Soldabilidad del hierro fundido

Soldadura. Hierros. Acero inoxidable. Protecciones. Aluminio. Bronce. Latón. Cobre

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Soldabilidad del fierro fundido

Los hieros fundidos son aleaciones de hierro, carbono y silicio en las que generalmente están presentes elementos como el fósforo, asufre, manganeso, ectc. Sucontenido de carbono normalmente es mayor al 2%, estando comprendido netre 2.5 a 4.5 %. Se caracterizan por adquirir su forma directamente colada no pudiéndose someter estas aleaciones a procesos de deformación plástica en frió ni caliente.

Características del fierro fundido

Fierro fundido blanco

La fundición blanca se caracteriza por la presencia del compuesto intersticial duro y frágil denominado carburo de hierro o cementita y por el color de su superficie fracturada

Esta frágil y falta de maquinabilidad limita su utilización industrial, quedando reducido su empleo a guías de laminadoras, molinos de bolas y boquillas de extrución.

También se usa en grandes cantidades como materia de partida de fundición moldeable.

Fierro fundido gris

Este tipo de fundición es de uso mas difundido su nombre se debe al color del color gris que representan sus superficies fracturadas, las cuales manchan de negro los dedos cuando esta superficies rotas son frotadas, lo que es debido a la presencia de partículas de carbono en estado libre( grafito).

La resistencia a la tracción de las fundiciones grises es función de la estructura de la matriz en la que se encuentra el grafito disperso en forma laminar.

Las fundiciones grises se clasifican en 7 tipos según ASTM (20, 25, 30, 35, 40,50y 60)

Fierro fundido maleable.

Este tipo de fundición se obtiene al aplicar al hierro fundido blanco un tratamiento de recocido, calentándolo a una temperatura comprendida entre 850 y 950Cº con el objeto de descomponer la cementita quedando el carbono libre en forma de nódulos irregulares, denominados normalmente carbono de revenido, pueden ser de 2 tipos:

  • El primero es de tipo “europeo” que se obtiene realizando el tratamiento arriba mencionando durante 1 o 2 días y en presencia de oxido ferrico que oxida al carbono superficialmente, con la natural reducción del porcentaje del mismo en la composición final.

  • El segundo tipo es la llamada “fundición maleable americana”, que se obtiene prolongando el recocido, a veces hasta 8 días, y con una estructura de fondo ferritica.

Fierro fundido nodular

Este tipo de fundición se llama también fundición dúctil y fundición con grafito esferoide.

Se caracteriza porque en ella aparece el grafito en forma esferoidal o de glóbulos minúsculos.

El contenido de carbono en la fundición nodular es igual al de fundición gris. Las partículas de grafito esferoidal se forman durante la solidificación, debido a la presencia de pequeñas cantidades de algunos elementos formadores de nódulos como el magnesio y el serio.

Clasificación de las fundiciones.

Clasificaremos las fundiciones desde 2 puntos de vista

.

a.de acuerdo a su fractura.

De acuerdo al aspecto que presentan las piezas fundidas después de rotas se clasifican en:

    • fundición gris (gris oscuro)

    • fundición Blanca( blanco brillante)

    • fundición atruchada(grisáceo)

b.De acuerdo a micro estructura.

De acuerdo a su micro estructura se clasifican en tres grupos.

    • Fundiciones en las que todo el carbono se encuentra combinado formando cementita y que al romper presenta fractura de fundición blanca

    • Fundiciones en las que todo el carbono esta en estado libre formando grafito.

    • Fundiciones en las que parte del carbono esta libre y parte combinado en forma de cementita.

Soldabilidad

De todas las clases de fierro fundido que se indican, se calculan que el 90% de las piezas fabricadas de fierro fundido en el mundo son de fundición gris, la fundición maleable y la nodular van ganando cada día un mayor terreno en el campo de las fabricaciones por fundición.

Desde el punto de vista de la soldabilidad podemos indicar lo siguiente:

  • La fundición blanca presenta muy serios problemas para soldarla

  • La fundición gris es soldable con los métodos apropiados para soldar fierro fundido y su ejecución es un hecho corriente en la industria.

  • Un método practico de soldar la fundición maleable, cuando no interesa el color de la soldadura es el empleo de varillas de aleaciones de cobre, ósea la soldadura fuerte( brazing)

  • La fundición nodular que se viene empleándose cada día en mayor proporción en nuestro medio, es también soldable, cuando se observan las instrucciones que para el efecto se indican.

Métodos

En la soldadura de fierro fundido gris los procedimientos más usuales son:

  • Soldadura oxi-acetilenica.

  • Soldadura al arco electrico con precalentamiento en caliente.

  • Soldadura al arco electrico sin precalentamiento( soldadura fría)

La soldadura oxi-acetilenica es mas indicada para soldar piezas de pequeñas dimensiones.

La soldadura por arco eléctrico se prefiere para cuerpos voluminosos y de paredes gruesas, previa preparación de los bordes a unir.

En la soldadura eléctrica es necesario distinguir fundamentalmente la soldadura con precalentamiento (soldadura en caliente) y la soldadura sin precalentamiento (soldadura en frió).

La soldadura en caliente es de alta calidad y la soldadura en frió debe tomarse como un procedimiento auxiliar cuando por razones de trabajo el precalentamiento no resuelta factible.

La industria economiza grandes cantidades de dinero, utilizando la soldadura para reparación de piezas fundidas rotas, desgastadas o simplemente dañadas.

Electrodos

  • citofonte o superfonte

  • Ferrocord U.

Soldabilidad al acero inoxidable

La designación “acero inoxidable” es el termino popular usado para especificar aquellos aceros aleados que tienen gran resistencia contra agentes corrosivos, como el agua, el agua marina, la atmósfera o el medio ambiente y las soluciones salinas, acidas, etc.

Las propiedades de estos aceros se obtienen por aleación con distintos componentes en especial el cromo así como el níquel, molibdeno, manganeso silicio, cobre, titanio, niobio, etc.

La resistencia a la corrección proviene de una película de oxido, que se forma en la superficie del metal y que contiene notables cantidades de cromo.

Clasificación

a.- austenitico:

Los aceros inoxidables austeniticos constituyen el máximo tonelaje de aceros inoxidables de uso industrial, contienen cromo y níquel como los principales elementos de aleación, son de estructura predominante austenica, las propiedades de estos aceros dependen de las cantidades relativas de cromo y níquel presentes en el acero y se modifican por la adición de otros elementos aleantes como el titaneo molibdeno y el tungsteno.

Se caracterizan por su excelente resistencia a la corrosión y a la oxidación.

b.-ferritico:

Los aceros inoxidables ferriticos son aleaciones de hierro de cromo y carbono con o sin adiciones pequeñas de otros elementos; el cromo es el único elemento importante. Estos aceros tienen la característica común de ser magnéticos y de conservar su estructura ferritica sin que la misma sea afectada por el tratamiento térmico.

La resistencia mecánica de estos aceros es relativamente alta y en estado recocido son muy dúctiles.

Su resistencia al ataque corrosivo es muy elevada sobre todo a la oxidación producida a altas temperaturas.

Los aceros inoxidables ferriticos encuentran amplio uso,gracias a su excelente resistencia al oxidación y corrosión.

Aceros inoxidables martensitico

Los aceros martensiticos al cromo tienen un contenidote 13-17%cr (la fundicion de acero tiene como máximo 30%) y un contenido de 0.10.1.00%de c (la fundicion de acero hasta 1.6%) ciertos aceros tienen estructura transformable y pueden templarse.

Los aceros inoxidables martensiticos combinan buenos propiedades mecanicas con excelente resistencia ala corrosion, haciendoles especialmente adecuados para aplicaciones.

Soldabilidad general de las clasificaciones de los aceros inoxidables

  • Conductibilidad térmica. Los aceros inoxidables austenicos tienen una conductibilidad térmica sensiblemente menor a los aceros comunes.

  • Punto de fusión. El punto de fusión de los aceros inoxidables austenicos es algo mas bajo que el de los aceros comunes.

  • Coeficiente de dilatación. El coeficiente de dilatación en los aceros inoxidables de los grados de la serie 400 es aproximadamente igual o algo inferior en los aceros comunes.

  • Los aceros inoxidables martensiticos su conductibilidad térmica es similar a la de los aceros ferriticos.

Electrodos

  • Citofonte.

  • Cromocort 512.

  • Inox A

  • Inox BW

  • Inox 29/9

RECUBRIMIENTOS PROTECTORES

El recubrimiento protector consiste en el deposito de una o varias capas de soldadura de características muy especiales en las superficies de piezas muy desgastadas o deterioradas, evitando de esta manera el costoso reemplazo de esta pieza.

Electrodos.

  • Citodur 350

  • Citodur 600

  • Citomangan

  • Toolcord

  • Supercito

Métodos

- Hay que poner atención para lograr una superficie del metal base bien limpia, antes de depositar el material de recargue. Es necesario remover la herrumbre, las escamas de oxido, las grasas y la suciedad que pueda tener.

- Cuando hay que aplicar el recubrimiento protector a ranuras o acanaladuras, rincones o campos relativamente delgados, es necesario redondear sus bordes o puntas, para evitar u sobre calentamiento, localizando o el requemado de bordes y cantos.

- Es necesario poner un cuidado especial en la remoción de la escoria de la capa de soldadura ya terminada, para evitar que la misma quede atrapada por las capas subsiguientes o continuas.

- emplear un arco corto sin tocar el baño de fusión.

- Antes de aplicar los diversos tipos de electrodos, se recomienda siempre leer las instrucciones correspondientes, por cuanto su aplicación puede requerir de indicaciones más precisas y detalladas que las da aquí.

Clasificación

  • Abrasión: decimos que una pieza se desgasta por abrasión cuando se encuentra en constante fricción con piedras cascajo, arenilla, tierra, arena y otros materiales sólidos no metálicos. Generalmente, los recubrimientos protectores por soldadura que deben resistir los desgastes por abrasión, deben de ser de una gran dureza.

  • Rozamiento metálico: cuando un metal roza con otro metal tarde o temprano sufre un desgaste debido a que uno de los metales es mas duro que el otro, ya que nunca se recomienda que dos metales iguales rocen entre si.

  • Corrosion: es el efecto que sufran las piezas cuando son atacadas por líquidos o sólidos que actúan en forma química, como es el caso de ataques por sales, ácidos u otros agentes químicos.

  • Cavitacion: es el desgaste que sufre el metal por acción de líquidos que están en movimiento.

Soladabilidad al aluminio

Características.

El aluminio es un metal liviano, muy resistente a la corrosión, de alta conductibilidad calorífica y eléctrica, muy maquinable y moldeable; posee muchas otras propiedades de gran importancia en la civilización moderna.

Básicamente podemos distinguir dos tipos de aluminio:

Clasificaciones:

a.- Aluminio laminado, en forma de planchas, laminas, tubos, perfiles diversos y ángulos, que fundamentalmente tienen las mismas características en cuanto a soldabilidad.

b.- Aluminio fundido, que se presenta en forma de piezas moldeadas de diferente conformación y que son propiamente aleaciones de aluminio y cuya soldabilidad puede diferir de una pieza a otra.

Soldabilidad: inicialmente se utilizaba el aluminio casi puro, cuya aplicación industrial e muy reducida, posteriormente se descubrió que, aleándolo con otros elementos, mejoraban sus propiedades o se ampliaban sus características, fabricándose en consecuencia aleaciones diversas para numerosos fines especiales.

Actualmente encontramos una gran cantidad de aleaciones de aluminio, a parte del aluminio de alta pureza y del aluminio comercial:

Clasificación

  • Aleación aluminio-manganeso: empleada cuando se requiere en una resistencia mecánica superior a la del aluminio puro comercial. Este aluminio es soldable con electrodos de aleación de aluminio y silicio.

  • Aleación aluminio-magnesio-cromo: este material posee características mecanicas muy superiores a las de la aleación aluminio- manganeso. Es más sensible a la aplicación de calor, y cuando la soldadura se enfría, pueden producirse roturas debido a la contracción, no obstante con los electrodos de aluminio- silicio y con una técnica apropiada se puede eliminar este inconveniente.

  • Aleación aluminio-magnesio-manganeso: esta aleación es similar a la que acabamos de estudiar, en cuanto del punto de vista de la soldadura.

  • Aleación aluminio-silicio-magnesio: la resistencia de estas aleaciones esta basada en el adecuado tratamiento térmico. Al soldarlas el efecto de calentamiento y enfriamiento puede obstruir sus características, debido a que altera el efecto del tratamiento térmico originalmente recibido.

  • Aleación aluminio-cobre-magnesio-manganeso: la resistencia mecánica de estas aleaciones es incrementada ala máximo por el tratamiento térmico. No se suele soldarlas ya que esta operación reduce su resistencia mecánica y su resistencia a la corrosion.

Método

    • Para soldar aluminio por arco metálico depende del calibre o espesor de la plancha o pieza.

    • El diámetro adecuado del electrodo depende del calibre o espesor de la plancha o pieza.

    • No es recomendable soldar planchas por arco eléctrico cuando tienen menos de 1/8” de espesor.

    • La elevada velocidad de fusión del electrodo de aluminio exige una gran velocidad de deposición, lo que en ocasiones puede constituir cierta dificultad para alcanzar suficiente temperatura en la pieza. Por esta razón puede ser necesario precalentar la pieza; en algunos casos, según espesor entre 204 y 216Cº, un calentamiento deficiente se traduce en porosidad alo lago de la línea de fusión, así como en una falsa adherencia del metal de aporte del metal base.

    • En uniones largas se recomienda una soldadura intermitente. Si se trata de planchas delgadas, hay que disminuir paulatinamente el amperaje cada cierto número de disposiciones.

    • El arco debe ser adecuado y el electrodo se debe mantener en posición casi perpendicular a la pieza.

    • La velocidad debe ser tal, que de cómo resultado un cordón uniforme.

Soldabilidad al bronce-latón-cobre.

Características (cobre): el cobre es un metal de rojo característico; posee resistencia y ductibilidad, así como alta conductibilidad eléctrica y calorífica, con excelentes condiciones para resistir la corrosión.

El cobre es uno de los metales que más comercialmente se vende en forma más pura.

Soldabilidad

Trataremos dos tipos.

Clasificación.

a.- Cobre electrolítico. Podríamos decir que es un cobre puro que contiene entre 0.01 a 0.08 % de oxigeno, en forma de oxido cuproso. Esta pequeñísima cantidad de oxigeno ejerce poca influencia sobre las propiedades eléctricas y físicas del metal, pero la suficiente para ocasionar inconvenientes.

El cobre electrolítico puede ser soldado por arco eléctrico con electrodo metálico, siempre y cuando se use el tipo adecuado.

b.- Cobre desoxidado. Para evitar los perniciosos efectos del oxido cuproso, el cobre puede ser desoxidado mediante adición de fósforo, manganeso, silicio u oro. Este cobre se deja soldar con mucha mas facilidad que el cobre electrolítico y a la ves, sus juntas son mucho mas resistentes y dúctiles, pero de menor conductividad eléctrica.

Método

  • Usar solamente maquina de corriente continua con polaridad invertida.

  • Empiezas de pequeño espesor usualmente no se requiere precalentamiento. En estas piezas es recomendable aplicar cordones cortos e intermitentes. Conforme vaya aumentando el calor de la pieza debe disminuirse el amperaje.

  • Para asegurar una buena junta es necesario una buena limpieza de la pieza, antr4es de empezar con la soldadura. Las películas de aceite o grasa se pueden eliminar con una solución de acido sulfúrico al 10%.

  • Para soldar se debe emplear una adecuada velocidad, adecuada para obtener depósitos de buena calidad.

  • En muchos casos se hace necesario el empleo de respaldos de cobre o carbón al dorso de las juntas a soldar, para evitar que el metal fundido se escurra.

  • La resistencia a la tracción del cobre disminuye a altas temperaturas; de allí que se debe evitar movimientos bruscos de la pieza al soldarla, los movimientos bruscos pueden ocasionar fisuras o roturas de la pieza.

Latones

Estos materiales constituyen las aleaciones mas comunes del cobre, básicamente son aleaciones de cobre con zinc; en ciertas ocasiones para alterar o mejorar las propiedades, se adicionan pequeñas cantidades de otros materiales.

Algunos de los latones más conocidos son: el latón amarillo, el latón Blanco, el latón rojo, etc.

Bronces

Estas aleaciones están constituidas básicamente de cobre y estaño. Sin embargo la denominación bronce se da a una gran variedad de aleaciones de cobre con otros elementos.

Soladabilidad de latones y bronces

No constituyen ningún problema serio.

Los problemas que pueden presentarse son solucionados observando las precauciones normales indicadas por la soldadura del cobre.

Electrodos para el bronce y latón

    • Citobronce

    • Citobronce II

    • Citobronce Al