ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE INGENIERÍA DE SOLDADURA
Ítem
Formato(1)
Ortografía(1)
Objetivos(1)
Introducción(1)
Informe(4)
Conclusiones y
Rec(2)
Puntuación
(/2)
PRÁCTICA # 1
Soldadura por arco revestido con electrodo metálico revestido
Luis Garzón
Período: 2021-B
Docente: Ing. David García
Fecha de realización: 27/11/2022
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INFORME
OBJETIVOS
•
•
•
•
•
Evaluar cómo se forma el cordón utilizando diferentes electrodos para el proceso
SMAW con una técnica de arrastre, sobre una probeta de acero A-36 de 3mm
de espesor.
Realizar una comparación visual tanto de la formación de escoria como de la
forma y uniformidad del cordón.
Comparar soldadura SMAW a DC + y DC-.
Determinar la tase aporte para cada electrodo a diferentes corrientes.
Observar cómo varía la tensión mientras avanza el electrodo.
RESULTADOS OBTENIDOS
Tabla 1 - Datos obtenidos antes y después de soldar sobre una probeta de Acero A36
Material
de la
probeta
Acero
A36
Acero
A36
Acero
A36
Acero
A36
Tiempo de
Tipo de
soldadura
electrodo
(s)
Masa de la probeta (g)
Antes
Con
Escoria
Sin
Escoria
Masa del
electrodo (g)
Corriente
Antes Después
Rango de
tensiones
(V)
Mín
Máx
24
27
7010
34,90
83
92
91
13
5
50
6011
25,08
79
85
84
13
6
55
29,5 31,8
E308L
34,38
81
88
85
20
12
60
22,2 24,1
7018
43,10
85
92
91
19
8
65
22,8 25,6
RESULTADOS CALCULADOS
Calcular la tasa de aporte del electrodo 𝑚̇ para cada cordón de soldadura.
Realice solo un ejemplo de cálculo.
Se define la tasa de aporte del electrodo como:
𝑚̇𝑐
𝑚̇ =
𝑡
Donde mc es la masa del cordón, y t el tiempo en el que este se formó.
Por ejemplo, para el electrodo 7010, tomando los datos de la tabla 1:
𝑚̇𝑐 = (13 − 5) = 8 𝑔
𝑡 = 34,9 𝑠
8𝑔
𝑔
𝑚̇ =
= 0,229 ⁄𝑠
34,9 𝑠
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Realizando esto de forma análoga para las demás probetas:
Figura 1 - Tasa de aporte para cada electrodo
Tipo de
electrodo
mc (g)
𝒎 (g/s)
7010
8
0,229
6011
7
0,279
E308L
8
0,233
7018
11
0,255
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Comparar los acabados de los cordones de las probetas de las juntas
soldadas, relacionar las variaciones con las variables del procedimiento de
soldadura en cada caso.
Figura 2 - Probetas post-soldadura con electrodo: 7010, 6011, E308L, 7018. (De izquierda a derecha).
En la figura 1 se pueden observar los acabados de los cordones de soldadura
después de retirarse la escoria en su superficie. Se puede apreciar una notoria
diferencia entre las probetas de la izquierda, que provienen de electrodos con
revestimiento celuloso y las de la derecha, que provienen de revestimiento
butílico.
La diferencia visiblemente existente es, en esencia, mayormente estética, pues
un electrodo celuloso deja salpicaduras en el cordón; mientras que un electrodo
butílico deja un acabado más limpio sobre el cordón.
Analizar cuáles son las mejores variables de soldadura para obtener una
mejor calidad en una junta soldada mediante proceso SMAW.
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Una buena variable para controlar la calidad del proceso de soldadura, sin duda
es la velocidad de avance. Una elevada velocidad de avance no permitiría
depositar la suficiente cantidad de material para formar un adecuado cordón. De
forma inversa, si la velocidad de avance es insuficiente, se acumulará un exceso
de material sobre el cordón, provocando irregularidades, además de demostrar
falta de destreza de parte del soldador.
Otra variable a tomar en cuenta es la corriente, pues una corriente demasiado
elevada “carcomería” la placa base debido a una excesiva potencia eléctrica
producto del efecto Joule. Caso contrario sería el tener una corriente escasa,
provocando que no se forme el charco y que no se deposite correctamente el
material de aporte.
Dependiendo del material a utilizar y el electrodo utilizado, es importante también
tomar en cuenta la polaridad utilizada, pues según cuál se utilice, se calentaría
más el electrodo o más la placa base.
Consulta
Explique la influencia de las variables del proceso de soldadura en la tasa
de aporte del electrodo.
Variación del voltaje: Según la destreza del soldador, existirán o no
considerables picos de tensión. Al variar la distancia entre la punta del electrodo
y la placa base, varía la resistencia, alterando la temperatura del arco. Con una
excesiva variación de tensión, se espera una tasa de aporte inconstante. Sin
embargo, en un proceso SMAW, aun variando el voltaje, se esperan una tasa de
aporte elevada, siempre y cuando se supere un voltaje mínimo, bajo este valor,
la tasa de aporte disminuirá considerablemente junto con la disminución de la
tensión.
Intensidad: La intensidad es directamente proporcional a la energía aportada en
forma de calor al material de aporte del electrodo, provocando mayor tasa de
metal fundido por unidad de tiempo. Es decir, la tasa de aporte se elevará junto
al elevar la intensidad, y viceversa.
Velocidad de avance: Esta variable tiene una curiosa relación con la tasa de
aporte, a moderada velocidad de avance, la tase de aporte es máxima; esto se
debe a que, a velocidades muy bajas, el arco de soldadura actúa más en el
charco de metal de soldadura que sobre el metal base con lo que se reduce la
penetración efectiva, provocando que exista acumulación sobre el material de
aporte. A velocidades muy altas, habrá una tendencia a producir socavado a lo
largo de los bordes del cordón de soldadura debido a que hay insuficiente
deposición de metal de aporte para llenar el trayecto fundido por el arco,
provocando nuevamente una disminución en la tasa de aporte.
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Indique la relación que existe entre la intensidad de corriente y la tasa de
aporte del electrodo.
De forma intuitiva se podría llegar a la conclusión de que existe una relación
directa entre la intensidad de corriente y la tasa de aporte del electrodo, debido
a que, al aumentar la corriente, aumenta la cantidad de metal fundido de aporte;
sin embargo, sin evidencia no puede corroborarse tal afirmación. Por esta razón
se presentan las siguientes tablas realizadas publicadas por la revista Springer
Nature de Suiza, donde se comprueba que, bajo pequeñas excepciones, es
correcta la anterior información:
Tabla 2 - Parámetros calculados para varilla de Φ2.4 mm a diferentes valores de intensidad de corriente
Tabla 3 - Parámetros calculados para varilla de Φ3.2 mm a diferentes valores de intensidad de corriente
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Tabla 4 - Parámetros calculados para varilla de Φ4.0 mm a diferentes valores de intensidad de corriente
Como se puede observar, la tasa de aporte total y por amperio van aumentando
conforme la intensidad de corriente aumenta de igual manera.
Especifique las características de los tipos de electrodos utilizados en la
práctica.
Electrodo 7010: Es un electrodo celulósico con silicato de sodio y con
características de penetración sobresalientes; propiedades mecánicas por
encima de norma, resaltando su resistencia a la tensión, resistencia en el punto
de cedencia y porcentaje de elongación.
Recomendado para soldar tubería en todas posiciones en pasos múltiples o
sencillos, para tendido de líneas de conducción de petróleo, fácil
desprendimiento de escoria y limpieza rápida.
Electrodo 6011: Este electrodo posee un revestimiento de tipo celulósico
diseñado para ser usado con corriente alterna, pero también se le puede usar
con corriente continua, electrodo positivo. La rápida solidificación del metal
depositado facilita la soldadura en posición vertical y sobrecabeza. El arco puede
ser dirigido fácilmente en cualquier posición, permitiendo altas velocidades de
deposición (soldadura).
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Este electrodo es apto para ser utilizado en todas las aplicaciones de soldadura
en acero dulce, especialmente en trabajos donde se requiera alta penetración.
Electrodo E308L: Este electrodo se caracteriza por un arco estable de
transferencia spray, cuyo depósito es de excelente forma y apariencia. La
escoria se desprende fácilmente, además de tener muy buena reanudación de
arco por lo que se aconseja usarlo en soldadura intermitente. El depósito es de
acero inoxidable austenítico. El electrodo 308L ha sido diseñado principalmente
para soldar aceros inoxidables austeníticos con un contenido extra bajo de
carbono.
Electrodo 7018: Este electrodo tiene bajo contenido de hidrógeno, con polvo de
hierro en el revestimiento para soldar en todas posiciones. Tiene elevada
tenacidad, altas propiedades mecánicas a temperaturas bajo cero, es
recomendable para depósitos en los cuales se desee minimizar el riesgo de
fractura y tener la menor cantidad posible de poros, gracias a las características
de su recubrimiento.
Conclusiones
•
•
•
La tasa de aporte es una variable que permite dar una idea del comportamiento
del electrodo al someterse a diferentes variables, tales como el material, la
corriente o la velocidad de avance.
Parte considerable de la masa del electrodo proviene de su revestimiento, y esto
puede apreciarse en las mediciones realizadas en la balanza antes y después
de retirar la escoria, ya que ésta proviene del revestimiento de la varilla.
Utilizar la polaridad correcta según sea el caso, permite obtener un charco de
soldadura más estable, obteniéndose un cordón uniforme y de mejores
propiedades mecánicas.
Bibliografía
Bashkar, R., Balasubramanian, V., Mani, C., & Sonar, T. (2021). Establishing empirical
relationship between welding current and weld metal deposition rate for
submerged arc welding process. Multiscale and Multidisciplinary Modeling,
Experiments and Design, 4(4), 275-291.
INFRA. (S.F.) Electrodos baja aleación. (ASME SFA-5.5/SFA-5.5M, AWS A5.5/A5.5M).
http://www.electrodosinfra.com.mx/pdf/hojas_tecnicas/especiales/baja_aleacion
/INFRA7010-P1.pdf
Guardado, A. (2022). Propuesta de diseño de una máquina semiautomática para asistir
el proceso de soldadura de recipientes a presión. Universidad del Salvador: El
Salvador.
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