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resumen de la soldabilidad en los diferentes materiales mas comunes en la industria
Tipo: Monografías, Ensayos
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Docente: Danny Espinoza Autor: Felipe Vargas C.I: 25.534. Expediente: 20141-
Barquisimeto de Abril del 2023
Al momento de realizar la soldadura se debe saber con qué tipo de marial se va a trabajar. En mira estancia se debe conocer algunos coptos básicos
La soldabilidad : es la capacidad que poseen los materiales para unirse a otro por medio de los procesos de soldadura.
Elementos aleantes: son otros elementos apartes del hierro y el carbono que se encuentran en el acero, entre ellos pueden estar presentes el cromo, níquel, molibdeno, vanadio, y otros.
En los aceros se debe tener muy en cuenta la cantidad de carbono puesto que a mayor cantidad de esta menor soldabilidad. Aceros al Carbono. Composición química: ∑ 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑙𝑒𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 < 3%
Para aceros con un 𝑪 ≤ 𝟎, 𝟐𝟓% (aceros bajo carbono) Estos aceros reciben el nombre de aceros dulces o ferros. Estos por lo general son dúctiles, maleables, manipulables y poseen una buena soldabilidad y no responden a tratamientos térmicos de temple.
Problemas que se presentan al soldar Gracias al bajo porcentaje de carbono no tendremos problemas con la formación martensita, pero se tiene un riesgo que aparezca la widmanstate la cual proporciona fragilidad, pero la probabilidad de que aparezca es muy baja.
Recomendaciones Estos aceros se pueden soldar utilizando cualquiera de los procesos de soldadura comunes. para la oxiacetilénica (SOA) con llama neutra. Si se mantienen bajos de impurezas, este acero rara vez presenta problemas al ser soldado
Recomendaciones Cuando se aplica un proceso de soldadura a un acero con alto contenido de carbono se requiere un precalentamiento y tratamiento térmico posterior logrando una buena calidad en la soldadura.
Un cuidado control de temperatura entre pases y un alivio de la tensión posterior a la soldadura. La necesidad de un tratamiento térmico previo o posterior a la soldadura para aliviar las tensiones inducidas por la soldadura, con el poscalentamiento se controla la velocidad de enfriamiento. se recomienda utilizar procesos de soldadura con bajo contenido de hidrógeno o rellenos de hidrógeno controlados. Para estos aceros se pueden soldar con soldadura manual por arco eléctrico (SMAE), y con soldadura oxiacetilénica (SOA) con llama reductora. Es recomendable recocer los aceros antes de soldar, después de soldarlo se puede tratar térmicamente a la dureza que se desea.
Aceros Aleados Composición química: ∑ 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑙𝑒𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 > 5% Son aceros al carbono que luego se alean fuertemente con otros elementos, típicamente cromo, cobalto, manganeso, molibdeno, níquel, tungsteno, vanadio y cromo- vanadio.
Los aceros aleados suelen tener una dureza superior, una mayor resistencia a la corrosión, pero una soldabilidad deficiente. Son propensos a agrietarse cuando se sueldan, a menos que se preste atención al precalentamiento, la temperatura entre pases, la velocidad de enfriamiento y el tratamiento posterior a la soldadura. Al igual que los otros aceros templables, se recomiendan procesos de bajo hidrógeno o relleno controlado por hidrógeno para reducir el riesgo de agrietamiento.
Acero al níquel El acero al níquel es un tipo específico de aleación de acero que es lo suficientemente inusual como para tener su propia entrada. Problemas que se presentan al soldar Los aceros que contienen 5-9% de níquel tienen una soldabilidad pobre. Son demasiado duros para soldarlos sin riesgo de agrietamiento A medida que aumenta el contenido de níquel, aumenta la dureza del acero. Al igual que el carbono, esto significa que la soldabilidad de estos aceros empeora
Recomendaciones Al soldar acero al níquel, es esencial usar un proceso de bajo hidrógeno o rellenos de hidrógeno controlados Las aleaciones que contienen 1-3% de níquel se pueden soldar cuidadosamente con procesos de soldadura con bajo contenido de hidrógeno
Aceros Semi-Aleados Composición química: 𝟑% < ∑ 𝒆𝒍𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐𝒔 𝒂𝒍𝒆𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔 < 𝟓% Se deben tener muy en cuenta la cantidad de carbono que contenga la aleación puesto que esto influye por lo antes mencionado.
Aceros al Carbono-Manganeso Los aceros al carbono-manganeso tienen 0,15-0,5% de carbono y 1,0-1,7% de manganeso. Problemas que se presentan al soldar Estos aceros son soldables, aunque algunos aceros requerirán controles de precalentamiento y aporte de calor
Recomendaciones Son propensos a agrietarse cuando se sueldan, a menos que se preste atención al precalentamiento, la temperatura entre pases, la velocidad de enfriamiento y el tratamiento posterior a la soldadura Al soldar aceros al carbono-manganeso con mayores cantidades de carbono, se recomienda utilizar procesos de soldadura con bajo contenido de hidrógeno o rellenos de hidrógeno controlado
Controlar la cantidad de calor durante la soldadura (limitar el aporte térmico a 2, KJ/mm) y la temperatura de servicio del material, de forma que no esté expuesto durante largos períodos de tiempo a las temperaturas de fragilización (500 a 950ºC). Soldar sin precalentar, con cordones de soldadura estrechos, limitando la acumulación de calor y el tiempo de exposición a altas temperaturas. Se debe Limitar la temperatura entre pasadas y del material base a un máximo de 150ºC. Realizar secuencias de soldadura lógicas, repartiendo las tensiones y el calor aportado en toda la pieza y esperar hasta su enfriamiento antes de seguir soldando. Se recomienda la elección de un relleno que contenga ferrita.
Aceros inoxidables Ferrítico Son más quebradizos tienen menor ductilidad, propensos al agrietamiento en caliente, estos poseen menor resistencia a la corrosión que los de grado austenítico. Pero este tiene una mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Problemas que se presentan al soldar
A altas temperaturas experimenta un rápido crecimiento del grano. Esto conduce a zonas quebradizas y afectadas por el calor, y reducción de la tenacidad. Si se desean soldar aleaciones ferríticas, será en tramos de menos de 6 mm de espesor. Reducción de la resistencia a la corrosión por precipitación de fase σ o segregaciones en límite de grano. Soldabilidad deficiente.
Recomendaciones Se deben usar metales de aporte que igualen o excedan el nivel de cromo de la aleación base. Soldar con bajo aporte térmico(TIG) Extremar la limpieza y preparación de las piezas a soldar. Aplicar un aporte térmico muy bajo durante la soldadura.
Aceros inoxidables Martensítico Poseen mayor resistencia al desgaste, a la fatiga que los grados austeníticos y ferríticos. Pero son menores resistentes a la corrosión. Este acero se vuelve duro y quebradizo al enfriarse.
Problemas que se presentan al soldar Debido a su alta templabilidad, de esta aleación hace que se produzca Martensita tanto en el cordón de soldadura como en la Zona Afectada por el Calor, tendiendo a agrietarse al enfriarse Difíciles de soldar.
Recomendaciones Para este acero se requiere que el material de aporte coincida con el contenido de cromo y de carbono del metal martensítico base. el Precalentamiento de la soldadura (Temperatura mín. 200°C.)puede revertir parcialmente el fisuramiento se recomienda realizar un Tratamiento térmico post Soldadura de revenido a temperaturas del orden de 600-750ºC. Si no se realiza el revenido post soldadura puede realizarse un Recocido a 850- 900ºC durante dos horas y luego enfriar a una velocidad no mayor de 50 ºC por hora hasta los 600ºC.
Aceros inoxidables Endurecimiento por precipitación Estos aceros contienen cromo y níquel, este material tiene la combinación de las propiedades de los granos de martensita y austenita. Se pueden soldar fácilmente
Problemas que se presentan al soldar
Las fundiciones se pueden agrupar convenientemente según su estructura que influye en sus propiedades mecánicas y soldabilidad; En la siguiente figura se muestran los principales grupos de fundiciones de ingeniería general.
Fundiciones grises Las fundiciones grises contienen de 2,0 a 4,5 % de carbono y de 1 a 3 % de silicio. Su estructura consiste en escamas de grafito ramificadas e interconectadas en una matriz que es perlita, ferrita o una mezcla de las dos
Problemas que se presentan al soldar no puede soportar las tensiones provocadas por una soldadura enfriada La formación de estructuras duras y quebradizas en la zona afectada por el calor( HAZ) hace que los hierros fundidos sean particularmente propensos al agrietamiento durante el enfriamiento posterior a la soldadura Recomendaciones El procedimiento de soldadura a gas es el que es recomendable, aunque se pueden aplicar soldadura TIG y de arco protegido, con resultados satisfactorios Hierros fundidos blancos Son obtenidas al reducir el contenido de carbono y silicio y enfriar rápidamente, gran parte del carbono se retiene en forma de carburo de hierro sin escamas de grafito. Sin embargo, el carburo de hierro, o cementita, es extremadamente duro y quebradizo y estas fundiciones se utilizan cuando se necesita una gran dureza y resistencia al desgaste, normalmente se considera no soldable.
Hierros maleables El hierro maleable se puede dividir en clases. Hierros White heart, Blackheart y Pearlitic
Hierros maleables de corazón blanco Las fundiciones maleables Whiteheart se producen a partir de hierros fundidos blancos con alto contenido de carbono recocidos en un medio de descarburación. El carbono se elimina en la superficie de fundición, siendo compensada la pérdida únicamente por la difusión del carbono desde el interior. Las piezas fundidas de corazón blanco no son homogéneas con una piel de superficie descarburada y un núcleo con mayor contenido de carbono.
Hierros maleables de corazón negro Los hierros maleables de corazón negro se producen mediante el recocido de piezas fundidas de hierro blanco con bajo contenido de carbono (2,2 - 2,9 %) sin descarburación. La estructura resultante, de carbono en una matriz de ferrita, es homogénea con mejores propiedades mecánicas que las de los hierros de corazón blanco.
Hierros maleables perlíticos Estos tienen una matriz perlítica en lugar de ferríticas que les da mayor resistencia pero menor ductilidad que los hierros ferríticos de corazón negro.
Problemas que se presentan al soldar Como los hierros nodulares y maleables tienen menos probabilidades de formar martensita, son más fáciles de soldar, especialmente si el contenido de ferrita es alto. los grupos de grafito en los hierros maleables y el grafito nodular en los hierros SG dan una ductilidad significativamente mayor que mejora la soldabilidad. Recomendaciones
particularmente vulnerable. Las excepciones son 7003, 7005 y 7039, que se pueden soldar fácilmente con rellenos 5356. Las aleaciones se pueden clasificar además según sean aleaciones no tratables térmicamente o aleaciones tratables térmicamente.
Aleaciones no tratables térmicamente (1XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX) 1000 Aleaciones: Aluminio casi puro, al 99% con oligoelementos en el resto. Esta familia se utiliza para transportar corriente eléctrica o para resistencia a la corrosión en ambientes particulares. Las aleaciones de aluminio de la serie 1000 se pueden soldar fácilmente con metal de aporte 1100. 3000 Aleaciones: Una colección de aleaciones de aluminio de resistencia media. Son muy maleables y se utilizan a menudo para intercambiadores de calor y acondicionadores de aire. Las aleaciones de aluminio de la serie 3000 se pueden soldar fácilmente con metal de aporte 4043 o 5356.
4000 Aleaciones: Estos se utilizan típicamente como aleaciones de relleno de soldadura o soldadura fuerte en lugar de materiales base. Sin embargo, cuando se utilizan como materiales base, las aleaciones de aluminio de la serie 4000 se sueldan fácilmente con metal de aporte 4043 5000 Aleaciones: Una familia de aleaciones para láminas y placas de alta resistencia. Las aleaciones de aluminio de la serie 5000 se sueldan fácilmente con metal de aporte 5356. Sin embargo, con aleaciones más fuertes como 5083, 5183 o 5556, se deben usar metales de aporte.
Defectos comunes de soldadura de aluminio Porosidad
El aluminio es uno de los metales más susceptibles a la porosidad. La porosidad se produce cuando el gas de hidrógeno queda atrapado en el baño de soldadura a medida que el metal se enfría. El hidrógeno se vuelve presente por vapor de agua o contaminación por hidrocarburos a través de aceites, grasas, lubricantes y solventes. Mientras que el metal de soldadura está en estado fundido, absorbe una gran cantidad de hidrógeno. Luego, a medida que se solidifica, trata de expulsar el hidrógeno. Sin embargo, si la soldadura se solidifica aunque sea moderadamente rápido, el hidrógeno no tiene oportunidad de escapar y, en cambio, se queda atrás y forma pequeños poros dentro de la soldadura. Para minimizar la probabilidad de porosidad debido a la contaminación por hidrocarburos, se debe realizar una limpieza a fondo de la superficie del material y del alambre de relleno.
Agrietamiento por solidificación Debido a que las aleaciones de aluminio experimentan una alta expansión térmica y una contracción sustancial al solidificarse, también son susceptibles al agrietamiento. Por lo general, estas grietas ocurren a lo largo de la línea central de la soldadura. Se debe principalmente a una combinación incorrecta de metal de aporte y de base, una geometría de soldadura incorrecta o cuando se suelda en condiciones de alta restricción. Además, las impurezas como el azufre y el fósforo son un factor importante, ya que estos elementos se separan durante la solidificación. Por lo tanto, es importante eliminar la contaminación de
Problemas que se presentan al soldar Los niveles de fósforo y azufre deben ser inferiores al 0,02% para garantizar buenas soldaduras La mayoría de las aleaciones de cobre y níquel no contienen un desoxidante Recomendaciones la soldadura por fusión requiere la adición de un metal de aporte desoxidado. Esto reduce el riesgo de porosidad en la soldadura Para cobre-níquel con una composición de 10% de níquel, se recomiendan los rellenos Cu 7071 o Cu 7158 Para cobre-níquel con una composición de 30% de níquel, se recomienda un relleno Cu 7158
Aleaciones de Bronce Bronce fosforado Problemas que se presentan al soldar Las aleaciones de bronce fosforado sin plomo tienen una buena soldabilidad. Pero, bajo condiciones de tensión, están sujetos al agrietamiento en caliente soldabilidad de las aleaciones de cobre disminuye a medida que aumenta el contenido de plomo Recomendaciones Se puede soldar cuidadosamente bronce fosforado con plomo usando SMAW La aleación de bronce fosforoso que se usa con más frecuencia es la más adecuada para el metal de aporte Cu 5180 deben evitarse las altas entradas de calor, el precalentamiento alto y las velocidades de enfriamiento lentas Bronce Aluminio Problemas que se presentan al soldar Estos metales tienen baja conductividad eléctrica y térmica, lo que mejora la soldabilidad es fundamental eliminar todo el óxido de aluminio de la superficie del material antes de soldarlo Recomendaciones Para aleaciones de aluminio y bronce con menos del 7,8% de aluminio, Cu 6240 y Cu 6100 son metales de aporte ideales
aleaciones con un contenido de aluminio superior al 7,8 % se adaptan mejor a Cu 6180 y Cu 6100. 642 Aluminio Silicio Bronce se combina mejor con Cu 6100 Bronce de silicio Problemas que se presentan al soldar su conductividad térmica es relativamente baja y puede usar altas velocidades de soldadura Recomendaciones Las aleaciones de bronce al silicio deben aliviarse o recocerse antes de soldarse. Luego, deben calentarse lentamente a la temperatura deseada Los bronces al silicio se pueden soldar fácilmente con metal de aporte Cu 6560. Aleaciones de latón Forjado: 205 a 28580 Problemas que se presentan al soldar Todos los latones son soldables excepto las aleaciones que contienen plomo Los latones bajos en zinc con menos del 20% de zinc tienen excelente soldabilidad los latones con un alto contenido de zinc, con más del 20 %, solo tienen una buena soldabilidad
Recomendaciones El material de aporte recomendado para latones con bajo contenido de zinc son Cu 6328 y Cu 6560 Debido al bajo punto de fusión del zinc, los procesos de soldadura más recomendados son el TIG o en su defecto, soldadura fuerte a soplete (oxiacetilénica) Forjado: 404 a 486 (latón + estaño) Problemas que se presentan al soldar Las aleaciones de latón con plomo y estaño generalmente se consideran no soldables. Las aleaciones de latón al estaño sin plomo tienen una buena soldabilidad. Las aleaciones de latón al estaño sin plomo son propensas a agrietarse en caliente y formar películas de óxido en el baño de soldadura. Recomendaciones deben evitarse altas entradas de calor de soldadura, precalentamiento alto y velocidades de enfriamiento lentas
Bibliografía
https://docplayer.es/21200668-Soldabilidad-de-aceros-al-carbono-y-baja-y-mediana- aleacion.html
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http://www.dayangwelding.es/info/common-problems-with-welding-of-austenitic-sta- 71064147.html
https://iminox.org.mx/defectos-del-cordon-de-soldadura-en-el-acero-inoxidable-y- sus-causas/
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https://doctorwelding.com/soldabilidad-de-los-aceros-al-carbono-y-aceros-de-baja-aleacion/ https://soldemos.blogia.com/2011/052501-soldabilidad-de-los-aceros.php
https://tiendalinde.com.mx/blog/como-soldar-aluminio/ https://onlinemetals.com/Weldability
