Soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW)

¿Qué es la soldadura por arco con núcleo de fundente o FCAW?

La soldadura por arco con núcleo de fundente o FCAW es una variante de la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) que tiene un cable con núcleo en lugar del cable sólido que se utiliza en la soldadura MIG-MAG.

La configuración de la estación de soldadura FCA es la clave para realizar soldaduras de calidad. Puede ser posible, utilizando un soldador FCA mal configurado, hacer una soldadura aceptable en la posición plana. El proceso de soldadura FCA a menudo es indulgente; por lo tanto, las soldaduras a menudo se pueden realizar incluso cuando el soldador no está configurado correctamente. Sin embargo, tales soldaduras tendrán defectos importantes como salpicaduras excesivas, socavación, superposición, porosidad, inclusiones de escoria y contornos deficientes del cordón de soldadura. La configuración se vuelve aún más importante para las soldaduras fuera de posición. Hacer soldaduras verticales y aéreas puede ser difícil para un estudiante soldador con un sistema de configuración adecuado, pero se vuelve imposible con un sistema que está desajustado.
Aprender a configurar y ajustar correctamente el sistema de soldadura FCA le permitirá producir soldaduras de alta calidad con un alto nivel de productividad.
FCAW se configura y manipula de manera similar a la de GMAW. Los resultados de los cambios en la extensión del electrodo, el voltaje, el amperaje y el ángulo de la antorcha son esencialmente los mismos.

Soldadura FCAW

Tipos de alambres de soldadura por arco con núcleo fundente

Los alambres de soldadura con núcleo fundente se clasifican en tres tipos:

  1. Tipos con blindaje de gas: el primer grupo de cables se denomina cables con núcleo de fundente con blindaje de gas y están destinados a utilizarse con un blindaje de gas externo. Generalmente, el dióxido de carbono puro se utiliza como protección debido a su bajo costo.
    2. La primera variación importante del alambre con núcleo de fundente con protección de gas fue el alambre con núcleo de fundente con protección propia . Con estos alambres, como su nombre lo indica, no se usa protección de gas externa, y en su lugar, todo el blindaje requerido del arco y el baño de soldadura es proporcionado por los gases formados por la descomposición de los ingredientes del fundente en el núcleo y la cubierta de escoria en el metal de soldadura. Es inevitable que se absorba una cierta cantidad de nitrógeno de la atmósfera y, por lo tanto, se añaden desnitruros o fijadores de nitrógeno, como el aluminio, a los ingredientes centrales.
    3. Otro grupo de alambres tubulares se llama electrodos con núcleo metálico. Estos alambres combinan las características de los alambres de soldadura por arco metálico con núcleo de fundente y de gas. El alambre de alimentación continua tiene núcleo pero no contiene ingredientes fundentes. En cambio, el núcleo contiene solo compuestos estabilizadores de arco, desoxidantes y polvos metálicos. Por lo tanto, el blindaje es proporcionado únicamente por el gas protector suministrado externamente como en GMAW. Los electrodos de soldadura por arco con núcleo metálico se agrupan con alambres de soldadura por arco con núcleo de fundente en la norma canadiense CSA W 48-01, pero en los Estados Unidos, estos alambres se consideran una variación del proceso de soldadura por arco metálico con gas.

Ventajas y aplicaciones de los procesos de alambre tubular

Los procesos de alambre tubular ofrecen:

1. Depósito de soldadura de alta calidad con mayor tasa de deposición y productividad que el proceso SMAW. 

2. La mayor productividad es el resultado de un alto ciclo de trabajo, alta eficiencia de deposición y altas velocidades de desplazamiento. 

3. En comparación con GMAW, los procesos de alambre tubular son más tolerantes a pequeñas desviaciones en la corriente de soldadura, voltaje, distancia entre la punta y la pieza de trabajo, etc., y por lo tanto es más probable que proporcionen depósitos de soldadura libres de defectos de fusión incompletos.

Entre las tres variaciones de alambre tubular cubiertas aquí, los alambres tubulares autoprotegidos son más capaces de tolerar las corrientes de aire que los demás y, por lo tanto, son un candidato más adecuado para el trabajo de campo. En aplicaciones automáticas, son posibles velocidades de desplazamiento muy altas con cables autoprotegidos, lo que conduce a una alta productividad. Sin embargo, estos alambres deben seleccionarse correctamente ya que algunas formulaciones no están diseñadas para soldaduras de múltiples pasadas. Los electrodos con núcleo metálico producen poca o ninguna escoria u óxido, similar al proceso GMAW. Sin embargo, los alambres con núcleo de metal proporcionan una tasa de deposición más alta que la GMAW, y también una forma de perla más ancha y redondeada cuando se usa protección de gas rico en argón.

Clasificación de electrodos de soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW)

Los requisitos para los alambres de soldadura por arco con núcleo fundente de acero al carbono (tanto autoprotegidos como con protección contra gas) en la Especificación AWS A5.20. Aquellos para aceros de baja aleación, aceros inoxidables y superficies se incluyen en las especificaciones AWS A5.22 y A5.22, respectivamente.

El esquema de clasificación de los alambres de soldadura por arco con núcleo fundente de baja aleación en la especificación AWS 5.29 es similar al de los alambres de acero al carbono, la principal diferencia es la mayor resistencia a la tracción del metal de soldadura y las letras y números adicionales al final utilizados para indicar los elementos de aleación presentes en el metal de soldadura.
De manera similar, los alambres con núcleo metálico para aceros de baja aleación tienen el mismo esquema de clasificación que los alambres sólidos de acero de baja aleación en AWS A5.28, excepto que S (que indica alambre sólido) se reemplaza por C (que indica alambre compuesto o con núcleo metálico). En comparación, los alambres de soldadura por arco con núcleo fundente de acero inoxidable se clasifican principalmente en función de la composición del metal de soldadura y el medio de protección utilizado durante la soldadura.

Clasificación de cables FCAW
Sección transversal del cable FCAW

El cable FCAW más utilizado es el E71T-1. Esto es lo que significa para cada dígito.

E – Esto implica electrodo

7 – Este número indica la resistencia a la tracción mínima de la soldadura según pulgadas cuadradas. Debe agregar cuatro ceros a este número para obtener la resistencia mínima a la tracción. En este caso, resulta ser de 70.000 libras por pulgada cuadrada. Esto implica que la resistencia mínima a la tracción del metal de aportación es de 70.000 libras por pulgada cuadrada.

1 – Implica las posiciones de soldadura que puede adoptar con este hilo. Solo hay dos números que se utilizan para este dígito: cero y uno. Cero significa que solo puede asumir la posición horizontal y plana con este electrodo. Uno implica que puede usar el electrodo en cualquier posición.

T: abreviatura de tubular. Esta es la forma que esperaría en un alambre con núcleo de fundente. El alambre es un tubo de metal de relleno lleno de fundente. En los electrodos MIG, el cable es sólido. Habrá una designación S en este caso.

1 – Indica el tipo de flujo dentro del electrodo.

Gases de protección para soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW)

Cuando es necesario, se utiliza dióxido de carbono como gas protector para fines de clasificación. Sin embargo, las
mezclas de argón-dióxido de carbono (Ar-CO2) se están volviendo cada vez más populares ya que su uso con alambres de rutilo proporciona menos salpicaduras, cordones más suaves y una mejor acción de humectación y control de charcos para soldaduras fuera de posición. De manera similar, con alambres básicos, se obtienen menos salpicaduras y perlas más suaves. Se generan menos humos en comparación con el gas protector 100% CO2. Sin embargo, la penetración de la soldadura se reduce en cierta medida.
Dado que el argón (Ar) es un gas inerte, no reacciona con los elementos del arco. El uso de mezclas de Ar-CO2 como gas protector provoca una menor oxidación del manganeso (Mn) y el silicio (Si) presentes en el alambre, lo que conduce a un mayor contenido de Mn y Si en el metal de soldadura. Esto aumenta la resistencia a la tracción del metal de soldadura y también puede reducir los valores de alargamiento. 

De manera similar, la cantidad de hidrógeno retenido en el metal de soldadura puede ser mayor en comparación con el uso de gas CO2. Los alambres pueden diseñarse para evitar un aumento excesivo en la resistencia del metal de soldadura y un deterioro en el alargamiento y, por lo tanto, se debe consultar al fabricante y / o realizar la calificación del procedimiento antes de embarcarse en el uso de una mezcla de Ar-CO2 con alambres con núcleo de fundente en la fabricación. El gas protector seleccionado no afecta la tasa de deposición de manera significativa.