SECRETARIA DE COMERCIO
Y
FOMENTO INDUSTRIAL
NORMA MEXICANA
NMX-H-104-1985
SOLDADURA-VARILLAS Y ELECTRODOS RECUBIERTOS
PARA SOLDAR PIEZAS COLADAS DE HIERRO
WELDING-RODS AND COVERED ELECTRODES FOR WELDING CAST
IRON
PREFACIO
En la elaboración de esta Norma participaron los siguientes empresas e instituciones:
- ACERO SOLAR, S.A. - AGA DE MEXICO, S.A. - ASTILLEROS UNIDOS, S.A.
- BYRON JACKSON, S.A.
- CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DEL CACAO
- CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DEL HIERRO Y DEL ACERO - CENTRO DE INGENIERIA Y DESARROLLO INDUSTRIAL
- CHAMPION HOBART, S.A.
- FERROCARRILES NACIONALES DE MEXICO - FORD MOTOR CO, S.A.
- FUNDIDORA DE ACEROS TEPEYAC, S.A. - FUNDICIONES DE HIERRO Y ACERO, S.A. - GRUPO SOLTEC, S.A.
- INDUSTRIAS JOHN DEERE, S.A.
- INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO
- MECANICA FALK, S.A.
- SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES
- SECRETARIA DE MARINA
- TRANSMISIONES Y EQUIPOS MECANICOS, S.A. DE C.V. - TUBOS DE ACERO DE MEXICO, S.A.
- TUBERIA NACIONAL, S.A.
- TUBACERO, S.A.
- UTP INDUSTRIA MEXICANA, S.A.
INDICE
1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION 2 REFERENCIAS
3 DEFINICIONES
4 CLASIFICACION Y DESIGNACION 5 ESPECIFICACIONES
6 METODOS DE PRUEBA
7 MARCADO, ETIQUETADO, ENVASE Y EMBALAJE 8 CRITERIO DE ACEPTACION NO OFICIAL
9 CERTIFICACION NO OFICIAL 10 INSPECCION NO OFICIAL 11 APENDICE
12 BIBLIOGRAFIA
SOLDADURA-VARILLAS Y ELECTRODOS RECUBIERTOS PARA SOLDAR PIEZAS COLADAS DE HIERRO
WELDING-RODS AND COVERED ELECTRODES FOR WELDING CAST IRON
1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION
Esta Norma Mexicana establece los requisitos que deben cumplir las varillas para: soldadura oxicombustible (OFW), de arco con electrodo de carbono (CAW), y electrodos recubiertos para soldadura de arco con electrodos recubiertos (SMAW), empleados para soldar piezas coladas de hierro. Estos metales de aporte son adecuados para soldar hierro gris, hierro maleable y algunos hierros aleados.
2 REFERENCIA
Esta norma se complementa con las siguientes Normas Mexicanas vigentes:
NOM-B-001 Métodos de Análisis Químico para Determinar la composición de Aceros y Fundiciones
NOM-H-082 Soldadura - Guía para la Selección del Material de Aporte para Metales.
NOM-H-093 Soldadura - Términos y Definiciones.
3 DEFINICIONES
Para las definiciones relativas a esta norma, se debe consultar la Norma Mexicana NOM-H-093.
4 CLASIFICACION Y DESIGNACION
4.1 Clasificación
Las varillas y electrodos se clasifican en base a su composición química (Ver Tabla 1). 4.2 Designación
En la designación del material se deben incluir, como mínimo, los siguientes datos para describirlo adecuadamente:
a) Nombre del material y número de esta norma b) Clasificación
c) Dimensiones, en mm d) Si se requiere en tramos e) Peso, en kg
f) Certificado, no Oficial, cuando se requiera.
5 ESPECIFICACIONES
5.1 Fabricación
La varillas y electrodos pueden hacerse por cualquier método que cumpla con los requisitos de esta norma.
5.2 Composición química
5.2.1 La composición de las varillas y electrodos debe cumplir con lo indicado en la Tabla 1, determinándola conforme a los siguiente:
La composición química de las clasificaciones RCI, RCI-A y RCI-B están basadas en la composición de la varilla.
Debe obtenerse una muestra de varilla de un tamaño adecuado, suficiente para repetir la prueba, si es necesario, para hacer el análisis químico. El método de prueba se indica en 6.1.
5.2.2 La composición química de los electrodos recubiertos base níquel y acero bajo carbono, está basada en la composición de un metal depositado, hecho de acuerdo con lo siguiente:
Debe hacerse un depósito (ver figura 1) en la posición plana sobre un metal base, de hierro o de acero medio carbono usando los procedimientos recomendados por el fabricante así como otros factores que aquí no se especifican. Puede usarse cualquier dimensión conveniente del metal base. El depósito debe efectuarse con pasos múltiples y capas. La escoria debe eliminarse después de cada paso con cualquier equipo mecánico, manual o semiautomático o con elementos abrasivos de corte. La temperatura mínima del depósito antes de soldar debe ser de 289 K (16°C). La máxima temperatura de interpasos debe ser de 395 K (121°C). Las dimensiones mínimas de la probeta para diferentes tamaños de electrones se indica en la Figura 1.
FIGURA 1. - DIMENSIONES DE LA PROBETA PARA LA PRUEBA DE ANALISIS QUIMICO
NOTAS:
1.- El análisis debe efectuarse para los elementos en los que se especifican valores. Sin embargo, si en el curso del análisis de rutina aparecen otros elementos, deben efectuarse nuevos análisis para determinar que el total de esos otros elementos no excedan de los límites indicados en la última columna de esta tabla.
2.- Los valores sencillos son máximos, excepto en donde se indique otra cosa.
a) Los metales de aporte base cobre, frecuentemente usados en la soldadura fuerte de piezas colocadas, no se incluyen en una forma amplia en esta norma. Para información pertinente a estos materiales véase el inciso A2, 3 del apéndice.
b) Níquel más cobalto incidental c) Cobre más plata incidental
d) La composición química de los metales de aporte para los hierros colados se basan en la condición de tal y como fueron producidas las varillas.
e) Los requisitos químicos para los electrodos base níquel y acero bajo carbono se basan en el análisis del metal depositado ver 5.2.2.
Debe removerse la parte superior de la probeta y obtenerse una muestra para análisis. La muestra debe obtenerse por maquinado, taladrado o triturado. La muestra no debe tener escoria y debe tomarse a una distancia como mínimo de 15 mm a partir del metal base. 5.3 Recubrimiento
El recubrimiento en todos los diámetros de los electrodos debe ser concéntrico a todo lo largo. La excentridad no debe ser mayor del 7% para diámetros de 1.6, 2.0 y 2.4 mm; 5% para diámetros de 3.2 y 4.0 mm y 4% para diámetros de 4.8 mm y mayores. La excentricidad puede medirse por cualquier método adecuado.
5.4 Extremo del electrodo sin recubrimiento
5.4.1 La parte para hacer contacto con la pinza portaelectrodo debe tener una porción desnuda de acuerdo a lo siguiente:
5.4.2 La otra parte, para iniciar el arco eléctrico, de cada electrodo debe estar suficientemente desnuda y el recubrimiento rematado en forma cónica para permitir una fácil formación del arco eléctrico. La distancia a partir del extremo del arco al primer punto en donde prevalece la sección completa del recubrimiento no debe exceder el diámetro del alambre. Para electrodos mayores de 3.2 mm de diámetro, el alambre no debe estar desnudo en más de la mitad del diámetro a una distancia de 3.2 mm o mayor desde el extremo del arco.
5.5 Dimensiones y tolerancias
Las dimensiones y tolerancias de los electrodos se indican en la tabla 2. Los tamaños normales se refieren al diámetro de la varilla o núcleo del electrodo y a la dimensión entre las caras paralelas de las varillas cuadradas.
5.6 Acabado
5.6.1 La varilla y los electrodos desnudos deben tener un acabado liso y no tener segregaciones, óxidos, pliegues hendiduras y otras irregularidades que afecten las propiedades del metal depositado o la operación del equipo de soldar.
5.6.2 El recubrimiento debe ser tal que el manejo ordinario no lo dañe.
5.6.3 Tanto el núcleo como su recubrimiento, deben estar libres de defectos que puedan alterar el comportamiento uniforme de los electrodos.
5.7 Lote
En la Norma Mexicana NOM-H-082 se especifica lo que es lote y la frecuencia del número de pruebas.
a) Por acuerdo previo, entre fabricante y comprador, se pueden suministrar otras dimensiones y longitudes, siempre y cuando se cumpla con los demás requisitos de esta norma.
6 METODOS DE PRUEBA
6.1 Composición química
El análisis químico debe hacerse empleando la Norma Mexicana NOM-B-001. 6.2 Repetición de pruebas
Si cualquier prueba no cumple con los requisitos especificados, deben efectuarse dos pruebas adicionales de esa en particular, tomando nuevas probetas del mismo ensamble o de otro nuevo y ambas pruebas deben cumplir con los requisitos indicados.
7 MARCADO, ETIQUETADO, ENVASE Y EMBALAJE
7.1 Marcado
7.1.1 Todos los envases deben marcarse claramente con los siguientes datos, como mínimo.
a) Número de esta norma y clasificación del electrodo. b) Nombre y designación comercial
c) Tamaño y peso neto
d) Lote, control o número de colada.
El marcado de uno o todos los embalajes de las unidades envasadas con lo indicado en 7.1.1 será opción del fabricante.
Para los electrodos recubiertos, todos los embalajes o todos lo envases deben tener la siguiente etiqueta de "precaución" fijada permanentemente a su cuerpo, en una posición notable.
PRECAUCION
PROTEJASE USTED Y A LOS OTROS: LEA Y ENTIENDA ESTA ETIQUETA. LOS HUMOS Y GASES PUEDEN SER PELIGROSOS PARA SU SALUD. LOS RAYOS DEL ARCO PUEDEN DANAR LOS OJOS Y CAUSAR QUEMADURAS EN LA PIEL. UN CHOQUE ELECTRICO PUEDE MATARLO.
Lea y entienda las instrucciones del fabricante, y las prácticas de seguridad de los trabajadores.
Mantenga su cabeza fuera de los humos.
Use suficiente ventilación o succión, cerca del arco, o ambos para alejar los humos y gases de su zona de aspiración y el área en general.
Use el equipo adecuado para protección de sus ojos, oídos y cuerpo. No toque las partes que tengan corriente eléctrica.
No quite está etiqueta.
7.1.2 Todos los embalajes o todos los envases para las varillas para oxicombustible deben tener la siguiente etiqueta de "precaución" fijada permanentemente a su cuerpo, en una posición notable.
PRECAUCION
PROTEJASE USTED Y A LOS OTROS: LEA Y ENTIENDA ESTA ETIQUETA. LOS HUMOS Y GASES PUEDEN SER PELIGROSOS PARA SU SALUD. LOS RAYOS CALORIFICOS (RADIACION INFRARROJA DE LA FLAMA O METAL) PUEDEN DANAR SUS OJOS.
Lea y entienda las instrucciones del fabricante, y las prácticas de seguridad de los trabajadores.
Mantenga su cabeza fuera de los humos.
Use suficiente ventilación o succión, cerca del arco, o ambos para alejar los humos y gases de su zona de aspiración y el área en general.
Use el equipo adecuado para protección de sus ojos, oídos y cuerpo. No toque las partes que tengan corriente eléctrica.
7.2 Marcado de los electrodos
7.2.1 Todos los electrodos recubiertos deben marcarse de acuerdo con lo siguiente:
Como mínimo debe tener una marca de la clasificación y, debe estar colocada en el recubrimiento del electrodo, lo más cerca posible al extremo de sujeción, pero a no más de 6.4 mm de este extremo.
7.2.2 Los números y letras de impresión del electrodo deben hacerse en letra de imprenta y de un tamaño suficiente para permitir una fácil lectura.
La tinta usada para la impresión debe proporcionar el suficiente contraste con el recubrimiento del electrodo, de tal manera que los números y las letras de la clasificación del electrodo sean legibles, antes y después de una aplicación normal de soldadura.
7.2.3 La letra "E" puede omitirse en la clasificación del electrodo 7.3 Embalaje
Las varillas y electrodos deben empacarse en contenedores con pesos netos de 2, 4.5, 11, 13, 22, 27 ó 45 kg. Las varillas y electrodos deben empacarse adecuadamente para evitar cualquier daño durante el embarque o almacenamiento, cuando estos se efectúen en condiciones normales.
El tipo de embalaje debe ser por acuerdo previo entre fabricante y comprador. 8 CRITERIO DE ACEPTACION NO OFICIAL
A opción del comprador uno o todos los requisitos de prueba de esta norma pueden usarse como una base para aceptación de los productos comprendidos en la misma. Previo acuerdo entre fabricante y comprador se debe establecer el tiempo para presentar la causa de rechazo del material.
9 CERTIFICACION NO OFICIAL
Para todo el material suministrado bajo esta norma, el fabricante debe certificar que el material o una muestra representativa ha cumplido con las pruebas requeridas (según la clasificación), por esta norma.
Cuando sea solicitado por el comprador, el fabricante le debe proporcionar una copia con los resultados de las pruebas.
10 INSPECCION NO OFICIAL
El inspector, representante del comprador, debe tener libre acceso a cualquier parte de la planta, relacionada con la fabricación del material ordenado. El fabricante debe proporcionar al inspector, sin cargo alguno, todas las facilidades razonables para satisfacerlo de que el material está siendo suministrado de acuerdo con los requisitos de esta norma. A menos que se especifique otra cosa, todas las pruebas excepto el análisis de producto, y la inspección deben efectuarse en la planta antes del embarque, de manera tal que no interfieran con el trabajo de la misma.
11 APENDICE A
Guía para la clasificación de varillas de soldadura y electrodos recubiertos para la soldadura de hierros colados.
A.1 Introducción
A.1.1 Está guía es un anexo a la norma como una fuente de información, no es mandatoria y no forma parte de la misma.
A.1. 2 La norma por si misma es usada para proporcionar tanto al fabricante como al comprador un medio de controlar la producción y una base de aceptación. A.1. 3 Esta guía ha sido preparada como una ayuda para posibles usuarios de varilla de soldadura y electrodos, cubiertos por esta norma, para determinar cual clasificación de los metales de aporte es la más apropiada para una aplicación particular, con la debida consideración a los requisitos particulares de dicha aplicación.
A.2 Sistema de Clasificación
A.2.1 El sistema para identificar las clasificaciones de varilla de soldadura y electrodos usado en esta norma sigue el patrón normal empleado en otras Normas de materiales de aporte. La letra "E" al principio de cada clasificación indica un electrodo, la letra "R" indica una varilla de soldadura. Las letras inmediatamente después de la E ó R son los símbolos químicos de los elementos principales de la clasificación.
De tal forma que el NiFe es una aleación de níquel-hierro, NiCu es una aleación de níquel-cobre, etc. En donde se incluye más de una clasificación en un grupo básico, la clasificación individual en el grupo es identificada por las letras A, B, C, etc., tal como E NiCu - A y E NiCu - B. El sufijo CI que aparece en las designaciones E Ni - CI y E NiFe - CI se emplean para indicar que estos metales de aporte se usan para hierros colados y eliminar comúnmente usados para soldar aleaciones base níquel.
A.2.2 Los símbolos químicos han sido usados en todos los metales de aporte excepto en los grupos de hierros colados y aceros al carbono. Ya que no hay símbolos químicos para el hierro colado o acero al carbono, se han asignado arbitrariamente las letras CI y St a estos grupos para designar metales de aporte para hierros colados y aceros al carbono, respectivamente. Los sufijos A y B se usan para diferenciar los
metales de aporte para dos aleaciones de hierros colados, de las clasificaciones de hierro colado puro.
A.2.3 Además de los metales de aporte clasificados en esta norma, se emplean frecuentemente un número de metales base cobre por el proceso de soldadura fuerte para soldar piezas de hierro colado. Las temperaturas más bajas asociadas con los depósitos de esos materiales y su generalmente baja resistencia de fluencia y alta ductilidad; con frecuencia ofrece ventajas cuando se sueldan piezas de hierro colado. Los materiales de este tipo, usados para estas aplicaciones, se clasifican bajo otras normas y se indican en la Tabla A1 con propósitos de referencia.
TABLA A1.
A.3 CONTAMINACION DURANTE EL PROCESO DE SOLDADURA A.3.1 Cinco factores principales establecen el nivel de contaminación a la cual los soldadores u operadores pueden estar expuestos durante la aplicación de la soldadura, estos son:
A.3.1.1 Dimensiones del espacio en el cual se lleva a cabo el proceso (con mención especial a la altura del techo).
A.3.1.2 Número de soldadores u operadores trabajando en esa área.
A.3.1.3 Cantidad de humos, gases o polvos generados de acuerdo con los materiales y procesos involucrados.
A.3.1.4 Proximidad del soldador y operador de soldadura a los humos resultantes en la zona de soldadura y, a los gases y polvos en el espacio en el cual están trabajando. A.3.1.5 La ventilación provista al espacio en el cual se suelda.
A.3.1.6 En la especificación del Apéndice A5, se indica la ventilación que se requiere durante la soldadura. Debe darse importancia, particular a la sección 8 "Protección de la salud y ventilación de dicha especificación.
A.4 DESCRIPCION Y APLICACIONES
Los lineamientos siguientes son para la aplicación de las varillas y electrodos de soldadura, que se usan en diferentes tipos de piezas de hierro colado. Los lineamientos son generales y están sujetos a modificación, basados en la experiencia del soldador y la información proporcionada por el fabricante de soldadura.
Unicamente se analizan las varillas empleadas conjuntamente con oxicombustible como fuente de calor, y los electrodos utilizados por el proceso SMAW. Esta limitación definida en el alcance no es intentada para disuadir a un presunto usuario de procesos de soldadura automáticos de consideración, los cuales son usados con éxito en aplicaciones específicas.
A.4. 1 Clasificación RCI (hierros colocados)
A.4.1.1 Las fundiciones maquinables de hierro gris pueden variar desde 138 hasta 275 MPa (14 hasta 18 kgf/mm2) en la resistencia a la tensión y de 150 a 250 de dureza Brinell. El uso de las varillas de soldadura de hierro gris para soldar con oxiacetileno generalmente produce depósitos maquinables del mismo color, composición y estructura que la del metal base. La junta, si la soldadura es hecha apropiadamente, puede ser tan resistente como la fundición original.
A.4.1.2 Las piezas coladas que van a soldarse primero deben ranurarse a un ángulo entre 1.0 y 1.57 radianes (60 y 90°). La ranura en "V" no debe extenderse completamente a través de la pieza o de las secciones que van a ensamblarse. Dicha ranura en "V" hará difícil alinear las piezas y resultará forzosamente en la fusión a través de la sección entera.
A.4.1.3 A continuación, la pieza debe precalentarse como un conjunto o en secciones criticas localizadas, si se involucra una construcción cerrada o rígida. Idealmente, esto incluye precalentar totalmente la pieza a una temperatura entre 700 y 829 K (427 a 566°C), o en el caso de piezas aleadas a temperaturas de 923 K (650°C). El precalentamiento no sólo tiende a ecualizar esfuerzos de contracción y expansión y asegurar la maquinabilidad de la soldadura final, también permite hacer la soldadura más rápidamente.
Dicho precalentamiento debe hacerse preferiblemente en un horno. En el caso de piezas colocadas chicas, para el precalentamiento, puede emplearse una antorcha de soldadura. A.4.1.4 Para las soldadura de piezas coladas de hierro se prefiere una flama de gas oxicombustible neutra. No obstante, algunos especialistas en la materia recomiendan el uso ocasional de una flama reductora en donde debe evitarse la descarburización. Se requiere un fundente. El propósito del fundente es aumentar la fluidez de la escoria de silicato de hierro que se forma en el charco de la soldadura. A.4.1.5 Después que la ranura ha sido preparada y la pinza precalentada, la antorcha de soldadura es dirigida sobre una área que se extiende 25 mm alrededor de la soldadura hasta que el área completa esta totalmente roja.
Entonces, la flama es dirigida al fondo de la ranura, manteniendo la punta del cono a una distancia de 3.2 a 6.4 mm de metal, hasta formar un charco aproximadamente de 25 mm de largo. Después se mueve la flama gradualmente de lado a lado hasta que las orillas de la "V" empiecen a fundirse dentro del charco. A continuación, se calienta en la flama la punta de la varilla de soldadura, y se sumerge en el fundente. Se introduce la varilla y el metal de aporte se agrega al charco. Los lados de la "V" son fundidos adelante del avance del charco. El espesor de cada capa del metal de soldadura no debe exceder de 9.5 mm.
A.4.1.6 En el caso de estructuras rígidas que requieran un maquinado extenso, es aconsejable un relevado de esfuerzos a la temperatura de precalentamiento después de soldar. En cualquier caso, debe dejarse enfriar lentamente en un horno, o cubriéndolo o sumergiéndolo en un material aislante tal como arena seca.
A.4.1.7 Las varillas de la clasificación RCI se usan como material de aporte en la reparación de piezas coladas de hierro, nuevas o desgastadas y para fabricación en general.
A.4.2 Clasificación RCI-A (hierro colado aleado)
A.4.2.1 Estas varillas de soldadura, para hierro colado aleado, contienen pequeñas cantidades de molibdeno y níquel los cuales dan ligeramente un punto de fusión más alto que las varillas de soldadura para hierro colado ordinario RCI.
El metal de aporte fundido es más fluido. La soldadura puede efectuarse más rápidamente.
A.4.2.2 El procedimiento de soldadura usado es el mismo que el descrito para la clasificación RCI.
A.4.2.3 La varilla RCI-A (con una dureza en el depósito de aproximadamente 230 Brinell) puede usarse si está siendo soldada una pieza colada aleada, y cuando se desea una mayor resistencia a la tensión y estructura de grano fino. El depósito es generalmente considerado como maquinable.
A.4.3 Clasificación RCI-B (hierro colado nodular)
Estas varillas de soldadura son capaces de producir buenas soldaduras cuando se usan para soldar hierro gris de alta resistencia, hierro colado maleable, y nodular, con un proceso de gas oxicombustible. Bajo condiciones óptimas, las soldaduras producidas tienen propiedades mecánicas de 414 MPa (42 kgf/mm2) mínimo de última resistencia a
la tensión; 310 MPa (31 kgf/mm2) como mínimo de resistencia de fluencia; 5 a 10% de alargamiento y una dureza Brinell máxima de 200. Estas propiedades mecánicas se deben a que la mayor parte del contenido de grafito, en la soldadura, está en forma nodular lo cual resulta en una buena ductilidad y propiedades mecánicas para la soldadura. El color, semejante al del metal base, generalmente es bueno.
A.4.3.2 La preparación de las piezas coladas para soldar es similar a la indicada en A4.1.2. El precalentamiento debe ser uniforme.
A.4.3.3 La aplicación de las varillas de soldadura RCI-B es la misma que la descrita para los metales de aporte RCI. La zona soldada puede soportar mayores esfuerzos residuales sin agrietarse. No obstante, se recomienda un enfriamiento lento para evitar grietas por esfuerzos en el metal base. Se recomienda que los esfuerzos residuales sean reducidos por medio de un precalentamiento uniforme de las piezas a 1144 K (871°C) y, previendo un enfriamiento lento en el horno cubriéndolo o sumergiéndolo en un material aislante tal como arena seca. Después de dicho tratamiento, las piezas resistirán exposiciones a considerables expansiones térmicas y también permitirán el maquinado rudo.
A.4.4 Electrodos base níquel
La soldadura de arco con electrodos recubiertos base níquel se emplea ampliamente para soldar piezas colocadas de hierro. Las soldaduras hechas con estos electrodos, aun sin precalentamiento, usualmente pueden maquinarse. La soldadura es bastante rápida. Aunque en esta norma solo se requiere la soldadura en la posición plana, estos electrodos pueden usarse en todas las posiciones.
A.4.4.1 Clasificación ENi - CI (níquel).
Estos electrodos pueden usarse para unir hierro gris a hierro gris o a otros materiales ferrosos y no ferrosos, y para recuperar y reparar piezas coladas de hierro. Pueden producirse soldaduras satisfactorias en piezas coladas ligeras y de medio tamaño en donde los esfuerzos de soldadura producidos no son demasiado severos, o en donde el contenido de fósforo no es alto. Debido a la resistencia más baja y ductilidad del metal de aporte, estos electrodos deben usarse únicamente en aplicaciones en donde la maquinabilidad máxima del metal de aporte altamente diluido es necesaria, o de otra forma es preferible la clasificación ENIFe - CI. Cuando se desea buena maquinabilidad, la clasificación ENi - CI también puede usarse en hierro maleable o dúctil.
A.4.4.2 Clasificación ENi-CI-A (níquel).
Estos electrodos son frecuentemente usados; intercambiándolos con los electrodos ENi - CI. El recubrimiento de los electrodos ENi-CI-A contiene una adición de aluminio, agregado internacionalmente, para provocar un cambio en las características de operación del electrodo.
A.4.4.3 Clasificación ENiFe-CI (Níquel-hierro)
Estos electrodos pueden emplearse para hacer reparaciones con soldaduras así como para unir piezas coladas de hierro de varios tipos, incluyendo el hierro nodular y para soldarlos a aceros y otros materiales ferrosos y no ferrosos. Las piezas coladas de hierro, conteniendo niveles de fósforo más altos que lo normal, (aproximadamente 0.20% de fósforo) son soldados más rápidamente empleando estos electrodos. La experiencia ha mostrado que pueden hacerse soldaduras, satisfactorias en secciones pesadas y altamente restringidas, y de alta resistencia y en piezas coladas de hierro grado ingeniería.
A.4.4.4 Clasificación ENiFe-CI-A
Estos electrodos se usan frecuentemente alternándolos con los electrodos ENiFe-CI. El recubrimiento de los electrodos ENiFe-CI-A contiene aluminio agregado intencionalmente para provocar un cambio en las características de operación.
A.4.4.5 Clasificación ENiCu (níquel- cobre)
Estos electrodos han sido empleados en muchas de los mismas aplicaciones como las de los electrodos ENiFe-CI y ENiFe-CI-A.
A.4.4.6 Clasificación ESt (acero)
A.4.4.6.1 Este electrodo recubierto, para todas las posiciones, esta diseñado específicamente para la soldadura de piezas coladas de hierro.
Tiene un recubrimiento con un bajo punto de fusión y difiere de los electrodos de acero al carbono especificado en la Norma Mexicana NOM-H-077. El metal de aporte depositado por este electrodo no es fácilmente maquinable.
A.4.4.6.2 Dado que es virtualmente imposible prevenir la formación de una zona dura o capa en línea de fusión entre el depósito de soldadura y el metal base, utilizando este tipo de electrodo, su uso esta confinado totalmente a la reparación de piezas con pequeños poros y grietas que no requieren maquinado. Debido a que la contratación del acero es mucho mayor que la de las piezas coladas de hierro, se desarrollan altos esfuerzos debido al enfriamiento del depósito de soldadura. Los esfuerzos pueden ser tan severos que causen grietas.
A.4.4.6.3 Para la mayoría de los trabajos de reparación, la preparación de la ranura es la misma que la descrita anteriormente. Sin embargo, la formación de una zona de fusión dura y la posibilidad de agrietamiento lo hace generalmente ventajoso en soldadura de piezas colocadas de hierro, de cualquier tamaño, que empleen pernos los cuales aseguran el cordón de soldadura al metal base sin afectar abajo de la zona de fusión. Generalmente los pernos son de 6.3 a 15.9 mm de diámetro, sobresaliendo 4.8 a 6.3 mm de la superficie soldada, con una rosca que penetre como mínimo una distancia igual a su diámetro. La sección transversal de los pernos será de 25 a 35% del área de la superficie soldada.
A.4.4.6.4 Solo se emplea el precalentamiento cuando es necesario prevenir esfuerzos excesivos en otras partes de la pieza. Los electrodos ESt generalmente se emplean a bajos amperajes para minimizar el efecto de dilución en la zona de fusión, y consecuentemente para soldar las grietas del metal base. Los amperajes usualmente recomendados son; de 60 a 95 para electrodos de 2.4 mm de diámetro; de 80 a 110 para los electrodos de 3.2 mm de diámetro y de 110 a 150 para electrodos de 4.0 mm de diámetro usando corriente directa (electrodo al positivo) o corriente alterna. Los cordones depositados deben ser cortos y separados ampliamente para distribuir el calor
y cada cordón debe martillarse ligeramente. El volumen de escoria es bajo pero muy alcalino. La escoria residual debe eliminarse totalmente si va a pintarse el área soldada. A.4.5 La dureza de los depósitos de soldadura base níquel y ESt depende en gran parte de la cantidad de dilución y puede controlarse dentro de limites razonables durante la soldadura. Los depósitos de un solo paso, los cuales tienen alta dilución, pueden tener una dureza tan alta como 350 Brinell para los electrodos ENiFe-CI, ENiFe A y ESt, y alrededor de 210 Brinell para los depósitos de soldadura ENi-CI, ENi CI-A, ENi Cu-A y ENi Cu-B. Los cordones, moderadamente gruesos, en donde la dilución se reduce por la dirección del arco en el charco de soldadura o depósitos de capas múltiples, pueden dar una dureza dentro del intervalo de 175 a 200 Brinell.
A.4.6 El siguiente procedimiento puede encontrarse útil para soldar piezas coladas de hierro usando electrodos base níquel y ESt (acero).
A.4.6.1 Debe eliminarse de la pieza la cascara en el área a soldar por: maquinado, esmerilado u otro medio adecuado. Cuando se reparen los defectos de las piezas debe ejercerse un cuidado especial para asegurar la remoción de cualquier parte defectuosa, hasta encontrar metal sano antes de soldar. También debe eliminarse: aceite, grasa suciedad u otro material extraño empleando solventes adecuados. Si el aceite o grasa ha impregnado la pieza, debe aplicarse calentamiento al área por soldarse hasta que no se observe una gran volatilización. Generalmente, una temperatura de 673 K (400°C) es suficientemente alta para esta operación. Si la pieza está grasosa calentar rápidamente las superficie soldadas a 811 K (538°C).
A.4.6.2 Para soldaduras con ranura en "V" las orillas deben biselarse hasta formar una ranura con un ángulo entre 1.0 y 1.3 radianes (60° y 80°). Para secciones muy gruesas debe usarse una soldadura con ranura en "U" que tenga un ángulo entre 0.3 y 0.4 radianes (20° y 25°) y un radio de raíz de por lo menos 4.8 a 12.7 mm.
A.4.6.3 Las corrientes para soldar deben estar dentro del intervalo recomendado por el fabricante del electrodo, y tan baja como sea posible consistente con una buena operación uniforme, buen contorno en el cordón de soldadura y asegurando un buen "caldeado". Si la soldadura no se hacen las posiciones plana y horizontal, deben reducirse las corrientes recomendadas aproximadamente en un 25% para la soldadura vertical y alrededor de 15% para soldadura sobrecabeza.
A.4.6.4 El electrodo debe manejarse de tal forma que el ancho del cordón de soldadura no sea mayor de tres veces el diámetro nominal del electrodo que se está usando. Si debe rellenarse una cavidad grande los lados pueden recubrirse, y llenar gradualmente la cavidad hacia el centro del área por reparar.
A.4.6.5 Cuando se emplea soldadura continua el calor inducido de los pasos, previos, sirve como un precalentamiento moderado o para mantenerlo. No siempre es
necesario un precalentamiento, pero se usa a menudo. Una pieza grande ocasionalmente puede encontrarse adecuada para usarse en soldadura intermitente para proporcionar una distribución térmica más uniforme, manteniendo la pieza tibia pero sin que se caliente demasiado.
A.4.6.6 La dureza de la zona afectada por el calor está en función de la composición y velocidad de enfriamiento del metal base. Un aumento en la velocidad de enfriamiento para una composición dada aumentará la dureza de la zona afectada por el calor. De esta forma, cualquier medida tomada para retardar la velocidad de enfriamiento tal como: un precalentamiento, el uso de un material aislante a continuación de la soldadura, etc., será benéfico para disminuir la dureza de la zona afectada por el calor.
A.4.6.7 El precalentamiento es especialmente útil para superar el efecto de masa diferencial encontrado cuando se suelda una sección gruesa a una sección delgada. El empleo del precalentamiento en conjunto con la soldadura, para piezas muy tensas, sirve para aumentar la resistencia al agrietamiento en la interfase de la zona soldada. El uso adecuado del precalentamiento cuando se suelda una pieza de hierro colada, permitirá a la soldadura y área circundante un enfriamiento a una velocidad más uniforme.
A.4.6.8 A menudo, se usa el martilleo para reducir los esfuerzos y disminuir la distorsión. El martilleo, cuando se aplica, debe hacerse con golpes moderados, repetitivos; empleando una herramienta con punta redondeada y suficiente fuerza para mover el metal, pero sin romperlo. El martilleo no se recomienda para los pasos de raíz o de vista.
A.4.6.9 También puede usarse el tratamiento térmico posterior a la soldadura para mejorar el maquinado de la zona afectada por el calor en la zona adyacente al deposito. Algunas veces se emplean los cordones revenidos para lograr el fin deseado. Estos cordones, constan de metal de aporte y de un cordón previo, se hacen de tal manera que el calor inducido precipite cualquier martensita presente.
A.5 En tanto se elabora la Norma Mexicana correspondiente, se debe consultar la especificación extranjera siguiente
AWS-Z-49.1 "Safety in welding and Cutting".
12 BIBLIOGRAFIA
AWS-A-5.15-1982 "Specification for welding rods and covered electrodos for cast iron".
AES-Z-49.1 "Safety in welding and Cutting"
13 CONCORDANCIA CON NORMA INTERNACIONAL
No se puede establecer concordancia por no existir Norma Internacional al momento de la formulación de la presente norma.
México, D.F., Noviembre 5, 1985 LA DIRECTORA GENERAL DE NORMAS
LIC. CONSUELO SAEZ PUEYO
