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METALMECÁNICA - SOLDADURA

PROCESO DE SOLDADURA FCAW Por: Ing. Abner Zapata Toledo

FCAW-FUNDAMENTOS • Resumen: El proceso FCAW presenta las bondades de la soldadura por arco eléctrico con electrodo continuo (GMAW) y de la soldadura manual con electrodo revestido (SMAW), es por ello que su uso se encuentra en constante crecimiento

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FCAW-ESQUEMA GENERAL ELECTRODO TUBULAR FUNDA METÁLICA

FUNDENTE - ALEANTES -FORMADORES DE ESCORIA -ESTABILIZADORES DE ARCO -PROTECIÓN DELAMBIENTE --DESOXIDANTES

En el proceso FCAW se genera un arco eléctrico entre un electrodo continuo de metal de aporte y la pileta soldada. Este proceso es usado con la protección de un fundente contenido dentro del electrodo tubular, con o sin la protección adicional de un gas externamente suministrado. Curso de capacitación continua - @bner

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

1

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

SOLIDO

2 TUBULAR

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FCAW-FUNDAMENTOS • 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. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-FABRICACIÓN DEL ELECTRODO Polvos del núcleo Tolva

Fleje metálico

Rodillos de conformado Forma “U”

Caída de fundente

Rodillos de cerrado

A trefilado Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-FABRICACIÓN DEL ELECTRODO

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FCAW-FABRICACIÓN DEL ELECTRODO

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FCAW-TIPOS

FCAW – G

FCAW – S Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-G CON GAS FCAW - G • Contiene en el núcleo desoxidantes, formadores de escoria y elementos aleantes. • Usa gas protector CO2, Ar, Ar-CO2 y Ar-O2 • Caudal entre 35 CFH y 45 CFH es normalmente usado. Hasta 55 CFH en ambientes con viento • Diámetros de alambre de 1/16” más usados para posición plana y toda posición. • Eficiencia de deposición entre 85 y 90% • Extensión de alambre entre ¾” y 1 ¼” • Distancia tobera a pieza entre ¾” y 1” Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-G CON GAS Gases de protección -

Argón Helio

Gases inertes Gases de protección Gases activos

-

Dióxido de carbono (CO2) Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno

La mezcla de gases es activa siempre que uno de sus componentes lo son; por tanto las mezclas Ar + CO2, Ar + O2, …son activas (independiente del porcentaje del gas activo) Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-TIPOS

FCAW – G

FCAW – S Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-S SIN GAS • Es una especie de mecanización del proceso SMAW • Tiene desoxidantes y desnitrurizantes en el núcleo de flux. • Caracterizado por largas extensiones de alambre mas allá del tubo de contacto ( ¾” – 3 ¾”) • A mayor extensión del electrodo disminuye la corriente y el calor aportado a la unión • Permite usar altas corrientes ( altas tasas de deposición) debido a que no hay efecto de calentamiento por resistencia de la extensión de alambre Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-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. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-APLICACIONES • Proyecto Melchorita: La primera planta de licuefacción de gas natural de Sudamérica, que demandó una inversión total de casi 4,000 millones de dólares, comenzó a operar en nuestro país con miras a exportar el combustible a América del Norte. Para este proyecto el consumo aproximado de soldadura de alambre tubular E71T-1 de 1.6 fue de aprox. 50 toneladas. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-APLICACIONES • Astilleros. -

Gran variedad de materiales y espesores. Alta productividad. Facilidad de empleo en fuera de posición. Poca limpieza, bajas salpicaduras y pocas socavaciones.

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FCAW-APLICACIONES • 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. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-APLICACIONES • Fabricación y reparaciones de lapones: Urteaga Srl y Minera yanacocha utilizan el alambre Exsatub 71 / Exatub 81Ni-1 / Exatub 81Ni-2 de 1.6 para la reparación y fabricación de sus lampones y tolvas de sus equipos, con un promedio de consumo de 4000 Kg mensuales Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-EQUIPO  Las más populares son las de corriente directa voltaje constante.  Se recomienda que la capacidad sea de 400 A mínimo y un ciclo de trabajo 100%.

 La velocidad de alimentación de alambre determina el amperaje.  Es preferido el uso de rodillos (estriados).

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FCAW-EQUIPO

SOLDADURA

Enciende y apaga el arco de soldadura

Controla la altura del arco

Controla la alimentación del consumible

Control del desplazamiento

Regula los Realiza el parámetros montaje de las de soldadura piezas a soldar

Manual

X

X

X

X

X

X

Semiautomática

X

X

X

X

X

Mecanizada

X

X

X

Automática

X

X

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FCAW-EQUIPO

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FCAW-EQUIPO MECANIZADO

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FCAW-EQUIPO

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FCAW-VARIABLES DE SOLDEO • POLARIDAD - 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.

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FCAW-VARIABLES DE SOLDEO

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FCAW-VARIABLES DE SOLDEO • AMPERAJE - Lacantidad 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.

I Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-VARIABLES DE SOLDEO • VOLTAJE - 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.

V

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FCAW-VARIABLES DE SOLDEO • VOLTAJE - 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. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-VARIABLES DE SOLDEO • STICK OUT A Boquilla B Punta de contacto C Distancia tobera-trabajo

D Stickout E Distancia punta de contacto-Trabajo F Longitud de Arco

- Varía el amperaje de soldadura (CV).

- Afecta el desempeño estabilidad y apariencia.

del arco

eléctrico

- Puede producir discontinuidades. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-METAL DE APORTE ELECTRODO, para aceros dulces

EXXT-X    

1,2 y 5-------Requieren gas 3,4,6,7,8,10,y11----No gas 0-----Posición plana y filete 1-----Toda posición

Usa fuente de VC, DCEP excepto el 7,8,10, 11,13 y 14 DCEN Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-METAL DE APORTE ELECTRODO, para aceros dulces

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FCAW-METAL DE APORTE ELECTRODO, para aceros dulces

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FCAW-METAL DE APORTE ELECTRODO, para aceros dulces

EXXT-X    

1,2 y 5-------Requieren gas 3,4,6,7,8,10,y11----No gas 0-----Posición plana y filete 1-----Toda posición

Usa fuente de VC, DCEP excepto el 7,8,10, 11,13 y 14 DCEN Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-METAL DE APORTE ELECTRODO, para aceros dulces

E71T-1M H8 (Exatub 71) E Electrodo. 7 Resistencia a la tensión (psi/10, 000). 1 Posición. T Tubular. 1 Desempeño y uso. M Mezcla de gas. H8 Nivel de hidrógeno. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-METAL DE APORTE ELECTRODO, para aceros de baja aleación

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FCAW-METAL DE APORTE ELECTRODO, para aceros inoxidables

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FCAW-VENTAJAS • Produce uniones de alta calidad a bajo costo y menor esfuerzo que el proceso SMAW • 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. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-VENTAJAS • • • •

Requiere menor limpieza inicial que el proceso GMAW Elevado factor de operación. Alta tasa de depósito. Relativamente alta eficiencia del electrodo.

ANALISIS DE TIEMPOS ITEM SMAW VELOCIDAD ( cm/min) 6 PASADAS 4 T. SOLDEO (min) 70 LIMPIEZA (min) 20 RANURADO RAÍZ (min) 15

TOTAL (min)

105

FCAW 10 3 30 5 15

50

(*) Por cada metro de junta soldada En ASTM A36 ; t = 12mm Comparando SUPERCITO VS EXSATUB 71

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FCAW-VENTAJAS PROYECTO “Central Hidroeléctrica de Chaglla”

• Se requiere de 3 planchas para armar una virola. • Diámetro: 6.20m. • Longitud: 3.0m. • Espesor: 25mm Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-VENTAJAS El tiempo promedio de armado de las virolas es aproximadamente de 6 a 8 horas. Con proceso de FCAW semiautomático se obtienen los siguientes datos: Se emplea por cada virola en las soldaduras longitudinales : 45 Kg de alambre. Son 3 cordones de 3 m de cordón de soldadura de 25mm de espesor. Avance promedio diario por soldador en posición vertical : 9 a 10 Kg / jornada Se termina 1 cordón de soldadura en día y medio. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-VENTAJAS

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FCAW-VENTAJAS El empleo de procesos de soldadura mecanizados es completamente adaptable y recomendable en trabajos con grandes longitudes de soldeo. • El uso de procesos de soldadura mecanizados nos permite una mejora sustancial en el aumento de productividad: • Factor de Operación : Se incremento de 48% a 65% , aumento del 35% • Ratio de deposición : Se incremento de 10Kg/jornada a 20 Kg /jornada, aumento del 100% Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-LIMITACIONES • 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. Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-CALIDAD DE SOLDADURA Falta de Fusión  Velocidad de avance muy alta  Insuficiente amperaje de soldadura.  Diseño de junta deficiente Curso de capacitación continua - @bner

FCAW-CALIDAD DE SOLDADURA Inclusiones de Escoria  Escoria del cordón anterior, relacionado a la falta de limpieza.  Velocidad de avance errática.  Angulo de avance inadecuado.

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FCAW-CALIDAD DE SOLDADURA Porosidades  Flujo de gas insuficiente o inadecuado.  Ráfagas de viento que eliminan la protección de gas  Corriente, voltaje y stick Out excesivos

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FCAW-TECNICAS DE SOLDEO 2F

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FCAW-TECNICAS DE SOLDEO 3F

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FCAW-TECNICAS DE SOLDEO 3G

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FCAW-TECNICAS DE SOLDEO 3G Con backing

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www.senati.edu.pe

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