Soldadura Manual con Electrodos Revestidos · 2020. 6. 12. · Tipo & Preparación de Juntas: La finalidad de la preparación de juntas es asegurar la penetración deseada en la soldadura

Soldadura Manual con Electrodos Revestidos

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1885 – Nikolas Bernardos & Stanislav Olszewsky – Inglaterra – primera patente de un proceso de soldadura, basado en un arco eléctrico establecido entre un electrodo de carbón y la pieza a soldar.

1890 – N.G. Slavianoff (Rússia) & Charles Coffin (EUA) desarrollaron, independientemente, la soldadura con electrodo metálico desnudo.

Início del siglo XIX - Sir Humphrey Davy –experiencias con arco eléctrico y desarrollo de fuentes de energia eléctrica que posibilitaron el inicio de los procesos de fusión por arco.

El electrodo revestido & la historia

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1904 – Oscar Kjellberg (1870-1931) ingeniero naval, experimenta con la soldadura eléctrica, para mejorar la calidad de los trabajos de reparación en navíos y calderas en Gothenburg, lo que resultó en la invención del primer electrodo revestido; su revestimiento era constituido, originalmente, por una capa de material arcilloso (cal), cuya función era facilitar la apertura del arco , aumentar su estabilidad y excluir el oxígeno en el metal de soldadura para mejorar las propiedades mecánicas.


El electrodo revestido & la historia

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Oscar Kjellberg fue cofundador de ESAB y su primer director gerente desde su inicio, el 12 de septiembre de 1904 hasta el 5 de julio de 1931.

Oscar Kjellberg patenta el proceso de soldadura por arco con electrodo revestido un 29 de Junio de 1907.


Taller donde trabajó Kjellberg Primeros Experimentos 1903-1904

Gothenburg



Dirección de Avance

Protección Gaseosa

Arco Eléctrico

Cordón de soldadura Baño de fusión & Escoria

Electrodo Revestido

Núcleo Alambre

Gotas metálicas Transferidas

Revestimiento


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El revestimiento está compuesto por una mezcla de materias primas en polvo aglutinadas & compactadas, que facilita la apertura del arco y lo estabiliza; ajusta la composición química del metal depositado, adicionando los elementos de aleación y desoxida el metal de soldadura .Protege la pileta de fusión y el metal de soldadura contra la contaminación de la atmósfera, a través de la generación de gases y de una capa de escoria, la cual reduce la velocidad del proceso de solidificación y permite la desgasificación del metal de soldadura Confiere características operacionales, mecánicas y metalúrgicas al electrodo y a la soldadura

Tipo o clase de revestimiento: Celulósico - Rutílico - Básico - Alto Rendimiento - Oxidante

Revestimiento del electrodo

Alambre metálico «alma »Conduce la corriente eléctrica

Provee metal adicional para la junta

Provee elementos de aleación



Vantajas del ProcesoGrand Versatilidad ( Electrodos disponibles para una amplia gama de materiales ferrosos y no-ferrosos)Bajo inversión inicial y bajo costo de operaciónEquipamiento simple y transportablePosibilidad de uso en lugares de difícil acceso o sujetos a vientosDiversos grupos de electrodos según requerimientos de la junta a soldar, para unión y recargue duro


Limitaciones del ProcesoBaja productividad ( Corriente de soldadura limitada, bajo aporte Kg/h)Necesarios cuidados especiales con los electrodos-Aborción de humedadSoldador entrenadoBaja eficiencia o rendimiento ( 65-75%) Proceso discontinuo Requiere remoción de escoria Gran volumen de gases y humos generados en el proceso

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Método de producción por Inmersión

1907 - 1930

Método de producción con Prensas de Extrusión

ESAB Brasil - 1953




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1er. Prototipo Inversor –1970 ( 1977, Uso industrial)

1er.Generador de soldadura

AEG-Alemania 1905 / 1000 Kg.-250 Amp/ CA

1er.Fuente para soldar CC- 1920

1er.Fuente para soldar CC

Rectificadores de Selenio-1950



+ -


Transformadores CA

1/60 sCC-CA

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Trafo -Rectificador

Fuentes de Corriente Constante




Mecánica Electrónica Inversora1/180 s 1/ 70000 s

Equipos Rectificadores CC

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Fuentes de Corriente Constante




Variables del ProcesoIntensidad de corriente

Tipo de corriente (CC o CA)

Ciclo de Trabajo

Tipo de electrodo

Potencia disponible en la red de alimentación

Puntos Clave Regulación de la corriente

Conexión a línea / a Tierra

Ajuste de conexiones

Selección Corriente de salida

En CC selección polaridad

Ciclo de Trabajo:I nuevo = I nom x √F nom / F nuevo - I nuevo = 250 x √20 / 35 = 189 Amp

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Consideraciones del Proceso



Tres Etapas para Soldar1. Funcionamiento en vacio/ equipo prendido

Uo=54 a 70 Volt I=0 Amp2. Cebado o arranque del electrodo

U=0 Volt I=máx- Curva Volt-Amper

3. Soldadura propiamente dichaLevanta electrodo a distancia de arco; aumenta U=20 -45V

I soldadura= estable al valor prefijado en el equipo de soldadura

U (volt)

Característica Estática

Uo

I II(Amp)

A

0

U A

Curva del Arco

Condiciones Básicas para Soldar - Fuentes de Corriente Constante


Altura de arcoØ electrodo ó Ø/2 Básicos

Electrodo al iniciarse el arco

Electrodo al quedar establecido el arco




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Ø del eletrodo (mm) X 40 A = Corriente de soldadura


Retroceder & salir Lentamente

Técnica de soldadura

Sentido de avance

Terminación del cordónAngulo de trabajo posición plana

Posición Horizontal

50-70º

85 - 90º

Posición Vertical Ascendente

5 - 10º45 º

Posición Sobre Cabeza40 - 45º

85 º

65-70º



Siempre antes de iniciar una soldadura :

Limpie el metal base y verifique las conexiones eléctricas

Regule el equipo según el amperaje recomendado para el tipo y Ø de electrodo seleccionado y la posición de trabajo

Solape excesivo Solape InsuficienteSolape correcto

Enganches entre cordones

Soldadura Manual con Electrodos RevestidosTécnica de soldadura

Solape entre cordones

Oscilado del cordón

Oscilación máxima aceptada 3 x Ø electrodoOscilación B en Media luna es la más usada (C-D)



Tipo & Preparación de Juntas:La finalidad de la preparación de juntas es asegurar la penetración deseada en la soldadura y facilitar la operación de soldar con el objetivo de obtener una unión de excelente calidad.




Soldadura Manual con Electrodos RevestidosConsideraciones en el diseño de juntas

La resistencia de la junta está influenciado por el grado de penetración, en el caso de soldar de un solo lado o aún de ambos lados con proceso manual, se debe amolar o realizar un repelado de la raíz, para evitar falta de penetración o fusión en la raíz o usar respaldo cerámico, de cobre o permanente para economizar tanto en la preparación, como en la cantidad de metal de aporte.

Usando respaldo se debe asegurar una ajustada presentación para evitar defectos y/o discontinuidades a lo largo de la unión soldada y no es recomendable cuando deben soportar cargas de fatiga transversales debido a la concentración de tensiones en la raíz, a menos que usemos materiales de mayor alargamiento.

Esta es una condición necesaria y suficiente, para juntas que van a trabajar en servicio con esfuerzos de tracción en la raíz o con cargas de fatiga transversales.

En juntas en V, debe realizarse con talón para evitar perforaciones, sobre todo en cañerías que siempre tienden a ovalizarse.

e: 1,6 a 3,2 mm

ee: 3,2 a 4,8 mm

e1era

2da

b:1,6 a 3,2 mm

e: hasta 6,35 mm



Para juntas en media V, para soldar con acceso de un solo lado, se debe garantizar en el EPS que no habrá falta de fusión en la raíz, ya que la cara no preparada o con un pequeño ángulo de rebaje de la junta tendrá una mayor capacidad de disipación de calor y esto puede provocar una tendencia a la falta de fusión en la raíz de ese lado de la junta.

En juntas de alta eficiencia es necesario repelar y retomar la raíz o pasar a procesos de mayor penetración para la misma energía aportada esto permitirá usar o no respaldo de acuerdo a si tenemos o no acceso del otro lado.

Para economizar material en uniones de penetración completa de un solo lado, podemos usar Juntas en U o en J.


Consideraciones en el diseño de juntas

e: 1/2” a 2 “α : 60ºa: 0-1,6 mmb:1,6-7 mm

ab

1/3

2/3

Para uniones con acceso de ambos lados usar juntas en X con talón, se recomienda repelado de la raíz o amolado antes de comenzar a soldar el segundo lado para juntas de gran eficiencia. Para espesores mayores a 38,0 mm de ser posible usar juntas en doble U o doble J, ya que nos implica un menor volumen de metal depositado, comparado con la junta en X.



1F 2F

3F 4F

45º

Eje Sold. Vertical

Eje Sold. Horizontal

Eje Sold. Horizontal


Posiciones de soldadura en Juntas Soldadas

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Considerar los costos de soldar – La velocidad más alta de deposición es en la posición plana. Usar electrodos de alto contenido de polvo de hierro para aumentar aun más la deposición horaria en Kg/h – Soldadura Gravity en astilleros o FH en Vigas doble T.


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Condiciones básicas para la selección del electrodoLas propiedades mecánicas del metal depositado deben ser compatibles con el metal base de menor resistencia presente en la junta a soldar

Verificar si se requiere acotar algún elemento químico en la composición del metal de aporte o controlar el calor aportado, según las condiciones de servicio actuantes en la construcción soldada,alta temperatura, baja temperatura, atmósfera corrosiva o cargas de impacto. Estas condiciones se cumplen mejor utilizando electrodos básicos de bajo contenido de hidrógeno. Verificar si es necesario precalentamiento, en función del Ceq >0,25% y/o del espesor >1/2”.También cuando la junta esté con restricción de movimientos o nos encontremos con aceros de mediano /alto carbono o baja aleación y alta resistencia.

Observar el diseño de la junta – Usar electrodos de penetración profunda celulósicos, para juntas de empalme a tope, con o sin bisel.

Usar electrodos de poca penetración rutílicos, para empalme escaso y material delgado.



Clasificación ASME/AWS SFA 5.1 / A5.5

E X0XX-M1 HZ R -XXDesigna comp.Química de metal depositado (A1-B2-C3 & Otras)

Utilización del electrodo (AC/DC) Posición de soldadura :1 . Toda Posición (P,V,H,SC)

2 . Plana y Horizontal / 3 . Solo PlanaLimíte de resistencia Mínimo KSi

Indica Electrodo

( Ej.: E 7018 / E 7018- A1 )


AWS A5.1 –Aceros al Carbono / AWS A5.5 –Aceros de Baja Aleación

Atiende req. Màs exigentes en CHV( Tenacidad) Indica que cumple requisitos Militares

Atiende los req. del Test de hidrógeno difusibleAtiende los req. del Test de humedad absorbida



Almacenado< 60% HR

Almacenado

Soldadura

Máx. Tres veces

Electrodos Sobrantes

Resecar350ºC, 2h

Soldadura

Mantener en Horno 150ºC, < 24h

Empaque Normal VacPac

Termo portátil80ºC, < 8h

Secuencia de aplicación en Obra

Almacenaje & Manipuleo de Electrodos Básicos




Defectos debido a la humedad en el revestimiento del electrodo

1. Porosidad2. Salpicaduras3. Inestabilidad de arco4. Mala conformación de cordón5. Socavaduras6. Difícil Remoción de escoria7. Entubamiento del alambre8. Expansión del revestimiento9. Fisuración por hidrógeno




Recomendaciones para acondicionamiento de depósitos destinados al almacenaje de electrodos

Temperatura 20ºC más alta que la temperatura ambiente,pero menor a 50ºC ó humedad relativa menor a 50%

BásicoRutílico o BásicoBásico

E XX15/16/18E 3XX/4XXE XXX18-XX

Temperatura 15ºC más alta que la temperatura ambiente,pero menor a 50ºC ó humedad relativa menor a 60%

Rutílico (Polvo Fe)Rutílico (Polvo Fe)

E XX14E XX24

Temperatura 10ºC más alta que la temperatura ambiente,pero menor a 40ºC

CelulósicoCelulósicoRutílicoRutílico

E XX10E XX11EXX12EXX13

TipoClaseAcondicionamiento del depósitoElectrodo




Recomendaciones para el resecado de electrodos revestidos

Siempre antes de usar,resecar 60 a 120 minutos a 300-400ºC,luego conservar en termo ( 150ºC) hasta el momento de soldar

Aplicaciones críticas (Aceros con

Rt>600N/mm2)

Cuando el electrodo permaneció mas de 2 h. sin protección (Mantenimiento 150ºC),resecar a 350ºC durante 1 ½ hora. No exceder los 400ºC

Donde se requiera bajo H2 en metal depositado

BásicosE XX15/16/18E 4XX // BásicosE XXX18-XX

Resecar 30/120 minutos a 100-150ºC, asociar menor temperatura con el mayor tiempo.Todas

RutílicosE XX12/13/14/24Inox.Austeníticos

No requieren.TodasCelulósicosE XX10 / 11

AplicacionesClase & TipoResecado en Horno o Termo

portátil Electrodo




Elektriska Svetsnings - AktiebolagetSuecia - 1904



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