Rincón de consumibles: prevención de grietas al soldar alto

P: Fabricamos un mecanismo tipo arado que está hecho de acero A514 (T1), con bisagras que están hechas de acero de menor resistencia como A572 o A36. En una máquina en particular, el diseño exige que el arado se fabrique con AR400 de 3/4 de pulgada de espesor y las bisagras con A514 de 3/4 de pulgada de espesor. Usamos GMAW con un gas protector de 90 por ciento de argón/10 por ciento de dióxido de carbono y un metal de relleno ER120. Hemos estado experimentando muchas grietas, ya sea en el metal de soldadura o en el material base. ¿Alguna sugerencia sobre cómo podemos solucionar esto?

R: Echemos un vistazo a los materiales que mencionó y revisemos los detalles de cada uno, así como las estrategias para soldarlos.

A514 y AR400 son aceros de baja aleación y alta resistencia (HSLA) que obtienen sus propiedades del proceso de templado y revenido (Q&T). Estos tipos de materiales de alta resistencia tienen cantidades muy bajas de aleación, como níquel, cromo y molibdeno, que mejoran las propiedades mecánicas. La diferencia clave entre estos dos es que A514 es muy versátil y puede usarse en muchas aplicaciones, mientras que AR400 es resistente a la abrasión y al impacto y no debe usarse en aplicaciones de carga estructural.

A514 tiene un rango de resistencia a la tracción de 110 a 130 KSI y un rango de número de dureza Brinell (BHN) de 235 a 293, según el grado que utilice. AR400 tiene una resistencia a la tracción entre 170 y 190 KSI y un BHN mínimo de 400, de ahí el nombre.

El uso de un metal de aporte ER120 y 90 por ciento de argón/10 por ciento de gas de protección de CO2 con el proceso GMAW es perfectamente aceptable. En realidad, es beneficioso debido a las características de bajo hidrógeno de este proceso y tipo de cable.

En la mayoría de las situaciones, hace coincidir su metal de aporte con el material base de menor resistencia que se está uniendo, que en este caso es el A514. Sin embargo, el AR400 no está diseñado para aplicaciones de carga, por lo que técnicamente es el eslabón más débil. Además, indicó que se trata de un mecanismo de arado, por lo que es más probable que los materiales se elijan por su resistencia al impacto y la abrasión y no por su resistencia general.

Si puede verificar esto con el ingeniero de diseño y el proveedor del material, es posible que pueda soldarlo con un metal de aporte de menor resistencia, como una clasificación ER70 o ER80. Estas aleaciones tienen un bajo contenido de aleación y el metal de soldadura será menos susceptible a la formación de fases metalúrgicas sensibles a las grietas (es decir, martensita). Desde el punto de vista de la técnica, utilice cordones de refuerzo y, si es necesario, un ligero granallado de cordones de soldadura para ayudar a reducir las tensiones residuales de la soldadura.

Se necesitan dos datos para identificar la causa de sus problemas de craqueo. En primer lugar, ¿qué tipos de grietas tienes? En segundo lugar, ¿está precalentando las juntas antes de soldar? Si es así, ¿a qué temperatura?

Las grietas debajo del cordón y las grietas que se extienden transversalmente a la dirección de soldadura generalmente son causadas por atrapamiento de hidrógeno. Para que esto suceda, la microestructura debe ser susceptible a la fragilización por hidrógeno y una fuente de hidrógeno. Si no se precalientan y enfrían lentamente las piezas soldadas correctamente, se puede formar martensita en la soldadura o en la zona afectada por el calor (HAZ) del material base.

La martensita es una microestructura frágil que es altamente susceptible al atrapamiento de hidrógeno. Dado que el hidrógeno es el más pequeño de todos los elementos, puede moverse libremente a través de la microestructura donde se acumula cerca de los límites de los granos, y eso crea una presión intergranular extrema. Esta presión interna, junto con una microestructura de baja ductilidad, puede provocar el agrietamiento inducido por hidrógeno y una falla potencialmente catastrófica.

El precalentamiento y el enfriamiento lento son los pasos más importantes para que esta aplicación de soldadura sea exitosa. Dado que ambos materiales base son Q&T, preste mucha atención al precalentamiento y la temperatura máxima entre pasadas. Para los espesores dados, el AR400 debe tener un precalentamiento mínimo de 250 grados F y el A514 un mínimo de 125 grados F. La temperatura máxima entre pasadas para ambos materiales es de 400 grados F. Si excede estos valores, lo más probable es que ocurra algo de recocido. ocurrir, lo que resulta en propiedades de menor resistencia. Por último, mantenga la entrada de calor de soldadura por debajo de 55 kilojulios por pulgada.