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SOLDADURA DE ACEROS AL CARBÓN

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by

diego fernando

on 21 November 2013

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Transcript of SOLDADURA DE ACEROS AL CARBÓN

ACEROS AL CARBÓN
Se sueldan más fácilmente cuanto menor porcentaje de carbón haya; la formación de Martensita es un riesgo en los aceros con alto contenido en carbono. La martensita no solo es dura y frágil, si no que su formación procede con un incremento de volumen que impone esfuerzos adicionales en la estructura. El precalentamiento y, si es posible, el post calentamiento son necesarios cuando la formación de martensita o vainita son inevitables.
ESTRUCTURAS DE LOS ACEROS AL CARBÓN
Para establecer la soldabilidad de estos aceros es importante tener en cuenta:
- Composición química del acero
- Propiedades mecánicas
- Condición de tratamiento térmico

ACEROS DE BAJO CARBÓN
SOLDADURA DE ACEROS AL CARBÓN
Un acero al carbón es una aleación Fe-C en las que el % C normalmente no excede el 1.0% (en peso), con contenidos de Mn de has 1.65% y elementos como el Cu y Si de hasta 0.6%. Otros elementos normalmente están presentes como impurezas.
Los aceros de bajo %C < 0.15% tienen baja templabilidad y por lo tanto son muy soldables ya sea a través de soldadura ya sea a través de soldadura por fusión, soldadura fuerte o blanda; debido a que estos aceros pueden ser endurecidos por deformación, algunos aceros de bajo %C no desoxidados pueden presentar presencia de porosidad ene l metal de soldadura, a elevadas temperaturas que produce gas Co, el cual permanece atrapado en la soldadura especialmente cuando la velocidad de soldeo es alta. Esto puede ser evitado o reducido empleando materiales de aporte que contengan elementos desoxidantes ( Al , Mn, Si).
ACEROS DULCES
Los aceros conteniendo de 0.15 a 0.3% C son llamados comúnmente aceros ¨dulces. No suelen presentar problemas de soldabilidad. Pueden ser soldados sin precalentamiento cuando el espesor de la unión es inferior a 1 in.
ACEROS DE MEDIANO CARBONO
Los aceros entre 0.3 y 0.5%C presentan ya una soldabilidad limitada debido a su tendencia a la formación de martensita en las ZAC. Estos aceros deben ser precalentados adecuadamente, eligiendo la temperatura de precalentamiento en función del espesor de la unión soldada y del proceso de soldadura. La temperatura entre pasadas debe ser la misma elegida para el precalentamiento. Es recomendable aplicar un tratamiento de alivio de tensiones posterior a la soldadura, especialmente cuando se sueldan piezas de espesor grueso, o cuando las condiciones de operación del elemento soldado involucran la presencia de cargas de impacto y/o dinámicas.
REGIONES PRESENTES EN LA SOLDADURA
Región fundida
Es aquella donde se produce la fusión y posterior solidificación del metal de aporte, el cual se mezcla con el metal base y genera el metal de soldadura.
Línea de fusión
Se conoce como la interfaz entre la región fundida y la región sólida, ésta termina siendo la más propicia al inicio de fisuras gracias a existencia de áreas con fusión parcial.
Zona afectada por el calor (ZAC/ ZAT)
Región del material base que sufre ciclos de temperatura por calentamiento y enfriamiento en el proceso de la soldadura.


RELACIÓN ENTRE DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Fe-Fe 3C Y ZAC DE UNA SOLDADURA

ZONA AFECTADA POR EL CALOR
• Selección del material.
• Solución costosa a problemas por la ZAT
• Tratamientos térmicos pre y post soldadura

CARBONO EQUIVALENTE
• Medida de la tendencia potencial de un acero a fisurarse durante la soldadura.
• Elementos que componen químicamente el acero con sus ponderados coeficientes
de influencia en el agrietamiento durante la soldadura.
• Código API 1104-AB del instituto internacional de soldadura considera soldable el
material si su carbono equivalente es menor al 0.43%

PROCEDIMIENTOS PARA ACEROS DE BAJO CARBONO
Los aceros de bajo carbono son aceros con un bajo porcentaje de carbono mezclado en la aleación. El carbono puede componer hasta un 0,15% del total del acero. Este acero típicamente se usa en la fabricación industrial y la construcción. Es el más fácil de soldar. Se pueden usar soldadura de arco, gas y de puntos, necesitándose de algo de precalentamiento o pos-calentamiento en los trabajos. El electrodo de bajo hidrógeno se usa a veces, en especial al soldar secciones pesadas o juntas de difícil acceso.
PROCEDIMIENTOS PARA ACEROS AL CARBONO SUAVES
El acero al carbono suave tiene un rango de carbono de entre 0,15 y 0,30%. Se usa para placas, ángulos y barras en aplicaciones de acería industrial. Los aceros suaves al carbono se usan para partes que necesiten de ductilidad y plasticidad. El acero en general es soldable sin tener que precalentarlo, recubrirlo o pos-calentarlo, con excepción de las secciones muy gruesas. El precalentamiento de las secciones gruesas se realiza alrededor de los 260°C.
Los aceros de alto carbono contienen desde 0,5% a 1& de carbono. Se usan en resortes, dados, herramientas y cuchillos. El acero se debe precalentar, normalmente a alrededor de unos 300-320°C, y también se debe realizar un tratamiento térmico posterior para aliviar las tensiones y realizar un recocido. Los tratamientos térmicos pueden requerir de hornos especiales. Los electrodos deben ser de bajo hidrógeno, y existen versiones especiales de herramientas para soldar aceros de alto carbono.
El carbono fortalece al acero pero también reduce su ductilidad o flexibilidad. La baja ductilidad del acero de alto carbono hace que sea más difícil de soldar.

PROCEDIMIENTOS PARA ACEROS DE ALTO CARBONO
EFECTOS DE UNA SOLDADURA DE ACERO DE ALTO CARBONO
Cuando se realiza una soldadura de acero de alto carbono, una alta concentración de martensita puede formarse en la soldadura. La martensita hace que el metal sea extremadamente frágil, causando una soldadura débil que puede romperse tan pronto como se enfría.
SOLDADURA DE ACERO DE ALTO CARBONO
Según ESAB Welding and Cutting, Inc., un electrodo de hidrógeno bajo debe utilizarse en la soldadura de aceros de alto carbono. Además, el recocido o la calefacción del metal antes de la soldadura retardan el proceso de enfriamiento y evita la concentración de martensita. La calefacción posterior también reducirá el estrés y fortalecerá la soldadura.
Es una herramienta útil para evaluar la necesidad de precalentamiento o tratamiento térmico post soldadura basada en conceptos de composición química.
DIAGRAMA DE GRANVILLE
Zona I: Aceros de bajo carbono y bajo endurecimiento no susceptibles a fisuras, y por lo tanto de fácil soldabilidad.
Zona II: Aceros con mayor porcentaje de carbono y bajo endurecimiento. En esta zona el riesgo a fisuras en la ZAC es mayor, pero en parte puede ser evitado mediante el control de la velocidad de enfriamiento, gracias a que se realice un aporte térmico después de realizada la soldadura, o bien, se realice un precalentamiento previo más ligero.
Zona III: Es la zona de más difícil soldabilidad. La ocupa los aceros con elevado porcentaje de carbono y alto endurecimiento, lo que origina la formación de microestructuras susceptibles a fisuras.
DIAGRAMA DE SCHAEFFLER
El diagrama de Schaeffler mostrado en el siguiente gráfco ofrece la posiblidad de leer la estructura final, en muchos casos con suficiente precisión, y para determinar gráficamente la estructura del metal base, del material de soldadura y del depósito soldado. Para esto es necesario conocer la composición química de los materiales en cuestión.

Los puntos de la estructura son calculados de la composición química de los materiales de soldadura con la ayuda de las formulas para los asi llamadas Cr y Ni equivalentes que están indicados en la abscisa y ordenada. Al unir estos puntos en el diagrama la "linea recta de dilución" es obtenida de dónde es posible leer la estuctura para cualquier porcentaje de dilución.
Exponentes:

Edwin Palma
Nicolás Súarez
Cristian Roncancio
Diego Casas
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