de secado en horno o estufa y el tiempo necesario de permanencia a esa temperatura deben ser los adecuados a la composición del revestimiento, que sólo el fabricante conoce la exactitud. En efecto, la humedad absorbida se encuentra en forma de hidrato lo que requiere temperaturas elevadas para extraer el agua atrapada en los cristales.

Aplicaciones
El campo de aplicación es muy amplio. Una de las ventajas de los electrodos básicos es que pueden eliminar el S por su reacción con el Mn, formando compuestos que pasan a la escoria, por lo que la soldadura realizada con este tipo de electrodos muestra una gran resistencia al agrietamiento en caliente.
El metal depositado es poco sensible a las fisuras, incluso en soldadura sometidas a fuertes tensiones de embridamiento por condiciones de rigidez. Se utilizan ampliamente en la soldadura de estructuras metálicas, recipientes sometidos a presión, construcción naval y maquinaria. Para resolver el problema de su fuerte higroscopicidad, actualmente se están desarrollando electrodos básicos menos propensos a captar humedad: electrodos LMA (Low Moisture Absortion).


ELECTRODOS CELULOSICOS

Clasificación AWS de electrodos para aceros al carbono: AWS-E-6010 (Na) y AWS-E-6011 (K).

Características específicas
En estos electrodos la celulosa, obtenida a partir de la pulpa de la madera, es el componente principal. Esta sustancia orgánica se descompone por el calor desarrollado en el arco, proporcionando un gas protector que aísla y protege de la oxidación al Mn y al resto de los componentes. Las reacciones de reducción se desarrollan en una atmósfera de hidrógeno que cubre el metal fundido.

Escoria
Es poco voluminosa ya que, recordemos, la protección del baño es esencialmente de tipo gaseoso. Se desprende con facilidad.

Arco
Producen una gran penetración gracias al hidrógeno procedente de la celulosa que el calor del arco libera. La velocidad de soldeo el elevada. Se producen, sin embargo, abundantes pérdidas por salpicaduras.

Metal depositado
El metal depositados por estos electrodos carece prácticamente de oxígeno (O2 £ 0,02%). En cambio, contiene una gran cantidad de hidrógeno (15-25 cm3 por cada 100 gr. de metal depositado). La superficie del cordón es rugosa y éste se enfría rápidamente.

Rendimiento gravimétrico
El arco produce un fuerte chisporroteo, con abundantes pérdidas por salpicaduras. El rendimiento estándar suele ser inferior al 90%.

Seguridad de uso
Los electrodos celulósicos producen una gran cantidad de humos. Por ello, es recomendable evitar su uso en recintos cerrados, como el interior de calderas, cisternas, recipientes, etc. Por otra parte, lo enérgico del arco aconseja emplear con más rigor los materiales de protección, tales como gorras, guantes, mandiles, polainas, etc. Los electrodos celulósicos no deben resecarse nunca.

Aplicaciones
Aunque son adecuados para soldar en todas las posiciones, se suelen emplear exclusivamente para soldar tubería en vertical descendente, porque:

  • Producen muy poca escoria.
  • Se manejan con facilidad.
  • Consiguen una buena penetración en el cordón de raíz, en esta posición.

Su uso se está generalizando en oleoductos, y gasoductos en donde resulta ventajoso soldar en todas las posiciones, sin cambiar los parámetros de soldeo. También son adecuados en aplicaciones en donde se pretenda conseguir una buena penetración.


ELECTRODOS ACIDOS

Clasificación AWS de electrodos para aceros al carbono: AWS-E-6020.

Características específicas
Estos electrodos contienen una adecuada proporción de productos desoxidantes en forma de ferroaleaciones, FesI, FeMn. Sin embargo, el contenido de Si en el cordón se mantiene bajo por lo que el metal aportado contiene siempre una cierta cantidad de oxígeno y, en consecuencia, la resilencia de la unión es solamente mediana.

Escorias
Pertenecen al sistema FeO-SiO2-MnO y contienen una gran proporción de silicatos de Fe (fayalita) y de Mn (rodonita), así como óxidos libres FeO y MnO. La reacción es ácida, o sea, disuelve los óxidos básicos, tales como el MnO. En consecuencia, gran parte del Mn se desplaza a la escoria. Este enriquecimiento en Mn disminuye la viscosidad, proporcionando un cordón de aspecto liso y facilitando el soldeo.
La escoria de los electrodos típicamente ácidos es abundante, de color negro y adquiere al solidificar una estructura esponjosa que tiende a hacerse más compacta y vítrea a medida que disminuye la acidez. Se separa con bastante facilidad. Por su abundante escoria se requiere soldar con mayor intensidad e inclinación adecuada del electrodo, para evitar que la escoria se anticipe al metal fundido.

Metal depositado
Estos electrodos confieren al metal depositado un contenido de H2 e impurezas relativamente alto. A menudo, el cordón contiene escorias. La soldabilidad del metal base debe ser buena, pues en caso contrario pueden producirse grietas en caliente. Esta susceptibilidad es función de la acidez de la escoria y disminuye a medida que tiende a la neutralidad.

Parámetros de uso

  • Tensión de cebado: entre los 30 y 40 V.
  • Tensión de funcionamiento: aproximadamente 25 V.

Arco
Son electrodos de fusión rápida, facilitada en parte por el calor que produce la oxidación del Mn. Pueden emplearse con intensidades de corriente elevadas. Se usan normalmente sólo en corriente continua y electrodo unido al polo negativo.

Rendimiento gravimétrico
El rendimiento gravimétrico estándar es del 95%.

Aplicaciones
Destinados para soldar aceros normales de construcción, de resistencia inferiores a 48 Kg/mm2. Se solía utilizar en juntas a tope o en V en calderería cuando se requería un buen aspecto del cordón. También por su facilidad en proporcionar cordones lisos en juntas en ángulo o solapadas.
En este tipo de electrodos, que hace unas décadas dominaba el mercado, ha ido siendo sustituido progresivamente por los rutilos y básicos. En la actualidad se encuentran prácticamente en desuso, pues su cuota de consumo no alcanza el 2% del mercado español.


SOLDADURA TIG

La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un 2%. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 ºC), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos.

La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre el oxigeno de la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales ferrosos y no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.

Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.

Hoy en día se está generalizando el uso de la soldadura TIG sobre todo en aceros inoxidables y especiales ya que a pesar del mayor coste de esta soldadura, el acabado obtenido es de una gran calidad.


TIPOS DE REVESTIMIENTOS DE SOLDADURA

Composición del revestimiento
La composición de los revestimientos suele ser muy compleja. Se trata generalmente de una serie de sustancias orgánicas y minerales. En la fabricación de la pasta para el revestimiento suelen intervenir:

  • óxidos naturales: óxidos de hierro, ilemita (50% óxido férrico y 50% óxido de titanio), rutilo (óxido de titanio), sílice (óxido de silicio).
  • silicatos naturales: caolín, talco, mica, feldespato…
  • productos volátiles: celulosa, serrín…
  • fundentes
  • productos químicos: carbonatos, óxidos…
  • ferroaleaciones: de Mn, Si, Ti…
  • aglomerantes: silicato sódico, silicato potásico.

Sin embargo, la naturaleza, dosificación y origen de los componentes permanece en secreto por parte del fabricante que en la práctica se limita a garantizar la composición química del metal depositado y sus características mecánicas: carga de rotura, límite elástico, alargamiento y resilencia (tenacidad).


Funciones del revestimiento

Eléctrica

1. Cebado de arco. En general, las sustancias que se descomponen produciendo gases fácilmente disociables exigen tensiones de cebado de arco más elevadas, debido al calor absorbido en la disociación, que es un proceso endotérmico. Con corriente alterna, se necesitan tensiones de cebado más altas. Los silicatos, carbonatos, óxidos de Fe, óxidos de Ti, favorecen el cebado y el mantenimiento del arco
2. Estabilidad del arco. La estabilidad del arco depende, entre otros factores, del estado de ionización de los gases comprendidos entre el ánodo y el cátodo. Para un arco en corriente alterna es imprescindible un medio fuertemente ionizado. Por este motivo se añaden al revestimiento, entre otras sustancias, sales de sodio y de potasio.

Física
Una misión fundamental del revestimiento es evitar que el metal fundido entre en contacto con el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno del aire, ya sea por la formación de un gas protector alrededor del camino que han de seguir las gotas del metal fundido y después, mediante la formación de una abundante escoria que flota por encima del baño de fusión.
El revestimiento debe ser versátil y permitir generalmente la soldadura en todas las posiciones. En ello interviene dos factores:

1. El propio espesor del revestimiento.
2. Su naturaleza, que determina la viscosidad de la escoria, que es necesaria para mantener la gota en su lugar a través de su propia tensión superficial y para proteger el baño fundido del contacto con el aire.

El revestimiento del electrodo se consume en el arco con una velocidad lineal menor que el alma metálica del mismo. Como resultado, el recubrimiento queda prolongado sobre el extremo del alma y forma un cráter que sirve para dirigir y concentrar el chorro del arco, disminuyendo sus pérdidas térmicas.

Metalúrgica
El revestimiento dispone de elementos que se disuelven en el metal fundido con objeto de mejorar las características mecánicas del metal depositado.

La escoria:

  • reduce la velocidad de enfriamiento de la soldadura por su efecto aislante;
  • reduce el número de inclusiones en la soldadura, al eliminar un gran número de impurezas;
  • produce en el baño una verdadera micro metalurgia, desoxidando, desnitrurando, desfosforando y desulfurando el metal fundido;
  • aísla el baño de elementos con los que tiene gran afinidad: oxígeno, nitrógeno, hidrógeno ya sea a través de escorias o gases protectores.

 

Especificaciones
Las especificaciones actuales de la American Welding Society a que obedecen son:

  • Electrodos de acero al carbono AWS-A.5.1
  • Electrodos de aceros de baja aleación AWS-A.5.5
  • Electrodos de aceros inoxidables AWS-A.5.4

Se describirá brevemente el contenido de estas especificaciones.

Electrodos de acero al carbono
Estos electrodos se clasifican de acuerdo con los criterios siguientes:

  • Tipo de corriente a utilizar.
  • Tipo de recubrimiento.
  • Posición de soldadura aconsejable.
  • Composición química del metal depositado.
  • Propiedades mecánicas del metal depositado.

Electrodos de aceros de baja aleación
Estos electrodos se clasifican de acuerdo con idénticos criterios que los de acero al carbono, e incluyen las clases siguientes:

  • Clase A: Aceros al carbono-molibdeno.
  • Clase B: Aceros al cromo-molibdeno.
  • Clase C: Aceros al níquel.
  • Clase D: Aceros al manganeso-molibdeno.
  • Clase N: Aceros al níquel-molibdeno.
  • Clase G: Aceros de baja aleación, no incluidos en las otras clases.

Electrodos de aceros inoxidables
Estos electrodos se clasifican de acuerdo con su composición química, propiedades mecánicas y tipo de corriente e incluyen aceros en los que el cromo excede del 4% y el níquel no supera el 37% de la aleación.


Fuentes:
http://www.hezkuntza.ejgv.euskadi.net/r43-disere/es/contenidos/informacion/disere/es_disere/adjuntos/disere_solda.pdf
http://caldereria.com.es/
http://www.ingegraf.es/pdf/titulos/COMUNICACIONES%20ACEPTADAS/CAD10.pdf

 
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