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• Raul Tomas Carvajal Rozas

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Guía de Soldadura en Adaptadores Hensley para Minería

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Preparación del Labio y Elementos a Instalar Las superficies a ser soldadas deben estar libres de la sarro, grasa, pintura, agua, etc. La base aquí es mantener una superficie apta para soldar. Ésta es una práctica muy buena y se menciona en todos los códigos de soldadura incluyendo la AWS 14.3, el “Especificación para Soldar en Equipos de movimiento de tierra y de Construcción”. Las superficies deben estar suficientemente limpias para que no haya nada que pudiera contener hidrocarburos, los cuales estropean el calor del arco produciendo hidrógeno, que puede ser absorbido por la soldadura y causar fisuras. La preparación de las superficies de la soldadura puede lograrse a través de arenado, destrucción del tiro, pulverizado, arenado, torchado, o una combinación de cualquiera de estos procesos. En una nueva instalación, reconstrucción, o conversión, puede haber espacios entre los adaptadores y la placa del labio. Espacios no son mayor que 3/32” / 2.4mm, no requieren ningún trabajo adicional, simplemente buenas y sólidas técnicas de soldadura. Espacios que son mayores que 3/32” / 2.4mm, debe repartirse de la siguiente manera:

1. Precaliente las “patas” del adaptador a 300°F / 150°C 2. Rellene con cordones de soldadura para reducir la condición de espacio entre la “Pata” del adaptador y el “labio”. 3. Esmerile la soldadura para dejar una superficie lisa en el área de biselado para soldadura del adaptador. 4. Revise el ajuste del adaptador entre el labio y la “ pata” del adaptador, si aún se mantiene la condición de espacio suelde nuevamente de la misma manera que se ha indicado. If the throat opening of the adapter is too narrow to fit the lip, grinding of the land at the bottom of the weld groove is permissible. If more than 1/8” / 3.2mm is removed from the land, the weld groove needs to be widened to achieve the original weld groove size. Si la abertura del adaptador es demasiado estrecha para encajar en el labio, se puede permitir el ranurado para ajustar el adaptador al labio.

Procesos de Soldadura La soldadura puede ser realizada bajo los siguientes procesos: • Shielded Metal Arc Welding (SMAW) – Soldadura por arco eléctrico • Gas Metal Arc Welding (GMAW) - Soldadura por arco con gas protector • Flux-cored Arc Welding (FCAW) – Soldadura por vaciado

Puede emplearse una combinación de estos procesos. Soldaduras recomendadas

Características Eléctricas I.

Polaridad

Toda la soldadura se hará utilizando Corriente Directa a electrodo positive (DCEP). II.

Rangos de Corrientes y Amperajes.

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Posición de Soldadura Toda la soldadura debe hacerse en la posición plana u horizontal. El cambio de la posición plana u horizontal se permite de acuerdo a la figura mostrada debajo que se adapta a la norma AWS D1.1, Norma de Soldadura EstructuralAcero, figura 4.2 “Posiciones de soldaduras de filete”.

Fig. 4.2

El eje longitudinal de la soldadura puede inclinarse no más de 15° con respecto al plano horizontal. El centro de la cara de la soldadura © debe quedar dentro de los límites rotatorios de 80° a 280° como se mue stra. Precalentamiento y Temperaturas entre pases Precaliente la toda la zona antes de realizar el trabajo de soldadura, corte o ranurado. Todo proceso de corte o soldadura tiene una fuente de calor que provoca una alta temperatura, estas temperaturas altas exceden el punto fundición del metal base. Esto crea el problema de transmisión de alta temperatura, fuente de calor localizado, y produce efectos alrededor del material base. Un gran diferencial de temperatura causa expansión y reducción térmica, tensiones altas, áreas endurecidas, y un área muy pequeña para el escape de gases de hidrógeno del acero. Precalentando reducirán el peligro fisuras en la soldadura, reduce la dureza máxima de la zona afectada por el calor, contrae tensiones, disminuye la distorsión, y crea una área más grande para el escape de gases de hidrógeno del metal.

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Antes de cualquier corte, rasurado u operación de soldadura, debe alcanzar y mantenerse las siguientes temperaturas:

Notas: Si la humedad ambiente es alta y o la temperatura está debajo de 40°F / 4°C, el valor indicado en la tabla debe aumentarse en 80°F / 27°C. En ningún momento debe ser soldado algún tipo material o espesor cuando la temperatura del acero esta cerca o debajo de los 40°F / 4°C. Precalentando con quemadores es mucho más eficaz cuando el calor es aplicado en la parte inferior de la pieza a trabajar y colocando con mantas aislantes en la parte superior. Las mantas ayudan dispersar el calor uniformemente así como retener el calor que se ha aplicado. Mida la temperatura con un termómetro indicador de Lápiz de Barra o un termómetro infrarrojo en la parte superior. Esto asegurará que el precalentado no sea sólo en la superficie del material, sino un completo precalentamiento a través del espesor del material a ser soldado. Enfríe lentamente. No permita el enfriamiento de las partes o conjuntos de partes se disperse a la temperatura ambiente. El enfriamiento debe ser proporcionalmente, este no debe exceder los 130°F / 55°C, por hora. Si la temperatura ambiente esta cerca o debajo de los 40°F / 5°C, la pieza debe cubrirse en una manta termal para asegurar el enfriamiento bajo la proporción indicada, o la parte entera puede post-calentarse entre 300° y 400°F / 149° y 204°C durante cuatro horas y entonces enfriar al ai re.

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Secuencia de Soldadura Para el montaje de adaptadores de 2 “Patas” Hensley Coloque el adaptador sobre el labio en el lugar que corresponde. La “Pata” superior del adaptador debe estar en completo contacto con la superficie superior del labio. Cualquier condición de abertura debe ser rellenada por la parte inferior del adaptador (Pata Inferior del adaptador). Asegúrese que las condiciones de relleno cumplan con los requerimientos mencionados en esta publicación. Precaliente de acuerdo a las indicaciones de la carta de precalentamiento. Deposite in cordón de 1” / 25 mm. de longitud en la raíz de la ranura o biselado en cada lado del adaptador. La soldadura se comienza en la parte lateral inferior del adaptador. La “pata” inferior del adaptador es más corta que la “pata” superior, de tal manera que requiere menos soldadura. Iniciando la secuencia de la soldadura en la parte lateral inferior del adaptador ayudará a asegurar que la placa del labio permanezca plana. Empiece soldando por el frente de la ranura de la soldadura en la parte lateral inferior del adaptador y avance hacia la parte de atrás o talón del adaptador. No empiece la soldadura más allá de la parte frontal de la ranura de soldadura en del adaptador, cercana a la parte frontal del labio. Deposite la soldadura en el lado opuesto del adaptador que une el primer cordón a la parte de atrás o talón del adaptador. Repita este proceso para el segundo y terceros pasos de la soldadura. Varíe las longitudes de los cordones de soldadura para que las terminaciones (cráteres) no estén en la misma ubicación. Vuélvase al otro lado del labio. Secuencia de soldadura en la parte inferior del Labio

El depósito de soldadura de raíz en la “pata” superior del adaptador se inicia a 1” / 25mm del borde de ataque del labio y de un lado a otro en la parte de atrás del adaptador. Termine esta soldadura 1” / 25mm más allá del fin del radio en el lado opuesto del adaptador. (Vea la figura debajo).Deposite la soldadura al frente de la ranura de la soldadura y avance hacia el primer pase de soldadura.

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No suelde dentro de 1” / 25mm del borde de ataque del labio. Deposite un cordón similar en el lado opuesto del adaptador. Repita este proceso para el segundo y el tercer pase de soldadura. Varíe las longitudes de los cordones de soldadura para que las terminaciones (cráteres) no esté en la misma ubicación. Vuélvase al otro lado del labio. Secuencia de soldadura en la parte superior del Labio

Para lograr el tamaño final de soldadura de filete, siga la secuencia de soldadura de la “pata” superior del adaptador. (Vea la figura debajo) también se recomienda alternar la soldadura entre adaptador y adaptador siguiendo la secuencia mostrada más abajo. Ejemplo de secuencia de soldadura de la “pata” Inferior a la “pata” superior.

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Ejemplo de secuencia de soldadura de adaptador a adaptador

El tamaño del filete de soldadura debe quedar a un mínimo de 1/16” / 1.6mm sobre el borde de la ranura de soldadura del adaptador. El último filete de soldadura debe ser una soldadura de filete igual en todas las patas. Para muchos de los adaptadores de tamaño para minería, se requiere un tamaño del filete en una proporción de 2 a 1. En este caso, la longitud de la base del filete de soldadura de la “pata en el labio, es dos veces la longitud de la altura al borde de la ranura de soldadura del adaptador.

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Ejemplo de soldadura en adaptador de Minería (Maquinaria de 100 ton. hacia arriba)

Se recomienda el uso de placas iniciadoras de soldadura en los adaptadores del tamaño minero. Las placas iniciadoras de soldadura deben construirse de placa con un espesor mínimo de 1/4" (6mm), (ASTM A36 o equivalente) y debe tener una longitud por lo menos de 2" (50mm) más allá de la soldadura de inicio en el adaptador. Las placas deben ser posicionadas a 1/4" (6mm) fuera del bisel de soldadura del adaptador. Una vez completados la soldadura de filete, quite las placas de inicio utilizando varillas de carbón (torch).

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Adaptador de extremo de “pata” partida – Hensley Las siguientes instrucciones son para soldar adaptadores de extremo (“pata” partida), los que hacen contacto con la placa lateral del balde. Tome nota de las áreas que se deben soldar y las áreas que no se deben soldar:

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Ubique el adaptador en la placa del labio. Asegure que el labio se encuentre en buenas condiciones y acorde a los requisitos mencionados en esta publicación. Precaliente de acuerdo a la carta de precalentamiento. Deposite un cordón de raíz de 1” / 25mm de longitud en la bisel de soldadura en cada lado del adaptador. Comience soldando en la parte inferior del adaptador. La pata inferior del adaptador es más corta que la pata superior, de tal manera que requerirá menos soldadura. Iniciando la secuencia de la soldadura en la parte inferior del adaptador, ayudará a asegurar que la placa del labio permanezca plana y que las tensiones se igualen tanto en la parte superior como en la inferior. Inicie soldando al frente de la ranura de soldadura en la pata inferior y avance hacia la parte de atrás o talón del adaptador. No empiece la soldadura más allá de la parte frontal de la ranura de soldadura en del adaptador, cercana a la parte frontal del labio. Deposite la soldadura en el lado opuesto del adaptador que une el primer cordón a la parte de atrás o talón del adaptador. Repita este proceso para el segundo y tercer paso de soldadura. Varíe las longitudes de los cordones de soldadura para que las terminaciones (cráteres) no estén en la misma ubicación. Vuélvase al otro lado del labio.

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Empiece soldando la pata superior interna del centro de la pata hacia atrás y suelde cordón de raíz al fondo de la ranura de la soldadura. El segundo cordón se deposita del centro de la pata superior externa y se extiende al final de la ranura de la soldadura hacia la parte de atrás de la pata. En la pata interior, empiece el cordón de raíz al frente de la ranura de la soldadura y avance a partir del punto del primer cordón. No suelde con en 1” / 25mm del borde de ataque del labio. Deposite un cordón similar en el lado opuesto del adaptador. Repita este proceso para el segundo y el tercer pase de soldadura. Varíe las longitudes de los cordones de soldadura para que las terminaciones (cráteres) no estén en la misma ubicación. Vuélvase al otro lado del labio.

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El tamaño del filete de soldadura debe quedar a un mínimo de 1/16” / 1.6mm sobre el borde de la ranura de soldadura del adaptador. El último filete de soldadura debe ser una soldadura de filete igual en todas las patas. Para muchos de los adaptadores de tamaño para minería, se requiere un tamaño del filete en una proporción de 2 a 1. En este caso, la longitud de la base del filete de soldadura de la “pata en el labio, es dos veces la longitud de la altura al borde de la ranura de soldadura del adaptador.

Terminaciones de soldadura Esmerilando Las áreas soldadas al labio deben ser desgastadas suavemente. Todas las soldaduras deben ser desgastadas en su parte superior e inferior.

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Al esmerilar debe producir una superficie lisa libre de la aspereza y desnivel asociados con los cordones de soldadura. Las puntas de las soldaduras deben terminar con una superficie suave entre el labio y el adaptador. La terminación debe tener un radio mínimo de 1/8” / 3mm.

Dirección del esmerilado

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Adaptador de Minería (Maquinaria de 100 ton. hacia arriba)

Cordón de Templado o Recocido El cordón de soldadura de templado o recocido son cordones adicionales colocados en la parte superior del filete de soldadura o en la parte inferior del filete de soldadura. La aplicación del cordón de soldadura de templado o recocido está diseñada para reducir el riesgo de hidrógeno asistido por el agrietamiento. El calor de estos cordones, templan, recocen, o ablandan con el ultimo pase en sentido contrario, el cordón de unión al labio y la “Zona Afectada por Temperatura”, (HAZ), dentro de la unión al labio causado por el paso de la soldadura adyacente a dicha unión. El cordón de templado debe ir a 1/8” a 3/16” / 3,2 a 4,8 mm. de la parte superior del cordón de soldadura del adaptador y a la misma distancia de la parte inferior del cordón de soldadura.

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La tabla de medidas de electrodos para cordón de Templado

Términos y definiciones

ELECTRODO: Son varillas metálicas preparadas para servir como material de aporte en procesos de soldadura por arco. La varilla metálica (alma), a menudo va recubierta de distintos materiales (revestimiento), en función de la composición de la pieza a soldar. Al aportar material estos electrodos se van consumiendo. En el caso de las prácticas realizadas, hemos utilizado electrodos con revestimiento de rutilo, un material que presenta unas soldaduras de muy buen aspecto, con buenas características mecánicas, un arco estable, y posibilitan soldar en cualquier posición. PLASMA: Está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al positivo, iones metálicos, que van del polo positivo al negativo, átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones produciendo gran cantidad de calor en este proceso, (y radiación electromagnética), además de productos de la fusión, tales como vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. LLAMA: Es la zona que envuelve al plasma, y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan, desprendiendo calor, y por la combustión del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.

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BAÑO DE FUSIÓN: La acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas al solidificar. CRATER: Surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo. CORDÓN DE SOLDADURA: Está constituido por el metal base y el material de aportación del electrodo, y podemos diferenciar en él dos partes: Escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificación, y que posteriormente son eliminadas; y sobre espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, será lo que compone la soldadura en sí.

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NOTAS

Traducido por: Alvaro Pantoja A. – Product Manager GET – Komatsu Chile S.A.

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