Semana de la Tecnología de Ingeniería en

Materiales

03-Noviembre-2015

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Procesos Convencionales de Soldadura

• Objetivo: El docente y alumno conocerá los parámetros

operativos de los procesos de unión más adecuados en función de

la aplicación y el material a unir.

Tiempo del curso: Teoría: 2 hrs y Laboratorio 2 hrs

Fechas: 3-5 Noviembre 2015

Docentes:

M en C. Enrique Alejandro López Baltazar

M en C. Cecilio Jesús Martínez González

Líneas de investigación:

- Procesos y Materiales

- Caracterización y soldabilidad de aleaciones metálicas

- Maquinabilidad de materiales CAD-CAM-CNC

-Tratamientos térmicos

https://sites.google.com/site/enriquealejandrolopezbaltazar/

ealopezb@gmail.com

Responsable:

-Taller de Maquinas-Herramientas y usos Múltiples

-ASME- HPVC

Contacto:

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I. INTRODUCCIÓN

II. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE SUJECIÓN Y UNIÓN DE LOS

METALES

III. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

IV. PROCESOS DE SOLDADURA POR FUSIÓN

V. PROCESO SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

VI. PROCESO FCAW (Flux Cored Arc Welding)

VII. PROCESO GMAW (Gas Metal Arc Welding)

VIII.PROCESO GTAW (Gas Metal Arc Welding)

IX. PROCESO SAW (Submerged Arc Welding)

X. PROCESO ESW (Electroslag Welding)

XI. PROCESO OAW (Oxygen Acetylene Welding)

Temas

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CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Clasificación de los métodos de unión y sujeción de materiales dentro del contexto

general de los procesos de fabricación.

Procesos Básicos

de Manufactura

Fundición

Deformación plástica

Arranque de viruta

I. Introducción

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Fundición Deformación

Plástica

Arranque de

Viruta

Métodos de

Unión y Fijación

Producto funcional

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Sujeción Mecánica

Unión permanente

Permanente

Temporal

Adherencia

(acción capilar)

Cohesión

Juntas

Sujetadores

Metales

Plásticos

Otros

Soldadura

Son la configuración mecánica de las

piezas para que queden soportadas o

retenidas por interferencia física e

incluyen costuras y ensamblaje

(engargolado y machi-hembrado )

Incluye todos los tipos de tornillos,

pasadores, pernos, clavos, grapas,

remaches, etc., para unir dos o más

piezas por medio de un elemento

separado que es el sujetador pegamentos

II. Clasificación de los métodos de sujeción y unión de los metales

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Operación Métodos

de Unión Proceso

Unión de

materiales Adhesivos

Soldadura

Por fusión

Estado sólido

Fuerte y blanda (Brazing

and Soldering)

Mecánica

III. Clasificación de los Procesos de Soldadura de acuerdo a la AWS

(American Welding Society-Sociedad Americana de Soldadura)

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Soldadura por

Fusión

Tipo de proceso

Soldadura de

Estado Sólido

Soldadura Fuerte y

Blanda (Brazing and

Soldering

Tipo de interacción

Líquido/Líquido

Sólido/Sólido

Sólido/Líquido

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Soldadura Fuerte

(Brazing)

Soldadura Blanda

(Soldering)

TMA > 427 °

TMA < 427°

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Soldadura es toda la zona de la unión que está afectada por el

ciclo térmico, el cual induce cambios microestructurales tanto

en el metal base y en el cordón de soldadura, de manera que

ello provoca modificaciones en las propiedades mecánicas.

MA

Q

MB MB

P

Q

P

Q

MB MB

P MB MB

MB MB P

- Fuente de energía

-Eléctrica

-Química

-Mecánica

- Aporte térmico

-Eléctrica -Arco

-Resistencia

-Radiación

-Conducción

-Inducción

-Química -Flama en contacto

-Sólidos reactantes

- Aporte mecánico -Presión

-Presión/deformación

- Protección -Gas

-Fundente

-vacío

AAW Air Acetylene Welding (Soldadura de aire acetileno)

AHW Atomic Hydrogen Welding (Soldadura de hidrógeno atómico)

BMAW Bare Metal Arc Welding (Soldadura con arco metálico de barra)

CAW Carbon Arc Welding (Soldadura con arco de carbón)

EBW Electronbeam Welding (Soldadura con haz de electrones)

ESW Electroslag Welding (Soldadura con electroescorias)

FLOW Flow Welding (Soldadura de flujo)

FCAW Flux Cored Arc Welding (Soldadura de arco con electrodo tubular)

FW Flash Welding (Soldadura de destello)

GCAW Gas Carbon Arc Welding (Soldadura de arco con carbón con gas)

GMAW Gas Metal Arc Welding (Soldadura de arco metálico con gas)

GTAW Gas Tungsten Arc Welding (Soldadura de arco de tungsteno con gas)

IW Induction Welding (Soldadura por inducción)

LBW Laser Beam Welding (Soldadura de rayo laser)

OAW Oxyacetylene Welding (Soldadura oxiacetilénica)

OHW Oxyhydrogen Welding (Soldadura oxi-hidrógeno)

PAW Plasma Arc Welding (Soldadura con arco plasmático)

PEW Percussion Welding (Soldadura de percusión)

PGW Pressure Gas Welding (Soldadura a presión con gas)

RPW Projection Welding (Soldadura de proyección)

RSEW Resistance Seam Welding (Soldadura de costura por resistencia)

RSW Resistance Spot Welding (Soldadura de puntos por resistencia)

SCAW Shielded Carbon Arc Welding (Soldadura con arco de carbón protegido)

SAW Submerged Arc Welding (Soldadura de arco sumergido)

SMAW Shielded Metal Arc Welding (Soldadura de arco metálico protegido)

SW Stud Welding (Soldadura de espárragos)

TW Thermit Welding (Soldadura de termita)

USW Upset Welding (Soldadura recalcada)

Clasificación de los Procesos de soldadura por fusión

Carta de los procesos de soldadura por fusión

Clasificación de los Procesos de soldadura de estado sólido

CW Cold Welding (Soldadura en frío)

DFW Diffusion Welding (Soldadura por difusión)

EXW Explosion Welding (Soldadura por explosión)

FOW Forge Welding (Soldadura por forja)

FRW Friction Welding (Soldadura por fricción)

HFRW High Frequency Resistance Welding (Soldadura de resistencia con

alta frecuencia)

HPW Hot Pressure Welding (Soldadura a presión en caliente)

IW Induction Welding (Soldadura por inducción)

PGW Pressure Gas Welding (Soldadura a presión con gas)

RSEW Resistance Seam Welding (Soldadura de costura por resistencia)

RSW Resistance Spot Welding (Soldadura de puntos por resistencia)

ROW Roll Welding (Soldadura por rolado)

USW Ultrasonic Welding (Soldadura ultrasónica)

UW Upset Welding (Soldadura recalcada)

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Clasificación de los Procesos Brazing and Soldering

ABW Arc Brazing Welding (Soldadura fuerte de arco)

BBW Block Brazing Welding (Soldadura fuerte de bloque)

DSW Dip Soldering Welding (Soldadura blanda por inmersión)

DFBW Difussion Brazing Welding (Soldadura fuerte por difusión)

FBW Furnace Brazing Welding (Soldadura fuerte en horno)

FSW Furnace Soldering Welding (Soldadura blanda en horno)

FLBW Flow Brazing Welding (Soldadura fuerte de flujo)

IBW Induction Brazing Welding (Soldadura fuerte por inducción)

ISW Induction Soldering Welding (Soldadura blanda por inducción)

IRBW Infrared Brazing Welding (Soldadura fuerte infraroja)

INSW Iron Soldering Welding (Soldadura blanda con cautín)

RBW Resistance Brazing Welding (Soldadura fuerte por resistencia)

RSW Resistance Soldering Welding (Soldadura blanda por resistencia)

TSW Torch Soldering Welding (Soldadura blanda con soplete)

TBW Torch Brazing Welding (Soldadura fuerte con soplete)

TCABW Twin Carbon Arc Brazing Welding (Soldadura fuerte de arco con dos carbones)

WSW Wave Soldering Welding (Soldadura blanda por ondas)

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Arco eléctrico

IV. Procesos de soldadura por fusión

SMAW GMAW

FCAW GTAW

SAW

ESW

Oxigas (llama)

OAW AAW AHW

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Soldabilidad

El término soldabilidad independientemente de que es conocido a nivel

internacional en el campo de la soldadura, es interpretado con significados

diferentes según los puntos de vista de determinadas organizaciones o

normas.

Por otra parte la AWS, define la soldabilidad como la

capacidad de un material a ser soldado bajo las condiciones

impuestas de acuerdo a una especificación de fabricación de

acuerdo al diseño de la estructura que responda

satisfactoriamente a las condiciones de servicio.

En particular la ISO-581-80, el concepto de soldabilidad donde

tiene en cuenta el proceso de soldadura plantea que un acero se

considera soldable en un grado prefijado, por un procedimiento

determinado y para una aplicación específica cuando mediante

una técnica adecuada se puede conseguir la continuidad

metálica de la unión de tal manera que ésta cumpla con las

exigencias prescritas con respecto a sus propiedades locales y su

influencia en la construcción de la que forma parte integrante.

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Implicaciones de la soldadura por fusión

Soldadura

Aptitud para el

servicio

Supervisión, Calificación, Certificación, Control y

Aseguramiento de Calidad

Selección de aleaciones

metálicas

Tratamientos Térmicos

Recuperación de

piezas

Procesos

Agrietamiento

Metalurgia Física

Costos

Seguridad e higiene

Caracterización

de metales

Impacto ambiental Diseño

Etica Profesional

V. INTRODUCCIÓN AL PROCESO SMAW

El proceso de soldadura de arco metálico protegido (SMAW-Shielded Metal Arc Welding)

Proceso de soldadura de arco eléctrico, en la cual el calor requerido para la unión es generado por un arco eléctrico que se produce entre un electrodo de metal revestido y la pieza de trabajo. El metal de aporte es depositado desde el electrodo y el revestimiento del electrodo proporciona la protección.

Soldar metales ferrosos y no ferrosos

Todas posiciones

Aceros de bajo, medio carbono

así como para los aceros de baja

y media aleación

5.1. Métodos de aplicación

5.2. Características del Proceso SMAW

Manual - La alimentación del electrodo, longitud de arco, el avance y los ángulos del

electrodo son controlados por el soldador.

- El equipo es bastante simple y flexible, ya que el soldador solo necesita

posicionar el porta-electrodo y la pinza a tierra sobre la pieza de trabajo.

- Puede ser usado para soldar metales ferrosos y no ferrosos.

- Es posible soldar espesores hasta del calibre 18 (1.2 mm) en todas

posiciones (plana, horizontal, vertical y sobrecabeza).

- El proceso deja una escoria sobre la superficie del cordón de soldadura, la

cual deberá ser removida una vez que haya solidificado el cordón.

- Los electrodos pueden ser doblados para soldar en áreas o espacios de

difícil acceso.

- Pueden usarse cables largos para soldar en muchos lugares a mayores

distancias de la fuente de potencia que otros procesos de arco.

- Tiene una eficiencia de depositación relativamente baja.

- La escoria deberá ser removida del cordón de soldadura después de cada

pasada.

- El proceso SMAW no puede ser usado para soldar algunos metales no

ferrosos (por ejemplo el antimonio debido al aporte térmico alto).

El proceso es ampliamente usado debido a su versatilidad, portabilidad y

comparativamente simple y compacto el equipo con respecto a otros procesos.

VENTAJAS Y LIMITACIONES

Plana (F) Vertical (V) Horizontal (H) Sobrecabeza (OH).

Desventajas

• Tiene una eficiencia de depositación relativamente baja.

• Electrodos tienen una longitud fija por lo que el proceso debe interrumpirse después de que se ha consumido cada electrodo.

• La escoria deberá ser removida del cordón de soldadura después de cada pasada .

• No puede ser usado para soldar algunos metales no ferrosos (por ejemplo el antimonio debido al aporte térmico alto)

Principios de Operación SMAW

1. Fuente de potencia

2. Porta-electrodos

3. Pinza para tierra

4. Cables

Sistemas de Arco

Característica externa voltaje-amperes para el proceso SMAW

(corriente constante)

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5.3. Transferencia de metal

Transferencia de corto circuito

Transferencia globular

Transferencia de rocío (spray)

El arco es envuelto con un gas protector proporcionado por la desintegración de algunos de los constituyentes del revestimiento del electrodo. La gran parte del electrodo es transferido a través del arco, pero pequeñas partículas escapan desde el área corno salpicaduras, y una pequeña porción se va del área de soldadura como humo.

Transferencia de metal de

rocío o spray

Transferencia de

metal tipo globular.

La temperatura del arco es

aproximadamente de 5000 ºC

Fuente de potencia

CD CA

Tipo de corriente

Polaridad directa Polaridad invertida

70% electrodo

30% metal base 30% electrodo

70% metal base

50% electrodo

50% metal base

Fuente de potencia

Ciclo de trabajo

El ciclo de trabajo está definido como la relación que existe entre la duración del arco con respecto a

un tiempo dado o total. Para una máquina de soldar el tiempo dado es de 10 minutos. Por ejemplo,

una máquina con un ciclo de trabajo del 60%, el tiempo de carga que puede ser aplicado

continuamente será de 6 minutos y sin carga 4 minutos.

Por ejemplo, si una máquina de soldar está tasado su ciclo

de trabajo del 60% a 300 amperes, el ciclo de trabajo de la

máquina cuando es operada a 350 amperes, deberá ser:

% ciclo de trabajo = (300)2 / (350)2 (60) = 44%

% ciclo de trabajo = (corriente tasada)2 / (corriente de carga)2 ciclo de trabajo