Proceso FCAW

Alambres Tubulares

Luis Chiara

- SOLDEXA -

Proceso FCAWProceso FCAW

• Alambre tubular con núcleo de fundente.- El arco se forma entre un electrodo con forma

tubular, que es consumible y se alimenta continuamente y la pieza de trabajo.

Alambre tubularAlambre tubular

• Los alambres tubulares están formados por:- Forro metálico.

- Núcleo:Fundente.Elementos de aleación.Formadores de escoria.

SOLIDOSOLIDO TUBULARTUBULAR

2211

FabricaciónFabricación

FlejeFleje metálico metálico

A A trefiladotrefilado

Polvos del núcleoPolvos del núcleo

Rodillos de Rodillos de cerradocerrado

Rodillos de Rodillos de conformadoconformadoForma “U” Forma “U”

TolvaTolva

Caída de fundenteCaída de fundente

Alambres tubularesAlambres tubulares

• El forro tiene la función de contener el fundente del núcleo y conducir la corriente eléctrica.

• Los elementos formadores del núcleo tienen las siguientes funciones:

- Formar una capa de escoria que proteja al depósito durante la solidificación.

- Adicionar elementos de aleación que incrementen la resistencia del depósito y mejoren otra propiedad específica.

Tipos de alambres tubularesTipos de alambres tubulares

Características principalesCaracterísticas principales

• Alta productividad debido a la alimentación continua de alambre.

• Beneficios metalúrgicos derivados de la presencia de fundente.

• La formación de escoria soporta y conforma el perfil de los cordones de soldadura.

Aplicaciones Aplicaciones

• Estructuras.- La aplicación de mayor volumen de

consumo del proceso.

- Trabajo de taller y de erección de edificios.

- Gran cantidad de uniones, tipo filete, de un paso.

Aplicaciones Aplicaciones

• Astilleros.- Gran variedad de materiales y espesores.

- Alta productividad.

- Facilidad de empleo en fuera de posición.

- Poca limpieza, bajas salpicaduras , y pocas socavaciones.

AplicacionesAplicaciones

• Equipo pesado.- Grandes espesores de placa.- Grandes cordones en filetes se pueden aplicar

en un solo paso.- La facilidad de remoción de escoria reduce el

tiempo de limpieza.

• Mantenimiento y reparación.

Equipo necesarioEquipo necesario

• Fuente de poder.

• Sistema de alimentación de alambre.

• Fuente de gas de protección y sistema de regulación de gas.

• Antorcha.

• Pinza de tierra.

• Cables de conexión.

AlimentadoresAlimentadores

• Se prefieren los de velocidad constante en conjunto con las máquinas CV.

• La velocidad de alimentación de alambre determina el amperaje aplicado al electrodo.

• Es preferido el uso de rodillos (estriados) moleteados.

AntorchaAntorcha

• Tiene la función de conducir la corriente eléctrica, el gas de protección y el electrodo.

• Se recomienda una capacidad mínima de 400 A

Gas de protecciónGas de protección

• Puede ser suministrado a partir de cilindros o tubería proveniente de un manifold.- Se emplean reguladores flujómetros para ajustar el

volumen de gas necesario para una adecuada protección.

- Es importante que el regulador flujómetro tenga la capacidad suficiente para manejar el gasto requerido.

Gases comunmente empleadosGases comunmente empleados

• Bióxido de Carbono (CO2).- Menor costo.- Alta profundidad de penetración.- Produce una transferencia globular, aunque

con algunas formulaciones la transferencia puede ser tipo spray axial.

- Tendencia a oxidar los metales presentes en el arco.

Gases comunmente empleadosGases comunmente empleados

• Mezclas de Argón y CO2.- 75-25 y 80-20 son las más empleadas, no se

recomienda mayor contenido de argón ya que se pierde la capa de escoria.

- Incrementan la eficiencia de los desoxidantes del fundente.

- Se obtiene mayor resistencia a la tensión y límite de fluencia que con CO2.

- Para soldar fuera de posición, es más cómodo para el soldador.

Polaridad Polaridad

• Determina el sentido de flujo del fluido eléctrico.- La mayoría de los alambres protegidos por gas

emplean DCEP (Invertida o DC+), produce una mejor penetración.

- La polaridad directa (DCEN o DC-) se utiliza con algunos alambres autoprotegidos.

AmperajeAmperaje

• La cantidad de corriente aplicada a un electrodo es proporcional a la velocidad de alambre seleccionada.

• Determina la tasa de depósito, la penetración, el tamaño y la forma del cordón.

WFS vs. corriente (E71T-1M)WFS vs. corriente (E71T-1M)

0.035” 0.045”

0.052”

0.062”

0

200

400

600

800

125 175 225 275 325 400

Corriente (A)

Vel

. d

e A

lam

bre

(i

pm

)

VoltajeVoltaje

• Determina la longitud de arco. Está en función del amperaje deseado.

• Para un valor de corriente determinado, produce el mejor arco.

• Afecta principalmente la altura del refuerzo de soldadura y el ancho del cordón.

Velocidad de avanceVelocidad de avance

• Está controlada por el operador y determina en gran medida el tamaño del cordón de soldadura.

• Afecta la penetración y la forma del cordón.• Determina la cantidad de calor suministrado

a la pieza de trabajo:

Q = A * V / TS Q es calor.A es Amperaje.V es Voltaje.TS es velocidad de avance.

A BoquillaA BoquillaB Punta de contactoB Punta de contactoC SO visibleC SO visible

D Stickout eléctricoE Distancia punta de contacto-TrabajoE Distancia punta de contacto-TrabajoF Longitud de ArcoF Longitud de Arco

““Stickout” eléctricoStickout” eléctrico

““Stickout” eléctricoStickout” eléctrico

• El “stickout” eléctrico determina el calentamiento por resistencia del electrodo.- Varía el amperaje de soldadura (CV).

- Afecta el desempeño del arco eléctrico estabilidad y apariencia.

- Puede producir discontinuidades.

E71T-1M H8E71T-1M H8E71T-1M H8E71T-1M H8

Clasificación de electrodosClasificación de electrodos (AWS A5.20-07)(AWS A5.20-07)

EE Electrodo.

77 Resistencia a la tensión (psi/10, 000).

11 Posición.

TT Tubular.

11 Desempeño y uso.

MM Mezcla de gas.

H8H8 Nivel de hidrógeno.

Propiedades mecánicasPropiedades mecánicas

Valores mínimos

AWS Resistencia a

la Tensión (ksi)

Límite de Cedencia

(ksi)

% Elongación en 2”

Resistencia al impacto

ft-lbs @ oF

E7XT-1 60 22 20 @ 0

E7XT-2 --- --- ---

E7XT-3 --- --- ---

E7XT-4 60 22 ---

E7XT-5 60 22 20 @ -20

E7XT-6 60 22 20 @ -20

E7XT-7 60 22 ---

E7XT-8 60 22 20 @ -20

E7XT-10 --- --- ---

E7XT-11 60 22 ---

E7XT-G 60 22 ---

E7XT-GS

72

--- --- ---

Desempeño y usoDesempeño y uso

AWS Corriente de

soldadura Gas de

protección Número

de pasos E7XT-1 DCEP CO2 Múltiples

E7XT-2 DCEP CO2 1 E7XT-3 DCEP --- 1 E7XT-4 DCEP --- Múltiples E7XT-5 DCEP CO2 Múltiples E7XT-6 DCEP --- Múltiples E7XT-7 DCEN --- Múltiples E7XT-8 DCEN --- Múltiples E7XT-10 DCEN --- 1 E7XT-11 DCEN --- Múltiples E7XT-G a a Múltiples E7XT-GS a a 1 a. Información proporcionada por el fabricante

Posiciones y nivel de hidrógenoPosiciones y nivel de hidrógeno

• Posiciones.0 Plano y horizontal.

1 Todas posiciones.

• Nivel de hidrógeno.- H4 menos de 4 ml/100 gr.- H8 menos de 8 ml/100 gr.

Ventajas del procesoVentajas del proceso

• Produce uniones de alta calidad a bajo costo y menor esfuerzo que el proceso SMAW.

• Es más indulgente que el proceso GMAW.

• Más flexible que el proceso de arco sumergido.- Depósitos de soldadura de excelente calidad.- Cordones tersos y uniformes, excelente

apariencia.


• Excelente contorno de cordones de filete horizontal..

• Elevado factor de operación.

• Alta tasa de depósito.

• Relativamente alta eficiencia del electrodo.


• Se requiere menor limpieza inicial que con proceso GMAW.

• Se reduce la distorsión en relación con el proceso SMAW.

• Se puede aplicar sobre juntas de preparación económica.

• Arco visible, fácil de usar.• Alta tolerancia a contaminantes que pueden causar

agrietamiento. • Alta resistencia al agrietamiento bajo el cordón.

Limitaciones del procesoLimitaciones del proceso

• Hasta la fecha, está limitado principalmente a materiales ferrosos.

• Produce una capa de escoria que debe ser removida.• En base peso, los electrodos tubulares son más

costosos que los sólidos.• El equipo es más costoso y complicado que el de

proceso SMAW; sin embargo, el incremento en la productividad lo compensa.

• La protección del gas puede afectarse por las corrientes de aire.

Calidad de soldadura - Problemas comunesCalidad de soldadura - Problemas comunes

• Falta de Fusión

Velocidad de avance muy altaInsuficiente amperaje de

soldadura


• Inclusiones de Escoria

Escoria del cordón anteriorVelocidad de avance erráticaAngulo de avance inadecuado


• Socavaciones

Excesivo amperaje de soldaduraVoltaje demasiado altoVelocidad de avance alta


• Porosidades

Flujo de gas insuficiente o inadecuadoRáfagas de viento que eliminan la

protección de gasCorriente, voltaje y ESO excesivos


• Hueco de Gusano

“WORM TRACK”

Causado por humedad o azufre en el acero

Alambre húmedo

EXSATUB 711EXSATUB 711• Alambre Tubular auto

protegido.• DCEN.• Entre 10- 19mm , precalentar

, 150°C mín.• Ideal para filetes con catetos

menores a 10mm• Se puede trabajar en Vertical

Descendente (1.6mm).• A =200-210 A V=18 – 19V• 100 IPM S.O. = 1”

EXSATUB 711

EXSATUB 71EXSATUB 71

• Alambre Tubular con protección gaseosa.

• DCEP• Toda posición• Ilimitado en el numero de

pases.• Máxima deposición• Recomendable a partir de

los 8mm (A Tope)• Fácil automatización

EXSATUB 71

Técnicas de SoldeoTécnicas de Soldeo

1. U invertida, se pueden realizar catetos de hasta 8mm (máx)

2. recomendada para catetos mayores a 8mm

1 2

Técnicas de SoldeoTécnicas de Soldeo

Dirección de Soldeo Dirección de Soldeo

EMPUJE ARRASTRE

Proceso FCAW MecanizadoProceso FCAW Mecanizado

WELDY CAR


ANCHO DEL CORDON

VEL. OSCILACION

TIEMPO DE DETENCION


POSICION HORIZONTAL


V= 23 - 25V

A= 190 – 210 A

VA= 25 – 40 cm /min

Q = 15 – 17 L/min

100% CO2

ARRASTRE


POSICION VERTICAL


V= 22 - 23V

A= 125 – 150A

VA= 8 - 12 cm /min

Q = 17 – 20 L/min

100% CO2


(*) Por cada metro de junta soldadaEn ASTM A36 ; t = 12mmComparandoSUPERCITO VS EXSATUB E71T-1100% CO2

ITEM SMAW FCAWVELOCIDAD ( cm/min) 6 10PASADAS 4 3T. SOLDEO (min) 70 30LIMPIEZA (min) 20 5RANURADO RAÍZ (min) 15 15

TOTAL (min) 105 50

ANALISIS DE TIEMPOS


(*) Por cada metro de junta soldadaEn ASTM A36 ; t = 12mmComparandoSUPERCITO VS EXSATUB E71T-1100% CO2

ITEM SMAW % FCAW %SOLDADURA (Kg) 1.72 --- 1.21 ---SOLDADURA (USD /Kg) 3.8 --- 4.4 ---SOLDADURA USD 6.536 56% 5.324 53%GAS ( USD 50 / balon) 0 --- 2.36 ---GAS USD 0 0% 2.36 23%

MANO DE OBRA (USD / pega) 5.1 44% 2.43 24%TOTAL (USD) 11.64 100% 10.11 100%

ANALISIS DE COSTOS

13% AHORRO

Backing CerámicoBacking Cerámico

• Soldaduras por un solo lado

• Mejor calidad de depósitos

• Elimina el uso del “backgouge”

Uso del Backing CerámicoUso del Backing Cerámico


Uso del Backing CerámicoUso del Backing Cerámico


V= 23 - 25V Q = 15 – 17 L/min

A= 190 – 210 A ; 100% CO2

VA= 15 - 17cm /min

GRACIAS !!!

Luis Chiara Loayza

[email protected]

Departamento Técnico SOLDEXA S.A.

Proceso FCAW

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