Pronews_1_2008_es.pdf - Kemppi

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Ejemplo 1: Soldadura por arco pulsadoI p= 400 A I 0= 50 AU min= 18 V U P= 32 Vt 1= 1,5 mseg t 2= 6 msegcorriente promedio Iav I av= 120 Avoltaje promedio U av= 20,8 Vproducto de los promedios U avx I av= 2496 Wpotencia efectiva P = 3280 WEjemplo 2: Soldadura por arco cortoI p= 250 A I 0= 40 AU P= 21 Vt 1= 4 mseg t 2= 10 mseg t 3= 2 msegcorriente promedio I av= 79 Avoltaje promedio U av= 15,75 Vproducto de los promedios U avx I av= 1244 Wpotencia efectiva P = 906 W►►► Como indican los ejemplos anteriores, la potenciaefectiva del arco se puede desviar considerablementedel producto de la corriente y el voltaje. Aunque los ejemplosmuestran una forma de curva idealizada, los resultadosde los cálculos realizados en situaciones de soldadura realesson bastante similares.Una regla general elaborada sobre la base de pruebas matemáticasy experimentales, es que la diferencia entre la potenciaefectiva y la potencia calculada en función de promedios,es mayor cuando se utilizan niveles de potencia bajosen la soldadura por arco pulsado y la soldadura por arcocorto. A medida que aumenta la potencia, la diferencia disminuye,pero no desaparece por completo. En el caso de lasoldadura por arco de pulverización y la soldadura TIG CC,las diferencias son poco significativas.Prueba de entrada de calor en procesosde soldadura por arco MIG/MAGEn la prueba, las soldaduras se realizaron sobre una placautilizando dos ángulos de antorcha, uno de empuje y otro detracción. En cada proceso, la velocidad de alimentación delhilo fue de 3 m/min. Los parámetros utilizados en la pruebafueron los siguientes:• ángulo de empuje de la antorcha: 6°• ángulo de tracción de la antorcha: 70°• posición de soldadura: PA”Por lo tanto,existen buenasrazones paraafirmar queel procesoFastRootes, según laaplicación desoldadura,entre un 5 y un10% más fríoque el procesode soldadurasinérgica ypor arco cortonormal, yentre un 25 yun 30% másfrío que elproceso desoldadura porarco pulsado.Tabla 1. Ángulo de tracción de la antorcha. FR-MIG es el proceso más fríoProceso Ángulo de la antorcha I [A] U [V] P [W] E [kJ/mm] Q [kJ/mm] EP [kJ/mm] QP [kJ/mm] %FR-MIG tracción 70 º 75,14 16,86 1304,00 0,211 0,169 0,224 0,1791-MIG tracción 70 º 85,66 16,96 1380,50 0,247 0,197 0,237 0,189 5,54MIG tracción 70 º 89,17 17,17 1465,00 0,262 0,210 0,251 0,201 10,99Pulsado tracción 70 º 59,27 20,85 1727,00 0,212 0,170 0,296 0,237 24,49Tabla 2. Ángulo de empuje de la antorcha. FR-MIG es el proceso más fríoProceso Ángulo de la antorcha I [A] U [V] P [W] E [kJ/mm] Q [kJ/mm] EP [kJ/mm] QP [kJ/mm] %FR-MIG empuje 6 º 72,62 16,56 1167,67 0,206 0,165 0,200 0,1601-MIG empuje 6 º 83,86 16,82 1286,17 0,247 0,198 0,220 0,176 9,21MIG empuje 6 º 83,25 16,89 1342,60 0,241 0,193 0,230 0,184 13,03Pulsado empuje 6 º 57,46 21,24 1690,50 0,209 0,167 0,290 0,232 30,93Tabla 3. Alto y ancho de las soldaduras de prueba desdela superficie de la placaProceso Ángulo de la antorcha Ancho [mm] Alto [mm]FR-MIG tracción 70 º 4,9 2FR-MIG empuje 6 º 4,5 21-MIG tracción 70 º 5,3 21-MIG empuje 6 º 5,2 2MIG tracción 70 º 5,25 2MIG empuje 6 º 5 2PULSADO tracción 70 º 5,4 2PULSADO empuje 6 º 6 1,75• longitud de la saliente: 17 mm• velocidad de desplazamiento: 0,35 m/min• velocidad de alimentación del hilo: 3 m/min• gas de protección: Ar+25%CO2• flujo de gas: 15 l/min• alambre de relleno: G3Si1 de 1,0 mm• material para soldar: S235 t = 2 mmLa corriente, el voltaje y la potencia se calcularon con unosciloscopio, y la entrada de calor, en función de la potenciasuministrada por el osciloscopio. De este modo, se eliminótoda posibilidad de error y se obtuvo valores reales. Paraque la precisión de los resultados fuera mayor, se realizaron32 Kemppi ProNews 1 • 2008
al menos cinco soldaduras y mediciones en cada caso.Los resultados de las pruebas de soldadura se ilustran enlas tablas 1 y 2. Las columnas I, U y P muestran los promediosmedidos con un osciloscopio durante un períodode tiempo establecido. Las columnas E y Q contienen losvalores de energía del arco y de entrada de calor calculadosen función de los promedios I y U. Las columnas EP y QPcontienen los valores calculados en función de la potenciamedida. Estos valores son los más realistas. En la columnade porcentaje (%), el proceso más frío figura en la fila másalta. Los valores también indican la diferencia de calor delos demás procesos respecto del proceso más frío, como unporcentaje. La tabla 3 muestra las mediciones de las soldadurasrealizadas en la superficie de la placa.En la prueba,el FastRoot deKemppi y el AAAMIG provaron serprocesos que tienenla temperatura deentrada baja.Análisis de los resultadosLos resultados indican que el proceso FR-MIG, es decir, elproceso FastRoot de Kemppi, es el más frío de los tres procesosde soldadura sometidos a prueba. Con un ángulo detracción de la antorcha, la diferencia es del 5,5% respectodel proceso 1-MIG, y del 11% respecto del proceso MIG.Las soldaduras pulsadas son bastante más calientes, un 25%más que el resto de las soldaduras.Con un ángulo de empuje de la antorcha, la diferencia entreel proceso FastRoot y los demás procesos es aún mayor. Ladiferencia con el proceso 1-MIG es del 9% y con el procesoMIG, del 13%, aproximadamente; la diferencia conel proceso por pulso puede llegar a más del 30%. Por lotanto, existen buenas razones para afirmar que el procesoFastRoot es, según la aplicación de soldadura, entre un 5 yun 10% más frío que el proceso de soldadura sinérgica y porarco corto normal, y entre un 25 y un 30% más frío que elproceso de soldadura por arco pulsado.Las imágenes que presentan las soldaduras muestran que,con un ángulo de tracción de la antorcha, la penetración esmayor que con un ángulo de empuje. Probablemente estose deba al hecho de que, con un ángulo de tracción, el calorse dirige con más precisión al material soldado y la energíadel arco, al baño de soldadura. Con un ángulo de empuje,la energía del arco se dirige a la parte delantera del baño desoldadura. Por consiguiente, el efecto térmico se dirige máshacia la parte ”fría” del material soldado, lo cual disminuyela penetración.SalpicadurasEn la prueba, los ángulos de tracción de la antorcha crearonuna menor cantidad de salpicaduras que los ángulos de empuje.La causa de esto fue una fase de desprendimiento degotas en los procesos de soldadura por arco corto. Con unángulo de tracción, el arco se dirige con más precisión a lasoldadura fundida y su presión en el extremo del alambrede relleno es menor que con un ángulo de empuje. Con unángulo de empuje, es posible que, después del desprendimientode una gota, la presión del arco salpique una pequeñacantidad del metal fundido acumulado en la punta delalambre de relleno.Acerca de los métodos de cálculoSe recomienda utilizar la potencia promedio medida con unosciloscopio para calcular la entrada de calor de la soldadurapulsada porque, como se puede observar en las tablas 1 y2, los valores de entrada de calor derivados del cálculo delpromedio de corriente y de voltaje son incorrectos. El valorde entrada de calor calculado en función de la corriente yel voltaje en la soldadura pulsada es bastante similar al delas soldaduras por arco corto, por lo cual el margen de errorrespecto de la entrada de calor real es del 25 al 30%.ResumenLos nuevos procesos de soldadura ofrecen nuevas posibilidadespara la soldadura de acero y placas finas. Una entradade calor más baja permite soldar aceros cada vez másresistentes sin comprometer la alta calidad de la soldadura.Los nuevos procesos de soldadura por arco MIG/MAG permitenuna entrada de calor más baja en el objeto que sedesea soldar. Estos procesos también incluyen los procesosde soldadura por arco corto FastRoot y AAA-MIG desarrolladospor Kemppi.Para el cálculo de la energía del arco y la entrada de calor,se pueden utilizar las dos fórmulas mencionadas más arriba.Mediante el uso de estas fórmulas, es posible calcular conbastante precisión los valores de energía de la soldadura.No obstante, resulta difícil obtener valores precisos de energíadel arco y entrada de calor. En el caso de los procesosde soldadura por arco corto, existe una diferencia real muypequeña entre el promedio calculado utilizando los valoresde corriente y voltaje y el valor calculado en función de lapotencia. En el proceso de soldadura por arco pulsado, sinembargo, la diferencia es tan considerable que se debe teneren cuenta al diseñar la soldadura.Para medir los valores reales de energía del arco y entradade calor, se utiliza el valor de energía eléctrica medido conun osciloscopio. El osciloscopio multiplica los valores instantáneosde corriente y voltaje y calcula la energía eléctricaen función del promedio de esos valores. █Kemppi ProNews 1 • 2008 33
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