Variantes del Proceso de SIERRA

Este artículo arroja luz sobre las cuatro variantes principales del proceso de soldadura por arco sumergido (SAW). Las variantes son: 1. Electrodo doble con fuente de alimentación única 2. Electrodo doble con fuente de alimentación múltiple 3. Electrodos triples con fuente de alimentación múltiple 4. Soldadura por arco Fus.

Variante # 1. Electrodo doble con fuente de alimentación única :

Si bien el proceso más utilizado es la SIERRA de un solo cable, los sistemas de múltiples cables también encuentran un uso extensivo debido a la mayor tasa de deposición y la velocidad de soldadura alcanzables que extienden el rango del proceso. La figura 8.28 muestra el sistema de SIERRA de doble electrodo utilizando una única fuente de alimentación. En este proceso, dos electrodos se alimentan simultáneamente a un cabezal de soldadura doble que permite el uso de una corriente más alta. Los electrodos se pueden colocar paralelos o inclinados entre sí.

En la configuración en paralelo, los electrodos se colocan a una distancia de 6 a 12 mm y pueden estar en tándem, es decir, uno detrás del otro o en una matriz transversal, es decir, movidos uno al lado del otro. Ambos sistemas se muestran en la figura 8.29. Si los electrodos se usan en tándem, se puede obtener un aumento en la velocidad de soldadura de hasta el 50%, cuando se usan en una matriz transversal, se pueden rellenar ranuras más anchas. Se prefiere AC porque los arcos de CC de la misma polaridad tienden a juntarse.

El conjunto transversal de electrodos que se muestra en la figura 8.29 no depositará el metal tan profundamente como lo harán los electrodos en tándem; sin embargo, el patrón de penetración de la soldadura se puede ampliar para cubrir completamente un número de cuentas de soldadura estrechas.

Otra disposición es el uso de electrodos dobles con conexiones en serie, Fig. 8.30, de modo que un electrodo es el cátodo y el otro el ánodo; y los electrodos se colocan en configuración Vee a través del eje de soldadura. Esta configuración de electrodos de soldadura da como resultado la menor profundidad de penetración, pero permite la soldadura de láminas y placas delgadas a altas velocidades de soldadura. Debido a que la penetración es poco profunda, el espesor del metal a soldar suele ser inferior a 12 mm.

Variante # 2. Electrodo doble con fuente de alimentación múltiple:

Los sistemas SAW de doble electrodo son ampliamente utilizados y se puede elegir entre dos cables CC, un cable CC y un cable CA o ambos cables CA

La posición del electrodo tándem de dos cables con fuentes de alimentación individuales y ambos electrodos positivos proporciona la penetración más profunda de todos los sistemas y, por lo tanto, la velocidad de soldadura más alta. Sin embargo, este sistema es propenso a un fuerte golpe de arco, por lo tanto, el sistema de mentira que se usa a menudo es con electrodo anterior positivo y el cable de remolque y de remolque de CA o ambos cables de CA A CC / CA, que se muestra en la figura 8.31, tiene la ventaja de electrodo profundo negativo. Sin embargo, la disposición más utilizada es profunda para que la penetración del cable principal del arco de CC principal proporcione una alta velocidad de soldadura; mientras que el arco de corriente alterna que normalmente funciona a una corriente ligeramente inferior mejora el perfil y el acabado de la superficie de la soldadura.

Un sistema todo ac es menos propenso a los golpes de arco y, por lo tanto, es preferido para una pieza de geometría complicada. También encuentra un amplio uso en la soldadura de múltiples pasadas.

Aunque los arcos alternativos están comparativamente libres de golpes de arco, todavía son susceptibles a la deflexión del arco dependiendo de la diferencia de fase entre los arcos. Para superar esta dificultad, los sistemas de CA / CA a menudo se ejecutan desde un transformador Scott de dos o tres fases, que se muestra en la Fig. 8.32, que proporciona una diferencia de fase de 90 ° entre los arcos. Una conexión delta cerrada de fuentes de energía, que se muestra en la Fig. 8.33, con la impedancia disponible en la ruta de retorno, también se usa para controlar la diferencia de fase entre los dos arcos.

Variante # 3. Electrodos triples con múltiples fuentes de energía :

La demanda persistente de aumentar la productividad, especialmente en la construcción naval, donde hay largos recorridos de soldadura, ha llevado al desarrollo de sistemas de SIERRA de fuente de alimentación múltiple con hasta diez cables. Sin embargo, a excepción de las aplicaciones especiales, los tres cables son el límite práctico y dichos sistemas se utilizan ampliamente en la construcción naval, la fabricación de recipientes a presión y las fábricas de tubos.

El sistema de triple cable también se usa para hacer costuras horizontales de alta velocidad para tuberías de gran diámetro y para vigas fabricadas. Se pueden usar corrientes muy altas con velocidades de desplazamiento y tasas de deposición correspondientemente altas. Dos sistemas eléctricos que se usan normalmente en tales aplicaciones son el dc / ac / ac, que se muestra en la Fig. 8.34 y ac / ac / ac, que se muestra en la Fig. 8.35, con una extensión de penetración similar a la del sistema de doble electrodo para el circuito eléctrico correspondiente .

El ángulo del electrodo al trabajo en ambos sistemas, el doble y el triple, se controlan para lograr la forma deseada del cordón de soldadura. El electrodo principal se ejecuta a alta corriente y bajo voltaje para obtener una buena penetración que se logra mejor manteniendo el electrodo a 90 °, o incluso ligeramente por encima de 90 °, en el cordón depositado en la pieza de trabajo.

El electrodo central se mantiene a un poco menos de 90 °, mientras que el electrodo posterior, tanto en el sistema de electrodo doble como en el triple, se mantiene a aproximadamente 70 ° a 75 ° para obtener una superficie de cordón de soldadura suave. En la figura 8.36 se ilustran tres etapas en el llenado de una ranura de unión. Los ajustes de corriente y voltaje para sistemas de 3 cables pueden ser, por ejemplo, como el electrodo principal a 1000A a 32V, el electrodo posterior a 500A a 42V, con el electrodo central a 700A a 38V.

Fig. 8.36 Tres etapas en el llenado de una ranura de unión por un proceso de SAW de triple electrodo

Aparte de los sistemas de cable múltiple, las tasas de deposición en la SIERRA también se pueden aumentar agregando polvo de hierro a la junta bajo el flujo. El hierro, por lo tanto, se derretirá y se convertirá en parte del cordón de soldadura; esto aumenta considerablemente la velocidad de exposición sin tener ningún efecto negativo en las propiedades de la soldadura. El polvo de hierro se puede utilizar con un sistema de sierra de cable simple o múltiple; la magnitud del aumento en las tasas de deposición se muestra en la Fig. 8.37.

Otra variante del proceso es una en la que el alambre de relleno separado o "frío" se alimenta a la zona del arco. Este cable de relleno en frío puede ser sólido para el núcleo de fundente para agregar aleaciones especiales al metal de soldadura. El control adecuado de la adición de estos elementos de aleación puede llevar a una mejora considerable en las propiedades de soldadura. El alambre con núcleo de fundente también se puede utilizar como un alambre de electrodo regular para lograr la adición a elementos de aleación especiales en el metal de soldadura. Tales variantes del proceso, sin embargo, necesitan una consideración cuidadosa y previa para sus aplicaciones apropiadas.

Variante # 4. Soldadura por arco Fus:

La soldadura por arco eléctrico o la soldadura continua con electrodo cubierto es una variante del proceso de SIERRA que también puede considerarse un híbrido entre los procesos de SMAW y SAW porque tiene un arco abierto como en SMAW pero el equipo empleado es el que se utiliza para el proceso de SAW automático. El arco abierto de Fus Arc Welding permite al operador ver en todo momento lo que está sucediendo en el grupo de soldadura.

El alambre del electrodo utilizado se cubre continuamente con un flujo que se mantiene en la red enrollada en espiral que consiste en alambres delgados alrededor de un alambre de núcleo sólido como se muestra en la Fig. 8.38. Para lograr el contacto eléctrico, estos cables enrollados en espiral se mantienen al descubierto en sus periferias más externas.

El proceso se inicia avanzando primero el cable cubierto de flujo para avanzar y hacer contacto con el trabajo y luego se retrae para crear un arco estable. El arco puede estar provisto _{de un} blindaje adicional de CO2 para mejorar en gran medida la calidad de la soldadura debido a una mayor libertad en la composición del flujo y los niveles más altos permisibles de corriente de soldadura.

Por lo tanto, el proceso de arco de fusibles utiliza el sistema de arco controlado para mantener la longitud del arco constante. Esto se hace detectando el voltaje del arco que es casi directamente proporcional a él; que luego se utiliza para controlar la velocidad de alimentación del electrodo.

Este proceso se utiliza principalmente para soldar costuras longitudinales y, por lo tanto, es especialmente útil en la construcción naval y en las fabricaciones estructurales que emplean soldaduras de filete. Para estas aplicaciones, el proceso es particularmente exitoso debido a sus características de arco abierto y la tolerancia a las condiciones climáticas y de la superficie de la placa.