Tema: SOLDADURA DEL HIERRO FUNDIDO Cuándo se suelda fierro fundido? Reparaciones en fundiciones ( producción o luego de servicio) Unión de pequeñas fundiciones para crear un componente más grande ¿ Es difícil soldar fierro fundido? Esta entre los materiales más difíciles de soldar porque: – Tendencia elevada a la fisuración – Tiene alto contenido de carbono y en diferentes formas – Existe una amplia variedad de micro estructuras y composiciones químicas – Es un material de naturaleza frágil y de poca elongación – Tiene alta tendencia a la porosidad ya que el grafito absorbe y retiene lubricantes y otros líquidos – Los esfuerzos residuales desarrollados pueden causar fisuración ¿ Es difícil soldar fierro fundido? Porosidad Metal de soldadura Hierro fundido líquido al enfriar rápido tiende a formar carburos duros suceptibles a la fisuración y difíciels de maquinar. Esto se puede reducir con aleantes, selección del aporte, baja dilución, PWHT, etc. Zona afectada por calor El grafito no es afectado sensiblemente. La matriz se transforma en martensita con un enfriamiento rápido. Se puede disminuir esta dureza con enfriamiento lento y PWHT Soldabilidad relativa de hierros fundidos... Test desarrollado por Committee of Welding Iron Castings Se hace una soldadura autógena a diferentes temperaturas Se determina la Temperatura de no Fisuración ( No crack temperature): TNF Esta esta correlacionada con la composición química CE= C+0.31Si+0.33P+0.45S-0.028Mn+Mo+Cr0.02Ni-0.01Cu TNF mejor soldabilidad CE mejor soldabilidad Composiciones - test Antes de soldar... Prueba de contaminantes : cordón de 2 – 3 pulgadas, quitar escoria y esmerilar hasta la superficie original Debe encontrase una superficie densa sin porosidades Esta prueba también puede usarse para probar el material de aporte Arena, pintura,grasa, etc debe ser removido Temperatura de remoción de grasas y aceites: 370°C a 480°C Antes de soldar... Remover completamente los defectos Defectos lineales : agujeros o cordones con aportes dúctiles : Ni ó Fe-Ni Si se prepara con AAC no tocar el material base con el electrodo de carbón AAC creará una ZAC Esta ZAC puede ser removida por esmerilado Diseños de junta... En materiales delgados usar juntas en “V” o en “U” Además los ángulos de bisel deben ser incrementados si se usan aportes de niquel. El charco de soldadura es mas viscoso y difícil de manipular que los aportes de acero Los talones deben ser disminuidos pues los aportes de base níquel tienen menor penetración que los aportes de acero Espesores delgados... Diseños de junta... En espesores gruesos ( mayores a ½ pulgada) usar juntas que distribuyan los esfuerzos creados durante la soldadura. Biseles a ambos lados son efectivos para este fin: doble “ V” o doble bisel hasta espesores de ¾” Para espesores mayores a ¾” usar doble “U” o doble “J” Cuando se accede sólo por un lado se puede usar una “ U” modificada Espesores gruesos... Espesores gruesos... Precalentamiento... Menor calor aportado menor ZAC Ventajas del precalentamiento: – Reduce velocidad de enfriamiento – Reduce dureza de la ZAC – Disminuye los esfuerzos residuales – Disminuye la distosión – Mejora la fusión – Reduce los gradientes de temperatura cuando se sueldan materiales delgados con materiales gruesos Precalentamiento... Mientras más tendencia haya a la fisuración ( menor ductilidad) más importante es el precalentamiento. Se puede usar el CE como un guía Cuando se sueldan espesores diferentes calentar mas el más grueso Una pieza compleja requiere más precalentamiento Debe ser mantenido durante toda la soldadura luego de lo cual se debe verificar un enfriamiento lento. Precalentamiento: 320 °C – 540°C baja tendencia a formar martensita Precalentamiento... Aplicar el precalentamiento de forma tal que el metal de soldadura y la ZAC se encuentren en compresión durante el enfriamiento Precalentamiento... Precalentamiento aplicado en forma adecuada de modo que la unión esta en compresión luego de la soldadura Precalentamiento... Temperatura de precalentamiento e interpase recomendadas Tipo Gris Matriz - Temperatura Temperatura mínima °C máxima °C 316 650 Maleable Ferrítica 20 650 Maleable Perlítica 20 – 316 650 Dúctil Ferrítica 20 650 Dúctil Perlítica 20 - 316 650 Precalentamiento... Tp ( °C) Dureza metal de soldadura *(BHN) Dureza ZAC (BHN) Dureza Metal base (BHN) No 342 – 362 426-480 165 – 169 Martensita 107 297 – 362 404 – 426 165 – 169 Martensita, perlita y carburos 232 305 – 340 362 – 404 169 316 185 - 228 255 - 322 169 - 176 400 Microestructura ZAC Más perlita Casi toda la mertensita es reemplazada por perlita No hay martensita *Metal aporte: ENiFe-CI ; metal base: Hierro fundido gris clase 20 Martilleo ( Peening)... Funciones: – Aliviar esfuerzos residuales – Prevenir la distorsión – Disminuir la fisuración Trabajo mecánico: impactos moderados repetidos Golpe debe producir flujo plástico, no rotura Se aplica en caliente ( por encima de 540°C) con un martillo redondeado de diámetro entre ½” y ¾” Enfriameinto lentomenores esfuerzos residuales Metales de aporte... Especificación AWS : ANSI/AWS A5.15 Specification for Welding Electrodes and Rods for Cast Iron Aportes de Acero Inoxidable...¡NO! – Tendencia a formar carburos de cromo – Alta diferencia entre resistencias mecánicas – Alta diferencia entre coeficientes de enlongación Metales de aporte... Aportes hierro fundido – AWS A5.15 ECI – Núcleo de fierro fundido – Buena compatibilidad de color con el hierro fundido gris – Depósito frágil; tendencia a la fisuración Aportes base acero – AWS A5.15 tiene núcleo de acero – Metal de soldadura endurecido por dilución con metal base – Muy difíciles de maquinar – Contracción del acero es mayor que la del fierro fundido por lo que hay grandes esfuerzos residuales Metales de aporte... Aportes base níquel – Baja tendencia a la fisuración – La solubilidad del carbono en níquel es muy baja ( 0.02%). – Conforme el cordón enfría el carbono es rechazado y precipita como grafito – Esto produce la expansión del volúmen del metal de soldadura disminuyendo los esfuerzos de contracción – Por lo tanto se disminuye la posibilidad de fisuración – Fósforo tiene tendencia a fisurar depósitos ricos en níquel Metales de aporte... Aportes base níquel – AWS A5.15: ENi-CI : Depósito suave y maquinable – Producto OERLIKON : CITOFONTE – Aportes Níquel – Fierro a. Depósitos más dúctiles y resistentes b. Más tolerable al fósforo c. Menor coeficiente de expansión que el níquel d. Más baratos que los aportes de alto níquel e. AWS A5.15 ENiFe-CI f. Producto OERLIKON : EXSANIQUEL Fe Metales de aporte... Aportes base Níquel – Aportes Níquel – Fierro – Manganeso a. ER NiFeMn-CI b. Rango de solidificación más compatible con el metal base ( liquidus 100 °C mas bajo que en sistemas Ni-Fe) c. Coeficiente de expansión térmica mas cercano a la de los fierros fundidos dúctiles d. Se puede obtener juntas de 100% de eficiencia en fierros fundidos dúctiles E Ni CI: CITOFONTE 96% de Níquel Recomendados para soldaduras dúctiles de unión y reparación en fundiciones ó disimiles DEPOSITO DE SOLDADURA ALTAMENTE ELASTICO Para soldaduras en frío o caliente Garantiza máxima calidad de juntas en piezas livianas, paredes delgadas, cuando las tensiones de contracción no son elevadas ó cuando el contenido de fósforo es menor de 0,20%. Tiene algunas limitaciones cuando las superficies a soldar están oxidadas ó han perdido elementos de aleación por efecto de la temperatura. ¿Cómo disminuimos los esfuerzos residuales? ¿Cómo disminuimos los esfuerzos residuales?
