Soldadura

Tecnología de la Soldadura FIME

TECNOLOGIA DE LA SOLDADURA

PRACTICA DE LABORATORIO Nº 1

SOLDADURA POR RESISTENCIA ELECTRICA (POR PUNTOS)

1.- TEORIA:

La soldadura por resistencia eléctrica se basa en el paso de corriente eléctrica a través de una resistencia, lo que ocasiona que ésta se caliente. La cantidad de calor que se genera en la resistencia es proporcional a la corriente que circula en la misma, en tanto que la temperatura a la que se llega es proporcional al tiempo de aplicación de la corriente.

Para que se produzca la soldadura por este método a parte de la corriente eléctrica se necesita ejercer presión sobre la junta a soldar. Por tanto para conseguir una soldadura aceptable por este proceso, se debe establecer los valores de los siguientes parámetros: a) Intensidad de corriente, b) Tiempo que circula la corriente y c) La presión a ejercer. Todo esto para cada tipo de junta a obtener.

El método de soldadura por puntos es uno de los varios que utilizan este principio para lograr juntas soldadas. En nuestro país este proceso normalmente lo encontramos en las líneas de ensamblaje de autos, en la producción de muebles metálicos, etc. Este es un método muy fácil y sencillo de obtener la soldadura, requiere poca habilidad del operador, es susceptible de ser totalmente automatizado, por lo que generalmente se utiliza para producción en serie.

Todas las ventajas anteriormente descritas se obtienen luego de haber determinado los valores de los parámetros de soldadura, que es un trabajo netamente ingenieril.

SOLDADURA OXIACETILENICA

1.- TEORIA:

Una de las fuentes de calor para lograr la soldadura de dos materiales, puede ser la combustión de un gas; En el caso de la soldadura oxiacetilénica el gas a combustionar es el ACETILENO el cual se quema en una corriente de OXIGENO a fin de obtener una combustión completa y utilizar al máximo el poder calorífico del mismo.

Existen dos maneras de tener el acetileno para la combustión. Una es por medio de generadores de acetileno, los cuales utilizan el carburo de calcio para este fin, y la otra es en cilindros apropiados, en los cuales el gas esta listo para ser utilizado.

El oxigeno normalmente se consigue en cilindros a alta presión. Estos dos gases deben ser mezclados antes de combustionarse, esto se consigue en el soplete oxiacetilénico, el cual termina en una boquilla, de cuyo tamaño depende la potencia de la llama para soldar.

Hay que tener mucho cuidado al manipular los cilindros de los gases, puesto que existe una elevada presión en su interior, para lo cual se debe utilizar correctamente los manómetros respectivos. Dependiendo del espesor del material a soldar se calibran los manómetros para permitir el paso de los gases al soplete, sin embargo en el soplete existen también válvulas de paso que permiten una regulación de los gases y con lo cual se puede obtener varios tipos de llama para soldar:

a) Llama neutra o normal, (Igual cantidad de acetileno y de oxígeno)b) Llama carburante (Exceso de acetileno)

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c) Llama oxidante. (Exceso de oxígeno)

Para llevar adelante la soldadura con este procedimiento, y dependiendo del espesor y del tipo de material base se debe preparar los bordes de la junta, utilizar material de aporte y fundente.

2.- EQUIPO:

- De soldadura oxiacetilénica (describir cada componente)- De seguridad personal (describir los riegos contra los que protege)

3.- PROCEDIMIENTO:

Coloque los reductores en los cilindros correspondientes

Seleccione la boquilla para soldar en función del espesor de la junta a soldar y arme el soplete

Regule la presión de trabajo para los gases (acetileno < 10 Psi , oxígeno < 40 Psi)

Colóquese el equipo de seguridad industrial.

Asegure los materiales a soldar

Seleccione el material de aporte y fundente adecuado al material a soldar

Encienda el soplete y regule la llama tanto en potencia como en tipo

Realice las juntas soldadas de acuerdo con las indicaciones del instructor

Luego de soldar, cambie el soplete de soldar por el soplete de cortar

Aumente la presión de Oxígeno hasta 45 Psi

Realice oxicorte en retazos de placas y varillas de acero.

No olvide de las recomendaciones de seguridad industrial

SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO – MANIPULACIÓN DE EQUIPOS - SMAW (PARTE I)

1.- TEORIA:

El proceso SMAW es el más común de todos los procesos de soldadura, el cordón se forma por la fusión de la pieza a soldarse y un electrodo, la fuente calórica para esta fusión es el arco eléctrico que salta entre estos dos elementos, el electrodo es generalmente revestido, revestimiento, que también, se funde formando una atmósfera que protege al charco de metal fundido de la acción dañina del aire atmosférico.

El equipo completo para llevar a cabo un proceso de soldadura eficiente consta de los siguientes elementos:

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-Máquina de soldar, que es la fuente de potencia, algunos parámetros que lo caracterizan son: a)El tipo de corriente que entregan CC ó CD; b) El voltaje en circuito abierto; c) El rango de intensidad de corriente; d) El ciclo de trabajo y e) La curva característica de operación.

-Los electrodos o material de aporte(consumibles), que pueden tener varias características como a) Tipo de material; b) Tipo de revestimiento.

-Los accesorios que son los elementos que permitirán hacer saltar el arco eléctrico en el sitio adecuado, que se pueda maniobrar el electrodo y en fin que se puedan obtener condiciones apropiadas para llevar adelante el proceso de soldadura.

- Equipo de seguridad personal, indispensables a fin de que tanto el operador como la instalación no sufra ningún daño durante la ejecución de la soldadura.

La forma de llevar el electrodo durante la ejecución de la soldadura se puede observar en los siguientes gráficos:

- ángulo del electrodo longitudinal al cordón

CONOCIMIENTO DE ELECTRODOS (SMAW II)

1.- OBJETIVO:

Realizar cordones de soldadura utilizando electrodos de distinto tipo, diámetro y en diversas condiciones físicas. A fin de establecer sus diferencias y facilidades para obtener cordones de calidad.

2.- TEORIA:

En el proceso SMAW uno de los elementos fundamentales para obtener un cordón de calidad es el electrodo que se utilice. Si bien es cierto el núcleo central (la parte metálica) es la misma para la mayoría de electrodos para aceros de bajo contenido de carbono, el revestimiento puede ser diferente ; y este le confiere algunas características especiales al arco que se obtiene el rato de soldar.

El revestimiento, a parte de proveer una atmósfera de gases que protejan al charco de material fundido de los gases del aire y de formar una cascara de material cerámico que impide un enfriamiento acelerado del cordón formado, proporciona algunas características físicas, químicas y metalúrgicas tanto al arco eléctrico como al material fundido como por ejemplo :

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Mejorar la estabilidad del arco Proporcionar una arco potente Trabajar mejor con un tipo determinado de corriente Disminuir la tensión superficial del material fundido Proporcionar elementos de aleación al material fundido

El revestimiento de los electrodos pueden contener algunos tipos de elementos químicos para este propósito. De manera generalizada de acuerdo al revestimiento los electrodos se clasifican en:

Celulósicos, cuya característica principal es la de poseer un arco potente Rutílicos, que presentan un arco estable De bajo contenido de Hidrógeno, que facilita el soldeo de aceros algo difíciles de soldar Con polvo de Hierro, que deposita una alta rata de material de aporte

Los electrodos para aceros de baja aleación poseen en el revestimiento elementos como el molibdeno, vanadio, cromo que al fundirse pasan a formar parte del cordón de soldadura. Dependiendo del fabricante los electrodos de un mismo tipo pueden presentar características que lo hacen más fácil de utilizar en determinadas condiciones.

La intensidad de corriente con la que deba trabajar un electrodo depende de su diámetro y de su revestimiento, una regla empírica dice que la intensidad promedio es igual a 30 – 40 veces el diámetro del electrodo expresado en milímetros.

Lógicamente para obtener buenos resultados al soldar los electrodos deben estar en buenas condiciones físicas, especialmente su revestimiento. Difícilmente se obtendrá resultados aceptables si el electrodo esta húmedo, quemado su revestimiento o peor aún si no existe el mismo ;por tanto siempre será necesario determinar la condición del electrodo previo a realizar una junta soldada de calidad. 3.- MATERIALES:

Pletinas de acero Electrodos E6010 1/8” Electrodos E6011 1/8” Electrodos E6011 1/8” (desnudo) Electrodos E6011 3/32” Electrodos E6013 1/8 Electrodos E7018 5/32

4.-EQUIPO:

- Máquina Soldadora TRANSARC- Máquina de soldar POWCON 550 SMP- Máquina de soldar MILLER SINCROWAVE 250- Cepillo de alambre- Piqueta- Equipo de seguridad personal.

5.- PROCEDIMIENTO:

a) Póngase el equipo de Seguridad Personal

b) Regule la máquina soldadora para soldar de acuerdo con las características del electrodo a utilizar. Hágalo según lo establecido en la tabla Nº1.

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c) Realice unos cordones pequeños, sobre material de desecho, para establecer las facilidades que presta el electrodo para producir un cordón aceptable.

d) Realice un cordón de longitud mayor, sobre las placas suministradas. Utilice la mejor técnica posible (l = 3 mm ; v = 25 cm/min ; viaje rectilíneo).

e) Identifique claramente el cordón realizado, de acuerdo al ordinal de la tabla Nº1

f) Limpie el cordón y realice una inspección visual de los resultados obtenidos en cuanto a homogeneidad del cordón, salpicaduras.

g) Realice un corte transversal a las placas suministradas y realice un ensayo de macroataque en la zona de soldadura a fin de determinar la geometría del cordón.

h) Mida los parámetros característicos del cordón y anótelas en la tabla Nº 1.

i) Realice el mismo trabajo con todos los electrodos suministrados.

j) Limpie el sitio de trabajo y deje en forma ordenada todo el equipo que recibió.

6.- ANALISIS DE RESULTADOS:

Ord Electrodo I w r p Apariencia Observaciones1 6011 (Des.) 100 AC/DC

2 6010 1/8 100 DCPP

3 6011 1/8 100 AC

4 6011 3/32 70 AC

5 6013 1/8 100 AC

6 7018 1/8 120 DCPP

VARIACION DE LOS PARAMETROS DE SOLDADURA SMAW III

1.- TEORIA:

Los parámetros que caracterizan a un cordón de soldadura son: a) Ancho del cordón “w” b) Sobremonta o exceso “r”, c) La penetración “p” y d) su apariencia, como se aprecia en la figura Nº1.

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FIGURA Nº1

Los valores medios de w, s y p dependen del espesor del material a soldar y del tipo de cargas que debe ser capaz de resistir la junta soldada; sin embargo, el cordón de soldadura debe ser obtenido al menor costo posible sin que por ello se vaya en desmendro de lo anterior.

En forma práctica los valores de estas características son afectados por los parámetros operacionales ó variables del proceso y estos tienen diversas fuentes, a saber:

El tipo y calibración del equipo de soldadura como: a) El tipo de corriente, b) La intensidad de corriente, c ) Del tipo de electrodo que se utiliza.

Tipo de junta a realizar: a) Posición de soldeo, b) Tipo de preparación de los bordes, c) Características deseables del cordón.

Habilidad del operador a) Velocidad de avance del electrodo, b) Longitud de arco, c) Inclinación del electrodo.

Para lograr buenos resultados hay que tener una gran coordinación a fin de que todos los parámetros queden dentro de unos límites establecidos.

3.- MATERIALES:

-Pletinas de acero -Electrodos E6011 O 1/8”

4.-EQUIPO:- Máquina soldadora TRANSARC- Máquina de soldar POWCON 550 SMP- Cepillo de alambre- Piqueta- Equipo de seguridad personal.- Arco de sierra- Escuadra- Rayador (tiza)

5.- PROCEDIMIENTO:

1.- Inspeccione el equipo a utilizar, verifique que se encuentre en buenas condiciones.2.- Limpie las superficies a soldar, utilice el cepillo de alambre.3.- Trace sobre las pletinas las líneas guías para los cordones según se indica en la figura No.24.-Regule la máquina soldadora de acuerdo al cordón (cuadro Nº1) a obtener y realice varios cordones pequeños para establecer los parámetros que son controlados por el operador.5.- Establecido lo anterior, realice el cordón respectivo, la longitud total del mismo debe ser conseguido en una sola pasada.

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t = Espesor de las placas soldadasp = penetración del cordónr = refuerzo del cordón (sobremonta)w = ancho del cordón


6.- Deje que se enfríe el cordón en forma normal y luego pique la escoria y cepille el mismo. Analice el resultado obtenido ( presentación del cordón).7.- Realice el mismo procedimiento (desde el punto 4) hasta que haya hecho todos los cordones pedidos.8.- Corte la pletina en forma transversal a los cordones obtenidos (aproximadamente a 20 mm desde el extremo)9) Realice un ensayo metalográfico del pedazo obtenido a fin de poder visualizar y medir los parámetros de los cordones.

CUADRO Nº1

Cordón Intensidad Vel. Avance Long. Arco Tipo Corriente

1 90 A normal (25 cm/min) 3 mm AC2 130 A normal (25 cm/min) 3 mm AC3 90 A normal (25 cm/min) 3 mm DC PD (CCEN)4 90 A normal (25 cm/min) 3 mm DC PI (CCEP)5 90 A alta (50 cm/min) 3 mm AC ó DC6 90 A normal (25 cm/min) 6 mm AC ó DC

FIGURA Nº2

PROCESOS DE SOLDADURA CON PROTECCION GASEOSAGMAW Y GTAW

1.- TEORIA:

Existen varios procesos de soldadura que utilizan el arco eléctrico como fuente calorífica para lograr la unión de los metales. Entre los más utilizados tenemos a los siguientes:

Con electrodo de carbono Con electrodo revestido (SMAW) Con protección gaseosa y electrodo consumible (GMAW) Con protección gaseosa y electrodo no consumible (GTAW) Con electrodo consumible y arco sumergido (SAW)

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Con protección gaseosa y electrodo tubular (FCAW)

Equipo para Proceso SAW

PROCESO GMAW La diferencia fundamental de este proceso con el proceso SMAW es que en vez de utilizar una varilla revestida como electrodo y material de aporte se 0utiliza un electrodo desnudo de alambre continuo, el cual se energiza justamente en la boquilla de la pistola de soldadura y se funde al contacto con el material base por acción del arco eléctrico. La otra diferencia es que la atmósfera protectora se obtiene proyectando sobre el charco de material fundido un gas.

La antorcha o pistola de soldeo se conecta a la fuente con un cable hueco (manguera) que tiene una pared de cobre y por su interior se transporta un gas, el que se proyecta en la zona de soldadura, y evitar su contacto con el aire atmosférico, mediante una tobera que se encuentra en la pistola de soldeo.

El gas que se proyecta puede ser de dos tipos: Un gas inerte, como Helio, Argón o una mezcla de los dos. O un gas activo como el CO2 ó una mezcla de Argón con el CO2. El tipo de gas que se utiliza se lo selecciona dependiendo del tipo de material a soldar.

PROCESO GTAW Este proceso es bastante similar al anterior, su diferencia radica que en vez de tener un electrodo consumible, en este proceso de utiliza un electrodo no consumible, generalmente de Tungsteno con aleación con el Torio. El arco eléctrico salta entre este electrodo y la pieza de trabajo, sin embargo en este proceso el único que se funde es la pieza de trabajo. Si es necesario material de relleno (aporte) para la junta, este se lo aporta por medio de una varilla o alambre desnudo en forma manual o automática.

El gas que se utiliza en forma normal es un gas inerte puesto que se utiliza este proceso para obtener soldaduras de altísima calidad sobre aluminio, magnesio o acero inoxidable. Estos procedimientos pueden trabajar en forma semiautomática o totalmente automatizada. Para lo cual requieren de accesorios y aditamentos especiales. Además con este tipo de procesos es posible soldar materiales como el aluminio, el acero inoxidable que normalmente no son fácilmente soldables con el proceso de electrodo revestido.

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CORTE DE METALES ( OXICORTE – CORTE CON PLASMA)

1.- OBJETIVO:

Operar un equipo de oxicorte y una cortadora con plasma para cortar planchas de distinto tipo de metales.

2.- TEORIA:

Todos los usuarios de procesos de corte de metal buscan esencialmente lo mismo: EL CORTE PERFECTO. El corte perfecto podría tener las siguientes cualidades- Ángulo recto- Excelente tolerancia- Sin sangría- Alta velocidad- Bajo Costo- Sin cambios metalúrgicos- RepetibilidadOxicorteVarios metales se

pueden cortar utilizando el oxicorte que utiliza un chorro de oxígeno de alta pureza para oxidar violentamente el metal. El metal se funde y, por la velocidad del chorro de oxígeno, se desplaza generando el corte.Para lograr el oxicorte se requiere precalentar el metal hasta una temperatura adecuada para comenzar el proceso. Cuando se llega a este punto se inyecta un chorro de oxígeno para combustionar el metal. Esta combustión es una reacción química exotérmica que genera calor el cual es aprovechado para continuar con el corte por fusión del material.Para el precalentamiento se utiliza un equipo oxiacetilénico que genera una llama por la combustión de acetileno en presencia de oxígeno. Esta llama alcanza temperaturas de hasta 3000 ºC en la zona más caliente y 1200 en la zona que calienta.Corte con PlasmaEl plasmaplasma es un conjunto de partículas que, mostrando algunas propiedades de un gas, se diferencia de éste por ser un buen conductor eléctrico. El plasma se forma por la adición de calor a un material. Ej. Cuando la energía, en forma de calor, es aplicada al hielo, éste se derrite convirtiéndose en agua. Si continuamos aplicando energía, el agua se transforma en vapor. Finalmente, cuando más calor es aplicado, los gases se ionizan formando plasma. Cuando esto ocurre, el gas se vuelve eléctricamente conductor, con capacidad de transportar corriente.Una columna de plasma puede alcanzar temperaturas de hasta 27.000 ºC en la zona más caliente y 11.000 ºC en la zona de corte.El corte plasma es un proceso que utiliza una tobera calibrada para la constricción de un gas ionizado que se encuentra a muy alta temperatura, a fin de controlarlo y usarlo para fundir y seccionar metales conductores.El gas que se ioniza es aire comprimido y se lo carga eléctricamente mediante una fuente de poder.3.- EQUIPO:Equipo oxiacetilénico (describir cada componente)

- Juego de boquillas para oxicorte- Equipo de corte con plasma

4.- MATERIALES:

- Placas de acero al carbono de varias medidas

Ing. Carlos R. Naranjo - IX -

( - )

Antorcha Plasma

Pieza a Cortar


- Placa de acero inoxidable- Placa de aluminio- Placa de hierro fundido

5.- PROCEDIMIENTO:

Oxicorte:

Coloque los reductores en los cilindros correspondientes

Seleccione la boquilla para cortar en función del espesor a cortar

Regule la presión de trabajo para los gases (acetileno < 10 Psi , oxígeno < 45 Psi)

Colóquese el equipo de seguridad industrial.

Encienda el soplete y regule la llama tanto en potencia como en tipo

Realice oxicorte en retazos de placas y varillas de acero.

Corte con plasma:

Abra la válvula de paso de aire comprimido

Encienda el equipo

Verifique si existe suficiente presión de aire

Calibre el amperaje en función del material a cortar y del espesor del mismo

Realice el corte de las planchas

No olvide de las recomendaciones de seguridad industrial

Ing. Carlos R. Naranjo - X -

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