Introducción a la soldadura. Un poco de historia Soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW) Soldadura por arco sin aporte o con aporte externo (TIG - GTAW) Soldadura por arco con electrodo de aporte continuo (MIG / MAG - GMAW) Solidificación del metal de soldadura Estructura cristalográfica del metal de soldadura y la ZAC Relación entre el diagrama Fe-C y las microestructuras de la ZAC Condiciones que debe tener una buena soldadura Tensiones Residuales Temperatura de precalentamiento y temperatura entre pasadas Prácticas: Como se prepara una muestra para observación Macroscópica Macrografía Microscópica Micrografía Datos que se obtienen de una observación METALURGIA DE LA SOLDADURA
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Introducción a la soldadura. Un poco de historia
Soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW)Soldadura por arco sin aporte o con aporte externo (TIG - GTAW)Soldadura por arco con electrodo de aporte continuo (MIG / MAG - GMAW)
Solidificación del metal de soldaduraEstructura cristalográfica del metal de soldadura y la ZACRelación entre el diagrama Fe-C y las microestructuras de la ZACCondiciones que debe tener una buena soldaduraTensiones ResidualesTemperatura de precalentamiento y temperatura entre pasadas
Prácticas:Como se prepara una muestra para observación
Macroscópica MacrografíaMicroscópica Micrografía
Datos que se obtienen de una observación
METALURGIA DE LA SOLDADURA
IntroducciónDefinición de soldadura
Es el proceso de unión entre dos materiales en donde se establece una continuidad (metalúrgica) entre las partes a unir. Puede ser:
Con o sin calentamientoCon o sin aplicación de presiónCon o sin aporte de material
Unión Atornillada
Unión Remachada
Unión Mediante Adhesivos
Unión por soldadura fuerte y soldadura blanda
Unión por Soldadura
Hitos en la evolución de los procesos de unión
Revolución industrial (1750-1850) Soldadura por Forja, Remache Sir Humphrey Davy (1801) Descubre el arco eléctrico Elihu Thomson (1886) Descubre la Soldadura por Resistencia Strohmenger (1912) Patenta el electrodo revestido, fabricación a escala industrial (1916) Soldadura oxiacetilénica (a escala industrial, por el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de gas)
(1930) Crecimiento continuo de la soldadura por arco a partir de la 2° GM
Unión de una piedra a un palo lanza / hacha Unión de bloques de piedra adheridas con una
mezcla de yeso Pirámides / Templos Egipcios Edad de Bronce: Primeras uniones metálicas por
proceso de fusión
1935 Se introduce el empleo de la CA.
1935 TIG: Fue el primero proceso de protección gaseosa, con electrodo no consumible (de W) y helio como gas de protección. Se usaba para bajos espesores.
1948 MIG: El electrodo de W se reemplazó por un alambre continuo consumible.
MAG: Se reemplaza el Ar / He por una mezcla de gases más económica (He+O2+CO2).Se utilizó ppalm en la industria automotriz y otras aplicaciones de baja criticidad.
1958: Automatización del electrodo revestido Electrodo tubular
MIG/MAG
Hitos en la evolución de los procesos de unión
En la actualidad existen más de cuarenta procesos de soldadura.
Cada proceso ha sido desarrollado para resolver un problema específico o necesidad especial.
Se pueden agrupar en las siguientes categorías:La soldadura por arco incluye (protegida con escoria o con gas)
Electrodos Revestidos, TIG, MIG-MAGLa soldadura bajo gas
OxiacetilénicaSoldadura por ResistenciaSoldadura FuerteSoldadura BlandaSoldadura en Estado Sólido
Particularidades de los procesos de soldadura por arcoSon procesos que implican la FUSION del material a soldar.El calor es producido por una descarga eléctrica. El arco se descarga a través de un gas ionizado. El arco eléctrico es una fuente de calor muy intensa (T del arco > 5500°C).El efecto térmico de un arco eléctrico es muy localizado e intenso.Elevada Productividad.Portabilidad (en determinados procesos).Gran compatibilidad de materiales aptos para la soldadura por arco.
Clasificación General de los Procesos de Soldadura
Clasificación General de los Procesos de Soldadura Y Procesos Asociados
PROCESO SMAW (Soldadura Manual con Electrodo Revestido)
El arco se establece entre un electrodo consumible y el metal base.El electrodo proporciona el metal de aporte y lo hace por la energía los calórica liberada por el arco eléctrico. El baño líquido queda protegido por gases desprendidos por la fusión del revestimiento y también por la escoria que éste produce. La escoria se solidifica antes que el metal y lo protege durante su propio ciclo de solidificaciónPor la influencia del intenso calor del arco los componentes del revestimiento se descomponen en sus elementos componentes y vuelven a combinarse entre sí o con ciertos elementos del metal base también fundidos, para dar nuevos compuestos.
SMAW
Ventajas• Portabilidad• Versatilidad• Aplicaciones en campo• Soldadura en toda posición• Variedad de materiales• Baja inversión en equipamiento.
Limitaciones• Baja Productividad• Dependencia habilidad soldador • No automatizable
• Electrodo = núcleo metálico + recubrimiento• Arco eléctrico entre electrodo y pieza• Electrodo se funde• Formación de atmófera protectora• Formación de metal fundido y escoria
1-Avance del eje del electrodo.2-Desplazamiento del electrodo por el cordón.3-Oscilación del electrodo.
1
2
3
POLARIDAD DIRECTA DCEN- DC-.- Mas calor en el electrodo.- Alta tasa de deposición.- Menor penetración.
POLARIDAD INVERSA (DCEP)- DC+.- Mas calor en metal base.- Arco enérgico y penetrante.- Mayor penetración.
FUNCIONES DEL REVESTIMIENTOEléctrica• La formación del arco eléctrico requiere de la presencia de una atmósfera ionizada entre el extremo del electrodo y la pieza. El revestimiento contiene elementos generadores de iones, tales como, el sodio (Na) y el potasio (K) dado a sus bajos potenciales de ionización• El revestimiento siendo no conductor, constituye un aislante eléctrico del alambre.
Metalúrgica• Proveer una Protección gaseosa, producto de la descomposición de materias orgánicas del revestimiento, para proteger el arco eléctrico y el baño de fusión• Proveer una Protección sólida, que consiste en formar una capa de escoriaque cubre la pileta líquida.• Aporta elementos que posibilitan la acción de refinamiento del grano.• Aporta elementos de aleación, tales como silicio (Si) y manganeso (Mn) que permiten mejorar las propiedades mecánicas del metal aportado. El alma (núcleo) de los electrodos revestidos se fabrican con alambre de acero al carbono tipo SAE 1008, incorporándose los elementos de aleación a través del revestimiento,
Soldadura Manual Con Electrodo RevestidoSMAW
El argón y el helio son los gases más frecuentemente empleados en el proceso de electrodo de tungsteno y gas inerte (TIG). La primera y más significativa diferencia con la soldadura con protección de escoria es que en este proceso no hay escoria y que no hay interacción química entre el metal y los gases protectores, argón o helio.
Soldadura Protegida con Gas
MIG/MAG
En este caso la protección gaseosa es ministrada por una fuente externa que en forma de gas proveniente de un tubo, envuelve y encierra el arco eléctrico y la pileta líquida del metal depositado.
TIG
TIG / GTAWAl accionar o pulsar el botón que la torcha tiene en su empuñadura. se energiza todo el circuito haciendo saltar el arco entre el extremo o punta de un electrodo no consumible y el metal base. El calor desarrollado por dicho arco funde el metal base formando un baño de metal líquido. Tanto el electrodo como el metal fundido y las áreas adyacentes, son protegida de la contaminación atmosférica por medio de un gas protector (He, Ar, He/Ar)
Una vez establecido el arco eléctrico y formado el baño de fusión se acerca una varilla (que constituye el metal de aporte) hasta que la misma toque el arco (no el tungsteno), por la acción del calor generado por el arco eléctrico, se funde el extremo de la varilla depositando una gota de metal fundido, que luego es desparramada por el arco. La varilla es introducida y retirada del arco cada vez que una gota es depositada.La pureza de los gases de soldadura debe ser del 99,99% como mínimo para asegurar una buena calidad de metal depositado.
TIG / GTAW
Desventaja:• Proceso lento, sobre todo para soldar espesores de
más de 4 mm en forma completa.• Requiere de habilidad por parte del soldador• En presencia de corrientes de aire puede introducir
defectos
TIG / GTAWVentajas:
• Versatilidad. Permite soldar en todas las posiciones sin afectar la calidad de soldadura.
• Arco muy suave, estable y concentrado.• Alta calidad del metal depositado.• Cordones de soldadura parejos y regulares, sin crestas
ni bordes abruptos.• No produce salpicaduras.• No forma escorias, por lo tanto no requiere limpieza
posterior.• Se puede soldar sin metal de aporte Soldadura
Autógena
Para mejorar la estabilidad del arco CA + Impulsos de alta tensión
TIG / GTAW
MIG-MAG / GMAW
MIG-MAG / GMAW
Es un proceso de soldadura por arco establecido entre un metal de aporte continuamente suministrado y la pileta líquida. Se utiliza como protección un gas externo y sin la aplicación de presión.
Soldadura Semiautomática. Los controles manuales son requeridos por el soldador en operación semiautomática para posicionar la torcha, guiarla y darle velocidad de avance. La longitud de arco y nivel de corriente son automáticamente mantenidos. Fuente de Poder: Corriente Continua
Ventajas• Gran variedad de metales a soldar• Recomendado para chapa fina, muy buen control del calor aportado y penetración.• Permite soldar en todas posiciones.• Se logran tasas de deposición superiores al proceso con electrodo revestido.• Alta productividad (mayor que en SMAW).• No requiere limpieza después de la soldadura ya que no se produce escoria.
Desventajas•Es más difícil de usar en lugares de difícil acceso porque la torcha debe estar cerca de la unión (entre 10 y 19mm) para asegurar buena protección del metal fundido.• El arco de soldadura debe protegerse contra corrientes de aire que puedan dispersar el gas protector, lo que limita su aplicación en la intemperie.• Equipamiento costoso
MIG-MAG / GMAW
GlobularAlta energía de arcoPosición planaEsp >3,2mmCO2 o HelioAbundante salpicado
Corto CircuitoModo de baja energíaPermite soldar en cualquier posiciónLa transferencia ocurre cuando el metal toma contacto con la pileta líquida.
SprayAlta energía de arco. Posición plana. Esp >3,2mmmínimo de 80% ArTamaño de gota =< al diám del electrodo>penetracion que en SMAW pero < que en globularRequiere de una corriente mínima
MIG-MAG / GMAWModos de Transferencia
MIG-MAG / GMAW
GMAWAutomatizado
Metalurgia de la SoldaduraConceptos Previos
Cristalino: Estado de un material sólido que se caracteriza por el ordenamiento atómico periódico y repetitivo de átomos, iones o moléculas.
Estructura cristalina: Forma en la cual están ordenados en el espacio los átomos o iones de un sólido cristalino.
Conceptos Previos
Grano y Borde de Grano
Estructuras MetalográficasMetalografía (o Microscopía)Es la ciencia que estudia las características microestructurales de un metal o aleación, relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.
Mediante una metalografía es posible determinar:
• tamaño, forma y distribución de fases• tamaño y forma de la estructura granular
Esto permite revelar el tratamiento mecánico y térmicodel material.
Similitudes en la solidificación: colada de un lingote y metal de aporte de una soldadura.
Solidificación del metal de soldadura
En una unión soldada por fusión, se pueden identificar tres zonas características:
1) Metal Base2) Zona Afectada por el Calor, ZAC (HAZ)3) Metal de soldadura
Luego de aplicar calor e introducir el metal de aporte en la zona de la soldadura, la unión se deja enfriar hasta la T ambiente. El proceso de solidificación será similar al de una fundición, comenzando con la formación de granos columnares.
Estos granos son relativamente largos, y se forman paralelos al flujo de calor, dado que los metales son mucho mejores conductores de calor que el aire que los rodea.
Identificación de microestructuras típicas en depósitos por soldadura de aceros al C - Mn
Ferrita acicular en un depósito de acero al C-Mn por Arco Sumergido
Componentes MAC en un depósito de acero al C-Mn por Arco Sumergido
Relación entre el diagrama de equilibrio Fe-C y las microestructuras de la ZAC
La ZAC está dentro del metal base. Tiene una microestructura distinta a la del metal base antes de soldar, porque estuvo sometido a elevadas temperaturas durante cierto tiempo en toda la operación (tratamiento térmico).
El metal base que está lo suficientemente alejado de la fuente de calor, no sufre cambios microestructurales durante la soldadura.
Las propiedades y microestructura de la ZAC dependen de:
• Velocidad de calentamiento y enfriamiento.
• T max a la que llega en esa zona.
• Propiedades del material base:Tamaño de grano originalOrientación de granosTrabajado en fríoConductividad térmica
Metal de aporte
Zona de recalentamiento
Zona Normalizada
1- Zona de fusión parcial: entre liquidus y solidus (0.1-0.4 mm).2- Zona de recalentamiento: entre sólidus y 1100° C. Tenacidad baja. (1-3 mm).3- Zona normalizada: situada entre Ac3 y 1100°C. Mejores propiedades mecánicas en esta zona que en metal base (1.2-4 mm).4- Zona de recristalización parcial: situada entre puntos Ac1 y Ac3. Granos de metal base están mezclados con granos recristalizados.5- Zona recristalización: entre 450-700°C, notable cuando se sueldan metales que tenían deformación plástica.
Metal base no afectado
100X
500X
200X
200X
Factores que influyen en el tamaño de la ZAC
Difusividad térmica del metal base = conductividad térmica / (densidad x calor específico)
> Difusividad > Venf < ZAC
Calor aportado en el proceso de soldadura (proporcional a la energía del arco, H)
> Calor aporte < Venf > ZAC
Diámetro del electrodo
> Diam > I > H < Venf > ZAC
Longitud del arco
> Long > V > H < Venf > ZAC
Espesor de la pieza a soldar
> Esp > Venf < ZAC
Precalentamiento (menor disipación del calor)
Precalentamiento < Venf > ZAC
Oscilación
Oscilación < vefectiva < Venf > ZAC
]/[60][][]/[
mcmvAIVVcmJH ××
=
H = Energía del arcoV = Tensión de soldaduraI = Corriente de soldadurav = velocidad de avance
(la T se distribuye sobre una sección mayor)
(A) variables de soldeo adecuadas;
(B) baja corriente; (C) alta corriente;
(D) pequeña longitud del arco; (E) gran longitud de arco;
(F) baja velocidad de avance; (G) alta velocidad de avance.
TENSIONES RESIDUALES Y DISTORSIÓN
La barra central representa el cordón de soldadura y el material inmediatamenteadyacente. Las dos barras laterales representa el material base un poco mas lejos delcordón. La curva representa la evolución de las tensiones en la barra central comoconsecuencia de un ciclo de calentamiento de la misma hasta una temperatura de 593ºCy posterior enfriamiento hasta temperatura ambiente.
La curva entre los puntos A y B representa la generación de tensiones (elásticas) decompresión debido a que la barra central al calentarse tiende a dilatar pero estadilatación es impedida por las dos barras laterales cuya temperatura no se modifica.
Al llegar a la temperatura correspondiente al punto B, un calentamiento ulterior de labarra produce una disminución de las tensiones de compresión porque a estatemperatura se produce el ablandamiento del material que por lo tanto se deformaplásticamente relajando las tensiones.
Alcanzada la temperatura pico en el punto C, comienza el enfriamiento y la barra centralexperimenta ahora una contracción, que al ser impedida por las barras laterales generauna tensión de tracción (elástica) que aumenta linealmente como lo muestra la parte CDde la curva.
Finalmente al alcanzarse el punto D, la tensión de tracción es lo suficientemente altapara producir la deformación plástica en tracción del material, que fluye plásticamentehasta alcanzar el punto E que culmina el ciclo.
Como consecuencia del ciclo térmico experimentado por la barra central, se generó unatensión residual de tracción en la misma y por lo tanto tensiones residuales decompresión equilibrantes en las barras laterales.
TENSIONES RESIDUALESY DISTORSIÓN
Distorsión: son deformaciones o modificaciones en la geometría que se producen en las piezas durante la soldadura.
La distorsión es consecuencia de las tensiones mecánicas que se generan en las piezas como resultado de los ciclos térmicos impuestos por la soldadura.
De esta forma, la distorsión está directamente vinculada a las tensiones residuales.
Las tensiones residuales son autoequilibrantes.
La máxima tensión residual es la de tracción en dirección longitudinal al cordón de soldadura.
En aceros de baja y media resistencia, esta tensión puede llegar a ser igual a la tensión de fluencia del material
Puede ocurrir cierto grado de deformación plástica en el metal de soldadura y su adyacencia.
La tensión residual máxima en la dirección transversal es aprox 50% menor que la máxima longitudinal.
¿En qué influye las tensiones residuales?
Influyen sobre distintos tipos de fisuración en los procesos de soldadura (por ejemplo fisuración asistida por hidrógeno).
Afecta negativamente en los mecanismos de corrosión bajo tensiones.
Disminuye la vida a la fatiga de componentes sometidos a ciclos térmicos / mecánicos.
Disminución de la resistencia a la fractura frágil de un componente soldado (principalmente en componentes de gran espesor, >32mm).
Un caso clásico de fractura frágil. Tanker T-2 USS Schenectady.Se produjo con la nave en puerto, amarrada y descargada.
A principios de la 2da GM, EEUU enviaba navíos y aviones a los aliados en cantidades masivas. Sin embargo, la marina alemana hundía barcos aliados a una velocidad 3 veces mayor a la que se podían fabricar en aquella época (proceso de unión: roblonado).EEUU tuvo la gran idea de implementar la soldadura como proceso de unión. Entre 1940 y 1945, se fabricaron 5000 barcos de la serie Liberty, Victory y Tankers T-2. Unos 800 sufrieron fallas estructurales importantes.
Esta circunstancia llevó al inicio de un programa de investigación. Aquí nació la actual Mecánica de Fractura.
Utilizar el mínimo volumen de junta posible para reducir la cantidad de material depositado.
Depositar material en forma simétrica con respecto al eje neutro de la junta, recurriendo a una preparación asimétrica y repelado de raíz de ser necesario.
Utilizar una progresión de soldadura desde la zona más restringida hacia la menos restringida y disminuir la longitud del cordón (paso peregrino).
Simetrizar todo lo posible la deposición de las soldaduras. Por ejemplo, utilizando dos soldadores simultáneos en lados opuestos de la pieza.
En las soldaduras de filete, utilizar el tamaño mínimo necesario para satisfacer los requerimientos de diseño.
Preposicionar las piezas para compensar la distorsión que se producirá durante la soldadura.
Emplear el menor calor de aporte posible. Precalentar la pieza. Emplear un TT de alivio de tensiones.
Reglas básicas para controlar las Tensiones Residuales y Distorsiones en soldaduras
>13mm
Consiste en calentar el material base antes y durante la soldadura manteniendo la temperatura entre un valor mínimo (temperatura de precalentamiento) y uno máximo (máxima temperatura entre pasadas) por alguna o varias de las siguientes razones.
1. El precalentamiento es la principal defensa contra la Fisuración Inducida por Hidrogeno. Fuentes de H: Humedad, lubricantes, hidrocarburos, electrodo celulósico). NOTA: En casos particulares, se aplica un tratamiento de deshidrogenado (liberación de hidrógeno) previo al precalentamiento (sólo cuando el acero a soldar contenga hidrógeno atómico disuelto).
2. Disminuye la velocidad de enfriamiento del metal de soldadura y de la ZAC, el resultado es una microestructura mas dúctil, blanda y resistente a la fisuración.
En caso contrario, podría formarse martensita en los aceros aleados (influye tanto %C como el procentaje de aleantes)
3. Disminuye (en menor medida) las Tensiones Residuales al reducir la diferencia de temperatura entre el Metal de Soldadura y el material base, minimizando la contracción.
4. Mantiene al acero a una temperatura superior a la de transición dúctil-frágil.
5. Reduce la porosidad debida a la presencia de humedad.
TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO y TEMPERATURA ENTRE PASADAS
1556CuNiVMoCrMnCCeq +
+++
++=
El Ceq es una herramienta para evaluar la soldabilidad de aceros al carbonos y aleados, de forma tal que: Ceq < 0.35 no requiere precalentamiento, 0.35 < Ceq < 0.55 requiere precalentamiento, y Ceq > 0.55 requiere precalentamiento y PWHT. Sin embargo, para el precalentamiento deben tenerse en cuenta otros factores (deshidrogenación, contenido de humedad, etc).
Efecto del precalentamiento en la dureza de la ZAC de la soldadura de un acero aleado.
FISURA ASISTIDA POR HIDROGENO EN LA ZAC DE UN FILETE INICIADA EN EL TALON
1. Tratamiento térmico de alivio de tensiones local.2. Revenido total en horno.3. Realizar un procedimiento de soldadura de “autorevenido”.4. Martillado: En caliente o a bajas temperaturas. Por lo general se aplica en
materiales blandos.5. Laminación de la unión soldada entre rodillos de ancho 5-15 mm.6. Aplicación de fuerza a piezas soldadas.7. Vibración de la construcción soldada (para espesores delgados).
Métodos de alivio de tensiones
TRATAMIENTO TÉRMICO POST SOLDADURA
A veces es necesario reducir al mínimo el nivel de tensiones residuales en una soldadura. En estos casos, el sólo hecho de aplicar un precalentamiento no es suficiente, con lo cual se recurre a un tratamiento térmico de alivio de tensiones.
Durante el TTPS, se somete la pieza a una T lo suficientemente alta como para aliviar tensiones.
No ocurren cambios significativos en la microestructura (la T es siempre inferior a la AC1).
No es un recocido ni un normalizado.
Por ejemplo, el TTPS de un acero al carbono de baja aleación se realiza a 595-675ºC por hora por pulgada de espesor. Mínimo 1 hora.
Objetivos:
Alivio de tensiones. Revenido de la Martensita Disminuye la dureza en la ZAC.
Durezas máximas aceptadas en soldadura.
Industria Petrolera.
Un valor de dureza mayor que el que sugiere la tabla, indica la necesidad de un PWHT.
En caso de no realizar PWHT se corre el riesgo de fisuración asistida por hidrógeno u otro mecanismo de fisuración en servicio.
Metal Base HB Acero al Carbono 200C- 1/2 Mo 2251-1/4 Cr-1/2 Mo 2252-1/4 Cr-1 Mo 2415, 7, 9, Cr-Mo 24112 Cr 241
Finalmente, cómo se logra una buena soldadura?
Discontinuidades• Fisuras
– En caliente– En frío– Desgarre laminar (Lamellar Tearing)– Fisuración por corrosión bajo tensiones– Fisuración por formación de fases
frágiles– Fisuración por fatiga– Cráter Socavadura
• Falta de Fusión– Lateral– Entre-pasadas
• Porosidad– Aislada– Agrupada– alineada– Nido
• Penetración Inadecuada– Exceso– Falta– Quemado
• Perfil de Filete inadecuado– Excesiva concavidad– Excesiva convexidad
• Perfil de cordón inadecuado– Exceso de sobremonta– Falta de relleno
• Inclusiones– De escoria– Tungsteno.– Óxido
• Golpes de Arco• Salpicaduras• Cráter
Fisuración Asistida por Hidrógeno
La fisuración en frío, mas correctamente denominadafisuración asistida por hidrógeno, se manifiesta por laaparición de fisuras inmediatamente, o transcurridosminutos y en algunos casos hasta horas después decompletada la soldadura. Estas fisuras puedenpresentarse en el cordón de soldadura o en la zonaafectada por el calor del material base. Requiere para suproducción la concurrencia de los siguientes factores:
•Hidrógeno difusible en el metal de soldadura o enla zona afectada térmicamente del material base.
•Una microestructura susceptible (Típicamentemartensita de dureza superior a los 350 Hv).
LOCALIZACION DE FISURAS ASISTIDAS POR HIDROGENO EN LA ZONA AFECTADA POR EL CALOR DEL MATERIAL
BASE EN SOLDADURAS
FISURA ASISTIDA POR HIDROGENO EN LA ZAC DE UN FILETE INICIADA EN EL TALON
FISURAS POR HIDROGENO EN METAL DE SOLDAURA
FISURA POR HIDROGENO EN CORDON DE SOLDADURA EN ENSAYO DE FISURACION
Fisuración por Licuación
Fisuras por licuación enmetal de soldadura.Obsérvese la correlaciónentre la posición de la fisuray las zonas de mas probablesegregación. En el caso delfilete, la fisuración puedehaberse asistido por laexcesiva separación entrepiezas. La fisuración serelaciona con la formaciónde compuestos de S yeventualmente P de bajopunto de fusión, debido afenómenos de segregaciónayudados por contamina-ción.
Los aceros inoxidables austeníticos pueden ser susceptiblesa este tipo de fisuración si no contienen ferrita delta en sumicroestructura o si sólo contienen cantidades marginales.
Fisura central en filete con alta restricción, soldado con alto aporte térmico y con contenido de ferrita delta marginal
Fisuración por Fatiga
Fisuras por fatiga formadas en el talón de una soldadura a tope transversal
Fisura por fatigaformada en elenganche de unfilete longitudinal.
Influencia de la forma del defectosobre la resistencia a la fatiga de launión soldada. Obsérvese que sólo eldefecto planar de falta de penetraciónque se muestra en la figura (c) es máseficaz que los talones para producir lafisura por fatiga. La presencia dedefectos severos de porosidad einclusiones de escoria no modifica demanera significativa la resistencia a lafatiga de las uniones soldadas comolo muestran las figuras (a) y (b).
Otras Formas de Fisuración
Desgarre laminar. Se presenta en laZAC del material base cercano allímite de fusión. Es consecuencia dela limitada ductilidad transversal enaceros como consecuencia de losestratos de microinclusionesresultantes del proceso delaminación. Se produceprincipalmente en juntastransversales de filete o depenetración total de espesor elevado(Aprox.>20 mm). Para evitarlo encasos de severa restricción, el acerodebe exhibir suficiente ductilidad enun ensayo de tracción transversal.P.Ej.20% de reducción de área.Alternativamente se puede recurrir atécnica de enmantecado.
Corrosión bajo tensiones. La mayoría de las aleaciones comerciales sonsusceptibles en el medio apropiado. Requiere la concurrencia detensiones mecánicas y por lo tanto las soldaduras pueden ser afectadas.Ejemplos particularmente importantes son las soldaduras en aceros al Cen medios agrios (H2S húmedos), aceros inoxidables austeníticos ymartensíticos en presencia de iones cloruro, aleaciones de aluminio endistintos medios, etc. Se reduce el riesgo eliminando concentradores detensión, P.Ej. mediante amolado de los talones y limitando la dureza de laZAC por debajo de los 200BHN en aceros al C. Laselección del material esimportante: aceros tipo AISI316 conteniendo Mo sonmenos susceptibles que lostipo 304, 321, o 347. Losaceros inoxidables ferríticosy los duplex son menossusceptibles en medios concloruros pero pueden serloen presencia de H2Shúmedo.
CAUSA SOLUCIÓNInadecuada Limpieza. Bisel sucio con grasa aceite u óxido
Limpiar zona de soldadura antes de soldar (25 mm.)
Velocidad de Avance muy alta o Corriente muy baja
Utilizar parámetros correctos
Inadecuada orientación electrodo
Utilizar orientación correcta
Falta de Fusión
Falta de Penetración
CAUSA SOLUCIÓN
Corriente baja o Velocidad muy alta
Aumente calor aportado
Diámetro Electrodo muy grande Utilice Electrodo más pequeño
Incorrecta técnica de oscilación Remueva más la pileta de soldadura
Temperatura de Precalentamiento muy baja
Aumente temperatura de precalentamiento
Tipo de consumible incorrecto para la penetración deseada
Utilice electrodo de mayor penetración ( Ej. Celulósicos)
Falta de Penetración
Socavado
CAUSA SOLUCIÓN
Corriente muy alta Disminuya CorrienteÁngulo de avance muy pequeño
Mantenga el elect. 5-10º respecto a la vertical
Longitud arco muy larga
Utilice longitud igual al diam. Elect.(o ½diam si es electrodo Básico)
Oscilación inadecuada
Aumente oscilación para rellenar todo el bisel
Poros
CAUSA SOLUCIÓN
Suciedad metal Base (aceite, humedad, grasa, óxido)
Limpiar zona de soldadura (25 mm a cada lado bisel)
Long. Arco muy larga Mantenga adecuada Long. arco
Insuficiente mezcla de pileta liquida por medio del arco
Utilizar técnica de movimiento de electrodo correcta
Electrodos Húmedos Reseque electrodosUtilice envases selladosUse termo porta-electr.
Excesivo Viento Utilice carpa
Poros
Cráter Inadecuado
CAUSA SOLUCIÓN
El cráter no fue rellenado adecuadamente (Continuación de cordones)
Arranque arco adelante cráter a rellenar y regrese con el arco hacia el cráter hasta rellenarlo, y luego continué hacia adelante
Cráter con exceso (o falta) de metal de aporte
Coloque la masa lo más lejos posible del arco
Arco desviado hacia un lado Incline el electrodo hacia el lado opuesto donde el arco es desviadoDisminuya al máximo longitud de arcoUtilice Corriente Alterna (si es posible)
Exceso de penetración
CAUSA SOLUCIÓNLuz excesiva para el proceso que utiliza
Disminuya la luz o cambie a un proceso que permita utilizar la luz que tiene
Long. Arco muy corta
Mantenga adecuada Long. arco
Velocidad de Avance muy baja o Corriente muy alta
Utilizar parámetros correctos
Excesiva Sobremonta
CAUSA SOLUCIÓN
Corriente muy alta Disminuya Corriente
Velocidad de avance muy lenta
Aumente velocidad de avance
Si utiliza acordonado, excesiva cantidad de cordones
Disminuya cantidad de cordones
Si utiliza técnica oscilada, Oscilación inadecuada
Aumente oscilación y tiempo de espera sobre los lados para cubrir más homogéneamente
Valores típicos de sobremonta:1 a 3mm, según aplicación
Salpicaduras
CAUSA SOLUCIÓN
Excesiva corriente Disminuya CorrienteÁngulo de avance muy grande Mantenga el elect. 5-10º respecto
a la vertical
Longitud arco muy larga Utilice longitud igual al diam.Elect.(o ½ diam si es electrodo Básico)
Fuerza de arco excesiva Disminuya fuerza de arco en el panel de la fuente
Inclusiones de Escoria
CAUSA SOLUCIÓNCorriente muy baja Aumente Corriente para que
la escoria flote antes que metal solidifique
Velocidad de Avance muy alta Reduzca veloc. para que la escoria flote antes que metal solidifique
Insuficiente Limpieza entre pases Elimine toda la escoria de la pasada anterior
Golpe de arco
CAUSA SOLUCIÓN
Arranque de electrodo en lugar indebido. Los cambios bruscos de temperaturas en la zona produce microfisuras
Arranque el electrodo enfrente del cordón que está haciendo, asegurándose que luego pasará por este lugar refundiendo la zonaUtilice una chapa auxiliar de arranque de electrodo
Soplo de arco
CAUSA SOLUCIÓNPieza sometida a campos magnéticos importantes durante el servicio (Reparaciones)
Enrolle el cable de masa alrededor de la pieza para desmagnetizarla
Disposición incorrecta de cable de masa
Coloque la masa lo más lejos posible del arco
Arco desviado hacia un lado Incline el electrodo hacia el lado opuesto donde el arco es desviadoDisminuya al máximo longitud de arcoUtilice Corriente Alterna (si es posible)
Información Adicional
Macrografía de una estructura de soldadura multipasadas.
Información Adicional
Esquema de un procedimiento de soldadura “autorevenido”.