HAYNESAleaciones refractarias International
Fabricacion de aleaciones refractarias en HAYNES y HASTELLOY
endurecidas por disolucion solida
Pautas generales para trabajo en caliente, trabajo en fro,
termotratamiento, unin, desescamado/ desoxidacin superficial y
decapado, y acabado.
Contenidos Introduccin..3 Trabajo en caliente..6 Trabajo en
fro...8 Corte y cizallamiento.12 Termotratamiento..13
Soldadura..................................23 Informacin sobre
seguridad y salud...37 Soldadura fuerte.....38Desescamado y
decapado41 Mecanizado......43 Amolado....48 Apndice I- Trabajo en
fro e informacin de recocido 49 Apndice II-Especificaciones
tpicas58
Introduccion
Este folleto es una gua general para la fabricacin de aleaciones
refractarias endurecidas por disolucin slida producidas por Haynes
International, Inc. No se debe considerar como un manual de
instrucciones detalladas.
Las aleaciones tratadas en detalle en esta gua incluyen:
Aleacin Haynes 25 Aleacin HAYNES 188 Aleacin HAYNES 230 Aleacin
HAYNES 556 Aleacin HAYNES 625Aleacin HAYNES HR-120 Aleacin HAYNES
HR-160 Aleacin HASTELLOY SAleacin HASTELLOY X
Parte de la informacin general brindada puede ser aplicable a
otros productos de aleacin de HAYNES y HASTELLOY. Por favor,
comunquese con un centro de servicio de Haynes International,
listado en la contraportada/contratapa para obtener ms informacin.
Aleacin HAYNES 25 es una aleacin de tungsteno-cromo-nquel-cobalto
con una excelente resistencia a altas temperaturas y una buena
resistencia a la oxidacin de hasta alrededor de 980C. La aleacin
HAYNES 25 tambin tiene una buena resistencia a los ambientes
portadores de azufre. Se utiliza principalmente en partes
estructurales de la industria aeroespacial, para componentes
internos en motores con turbina de gas ms viejos y reconocidos, y
para una variedad de aplicaciones industriales. La aleacin tambin
tiene una buena resistencia al desgaste, y se utiliza en su
condicin de trabajada en fro para algunas aplicaciones de
cojinetes/rodamientos y vlvulas.Solicite el folleto H-3057.
HAYNES 188 es una aleacin de tungsteno-cromo-nquel-cobalto,
desarrollada como una mejora de la aleacin 25. Combina una
excelente resistencia a la alta temperatura con una muy buena
resistencia a la oxidacin de alrededor de 1095C. Su estabilidad
trmica es mejor que la de la aleacin 25, y es ms fcil de fabricar.
Adems la aleacin 188 tiene una resistencia a la fatiga de ciclo
pequeo, superior a aquella de la mayora de las aleaciones
endurecidas por disolucin slida, y tiene muy buena resistencia a la
corrosin en caliente. Es ampliamente utilizada tanto en motores
militares y civiles con turbina de gas y en una variedad de
aplicaciones industriales.Solicite el folleto H-3001
La aleacin HAYNES 230 es una aleacin de
molibdeno-tungsteno-cromo-nquel que combina una excelente
resistencia a la alta temperatura, una excepcional resistencia a la
oxidacin de hasta unos 1150C, una resistencia de primordial
importancia a la nitruracin, y una estabilidad trmica excelente a
largo plazo. La aleacin 230 tambin tiene caractersticas de
dilatacin menor que la mayora de las aleaciones para altas
temperaturas, muy buena resistencia a la fatiga de ciclo pequeo, y
una marcada resistencia a la granulacin con exposicin prolongada a
temperaturas elevadas. Los componentes de la aleacin 230 son
fabricados fcilmente por medio de tcnicas convencionales, y la
aleacin es moldeable.
Las principales aplicaciones para la aleacin 230 incluyen los
componentes estacionarios de la turbina de gas forjados y fundidos;
componentes estructurales de la industria aeroespacial; componentes
internos de plantas de energa y procesamiento qumico; construccin
en cumplimiento del Cdigo ASME para recipientes; accesorios y
componentes de instalaciones para el tratamiento trmico;
componentes internos para procesamiento de vapor de agua; y muchos
otros.Solicite el folleto H-3000
La aleacin HAYNES 556 es una aleacin de
cromo-cobalto-nquel-hierro con una muy buena resistencia a las
altas temperaturas y una excepcional resistencia a un rango amplio
de ambientes agresivos con temperaturas elevadas. Desarrollada como
una mejora y sustituta directa de la aleacin MULTIMET (aleacin
N-155), la aleacin 556 tiene muy buena resistencia a la oxidacin de
hasta 1095C. Tiene una excelente resistencia a los entornos
sulfurosos, cementantes y portadores de cloro. Tambin es muy
resistente a la corrosin por zinc fundido, y resiste sales de cloro
fundidas. Los componentes de la aleacin 556 son fabricados
fcilmente por medio de tcnicas convencionales, y la aleacin es
moldeable.
Las principales aplicaciones para la aleacin 556 incluyen la
sustitucin de la aleacin MULTIMET en componentes de turbina de gas
y de la industria aeroespacial; componentes internos en
incineradores de desechos; plantas qumicas; y plantas de energa;
accesorios para el termotratamiento y galvanizacin por inmersin en
bao en caliente; instalaciones para la calcinacin; y construccin en
cumplimiento del Cdigo ASME para recipientes. Tambin es un
excelente metal de relleno disimilar que sirve para unir varias
aleaciones refractarias base cobalto, nquel y hierro. Solicite el
folleto H-3013 Gua de fabricacin HTA
INTRODUCCION (CONT.)
HAYNES 625 es una aleacin de columbio-molibdeno-cromo-nquel, con
una muy buena resistencia a la alta temperatura de alrededor de
815C y una buena resistencia a la oxidacin de hasta 980C. Aunque
tiene una estabilidad trmica relativamente pobre de 595 a 870C, la
aleacin 625 es ampliamente usada para los componentes fabricados en
la industria de la turbina de gas y aeroespacial, en la industria
qumica, en la industria nuclear, y en algunas aplicaciones de
calentamiento industriales. Su buena resistencia a la corrosin en
agua de mar, y a una variedad de entornos corrosivos y acuosos,
hace que sea muy utilizada en ambientes industriales para el
control de la contaminacin y marinos. La aleacin 625 es fabricada
fcilmente, y se utiliza como un metal de aporte disimilar para
soldaduras.Solicite el folleto H-3073
HAYNES HR-120 es una aleacin de cromo-nquel-hierro con una
resistencia considerablemente superior a la de las aleaciones
comunes de cromo-nquel-hierro de grado industrial. Tiene una buena
resistencia a la oxidacin de hasta alrededor de 1095C, y es
resistente a los ambientes cementantes y sulfurosos. Los
componentes de la aleacin HR-120 son fciles de fabricar. Las
principales aplicaciones incluyen accesorios y equipo para el
termotratamiento, equipos de procesamiento trmico, y componentes
internos de incinerador de desechos. Solicitar folleto H-3125
HAYNES HR-160 es una aleacin de silicio-cromo-cobalto-nquel con
una excepcional resistencia a los ambientes corrosivos con
temperaturas elevadas de hasta alrededor de 1205C. Tambin tiene una
buena resistencia a la alta temperatura, y una buena estabilidad
trmica. La resistencia de la aleacin HR-160 a los entornos
sulfurosos, a los entornos complejos de incineracin de
desperdicios, y a los entornos en muchas aplicaciones de horno de
cuba y horno de calcinacin es inigualada a otras aleaciones
comerciales. Adems es adecuado para su uso en diversas aplicaciones
en plantas qumicas y plantas de energa. Los componentes de la
aleacin HR-160 son fabricados por medio de tcnicas
convencionales.Solicite el folleto H-3129
HASTELLOY S es una aleacin de molibdeno-cromo-nquel con una
excepcional estabilidad trmica combinada con una resistencia a la
alta temperatura moderada y una muy buena resistencia a la oxidacin
de hasta alrededor de 1095C. Adems tiene caractersticas de
dilatacin trmica relativamente bajas, y es respectivamente fcil de
fabricar o colar. La aleacin S ha sido usada exitosamente como un
metal de aporte disimilar para soldar otras aleaciones
refractarias. Las principales aplicaciones incluyen anillos de
obturacin en turbinas de gas, cubas y estructuras de contencin, as
como algunos usos industriales. Solicite el folleto H-3003
HASTELLOY X es una aleacin de molibdeno-cromo-hierro-nquel con
una buena resistencia a las altas temperaturas, una muy buena
resistencia a la oxidacin de hasta alrededor de 1095C, y otras
propiedades para la alta temperatura bastante completas.Ampliamente
superada en capacidades por aleaciones ms recientes, an es uno de
los materiales ms extensamente usados en la industria de turbina de
gas y la aeroespacial. Adems es muy conocida en las industrias de
energa y de procesamiento qumico, y est aprobada para la
construccin en cumplimiento del cdigo ASME para recipientes. La
aleacin X es una de las aleaciones endurecidas por disolucin slida
ms fcil de fabricar.Solicite el folleto H-3009
COMPOSICIONES QUIMICAS NOMINALES
La siguiente tabla incluye las composiciones qumicas para las
aleaciones refractarias endurecidas por disolucin slida que son
fabricadas por Haynes International, Inc. Aunque estos materiales
no estn todos tratados en detalle en esta gua, parte de la
informacin general que se detalla para aleaciones especficas tambin
podra ser relevante para la fabricacin de aquellas que no se
mencionan especficamente. Para ms informacin, por favor comunquese
telefnicamente con Haynes International.
TABLA 1-Composicin (% en peso)
Material Ni Co Fe Cr Mo W Mn Si C Al La Otros
Aleacin HAYNES6B
Aleacion HAYNES 25
Aleacin HAYNES 188
Aleacin HAYNES 75
Aleacin HAYNES 230
Aleacin HAYNES 625
Aleacin HAYNES HR-160
Aleacin HASTELLOY B
Aleacin HASTELLOY S
Aleacin HASTELLOY W
Aleacin HASTELLOY X
Aleacin HAYNES HR-120
Aleacin MULTIMETAleacin HAYNES 556
*En equilibrio*Mximo
TRABAJO EN CALIENTE
Las aleaciones refractarias de HAYNES y HASTELLOY pueden ser
trabajadas en caliente para lograr diversas formas, sin embargo,
estas aleaciones pueden ser ms sensibles a la cantidad y tasa de
reduccin en caliente de lo que es tpico en aceros inoxidables
austenticos. Adems, los rangos de temperatura para el trabajo en
caliente para estas aleaciones pueden ser reducidos.Se debe emplear
cierto cuidado particular mientras se trabaja en caliente para
lograr resultados satisfactorios.Las caractersticas de las
aleaciones refractarias endurecidas por disolucin slida que deben
ser consideradas al desarrollar una prctica particular de trabajo
en caliente incluyen (1) temperaturas de fusin relativamente bajas;
(2) alta resistencia a la temperatura; (3) trabajo por
endurecimiento rpido/endurecimiento rpido por medios mecnicos/
endurecimiento rpido por acritud; y (4) conductividad trmica
relativamente baja. Adems, la resistencia a la deformacin en estas
aleaciones puede aumentar rpidamente a medida que la temperatura
desciende al lmite inferior del rango de temperatura para trabajo
en caliente. Por lo tanto, las prcticas de trabajo en caliente que
incorporan reducciones pesadas iniciales y moderadas finales, junto
con los recalentamientos frecuentes, a menudo producen los mejores
resultados. Adems, las tasas de deformacin lenta tienden a
minimizar el calentamiento adiabtico y requisitos de fuerza
aplicada.
FORJA
Las siguientes son reglas generales a seguir para la forja de
estas aleaciones:
Someta las barras o lingotes al menos media hora a temperatura
de forja por cada pulgada (25mm) de espesor. Es esencial la
utilizacin de un pirmetro ptico bien calibrado. Se debe dar vuelta
la carga con frecuencia para exponer el lado ms fro a la atmsfera
del horno metalrgico. Se debe evitar el choque directo de la llama
sobre la aleacin. La forja debe comenzar inmediatamente despus de
la extraccin de la pieza del horno. Un lapso de tiempo breve puede
hacer que la temperatura de la superficie descienda tanto como 38 a
93C. No aumente la temperatura de la forja para compensar la prdida
de calor, ya que esto puede causar fusin incipiente. Las
reducciones moderadamente pesadas (del 25 al 40%) son beneficiosas
para mantener tanto calor interno como sea posible, minimizando as
la granulacin y el nmero de recalentamientos. Se deben evitar las
reducciones por sesin mayores al 40%. Se debe ejercer cuidado para
impartir suficiente trabajo en caliente durante la forja para
asegurar que se logre una estructura y propiedades adecuadas en la
parte final. Para partes que contienen grandes secciones
transversales, se recomienda incluir varios recalcados en forja en
el programa de trabajo en caliente para permitir reducciones de
forja adecuadas. Los ratios 3:1 L/D de recalcado son generalmente
aceptables. Generalmente se deben evitar las sesiones de
conformacin final por reduccin leve. De ser necesario, deben ser
realizados en el extremo inferior del rango de temperatura de
forja. No realice cambios radicales en la forma de la seccin
transversal durante las etapas iniciales de conformacin, como ir de
una forma cuadrada directamente a una redonda. En cambio, debe irse
de una forma cuadrada a una forma cuadrada con esquinas
redondeadas, a octogonal y luego a una forma redonda Trate
cualquier grieta o fisura desarrolladas durante la forja. Muy a
menudo esto se puede hacer en las etapas intermedias durante las
sesiones de forja.
Los rangos de temperatura de trabajo en caliente recomendados
para aleaciones refractarias HAYNES y HASTELLOY se muestran en la
Tabla 2.
LAMINACION EN CALIENTE
La laminacin en caliente de las aleaciones refractarias HAYNES y
HASTELLOY se logra fcilmente para una variedad de formas
convencionales laminadas, como barras, anillos y planos. Las
consideraciones bsicas son similares a las de la forja. Las
reducciones de 15 al 20% por pasada son generalmente aceptables.La
reduccin total por sesin generalmente debera ser de al menos del 20
a 30%, particularmente para la sesin final. El acabado en el
extremo inferior del rango de temperatura de trabajo en caliente
suele ser conveniente para producir las mejores estructuras y
propiedades.El recalentamiento frecuente durante la laminacin en
caliente puede ser necesario para mantener la temperatura de la
pieza en el rango de trabajo en caliente. Se debe tener cuidado
para asegurar que la pieza de trabajo se mantenga completamente
sometida a la temperatura de trabajo en caliente antes de la
laminacin.Los rangos de temperatura de trabajo en caliente
recomendados para aleaciones refractarias HAYNES y HASTELLOY se
muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 - Rangos recomendados de temperatura de trabajo en
caliente
Temperatura del horno*Temperatura mnima** Material F C F
CAleacin HAYNES 25 2250 1230 1850 1010Aleacin HAYNES 188 2150 1175
1800 980Aleacin HAYNES 230 2200 1205 1800 980Aleacin HAYNES 556
2150 1175 1750955Aleacin HAYNES 625 2150 11751800980Aleacin HAYNES
HR-120 2125 1165 1750 955Aleacin HAYNES HR-160 2050 11201750
955Aleacin HASTELLOY S 2150 1175 1750 955Aleacin HASTELLOY X 2150
1175 1750 955*Mximo **Dependiendo de la naturaleza y el grado de
trabajo
OTRAS TECNICAS DE TRABAJO EN CALIENTE
Las aleaciones refractarias HAYNES y HASTELLOY pueden ser
trabajadas en caliente por medio de una serie de tcnicas
adicionales, incluyendo la extrusin, el entallado en caliente, y
otras. Los parmetros para tales operaciones son especficos a la
naturaleza exacta del trabajo que se realiza. Por favor, comunquese
con Haynes International para ms informacin.
TRABAJO EN FRIO
Las aleaciones refractarias HAYNES y HASTELLOY pueden ser
conformadas fcilmente a varias configuraciones mediante el trabajo
en fro. Debido a que generalmente son ms fuertes, y que se
endurecen por acritud ms rpido que los aceros inoxidables
austenticos, normalmente se requiere la aplicacin de una fuerza
mayor para lograr la misma cantidad de deformacin en fro. La
resistencia a la traccin ms alta de estas aleaciones tambin podra
resultar en una recuperacin elstica mayor mientras se trabaja en
fro de aquella vista en aceros inoxidables. Adems, las
caractersticas del endurecimiento rpido por acritud de estas
aleaciones podran necesitar un recocido intermedio ms frecuente
entre los pasos de conformacin para obtener una pieza terminada. En
la Figura 1 se muestra el efecto del trabajo en fro sobre la dureza
de varias aleaciones a temperatura ambiente. Se incluyen para su
comparacin los resultados que se esperan en un tpico acero
inoxidable austentico. El rpido desarrollo de los niveles altos de
dureza con la imposicin de trabajo en fro es claramente evidente,
particularmente para las aleaciones base cobalto 25 y 188. En la
Tabla 3 se muestra informacin ms detallada sobre la respuesta de
dureza frente a la imposicin de trabajo en fro, junto con las
correspondientes propiedades de traccin. Aunque no es definitiva
como para determinar el grado en que una operacin de conformacin
determinada se puede llevar a cabo antes de que el recocido sea
necesario, esta informacin puede ser til para formular los lmites
de conformado basados en el comportamiento relativo.Figura 1Efecto
del trabajo en fro sobre la dureza
Tabla 3 - Dureza despus de la imposicin de trabajo en fro
Material 0% 10% 15% 20% 25% 30% 40% 50%Aleacin HAYNES 25 Aleacin
HAYNES 188 Aleacin HAYNES 230 Aleacin HAYNES 556 Aleacin HAYNES 625
Aleacin HAYNES HR-120 Aleacin HAYNES HR-160 Aleacin HASTELLOY S
Aleacin HASTELLOY X Rb = Rockwell B; Rc = Rockwell C12% 24% 42%
Tabla 3b - Lmite elstico despus de la imposicin de trabajo en
fro (Ksi)*
Material 0% 10% 15% 20% 25% 30% 40% 50%Aleacin HAYNES 25 Aleacin
HAYNES 188 Aleacin HAYNES 230 Aleacin HAYNES 556 Aleacin HAYNES 625
Aleacin HAYNES HR-120 Aleacin HAYNES HR-160 Aleacin HASTELLOY S
Aleacin HASTELLOY X*Para convertir a MPa multiplicar por 6,895
TABLA 3c - Elongacin por traccin despus de la imposicin de
trabajo en fro (%)
Material 0% 10% 15% 20% 25% 30% 40% 50%Aleacin HAYNES 25 Aleacin
HAYNES 188 Aleacin HAYNES 230 Aleacin HAYNES 556 Aleacin HAYNES 625
Aleacin HAYNES HR-120 Aleacin HAYNES HR-160 Aleacin HASTELLOY S
Aleacin HASTELLOY X
TRABAJO EN FRO (CONT.)
Para producir piezas satisfactorias, la condicin del material se
debe monitorear de cerca durante la operacin de conformado.
Generalmente se suministra el material en su estado de recocido en
fbrica o recocido por solubilizacin, y es generalmente adecuado
para el conformado leve a moderado tal como se recibe. Cada
operacin sucesiva debera estar seguida de un recocido intermedio
para restaurar la ductilidad. El recocido intermedio debe
realizarse de acuerdo con las recomendaciones que se detallan en la
seccin de TERMOTRATAMIENTO de esta gua. La lubricacin es una
consideracin importante para trabajar en fro estas aleaciones con
xito. Aunque la lubricacin rara vez es necesaria para una operacin
de doblado simple, por ejemplo, el uso de lubricantes podra ser
esencial para otras operaciones de conformado, como el estirado en
fro. Las operaciones de conformado leves se pueden completar con
xito mediante el uso de aceite de manteca de cerdo o aceite de
ricino, que se remueven fcilmente. Las operaciones de conformado ms
complejas requieren jabones metlicos o aceites clorados o
sulfoclorados. PRECAUCIN: Cuando se usan los aceites sulfoclorados,
la pieza de trabajo debe limpiarse cuidadosamente con un
desengrasante o detergente alcalino. Los lubricantes que contienen
albayalde, compuestos de zinc, o bisulfuro de molibdeno no son
recomendados ya que son difciles de eliminar antes del recocido
final. Tambin el plomo, el zinc y el azufre pueden fragilizar
severamente estas aleaciones. Se debe tener cuidado al remover
remanentes del molde del material, lubricantes u otros elementos
extraos de la pieza antes del recocido ya que muchos de estas
preparaciones afectarn las propiedades de las aleaciones.
DOBLADO, conformacion por rodillos, laminado, prensado
Los materiales refractarios de lminas y placas de HAYNES y
HASTELLOY son conformados fcilmente mediante operaciones simples de
plegado, conformacin por medio de rodillos, laminado y prensa.
Generalmente no se requiere lubricacin. En la Tabla 4 se detallan
las directrices generales de radio de curvado mnimo, pero pueden
variar en aplicabilidad de aleacin a aleacin. Las curvaturas de
espesor de partes pesadas podran requerir varios pasos para el
doblado de secciones importantes para llevarlo a cabo. El recocido
intermedio que se requiere en estos casos debera realizarse de
acuerdo con las recomendaciones que se detallan en la seccin de
TERMOTRATAMIENTO de esta gua.
TABLA 1 Espesor del material Radio mnimo de doblado sugerido*
*T= Espesor del material
embuticion profunda, conformacion por estirado,
hidroconformacion
Las aleaciones refractarias de HAYNES y HASTELLOY pueden ser
conformadas por embuticin, conformacin por estirado,
hidroconformacin y otras operaciones similares. Generalmente se
requiere lubricacin. Una materia prima con tamao de grano fino
especialmente producida puede proporcionar un rendimiento superior
en estos tipos de operaciones de conformado. Las piezas con
secciones importantes pueden requerir mltiples pasos de conformado,
junto con un recocido intermedio apropiado como se muestra en la
seccin TERMOTRATAMIENTO de esta gua. Para referencia se detallan
los resultados lubricados comparativos del ensayo de copa Olsen
estndar para estas aleaciones se muestran en la Tabla 5.
TRABAJO EN FRIO (CONT.)
TABLA 5Profundidad promedio de la copa Olsen**Promedio de 3 a 12
mediciones en 1,0 a 1,75 mm de espesor
ENTALLADO Y ENTALLADO POR CORTE
El entallado es un proceso de deformacin para conformar lminas
de metal o tubos en cilindros huecos sin costura, en hemisferios de
conos u otras formas simtricas circulares por medio de una
combinacin de rotacin y fuerza. Existen dos formas bsicas conocidas
como entallado manual y entallado mecnico o por corte. En el primer
mtodo no ocurre un adelgazamiento de la pared del metal, mientras
que en el segundo, el metal evidencia un adelgazamiento por las
fuerzas de corte.Casi todas las aleaciones refractarias de HAYNES y
HASTELLOY pueden ser conformadas por entallado, generalmente a
temperatura ambiente. El control de calidad, que incluye la
ausencia de arrugas y rayas como as tambin la exactitud
dimensional, en gran parte depende de la habilidad del operario.
Los parmetros primarios que deberan considerarse al entallar estas
aleaciones son: Velocidad Tasa de alimentacin Lubricacin Material
Caractersticas de endurecimiento por deformacin Material
herramental, diseo y acabado superficial Potencia de la mquina Las
combinaciones ptimas de velocidad, alimentacin y presin normalmente
deben determinarse experimentalmente cuando se prepara un nuevo
trabajo. Durante la operacin continua, los cambios en la
temperatura del mandril y de la herramienta de entallado pueden
necesitar ajuste de la presin, de la velocidad y de la alimentacin
para obtener resultados uniformes. Debe utilizarse lubricacin en
todas las operaciones de entallado. La prctica habitual es aplicar
lubricante a la pieza sin trabajar antes de cargar la mquina. Podra
ser necesario agregar lubricantes durante la operacin. Durante el
entallado, la pieza de trabajo y las herramientas deben ser
sumergidas en un refrigerante como una emulsin de aceite soluble en
agua. PRECAUCIN: No deben usarse los lubricantes sulfurizados o
clorados ya que la operacin de entallado podra impregnar el
lubricante en la superficie. Si se usan estos lubricantes, las
piezas se deben limpiar (amolar, pulir o decapar) intensamente
antes de cualquier operacin de recocido intermedio o final. El
material de la herramienta, el diseo de la pieza de trabajo y el
acabo superficial son todos muy importantes para lograr una
operacin sin problemas. Los mandriles utilizados en el entallado
deben ser duros, resistentes al desgaste y resistentes a la fatiga
resultante de la carga excntrica normal Como es el caso de otras
operaciones de conformado en fro, las piezas producidas mediante el
entallado en fro deben ser recocidas intermedia o finalmente segn
la seccin de TERMOTRATAMIENTO de esta gua.
CONFORMADO DEL TUBO
Las aleaciones refractarias de HAYNES y HASTELLOY pueden ser
fcilmente conformadas en fro en equipos estndar para curvado de
tubos y caos. El radio de curvatura mnimo recomendado desde el
punto del radio hasta el eje central del tubo es tres veces el
dimetro del tubo para la mayora de las operaciones de curvado.
Cuando es medido de eje geomtrico a eje geomtrico de las patas
rectas de la U, es seis veces el dimetro del tubo (ver Figura
2).Para algunas combinaciones de dimetro del tubo y espesor de la
pared, el radio de curvatura mnimo puede reducirse al doble del
dimetro del tubo. A medida que aumenta el ratio del dimetro del
tubo hacia el espesor de la pared, la necesidad de un apoyo interno
y externo se vuelve cada vez ms importante para prevenir la
distorsin. Si se utiliza un radio de curvatura demasiado pequeo se
pueden producir arrugas, ovalidad pobre y pandeo adems de
adelgazamiento de la pared.
Figura 2. Radio de curvatura mnimor= radio de curvatura mnimoD=
dimetro del tubo
PUNZONADO
El punzonado se realiza generalmente en fro. La perforacin se
debe limitar a un dimetro mnimo del doble del espesor del calibre.
La dimensin de centro a centro debe ser aproximadamente de tres a
cuatro veces los dimetros de los agujeros.
Claro entre punzn y matriz por ladoLmina recocida de hasta 3,2
mm 3-5% de espesorLmina o placa recocida por encima de 3,2 mm 5-10%
de espesor
CORTE Y CIZALLAMIENTO
Dada las caractersticas de mayor dureza y del endurecimiento por
acritud rpido de estas aleaciones en comparacin con aceros al
carbono y aceros inoxidables austenticos, generalmente no se
recomienda el uso de tcnicas de corte utilizando sierras de cinta.
Para productos planos, el cizallamiento puede realizarse con xito
con cizallas tipo tijeras clasificadas para espesores de acero al
carbono de por lo menos un 50% por encima del espesor de la aleacin
implicada. Generalmente, los espesores de la aleacin de hasta 11,1
mm son cizallables, mientras que un material ms grueso se corta
normalmente con sierras abrasivas o con corte por plasma. Tambin se
permite el corte por chorro de agua abrasivo y corte por lser de
lminas y placas planas. Los productos con forma de barra y tubular
normalmente se cortan con sierra abrasiva.El corte con abrasivo se
puede llevar a cabo con xito usando discos abrasivos de almina
ligada con resina sinttica. Una designacin tpica de grano y grado
sera 86A361-LB25W EXC-E. Las aleaciones refractarias de HAYNES y
HASTELLOY se pueden cortar por plasma utilizando cualquier sistema
convencional. La mejor calidad de arco se logra usando una mezcla
de argn e hidrgeno. El nitrgeno puede ser sustituido por el
hidrgeno, pero la calidad de corte no ser tan buena. Se debe evitar
el uso de aire comprimido del taller o los gases que contengan
oxgeno cuando se corta por plasma estas aleaciones.No se recomienda
el oxicorte de estas aleaciones. El corte por arco-aire es
factible, pero es probable que se requiera un amolado posterior
para remover la contaminacin de carbono.
TERMOTRATAMIENTO
Las aleaciones refractarias de HAYNES y HASTELLOY endurecidas
por disolucin slida generalmente se suministran en su condicin de
termotratado por solubilizacin, a menos que se especifique lo
contrario. En esta condicin, las microestructuras generalmente
constan de carburos primarios dispersos en una matriz monofsica,
con contorno del grano esencialmente limpio. sta suele ser la
condicin ptima para las mejores propiedades de temperatura elevada
en servicio y la mejor fabricabilidad a temperatura ambiente. En la
Tabla 6 se muestran los rangos de temperatura tpicos para el
tratamiento trmico por solubilizacin de estas aleaciones. Los
termotratamientos realizados a temperaturas por debajo del rango de
temperatura del termotratamiento por solubilizacin son clasificados
como tratamientos de recocido en fbrica o de atenuacin de tensin.
Los tratamientos de recocido en fbrica principalmente se emplean
con el propsito de restaurar las propiedades del material de la
aleacin conformado, parcialmente fabricado, o en su efecto sin
terminar a tal punto en el cual las operaciones de fabricacin
continua se puedan realizar. Dichos tratamientos tambin pueden ser
utilizados para producir estructuras en materias primas terminadas
las cuales son ptimas para las operaciones especificas de
conformado, tales como el tamao de grano pequeo para aplicaciones
de embuticin profunda; para producir estructuras en los componentes
terminados que son ptimos para algunas caractersticas especficas de
rendimiento; o de lo contrario para tratar con las fuerzas
externas, tales como la prevencin de la distorsin del componente a
temperaturas de recocido por solubilizacin total. Las temperaturas
mnimas de recocido recomendadas para estas aleaciones se detallan
en la Tabla 6. Se debe reconocer que el uso de un termotratamiento
de recocido en fbrica normalmente suele dar como resultado la
precipitacin de carburos secundarios sobre los contornos del grano
del material originalmente suministrados en la condicin de recocido
por solubilizacin, y normalmente no restaurar el material a su
condicin original como fue recibido. La conveniencia de un
tratamiento particular de recocido en fbrica en lugar de un
termotratamiento por solubilizacin total durante la conformacin y
la fabricacin depender de la naturaleza de las operaciones
especficas que se realicen.A diferencia del recocido en fbrica, los
tratamientos de atenuacin de la tensin para estas aleaciones no
estn bien definidos. Dependiendo de las circunstancias
particulares, se puede lograr un control de la tensin con un
recocido en fbrica, o puede requerir el equivalente a un recocido
por solubilizacin total. Los tratamientos de baja temperatura, que
funcionan para aceros inoxidables y aceros al carbono, generalmente
no sern eficaces. Los tratamientos efectivos a altas temperaturas a
menudo sern un equilibrio entre la cantidad de tensin que realmente
se libera, y los cambios simultneos en la estabilidad estructural o
dimensional del componente.
TABLA 6 Temperaturas tpicas de recocido por solubilizacin
Temperatura mnima de recocido en fbricaMaterial
RECOCIDO DURANTE EL CONFORMADO EN FRO O EN TIBIOTERMOTRATAMIENTO
(CONT.)
La respuesta de las aleaciones refractarias de HAYNES y
HASTELLOY al termotratamiento es muy dependiente de la condicin en
la que se encuentra el material cuando se aplica el tratamiento.
Cuando el material no se encuentra en una condicin de trabajado en
fro o en tibio, la respuesta principal al termotratamiento suele
ser un cambio en la cantidad y morfologa de las fases de carburos
secundarios presentes. Pueden ocurrir otros efectos secundarios,
pero la estructura granular del material normalmente permanecer
inalterada por el termotratamiento cuando se encuentre ante la
ausencia del trabajo en fro o en tibio.Cuando el material se
encuentra en la condicin de trabajo en fro o en tibio, la aplicacin
de un recocido en fbrica o de un termotratamiento por solubilizacin
(como se define en la pgina 13) casi siempre alterar la estructura
granular del componente. La cantidad de trabajo en fro o en tibio
previo en la pieza influir significativamente en la estructura
granular resultante y en las caractersticas mecnicas del material.
Los resultados para varias combinaciones de trabajo en fro previo y
la temperatura de recocido ante la respuesta de la estructura del
grano para el producto de lmina de varias aleaciones se detallan en
la Tabla 7. Los resultados ms extensos para la dureza a temperatura
ambiente, el lmite elstico y la elongacin a la traccin se ilustran
en las Figuras 3 a 5, y se detallan en el Apndice I. Todos estos
resultados fueron utilizados para formular las temperaturas mnimas
de recocido en fbrica brindadas en la Tabla 6.La secuencia
particular de los ciclos de trabajo en fro o en tibio o de recocido
utilizados en el conformado del componente de varios pasos tambin
puede tener un efecto sobre la estructura y la propiedad de estas
aleaciones. Una pauta general de mucha importancia es mantener las
temperaturas utilizadas para los pasos de recocido intermedio a o
por debajo de la temperatura de recocido final. El recocido
intermedio a temperaturas por encima de la temperatura de recocido
final reducir el grado de control posible de la estructura en el
componente. Se debe tener cuidado al conformar estas aleaciones en
fro para evitar la imposicin de menos del 10% de trabajo en fro
siempre que sea posible. Pequeas pocos ciclos/ cantidades de
trabajo en fro pueden conducir a un crecimiento del grano anormal o
exagerado durante el recocido. La sensibilidad a este fenmeno vara
de aleacin a aleacin, y depende de la temperatura de recocido, como
se muestra en la Tabla 8. En la fabricacin diaria de componentes
complejos, puede resultar imposible evitar situaciones donde tales
niveles bajos de trabajo en fro o deformacin/tensin sean
introducidos. Los procedimientos que pueden ser eficaces para
minimizar el problema son: Termotratamiento por solubilizacin en el
extremo inferior de los rangos de temperatura admisibles Utilizacin
de recocidos en fbrica en vez de recocidos por solubilizacin para
termotratamientos intermedios durante el conformado del componente
Realizacin de un recocido directamente previo a un recocido por
solubilizacin final en un componenteTABLA 7 Tamao de grano
producido bajo una especificacin de la norma ASTM (american society
for testing materials.)Trabajo en fro porcentajeTemperatura de
recocido Cinco minutosNo disponibleNo se observa recristalizacinNo
se recristaliz completamente
TERMOTRATAMIENTO (CONT.)
Figura 3Efecto de la temperatura de recocido sobre la dureza del
material trabajado en fro
Figura 4Efecto de la temperatura de recocido sobre el lmite
elstico del material trabajado en fro
TERMOTRATAMIENTO (CONT.)
Figura 5Efecto de la temperatura de recocido sobre la elongacin
a la traccin del material trabajado en fro
RECOCIDO DURANTE EL CONFORMADO EN CALIENTE
Los componentes fabricados por medio de tcnicas de conformado en
caliente generalmente deben ser termotratados por solubilizacin en
lugar de ser recocidos en fbrica (como se define en la pgina 13) si
se requiere un termotratamiento durante la fabricacin. En los casos
donde se requiere que se realice un conformado a una temperatura de
horno por debajo del rango de termotratamiento por solubilizacion,
se puede emplear un recocido intermedio de fbrica sujeto a los
lmites del equipo de conformado. El grado de deformacin en caliente
por sesin que se puede realizar bajo estas condiciones puede estar
considerablemente limitado.Los componentes conformados en caliente,
particularmente cuando se conforman a altas temperaturas,
generalmente se sometern a la recuperacin, recristalizacin o
incluso quizs al crecimiento granular durante la operacin de
conformado. Si las temperaturas de conformado son demasiado
elevadas en relacin a la temperatura de recocido por solubilizacin
utilizada, la estructura del componente no puede ser determinada
por el recocido, sino por la operacin de conformado. De forma
similar, si la sesin de conformado en caliente incluye un pequeo
grado de deformacin, la pieza que se debe termotratar puede
manifestar una estructura irregular, que responder de manera
irregular al termotratamiento. En el caso donde el material es
conformado a temperaturas muy altas, es aconsejable termotratar por
solubilizacin en el extremo superior del rango permitido, y casi
siempre a una temperatura por encima de la temperatura de
conformado. Para aquellos casos donde se incluya un pequeo grado de
deformacin por conformado, se aconseja utilizar temperaturas de
recocido en extremo inferior del rango de termotratamiento por
solubilizacin permitido para minimizar la falta de uniformidad en
la estructura de la pieza. Este ltimo enfoque es particularmente
aplicable a piezas con una seccin muy importante, tales como piezas
forjadas grandes, barras de gran tamao, y materiales en placas
anchas.
TERMOTRATAMIENTO (CONT.)
Tabla 8 - Efecto de los niveles bajos de tensin sobre el tamao
del grano recocido*
Granuladidad predominante despus del recocido (ASTM)Temperatura
de recocido durante cinco minutos Nivel de tensin previoAleacin
HASTELLOY XAleacin HAYNES 230Aleacin HAYNES 556Aleacin HAYNES
25*Muestras previamente deformadas en una mquina de traccin a
ciertos niveles de deformacin plstica
TERMOTRATAMIENTO (CONT.)
RECOCIDO FINAL (CONT.)
El termotratamiento por solubilizacin (ver pgina 13) es la forma
ms comn de la operacin de acabado aplicado a las aleaciones
refractarias de HAYNES y HASTELLOY, y a menudo est sugerido por las
especificaciones aplicables para estos materiales. El recocido en
fbrica (ver pgina 13) se requiere en algunos casos especficos, como
para la aleacin 625, Grado I, pero generalmente se usa con menos
frecuencia. Cuando las especificaciones relevantes lo permitan,
podra ser posible ajustar la estructura final y las propiedades del
componente mediante la seleccin de una temperatura de
termotratamiento por solubilizacin en el extremo superior o
inferior de los rangos permitidos, como se detalla en la Tabla 6.
Esto por supuesto depende de la cantidad de trabajo en fro o tibio
presente en la pieza antes del recocido. En algunos casos, donde
slo se ha realizado una pequea cantidad de conformado, y la
cantidad de deformacin en la pieza es menor al 10% del trabajo en
fro o en tibio, puede ser aconsejable omitir un termotratamiento
final por solubilizacion o sustituir un recocido para atenuar
tensiones (recocido de distencin). Esto por supuesto se encuentra
sujeto a los lmites de especificacin. Dependiendo de cada aleacin y
de las condiciones de servicio bajo las cuales ser utilizado el
componente, podra en realidad mejorar las caractersticas de
desempeo, tales como la resistencia a la termofluencia, al dejar el
material en la condicin de apenas trabajado o de atenuado de
tensiones Esto se ilustra para la aleacin HAYNES 230 con la
informacin en la Tabla 9. Como cada caso particular es diferente,
es recomendable ponerse en contacto con Haynes International antes
de decidir optar por dicho enfoque.Cuando ms del 10% del trabajo en
fro est presente en la pieza, suele ser necesario un recocido
final. El poner en servicio el material trabajado en fro sin
terminar puede dar como resultado una recristalizacin con un tamao
granular muy pequeo, que a su vez puede producir una reduccin
significativa en la resistencia a la ruptura por tensin. Esto
tambin aparece ilustrado para la aleacin 230 por medio de los datos
en la Tabla 9. A diferencia del recocido en fbrica, que se realiza
normalmente como un paso en si mismo, el termotratamiento por
solubilizacin a veces puede ser combinado con otra operacin, que
imponga lmites importantes tanto sobre las prcticas de
calentamiento como sobre las de enfriamiento. Un buen ejemplo de
esto es la cobresoldadura en vaco. A menudo realizada como el ltimo
paso en la fabricacin de algunos componentes, dicho proceso
descarta la posibilidad de un termotratamiento subsiguiente por
solubilizacin debido al punto bajo de fusin del compuesto para
cobresoldar. Por consiguiente, las temperaturas de cobresoldadura
reales utilizadas a veces son ajustadas para permitir el
termotratamiento por solubilizacin simultneo del componente. Puesto
que es la naturaleza de los hornos de vaco que tanto las
velocidades de calentamiento y las de enfriamiento sean
relativamente lentas, incluso con el beneficio de equipos de
enfriamiento por gas avanzados, se debe reconocer que la estructura
y las propiedades de la aleacin producidas pueden no ser
ptimas.
AtenuaciOn de tensiOn
Un recocido de atenuacin de tensin debe considerarse como tal
slo si el tratameinto no produce recristalizacin en el material. La
atenuacin de las tensiones residuales de estas aleaciones, que
resulta de deformaciones trmicas producidas por un enfriamiento no
uniforme o por deformaciones leves impartidas durante las
operaciones de dimensionamiento, es a menudo difcil de lograr. Las
temperaturas de atenuaciones de tensin comnmente utilizadas para
aceros y aleaciones simples de cromo-nquel-hierro o cromo-nquel,
generalmente no son eficaces para las aleaciones refractarias
HAYNES y HASTELLOY.En muchos casos, la atenuacin de tensin a
temperaturas de recocido en fbrica de alrededor de 55 a 110C por
encima de la temperatura de uso deseada, dar buenos resultados. En
otros casos, puede ser mejor un recocido total por solubilizacin en
el extremo inferior del rango permitido, aunque esto puede causar
que el material se vuelva susceptible a un crecimiento de grano
anormal. De todos modos, se debe reconocer que cualquier
termotratamiento por debajo del extremo inferior del rango de
temperatura de termotratamiento por solubilizacin y por sobre
alrededor de los 540C, puede estimular la precipitacin de carburos
sobre los contornos del grano/junta intergranular en estas
aleaciones, con efectos consiguientes sobre las propiedades del
componente.
TERMOTRATAMIENTO (CONT.)
Tabla 9 Efectos del trabajo en frio. Ciclos de recocido sobre
las propiedades de resistencia a la rotura por tensin de la lmina
HAYNES 230.
Trabajo en fro %Temperatura de recocido a los5 minutos*F (C)Vida
a la rotura por tensin (horas)
*Refrigerado por aire ** Promedio logartmico de varios
resultados de las pruebas
TERMOTRATAMIENTO (CONT.)
RAPIDEZ DE CALENTAMIENTO Y RAPIDEZ DE ENFRIAMIENTO
En trminos generales, la rapidez de calentamiento y de
enfriamiento utilizada en los termotratamientos de estas aleaciones
debera ser lo ms rpida posible. El calentamiento rpido para
alcanzar la temperatura es normalmente deseable para ayudar a
minimizar la precipitacin de carburos durante el ciclo de
calentamiento, y para preservar la energa almacenada del trabajo en
fro o en tibio requerida para proporcionar la recristalizacin y/o
el crecimiento granular a la temperatura de recocido. Un
calentamiento lento puede promover un tamao del grano un tanto ms
pequeo que de lo contrario podra ser conveniente o necesario,
particularmente para las piezas de espesor delgado dado el tiempo
limitado a la temperatura de recocido.El enfriamiento rpido a travs
del rango de temperatura de alrededor de 980C hasta los 540C, luego
del recocido en fbrica es necesario para minimizar la precipitacin
de carburos sobre el contorno granular, y otras posibles reacciones
de fase en algunas aleaciones. Donde sea posible, se debe utilizar
un enfriamiento en agua. El efecto de la rapidez de enfriamiento es
an ms pronunciado para el termotratamiento por solubilizacin.
Nuevamente, el enfriamiento de la temperatura de recocido por
solubilizacin hasta por debajo de los 540C debe ser lo ms rpido
posible, considerando las restricciones del equipo y la necesidad
de minimizar la distorsin del componente. Se prefiere el
enfriamiento en agua donde sea posible. La sensibilidad de las
aleaciones individuales vara, pero la mayora de estas aleaciones
experimentarn al menos cierta degradacin en las propiedades con un
enfriamiento lento. En la Tabla 10, se muestra un ejemplo tpico del
efecto de la rapidez de enfriamiento sobre las propiedades de
termofluencia de la aleacin 188 HAYNES.
Tabla 10 - El efecto de la rapidez de enfriamiento desde el
recocido sobre la longevidad a la termofluencia de la lmina de
aleacin 188 HAYNES
Termotratamiento por solubilizacin a 1175C y enfriamiento a la
velocidad indicadaPrueba para determinar el tiempo hasta el 0,5% de
termofluencia a 1600F/7Ksi (870C/48 MPa) en horas / tiempo hasta el
0,5para la prueba a en horas
Tiempo necesario para la difusiOn interior del calor
Los tiempos a la temperatura requerida para el recocido en
fbrica y por solubilizacin son bsicamente determinados por la
necesidad de asegurar que se completen uniformemente y en todo el
componente todas las reacciones metalrgicas. El tiempo en el horno
variar segn el tipo de horno, la geometra, la capacidad del horno y
el espesor del material. El tiempo real a la temperatura debe
determinarse utilizando termocuplas/termopares unidas a la parte
cuando sea posible, teniendo en cuenta que se debe permitir un
tiempo suficiente para que la pieza entera alcance la temperatura
en cuestin. La vieja pauta de permitir media hora por pulgada de
espesor es apropiada la mayora de las veces para partes grandes.Una
vez que la pieza entera se encuentra uniformemente a temperatura,
un tiempo necesario para la difusin interior del calor de cinco a
treinta minutos suele ser suficiente, dependiendo de la seccin.
Para un recocido continuo de banda o alambre, pueden ser
suficientes varios minutos. No se recomiendan los tiempos
necesarios para la difusin interior del calor extremadamente largos
(tales como toda la noche), y pueden ser dainos para la estructura
y las propiedades de la aleacin.
TERMOTRATAMIENTO (CONT.)
Uso de una atmsfera protectora
La mayora de las aleaciones pueden ser recocidas en ambientes
oxidantes, pero formarn escamas de xido adherente las cuales
normalmente deben ser removidas antes de continuar con el
procesamiento. Para ms detalles acerca de la remocin de escamas,
por favor consulte la seccin de desescamado y decapado de esta gua.
Algunas aleaciones refractarias HAYNES y HASTELLOY poseen bajo
contenido de cromo (vea pgina 5, Tabla 1). El recocido en la
atmsfera de estos materiales debe realizarse en entornos neutros a
levemente reductores.EL recocido en la atmsfera protectora
comnmente se realiza para todos estos materiales cuando se desea un
acabado brillante. La mejor opcin para un recocido de este tipo es
un ambiente de hidrgeno con bajo punto de condensacin. El recocido
tambin se puede realizar en argn o en helio, aunque a veces resulta
en una coloracin ms pronunciada producto de la contaminacin del
oxgeno y vapor de agua.Generalmente no se prefiere el recocido en
nitrgeno o amonaco disociado, pero se puede aceptar/admitir en
algunos casos. El recocido en vaco generalmente es aceptable, pero
tambin puede producir cierta coloracin dependiendo del equipo y
temperatura. La eleccin del gas utilizado para el enfriamiento por
chorro de gas a presin tambin puede influir en los resultados.
Normalmente se prefiere el helio, sino el argn (en segunda
instancia) o el nitrgeno (en algunos casos)./ en orden de
preferencia se prefiere al helio en primer instancia,
ElecciOn del equipo para el termotratamiento
La mayora de los tipos de hornos industriales son adecuados para
realizar el termotratamiento de estas aleaciones. Por lo general no
se prefiere el calentamiento por induccin /inductotermia, ya que el
control de la temperatura y la uniformidad de la temperatura a
menudo son inadecuadas. No es aceptable el calentamiento con
sopletes, equipo de soldadura y otros similares. Se debe evitar
todo tipo de choque de llama durante el termotratamiento.
SOLDADURA
Las caractersticas de soldadura de las aleaciones refractarias
de HAYNES y HASTELLOY son similares en muchos aspectos a aquellas
de los aceros inoxidables austenticos y no presentan ningn problema
especial de soldadura, si se siguen las tcnicas y procedimientos
adecuados.Como una manera de lograr soldaduras de produccin de
calidad, se sugiere el desarrollo y la calificacin de las
especificaciones del procedimiento de soldadura. Tales
procedimientos normalmente son requeridos para la fabricacin de
acuerdo a normas, y deben incluir parmetros, tales como, pero no
limitados a, materiales base o de aporte, procesos de soldadura,
diseo de la junta, caractersticas elctricas, control de
precalentamiento o entrepasadas y calificaciones para el
termotratamiento post soldadura. Cualquier fuente de alimentacin de
soldadura moderna con una salida y controles adecuados puede ser
utilizada con procesos comunes de soldadura por fusin.
Generalmente, la entrada de calor de la soldadura se controla en el
rango leve a moderado. No se recomiendan cordones con pasada
pendular. Se prefieren tcnicas de cordn reforzado de soldadura, con
cierta manipulacin del electrodo/soplete.En general, las aleaciones
base nquel y cobalto presentarn caractersticas de soldadura lenta y
de penetracin poco profunda en comparacin a aquellas para los
aceros y aceros inoxidables austenticos. Por lo tanto, se debe
tener cuidado con respecto al diseo de unin y posicionamiento del
cordn con el fin de asegurar la obtencin de buenas soldaduras con
una unin efectiva del cordn. Tanto las aleaciones base nquel como
las de base cobalto poseen una tendencia a ahuecarse hasta
fisurarse, por lo que se recomienda amolar al principio y al final.
La limpieza es considerada un aspecto importante en la soldadura de
las aleaciones base nquel y cobalto. La contaminacin de grasas,
aceites, productos corrosivos, plomo, azufre y otros elementos con
bajo punto de fusin puede ocasionar graves problemas de fisurasin.
Para las aleaciones base hierro y cobalto, se debe evitar el
contacto con cobre o materiales cuprferos en el rea de unin de la
soldadura.Incluso pequeas cantidades de contaminacin de cobre
pueden resultar en la fisurasin por fragilidad del metal lquido en
la zona de la soldadura afectada por el calor. Los procesos de
soldadura que comnmente se utilizan con estas aleaciones se
muestran en la Tabla 11. Adems de estos procesos comunes de
soldadura por arco, se pueden utilizar otros procesos de soldadura
como soldadura por plasma de arco elctrico, soldadura a resistencia
por puntos, soldadura por haz lasrico, y soldadura por haz
electrnico. El proceso de corte por plasma se utiliza comnmente
para cortar placas de aleacin en las formas deseadas y para
preparar los ngulos de la soldadura. No se recomienda el uso y
corte de la soldadura oxiacetilnica, debido a la adherencia de
carbono proveniente de la llama. Se puede utilizar la soldadura por
arco sumergido en atmsfera inerte, pero la eleccin del fundente y
los parmetros de soldadura son crticos. Para ms informacin,
comunquese con Haynes International.
TABLA 11
ProcesoDesignacin de la Sociedad Americana de
SoldaduraDesignacin comn
Soldadura por arco de electrodo de tungsteno en gas Manual y
automtico
GTAWTIG
Soldadura por arco metlico en gas,Manual y automtico
GMAWMIG
Soldadura con electrodos revestidos
SMAWVarilla o electrodo revestido
SOLDADURA (CONT.)
ELECCION DEL METAL DE APORTE PARA LA SOLDADURA
La eleccin del alambre de aporte adecuado para la soldadura para
la construccin de la unin soldada de las aleaciones refractarias de
HAYNES y HASTELLOY es extremadamente importante. Los criterios
aplicados para la eleccin incluyen no slo la facilidad de la
soldadura, sino tambin la sanidad de la soldadura y las
caractersticas de desempeo en servicio de la pieza soldada. Esto es
igualmente cierto para la eleccin del alambre de aporte de la
soldadura para aplicaciones de unin de metales dismiles. Para
soldaduras del mismo material, generalmente se prefiere la eleccin
de un alambre de aporte de composicin similar. Para espesores con
secciones importantes (>1/2 pulgada), una versin especialmente
formulada de la composicin del metal base, o incluso una aleacin
completamente dismil, podra ser una eleccin del metal de aporte
adecuado para evitar la fisuracin por solidificacin/ en caliente en
ciertas aleaciones, tales como la aleacin HAYNES HR-160. Esto es
particularmente importante bajo condiciones de empotramiento
considerables. En algunas instancias, una aleacin completamente
dismil es la eleccin recomendada en todos los casos, como para la
aleacin HAYNES HR-120. Donde estn implicadas soldaduras de metal
dismil, la eleccin del metal de aporte de la soldadura depende de
las circunstancias especficas. Una, las dos o ninguna de las dos
aleaciones en cuestin pueden ser adecuadas para el metal de aporte.
Algunas aleaciones de alambre de aporte proporcionadas por Haynes
International son adecuadas para una gran variedad de aplicaciones
de soldadura dismiles. Estas incluyen las aleaciones HASTELLOY S y
W, as como las aleaciones HAYNES 25, 556 y 230-W.
TABLA 12 - Aleaciones de metal de aporte Haynes
International
Designacin descripcin *El segundo nmero es para los electrodos
revestidos
SOLDADURA (CONT.)
Las recomendaciones especficas para la eleccin del metal de
aporte estn incluidas en las Tablas 12 a 14. Las descripciones
comerciales del metal de aporte, junto con las designaciones
apropiadas de especificacin (donde estn disponibles), son
proporcionadas en la Tabla 12. Las recomendaciones para la eleccin
se basan en las uniones de la aleacin de metal base similar
(igual), y en combinaciones de metal base dismil. Las combinaciones
dismiles son organizadas uniendo la aleacin del metal base Haynes
International a varios grupos de aleaciones dismiles. Estos grupos
de materiales se muestran en la Tabla 13. En la Tabla 14 aparecen
los metales de aporte recomendados para uniones de metal base
similar y para uniones de metal base dismil.Se debe reconocer que
todas las elecciones posibles de metal aporte no figuran en la
Tabla 14, y que no todas las recomendaciones se basan en una
experiencia real. Donde se indican mltiples elecciones, stas se
listan por orden de preferencia basadas en la probabilidad de
lograr una unin de soldadura de alta calidad con las mejores
caractersticas de rendimiento. La eleccin real del metal de aporte
tambin puede estar influenciada por la disponibilidad de formatos
de consumibles de soldaduras particulares para aleaciones
especficas. Los formatos disponibles para los productos de
soldadura de Haynes International se listan en la Tabla 15. La
informacin sobre la eleccin del metal de aporte para aleaciones
endurecidas por precipitacin, adems de aquella para los materiales
endurecidos por disolucin slida, se ha presentado aqu para
completar la informacin. Las aleaciones anteriores quedan fuera del
alcance de la presente gua, y las otras secciones de esta
publicacin generalmente no sern aplicables a dichos materiales. Por
favor, comunquese con Haynes International para mayor
informacin.
TABLA 13 - Grupos de aleaciones de metal base dismil
GrupoTipo de baseAleaciones tpicas incluidas
Ibase hierro, ferrticosAceros al carbono, de baja aleacin, de
alta aleacin y aceros inoxidables ferrticos
II
Base nquel - hierro Aceros inoxidables austeniticos, y
aleaciones RA85H, 253MA, 330, 800, 800H, 800HT, HR-120, MULTIMET, y
556
III
baja aleacin, base nquel Tipos 825, 600, 601, 75, y 80-20
IV
base nquel, alta Mo/W, (molybdeanun tungteng)Aleaciones
HASTELLOY B, N, S, W y XAleaciones HAYNES 230, 242, 625, y 617
V
base nquel, alta AL, Ti, o Cb, Aleaciones HAYNES R-41, 214, 263,
718 y X-750Aleaciones Waspaloy
VI
Base cobalto & alto en cobaltoAleaciones HAYNES 25, 31, 150,
y 188
SOLDADURA (CONT.)
TABLA 14: Metales de aporte recomendados (ver designaciones de
aleacin proporcionadas en la Tabla 12)
Metales de aporte recomendados para varios grupos de metal base
dismilMaterial base *Las caractersticas de fabricacin de estas
aleaciones estn fuera del alcance de la presente Gua de
Fabricacin.Por favor comunquese con Haynes International para mayor
informacin
SOLDADURA (CONT.)
Tabla 15 - Formatos disponibles para metales de aporte de Haynes
International
Material de relleno barras rectas bobinas arrolladas en capas
electrodos revestidos Bobinas sueltasAleaciones Hastelloy W y X;
aleacin Haynes 25; alambre de aporte 230-W; Aleacin
Multimet.Aleacin Hastelloy S; aleaciones Haynes R-41, 18 263, 625 y
718; aleacin Waspaloy; aleaciones 230-W, 242, 556, y HR-160.1)
patrn de medida de 36 pulgadas (0,9 m); dimetro estndar de 0.035,
0.045, 0.062, 0.094, y 0.125 pulgadas (0.9, 1.1, 1.6, 2.4, y 3.2
mm). Otros tamaos disponibles tras pedido.2) bobina estndar de 25
libras (11.4 kg); dimetro estndar de 0.035, 0.045 y 0.062 pulgadas
(0.9, 1.1 y 1.6 mm). Otros tamaos disponibles bajo pedido.3)
carretes disponibles de 10 libras (4.5 kg) en aleaciones
seleccionadas, tales como el alambre de aporte 230-W y la aleacin
214.4) longitud estndar de 14 pulgadas (0.36 m) para dimetros de
0.125 y 0.156 pulgadas (3.2 y 4.0 mm). Patrn de medida de 9
pulgadas (0.23 m) para dimetro de 0.094 pulgadas (2.4 mm).5)
Bobinas mnimas de 50 libras (22.7 kg); dimetros de 0.035 a 0.187
pulgadas (0.9 a 4.8 mm).
DISEO DE LA UNION DE LA SOLDADURA
La eleccin de un diseo apropiado de la unin de la soldadura es
clave para la fabricacin exitosa de aleaciones refractarias de
HAYNES y HASTELLOY. Un diseo de unin deficiente puede rechazar
incluso la eleccin ms ptima del metal de aporte de la
soldadura.Varios documentos de soldadura estn disponibles para
asistir en el diseo de las uniones de soldadura. Dos de estos
documentos que brindan una orientacin son el Welding Handbook, de
la American Welding Society, Volumen 1, Octava Edicin, Captulo 5 y
el Metals Handbook, de la ASM International, Volumen 6, Soldadura,
Cobresoldadura, y Soldadura con metales blandos, Diseo de Unin y
Preparacin. Adems, los cdigos de fabricacin tales como los cdigos
ASME para recipientes de presin y tuberas pueden imponer requisitos
de diseo. Los diseos tpicos de costura a tope que se utilizan con
los procesos de soldadura por arco de tungsteno en gas (GTAW),
soldadura por arco metlico en gas (GMAW), y soldadura con
electrodos revestidos (SMAW) son (I) la ranura cuadrada, (II)
ranura en V sencilla, y (III) doble ranura en V representados en la
Figura 6. La soldadura por arco de tungsteno en gas es a menudo el
mtodo preferido para depositar el cordn de raz asociado con la
ranura cuadrada (Unin I) o ranura sencilla (Unin II) donde solo es
posible el acceso a un lado de la unin. El resto de la unin luego
puede ser rellenado utilizando otros procesos de soldadura segn sea
apropiado. Para soldaduras de ranura en placas de seccin importante
mayor a de pulgadas (19 mm) de espesor, es permisible una ranura en
J. Tal unin reduce la cantidad de metal de aporte y el tiempo
requerido para completar la soldadura. En la Figura 7 se muestran
otros diseos tpicos de la unin de soldadura. El nmero real de
pasadas requeridas para rellenar la unin depende de una serie de
factores que incluyen el tamao del metal de aporte (dimetro del
electrodo o del alambre), el amperaje, y la velocidad de
desplazamiento. Se debe reconocer que el metal de soldadura de
aleaciones base nquel y cobalto es lento (no tan fluido como el
acero al carbono) y no solapa tan fcilmente y humedece las paredes.
Por lo tanto, el arco de soldadura y el metal de aporte deben ser
manipulados para colocar el metal fundido donde sea necesario.
Adems de la lentitud, la penetracin en la unin tambin es menor a la
de una soldadura tpica de un acero al carbono o acero inoxidable.
Con este patrn de penetracin baja, aumenta la posibilidad de fusin
incompleta. Como resultado de estos factores, se debe tener cuidado
para asegurar que la apertura la ranura es lo suficientemente
amplia para permitir la manipulacin adecuada del soplete o
electrodo y el posicionamiento del cordn. Una estimacin general de
los requisitos del metal de aporte es aproximadamente de cuatro al
cinco por ciento (en peso) del requisito de la placa base. En la
Tabla 16 se muestra el peso estimado del metal de soldadura
necesario por unidad de longitud de la soldadura.
Figura 6Costuras a tope tpicas para soldadura manual
Tabla 16
Espesor del material (mm)
Diseo de unin preferido
Apertura de la raz (A) (mm)
Espesor de la superficie plana entre acanaladuras(B)
(mm)(diente)ngulo comprendido de la soldadura (C), grados
Peso aproximado del metal para soldadura requerido, lbs/ft
(kg/m)
SOLDADURA (CONT.)
Figura 7Otros diseos de unin para situaciones especficas**No se
recomiendan para estas aleaciones las soldaduras esquinera de
reborde (A) y las soldaduras en ngulo (E), y deben evitarse siempre
que sea posible. stas y otras soldaduras de penetracin parcial son
particularmente sensibles a la fisuracin en servicio.
LIMPIEZA, PREPARACION DEL BORDE Y ENSAMBLAJE
La preparacin adecuada del rea de unin de la soldadura es una
parte muy importante en la soldadura de aleaciones base nquel y
cobalto. Una variedad de mtodos de corte mecnico y trmico se
encuentran disponibles para la preparacin de ngulos de la
soldadura. El corte por plasma/acanalado, el maquinado, el amolado
y la acanalado por arco de aire, son todos procesos potenciales. Es
necesario acondicionar todos los bordes cortados trmicamente a un
metal reluciente y brillante antes de soldar. (Esto es
particularmente importante si el acanalado por arco- aire se
utiliza debido a la posibilidad extrema de la adherencia de carbono
del electrodo de carbono).Adems del ngulo de soldadura, una banda
de 25 mm de ancho en la superficie superior e inferior (cara y raz)
de la zona de soldadura debe ser acondicionada a metal brillante
con un disco abrasivo o rueda de lminas con grano abrasivo de 80.La
superficie de soldadura y las reas adyacentes deben limpiarse a
fondo con un disolvente adecuado antes de cualquier operacin de
soldadura. Todas las grasas, aceites, aceites de corte, marcas de
crayon, soluciones de mecanizado, productos corrosivos, pintura,
escama, soluciones de lquidos penetrantes, y otras sustancias
extraas deben ser removidas completamente. Un cepillado con alambre
de acero inoxidable es normalmente suficiente para la limpieza de
entrepasadas de conjuntos soldados por GTAW y GMAW. Se recomienda
el amolado al principio y al final para todos los procesos de
soldadura por fusin. Si se utilizan gases protectores que contengan
oxgeno o dixido de carbono durante la soldadura por arco metlico en
gas, es necesario un amolado leve entre las pasadas antes del
cepillado con alambre. La remocin de escoria durante la soldadura
con electrodos revestidos requerir un cincelado y un amolado
seguido de un cepillado con alambre.
PRECALENTAMIENTO, TEMPERATURAS ENTREPASADAS, Y TECNICAS DE
ENFRIAMIENTO
No es necesario el precalentamiento de aleaciones refractarias y
resistentes a la corrosin de HAYNES y HASTELLOY. El
precalentamiento generalmente se especifica como temperatura
ambiente (condiciones tpicas de taller). La temperatura entrepasada
debe mantenerse por debajo de los 93 C. La placa base de la aleacin
puede requerir un entibiado para elevar la temperatura por encima
del congelamiento o para prevenir la condensacin de la humedad. La
condensacin se produce cuando la aleacin es llevada a un taller
templado desde un depsito fro al aire libre. El entibiado debe
lograrse mediante un calentamiento indirecto si es posible
(calentadores infrarrojos o un calentamiento natural a temperatura
ambiente).Si se utiliza un entibiado por soplete oxiacetilnico, el
calor debe aplicarse de manera uniforme sobre el metal base en
lugar de en la zona de soldadura. El soplete debe ajustarse para
que la llama no cemente. Se recomienda una boquilla estilo rosetn,
que distribuye la llama uniformemente. Se debe tener cuidado para
evitar la fusin local o incipiente como resultado del proceso de
entibiado. Pueden utilizarse mtodos auxiliares de enfriamiento para
controlar la temperatura entrepasada. Es aceptable un enfriamiento
en agua. Se debe tener cuidado para que la zona de la soldadura no
sea contaminada con restos de aceite de las lneas de aire
comprimido del taller, grasa/suciedad de trapos embebidos en agua
sucia o depsitos minerales de agua dura utilizados para enfriar la
unin de la soldadura. La manera ms segura de mantener una
temperatura baja de entrepasadas es permitir que el ensamblaje se
enfre naturalmente. Cuando se adose la pieza al exterior de un
recipiente de paredes delgadas, es una buena prctica proveer un
enfriamiento auxiliar al interior (como parte del proceso) para
minimizar la extensin de la zona afectada por el calor.
TERMOTRATAMIENTO POST-SOLDADURA
El termotratamiento post-soldadura de las aleaciones
refractarias endurecidas por disolucin slida de HAYNES y HASTELLOY
generalmente no es necesario para asegurar el correcto desempeo de
la pieza soldada. El termotratamiento de fabricaciones soldadas
puede ser necesario para otras razones, tales como atenuacin de
tensin. En estos casos, la eleccin de un termotratamiento adecuado
estar determinada por los distintos criterios tratados en la seccin
de TERMOTRATAMIENTO de esta gua.
INSPECCION Y REPARACION
Una buena prctica de fabricacin sugiere que se lleve a cabo
cierto grado de ensayos no destructivos (END). Para la fabricacin
de acuerdo a normas, pueden requerirse ciertas inspecciones
obligatorias END. Para la fabricacin que no cumple con las normas,
el END puede ser tan simple como una inspeccin visual o inspeccin
con lquidos penetrantes. El END se debe considerar tanto para
inspecciones intermedias de control de calidad durante la
fabricacin, as como para pruebas de aceptacin final.Los defectos de
la soldadura que se cree que afectan la calidad o la integridad
mecnica deben ser removidos y reparados con soldadura. Las tcnicas
de remocin incluyen el amolado, el ranurado por arco de plasma, y
el ranurado por arco de carbono. Se debe tener extremo cuidado
durante el ranurado por arco de carbono para asegurar que no ocurra
contaminacin por carbono en la zona de la soldadura. Por lo general
la cavidad preparada es inspeccionada con lquidos penetrantes para
asegurar que todos los defectos objetables hayan sido removidos, y
luego limpiada a fondo antes de ser reparada con soldadura. Debido
a que estas aleaciones tienen caractersticas de penetracin baja, la
cavidad amolada debe ser lo suficientemente amplia y tener
suficiente despeje en la pared en la ranura de la soldadura para
permitir la manipulacin de la varilla/cordn de soldadura. No se
recomienda curar las fisuras o lavar los defectos al fundir
nuevamente de manera autgena los cordones de soldadura o al
depositar un metal de aporte adicional sobre el defecto.
SOLDADURA (CONT.)
CONTROL DE LA DISTORSION
Las caractersticas de distorsin de las aleaciones refractarias
de HAYNES y HASTELLOY son similares a aquellas de los aceros
inoxidables austenticos. La Figura 8 Se incluye para mostrar los
posibles cambios en la forma de la unin de la soldadura. Las
plantillas posicionadoras, el montaje de sujecin, los soportes
transversales, el anclaje, y el posicionamiento del cordn/la
secuencia de la soldadura ayudarn a mantener la distorsin a un
mnimo. Donde sea posible, la soldadura equilibrada sobre el eje
neutral ayudar a mantener la distorsin a un mnimo. El montaje de
sujecin apropiado y la fijacin del conjunto hacen que la operacin
de soldadura sea ms fcil y minimizan el pandeo superficial y la
deformacin de secciones delgadas.Se sugiere que, donde fura
posible, se agregue ms material en bruto al ancho y al largo total.
El material excedente luego puede ser removido para obtener las
dimensiones finales.Figura 8Control de la distorsin
PROBLEMAS DE FISURACION
El agrietado de solidificacin es una condicin generalmente
limitada a la zona de fusin, pero ocasionalmente puede ocurrir en
la zona afectada por el calor. Dos condiciones son necesarias para
que se produzca el agrietado de solidificacin: la tensin y una
microestructura que no tolere la tensin. La creacin de tensin es
inevitable durante la soldadura debido a las tensiones trmicas
complejas que se crean cuando el metal se solidifica. Las
microestructuras que no toleran la tensin se producen
temporariamente a temperaturas elevadas cerca del punto de fusin y
de solidificacin de todas las aleaciones. Los contaminantes
superficiales como el azufre pueden contribuir al agrietado de
solidificacin. Ciertas caractersticas geomtricas tales como los
depsitos de la soldadura cncavos y las concentraciones de la
soldadura con forma de lgrima tambin pueden contribuir al agrietado
de solidificacin. Para cada sistema de aleacin, una combinacin
crtica de estas condiciones puede producir el agrietado de
solidificacin. El agrietado en fro ocurrir en el metal de soldadura
solidificada y en el material base slo cuando las tensiones
aplicadas externamente excedan la resistencia a la traccin de la
aleacin. La clsica acritud por absorcin de hidrgeno no es un
problema de agrietamiento de fabricacin en aleaciones base nquel y
cobalto. La forma del cordn puede cumplir un rol en el
agrietamiento del metal de la soldadura. La pasada de raz de los
cordones de soldadura que tienen forma cncava puede fisurarse
durante la soldadura del cordn de la raz. Este surge de las
tensiones aplicadas que exceden el lmite de resistencia de la
seccin transversal muy pequea del cordn de la soldadura. Los
cordones convexos de la soldadura y las grampas/montajes de sujecin
pueden controlar este problema de fisuracin.
SOLDADURA (CONT.)
CONSIDERACIONES ESPECFICAS: SOLDADURA POR ARCO DE ELECTRODO DE
TUNGSTENO EN GAS
El proceso de la soldadura por arco de tungsteno en gas (GTAW)
es un proceso muy verstil y apto para todas las posiciones. Puede
ser utilizado tanto en la produccin as como en situaciones de
reparacin. Puede ser utilizado manualmente o adaptado al equipo
automtico para la soldadura de material placa o lmina delgado. Es
un proceso que ofrece un gran control y por lo tanto se utiliza
rutinariamente durante la soldadura de puntos aislados y la
soldadura de pasado de cordones de la raz. El mayor inconveniente
del proceso es la productividad. Para situaciones de soldadura
manual, las tasas de deposicin del metal de la soldadura por GTAW
son bajas.Por lo general, las fuentes de alimentacin equipadas con
controles de inicio de alta frecuencia, pre-purga/post-purga y
controles up-slope/down-slope (o pedales) son recomedadas. Se
recomienda que el soplete de la soldadura por GTAW est equipado con
un filtro difusor (lente de gas) para proveer una cobertura ptima
del gas protector. Por lo general, la boquilla de gas debe ser tan
grande como prctica. Los parmetros tpicos de soldadura, que se
sugieren para las aleaciones refractarias de HAYNES y HASTELLOY, se
presentan en la Tabla 17. La polaridad elctrica debe ser una
corriente directa con electrodo negativo. (DCEN)Se recomiendan
electrodos de tungsteno con un dos por ciento de torio. La
clasificacin para estos electrodos es EWTh-2 (Especificacin A5.12
de la American Welding Society). El dimetro del electrodo de
tungsteno variar con el amperaje. Las recomendaciones generales
para la eleccin del dimetro del electrodo se muestran en la Tabla
17. Se recomienda que el electrodo sea amolado en forma de cono
(ngulo comprendido de 30 a 60 grados) con un amolado plano pequeo
en la punta de 1/16 pulgadas (1,6 mm). Ver Figura 9 para ms
detalles. Se recomienda gas protector argn calidad para soldadura
(pureza mnima de 99,996 %) para todas las situaciones normales de
fabricacin. Las tasas de caudales rondan normalmente los 0,7-0,8
metros cbicos por rango de hora. Cuando se logra la proteccin
adecuada, el metal de soldadura tal cual fue depositado, debera
tener una apariencia brillante y reluciente y requerir slo un
cepillado leve con alambre entre pasadas. En ocasiones especiales,
los gases protectores argn-hidrgeno o argn-helio son utilizados en
sistemas de soldadura altamente mecanizados y con altas velocidades
de desplazamiento. Adems del gas protector del soplete para
soldadura, se recomienda una purga posterior, en el lado de la raz
de la unin de la soldadura (argn calidad para soldadura). Las tasas
de caudales normalmente rondan los 0,14 a 0,28 metros cbicos por
rango de hora. A menudo, las barras de respaldo (generalmente de
cobre) se utilizan para ayudar en la forma del cordn en el lado de
la raz de las soldaduras por GTAW. El gas de respaldo a menudo se
introduce a travs de pequeos agujeros a lo largo de la barra de
respaldo.Existen situaciones en las cuales las barras de respaldo
no pueden ser utilizadas. Bajo estas condiciones, a menudo se
realiza la soldadura a tope abierta. Dichas condiciones de
soldadura se encuentran a menudo durante la soldadura
circunferencial a tope de caos y tubos. Bajo estas condiciones en
la que no es posible el acceso al lado de la raz de la unin, se han
establecido condiciones especiales de caudal de gas que difieren de
las recomendaciones industriales publicadas en otro lado. Bajo
estas condiciones de soldadura a tope abierta, las tasas de caudal
del soplete se reducen a unos 0,28 metros cbicos por hora y los
tasas de caudales purga posterior aumentan a alrededor de unos 1,13
metros cbicos por hora.
TABLA 17. Parmetros tpicos de la soldadura por arco de tungsteno
en gas manual (posicin horizontal)*
Espesor de la unin (mm)
Dimetro del electrodo de tungsteno (mm)
Dimetro del alambre de aporte (mm)
Amperes de la corriente de soldadura
Voltios
Un folleto detallado se encuentra disponible relacionado con la
purga posterior durante la soldadura de caos (solicite el folleto
H-2065).Se recomienda que el soplete se mantenga esencialmente en
forma perpendicular a la pieza de trabajo. Se recomiendan las
tcnicas de cordones reforzados, que utilizan slo la corriente
suficiente para fundir el material base y permitir la fusin
adecuada del aporte.Durante la soldadura, la punta del material de
aporte para soldadura siempre debe mantenerse bajo el gas protector
para evitar la oxidacin del alambre de aporte para soldadura con
precalentamiento. No se recomienda mantener quieto el soplete o
agitarlo, ya que incrementa la cantidad de calor de
soldadura.Debido a que el soldador controla las adiciones del metal
de aporte en el metal fundido de soldadura, se debe tener cuidado
para asegurar que la disolucin resultante del cordn de soldadura de
los materiales base se reduzca al mnimo.
CONSIDERACIONES ESPECIFICAS: SOLDADURA POR ARCO METALICO EN
GAS
El proceso de soldadura por arco metlico en gas (GMAW)
proporciona un aumento considerable en la productividad en
comparacin con el proceso de soldadura por arco de tungsteno en
gas. Es muy adecuado para situaciones de soldadura tanto manuales
como automticas. La tasa de deposicin del metal de soldadura es
considerablemente ms alta, pero hasta cierto punto, el control y la
facilidad de operacin se reducen con el proceso GMAW.Se pueden
emplear tres modos de transferencia del metal de soldadura con la
soldadura por arco metlico en gas. Ellos son la transferencia por
cortocircuito, la transferencia globular, y la transferencia por
pulverizacin/rociado. El modo de transferencia por arco corto se
utiliza en todas las posiciones de soldadura, proporciona un buen
control del metal fundido, y es considerado un proceso de soldadura
con un bajo aporte trmico. Sin embargo, debido a que el proceso
funciona con un amperaje bajo, a menudo se lo considera un proceso
propenso al defecto (fusin incompleta). El modo de transferencia
globular del metal de soldadura no es muy recomendado por Haynes
International, excepto para aplicaciones de recrecimiento con
soldadura. El modo de transferencia por rociado es til slo en la
posicin horizontal y se caracteriza como un proceso de soldadura
con aporte trmico moderado a alto con tasas de deposicin
relativamente altas. El mtodo por rociado pulsado (un modo de
transferencia modificado por rociado) es til en todas las
posiciones de soldadura y es menos susceptible a los defectos de
fusin incompleta en comparacin con el modo por cortocircuito. Una
corriente constante, una frecuencia de pulsado fija, un slope
variable /inductancia y fuentes de alimentacin de soldadura
sinrgica pueden ser utilizadas con el proceso de soldadura por
GMAW. La eleccin del modo de transferencia del metal de soldadura
(rociado, sinrgico, rociado pulsado, o por modo por cortocircuito)
debe decidirse en primer lugar. Dicha decisin requiere informacin a
cerca del diseo de unin/espesor, posicin de la soldadura a ser
utilizada, tasas de deposicin requeridas, y niveles de habilidad
del soldador. De esa informacin, se pueden hacer las elecciones en
la fuente de alimentacin de la soldadura y de los parmetros de la
soldadura.
soldadura.
SOLDADURA POR ARCO METALICO EN GAS (CONT.)
Los parmetros tpicos de soldadura, para los diferentes modos de
transferencia del metal de soldadura, se documentan en la Tabla 18.
La polaridad elctrica es una corriente directa con electrodo
positivo (DCEP).La eleccin del gas protector es crtica durante el
desarrollo del procedimiento por GMAW. Se sugieren cinco gases
protectores calidad para soldadura para las aleaciones HAYNES y
HASTELLOY. Esos gases son un 75% argn + 25% helio (He + Ar), 90%
helio + 7,5% argn + 2,5% dixido de carbono (He + Ar + CO2), 66,1%
argn + 33% helio + 0,9% dixido de carbono (Ar + HE + CO2), una
mezcla patentada de argn-helio-dixido de carbono conocida como gas
NiCoBRITE, y 100% argn (Ar).Por lo general, las tasas de caudal del
gas protector rondan los 0,9 metros cbicos por rango de hora. Se
sugiere que el tamao de la boquilla de gas del soplete para
soldadura sea lo ms grande posible. Se sugiere que el soplete para
soldadura se mantenga casi en forma perpendicular a la pieza de
trabajo. Si el ngulo del soplete no est realmente perpendicular, el
oxgeno de la atmsfera puede ser inducido en la zona de soldadura y
contaminar el metal fundido. Como se observa en la Tabla 18, los
gases protectores Ar + He + CO2, He + Ar+CO2, o bien NiCoBRITE
producen un arco muy estable, excelentes caractersticas desfasadas
y excelentes caractersticas de soldadura de aleaciones de aceros al
carbono. Sin embargo, debido a la presencia de dixido de carbono,
la superficie del metal de soldadura ser altamente oxidada. Esta
condicin de oxidacin puede aumentar la posibilidad de defectos por
falta de fusin. Por lo tanto, es sumamente recomendable que las
soldaduras de pasadas mltiples, realizadas con gases que contienen
CO2, sean levemente amoladas entre pasadas para remover la
superficie oxidada.El uso de Ar + He, en el modo por cortocircuito
se caracteriza por cierto salpicadura y cierto grado de
inestabilidad del arco en comparacin con soldaduras realizadas con
gases que contienen CO2. Debido a que este gas protector es inerte,
se espera que la superficie sea brillante y reluciente con una
oxidacin mnima. Durante la soldadura con pasadas mltiples, no es
obligatorio amolar entre pasadas. Esta situacin tambin afecta a los
otros modos de transferencia del metal de soldadura cuando se
utilizan el gas protector Ar + He. En la soldadura de transferencia
por rociado, aunque se utiliza un gas protector 100% argn, se puede
observar cierta oxidacin y ennegrecimiento en la superficie de la
soldadura. Se recomienda un cepillado fuerte con alambre y/o un
leve amolado/acondicionamiento (con grano abrasivo de 80) entre
pasadas.Durante la soldadura de transferencia por rociado, siempre
se recomienda un soplete para soldadura refrigerado con agua.
Durante la soldadura sinrgica, se recomienda un soplete refrigerado
con agua cuando la corriente excede aproximadamente los 120
amperes.Al igual que en la soldadura por arco de tungsteno en gas,
se necesita una purga posterior para asegurar que el lado de la raz
de la unin de la soldadura no es altamente oxidado. Como
alternativa, muchos fabricantes sueldan sin realizar una proteccin
de purga posterior. Luego amolan el lado de la raz despus de soldar
para remover todo el metal de soldadura oxidado y los defectos,
verifican con lquidos penetrantes en la zona de la soldadura y
luego rellenan la unin de la soldadura en ambos lados como sea
necesario. Se debe reconocer que el conjunto del revestimiento del
conducto para el alambre de aporte y los puntos de contacto (parte
del soplete para soldadura por GMAW) son elementos con alto
desgaste y se espera que sean reemplazados peridicamente. El
desgaste del revestimiento ocurre como resultado del roce entre el
revestimiento de acero al carbono y el alambre de aporte de
aleacin. Un revestimiento desgastado causar una alimentacin de
alambre irregular lo cual dar como resultado una inestabilidad en
el arco. Algunos sopletes para soldadura pueden ser equipados con
un revestimiento del conducto de nailon. Se espera que dicho
revestimiento reduzca el desgaste y de esta manera aumente la vida
del conducto. .Se recomienda que las curvas cerradas en el cable
del soplete GMAW se reduzcan al mnimo. De ser posible, mueva el
alimentador del cable para que el cable del soplete se encuentre en
una posicin recta durante la soldadura.
Tabla 18: Parmetros tpicos de soldadura por arco metlico en gas
(posicinhorizontal)*
Dimetro del alambre (mm)
Gas protector**
Corriente para soldadura, amperes
Voltaje para soldadura, voltios
Velocidad del alimentador del alambre (m/min.)
Espesor de la unin (mm)
Modo por cortocircuitoModo por transferencia por
rociado/pulverizacin Modo pulsado con frecuencia fija (60 & 120
CPS)Modo sinrgico *DCEP**Ar + He= 75% argn + 25% helio ***Los
parmetros de soldadura detallados son difciles de informar porque
cada soldadora utiliza parmetros de configuracin nica para lograr
caractersticas de soldadura adecuadas.
CONSIDERACIONES ESPECIALES: SOLDADURA POR ARCO CON ELECTRODOS
REVESTIDOS
El proceso de soldadura por arco metlico protegido (SMAW) es muy
conocido por su versatilidad porque puede ser utilizado en todas
las posiciones de soldadura, y en situaciones tanto de produccin
como de reparacin. Por lo general, no es til en materiales de
lminas delgadas. No requiere un equipo especial y puede ser
utilizado fcilmente en ubicaciones remotas. Es estrictamente un
proceso de soldadura manual. Los electrodos disponibles para
soldadura de Haynes International utilizan frmulas de revestimiento
a base de cal-titania y suelen ser clasificados de moderadamente
bsicos a moderadamente cidos, dependiendo de la aleacin en
particular. Todos los electrodos son clasificados como CA-CD, pero
se recomienda que sean utilizados con caractersticas elctricas de
corriente directa con electrodo positivo (DCEP).Todos los
electrodos para soldadura deben ser guardados en un horno para
secado de electrodos despus de que el embace haya sido abierto. Se
recomienda que el horno para secado de electrodos se mantenga a una
temperatura de aproximadamente 120 a 205C. Si los electrodos son
expuestos a una atmsfera no controlada, pueden ser reacondicionados
al calentarlos en un horno de 315 a 370C durante dos o tres horas.
Los parmetros tpicos de soldadura se presentan en la Tabla 19 para
una soldadura en posicin plana. Para una mxima estabilidad de arco
y un control del metal fundido, es importante mantener una longitud
de arco corta. Generalmente se vuelve con el electrodo hacia el
metal fundido (soldadura de revs) con aproximadamente un ngulo de
arrastre de 20 a 40 grados. Como una declaracin general, se
recomiendan las tcnicas de cordn reforzado de soldadura. Se
requiere cierta manipulacin del electrodo para colocar el metal de
soldadura fundido donde sea necesario. El ancho de manipulacin
mxima es aproximadamente tres veces el dimetro del alambre del
ncleo del electrodo.
La soldadura desfasada se recomienda slo con los electrodos de
2,4 mm y 3,2 mm de dimetro. Durante la soldadura desfasada, se
reduce el amperaje al extremo inferior del rango. Para mantener el
perfil del cordn relativamente horizontal durante la soldadura
vertical, se necesita una tcnica de cordones con pasada
pendular.
La utilizacin de electrodos de 2,4 mm reducir el ancho de la
pasada pendular y producir cordones ms planos. En la soldadura
vertical, resulta posible un variedad de posiciones de electrodos
desde la soldadura directa (hasta un ngulo de empuje de 20 grados)
hasta la soldadura de revs (hasta un ngulo de arrastre de 20
grados), dependiendo de la preferencia de soldadura. En la
soldadura sobre cabeza, se requiere una soldadura de revs (ngulo de
arrastre de 0 a 20 grados)
Tabla 19 - Parmetros tpicos de la soldadura con electrodos
revestidos (Posicin horizontal)
Dimetro Voltaje aproximadoCorriente para soldadura (DCEP)del
electrodopara soldadura objetivorango (mm)
VoltiosAmperesAmperes
INFORMACION SOBRE SEGURIDAD E HIGIENE
Aquellos involucrados con la industria de soldadura estn
obligados a proporcionar condiciones de trabajo seguras y a ser
conscientes de los riesgos potenciales asociados con gass de
soldadura, gases, radiaciones, descarga elctrica, altas
temperaturas, lesiones oculares, quemaduras, etc. Se deben
considerar varias normas locales, municipales, estatales, y
federales (por ejemplo, OSHA) relativas a los procesos de soldadura
y corte. Los productos de aleaciones base hierro, cobalto y nquel
pueden contener en mayor o menor grado, en diversas
concentraciones, los siguientes componentes elementales: aluminio,
cobalto, cromo, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, nquel, y
tungsteno. Para concentraciones especficas de estos y otros
elementos presentes, consulte las Fichas de Datos de Seguridad
(FDS) H2071 y H1072 para el producto.La operacin y el mantenimiento
del equipo de soldadura y corte deben ajustarse a las disposiciones
del American National Standard ANSI Z49.1, Seguridad en Soldadura y
Corte. Se debe prestar atencin a la Seccin 4 (Proteccin del
Personal), Seccin 5 (Ventilacin), y Seccin 7 (Espacios Reducidos)
de ese documento. Se requiere una ventilacin adecuada durante todas
las operaciones de soldadura y corte. Los requisitos especficos
estn incluidos en la Seccin 5 para los mtodos de ventilacin natural
en comparacin con la ventilacin mecnica. Cuando se suelda en
espacios cerrados, la ventilacin tambin deber ser suficiente para
garantizar un oxgeno adecuado para poder respirar. Los empleados
relacionados con la soldadura deben recibir y comprender la
siguiente advertencia preventiva que se encuentra en todos los
productos. AdvertenciaLa soldadura puede producir gases nocivos
para la salud. Evite inhalar estos gases.Utilice una ventilacin
adecuada. Vase ANSI/AWS Z49.1, Seguridad en Soldadura y Corte,
publicado por la Sociedad Americana de Soldadura. EXPOSICION.
Mantenga la exposicin por debajo de los lmites mostrados en la
Ficha de Datos de Seguridad, y en la etiqueta del producto. Utilice
un monitoreo industrial para la higiene del aire para asegurar el
cumplimiento con los lmites de exposicin recomendados. SIEMPRE
UTILICE UN EXTRACTOR.PROTECCION RESPIRATORIA: Asegrese de utilizar
una mscara para gases o un respirador con suministro de aire al
soldar en espacios reducidos o donde el extractor o ventilacin
local no mantiene la exposicin por debajo de los lmites de PEL y
TLV. ADVERTENCIA: Protjase usted y