Metales de aporte para soldadura de acero para herramientas
Una reparación de acero para herramientas rara vez se realiza con un electrodo revestido estándar. Los depósitos que coinciden con un acero para herramientas en servicio son productos patentados, y la elección entre uno de ellos, un alambre de acero al carbono o de baja aleación y un alambre austenítico no endurecible está determinada por la ubicación del depósito en la herramienta y lo que la herramienta debe hacer después. Esta página presenta las tres categorías de metal de aporte, los cuatro factores de selección y las composiciones del depósito de soldadura que se utilizan en los grupos de acero para herramientas.
Cuatro factores deciden el metal de aporte
Un metal de aporte para una herramienta o un troquel se selecciona en función de cuatro cosas. Estas son la composición del metal base, la condición de tratamiento térmico del metal base, ya sea recocido o endurecido y revenido, los requisitos de servicio del depósito de soldadura y el tratamiento térmico posterior a la soldadura que recibirá la pieza. La condición de tratamiento térmico tiene tanto peso como la composición, porque el mismo grado soldado en estado recocido y soldado a 52 HRC son dos trabajos diferentes.
Las tres categorías de metal de aporte
La primera categoría produce depósitos de soldadura que corresponden en templabilidad o en composición a los tipos básicos de acero para herramientas: los grados de trabajo en frío templables al agua, templables al aceite y templables al aire, los grados de trabajo en caliente y los grados de alta velocidad. Estos depósitos se endurecen en la condición de soldado, y no están cubiertos por las especificaciones estándar de metales de aporte, por lo que se compran como productos patentados bajo un nombre de productor en lugar de bajo una clasificación AWS. La tabla a continuación proporciona la composición nominal de los depósitos en esta categoría.
| Tipo de acero AISI | Tipo de metal de aporte | C | Mn | Si | Cr | Ni | V | W | Mo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| W1, W2 | Temple al agua | 0.95 | 0.30 | 0.20 | . . . | . . . | 0.20 | . . . | . . . |
| S1, S5, S7 | Trabajo en caliente | 0.33 | 0.40 | 1.00 | 5.00 | . . . | . . . | 1.25 | 1.35 |
| O1, O6 | temple en aceite | 0.92 | 1.28 | 0.30 | 0.50 | . . . | . . . | 0.50 | . . . |
| A2, A4, D2 | Endurecimiento al aire | 0.95 | 0.40 | 0.30 | 5.25 | . . . | 0.25 | . . . | 1.10 |
| H11, H12, H13 | Trabajo en caliente | 0.33 | 0.40 | 1.00 | 5.00 | . . . | . . . | 1.25 | 1.35 |
| M1, M2, M10, T1, T2, T4 | Alta velocidad | 0.90 | 0.30 | 0.35 | 4.00 | . . . | 1.00 | 1.50 | 8.00 |
Fuente, Tabla 19 de Welding of Low-Alloy Steels, en ASM Handbook Volume 6, Welding, Brazing and Soldering. Las composiciones de tipos similares de metal de soldadura de diferentes productores pueden variar.
Los datos de composición son solo de referencia general. Los valores reales varían según la norma, la fábrica y el número de colada. Confirme la información con el certificado de ensayo de materiales (MTC) o póngase en contacto con Aobo Steel.
La segunda categoría va en la dirección opuesta en cuanto a coincidencia. Cubre depósitos de acero al carbono y de baja aleación con dureza y tenacidad moderadas según se sueldan o después de alivio de tensiones. Algunos responden a un ciclo de temple y revenido, y la mayoría están destinados a trabajos donde el depósito no tiene que coincidir con el acero para herramientas endurecido. Estos grados están dentro de las especificaciones ANSI y AWS para metales de aporte de acero al carbono y de baja aleación, por lo que se mantienen en existencia en lugar de fabricarse a pedido.
La tercera categoría no es endurecible. Los aceros inoxidables austeníticos, las aleaciones de níquel-cromo-hierro, níquel-cobre y cobre-níquel se incluyen aquí. Su valor es la ductilidad. Cuando una herramienta que ya está endurecida debe repararse, un depósito dúctil resiste tanto el agrietamiento del metal de soldadura como el agrietamiento del metal base mucho mejor que un depósito duro, y los mismos alambres son útiles para reconstruir herramientas desgastadas antes de aplicar una superficie dura encima. Un depósito no endurecible puede recubrirse con un depósito de revestimiento duro para restaurar sobre él una superficie dura y resistente al desgaste.
Coincidir la templabilidad en lugar de coincidir la composición
En muchas soldaduras de acero para herramientas, el requisito es que el metal de soldadura y el metal base respondan al tratamiento térmico de manera similar, de modo que el metal de soldadura termine con la misma dureza que el metal base después de un temple y revenido. Eso generalmente significa coincidir la composición del metal base, y no tiene por qué ser así. Un depósito con menos carbono y más aleación puede alcanzar la misma dureza o resistencia final, y reducir el carbono en el metal de soldadura generalmente disminuye el riesgo de agrietamiento de la soldadura y mejora la tenacidad del depósito. Cuando el objetivo es un depósito duro y resistente al desgaste que sobreviva, el contenido de carbono del depósito es el número a vigilar.
Dónde se ubica el depósito determina qué tan estricta debe ser la coincidencia
Una soldadura que cae en un área funcional de la herramienta, en un filo de corte o una superficie de desgaste, debe seleccionarse por dureza. El depósito debe alcanzar la dureza o resistencia que la superficie necesita, ya sea según se suelda o después de un alivio de tensiones o revenido, sin un tratamiento de endurecimiento separado, porque una herramienta terminada a menudo no puede templarse de nuevo sin perder sus dimensiones. Una soldadura que cae lejos del área de trabajo es un problema diferente. Allí el depósito solo tiene que mantener la herramienta unida, por lo que puede elegirse para máxima resistencia al agrietamiento, ductilidad y tenacidad en lugar de dureza. En una reparación de una herramienta desgastada o una herramienta construida a partir de componentes, vale la pena tomar esa libertad.
Cuando se usa un depósito blando para rellenar volumen debajo de uno duro, la capa de acero para herramientas por encima aún debe ser lo suficientemente gruesa para absorber la dilución de la capa inferior y mantener las propiedades de desgaste por las que fue elegida. La dilución es la razón por la que un depósito poco profundo rara vez se comporta como sugiere la hoja de datos del metal de aporte.
Fuente: ASM Handbook, Volume 6, Welding, Brazing and Soldering, ASM International, 1993.