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Acero para soldadura

Definición

El proceso de soldadura consiste en la unión de dos materiales a través de la coalescencia entre sí. Se trata de un recurso tecnológico que se utiliza en todas las industrias y en todas las empresas de manufactura, presentándose en alguna etapa de fabricación y ensamble con una de sus múltiples variaciones. En cuanto a los criterios que determinan la soldabilidad de un metal incluyen el material del electrodo, la velocidad de enfriamiento, los gases de protección y la velocidad de soldadura.

Por su parte, la soldabilidad de los aceros es inversamente proporcional a una propiedad denominada como la templabilidad, que se encarga de medir la probabilidad de formar estructuras de alta dureza, como la martensita, durante el proceso de soldadura. En tanto, la templabilidad del acero depende de su composición química, con grandes cantidades de carbono y de otros elementos de aleación que dan una mayor templabilidad y por lo tanto una soldabilidad menor.

Cabe mencionar que los consumibles de soldadura con un elevado contenido de hidrógeno difusible en el metal de soldadura como el electrodo tipo ilmenita y cal – electrodo de tipo titanio, se recomienda que no debe de ser utilizados para soldadura de aceros de carbón medio/alto y aceros especiales, puesto que se debe usar obligatoriamente consumibles del tipo de bajo hidrógeno.

Acero para Soldadura

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Proceso de soldadura

En cuanto al proceso de soldadura se toman en cuenta mecanismos básicos para producir la unión de dos metales; unión en estado sólido y unión en estado líquido. Por su parte, la unión del estado sólido requiere de la acción de fuerzas externas (impacto, presión) para conseguir la coalescencia de las piezas a soldar. Mientras que la unión en estado líquido, también conocida como unión por fusión, los materiales que se integran o parte de ellos se deben llevar a estado líquido para conseguir su coalescencia, de esta manera no se hace uso de la acción de fuerzas externas. 

Los diferentes procesos de soldadura se clasifican de diferente manera; por la fase con la que se realiza el proceso, por el tipo de energía que produce el calor para la fusión y por la protección utilizada.

Uno de los métodos de soldadura más comunes que existen es la soldadura por arco de metal (SMAW) que consiste en el proceso de la unión de dos metales a través de una fusión localizada, dado al calor que se genera por un arco eléctrico entre un electrodo revestido y el metal base que se desea unir.

La soldadura al arco tuvo auge desde fines del siglo pasado, en donde se utilizaba una varilla metálica descubierta que se desempeñaba como un metal de aporte. Por otra parte, el factor principal que convierte a este proceso de soldadura en un método tan útil es su simplicidad y, por lo tanto, su bajo precio. Ante la variedad de procesos de soldadura disponibles, la soldadura con electrodo revestido no se ha desplazado del mercado, debido a que su sencillez hace que sea un procedimiento práctico; puesto que todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de alimentación, cables, porta electrodos y electrodos.

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Clasificación de acero para soldadura

En lo que respecta a la soldabilidad de los aceros, estos se clasifican de la siguiente manera:

  • Soldables: Se trata de los aceros, cuyo contenido en carbono no excede del 0,25%.
  • Medianamente soldables: el contenido en carbono varía entre 0,25% y 0,4%.
  • Poco soldables: contienen carbono en porcentaje que va de 0,4% a 0,6%.
  • No soldables: Se refiere a aquellos que cuentan con porcentajes de carbono superiores al 6%.

Es importante mencionar que al igual que el carbono, los elementos aleados y las impurezas tienen un grado de participación en la soldabilidad del acero, así como en la aparición de grietas en el cordón de soldadura.

Tipos de acero para soldadura

Aceros de bajo carbono o de baja aleación: Este tipo de acero se componen de carbono 0,10% a 0,25%, manganeso en contenido de 0,25 a 1,5%, fósforo  0,4% como máximo, y con azufre con un 0,5% como máximo. Estos aceros se utilizan ampliamente para la fabricación industrial y la construcción. Se sueldan fácilmente con cualquiera de los procesos ya sea de gases, arco, y por resistencia. En el caso del proceso de soldadura por arco, se concentra hacia la selección de los electrodos recubiertos sobre la base de sus factores de usabilidad. Todos los electrodos se describen en la especificación AWS A5.1 son aplicables a los aceros de media y de baja aleación.

Acero de medio carbono: Estos acero tiene el contenido similar a los aceros de bajo carbono, con excepción del contenido de carbono 0,25 a 0,50% y manganeso 0,60 a 1,65%. Cuando cuenta con carbono y manganeso se recomiendan electrodos de bajo hidrógeno, especialmente en secciones más gruesas. En este caso el precalentamiento puede ser necesario y debe ir desde 150-260º C. 

Aceros de bajo cromo-níquel: Con esta aleación su composición se determina de la siguiente manera: con carbono 0.14-0.34%, manganeso 0.40-0.90%, silicio 0.20-0.35%, níquel 1.10-3.75% y cromo 0.55-0.75%. Las secciones delgadas de estos aceros de bajo carbono se pueden soldar sin precalentamiento. Un precalentamiento de 100-1500C es necesario para el carbono de 0,20%, y para el contenido de carbono superior un precalentamiento de hasta 3200º C debe ser utilizado. Su soldadura debe ser recocida para el alivio de tensiones.

Aceros de bajo Manganeso: En estos aceros incluyen la composición de carbono 0.18-0.48%, manganeso 1.60-1.90% y silicio 0.20-0.35%. No requieren ser precalentados en el rango bajo de carbono y manganeso. En este sentido se recomienda precalentar entre 120-1500º C cuando el carbono se aproxima al rango de 0,25%, y obligatorio en la gama más alta de manganeso. En lo que respecta a las secciones gruesas se deben precalentar y se recomienda un tratamiento de alivio de tensiones es recomendable.

Aceros de bajo cromo: Este acero se conforma con carbono 0,12-1,10%, manganeso 0,30-1,00%, cromo 0,20-1,60%, y silicio 0.20-0.30%. Cuando el carbono se encuentra bajo, estos aceros se pueden soldar sin precauciones especiales. En tanto, en cuanto va a aumentando el carbono y a medida que aumenta el cromo, se obtiene una gran dureza, por lo tanto se requiere un precalentamiento de 4000º C, sobre todo en espesores gruesos.

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