Proceso de Soldadura FCAW

La soldadura por arco con núcleo de fundente (flux cored arc welding, FCAW) es un proceso de soldadura por arco que aprovecha un arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. Este proceso se emplea con protección de un fundente contenido dentro del electrodo tubular, con o sin un escudo adicional de gas de procedencia externa, y sin aplicación de presión.El electrodo con núcleo de fundente es un electrodo tubular de metal de aporte compuesto que consiste en una funda metálica y un núcleo con diversos materiales pulverizados. Durante la soldadura, se produce un manto de escoria abundante sobre la superficie de la franja de soldadura.

El aspecto que distingue al proceso FCAW de otros procesos de soldadura por arco es la inclusión de ingredientes fundentes dentro de un electrodo de alimentación continua. Las notables características de operación del proceso y las propiedades de la soldadura resultante se pueden atribuir al empleo de este tipo de electrodo.

FCAW - Tipos de Proteccion

El proceso FCAW tiene dos variaciones principales que difieren en su método de protección del arco y del charco de soldadura contra la contaminación por gases atmosféricos (oxigeno y nitrógeno). Una de ellas, la FCAW con autoprotección, protege el metal fundido mediante la descomposición y vaporización del núcleo de fundente en el calor del arco. El otro tipo, la FCAW con escudo de gas, utiliza un flujo de gas protector además de la acción del núcleo de fundente. En ambos métodos, el material del núcleo del electrodo proporciona una cubierta de escoria sustancial que protege el metal de soldadura durante su solidificación.Normalmente, la soldadura por arco con núcleo de fundente es un proceso semiautomático, aunque también se emplea para soldadura automática y mecanizada.


















La figura muestra el proceso de soldadura FCAW, empleando gas protector adicional.

La siguiente figura muestra el proceso FCAW, sin el empleo de gases protectores.

Aplicaciones Principales FCAW

Las aplicaciones de las dos variantes del proceso FCAW se traslapan, pero las características específicas de cada una las hacen apropiadas para diferentes condiciones de operación. El proceso se emplea para soldar aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables y hierros colados. También sirve para soldar por puntos uniones traslapadas en láminas y placas, así como para revestimiento y deposición de superficies duras.

El tipo de FCAW que se use dependerá del tipo de electrodos de que se disponga, los requisitos de propiedades mecánicas de las uniones soldadas y los diseños y embotamiento de las uniones. En general, el método auto-protegido puede usarse en aplicaciones que normalmente se unen mediante soldadura por arco de metal protegido. El método con escudo de gas puede servir para algunas aplicaciones que se unen con el proceso de soldadura por arco de metal y gas. Es preciso comparar las ventajas y desventajas del proceso FCAW con las de esos otros procesos cuando se evalúa para una aplicación específica.

En muchas aplicaciones, el principal atractivo de la soldadura por arco con núcleo de fundente, en comparación con la de arco de metal protegido, es la mayor productividad. Esto generalmente se traduce en costos globales más bajos por kilogramo de metal depositado en uniones que permiten la soldadura continua y están fácilmente accesibles para la pistola y el equipo de de fabricación en general, recubrimiento, unión de metales FCAW. Las ventajas consisten en tasas de deposición elevadas, disímiles, mantenimiento y reparación.

Factores de operación altos y mayores eficiencias de deposición Las desventajas más importantes, en comparación con el (no se desechan "colillas" de electrodo). Tiene amplia aplicación en trabajos de fabricación en taller, mantenimiento y construcción en campo.

Caracteristicas Principales FCAW

Los beneficios de FCAW se obtienen al combinarse tres características generales:

a. La productividad de la soldadura de alambre continuo.
b. Las cualidades metalúrgicas que pueden derivarse de un fundente.
c. Un escoria que sustenta y moldea la franja de soldadura.

Este proceso es especial, al combinar características de la soldadura por arco de metal protegido (SMAW), la soldadura por arco de metal y gas (GMAW) y la soldadura por arco sumergido (SAW).

Limitaciones del Proceso

a. El proceso de FCAW actual está limitado a la soldadura de metales ferrosos y aleaciones con base níquel.

b. El proceso produce una cubierta de escoria que es preciso eliminar.

c. El alambre de electrodo para FCAW cuesta más por unidad de peso que por el alambre de electrodo solido, excepto en el caso de algunos aceros de alta aleación.

d. El equipo es más costoso y complejo que el que se requiere para SMAW; no obstante, el aumento en la productividad casi siempre compensa esto.

e. El alimentador de alambre y la fuente de potencia deben estar relativamente cerca del punto de soldadura.

f. En la versión con escudo de gas, el escudo externo puede sufrir efectos adversos por el viento y las corrientes de aire, esto no es un problema con los electrodos auto-protegidos, excepto cuando hay vientos muy fuertes, porque el escudo se genera en el extremo del electrodo, que es exactamente donde se requiere.

g. Se genera mayor cantidad de humos y vapores (en comparación con GMAW y SAW).

Proceso GMAW

La aceptación formal del término GMAW, se dio en el momento en el que el empleo de gases inertes y activos hicieron parte del proceso.

En los años en que este proceso fue comercializado para soldar aluminio, se empleaba un gas inerte. Por lo anterior se le demonio MIG (Metal Inert Gas).

El sistema MIG fue introducido a fines del año 1940. El proceso es definido por la AWS como un proceso de soldadura por arco, donde la fusión se produce por calentamiento con un arco entre un electrodo de metal de aporte continuo y la pieza, donde la protección del arco se obtiene de un gas suministrado en forma externa, el cual protege el metal líquido de la contaminación atmosférica y ayuda a estabilizar el arco.

Usos y Ventajas

- Único proceso de electrodo consumible que puede servir para soldar todos los metales y aleaciones comerciales.
- No tiene restricción de tamaño de electrodo limitado, como en electrodo revestido.
- Permite soldar en todas las posiciones. (no es posible con arco sumergido).
- Permite una taza de deposición más alta que con otros procesos.
- Permite velocidades de soldadura mayores.
- Casi no requiere de limpieza después de la soldadura.

Limitaciones

- El equipo de soldadura es más complejo, más costoso y menos transportable que el de SMAW.
- La pistola de soldadura es más grande (por su boquilla) dificulta el acceso en algunos lugares, porque no asegura una buena protección con gas del alambre y sus constantes de longitud de arco.
- El arco de soldadura debe protegerse de corrientes de aire que puedan dispersar el gas protector. Limita aplicaciones en exteriores.Niveles relativamente altos de radiación de calor e intensidad de arco.

Transferencia Metalica

En soldadura MIG, las gotas de metal fundido son transferidas a través del arco, desde un alambre-electrodo alimentado continuamente, a la zona de soldadura. Para un diámetro dado de electrodo (d), con una protección gaseosa, la cantidad de corriente determina el tamaño de las gotas (D) y el número de ellas que son separadas desde el electrodo por unidad de tiempo:

Zona A: A valores bajos de amperaje, las gotas crecen a un diámetro que es varias veces el diámetro del electrodo antes que éstas se separen. La velocidad de transferencia a bajos amperajes es sólo de varias gotas por segundo.

Zona B: A valores intermedios de amperaje, el tamaño de las gotas separadas decrece rápidamente a un tamaño que es igual o menor que el diámetro del electrodo, y la velocidad de separación aumenta a varios cientos por segundo.

Zona C: A valores altos de amperaje, la velocidad de separación aumenta a medida que se incrementa la corriente, las gotas son bastante pequeñas.

Existen tres formas de transferencia metálica:

1. Transferencia “Spray”, Aspersión o de Rocío.
2. Transferencia “Globular”.
3. Transferencia en “Corto-Circuito”.

El tipo de transferencia está determinado por varios factores. Entre los más influyentes de éstos están:

a. Magnitud y tipo de la corriente de soldadura.
b. Diámetro del electrodo.
c. Composición del electrodo.
d. Extensión del electrodo.Gas protector.

Gases Protectores - GMAW

Gases inertes y activos se emplean en el sistema GMAW. Cuando se desea soldar metales no ferrosos, se emplea gases inertes debido a que ellos no reaccionan con los metales. Los gases inertes usados en sistema MIG son: Argón, Helio y mezclas de Argón-Helio.

Sin embargo, en la soldadura de metales ferrosos se puede emplear gases inertes o activos. Gases activos como: Dióxido de Carbono, Mezclas de Dióxido de Carbono, o gases protectores que contienen algún porcentaje de Oxígeno. Estos gases no son químicamente inertes y pueden formar compuestos con los metales. Hay varios factores que es necesario considerar al determinar el tipo de gas de protección a emplear. Estos son:

a. Tipo de metal base.
b. Características de arco y tipo de transferencia metálica.
c. Velocidad de soldadura.
d. Tendencia a provocar socavaciones.
e. Penetración, ancho y forma del depósito de soldadura.
f. Disponibilidad.
g. Costos del gas.
h. Requerimientos de propiedades mecánicas.

La siguiente tabla muestra ejemplos de gases y mezclas empleadas en soldadura de diferentes materiales con proceso GMAW.

Descripción del Proceso

En nuestros días, las exigencias tecnológicas en cuanto a calidad y confiabilidad de las uniones soldadas, obligan a adoptar nuevos sistemas, destacándose entre ellos la soldadura al Arco con Electrodo de Tungsteno y Protección Gaseosa (TIG).


El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa, que utiliza el intenso calor de un arco eléctrico generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde puede o no utilizarse metal de aporte.

Se utiliza un gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la posibilidad de contaminación de la soldadura por el oxígeno y nitrógeno presentes en la atmósfera. Como gas protector se puede emplear Argón o Helio, o una mezcla de ambos.

La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en todos losmetales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, como también para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raíz en unión de tuberia.

Las soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminación, se hace necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un acabado completamente liso.

Esquema Basico de Soldadura

Soldadura GTAW - TIG

La soldadura TIG, proporciona unas soldaduras excepcionalmente limpias y de gran calidad, debido a que no produce escoria. De este modo, se elimina la posibilidad de inclusiones en el metal depositado y no necesita limpieza final. La soldadura TIG puede ser utilizada para soldar casi todo tipo de metales y puede hacerse tanto de forma manual como automática. La soldadura TIG, se utiliza principalmente para soldar aluminio, y aceros inoxidables, donde lo más importante es una buena calidad de soldadura. Principalmente, es utilizada en unión de juntas de alta calidad en centrales nucleares, químicas, construcción aeronáutica e industrias de alimentación.