cuaderno gmaw

CUADERNO F.I. Nº 1-2001SOLDADURA POR ARCO CON ALAMBRE CONTINUO GAS-METAL ARC WELDING - GMAW

LAB. METALOG. Y SOLDADURA - U. N. COMAHUE - MONICA ZALAZAR1

1. RESUMENEn este trabajo se presenta una descripción del proceso de soldadura por arco conelectrodo continuo y protección gaseosa. Si bien este proceso se conoce desde el año1920 el manejo de los parámetros y la necesidad de suministro de gas ha hecho que suuso se encuentre limitado.

En este trabajo se presenta un resumen del proceso con un análisis de parámetros. Elobjetivo del presente es el uso como material de apunte en los cursos sobre el procesoque dicta este Laboratorio.

2. INTRODUCCION:

En el proceso GMAW se genera un arco eléctrico entre un electrodo continuo de metalde aporte y la pileta soldada. Este proceso es usado con la protección de un gasexternamente suministrado, y sin la aplicación de presión.

La aplicación primaria de este proceso fue en la soldadura de aluminio, por lo que sédenominada MIG (Metal inerte gas). Avances posteriores aplicaron este proceso a lasoldadura de aceros con menores densidades de corriente y el uso de gases y mezclasde gases reactivos (CO2).

Una variación de este proceso es el uso de un electrodo tubular dentro del cuál hay unnúcleo constituido por polvos metálicos (Metal -Cored).

El GMAW es un proceso semiautomático, no obstante con una máquina apropiadapuede automatizarse. Con este proceso pueden soldarse todos los metales deimportancia comercial.

3. VENTAJAS Y LIMITACIONES:Los beneficios más importantes de este proceso son:

1. Es el único proceso de electrodo consumible que puede servir para soldar todos losmetales y aleaciones comerciales

2. Por ser el electrodo un alambre continuamente suministrado no existe limitación detamaño.

3. Permite soldar en todas posiciones.4. Se logran tasas de deposición superiores al proceso con electrodo revestido.5. Las velocidades de soldadura son mas altas.6. Cuando se utiliza transferencia spray, se logra mayor penetración que con la

soldadura manual, lo que permite el uso de soldaduras de filete más pequeñas paraobtener una resistencia mecánica equivalente



7. No requiere limpieza después de al soldadura ya que no se produce escoria.

Algunas de las limitaciones del proceso son:

1. Es más difícil de usar en lugares de difícil acceso porque la torcha debe estar cercade la unión (entre 10 y 19mm) para asegurar buena protección del metal fundido.

2. El arco de soldadura debe protegerse contra corrientes de aire que puedan dispersarel gas protector, lo que limita su aplicación en la intemperie.

4. FUNDAMENTOS DEL PROCESO

El proceso GMAW se basa en la alimentación automática de un electrodo continuo quese protege mediante el uso de gas externamente suministrado. La Figura 1 ilustra elproceso. Una vez que el operador ha hecho los ajustes iniciales, el equipo puederegular automáticamente las características eléctricas del arco. Es por ello que en elproceso semiautomático el soldador solo controla la velocidad de avance y dirección dedesplazamiento, así como el posicionamiento de la torcha. Esto hace que la longitud dearco y la corriente (esto es velocidad de alimentación del alambre) se mantienenautomáticamente.

FIGURA 1: Proceso GMAW



5. EQUIPAMIENTOEl equipamiento necesario para la soldadura GMAW se muestra en las Figura 2.

Los elementos del equipo son:

1.- Fuente de poder2.- Alimentación del electrodo y sistema de control3.- Torcha y cable-4.- Electrodo5.- Sistema de alimentación del gas de protección.

Hay dos tipos básicos de combinaciones entre unidad de alimentación y fuente de poderque pueden utilizarse en el proceso para obtener la autorregulación de la longitud dearco que se desee. Generalmente se utiliza una fuente de voltaje constante (potencialconstante) (por lo que la curva Volt - Amperes es prácticamente horizontal) con unavelocidad de alimentación del electrodo constante. Otra alternativa es utilizar, una fuentede corriente constante, con una unidad de alimentación del electrodo que se controla pormedio del voltaje del arco. Generalmente se emplea la combinación voltaje constante/velocidad de alimentación del electrodo constante.

FIGURA 2: Equipamiento necesario



5.1 FUENTE DE PODER

La fuente de poder suministra la energía eléctrica al electrodo y a la pieza de trabajo afin de producir el arco. En casi todas las aplicaciones de GMAW se emplea corrientecontinua electrodo positivo (DCEP), por lo que la terminal positiva se conecta a la torchay la negativa a la pieza de trabajo. Este modo suele denominarse -polaridad inversa.

El término POLARIDAD describe la conexión eléctrica de la a las terminales de unafuente de potencia de corriente continua.

La conexión DCEP en GMAW produce un arco estable, una transferencia de metaluniforme, relativamente pocas salpicaduras, y buena penetración.

En GMAW la LONGITUD DEL ARCO es la distancia entre el electrodo y la superficie detrabajo, es una variable crítica que debe controlarse cuidadosamente.

El VOLTAJE DEL ARCO depende de la longitud de arco así como de muchas otrasvariables, tales como composición y dimensión del alambre, gas de protección, técnicade soldadura. Con algunas consideraciones podríamos decir que expresa en formaaproximada la longitud física del arco. La figura 3 muestra la terminología utilizada. Si

todas las variables se mantienen constantes, el voltaje del arco se relacionadirectamente con la longitud del arco.

FIGURA 3: Terminología utilizada en GMAW.



La Figura 4 muestra la curva característica de tensión constante. Este sistemacompensa las modificaciones en la distancia punta de contacto - superficie de trabajoque ocurren durante las operaciones de soldadura normales incrementando odisminuyendo la corriente de soldadura. La longitud de arco se establece ajustando elvoltaje en la fuente de potencia. Una vez fijada no se requiere más modificación duranteal ejecución de la soldadura

La Figura 5 muestra el mecanismo de auto corrección de una fuente de tensiónconstante. Al aumentar la distancia entre la punta y la superficie de trabajo, el voltaje y lalongitud del mismo tenderán a crecer, sin embargo, la corriente de soldadura disminuyecon este ligero aumento del voltaje, lo que compensa el incremento de la extensión del

electrodo

5.2 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DEL METAL

La mejor forma de describir las características del proceso GMAW es en función de tresmecanismos básicos empleados para transferir metal del electrodo:

Ø Transferencia en corto circuitoØ Transferencia globularØ Transferencia Spray

El tipo de transferencia depende principalmente de:Ø Magnitud y tipo de corriente de soldaduraØ Diámetro del electrodoØ Composición química del electrodoØ Extensión del electrodo

FIGURA 4: Características externas de las fuentes de tensión constante.



Ø Gas de protección

LONGITUD DEARCO, L mm (in)

6,4 (1/4) 12,7 (1/2) 6,4 (1/4)

TENSION DEARCO, V

24 29 24

CORRIENTE DEARCO, A

250 220 250

VELOCIDAD DEALIMENTACIONm/mín(ipm)

6,4 (250) 6,4 (250) 6,4 (250)

VELOCIDAD DEFUSION m/mín(ipm)

6,4 (250) 5,6 (220) 6,4 (250)

5.2.1 TRANSFERENCIA EN CORTO CIRCUITO

Este tipo de transferencia abarca el intervalo más bajo de corrientes de soldadura y dediámetros de electrodos asociados al proceso GMAW. La transferencia en corto circuitoproduce un charco de soldadura pequeño, de rápida solidificación, que generalmente esapropiado para unir secciones delgadas, soldar fuera de posición y tapar aberturas deraíz anchas. El metal se transfiere del electrodo al trabajo solo durante el período en queestá en contacto con el charco de soldadura.

El electrodo hace contacto con el charco de soldadura a razón de 20 a más de 200veces por segundo. La secuencia de sucesos durante la transferencia de metal, y la

FIGURA 5: Regulación automática de la longitud de arco.

CONDICION ESTABLECAMBIO

INSTANTANEO CONDICIONREESTABLECIDA



corriente y el voltaje correspondiente se muestran en la Figura 6. Cuando el alambretoca el metal de soldadura, la corriente aumenta [A, B, C y D Figura 6]; en [D y E] elmetal fundido en la punta del electrodo se estrangula, iniciando el arco como se apreciaen [E y F]. La rapidez con que aumenta la corriente debe ser suficiente para calentar elelectrodo y promover la transferencia del metal, pero lo bastante baja como paraminimizar salpicaduras causadas por la separación violenta de la gota de metal. Esteaumento de la corriente se controla a través de la inductancia de la fuente de poder. Elajuste de la inductancia óptimo depende tanto de la resistencia eléctrica del circuito desoldadura como del punto de fusión del electrodo. Una vez establecido el arco, la puntadel alambre se funde al tiempo que el alambre se alimenta hasta el siguiente cortocircuito en [H] en la figura.

Aunque solo hay transferencia de metal durante el corto circuito, la composición del gasde protección tiene un efecto drástico sobre la tensión superficial del metal fundido. Loscambios en la composición del gas de protección pueden afectar el tamaño de las gotasy la duración del corto circuito. El CO2 en general produce niveles de salpicado elevadoen comparación con los gases inertes, pero promueve la penetración.

FIGURA 6: Representación de la transferencia en corto circuito



La Figura 7 muestra el efecto de estrangulación electromagnética, esta es la fuerza de"constricción" (pinch) que la corriente ejerce sobre un conductor al fluir por él. Estafuerza es función de la pendiente de la curva Volt- amper, que cambia la corriente decortocircuito, una menor corriente de cortocircuito produce un efecto de estrangulaciónmenos intenso. Esta fuerza es importante ya que determina la forma en que una gotafundida se desprende del electrodo, lo que afecta a su vez la estabilidad del arco.

5.2.1.1 CONTROL DE LA INDUCTANCIA

Cuando el electrodo produce el corto circuito, la corriente sube rápidamente a un nivelelevado. La inductancia afecta la rapidez de este aumento, por lo regular se mide enHenrys.

La curva de la Figura 8, muestra el efecto de la inductancia. La magnitud máxima delefecto de estrangulación está determinada por el nivel de corriente en el cortocircuitofinal. Sin inductancia, el efecto de estrangulación se aplica con rapidez y la gota fundidaserá desprendida violentamente del electrodo, con un exceso de salpicadura. Unainductancia mayor produce una reducción en el número de cortocircuitos por segundos yun aumento en el tiempo de "arco encendido". Esto último hace al charco más fluido yproduce una franja de soldadura más plana y lisa.

FIGURA 7:Efecto de estrangulación durante la transferencia en corto circuito



5.2.2 TRANSFERENCIA GLOBULAR

Con polaridad positiva, hay transferencia globular cuando la corriente es relativamentebaja sea cual fuere el gas de protección utilizado, pero con CO2 y helio este tipo detransferencia ocurre para todos los rangos de corriente útiles. La transferencia globularse caracteriza por un tamaño de gota mayor que el diámetro del electrodo. La gravedadactúa fácilmente sobre esta gota grande, por lo que en general solo hay transferenciaútil en posición plana.

Con gas inerte se puede lograr transferencia globular con corrientes levemente mayoresa las de transferencia en corto circuito, se debe tener cuidado de no usar un voltaje bajoya que puede producir salpicado ni uno muy elevado, que produce falta de penetración.La protección con CO2 produce transferencia globular en forma aleatoria, es por ello queel uso de este gas de protección exige técnicas especiales en la soldadura (enterrar elarco) a fin de evitar el salpicado.

5.2.3 TRANSFERENCIA TIPO SPRAY (AXIAL)

La Figura 9 muestra esquemáticamente este tipo de transferencia, la cuál es posiblelograr con mezclas ricas en argón. Para ello se necesita utilizar polaridad positiva y unnivel de corriente por encima de la corriente de transición. Por debajo de este niveltenemos la transferencia globular. La Figura 10 da la relación entre la velocidad detransferencia de gotas de metal de aporte y la corriente de soldadura.

La corriente de transición depende de la tensión superficial del metal líquido, esinversamente proporcional al diámetro del electrodo y en menor grado de la extensión

FIGURA 8: (a) Efecto de la inductancia sobre la corriente de soldadura.(b) pendiente de la curva de operación

(a) (b)



del electrodo. Varía con al temperatura de fusión del metal de aporte y con el tipo de gasde protección. La Tabla 1 da las corrientes de transición típicas para algunos metalesmás comunes.

FIGURA 9: Esquema de la transferencia globular y axial

Tabla 1: Corrientes de transición de globular a spray para diferenteselectrodos



Este tipo de transferencia sí bien puede aplicarse a cualquier tipo de aleación y encualquier posición de soldadura, tiene como limitación que los elevados aportes térmicospuede resultar inadecuada para chapas finas y que el charco grande producido dificultaposiciones no planas. Estos inconvenientes han sido subsanados mediante el uso demáquinas que producen formas de ondas y frecuencias cuidadosamente controladasque "pulsan" la corriente de soldadura. En la figura 11 vemos que se suministran dosniveles de corriente; una de fondo baja y constante que mantiene el arco sinproporcionar energía suficiente para que se formen las gotas en la punta del alambre, yuna corriente a pulsos superpuesta cuya amplitud es mayor que la corriente detransición necesaria para la transferencia spray. Durante este pulso se forman ytransfieren una o más gotas. La frecuencia y amplitud de los pulsos controla la energíadel arco, y por lo tanto la rapidez con que se funde el alambre. Existen fuentes quepermiten controlar las corrientes de fondo y de pulso (fuentes sinérgicas) apropiada parala velocidad del alambre escogida.

6. VARIABLES DEL PROCESO

Establecer adecuadamente un procedimiento de soldadura GMAW implica manejar lassiguientes variables, las cuales se encuentran relacionadas entre sí.

Ø Corriente de soldadura (velocidad de alimentación del electrodo)

FIGURA 10: Relación entre corriente de soldadura y transferencia de la gota



Ø PolaridadØ Voltaje del arco (longitud de arco)Ø Velocidad de avanceØ Extensión del electrodoØ Orientación del electrodo (ángulo respecto a la dirección de desplazamiento)Ø Posición de soldaduraØ Diámetro del electrodoØ Composición y caudal del gas de protección.

Como ya hemos mencionado, si todas las demás variables se mantienen constantes, lacorriente de soldadura varía con la velocidad de alimentación del electrodo. Estarelación se encuentre graficada y es distinta en función de la composición química delelectrodo. La Figuras 12, muestran las curvas de relación para electrodos de acero alcarbono, de aluminio, de acero inoxidable y de cobre.

Como se ha mencionado la extensión del electrodo es la distancia entre el extremo deltubo de contacto y la punta del electrodo. El aumento de la extensión del electrodoproduce un aumento en su resistencia eléctrica, esto aumenta la tasa de fusión delelectrodo. La mayor resistencia eléctrica hace que aumente la caída de voltaje entre eltubo de contacto y la superficie de trabajo, lo que es detectado por la fuente quereacciona reduciendo la corriente. Esto inmediatamente disminuye la velocidad de fusióndel electrodo y se acorta la longitud física del arco.

La extensión deseable del electrodo generalmente está entre 6 y 13 mm para latransferencia en corto circuito y entre 13 y 15 mm para los demás tipos de transferencia.Como en todos los procesos de soldadura por arco la orientación del electrodo conrelación a la unión afecta la forma y penetración de la soldadura, y el efecto sobre elancho del cordón es mayor que la tensión del arco o la velocidad de avance. Hay dosrelaciones a tener en cuenta:

FIGURA 11: Esquema de la transferencia por arco pulsado.



1) El ángulo que forma el eje del electrodo y la dirección de desplazamiento (ángulo deavance).

2) El ángulo entre el eje del electrodo y la superficie de trabajo (ángulo de trabajo)

Cuando el electrodo apunta en la dirección opuesta a la de avance se denomina ángulode arrastre. La Figura 13. La penetración máxima en soldadura plana se obtiene con altécnica de arrastre, empleando un ángulo de arrastre de unos 25º con respecto a laperpendicular. En el caso de la soldadura de aluminio la técnica de ataque ejerce mayoracción limpiadora sobre la superficie de trabajo. Para soldadura de filete el electrododeberá colocarse a 45º respecto la pieza en vertical.



ACERO ALCARBONO

ALUMINIOER 4043



ACERO INOXIDABLEER3XX

ELECTRODOSDE COBRE

FIGURAS 12: corrientes típicas para distintas velocidades de alimentaciónen distintos tipos de consumibles



7. MATERIALES:Daremos a continuación una descripción de los materiales involucrados en el proceso,con una observación acerca de la importancia de los mismos.

7.1 GASES DE PROTECCION

La función primaria del gas de protección es impedir que la atmósfera entre en contactocon el metal de soldadura fundido. La Tabla 2 muestra las propiedades físicas de losdistintos gases utilizados en soldadura

TABLA 2: propiedades de los distintos gases utilizados en soldadura

GAS SIMBOLOQUIMICO

PESOMOLECULAR

GRAVEDADESPECIFICA(a)

DENSIDAD(g/l)

POTENCIAL DEIONIZACION

(eV)

ARGON Ar 39,95 1,38 1,784 15,7DIOXIDO

DECARBONO

CO2 44,01 1,53 1,978 14,4

HELIO He 4,00 0,1368 0,178 24,5HIDROGEN

OH2 2,016 0,0695 0,090 13,5

NITROGENO

N2 28,01 0,967 12,5 14,5

OXIGENO O2 32,00 1,105 1,43 13,2(a)a 1atm, 0ºc; aire=1El gas de protección influye también en:1) Características del arco2) Tipo de transferencia3) Penetración y ancho de la soldadura4) Velocidad de soldadura5) Tendencia al socavado6) Acción limpiadora7) Propiedades mecánicas del metal de soldadura.



ER70S-6 17V -- 210 A --444 cm/mín - Ar/O2

ER70S-6 --17V - 160 A -- 310 cm/mín -- Ar/O2



Con relación al costo de la soldadura las Figuras 14 corresponden a la incidencia delgas de protección en el costo total, donde vemos que la misma es mínima.



7.1.1 Dióxido de carbono

El dióxido de carbono es el único gas de protección reactivo que puede utilizarse solo enGMAW. La mayor velocidad de soldadura, junto con su profunda penetración y su bajocosto ha promovido el uso de este gas como protector. Con CO2 se puede obtenertransferencia en corto circuito o globular. Con transferencia globular para evitar elsalpicado se utiliza la técnica de enterrar el electrodo.El dióxido de carbono es relativamente inactivo a temperatura ambiente, cuando escalentado a alta temperatura por el arco de soldadura, el CO2 se disocia para formarmonóxido (CO) y oxigeno, como indica la siguiente ecuación.

2 CO2→ 2CO + O2

FIGURA 14: Incidencia del gas de protección en los costos de la soldadura

ACERO INOXIDABLE

3%

1%

53%

43%LABORES

CONSUMIBLES

ENERGIA

GAS

ACEROS AL CARBONO

3%

2%

18%

77%LABORES

CONSUMIBLES

ENERGIA

GAS



La atmósfera del arco contiene una considerable cantidad de oxígeno que reacciona conelementos en el metal fundido. La tendencia oxidante del gas de protección CO2 ha sidoreconocida en el desarrollo de los electrodos para GMAW.

En suma el hierro fundido reacciona con el CO2 produciendo oxido de hierro y monóxidode carbono, mediante la reacción reversible:

Fe CO FeO CO+ ⇔ +2

A temperaturas elevadas algo del monóxido se disocia en carbono y oxígeno

2 2 2CO C O⇔ +

El efecto del CO2 sobre el acero dulce y el de baja aleación es único. Dependiendo delcontenido de carbono original del metal base y del electrodo, la atmósfera del CO2

puede ser un medio carburizante o decarburizante, o sea, que el contenido de carbonodel metal de soldadura podrá aumentar o disminuir dependiendo del carbono presenteen el electrodo y en el metal base.Si el carbono en el metal de soldadura esta debajo de aproximadamente 0,05%, la piletafundida líquida puede tender al picado por carbono desde la atmósfera protectora deCO2. Por otro lado si el contenido de carbono del metal de soldadura es mayor que0,10%, la pileta fundida puede perder carbono, esta perdida es atribuida a la formaciónde monóxido (CO), debido a las características oxidantes del CO2 a altas temperaturas.

7.1.2 Gases Inertes Ar - He

El Argón y el Helio son gases inertes, estos dos y sus mezclas se emplean para soldarmetales no ferrosos y aceros inoxidables, al carbono y de baja aleación.

7.1.3 Mezclas de gases:

Permiten combinar las ventajas de dos o más gases. La Figura 15 ilustran el efecto delos gases de protección sobre el perfil de la pileta.

La Tabla 3 da los gases recomendados para la soldadura de aceros, mientras que laTabla 4 corresponde a metales no ferrosos.

TABLA 3: gases recomendados para la soldadura de aceros



Espesor (mm)Material Modo detransferencia

Posición<5 >5

Spray PlanaHorizontal

No recomendado 98%Ar-2%O2

92%Ar-8%CO2

Spray Pulsado Todas 98%Ar-2%O2

92%Ar-8%CO2 ( p/varilla 6mm)

92%Ar-8%CO2

Acero alCarbono

Cortocircuito Todas 75%Ar-25%CO2

92%Ar-8%CO2

75%Ar-25%CO2

100% CO2



92%Ar-8%CO2

Spray Pulsado Todas 92%Ar-8%CO2 75%Ar-25%CO2

Aceros bajaaleación

Cortocircuito Todas 75%Ar-25%CO2

92%Ar-8%CO2

75%Ar-25%CO2

CO2



Spray Pulsado Todas 92%Ar-8%CO2 98%Ar-2%O2Acerosinoxidables

Cortocircuito Todas 90% He-7,5% Ar -2,5%CO2

90% He-7,5%Ar -2,5%CO2

TABLA 4: Gases recomendados para la soldadura de Al, Cu. Ni y sus aleacionesEspesor (mm)Material Modo de

transferenciaPosición

<5 >5Spray Todas Ar Ar

75%He-25% ArAluminio ysus

aleaciones Spray PulsadoTodas

ArAr

75%He-25% Ar

SprayTodas Ar

75%He-25% Ar 75%He-25% ArCobre y susaleaciones

Spray PulsadoTodas Ar

75%He-25% Ar 75%He-25% Ar

SprayTodas

ArAr

75%He-25% ArNiquel y susaleaciones

Spray PulsadoTodas

ArAr

75%He-25% Ar



7.2 ELECTRODOS:

Las Normas que se utilizan para la clasificación de los electrodos para GMAW incluyenlas varillas para GTAW, estas se denominan de acuerdo a los metales baseinvolucrados las cuales son:

ACEROS AL CARBONO: AWS A5.18ACEROS DE BAJA ALEACION: AWS A5.28ACEROS INOXIDABLES: AWS A5.9ALUMINIO Y SUS ALEACIONES: AWS A5.10

7.2.1 CLASIFICACION DE LOS ELECTRODOS:

Los electrodos de acero dulce para GMAW se clasifican según: ANSI/AWS A5.18/93,Specification for Carbon Steel Electrodes and Rods for GMAW.

La identificación es la dada en la Figura 16. El significado del último dígito en laclasificación se refiere a la performance del electrodo, en la Tabla 5 indicamos el mismo.

FIGURA 15: Efecto de los gases sobre la penetración en la soldadura



TABLA 5: significado del último dígitoNORMA AWS A 5.18

ER70S-2 PRINCIPALMENTE DISEÑADOS PARA SIMPLE PASADAS EN ACEROS CONSUPERFICIES CON OXIDOS O LIMPIEZA LIMITADA. RECOMENDADOS PÀRAACEROS ASTM A36, A285, A515-55 Y A516-70, PUEDEN UTILIZARSE EN PASADASMULTIPLES

ER70S-3 SIMPLE Y MULTIPLES PASADAS CON USO IDENTICO AL S-2

ER70S-4 SE UTILIZA CUANDO SE REQUIERE MAS DESOXIDACION QUE EL S-2. NO TIENENREQUISITOS DE IMPACTO

ER70S-5 SE UTILIZAN CON CO2 Y ALTAS CORRIENTES

ER70S-6 SIMPLE Y MULTIPLES PASADAS REQUIEREN UNA SUPERFICIE LIMPIA PRESENTANUNA BUENA APARIENCIA DE PILETA

Los electrodos se fabrican en tamaños estándares de 0,9, 1,2 a 2,4mm de diámetro. Laspropiedades de la soldadura pueden variar apreciablemente dependiendo del tamaño deelectrodo, corriente de soldadura, espesor de la placa, geometría de la junta,precalentamiento, temperatura entre pasadas, condición superficial, composición delmetal base y diferencias con el metal depositado y gas de protección.

Los electrodos de aceros de baja aleación se clasifican según la Norma ANSI/AWSA5.28-96, Specification for Low Alloy Steel Electrodes and Rods for GMAW, se obtienendepósitos de soldadura con composiciones químicas y propiedades mecánicas similaresa los electrodos SMAW. Son utilizados en soldadura de baja aleación de similarcomposición química. La Tabla 6 da el significado del último dígito y la Tabla 7 algunascomposiciones químicas de estos electrodos. Debemos destacar que la Norma clasificalos electrodos en base a lo siguiente:

(1) Cuando el CO2 se utilice como un gas de protección separado.(2) Tipo de corriente(3) Posición de soldadura(4) Composición química del metal de soldadura(5) Propiedades mecánicas del metal de soldadura



TABLA 6: Significado del último dígito Norma AWS A5.28NORMA AWS A 5.28

ER70S-A1 (1/2Mo) LA ADICION DE Mo INCREMENTA LA RESISTENCIA DEL METAL DESOLDADURA A ELEVADA TEMPERATURA

ER80S-B2 (1-1/4Cr-1/2Mo) SE UTILIZAN EN ACEROS RESISTENTES A ELEVADATEMPERATURA Y A LA CORROSION. TAMBIEN EN SOLDADURA DE DISIMILES

ER70S-B2L (1-1/4Cr-1/2Mo) SON IDENTICOS A LOS ANTERIORES SOLO QUE TIENEN BAJONIVEL DE CARBONO (<0,05%) Y MENOR RESISTENCIA MECANICA

ER90S-B3 SE UTILIZAN EN SOLDADURA DE ACEROS 2-1/4Cr-1Mo PARA ALTATEMPERATURA Y PRESION. SE CLASIFICAN LUEGO DE LOS TRATAMIENTOSTERMICOS POST-WELDING

ER80S-B3L (2-1/4Cr-1Mo) SON IDENTICOS A LOS ANTERIORES SOLO QUE TIENEN BAJONIVEL DE CARBONO (<0,05%) Y MENOR RESISTENCIA MECANICA- EXHIBENMEJOR RESISTENCIA A FISURAS

ER80S-NiX (x=1,2,3) SE UTILIZAN CUANDO SE REQUIERE BUENA TENACIDAD A BAJATEMPERATURA

ER80S-D2RE90S-D2

(1/2Mo) LA DIFERENCIA EN LAS PROPIEDADES SE DEBE AL GAS DEPROTECCION. CONTIENE Mo PARA INCREMENTAR LA RESISTENCIA MECANICAY ALTO NIVEL DE DESOXIDANTES (Mn Y Si) PARA EVITAR LA POROSIDADCUANDO SE UTILIZA CO2

ER100S-1ER110S-1ER120S-1

DEPOSITAN UN METAL DE SOLDADURA DE ALTA RESISTENCIA Y TENACIDADPARA APLICACIONES CRITICAS, DESARROLLADOS ORIGINALMENTE PARAACEROS HY80 Y HY100.

ER80S-B6 (5Cr-1/2Mo) SE UTILIZAN EN LA SOLDADURA DE MATERIALES DE SIMILARCOMPOSICION QUIMICA. SON TEMPLABLES AL AIRE Y POR LO TANTOREQUIEREN PRECALENTAMIENTO Y POST- WELDING

ER80S-B8 (9Cr-1Mo) SE UTILIZAN EN LA SOLDADURA DE MATERIALES DE SIMILARCOMPOSICION QUIMICA. SON TEMPLABLES AL AIRE Y POR LO TANTOREQUIEREN PRECALENTAMIENTO Y POST- WELDING

ER90S-B9 (9Cr-1Mo-0,2v-0,07Nb)) IMPARTEN TENACIDAD, RESISTENCIA A LA CORROSIONA ELEVADA TEMPERATURA Y A LA FATIGA

TENSION DE ROTURADEL METAL DE SOLDADURA EN K psi

ERXXS-

EL METAL DE APORTE PUEDE UTILIZARSECOMO ELECTRODO O VARILLA

DESIGNA AL ELECTRODO SOLIDO

INDICA CONDICIONES OPERATIVASY COMPOSICION QUIMICA

X

FIGURA 16: Clasificación de los electrodos de aceros al carbono para GMAW



7.3 DISEÑO DE JUNTA EN EL METAL BASE

El diseño de junta debe permitir que se pueda mantener una extensión del electrodoconstante, un adecuado acceso a la raíz y que se pueda manejar fácilmente el electrododurante la realización de la unión. La Figura 17, muestra los diseños de junta típicospara soldaduras GMAW.



FIGURA 17: Diseños de juntas recomendados para GMAW



TABLA: 8: Efecto de los cambios de variables del proceso sobre los atributos de la soldaduraCAMBIO DESEADO

PENETRACIÓN VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN TAMAÑO DE PILETA ANCHO DE PILETA

VARIABLE DESOLDADURA QUE

CAMBIAINCREMENTA DISMINUYE INCREMENTA DISMINUYE INCREMENTA DISMINUYE INCREMENTA DISMINUYE

CORRIENTE YVELOCIDAD DEALIMENTACIÓNDEL ALAMBRE

TENSIÓN

VELOCIDAD DETRABAJO

EXTENSIÓN DELELECTRODO

* *

DIAMETRO DELALAMBRE

GAS DEPROTECCIÓN

ÁNGULO DE LATORCHA arrastre empuje empuje Arrastre

No afecta

Incremento Disminuye Pequeño efecto

* Si los niveles de corriente son mantenidos por ajuste de la velocidad de alimentación del alambre.



8. CALIDAD DE LA SOLDADURADepende del tipo de electrodo utilizado, condición del metal base, diseño de junta ycondiciones de soldadura.

Las Figuras 18 indican los posibles problemas que pueden aparecer en estassoldaduras y las probables soluciones.

La Tabla 8 muestra el efecto que ejercen en esta soldadura la modificación de losdistintos parámetros involucrados.



FIGURA 18: Problemas y soluciones en soldadura GMAW



9. REFERENCIAS:♦ Welding Handbook- Vm 2 - VIII Ed AWS.♦ Metals Handbook- Vm 6 - X Ed.♦ AWS A5.18-95. Specification for carbon steel electrodes for GMAW.♦ AWS A5.28-80 Specification for low alloy steel electrodes for GMAW.♦ Soldabilidad de los aceros - Manuel Reina Gomez ED: LORMO



10. INDICE

1. RESUMEN _______________________________________________________________1

2. INTRODUCCION: _________________________________________________________1

3. VENTAJAS Y LIMITACIONES:______________________________________________1

4. FUNDAMENTOS DEL PROCESO____________________________________________2

5. EQUIPAMIENTO__________________________________________________________3

5.1 FUENTE DE PODER___________________________________________________________4

5.2 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DEL METAL ______________________________55.2.1 TRANSFERENCIA EN CORTO CIRCUITO ________________________________ __________ 65.2.2 TRANSFERENCIA GLOBULAR ________________________________ ____________________ 95.2.3 TRANSFERENCIA TIPO SPRAY (AXIAL) ________________________________ ___________ 9

6. VARIABLES DEL PROCESO _______________________________________________11

7. MATERIALES: ___________________________________________________________16

7.1 GASES DE PROTECCION_____________________________________________________167.1.1 Dióxido de carbono ________________________________ _______________________________ 207.1.2 Gases Inertes Ar - He________________________________ ______________________________ 217.1.3 Mezclas de gases:________________________________ ________________________________ _ 21

7.2 ELECTRODOS: ______________________________________________________________237.2.1 CLASIFICACION DE LOS ELECTRODOS: ________________________________ __________ 23

7.3 DISEÑO DE JUNTA EN EL METAL BASE_______________________________________26

Incremento Disminuye _______________29

8. CALIDAD DE LA SOLDADURA ____________________________________________31

9. REFERENCIAS:__________________________________________________________34

10. INDICE _________________________________________________________________35

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