TRI-MARK

Proceso FCAW Alambre tubular con ncleo de fundente.- El arco se forma entre un electrodo con forma tubular, que es consumible y se alimenta continuamente y la pieza de trabajo.

Alambre tubular Los alambres tubulares estn formados por:- Forro metlico. - Ncleo:Fundente. Elementos de aleacin. Formadores de escoria.

2SOLIDO

1

TUBULAR

FabricacinPolvos del ncleo Tolva Fleje metlico

Cada de fundente

Rodillos de conformado Forma U

Rodillos de cerrado

A trefilado

Alambres tubulares El forro tiene la funcin de contener el fundente del ncleo y conducir la corriente elctrica. Los elementos formadores del ncleo tienen las siguientes funciones:- Formar una capa de escoria que proteja al depsito durante la solidificacin.

Alambres tubulares- Proporcionar elementos desoxidantes y refinadores para incrementar las propiedades mecnicas del depsito. - Proporcionar elementos estabilizadores de arco que incrementen su suavidad y reduzcan la salpicadura. - Adicionar elementos de aleacin que incrementen la resistencia del depsito y mejoren otra propiedad especfica. - Producir la atmsfera de gas que proteja al arco, la transferencia de metal y la zona de metal lquido (slo autoprotegidos).

Tipos de alambres tubulares Con proteccin de gas.- Requieren de un gas de proteccin que es suministrado externamente.

Auto-protegidos.- En el ncleo se encuentran elementos que al descomponerse qumicamente producen una atmsfera rica en CO2 y CO.

Boquilla Tobera Punta de contacto(conductora de corriente)

Electrodo Tubular con Proteccin de Gas Polvos metlicos, fundentes y materiales formadores de escoria Arco y metal transferido

Gas de proteccin Escoria solidificada

Depsito lquido Depsito solidificado Escoria lquida

Punta de contacto(conductora de corriente)

Electrodo Tubular Autoprotegido Escoria lquida Escoria solidificada

Polvos metlicos, materiales formadores de vapor, desoxidantes y refinadores Gas de proteccin, formado de los materiales del ncleo Arco y metal transferido

Depsito solidificado

Depsito lquido

Caractersticas principales Alta productividad debido a la alimentacin continua de alambre. Beneficios metalrgicos derivados de la presencia de fundente. La formacin de escoria soporta y conforma el perfil de los cordones de soldadura.

Aplicaciones Estructuras.- La aplicacin de mayor volumen de consumo del proceso. - Trabajo de taller y de ereccin de edificios. - Gran cantidad de uniones, tipo filete, de un paso.

Aplicaciones Astilleros.- Gran variedad de materiales y espesores. - Facilidad de empleo en fuera de posicin.

Aplicaciones Tubera industrial.- En ocasiones se emplea para depositar el paso de relleno. - Ms fcil de aplicar que el alambre slido. - Mejores propiedades mecnicas. - Reduccin de defectos como porosidades.

Aplicaciones Ferrocarriles.- Se emplea en grandes cordones donde el uso del arco sumergido es imprctico. - Se aplica sobre placas oxidadas.

Aplicaciones Equipo pesado.- Grandes espesores de placa. - Grandes cordones en filetes se pueden aplicar en un solo paso. - La facilidad de remocin de escoria reduce el tiempo de limpieza.

Mantenimiento y reparacin.

Aplicaciones Transportacin.- Popular debido a la alta productividad en diversos espesores. - Cordones de gran longitud. - Facilidad de mecanizacin. - Menos sensible a un pobre ajuste de la junta.

Equipo necesario Fuente de poder. Sistema de alimentacin de alambre. Fuente de gas de proteccin y sistema de regulacin de gas. Antorcha. Pinza de tierra. Cables de conexin.

Fuente de poder Proporciona la energa elctrica con las caractersticas adecuadas para establecer y mantener el arco.

Fuente de poder Las ms populares son las de corriente directa voltaje constante (CV). Se recomienda que la capacidad sea de 300 A mnimo y un ciclo de trabajo 100%. Debe ser capaz de incrementos unitarios de voltaje.

Alimentadores Tienen la funcin de proporcionar una alimentacin continua y uniforme de alambre a una velocidad previamente seleccionada.

Alimentadores Se prefieren los de velocidad constante en conjunto con las mquinas CV. La velocidad de alimentacin de alambre determina el amperaje aplicado al electrodo. Es preferido el uso de rodillos (estriados) moleteados.

Antorcha Tiene la funcin de conducir la corriente elctrica, el gas de proteccin y el electrodo.

Antorcha Se recomienda una capacidad mnima de 400 A. Existen modelos enfriados por aire y por agua. Lo que busca un operador es la fcil manipulacin, comodidad, poco peso y durabilidad.

Gas de proteccin Puede ser suministrado a partir de cilindros o tubera proveniente de un manifold.- Se emplean reguladores flujmetros para ajustar el volumen de gas necesario para una adecuada proteccin. - Es importante que el regulador flujmetro tenga la capacidad suficiente para manejar el gasto requerido.

Cables y pinza de tierraLongitud de cable en el circuito - A.W.G. 60 100 150 200 300 400 100 4 4 4 2 1 1/0 150 2 2 2 1 2/0 3/0 200 2 2 1 1/0 3/0 4/0 250 2 2 1/0 2/0 300 1 1 2/0 3/0 350 1/0 1/0 3/0 4/0 400 1/0 1/0 3/0 450 2/0 2/0 4/0 500 2/0 2/0 4/0 400 4/0 4/0 Operacin automtica 800 4/0 (2) 4/0 (2) (100% Ciclo de trabajo) 1200 4/0 (3) 4/0 (3)

A

Polaridad Determina el sentido de flujo del fluido elctrico.- La mayora de los alambres protegidos por gas emplean DCEP (Invertida o DC+), produce una mejor penetracin. - La polaridad directa (DCEN o DC-) se utiliza con algunos alambres autoprotegidos.

Amperaje La cantidad de corriente aplicada a un electrodo es proporcional a la velocidad de alambre seleccionada. Determina la tasa de depsito, la penetracin, el tamao y la forma del cordn.

Amperaje Un alto amperaje produce una alta penetracin y un cordn de perfl de gran convexidad. Una insuficiente cantidad de alambre produce una transferencia globular con excesiva salpicadura y pobre penetracin.

WFS vs. corriente (E71T-1M) (E71T800 Vel. de Alambre (ipm)

0.035600 400 200 0 125 175 225

0.045

0.062 0.052

275

325

400

Corriente (A)

Voltaje Determina la longitud de arco. Est en funcin del amperaje deseado. Para un valor de corriente determinado, produce el mejor arco. Afecta principalmente la altura del refuerzo de soldadura y el ancho del cordn.

Relacin V-A V32

29

Voltaje (V)

100% CO226

23

75% Ar - 25% CO2200 225 250 300 350 400

20

Corriente (A)

Velocidad de avance Est controlada por el operador y determina en gran medida el tamao del cordn de soldadura. Afecta la penetracin y la forma del cordn. Determina la cantidad de calor suministrado a la pieza de trabajo: Q = A * V / TSQ es calor. A es Amperaje. V es Voltaje. TS es velocidad de avance.

Stickout elctrico

A Boquilla B Punta de contacto C SO visible

D Stickout elctricoE Distancia punta de contacto-Trabajo contactoF Longitud de Arco

Stickout elctrico El stickout elctrico determina el calentamiento por resistencia del electrodo.- Vara el amperaje de soldadura (CV). - Afecta el desempeo del electrodo. - Puede producir discontinuidades.

Clasificacin de electrodos (AWS A5.20-95) A5.20-

E70TE70T-1MJ H8E Electrodo. 7 Resistencia a la tensin (psi/10, 000). 0 Posicin. T Tubular. 1 Desempeo y uso. M Mezcla de gas. J Resistencia al impacto 20 ft/lb @ - 40 oF. H8 Nivel de hidrgeno.

Propiedades mecnicasAWSE7XT-1 E7XT-2 E7XT-3 E7XT-4 E7XT-5 E7XT-6 E7XT-7 E7XT-8 E7XT-10 E7XT-11 E7XT-G E7XT-GSResistencia a la Tensin (ksi) Valores mnimos Lmite de % Elongacin Cedencia en 2 (ksi) Resistencia al impacto ft-lbs @ oF

72

60 ----60 60 60 60 60 --60 60 ---

22 ----22 22 22 22 22 --22 22 ---

20 @ 0 ------20 @ -20 20 @ -20 --20 @ -20 ---------

Desempeo y usoAWS Corriente de soldadura Gas de proteccin Nmero de pasos

E7XT-1 E7XT-2 E7XT-3 E7XT-4 E7XT-5 E7XT-6 E7XT-7 E7XT-8 E7XT-10 E7XT-11 E7XT-G E7XT-GS

DCEP DCEP DCEP DCEP DCEP DCEP DCEN DCEN DCEN DCEN a a

CO2 CO2 ----CO2 ----------a a

Mltiples 1 1 Mltiples Mltiples Mltiples Mltiples Mltiples 1 Mltiples Mltiples 1

a. Informacin proporcionada por el fabricante

Posiciones y nivel de hidrgeno Posiciones.0 1 Plano y horizontal. Todas posiciones.

Nivel de hidrgeno.- H4 - H8 menos de 4 ml/100 gr. menos de 8 ml/100 gr.

Gases comunmente empleados Bixido de Carbono (CO2).- Menor costo. - Alta profundidad de penetracin. - Produce una transferencia globular, aunque con algunas formulaciones la transferencia puede ser tipo spray axial. - Tendencia a oxidar los metales presentes en el arco.

Gases comunmente empleados Mezclas de Argn y CO2.- 75-25 y 80-20 son las ms empleadas, no se recomienda mayor contenido de argn ya que se pierde la capa de escoria. - Incrementan la eficiencia de los desoxidantes del fundente. - Se obtiene mayor resistencia a la tensin y lmite de cedencia que con CO2. - Para soldar fuera de posicin, es ms cmodo para el soldador.

Electrodos Tri-Mark para posiciones plana y TrihorizontalNombreTM-11

AWSE70T-1

Gas100% CO2

s1//16 5/64 3/32

Caractersticas1. Propsitos generales 2. Mejor desempeo a altos amperajes 3. Buena geometra del cordn de soldadura 1. La escoria solidifica con mayor rapidez que el TM-11 2. Excelente estabilidad de arco 3. Fcil remocin de escoria, aun en ranuras profundas 4. Menor salpicadura que el TM-11, especialmente en el rango bajo 1. Buen desempeo sobre todo el rango de amperaje 2. Mayor desoxidacin que lo usual, mejor desempeo sobre placa sucia u oxidada 3. Excelente configuracin del cordn en filetes horizontales 4. Sobresaliente E70T-1 para propsitos generales 5. Se debe tener cuidado al soldar sobre secciones de gran espesor que requieran de mltiples pasos

TM-72

E70T-1

100% CO2

1//16 5/64 3/32

TM-RX7

E70T-1

100% CO2

1//16 5/64 3/32 1/8

Electrodos Tri-Mark para todas posiciones TriNombre AWS Gas s 1. 2.E71T-1 H8 TRIPLE 7 E71T-1M H8 100% CO2 75/25 Ar-CO2

0.045 0.052 1/16

3. 4. 1. 2. 3. 4. 1.

TM-771

E71T-1 E71T-12 H8

100% CO2

0.045 0.052 1/16

TM-770

E71T-1M E71T-1MJ H8 E71T-12MJ H8

75/25 Ar-CO2 85/15 Ar-CO2

0.035 0.045 0.052 1/16

2. 3. 4.

Caractersticas Excelente soldabilidad con ambos gases Escoria de rpida solidificacin que permite utilizar altos amperajes para mayor depsito y obtener cordones planos en fuera de posicin. Escoria de fcil remocin, aun en ranuras profundas Mnima salpicadura. Excelentes valores de impacto CVN. El hidrgeno difusible cumple con los requisitos militares de 5 ml/100 gr. Extremadamente baja produccin de humos y salpicadura NO DEBE USARSE CON MEZCLAS DE GAS Bajo nivel de salpicadura con virtualmente falta de generacin de humos. Buenas propiedades de impacto CVN a temperaturas bajo cero Cumple con especificaciones militares para propiedades mecnicas y niveles de hidrgeno difusible. NO DEBE USARSE CON CO2 PURO.

Ventajas del proceso Produce uniones de alta calidad a bajo costo y menor esfuerzo que el proceso SMAW. Es ms indulgente que el proceso GMAW. Ms flexible que el proceso de arco sumergido.- Depsitos de soldadura de excelente calidad. - Cordones tersos y uniformes, excelente apariencia.

Ventajas del proceso Excelente contorno de cordones de filete horizontal. En algunos aceros se puede soldar sobre un amplio rango de espesores. Elevado factor de operacin. Alta tasa de depsito. Relativamente alta eficiencia del electrodo.

Tasa de depsito E71T-1 E71T121/16T de D (lb/hr)

9 6 3 0 125 1500.045

0.035 0.052

Posicin Vertical200 225 250 275Corriente (A)

Tasa de depsito E70T-1 E70T30 25T de D (lb/hr)

3/32 1/8 1/16 0.052

20 15 10 5 0 100 250 375Corriente (A)

5/64

450

750

Ventajas del proceso Se requiere menor limpieza inicial que con proceso GMAW. Se reduce la distorsin en relacin con el proceso SMAW. Se puede aplicar sobre juntas de preparacin econmica. Arco visible, fcil de usar. Alta tolerancia a contaminantes que pueden causar agrietamiento. Alta resitencia al agrietamiento bajo el cordn.

Limitaciones del proceso Hasta la fecha, est limitado a materiales ferrosos y base nquel. Produce una capa de escoria que debe ser removida. En base peso, los electrodos tubulares son ms costosos que los slidos. El equipo es ms costoso y complicado que el de proceso SMAW; sin embargo, el incremento en la productividad lo compensa. La proteccin del gas puede afectarse por las corrientes de aire.

Calidad de soldadura Problemas comunes Inclusiones de escoria PorosidadEscoria del cordn anterior Velocidad de avance errtica Angulo de avance inadecuado Flujo de gas insuficiente o inadecuado Rfagas de viento que eliminan la proteccin de gas Corriente, voltaje y ESO excesivos Velocidad de avance muy alta Insuficiente amperaje de soldadura

Fusin incompleta

Calidad de soldadura Problemas comunes SocavadoExcesivo amperaje de soldadura Voltaje demasiado alto Velocidad de avance alta

Porosidad de agujero de gusano

Causado por humedad o azufre en el acero Limpiar la superficie de la junta Precalentar para eliminar la humedad

Estimacin de costosCostos de soldadura Mano de obra Indirectos MaterialesElectrodos Gas de proteccin Electricidad Accesorios

Indirectos.- Incluyen gastos como: administrativos, servicios, depreciacin, mantenimiento de instalaciones e impuestos.

Estimacin de costos Factor de operacin.- Es el porcentaje de tiempo efectivo de arco sobre el tiempo total de una operacin de fabricacin.Factor de operacin tpico

GMAW 40 - 65% FCAW SAW 40 - 50% 60 - 80%

Velocidad de avance.

SMAW 25 - 35%

- La rapidez de desplazamiento a lo largo de una junta que permite aplicar un cordn con las dimensiones requeridas.

Estimacin de costos Tasa de depsito.- Es la cantidad de metal del electrodo que pasa a formar parte del depsito por unidad de tiempo.24 18T de D (lb/hr)

1/16 Plano

12 6 0

0.045 Plano

E71TE71T-1100 200 275 450Corriente (A)

Estimacin de costosTA = tiempo de arco [=] hr/ftTA = WD/DR WD = peso del depsito por unidad de longitud [=] lb/ft DR = Tasa de depsito [=] lb/hr

TAT = tiempo total de arco [=] hr/ftTAT = TA/OF OF = Factor de operacin del proceso [=] %

Estimacin de costosMO&I = Costo de mano de obra e indirectos [=] $/ftMO&I = ($MO + $I) * TAT $MO = Salario del operador [=] $/hr $I = Gastos indirectos[=] $/hr

CG = Costo del gas de proteccin [=] $/ftCG = $G*FG*TAT $G = Precio del gas de proteccin [=] $/ft3 FG = Flujo de gas de proteccin [=] ft3/hr

Estimacin de costosCE = Costo del electrodo [=] $/ftCE = (WD*$E)/EfE $E = Precio del electrodo [=] $/lb EfE = Eficiencia del electrodo[=] %Eficiencias tpicas de diferentes electrodos GMAW FCAW SAW SMAW 92 - 97% 80 - 90% 98 - 100% 60 - 70%

Estimacin de costosCEE = Costo de energa elctrica [=] $/ftCEE = (A*V*$EE*TAT)/EfFP A = Amperaje de soldadura [=] A V = Voltaje de arco[=] V $EE = Precio de la electricidad [=] $/Kw-hr EfFP = Eficiencia de la fuente de poder [=] %

Estimacin de costosFilete de 1/2 de pierna WD = 0.514 lb/ft

Proceso Mtodo de aplicacin Tipo de electrodo Dimetro del electrodo Corriente de soldadura (A) Voltaje de soldadura (V) Velocidad de alimentacin de alambre (ipm) Gas de proteccin 3 Flujo de gas (ft /hr) Tasa de depsito (lb/hr)

SMAW Manual E7024 1/4 360 35 ------12.19

FCAW-GS Semiautomtico E70T-1 3/32 500 31 240 100% CO2 35 19.70

Ejemplo - continuacinVelocidad de avance (ipm) Tiempo de arco (hr/ft) Tiempo total de arco (hr/ft) Mano de obra e indirectos ($/hr) Factor de operacin (%) Peso del metal depositado (lb/ft) Precio del electrodo ($/lb) Eficiencia del electrodo (%/100) Costo del electrodo ($/ft) Precio del gas ($/ft3) Costo del gas ($/ft) Precio de la energa elctrica ($/Kw-hr) Eficiencia de la fuente de poder (%) Costo de la energa elctrica ($/ft) Costo de la mano de obra e indirectos ($/ft) Costo de materiales y energa ($/ft) Costo total ($/ft) Ahorros ($/ft) 4.76 0.042 0.12 40.0 35 0.514 0.906 70.8 0.658 ----0.08 67 0.086 1.68 0.744 2.424 80 0.044 1.04 0.786 1.826 0.598 1.121 90 0.640 0.05 0.102 7.69 0.026 0.058 40.0 45

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