HILOS OUTERSHIELD® METAL CORED


HILOS OUTERSHIELD®
Los productos Outershield son del grupo de los consumibles desarrollados y fabricados por Lincoln Electric para ser utilizados en los Procesos de Soldadura con Hilo Tubular (FCAW)  Este proceso de soldadura semiautomática es similar al (GMAW) y require una fuente de corriente y un devanador, con pistola y suministro de gas de protección. Los hilos tubulares FCAW son utilizados en lugar de hilos macizos y electrodos  debido a una mayor productividad y soldadura de calidad.
Dependiendo del tipo y composición del relleno o alma de los hilos tubulares se pueden distinguir cuatro grupos principales cada uno de los cuales están diseñados para aplicaciones específicas:
Tipo Rutilo (regular o micro-aleado) para características de arco suave, excelente soldabilidad, fácil eliminación de la escoria y apariencia suave del cordón. Los hilos de tipo CMn se utilizan en todas posiciones para soldaduras de construcción en general y construcción de barcos, ej. Outershield 71M-H con gas CO2 de protección y Outershield 71E-H para gas mezcla argón/CO2. Con adiciones de 1-1,5% Ni, Outershield 81Ni-H, 81 K2-H, 550-H y 690-H están recomendados para aplicaciones donde se requiere  alto límite elástico y resistencia. 
Tipo básico para construcciones de alta retención con excelentes propiedades mecánicas para aplicaciones de alta resistencia en aceros de grano fino, ej. Outershield T55-H.
Tipo Metal Cored para tasas de alta deposición como por ejemplo cordón en ángulo recto, en plano, en arco spray.  Este tipo de hilo también se puede aplicar en soldadura posicional o pasada de raíz en el modo arco corto. Este hilo produce muy pocas proyecciones y sin escoria, igual que los productos más conocidos en el mercado como el Outershield MC 710-H y MC 715-H. El proceso de soldadura se describe como soldadura MAG con hilo metal cored y está marcado como 138 de acuerdo a los estándares de la ISO. 
El principio del hilo metal cored se muestra en la siguiente imagen. Al igual que en la soldadura MAG se puede aplicar la posición de la pistola y los ángulos  (sin embargo el hilo tubular tipo rutilo require diferentes técnicas).

 

​Fig. 1. Soldadura MAG con hilo metal cored (138). No requiere eliminación de escoria.

Se pueden aplicar casi las mismas técnicas sin embargo los hilos metal cored son más fáciles de manejar, apariencia del cordón más regular y menor número de defectos en la soldadura. No es necesario (en EU) realizar la certificación de los soldadores para hilos MAG por tanto sus calificaciones son válidas para soldadura con hilo metal cored (ISO 9606 Parte1, publicado en Noviembre 2013 y sustituye EN287 Parte 1 retirado en Octubre).

 

​ ​ ​ ​Rango de calificación a - b
Hilo utilizado en la pieza de pruebaSólido (S)Metal Cored (M)HIlo Tubular (B)Hilo Tubular (R,P,V,W,Y,Z)
Sólido (S)xx​-​-
​​Metal Cored (M)xx​-​-
Hilo Tubular (B)​-​-​x​x
Hilo Tubular (R,P,V,W,Y,Z)​-​-​-​x
a - ​ ​Abreviaciones : ver 4.3.2
b - ​ ​ ​ El tipo de alma utilizado en el test de calificación de los soldadores para la ejecución de la raíz de la soldadura sin backing (ss nb) es el tipo de alma clasificado para soldadura de raíz  en producción
Clave : x indica los materiales de relleno para los que el soldador está calificado/ -  indica aquellos materiales de relleno para los que el soldador no está calificado ​ ​ ​ ​

 ​Fig. 2 Reimpresión desde 287-1 : Calificación soldadura MAG (135) cubre también soldadura MAG con hilo metal cored (138)

 

HILOS OUTERSHIELD® METAL CORED

Los hilos metal cored son producidos de tal manera que se obtiene un contenido muy bajo en hidrógeno en metal depositado (HDM < 1,5 ml/100 g). Se reduce a un mínimo el riesgo de roturas inducido por el hidrógeno.

Fig 3. El contenido de hidrógeno en el metal de soldadura del Outershield MC710-H y MC715-H es como una función de tiempo una vez desempaquetado.  Condiciones de almacenaje en taller.

 

Las aplicaciones típicas cubren todos los tipos de soldadura que pueden ser hechos con:
Arco spray en posición en plano, modo arco corto en todas posiciones incluyendo pasadas de raíz.
Modos Pulsado en todas posiciones

Los hilos Outershield metal cored han ganado su popularidad debido a ventajas particulares:

  • Las altas tasas de deposición resultan de la naturaleza del hilo "tubular" (se obtiene mayor densidad de corriente elevada que con el MAG)
  • Alta resistencia a la falta de penetración o giros fríos, los cuales son desventajas especialmente típicas del proceso MAG al soldar chapas gruesas.
  • Perfil más ancho y penetración más regular
Fig 4. Sección macro de la soldadura a4, posición PB/2F Outershield MC 710 – H 1,6 mm.
Fig. 5. Soldadura en ángulo después de la prueba mecánica: Outershield MC710-H (izquierda); hilo macizo SG2 (derecha)

 

Una amplia gama de hilos de diámetro: 1,4 mm son adecuados para soldadura semiautomática, el diámetro 1,6mm es más productivo para aplicaciones de robótica y mecanizadas.

Mejor que la tolerancia MAG contra la porosidad causada por contaminaciones (óxido, restos de pintura, aceites,imprimaciones,etc.) El beneficio proviene de desoxidantes añadidos al flux.

Bien visible y fácil de trabajar el arco proporciona mejor tolerancia en contra de cambiar la preparación y separación de la soldadura. 

Suave y pocas proyecciones

Aplicaciones exitosas en soldadura robotizada debido a la ausencia de proyecciones y velocidades elevadas alcanzadas.

 

Fig. 6. Soldadura en ángulo, soldadura robotizada con Outershield 710-H de 1,2 mm. Modo soldadura: Rapid Arc, 24V, 280 A, TS-2,7 m/min, gas de protección Ar/CO2 90/10.

Las aplicaciones más populares son pasadas de relleno y tapa en posiciones PA/1G y PC/2G así como soldadura en ángulo recto en posición PB/2F. El Hierro y las aleaciones metálicas de hierro son los componentes principales del flux, por lo que son resistentes a la humedad.  El flux contiene pequeñas adiciones de dexosidantes, es por eso que los hilos metal core son resistentes a la porosidad al soldar acero contaminado.

Fig. 7. Soldadura en ángulo recto en acero imprimado: Outershield MC710-H 1,2 mm

 

Las mezclas de argón son los gases de protección más populares (Ar/Co2 80/20, Ar/CO2 90/10 tres componentes de gas mezcla), sin embargo son diseñados tipos especificos de hilos para trabajar con CO2 así como (Outershield MC 710C-H) La formación de escoria es minima por lo que las soldaduras son muy similares a los hilos macizos con un número pequeño de islas de silicato.  
Las aplicaciones más populares de los hilos Outershield® metal cored son:
- Fabricación del acero,
- Maquinaria pesada,
- Industria Construcción Naval,  
- Industria de Automoción y robótica,
- Construcciones Offshore.

INFORMACIÓN CATÁLOGO

La gama de hilos metal cored de Lincoln Electric incluye

 

PRODUCTIVIDAD DE LOS HILOS OUTERSHIELD® METAL CORED

La densidad de corriente es el principal factor determinante de la tasa de fusión, tasa deposición (kg/h),  penetración y resistencia contra giros fríos. La ilustración esquemática de la sección transversal del electrodo ayuda a entender lo mencionado anteriormente, las ventajas insuperables de los hilos metal cored.  Estos beneficios provienen de la alta densidad de corriente, que se expresa por la proporción del flujo de corriente y el area de sección transversal del tubo metálico. La corriente de soldadura fluye a través del tubo debido a su menor resistencia eléctrica (la resistencia del acero es inferior al flux metálico).

Fig.8 Sección transversal: ilustración esquemática de hilos macizos y metal cored.

La misma corriente fluye a través de una sección transversal más pequeña en comparación con la soldadura MAG de hilo macizo, por eso FCW siempre ofrece densidades de corriente elevadas similar a la velocidad de alimentación. Debido a que las corrientes de soldadura inferiores pueden ser aplicadas para conseguir la misma productividad (en comparación con la soldadura MAG con hilos macizos).    
El diámetro adecuado del hilo es critico para obtener la mejor productividad del proceso. Los hilos metal cored de 1,2 mm ofrecen la mejor tasa de deposición en corrientes bajas; también se aplican ampliamente para soldar chapas finas y funcionan bien en fuentes de corriente pequeñas. Para hilos de 1,4 mm y 1,6mm se recomienda  utilizar fuentes de corriente con amperaje elevado (>280-300A) para obtener la eficiencia máxima en el proceso, sin embargo, representan mejor tolerancia contra la quemadura que el 1,2 mm a corrientes bajas.

Curvas de tasa de deposición en hilos metal cored en 1,2mm, 1,4mm y 1,6mm se presentan en Fig. 5 (la línea azul representa deposición típica de hilo macizo en 1,2mm)

Fig. 9. Tasas de deposición de hilos metal cored en 1,2, 1,4 y 1,6 (MC700, MC710, MC715)

 

 En soldadura semiautomática los hilos metal cored de 1,4mm ofrecen buena operatividad y proporcionan una tasa de deposición la cual es inmejorable para hilo macizo de 1,2. El 1,6 mm  funcionará mejor para la soldadura robotizada o mecanizada, y también es un diámetro muy popular en soldadura semiautomática para chapa pesada.
La elección adecuada del diámetro del electrodo es un factor principal para la productividad. Un claro ejemplo está en el Apéndice 1, donde se presentó el coste total  para a5 soldadura de cordón en ángulo recto después de la soldadura con electrodos de diferentes diámetros. Comparación con hilos macizos - los hilos metal cored siempre ofrecerán una mejor calidad, productividad y ayudarán a reducir el coste total de la soldadura.

RESUMEN

La soldadura al arco con hilos metal cored siempre proporcionará un fácil funcionamiento, apariencia regular del cordón, un número menor de defectos en soldadura, mejor tolerancia contra la contaminación de la superficie y la preparación de la soldadura. Los beneficios provienen de la naturaleza tubular del hilo y los componentes del flux. No hay necesidad de certificación adicional para los soldadores de MAG. Los hilos metal cored funcionan bien en spray o arco corto en las fuentes de corriente típicas CV (Powertec, CV, DC, Flextec, Speedtec) y mantiene las ventajas sobre hilos macizos mientras sueldan con formas de onda controladas (pulsado, precision pulsado, RapidArc, RapidX en Speedtec SP y Power Wave). La elección adecuada del diámetro del hilo ayuda a obtener la mejor productividad. 
La oferta de los hilos Outershield® metal cored de Lincoln Electric cubre casi todos los tipos  de materiales base aplicados en fabricaciones de acero, maquinaria pesada, construcción naval, industria del automóvil y robótica, construcciones offshore.

 Apéndice 1. Cálculo costes de soldadura para hilos metal cored 1,2 1,4 y 1,6 mm
Condiciones utilizadas para el cálculo:
- Tamaño soldadura a5, sobreespesor -  20%
- Longitud de soldadura: 10 m
- Gas de Protección Ar/CO2 80/20

 

Apéndice 2. Parámetros iniciales recomendados para hilos metal cored de 1,2 mm

  

El análisis cuantitativo y cualitativo de chapa de acero de 10 mm soldando con métodos 135, 136, 138 en posición PB entregados durante el Seminario sobre Construcción en Acero, Lincoln Electric Polonia 24-26 de Noviembre 2010 por Waldemar Radomski, Academia de Minería y Metalurgia, Krakowia, Polonia.