Desarrollo tecnológico para la producción

RESUMEN

En este artículo se presentan los resultados de una investigación enfocada en el desarrollo de la tecnología para producir electrodos revestidos de soldadura para recubrimientos duros (antidesgate), donde basados en la experiencia previa de la empresa para la producción de electrodos revestidos, se buscó obtener tres productos de diferentes propiedades de resistencia al desgaste; el metal depositado de estos electrodos fue evaluado en cuanto a sus propiedades de resistencia a la abrasión, composición química, dureza y metalografía. Inicialmente, se recopiló información de las propiedades mecánicas y de constitución de productos comerciales, luego se llevó a cabo las formulaciones del revestimiento de los electrodos a desarrollar, llevando a cabo modificaciones en la línea de producción ya establecida para procesar las formulaciones ya diseñadas, y finalmente, se realizaron depósitos de soldadura de los electrodos producidos, para obtener los especímenes necesarios para los ensayos de caracterización.

Los electrodos obtenidos se denominaron AR400, AR600 y AR1000, se desarrollaron nueve formulaciones experimentales, de las cuales se eligieron cuatro que finalmente presentaron el mejor comportamiento frente a los ensayos de composición química, en los ensayos de dureza en un rango entre 40 y 54 HRC, con un porcentaje de pérdida de peso en el ensayo de abrasión que va desde 0,7% hasta 0.05% y mediante el ensayo metalográfico, se determinó la presencia de depósitos de soldadura con matrices martensíticas y matrices austeníticas, sobre las cuales se tiene carburos interdendríticos y carburos finos dispersos en la matriz.

INTRODUCCIÓN
En nuestro país la comercialización de electrodos revestidos, principalmente está dominada por tecnología desarrollada en otros países, en nuestro medio se han llevado a cabo variados intentos para la fabricación de electrodos a escala industrial y de planta piloto, sin una presencia consistente aún en el mercado, reduciéndose actualmente a solo plantas a nivel piloto. El rubro de reparación y mantenimiento de maquinaria para movimiento de tierras y minera, constituye el principal nicho de mercado para estos electrodos y más aún en el sur del país, donde se centra el mayor porcentaje de la actividad minera extractiva nacional. La tecnología de fabricación de electrodos revestidos en nuestro país no se ha desarrollado aún en amplio espectro, los esfuerzos previos se han centrado en mantenerlos como secreto industrial y de ahí la baja difusión e información disponible; esta tecnología utiliza formulaciones más complejas que las elaboradas en la industria de la fundición y requiere un conocimiento técnico/científico más especializado. Los electrodos de recubrimientos duros están constituidos principalmente por Fe, Cr y C con presencia de otros elementos de aleación, la microestructura de este tipo de recubrimientos consta de martensita revenida de alto carbono o de carburos del tipo M7C3 en una matríz de austenita; la resistencia al desgaste de estas aleaciones depende principalmente de la morfología, orientación, fracción en volumen, tamaño y composición química de los carburos donde el C juega un rol fundamental.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se tomó como referencia información preliminar y lineamientos básicos normativos (de acuerdo a AWS A5.13/A5.13M-2010) para determinar las características químicas y mecánicas de electrodos comerciales, para los nuevos electrodos a desarrollar, se planteó una formulación inicial la cual se afinó hasta llegar a obtener 9 formulaciones base, de estas se obtendrían 4 tipos de electrodos (AR400-2, AR600-3, AR1000-2, AR1000-4), se realizaron depósitos de soldadura para obtener cupones para las pruebas de dureza Rockwell (de acuerdo a ASTM E18), análisis químico (de acuerdo a ASTM A751), ensayo de abrasión (de acuerdo a ASTM G65) y ensayo metalográfico (de acuerdo a ASTM E3 y ASTM E407, para la preparación de muestra y ataque metalográfico respectivamente).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La Tabla 1, muestra las composiciones químicas obtenidas en los depósitos de soldadura, la muestra 400-2 es compatible con un acero de bajo carbono con %Mn>1 aleado al Cr-Mo, la muestra 600-3 es compatible con un acero de alto carbono, al Cr-Mn-Ti-V con alto contenido de Si, la muestra 1000-2 es compatible con un acero de alto carbono aleado al Cr, la muestra 1000-4 es compatible con un acero de alto carbono aleado al Cr con contenido de Mn >1% con Ti, V, B y alto Si. La Tabla 2, muestra los resultados de los ensayos de abrasión y dureza, donde los electrodos con las denominaciones AR1000-2, AR1000-3 y AR600, demuestran la mejor combinación en resistencia a la abrasión y dureza. La Figura 1 presenta las microestructuras obtenidas en los cuatro tipos de electrodos obtenidos, las microestructuras de los electrodos AR600-3 y AR1000-3, presentan características similares en morfología de fases, se observa la influencia de los elementos de aleación en la microestructura obtenida.

TABLA 1. Composición química de los electrodos obtenido

TABLA2. Resultados de Ensayo de Abrasión y dureza

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
– Se obtuvieron finalmente cuatro electrodos de rendimiento óptimo de acuerdo a los resultados de ensayo obtenidos: AR400-2 (para aplicaciones donde se requiera cierta tenacidad y resistencia a la abrasión combinada) y, AR600-3, AR1000-2 y AR1000-3 (para aplicaciones donde la resistencia a la abrasión sea el requerimiento principal).
– Se recomienda ampliar el estudio de los electrodos obtenidos para optimizar su microestructura, propiedades y también caracterizar las fases presentes en la microestructura por técnicas avanzadas.

AGRADECIMIENTOS
Al Programa Nacional de Innovación para la Competitividad y Productividad (Innovate Perú), por el financiamiento de este proyecto.

Por:

Ing. Jose Absi Delgado Arad E.I.R.L

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