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Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura1
RECUBRIMIENTOS
Diplomatura de Especialización en
Ingeniería de Soldadura
1
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura2
Recubrimientos• RECUPERACIÓN y RECUBRIMIENTO DE COMPONENTES (Build-up
and Hardfacing)
1. Recuperación (Build-up) — áreas seriamente desgastadas deben ser
reconstruidas hasta aproximarse a las dimensiones originales. Se
emplean materiales de aporte tenaces resistentes a la fisuración.
2. Enmantequillado (Buttering) — empleado como base para evitar la
dilución del C y aleantes del depósito en el metal base.
3. Hardfacing — Se depositan superficies resistentes al desgaste sobre el
material base o sobre superficies previamente recuperadas para
incrementar su vida en servicio. Normalmente se limita a una, dos o tres
capas.
2
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura3
Proceso de Recubrimientos por soldadura
1.Selección del material de aporte
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
3
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura4
Proceso de Recubrimientos por soldadura
1. Selección del material de aporte
Depende de:
• Material base.
• Tipo de desgaste
• Proceso de soldadura
Recubrimientos
4
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura5
Proceso de Recubrimientos por soldadura
Afecta principalmente la elección del material de relleno.
a. Aceros al Mn es usado para componentes sujetos a
cargas de impacto elevadas . Se reconstruye
empleando Aceros al Mn como material de aporte.
b. Aceros al C y aleados – se recuperan las
dimensiones originales aplicando depósitos aceros de
baja aleación.
• Material base.
Recubrimientos
5
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura6
Materiales sobre los que se puede depositar
recubrimientos duros
• Aceros al C y de baja aleación (< 1%C)
• Aceros con >%C pueden requerir una capa de amortiguamiento
(buttering)
En general los siguientes materiales pueden ser recubiertas
superficialmente mediante soldadura
• Aceros inoxidables
• Aceros al Mn
• Hierros fundidos y aceros
• Aleaciones base Ni
• Aleaciones base Cu
Recubrimientos
6
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura7
Tipo de desgaste• Desgaste adhesivo
• Desgaste abrasivo con impacto
• Desgaste abrasivo
• Desgaste erosivo
• Desgaste corrosión
• Desgaste por Fatiga superficial
• Desgaste por Cavitación
• Desgaste por Impacto
• Desgaste micro-oscilatorio ("Fretting")
Recubrimientos
7
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura8
Dureza de los materiales involucrados en los recubrimientos
duros
Recubrimientos
8
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura9
Dureza e impacto de los materiales involucrados en los
recubrimientos duros
Recubrimientos
9
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura10
Influencia de los elementos de aleación sobre las
propiedades de los recubrimientos de soldadura
Recubrimientos
10
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura11
Materiales para recubrimientos duros
aleaciones propósito
Aleaciones base FeRecuperación, Abrasión de altos esfuerzos (impacto)
Acero al Mn Desgaste abrasivo de alto impacto
Aleaciones base Co Desgaste abrasivo, corrosión, alta temperatura, impacto.
Aleaciones base NiDesgaste adhesivo, corrosión, altas temperaturas.
Carburo de tungsteno
Abrasión de altos esfuerzos
Recubrimientos
11
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura12
Proceso de Recubrimientos por soldadura
Depende del tamaño y número de componentes
Posibilidad de empleo de equipos para posicionamiento
Frecuencia de aplicación de recubrimientos, etc.
• Proceso de soldadura
a. SMAW : máxima flexibilidad (todas las posiciones y localizaciones remotas),
requerimiento de gran cantidad de equipos.
b. GMAW- FCAW. Mayor tasa de deposición que el proceso SMAW
c. Soldadura automática: se requiere mucho ―set up‖. Mayores tasas de
deposición para máxima productividad. Puede emplear diversas combinaciones
de materiales de aporte:
con fundente neutro y alambre aleado
con fundente aleado y alambre de acero ordinario
con alambre tubular autoprotegido o con gas de protección
Recubrimientos
12
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura13
Categoría Procesos
Soldadura por arco eléctrico
Flux core arc welding (FCAW)
Gas metal arc welding (GMAW)
Gas tungsten arc welding (GTAW)
Plasma arc welding (PAW)
Shielded metal arc welding (SMAW)
Submerged arc welding (SAW)
Soldadura por llama Oxy/fuel gas welding (OFW)
Otros procesos Electron beam welding (EBW)
especiales Electroslag welding (ESW)
Furnace braze (FB)
Laser beam welding (LBW)
Procesos empleados para depositar recubrimientos duros
Recubrimientos
13
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura14
Recubrimientos
14
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura
Dilución
XW = (DA)(XA) + (1-DA)(Xaporte)•XW = Porcentaje del elemento X en el depósito
•XA = Porcentaje del elemento X en el metal base A
•Xaporte = Porcentaje del elemento X en el metal de aporte
•DA = Porcentaje de dilución del metal base A
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Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura
Diagrama de Schaeffler
16
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura17
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura18
Metal base
Metal
depositado Metal de
aporte
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura
Formas de reducir la dilución
• Disminución de intensidad de soldeo (electrodos de menor diámetro, transferencias CC, etc.)
• Usar DCEN.
• Uso de un stick out mayor.
• Aumentar el traslape entre cordones de un depósito.
• Aumentar la oscilación de los cordones.
• Posición de soldeo:– Vertical ascendente > Horizontal > Plana.
• Adición de refuerzos metálicos.
• Medio de protección (gas o fundente)– He > fundente granular sin adición metálica > CO2 > Ar >
Fundente granular con adición metálica
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Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura20
Proceso de Recubrimientos por soldadura
1.Selección del material de aporte
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
20
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura21
Proceso de Recubrimientos por soldadura
2.1. Limpieza
2.2. Espesor del depósito
2.3. Precalentamiento y temperatura de
interpase
2.4. Distorsión
2.5. Procedimientos de soldadura
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
21
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura22
Problemas vinculados durante la soldadura
El calor afecta la resistencia al desgaste de los recubrimientos:
1. Ablanda la estructura metalúrgica del recubrimiento
(dilución)
2. Causa transformaciones microestructurales que
incrementan la dureza y la fragilidad
3. Permite ataque químico, promoviendo el ―galling‖ y deterioro
del recubrimiento.
Recubrimientos
22
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura23
2.1.Limpieza:
1. Remover de la superficie a soldar óxidos, grasa,
suciedad, aceites y otros contaminantes
2. Preparación de la superficie:
3. Remover zonas fisuradas, deformadas plásticamente,
endurecidas por trabajo en frío
4. Emplear esmerilado, mecanizado, electrodo de carbón
(carbon-arc gouging).
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
23
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura24
2.2. Espesor del depósito:
1.Evitar excesivos depósitos (riesgo de
agrietamiento, o desprendimiento en servicio).
2.Cuando son necesarios espesores gruesos,
emplear apropiados materiales de interfase antes
de aplicar los recubrimientos duros.
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
24
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura25
2. Aplicación del depósito
2.3. Precalentamiento y temperatura de interpase
1. Dependerá de la CQ (%C y % aleantes) tamaño de la
pieza, rigidez del componente, etc.
2. Puede ser necesario enfriamientos lentos
Recubrimientos
25
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura26
2.3. Precalentamiento y temperatura de interpase
Para aceros al Mn, se requieren mínima
temperatura de precalentamiento, bajos calores
de aporte y bajas temperaturas de interfase.
(Los aceros al Mn, se fragilizan si se sobrecalientan
por encima de 250ºC)
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
26
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura27
2.3. Tratamiento Pos-soldadura
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
27
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura28
2.4. Distorsión
Una pequeña distorsión puede inutilizar el
componente.
Se deben emplear diferentes técnicas para evitar la
distorsión (pre-doblado, fijación rígida, soldadura
discontinua)
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
28
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura29
2.5. Procedimientos de soldadura
Se debe elaborar un procedimiento de soldadura
tomando en cuenta todos los factores antes
mencionados, que establezcan las condiciones bajo
las cuales se realiza la operación y las
responsabilidades del constructor.
2. Aplicación del depósito
Recubrimientos
29
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura30
Proceso
deposición
espesor
mín aleaciones
modo forma dilución lb/hora pulg aplicables
Oxigas manual varilla 1-10% 1 a 6 1/32 todos
manual polvo 1-10% 1 a 15 1/32 todos
automático alambre 1-10% 1 a 6 1/32 todos
SMAW manual electrodo 15-25% 1 a 6 1/8 todos
GTAW manual varilla 10-20% 1 a 8 3/32 todos
automático
varias
formas 10-20% 1 a 8 3/32 todos
SAW
Semi-
automático alambre 20-60% 10 a 20 1/8 base Fe
automático alambre 10-25% 25 a 35 3/16 base Fe
PAW automático polvo 5-30% 1 a 15 1/32 todos
Características de los procesos de soldadura usados en recubrimientos
Recubrimientos
30
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura31
MATERIALES DE APORTE
1.Aceros de baja aleación
2.Aceros de alta aleación
3.Aceros austeníticos al Mn
4.Aceros de alto C y de alta aleación
5.Aleaciones base Co
6.Aleaciones base Ni
7.Carburos de W
Recubrimientos
31
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura32
1. Aceros de baja aleación
Aceros ferrítico-perlíticos (<0.2% C y < 2%Cr)
Usados para recuperar elementos desgastados.
Alta resistencia al impacto y medio a baja dureza (25 a 37
HRC)
Buena soldabilidad
No son resistentes al desgaste pero pueden servir de
soporte para depósitos duros.
Recubrimientos
32
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura33
1. Aceros de baja aleación
Aceros de baja aleación Cr, Mo, Mn
(total aleantes < 6-12%)
Soporte para recubrimientos más resistentes a la abrasión.
Son mecanizables, alta resistencia al impacto, baja
resistencia a la abrasión.
Recubrimientos
33
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura34
1.Aceros de baja aleaciónAceros de baja aleación Cr, Mo, Mn (total aleantes < 6-12%)
Recubrimientos
34
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura35
1.Aceros de baja aleaciónAceros de baja aleación Cr, Mo, Mn (total aleantes < 6-12%)
Uso: recuperación de piezas que sufren
desgaste por abrasión y golpes moderados,
así como por fricción metálica.
• Usado como base para la aplicación de
algún recubrimiento protector.
• Recuperación de sprockets
(catalinas),carriles, pistas de deslizamiento,
etc.
• En la minería: primeras capas antes de
aplicar los recubrimientos especiales.
• Con frecuencia usada en recuperación de
ruedas de carros mineros.
Recubrimientos
35
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura36
1.Aceros de baja aleaciónAceros de baja aleación Cr, Mo, Mn (total aleantes < 6-12%)
Uso: Golpe combinado con abrasión severa.
• Como ―soldadura preventiva‖ para recubrir equipos nuevos, que van a estar expuestos a desgastes
abrasivo con golpes.
• Como ―base‖ de otros recubrimientos protectores
• en la industria minera para recuperación de equipos, principalmente en: dragas y plumas, cuchillas de
bulldozers, martillos, placas y conos trituradores, etc.
• Usado en la industria de cemento, ladrilleras,fábricas de plásticos, vidrios, etc.
Recubrimientos
36
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura37
3. Aceros austeníticos al Mn
Incluyen también Ni y Mo, son resistente al impacto.
Se endurecen y mejoran sus resistencia a la abrasión por deformación en
frío, usualmente durante las condiciones de operación.
Su aplicación es más difícil, pues se debe evitar el sobrecalentamiento
pues fragiliza el recubrimiento.
El contenido de aleantes puede alcanzar el 40%
Aplicaciones:
recubrimiento de aceros que van a estar expuestos a desgaste abrasivo
combinado con golpes severos.
• Equipos de minería, movimiento de tierra, construcción y ferrocarril: relleno de
dientes de excavadoras, mandíbulas de trituradoras, cilindros de trapiche,
corazón de rieles, cruces y desvíos, baldes de draga, zapatas para orugas, etc.
• Para unir y rellenar piezas de acero al manganeso (13%)
Recubrimientos
37
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura38
3. Aceros austeníticos al Mn
Recubrimientos
38
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura39
3. Aceros austeníticos al MnRecubrimientos
39
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura40
3. Aceros austeníticos al Mn
Recubrimientos
40
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura41
4. Aceros con alto %C y aleantes (25 -50%)
Poseen Cr y Mo que forman carburos masivos
La dureza depende del substrato pero usualmente es muy alta,
y el depósito no es maquinable.
depósito es una fundición blanca con alto contenido de cromo (36%), por lo que
sólo es recomendable aplicar 2 pases para que el relleno no se fisure o
desprenda.
Recubrimientos
41
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura42
4. Aceros con alto %C y aleantes (25 -50%)
Uso: industrias minera, siderúrgica, construcción, agrícola y todas aquellas donde
los materiales están expuestos a desgaste abrasivo elevado.
Recuperación de dientes, baldes y cubos de draga, sinfines de transporte,
paletas de mezcladoras, uñas de palas, dientes de escarificadores, bombas de
arena, etc. Para moldes y bordes de cucharas que sufren desgaste por abrasión de
escorias a temperaturas elevadas.
Recubrimientos
42
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura43
5. Aleaciones base Co
Con elevados % Cr y % W, son considerados como los recubrimientos más
versátiles. Resisten abrasión, corrosión, calor, oxidación, impacto y
desgaste. Los depósitos son excelentes superficies de protección, debido a
sus propiedades antiexcoriación.
Resiste desgaste metal-metal, con abrasión suave y erosión a temperatura
ambiente.
Resiste temperaturas de operación de 300 -1000ºC ( las más altas
temperaturas corresponden a las aleaciones con W)
Aplicaciones: asientos de válvulas.
Recubrimientos
43
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura44
5. Aleaciones base Co Con elevados % Cr y % W, son considerados como los recubrimientos más
versátiles. Resisten abrasión, corrosión, calor, oxidación, impacto y
desgaste.
>> resistencia a la abrasión
Recubrimientos
44
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura45
5. Aleaciones base Co
Desgaste adhesivo,
abrasión suave y erosión
Recubrimientos
45
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura46
5. Aleaciones base Co
Corrosión-desgaste a
elevadas temperaturas
Recubrimientos
46
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura47
Recargue de cierres de válvula ø exterior y
asiento Níquel 200 ø Stellite Gr. 6.
Recargue cierre de válvula Stellite Gr.
6.
http://www.newtesol.com/productos-servicios.php
Recubrimientos
47
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura48
6. Aleación base Ni Son seleccionados para desgaste metal/metal en condiciones de
temperatura elevada y presentar a la vez una buena resistencia a la
corrosión.
http://www.wallcolmonoy.com/
Recubrimientos
48
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura49
6. Aleación base Ni Alloy Type Nickel with Chromium Boride
Nominal Composition
(%)
C 0.70
Si 4.20
Cr 14.30
Fe 4.00
B 3.00
Ni Balance
Rockwell Hardness
(C-scale)56-61
Fusing Temperature
(approx.)
1890 F
1030 C
Resistance: to
Abrasion
to
Corrosion
to
Impact
to
Galling
1 1 4 1
Supplied Forms Crushed Powder, Bare Rods, Ingots
Method of application Spraywelder, Oxyacetylene, GTAW, PTA,
Description and General
Uses
The original, nickel-base hard-surfacing alloy, containing diamond-like chromium
borides (and carbides). Extremely resistant to wear, especially under corrosive
conditions. Low coefficient-of-friction. Can be hot-formed. Finished by grinding.
Recubrimientos
49
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura50
Alloy Type Nickel with Tungsten Carbide
Nominal Composition
(%)
C 2.00
Si 2.30
Cr 5.40
Fe 2.50
B 1.50
Co 0.10
W 48.00
Ni Balance
Rockwell Hardness
(C-scale)58-63
Resistance: to
Abrasion
to
Corrosion
to
Impact
to
Galling
1 2 4 1
Supplied Forms Composite Powder
Method of application Fusewelder
Description and
General Uses
A tough nickel-chromium-boron matrix alloy holds extremely hard
tungsten-carbide particles used for protection from severe sliding
abrasion. Used on screw conveyors and augers. Finished by
grinding.
6. Aleación base Ni Recubrimientos
50
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura51
6. Aleación base NiAlloy Type Nickel with Chromium Carbide
Nominal
Composition (%)
C 0.80
Si 4.00
Cr 15.00
Fe 3.50
B 3.00
W 16.50
Ni Balance
Rockwell Hardness
(C-scale)59-64
Resistance: to
Abrasion
to
Corrosion
to
Impact
to
Galling
1 1 3 1
Supplied Forms Atomized Powder, Bare rod, Cored Wire
Method of
application
Spraywelder, Fusewelder, Oxyacetylene, GTAW
Description and
General Uses
Unique alloy contains chromium tungsten borides and carbides for maximum
abrasion and corrosion resistance. For high-temperature, highly abrasive
applications; glass mold plungers, pump plungers and sleeves, valve seats,
plastic extrusion screws. Finish by grinding or CBN tools.
Recubrimientos
51
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura52
7. Carburos de Tungsteno (WC)
Este grupo consiste en carburo de tungsteno fundido en varias
formas. Se consiguen depósitos más resistentes al desgaste
por abrasión y eficiencia de corte sobre equipos de
movimientos de tierras.
Recubrimientos
52
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura53
7. Carburos de Tungsteno (WC)
Alambres tubulares para OxigasLos alambres pueden contener WC en estado sinterizado o fundido en una
matriz de Fe ó base Ni,
Electrodos para SMAWConsisten de electrodos que contienen carburos WC sinterizados en su
interior y que pueden tener adiciones de Carburos de Cr y Nb.
Hay varillas tubulares que contienen carburos embebidos en una aleación
de Ni, lo que le confiere una buena resistencia a la corrosión en ácidos
Recubrimientos
53
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura54
7. Carburos de Tungsteno (WC) Partículas embebidas en una matriz metálica (Fe, Acero, Bronce, Ni, Co)
Presentan la mayor resistencia a la abrasión cuando el impacto es bajo o
moderado.
Pueden ser incorporados mediante
un alimentador en forma de polvo
directamente sobre el charco líquido
para evitar que las elevadas
temperaturas afecten sus
propiedades.
Recubrimientos
54
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura55
Cr < 20%, B < 5%, W < 6%, C<
2%, Mo < 4%, Si < 2%, Mn <
4%, Ti < 3%, resto Fe
Dureza máx 57 to 59 HRc
Materiales de aporte para
GMAW (alambre)
Recubrimientos
55
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura56
Cr< 18%, Nb< 5%, Si < 2%, B< 6%,
C< 2%, Mn< 2%, resto Fe
Microestructura de la capa constituída por constituyentes submicroscópicos,
confieren un resistencia al desgaste muy uniforme.
Dureza. 67 - 70 HRc
Resulta una alternativa económica
frente a los sistemas base fe de
carburos complejos. No contiene W,
Mo y Ni
Materiales de aporte para
GMAW (alambre)
www.nanosteelco.com
Recubrimientos
56
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura57
Carburos de Tungsteno (WC)
Recubrimientos
57
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura58
www.nanosteelco.com/.../7270_weld_samples.shtml
Plasma Transferred Arc Process (PTA Process)
Cr < 25%, B< 5%, W< 10%, C<
2%, Mo< 8%, Si< 2%, Mn< 5%
Resto Fe
Recubrimientos
58
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura59
Plasma Transferred Arc Process (PTA Process)
Plasma Transferred Arc System (PTA) es un
proceso de soldadura de alta energía con gas
inerte. Produce un depósito de muy alta
calidad.
El sistema PTA
tiene una dilución
de 3 - 7%.
comparada con el
SAW que alcanza
el 40%.
Recubrimientos
59
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura60
www.nanosteelco.com
Cr < 25%, B < 5%, W < 10% C
< 1.5%, Mo < 8%, Si < 2% Mn <
5%, balance Fe
Plasma Transferred Arc Process (PTA Process)
Las partículas de polvo son muy finas (53 -180 um) y producen una
microestructura ultra fina en el recubrimiento duro
Recubrimientos
60
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura61
www.nanosteelco.com
Plasma Transferred Arc
Process (PTA Process)
Recubrimientos
61
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura62
www.nanosteelco.com
Cr < 20%, B < 10%, W < 15% C
< 5%, V< 5%, Mo < 10%, Si <
2%, Mn < 5%, Nb < 10, resto
Fe.
as-welded deposits contain a high proportion of submicron and near-nano
borocarbide phases formed during solidification providing exceptional uniformity of
hardness and wear performance across a range of wear environments.
Recubrimientos
62
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura63
When used to deposit powder metal alloys on a
substrate, the PTA system has a dilution level of 3 to 7
percent vs. submerged arc systems which can dilute the
base metal by as much as 40 percent
Plasma Transferred Arc Process (PTA Process)
Recubrimientos
63
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura64
Recubrimientos mediante laser
empleando un dosificador de
polvo coaxial
Recubrimientos mediante
laser empleando aleación
de cobalto mediante laser
Recubrimientos
64
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura65
www.flexilas.de/anforderungen/anforderungen.php
Recubrimientos
65
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura66
www.colombo-jc.com/de/stellitage.html
Recubrimiento de Stellite
empleando oxigas
archiv.tu-chemnitz.de/.../0034/data/index.html
Recubrimientos
66
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura67
Industria Usos Abrasion Corrosión Erosion Wear Temperature Solutions
Aérea Interlocking
facex
x x x Co, T
Pin
suspensiónx x Wc, Co
Auto Valvula de
escapex
x
x x x Co
Eje levas x x Fe
Química válvula x x x x x Co, Ni,
Wc
Eje bomba x x x x x Co, Ni
tornillo x x x x x Co, Ni,
Wc
Forja Matriz x x x Co, Ni
Cuña x x x Co, Ni
Recubrimientos
67
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura68
Industry Usos Abrasion Corrosion Erosion Wear Temperature Solutions
Ind.
vidrio
Moldes x x x x Ni
inyector x x x x Co, Ni,
Wc
Ind.
Marina
Válvula
expulsiónx x x x x Co, Ni
Superficie
cojinetesx x x Co, Ni
Oil & Gas Estabiliza
doresx x x x Ni, Wc
Varillas de
bombax x x Ni, Wc
Plasticos Rotor
mezcladorx x x x x Co, Ni
Caucho Línea
extrusiónx x x x Co
Recubrimientos
68
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura69
Industria Usos Abrasion Corrosion Erosion Wear Temperature Solutions
Ind.
Aliment.
tornillo x x x x Co, Ni
Mezclador x x x Co, Ni
Ind.
Forest.
Guía sierra
cadenax x x x Co
sierra x x x x Co
Recubrimientos
69
Unidad Ingeniería de Soldadura – INGESOLD
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Recubrimientos contra
la corrosión
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura71
Sistemas de protección contra la
corrosión
• Recubrimientos orgánicos
• Recubrimientos metálicos y cerámicos
• Protección catódica
• Protección anódica
• Inhibidores
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura72
Recubrimientos
protectores
contra la
corrosión
Recubrimientos
orgánicos
Recubrimientos
inorgánicos
Recubrimientos
metálicos y cerámicos
Pinturas a base
de solventes
Pinturas a base
de agua
Pinturas ricos en
sólidos
Lacas y barnices
De conversión
(cromatado,
fosfatizado
Esmaltado
(enlozado)
Tratamientos
termoquímicos
(nitrurado,
sheradizado, etc)
Electrodeposición
(zincado, niquelado,
cobreado, cromado,
cadmiado).
REVESTIMIENTOS Y RECUBRIMIENTOS
PROTECTORES CONTRA LA CORROSIÒN
Galvanizado en
caliente (zincado, alu-
zincado, etc.)
Rociado térmico
(thermal spray)
Aleaciones y
cerámicos
Mediante vaporización
(PVD, CVD)
Soldadura de recarge
Chapeado (por
explosión,
empapelado, etc.)
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Recubrimientos orgánicos
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• Las pinturas o recubrimientos orgánicos actúan
como una película barrera que aisla la superficie
metálica del medio agresivo.
Recubrimientos orgánicos
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Recubrimientos orgánicosPinturas en base a solventes
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Recubrimientos orgánicos
Pinturas en base acuosa (hidrosolubles)
Son pinturas que usan como solvente el agua, son menos
contaminantes y cada vez más usadas por las exigencias
medioambientales planteadas a las pinturas en los últimos
años.
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Recubrimientos orgánicos
La protección anticorrosiva de tuberías
para el transporte de petróleo y gas así
como de las zonas críticas de los
cordones de soldadura tiene una gran
importancia económica. Los sistemas
de poliuretanos líquidos y los de
caucho clorado son perfectamente
indicados para estas aplicaciones, ya
que puede aplicarse directamente sin
imprimación una capa gruesa de
pintura que puede alcanzar hasta 2
mm.
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Recubrimientos orgánicos
Pinturas de poliuretano son empleadas
como sistemas de protección contra la
corrosión de las carrocerías del
automóvil
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Recubrimientos metálicos
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Recubrimientos metálicos
• Por inmersión en caliente
• Por conversión electroquímica y
electrodeposición
• Por soldadura
• Por rociado térmico (thermal spray)
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Recubrimientos metálicos
• Por inmersión en caliente
• Por conversión electroquímica y
electrodeposición
• Por soldadura
• Por rociado térmico (thermal spray)
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Recubrimiento medio mínimo Espesor de la pieza
gr/m2 m
Acero 6 mm 610 85
6 mm > Acero 3 mm 505 70
3 mm > Acero 1.5 mm
395 55
Acero < 1.5 mm 325 45
Piezas moldeadas 6 mm
575 80
Piezas moldeadas < 6
mm
505 70
Galvanizado en caliente
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Recubrimientos metálicos
• Por inmersión en caliente
Normas vinculadas al proceso :
• ISO 1461: Recubrimientos galvanizados encaliente sobre productos acabados de hierro yacero. Especificaciones y métodos de ensayo.
• ISO 14713: Protección frente a la corrosión de lasestructuras de hierro y acero. Recubrimientos dezinc y aluminio. Directrices.
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Consiste en sumergir una
pieza en una tina con Zinc
fundido a 465 C recubriendo
toda la superficie.
Capa protectora de zinc que
va sacrificarse en el lugar del
acero
Galvanizado en caliente
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• Etapas del proceso
Galvanizado en caliente
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Galvanizado en caliente
• Etapas del proceso
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• Etapas del proceso
Galvanizado en caliente
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Se pueden galvanizar piezas de grandes dimensiones
Galvanizado en caliente
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Galvanizado en caliente
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Galvanizado en caliente
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Galvanizado en caliente
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• Estructura de la capa de zinc fundido
Galvanizado en caliente
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• Consideraciones técnicas
1.Pueden galvanizarse todas las clases de acero suave, algunos aceros poco aleados, las fundiciones de hierro y la fundición de acero
2.Pueden galvanizarse piezas con una gran variedad de formas, tamaños y pesos
3.No galvanizar piezas soldadas con soldadura blanda, porque fallarán las uniones
4.Evite las superficies grandes de chapa fina que no estén adecuadamente rigidizadas, porque es fácil que sufran deformaciones
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• Resistencia a la corrosión
Está en proporción directa al espesor delrecubrimiento y en proporción inversa a laagresividad del medio ambiente en que seencuentre.
Galvanizado en caliente
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Galvanizado en caliente
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• Resistencia a la corrosión
Categoría de corrosividad del ambiente Velocidad de corrosión del zinc
(m/año)
C1 Interior: seco. 0.1
C2 Interior: condensación ocasional. Exterior:rural en el interior del país.
0.1 a 0.7
C3 Interior: humedad elevada, aire
ligeramente contaminado. Exterior: urbano en elinterior del país o costero de baja salinidad.
0.7 a 2
C4 Interior: piscinas, plantas químicas, etc.
Exterior: Industrial en el interior del país ourbano costero.
2 a 4
C5 Exterior: industrial muy húmedo o costerode elevada salinidad.
4 a 8
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Recubrimientos metálicos
Galvanizado en caliente
Análisis comparativo con otros procesos de zincado
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura98
Galvanizado en caliente
• GALVALUME (aleación 55% Aluminum-45%Zinc)
• Excelente DURABILIDAD
• 2-6 veces mas vida esperada que el galvanizado
• Mejor reflectividad al calor que el galvanizado
• Mantenimiento casi nulo
• Apariencia más atractiva que el galvanizado.
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura99
Galvanizado en caliente
• GALVALUME
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura100
• GALVALUME
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura101
Recubrimientos metálicos
• Por inmersión en caliente
• Por conversión electroquímica y electrodeposición
• Por soldadura
• Por rociado térmico (thermal spray)
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura102
Recubrimientos metálicos
• Por conversión electroquímica:
Anodizado
• Por electrodeposición:
Cromado, niquelado, cobreado, cadmiado, zincado, etc.
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura103
ANODIZADO
Es producida por un proceso de
conversión electroquímica. El
proceso de anodizado, es
usualmente llevado a cabo en
aluminio para mejorar su
resistencia a la corrosión y para
propósitos cosméticos (color y
acabado), A través de este proceso se forma una capa de óxido hidratado
que puede alcanzar espesores delgados de 2 µm a 25 µm. Las
capas con espesores más gruesos (de 25 a 75 µm) son más
duraderos y resistentes a la abrasión (Hard Coat Anodizing).
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura104
Las ventajas del tratamiento deanodizado se pueden resumir en:
• aumenta la resistencia a lacorrosión
• incrementa la durabilidad y la resistencia al desgaste
• provee la capacidad de que el aluminio sea coloreado a través de tintes.
• Provee aislamiento eléctrico.
• Es una excelente base para recubrimientos secundarios.
ANODIZADO
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ANODIZADO
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura106
ANODIZADO
ETAPAS DEL PROCESO DE
ANODIZADO
1. Pretratamiento: limpieza con
detergente alcalino
2. Ataque: en soda caústica
para eliminar la capa de
oxido superficial
3. Anodizado: proceso
electroquímico
4. Coloreado: a través de inmersión en tintes inorgánicos y orgánicos.
5. Sellado: en un baño hidrotérmico para sellar los poros de la capa de
óxido formado.
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FOSFATIZADO
Proceso de conversión química a través
del cual se precipitan fosfatos metálicos
M3(PO4)2 sobre el substrado a recubrir. La
composicion de las capas de fosfato
dependerán de la composición del
substrato metálico y del baño de
fosfatizado empleado (constituído
básicamente por una solución de ácido
fosfórico y otros aditivos).
Por ejemplo en baños de fosfato de zinc la capa contendrìa
Zn3(PO4)2.4H2O y Zn2Fe(PO4)2.4H2O
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FOSFATIZADOCaracterísticas de los diferentes proceso de fosfatizado
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura109
FOSFATIZADO
Características de los diferentes proceso de fosfatizado
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CROMATIZADO
Las películas de conversión a base de
cromatos son una mezcla de óxidos amorfos
hidratados de cromo (Cr+3 – C+6), óxidos de
aluminio hidratado y ferrocianuros. La
cantidad de Cr+6 estimada en estas
sustancias esta entre 6 a 50%. Por ejemplo,
en el caso del cromatizado del aluminio, éste
último en contacto con el baño de sales de
cromo reacciona produciendo óxido de
aluminio y óxido de cromo de acuerdo a la
siguiente reacción:
2Al + 2Na2CrO4 Al2O3 + 2Na2O + Cr2O3
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CROMATIZADO
Cromatizado del
aluminio
Anodizado del aluminio
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura112
Es un proceso electroquímico por
el cual se deposita un metal sobre
otro substrato metálico por
electrodeposición. Empleando el
principio inverso de la corrosión
electroquímica el metal a ser
recubierto es colocado como
cátodo en una solución que
contiene iones metálicos y a través
de la cual se hace pasar una
corriente eléctrica.
Ni Ni+2 + 2e- Ni+2 + 2e- Ni
GALVANIZADO ELECTROQUÍMICO
(ELECTROPLATING)
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura113
La electrodeposición es llevada
a cabo en un baño galvánico el
cual esta almacenado en un
tanque no metàlico
(usualmente plástico).
Materiales ferrosos y no ferrosos pueden ser galvanizados con
una variedad de metales: aluminio, latón, bronce, cadmio,
cobre, cromo, hierro, plomo, níquel, estaño, zinc así como
metales preciosos como oro, platino y plata.
GALVANIZADO ELECTROQUÍMICO
(ELECTROPLATING)
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura114
GALVANIZADO ELECTROQUÍMICO
(ELECTROPLATING)
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Soldadura por resistencia en aceros
galvanizados
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Recubrimientos metálicos
• Por inmersión en caliente
• Por conversión electroquímica y electrodeposición
• Por soldadura
• Por rociado térmico (thermal spray)
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Recubrimientos metálicos por
soldadura
Plaqueado (Cladding)
Empapelado
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Plaqueado (cladding) de aceros
ordinarios con acero inoxidable
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura119
Una antorcha GTAW es
ubicada luego de la
soldadura para
refusionar y calentar el
depósito, evitando con
ello que se enfríe
rápidamente
Una antorcha GMAW deposita un recubrimiento (tipo 309) sobre un
substrato de acero 21/4Cr-1Mo
Cladding http
://w
ww
.we
ldin
gserv
ice
s.c
om
/
Innovación
tecnológica
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Southeastern Mechanical Service ha empleado el
mismo método para revestir tubos de acero al C
con Inconel 625 empleando proceso GMAW-P.
Con ello ha logrado incrementar en 300% la vida
de los tubos de supercalentadores de plantas
incineradoras
Cladding
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura121
Cladding
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura122
Cladding
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Diplomatura de Especialización en Ingeniería de Soldadura123
Ubicaciones típicas de
fallas en Coke Drums
Estos equipos trabajan a
temperaturas entre 430-480 C
expuestos a hidrocarburos
conteniendo altos contenidos de
S.
Los materiales estan expuestos a
sulfidación y carburización.
Se emplean planchas de acero al
C con una cubierta (clad plate) de
acero inoxidable martensítico
(AISI 410S) o ferrítico (AISI405).
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El empapelado
―wallpapering‖El empapelado consiste en forrar las
paredes interiores de plantas de limpieza
(FGD) de gases con laminas delgadas de
acero inoxidable o superaleaciones para
prevenir la corrosión generalizada y por
picadura provocada por SO2
Empapelado
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El empapelado de acero inoxidable es difícil por las siguientes razones:
1. Las platinas son muy delgadas (1.5 - 3 mm) y se pueden producir
perforaciones durante la soldadura
2. Se requiere un calor de
aporte muy preciso para
que suelde bien al
subtrato de la plancha de
acero ordinario
3. Se emplea un material
de aporte altamente
aleado ER NiCrMo-3 para
que soporte la corrosión
Empapelado
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Soldadura TIG de platinas de aleación base Ni ―C-
276‖ (1,6mm) unidas al substrato de acero al C
empleando como metal de aporte ERNiCrMo-14
La técnica del
―empapelado‖ se
emplea mucho en la
fabricación de
plantas
desulfurizadoras de
gases de centrales
térmicas a carbón.
El empapelado
“wallpapering”
Empapelado
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Metal Muntz
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Soldadura por explosión
128
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Recubrimientos metálicos
• Por inmersión en caliente
• Por conversión electroquímica y electrodeposición
• Por soldadura
• Por rociado térmico (thermal spray)
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ROCIADO TÉRMICO
El rociado térmico (Thermal
Spray) es un proceso de
recubrimiento que permite la
formación de una capa
superficial protectora, cuya
naturaleza es muy variada
pues los recubrimientos
pueden ser metálicos,
cerámicos, plásticos,
polímeros o cualquier
combinación que se necesite
para obtener un amplio rango
de características físicas.
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ROCIADO TÉRMICO
A través de este proceso se brindan recubrimientos
protectores contra la corrosión, contra el desgaste.
abrasión, oxidación a alta temperatura, etc. Una de
las grandes ventajas de estos procesos es que se
puede usar también como una técnica de
reparación de elementos y estructuras metálicas.
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ROCIADO TÉRMICO
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ROCIADO TÉRMICO
Es el proceso más simple y más económico de los procesos de rociado térmico. El material de aporte puede ser alambre o polvo. El proceso térmico se crea a través de la combustión de oxígeno y acetileno. Esta fuente de calor crea una corriente de gas. El material a ser depositado es conducido hacia la flama en la forma de un alambre o de polvo, el cual es fundido y luego atomizado a través de un chorro de aire comprimido que sirve además para acelerar las partículas hacia el substrato
Proceso ―Flame
spray‖
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ROCIADO TÉRMICO
En este proceso se crea un arco entre dos alambres metálicos que actúan
como materiales de aporte o consumibles. Es arco eléctrico es generado
entre estos dos electrodos a partir de una diferencia de potencial,
provocando la fusión de los alambre y posterior atomización por un chorro
de aire comprimido que también transporta las partículas hacia el substrato
a recubrir.
Proceso ―Arc spray‖
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ROCIADO TÉRMICO
Este proceso usa un arco electrico DC para generar una corriente de gas
plasma ionizado de elevada temperatura, la cual actúa como una fuente de
calor y además de elemento impulsor. El material de aporte es conducido, en
forma de polvo, hacia la cámara jet donde en contacto con el plasma es
fundido y proyectado hacia el substrato . Debido a las muy altas temperaturas
que produce (15000 C) y a la alta energía térmica de la antorcha plasma es
posible emplear materiales de aporte de alto punto de fusión.
Proceso ―Plasma
spray‖
El gas plasma (Ar, Ni, H,
He)
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ROCIADO TÉRMICO
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ROCIADO TÉRMICO
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Soldadura de materiales plaqueados
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Soldadura de materiales plaqueados
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Soldadura de materiales plaqueados
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Soldadura de materiales plaqueados