Soldadura por arco sumergido (SAW)
El proceso de soldadura por arco sumergido o comúnmente llamado soldadura SAW es un proceso de soldadura automático y de alta productividad. En comparación con el proceso de soldadura por arco de metal protegido, el fundente para proporcionar protección se coloca en forma granular en la costura sin soldar delante del electrodo de metal desnudo. El electrodo se alimenta continuamente desde una bobina, evitando así las interrupciones inherentes al proceso SMAW para cambiar electrodos. El fundente es bastante eficaz para evitar que la atmósfera contamine el metal de soldadura fundido y no se requiere gas protector externo.
Principios de funcionamiento de SAW
El arco se golpea debajo del fundente entre el electrodo desnudo y la pieza de trabajo, que derrite una pequeña cantidad del fundente. Aunque no es conductor cuando está frío, el fundente se vuelve altamente conductor cuando se funde (alrededor de 1300 ° C) proporcionando una ruta de corriente para sostener el arco entre el electrodo de metal alimentado continuamente y la pieza de trabajo. El calor generado por el arco derrite el extremo del electrodo, el fundente y parte del metal base en la costura de soldadura. El arco transfiere el metal fundido desde la punta del electrodo de fusión a la pieza de trabajo, donde se convierte en el metal depositado. A medida que el fundente fundido se
combina con el metal fundido, ocurren ciertas reacciones químicas que eliminan algunas impurezas y / o ajustan la composición química del metal de soldadura.
Mientras aún está fundido, el fundente, que es más ligero que el metal de soldadura, sube a la superficie del baño de soldadura y lo protege de la oxidación y la contaminación. Al enfriar aún más, el metal de soldadura se solidifica en el borde posterior del baño de soldadura en movimiento, y el cordón de soldadura generalmente tiene una superficie lisa debido a la presencia de escoria similar al vidrio fundido (flujo fundido resultante de todas las reacciones químicas) por encima de él. .
La escoria se congela a continuación y continúa protegiendo el metal de soldadura mientras se enfría. La escoria congelada o solidificada se puede eliminar fácilmente, a veces saliendo espontáneamente de la gota. El exceso de fundente sin fundir se puede recuperar y reutilizar después de un procesamiento adecuado.
Equipos y tipos de corriente en SAW Welding
La configuración del equipo para la soldadura por arco sumergido de un solo alambre se muestra en la siguiente figura. Además de la fuente de alimentación, un sistema de soldadura por arco sumergido requiere un alimentador de alambre para mantener una alimentación continua del alambre del electrodo a través del soplete. Para la soldadura por arco sumergido de un solo alambre, el electrodo positivo de corriente continua (DCEP) se utiliza para la mayoría de las aplicaciones, ya que proporciona un mejor control de la forma del cordón, facilita el inicio del arco y soldaduras de penetración más profunda con mayor resistencia a la porosidad.
La polaridad negativa del electrodo de corriente continua (DCEN) también se usa ocasionalmente para proporcionar una mayor tasa de deposición. Sin embargo, la penetración se reduce y existe un mayor riesgo de falta de defectos de tipo fusión. Desde un punto de vista práctico, un cambio de DCEP a DCEN puede requerir un aumento de voltaje de aproximadamente 2 a 3 V si se quiere mantener una forma de perla similar.
Se pueden utilizar fuentes de alimentación tanto de voltaje constante como de corriente constante (características de voltaje descendente). Con fuentes de energía de potencial constante, utilizadas junto con alimentadores de alambre de velocidad constante, la longitud del arco se autoajusta a un valor casi constante dependiendo del voltaje, como en GMAW.
Hay fuentes de energía disponibles que pueden entregar hasta 1500 A. Sin embargo, la corriente continua generalmente se mantiene por debajo de 1000 A ya que puede haber un soplo de arco excesivo. La corriente alterna se puede usar para reducir el soplo del arco en aplicaciones de alta corriente y otras situaciones propensas al soplo del arco, por ejemplo, soldadura de múltiples alambres y con espacios estrechos. Las fuentes de energía de corriente alterna suelen ser del tipo de corriente constante con un voltaje de salida de onda casi cuadrada para ayudar en el encendido del arco en cada inversión de polaridad. También se encuentran disponibles fuentes de energía de potencial constante de onda cuadrada que proporcionan voltaje y corriente en forma de onda cuadrada y, por lo tanto, tienen menos dificultad en la reencendido del arco en inversiones de polaridad. La penetración del cordón de soldadura obtenida con corriente alterna se encuentra entre la de DCEP y DCEN.
Ventajas y aplicaciones de la soldadura por arco sumergido
- Soldadura de alta calidad con buen acabado.
- alta velocidad de soldadura y tasa de deposición del metal de soldadura.
- Soldadura con acabado uniforme y suave sin salpicaduras.
- poco o nada de humo.
- sin arco eléctrico, por lo que es mínima la necesidad de ropa protectora
- alta utilización de alambre de electrodo.
- facilidad para la automatización para un factor de operador alto.
- No hay mucha participación de las habilidades de manipulación del soldador / operador.
La mayoría de las aplicaciones de soldadura por arco sumergido son para aceros al carbono y de baja aleación. El proceso también se utiliza para unir acero inoxidable y aleaciones a base de níquel. Sin embargo, los fundentes son de naturaleza patentada y se debe consultar a los fabricantes de fundentes para una selección óptima del fundente.
Debido a la naturaleza mecanizada del proceso, se utiliza con mayor eficacia cuando se van a realizar numerosas soldaduras similares (empalme de placas y paneles en astilleros, formas estructurales fabricadas, soldadura de costuras longitudinales o espirales de tuberías de petróleo y gas natural de gran diámetro y cuando el espesor a soldar es grande (costuras circunferenciales y longitudinales en recipientes a presión de pared gruesa). Otras aplicaciones de la soldadura por arco sumergido incluyen la superposición (superposición de acero inoxidable en
aceros al cromo-molibdeno para aplicaciones de hidrógeno a alta temperatura y alta presión) y reconstrucción y revestimiento duro.
Clasificación de electrodos de soldadura por arco sumergido (SAW)
En AWS A5.17, los cables se dividen en tres grupos de
1. manganeso bajo,
2. medio y
3. alto.
El primer dígito, ‘E’, identifica el consumible como un electrodo de alambre desnudo. Si se complementa con ‘C’, el cable es un electrodo compuesto (con núcleo). La composición del alambre macizo se obtiene a partir de un análisis del alambre. Sin embargo, dado que la composición de un alambre con núcleo puede ser diferente de la de su depósito de soldadura, la composición debe determinarse a partir de un depósito de soldadura de baja dilución elaborado utilizando un fundente específico denominado.
La siguiente letra, ‘L’, ‘M’ o ‘H’ indica un contenido de manganeso bajo (0.6% máx.), Medio (1.4% máx.) O alto (2.2% máx.).
A esto le siguen uno o dos dígitos que dan la composición específica. Una letra opcional ‘K’ indica un acero matado con silicio.
Hay dos o tres dígitos finales opcionales que identifican el hidrógeno difusible en ml / 100g de metal de soldadura, H16, H8, H4 o H2.
Por lo tanto, una designación completa para una combinación de alambre / fundente de acero al carbono podría ser F6P5-EM12K-H8.
Esto lo identifica como un cable sólido con un 0,12% de carbono nominal, 1% de manganeso y 0,1 a 0,35% de silicio capaz de lograr una resistencia a la tracción máxima de 60 kpi (415 MPa), resistencia al impacto Charpy-V de 27J a -50 ° F (-46 ° C) en la condición de tratamiento térmico posterior a la soldadura.
Otro ejemplo F43A2-EM12K es una designación completa para una combinación de electrodo de flujo. Se refiere a un fundente que producirá metal de soldadura que, en la condición de soldado, tendrá una resistencia a la tracción de 430 a 560 MPa y una
resistencia al impacto Charpy con muesca en V de al menos 27 J a -20 ° C cuando se produzca con un Electrodo EM12K bajo las condiciones requeridas en esta especificación. La ausencia de una “S” en la segunda posición indica que el fundente que se clasifica es un fundente virgen.
F48P6-ECIes una designación completa para una combinación de electrodo compuesto de fundente cuando también se indica el nombre comercial del electrodo utilizado en la clasificación. Se refiere a un fundente virgen que producirá metal de soldadura con ese electrodo que, en la condición de tratamiento térmico posterior a la soldadura, tendrá una resistencia a la tracción de 480 a 660 MPa y una energía de muesca en V Charpy de al menos 27 J a -60 ° C bajo las condiciones exigidas en esta especificación.
