Variables de proceso en SIERRA
Las variables de proceso importantes en la soldadura por arco sumergido (SIERRA) incluyen la corriente de soldadura, la tensión del arco y la velocidad de soldadura.
Sin embargo, la geometría del cordón de soldadura también se ve afectada considerablemente por el ángulo del electrodo al trabajo, la inclinación de la pieza de trabajo (cuesta arriba o cuesta abajo), la preparación del borde de la junta, la separación del electrodo, el tipo de corriente y polaridad, el diámetro del electrodo y la Tipo y tamaño de grano del flujo. Los efectos de estas variables de proceso se determinan a través de sus efectos en la geometría del cordón de soldadura.
Debido a la alta entrada de calor en la SIERRA, el baño de soldadura, es decir, la capa de metal fundido entre el arco y el metal no fundido original es de considerable extensión y como esta capa es de baja conductividad térmica, tiene, por lo tanto, un marcado Efecto sobre la profundidad de penetración. Por lo tanto, un aumento en la profundidad de esta capa de metal fundido es acompañado por un aumento en la profundidad de penetración.
Con el aumento de la corriente de soldadura, aumenta la presión ejercida por el arco que expulsa el metal fundido de debajo del arco y conduce a una mayor profundidad de penetración. El ancho de la soldadura permanece casi sin afectar. Como el aumento de la corriente de soldadura se acompaña de un aumento en la velocidad de alimentación del alambre, resulta en un mayor refuerzo de la soldadura como se muestra en la Fig. 8.5. La variación en la densidad de corriente tiene casi el mismo efecto en la geometría de la soldadura que la variación en la magnitud de la corriente. La soldadura con DCEP produce una penetración más profunda que DCEN.
La corriente de soldadura, I w, viene dada por:
Yo w = p / k
donde p es la profundidad de penetración y k es el factor de proporcionalidad que depende del tipo de corriente, la polaridad del electrodo, el diámetro del alambre y el tipo de flujo utilizado. Su valor varía entre 1.25 y 1.75 para las uniones de filete y tope, mientras que para la superficie por SAW se encuentra entre 1.0 y 1.15.
Para una corriente de soldadura dada, una disminución del diámetro del alambre resulta en un aumento en la densidad de corriente. Esto da como resultado una soldadura con una penetración más profunda pero de anchura algo reducida. El proceso de soldadura por arco sumergido generalmente emplea cables de 2 a 5 mm de diámetro, por lo que para una penetración más profunda a bajas corrientes es mejor un cable de diámetro de 2 a 3 mm.
La tensión del arco varía en proporción directa a la longitud del arco. Con el aumento de la longitud del arco, la tensión del arco aumenta y, por lo tanto, hay más calor disponible para fundir el metal y el flujo. Sin embargo, una mayor longitud de arco significa una mayor extensión de la columna de arco; esto conduce a un aumento en el ancho de la soldadura y el volumen de refuerzo mientras que la profundidad de penetración disminuye, como se muestra en la Fig. 8.6. El voltaje del arco varía con la corriente de soldadura y el diámetro del alambre, y en SIERRA por lo general oscila entre 30 y 50 voltios.
Con el aumento de la velocidad de soldadura, el ancho de la soldadura disminuye. Sin embargo, si el aumento en la velocidad es pequeño, la profundidad de penetración aumenta porque la capa de metal fundido se reduce, lo que conduce a una mayor conducción del calor hacia el fondo de la placa.
Con un aumento adicional de la velocidad de soldadura, por encima de 40 m / h, la entrada de calor por unidad de longitud de la soldadura disminuye considerablemente y la profundidad de penetración se reduce, como se muestra en la Fig. 8.7. A velocidades superiores a 80 m / h, puede producirse una falta de fusión. Se ha establecido experimentalmente que, como primera aproximación, la velocidad de soldadura, S, para una soldadura bien formada debe basarse en la siguiente relación.
S = 2500/1 w m / h
donde, w es la corriente de soldadura en amperios.
El electrodo se puede mantener perpendicular a la pieza de trabajo, inclinado hacia adelante o hacia atrás con respecto a la piscina de soldadura. Como la corriente de arco tiende a alinearse a lo largo del eje del electrodo, la forma del conjunto de soldadura es diferente en cada caso, y también lo es la forma del cordón de soldadura.
En la soldadura con un electrodo inclinado hacia atrás que es hacia el talón ya depositado conocido como soldadura de derecha, el metal fundido fluye debajo del arco, la profundidad de penetración y el arco de refuerzo se reducen, mientras que el ancho de la soldadura aumenta.
En la soldadura con el electrodo inclinado hacia adelante, es decir, hacia la costura a soldar, conocida como soldadura de revés, la presión del arco saca el metal fundido de debajo del arco, la profundidad de penetración y la altura de refuerzo aumentan, mientras que el ancho de la soldadura esta reducido. El electrodo en posición perpendicular da como resultado una geometría de talón entre los obtenidos en los dos casos anteriores. Estos efectos se muestran en la figura 8.8.
Fig. 8.8. Efecto del electrodo al ángulo de trabajo en la geometría del cordón de soldadura
El trabajo puede colocarse de modo que se presente en una posición de soldadura cuesta abajo, nivelada o cuesta arriba. Estas posiciones del trabajo tienen efectos similares a los del ángulo del electrodo al trabajo. En la soldadura cuesta abajo, el metal fundido fluye debajo del arco, la profundidad de penetración disminuye y la anchura de la soldadura aumenta, mientras que el inverso es el caso en la posición de soldadura cuesta arriba, como se muestra en la Fig. 8.9. La inclinación del trabajo no debe exceder de 6 ° a 8 °, de lo contrario, la forma de la soldadura puede verse afectada y la falta de fusión puede resultar.
La distancia entre la punta de captación actual y la raíz del arco, llamada electrodo saliente, tiene un efecto considerable en la geometría del cordón de soldadura. Normalmente, la distancia entre la punta de contacto y el trabajo es de 25 a 40 mm. Si se incrementa la adherencia fuera de este rango, se produce un precalentamiento del electrodo debido al efecto julios y eso aumenta considerablemente la velocidad de deposición, como se muestra en la Fig. 8.10. Además, el aumento en la velocidad de fusión del electrodo como resultado del aumento en la succión del electrodo en kg / min por amperio es proporcional al producto de la densidad de corriente del electrodo y la adherencia.
La tasa de fusión total (MR) en kg / min viene dada por la relación:
Fig. 8.10 Efecto de la salida del electrodo sobre la tasa de deposición
donde d y L son el diámetro del electrodo y sobresalen respectivamente, en mm. Con el aumento de la adherencia, la profundidad de penetración disminuye. Este factor debe tenerse en cuenta cuando se requiere una penetración más profunda.
Si la profundidad de la capa de flujo es demasiado delgada, es posible que haya demasiados rayos de arco o arcos a través del flujo. Una parte de ser perjudicial para los ojos del operador este
Puede conducir a la porosidad en la soldadura. Si la capa de flujo es demasiado gruesa, el cordón de soldadura puede ser estrecho y jorobado. El porcentaje excesivo de flujo de grano muy fino puede causar picaduras en la superficie, ya que los gases generados en el metal de soldadura pueden no ser capaces de escapar. Estas picaduras en la superficie del talón a veces se denominan "marcas de pock".
