La subcotización es una práctica común defectos de soldadura en soldadura que debilita la resistencia y estabilidad de las estructuras soldadas.
Entonces, ¿cómo se produce la socavación en la soldadura? En realidad, existen muchas razones para ello. Podría deberse a una corriente o velocidad de soldadura mal ajustada, a un ángulo o tamaño de electrodo incorrectamente elegido o incluso al uso inadecuado de gas protector. Todos estos problemas pueden interrumpir el proceso de soldadura y provocar subcotizaciones.
¿Cómo debemos lidiar con la socavación en la soldadura? En este artículo, brindaremos explicaciones detalladas tanto para profesionales de la soldadura experimentados como para principiantes sobre las causas, los peligros y las contramedidas de la socavación en la soldadura.
¿Qué es un corte socavado en soldadura?
El socavado de soldadura es la ranura o depresión indeseable que se forma a lo largo de los bordes de una junta soldada; el metal base se ha derretido pero no se ha llenado completamente con el metal de aportación. Generalmente aparece como una muesca o hendidura en uno o ambos lados del cordón de soldadura. La profundidad y el ancho del corte pueden variar, pero normalmente se extiende hasta el metal base adyacente a la soldadura.
Un socavado excesivo puede debilitar la resistencia de las uniones soldadas y generar concentración de tensión en el socavado, lo que podría provocar daños estructurales. Especialmente para la soldadura de acero de alta resistencia y baja aleación, la estructura del borde del corte se endurece, lo que es más probable que cause grietas.
Consulte el diagrama a continuación para ver un ejemplo visual de soldadura de corte inferior.
Tipos de socavado de soldadura
Según la posición del corte en la parte superior e inferior de la costura de soldadura, se puede dividir en corte externo (en el lado con la abertura de ranura más grande) y corte interno (en el lado inferior de la ranura).
Rebaje externo
El corte externo típicamente ocurre en el lado de apertura más grande de un bisel, es decir, la superficie exterior de la costura de soldadura. Su característica principal es la presencia de ranuras o depresiones notables en el borde o punta de la costura de soldadura. La formación de socavado externo a menudo está relacionada con factores como el flujo del baño de soldadura, la velocidad de soldadura, el ángulo de soldadura y la corriente de soldadura durante el proceso de soldadura.
Si el baño de soldadura no llena adecuadamente el bisel durante la soldadura, o si el metal fundido no se encoge adecuadamente durante el enfriamiento, se pueden formar ranuras o depresiones en el borde de la costura de soldadura, conocidas como socavado externo.
El corte externo no sólo debilita la resistencia estructural de la costura soldada sino que también puede convertirse en un área de concentración de tensiones, aumentando el riesgo de fractura de la unión soldada durante el servicio.
Recorte interno
El corte interno se produce en la parte inferior del bisel, dentro de la costura de soldadura, en la unión del metal de soldadura y el metal base. La formación de socavado interno generalmente se debe al flujo desigual y a la solidificación del baño de soldadura en el fondo del bisel durante el proceso de soldadura.
Al soldar placas gruesas o emplear procesos de soldadura de múltiples pasadas, se puede producir un corte interno debido al flujo restringido del baño de soldadura en el fondo del bisel o al control inadecuado de los parámetros de soldadura. Dado que el corte interno está oculto dentro de la costura de soldadura y es difícil de detectar directamente mediante inspección visual, se requieren métodos de prueba no destructivos, como pruebas radiográficas y pruebas ultrasónicas, para su identificación y evaluación.
La presencia de socavado interno impacta negativamente de manera similar en el rendimiento de la costura de soldadura, reduciendo la capacidad de carga y la resistencia a la corrosión de la junta soldada.
La siguiente figura muestra ejemplos de imágenes eléctricas para socavado externo y socavado interno.
Además de los cortes externos e internos, los tipos de cortes de soldadura también se pueden dividir en los siguientes tipos, como se muestra en el diagrama de ejemplo:
Impacto del corte socavado de soldadura en el rendimiento de los componentes
Bajo cargas estáticas
- En el estado plástico del componente: el socavado reduce el área de la sección transversal de la junta y aumenta las tensiones locales. Si el socavado es paralelo a la tensión aplicada y en estado plástico, no afectará significativamente el rendimiento de la junta.
- En el estado frágil del componente: Cualquier socavado aumenta el riesgo de fractura frágil, con valores de socavado permitidos muy bajos para materiales de alta resistencia o soldaduras de paredes gruesas.
Bajo cargas dinámicas
- Las ranuras afiladas de los pies de soldadura penetran en las secciones y provocan la propagación de microfisuras; Las ranuras circulares no muestran microfisuras en la superficie.
- La relación entre la profundidad del rebaje y la resistencia a la fatiga: los rebajes más profundos conducen a mayores reducciones en la resistencia a la fatiga.
Corrosión
- Los cortes o ranuras de soldadura en ambientes corrosivos aceleran la corrosión local debido a la acumulación de productos de corrosión.
Los socavados en ambientes húmedos o que contienen residuos metalúrgicos plantean mayores peligros. - Estos factores resaltan la importancia de minimizar el socavado para mantener la integridad estructural y el rendimiento de los componentes soldados, especialmente bajo condiciones de carga variables y en ambientes corrosivos.
Causas fundamentales de la subcotización en la soldadura
La subcotización puede deberse a múltiples factores. El socavado surge del exceso de calor, velocidad de desplazamiento rápida, tamaño inadecuado de electrodo/relleno o preparación inadecuada de la junta. Algunas causas comunes incluyen:
Metal de aportación insuficiente
Varios factores pueden contribuir a una deposición insuficiente del metal de aportación. El uso de un tamaño de electrodo pequeño limita la cantidad de metal de aportación disponible para la soldadura. Una extensión inadecuada del electrodo, donde el electrodo sobresale demasiado del soplete de soldadura, también puede reducir la eficiencia de la transferencia del metal de aportación. Además, los ángulos pronunciados de los electrodos pueden alejar el metal de aportación de los bordes del cordón de soldadura, lo que provoca un corte socavado.
Corriente excesiva
Una corriente de soldadura excesiva puede hacer que los bordes de la junta se derritan y fluyan hacia el baño de soldadura, dejando impresiones que se asemejan a canales de drenaje a lo largo de la soldadura. Además, la corriente excesiva puede provocar socavados, sobrecalentamiento de la raíz, quemaduras y otros problemas en ambos lados de la costura de soldadura, especialmente en posiciones de soldadura planas, verticales y horizontales, donde se pueden formar cordones de soldadura en la raíz; En posiciones de soldadura elevadas, la raíz puede presentar concavidad.
Soldadura Velocidad lenta
Soldar a baja velocidad puede permitir que los bordes de la junta se derritan excesivamente antes de que el baño de soldadura avance. Esta fusión excesiva de los bordes y el posterior drenaje en el baño de soldadura pueden crear defectos de socavación.
Técnica de soldadura inadecuada
En la capacitación y enseñanza de soldadura, debido al énfasis en cumplir con las cuotas de producción, muchos trabajadores tienden a favorecer el uso de corrientes más altas. Sin embargo, el uso de una corriente excesivamente alta puede acelerar la fusión del metal base, aumentar el tamaño del baño de soldadura y evitar que el metal fundido de la varilla de soldadura llene adecuadamente la ranura formada por la fusión de los bordes del metal base. Como resultado, la anchura del cordón de soldadura se vuelve suficiente, lo que conduce a un socavamiento.
Metal de aportación incorrecto
El uso de un metal de aportación incorrecto para la aplicación de soldadura puede crear mayores gradientes de temperatura entre el centro de la soldadura y los bordes. Este calentamiento desigual puede provocar que los bordes se derritan excesivamente y se drene en el baño de soldadura, provocando socavaduras.
Habilidades insuficientes del soldador
Los soldadores novatos pueden tener dificultades para eliminar las socavaduras en las juntas. El movimiento inconsistente del arco puede provocar un calentamiento y fusión desigual del metal base. Un tejido inadecuado, en el que el electrodo se mueve en un patrón específico para distribuir el metal de aportación, puede provocar una cobertura inadecuada a lo largo de los bordes del cordón de soldadura. Una longitud excesiva del arco, que es la distancia entre la punta del electrodo y el metal base, puede reducir la eficiencia de la transferencia de calor y afectar la penetración del metal de aportación. La velocidad de desplazamiento lenta, que es la velocidad a la que el soplete se mueve a lo largo de la junta, también puede permitir que el arco permanezca en un área por mucho tiempo, derritiendo el exceso de metal base y potencialmente causando socavados.
Entrada de calor
El aporte excesivo de calor, especialmente cuando se utilizan altas corrientes de soldadura y velocidades de soldadura rápidas, puede reducir el material en el área de la línea de fusión, lo que lleva a un corte local del borde de la soldadura. Al soldar juntas en T, es más probable que el uso de una mayor entrada de calor en la soldadura de una sola pasada cause socavados. Esto se debe a que el tamaño del baño de soldadura es mayor y el metal de soldadura se hunde antes de solidificarse en una forma triangular, dejando un espacio en la superficie superior, lo que resulta en un corte socavado.
Más otras razones
- Gas de protección incorrecto: la selección o el caudal inadecuados del gas de protección pueden afectar la protección del baño de soldadura, lo que provoca una fusión incompleta y socavaciones a lo largo de los bordes de la soldadura.
- Especificación del material de soldadura: El uso de materiales de soldadura de mayor tamaño puede provocar que se derritan porciones sobrantes del metal base durante la soldadura, lo que resulta en socavados.
- Electrodo humedecido: Un electrodo humedecido puede causar inestabilidad en el arco, afectando la transferencia de calor y metal de aportación a la junta. Esta inestabilidad puede contribuir al desarrollo de defectos socavados.
Peligros de socavados de soldadura
Los socavados de soldadura plantean graves riesgos para la calidad y durabilidad de las juntas. Debilitan la integridad estructural, reducen la capacidad de carga y promueven la corrosión prematura. El principal peligro es la reducción de la capacidad de carga, lo que conduce a la concentración de tensiones, grietas y, potencialmente, una falla estructural completa. Abordar las socavaciones es crucial para garantizar la seguridad y confiabilidad de la soldadura.
Abordar los problemas de socavación
Eliminar los socavados de las costuras de soldadura defectuosas es un paso importante destinado a rectificar errores en el proceso de soldadura y mejorar la calidad de la soldadura. A continuación se presentan algunas sugerencias y pasos para ayudar a eliminar defectos socavados en las costuras de soldadura:
- Metal de relleno: Aplique metal de aportación adicional a las ranuras o áreas afectadas por el corte. Asegúrese de que el metal de aportación coincida con la composición de la soldadura original y se aplique con precisión para combinarse perfectamente con la soldadura circundante.
- Limpieza a fondo: Antes de la reparación, limpie a fondo el área afectada para eliminar escoria, escombros y otros contaminantes que podrían comprometer la calidad de la reparación. Utilice herramientas adecuadas, como un cepillo de alambre o una amoladora, para garantizar una superficie limpia y lisa para soldar.
Cómo prevenir el socavado de la soldadura
Para prevenir o minimizar el corte durante la soldadura, puede tomar varias medidas y emplear técnicas adecuadas. Aquí hay algunas estrategias para ayudar a detener el socavado al soldar:
Selección correcta de parámetros de soldadura.
Asegúrese de utilizar los parámetros de soldadura correctos, como corriente, voltaje, velocidad de desplazamiento y tamaño/tipo de electrodo, de acuerdo con las especificaciones del procedimiento de soldadura y el material que se está soldando. Ajustar estos parámetros adecuadamente puede ayudar a controlar la entrada de calor y garantizar una fusión adecuada sin causar socavamiento.
De acuerdo con las especificaciones de soldadura relevantes, seleccione los parámetros del proceso de soldadura, cultive la conciencia de la buena calidad en el trabajo diario, participe en diversas capacitaciones y estandarice seriamente los requisitos de soldadura. Ejemplos de procesos:
| Tipo de varilla de soldadura | Gradación | Diámetro de la varilla de soldadura/mm | Corriente de soldadura/A | Voltaje de arco/V | Velocidad de soldadura cm/min |
| E4303 | Primera capa | 3.2 | 90-140 | 21-30 | 10-30 |
| Capa media | 3.2 | 100-160 | 24-34 | 10-30 | |
| Capa exterior | 4.0 | 130-220 | 21-37 | 10-35 | |
| Superficie de la cubierta | 4.0 | 130-220 | 21-37 | 10-35 |
Elegir la técnica de soldadura adecuada
Utilice la técnica de soldadura adecuada, incluido el mantenimiento de la velocidad de desplazamiento correcta, el mantenimiento de una longitud de arco constante y el uso del ángulo de soldadura correcto. Evite patrones de tejido excesivamente anchos y asegure un movimiento suave y constante a lo largo de la unión para lograr una fusión uniforme y minimizar el riesgo de socavado.
Soldadura TIG
La tecnología de soldadura TIG es reconocida por su alto nivel de control y precisión. Los soldadores pueden gestionar con precisión la corriente de soldadura, la velocidad de soldadura y el uso del metal de aportación, lo que garantiza perfiles claros del cordón de soldadura sin socavar. Además, cabe señalar que una vez finalizada la soldadura, es necesario distinguir entre mala soldadura y buena soldadura para garantizar la calidad y confiabilidad de la unión soldada.
Soldadura MIG
La tecnología de soldadura MIG se caracteriza por su alta eficiencia y estabilidad, lo que la hace adecuada para la soldadura automática y semiautomática. La configuración adecuada de los parámetros de soldadura, incluida la velocidad de alimentación del alambre, la corriente de soldadura y el voltaje, garantiza suficiente metal de aportación en la junta soldada, evitando eficazmente el socavado. El control de la velocidad de alimentación del alambre es un factor clave para garantizar una adecuada deposición del metal de aportación en la junta soldada.
Soldadura por varilla
La soldadura por arco metálico protegido (SMAW), comúnmente conocida como soldadura con electrodo revestido, es un método de soldadura ampliamente utilizado y conocido por su adaptabilidad a materiales de diferentes espesores. Al seleccionar el tamaño de electrodo apropiado, ajustar los ángulos de recorrido y trabajo y controlar la longitud del arco, se puede prevenir eficazmente el socavado, mejorando así la calidad y confiabilidad de la unión soldada. Además, mantener una longitud de arco adecuada y una velocidad de soldadura estable también es crucial para evitar socavaciones.
Soldadura por láser
La soldadura láser es un método de soldadura de alta precisión y alta energía adecuado para soldar materiales en láminas delgadas. Debido a su rápida velocidad de soldadura y su pequeña zona afectada por el calor, puede reducir eficazmente la aparición de socavados. Sin embargo, la soldadura láser requiere altas exigencias en cuanto a equipos y técnicas operativas, lo que requiere capacitación y experiencia especializadas para garantizar la calidad de la soldadura.
Prepare la articulación adecuadamente
Asegúrese de que la junta esté preparada adecuadamente con el ángulo de bisel, el ajuste y la limpieza correctos. Una preparación adecuada de la junta proporciona un mejor acceso al metal de soldadura y ayuda a garantizar una penetración y fusión adecuadas a lo largo de la junta, reduciendo la probabilidad de socavados.
Mantenga el ángulo de soldadura correcto
El ángulo entre la pistola o electrodo de soldadura y la pieza de trabajo debe mantenerse dentro de un rango apropiado, generalmente entre 60° y 80°. Para operaciones de soldadura manual, la línea vertical entre el cabezal de soldadura y la pieza de trabajo debe controlarse estrictamente en aproximadamente 90 grados y ajustarse adecuadamente de acuerdo con las diferentes posiciones de soldadura.
Selección del gas de protección correcto
Los diferentes procesos y materiales de soldadura requieren el uso de diferentes tipos de gases protectores. Por ejemplo, el argón (Ar) se utiliza comúnmente como gas protector para soldar materiales como acero inoxidable, aleaciones de aluminio y aleaciones de titanio debido a sus propiedades inertes. Por otro lado, el dióxido de carbono (CO₂) se utiliza a menudo para soldar acero debido a su coste relativamente menor.
El uso de gases protectores que son incompatibles con el proceso de soldadura y los materiales que se unen puede resultar en una menor estabilidad del arco, una protección inadecuada de la soldadura y un mayor riesgo de socavado y otros defectos de soldadura.
Ángulo de electrodo
Durante el proceso de soldadura, incluso ligeras variaciones en el ángulo del electrodo pueden afectar significativamente la profundidad, el ancho y la forma del cordón de soldadura. Un ángulo inadecuado del electrodo puede provocar una penetración insuficiente del metal de soldadura en la junta soldada, lo que provocará un corte socavado. En la mayoría de los casos, el ángulo de recorrido debe presentar ligeramente una posición de "arrastre", aproximadamente de 10 a 15 grados, permitiendo que el metal de soldadura vuelva a llenar la junta soldada.
Corrección de una profundidad excesiva de socavado en la costura de soldadura
Para áreas menores socavadas, se puede utilizar una muela abrasiva para suavizar la transición. Al seleccionar una muela abrasiva, el grosor se debe determinar en función del tamaño y los requisitos del cordón de soldadura, que generalmente oscila entre 100 y 240 granos. Durante el rectificado, es importante controlar la velocidad y la presión para evitar rectificar demasiado o dañar el cordón de soldadura.
Comprobaciones de prevención de subcotización en soldadura
Antes de soldar, realizar una evaluación exhaustiva previa a la soldadura garantiza operaciones más fluidas y un tiempo de inactividad reducido.
Configuración y verificación de parámetros de la máquina
- Inspeccione minuciosamente y configure los parámetros de soldadura, incluidos amperios, voltios, velocidad del alambre y velocidad de desplazamiento, de acuerdo con las especificaciones del procedimiento de soldadura.
- Asegúrese de que todos los ajustes sean precisos y cumplan con los estándares de la industria y el material que se está soldando.
Mantenimiento y calibración adecuados de las máquinas de soldar
- Realizar inspecciones previas a la soldadura para verificar el estado del equipo.
- Verifique que el alimentador de alambre y los rodillos tengan la tensión adecuada para garantizar una alimentación de alambre constante.
- Reemplace los revestimientos desgastados de la pistola MIG para mantener un flujo de metal de aportación estable.
- Verifique el flujo de gas protector y ajuste el regulador en consecuencia.
- Inspeccione la pistola o el soplete para detectar acumulación de desechos que puedan obstruir el flujo de gas.
- Revisar las mangueras de gas en busca de daños o fugas que puedan comprometer la atmósfera protectora.
Inspección de cables conductores y de tierra
- Inspeccione los cables conductores y de tierra en busca de desgaste, deshilachado o daños que puedan provocar una pérdida de corriente en el charco de soldadura.
- Asegúrese de que todas las conexiones estén apretadas y seguras para mantener un flujo de corriente óptimo.
Preparación conjunta
- Verifique que la preparación de la junta, incluido el tamaño del espacio, la apertura de la raíz y los ángulos de bisel, esté dentro de los límites especificados para reducir el riesgo de socavamiento.
Al realizar estas comprobaciones integrales previas a la soldadura, puede reducir significativamente la probabilidad de encontrar problemas de socavación durante las operaciones de soldadura.
Conclusión
Los socavados de soldadura pueden comprometer la integridad de las uniones soldadas, provocando posibles fallas estructurales. Al comprender sus causas e implementar las soluciones adecuadas, los soldadores pueden producir soldaduras de alta calidad con un corte mínimo, lo que garantiza la confiabilidad y longevidad de los componentes soldados.
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Preguntas Frecuentes
La profundidad del corte se mide desde la superficie original del metal base hasta el punto más bajo de la ranura o depresión a lo largo de la punta de la soldadura. Esta profundidad puede variar dependiendo de factores como los parámetros de soldadura, las propiedades del material y la técnica de soldadura, pero normalmente varía desde una fracción de milímetro hasta varios milímetros de profundidad.
Cuando se produce un corte socavado, se crea una ranura o depresión a lo largo del metal base adyacente a la soldadura, lo que deja material de relleno insuficiente para adherirse eficazmente. Esta falta de material puede provocar puntos de concentración de tensiones, lo que puede provocar fallos prematuros bajo carga o tensión.
Los daños causados por el socavado se pueden reparar. Cuando la profundidad del corte es poco profunda y no excede el 10 % del espesor del material base, se puede alisar con una amoladora o un disco abrasivo. Si el corte es severo o ocurre en áreas críticas, la reparación puede requerir soldadura. La reparación por soldadura implica volver a soldar en el corte para llenar la ranura y restaurar la integridad de la junta soldada.
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Este artículo fue escrito por ingenieros del equipo de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen es ingeniero y técnico con 20 años de experiencia en prototipado rápido y fabricación de piezas metálicas y plásticas.
