soldadura electrica

Soldadura por Arco Eléctrico UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO “ LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA” SUBDIRECCION DE INVESTIGACION Y POSTGRADO MAESTRÍA EN EDUCACION TECNICA Barquisimeto, Mayo 2010 Profesor: Miguel Díaz Tec de la Soldadura

Se le llama soldadura a la unión de dos materiales (generalmente metales o termoplásticos ), usualmente logrado a través de un proceso de fusión en el cual las piezas son soldadas derritiendo ambas y agregando metal o plástico derretido para conseguir una "pileta" (punto de soldadura) que, al enfriarse, forma una unión fuerte. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico , pero la soldadura puede ser lograda mediante rayos láser , rayos de electrones, procesos de fricción o ultrasonido.

Temperatura:
El arco eléctrico permite alcanzar temperaturas superiores a los 5500 C (10000 F)
Radiación:
El arco eléctrico genera radiaciones en los espectros de luz Visible, Infrarroja y Ultravioleta
Características del Arco Eléctrico

Intensidad de Corriente:
Este parámetro determina la cantidad de energía disponible para la fusión del metal base y el material de aporte.
Tipo de Corriente:
Alterna: Permite utilizar grandes magnitudes de corriente. Sin embargo, el arco se extingue y se enciende al doble de la frecuencia de la red eléctrica, lo hace inestable.
Continua : Genera arcos eléctricos estables. Permite obtener uniones de gran calidad

Polaridad de Corriente:
regula la distribución del calor del arco eléctrico. La mayor cantidad de energía se concentra en el polo negativo del circuito (cátodo).
Polaridad Directa ( DC - , electrodo negativo): se utiliza para maximizar la fusión del electrodo. Se utiliza en materiales de poco espesor y soldaduras fuera de posición.
Polaridad Inversa ( DC + , electrodo positivo): se utiliza para maximizar la penetración de la soldadura. SE aplica en soldaduras de materiales de gran espesor.

Tipo de Electrodo:
Consumibles: El electrodo se funde durante el proceso de soldadura, pasando a formar parte del cordón de soldadura.
No Consumibles: El electrodo no se funde durante el proceso. Los aportes de material se hacen mediante la alimentación de varillas.
Diámetro del electrodo.

Factores que influyen el Arco Eléctrico:
Longitud del Arco: es la distancia medida entre la punta del electrodo y la superficie del metal base. Influye:
Estabilidad del arco: a Mayor longitud puede ocurrir la extinción del arco.
Eficiencia de la transferencia de metal (a mayor longitud, mayor salpicadura)
Pérdida de energía del arco (a mayor longitud, mas pérdidas por radiación)
Voltaje de soldadura (y por ende energía para la fusión)

Protección de la Soldadura:
Los procesos de soldadura por arco utilizan dos métodos de protección: Gases de protección y Flujos (sólidos).
Penetración:
La penetración en la soldadura es la profundidad de la zona fundida medida desde la superficie de la parte. Depende de los parámetros del arco. (polaridad e intensidad de corriente).
Número de Pasadas:
Los procesos de soldadura por arco pueden efectuarse en una o múltiples pasadas en función de la cantidad de material a depositar en la junta.

Fuentes de energía utilizadas en los procesos de soldadura por arco
Las Máquinas eléctricas utilizadas se clasifican en:
Transformadores
Transformadores-rectificadores
Generadores

Descripción de Equipos utilizados para la soldadura:
Transformador-Rectificador (mono fásico):
Es la fuente de energía mas versátil y de menor costo. Al ser de una fase, la calidad de la onda de corriente no es muy buena ni confiable. Operación silenciosa, sin partes móviles. Es el método de transformación de energía más eficiente.
Transformador Rectificador trifásico:
Costo Intermedio, La energía para la soldadura es mas homogénea que en la fuente monofásica aunque esta sujeta a la calidad de la línea de alimentación. Operación silenciosa, sin partes móviles.

Motor-Generador:
Es la mas costosa de las fuentes de energía. Tiene elevados costos de mantenimiento pero es la recomendada cuando se necesita un voltaje de arco estable y una onda homogénea para realizar el trabajo. Permite el control del voltaje de circuito abierto. Permite mantener una intensidad de corriente constante a pesar de las variaciones de voltaje en la línea de alimentación.

Equipo para la Soldadura Eléctrica Máquina de Soldadura (AC/DC) Pinza Electrodo Cables Pinza de Tierra

Clasificación de los electrodos recubiertos
En primer término, las especificaciones de los electrodos se refieren al material base de la soldadura:
Aceros Dulces
Aluminio y aleaciones de aluminio
Aceros inoxidables (al cromo y al cromo nickel)
Aceros de baja aleación
Cobre y Aleaciones de Cobre
Nickel y aleaciones de nickel
Endurecimiento superficial
Hierro Fundido

Nomenclatura de los electrodos para aceros dulces según AWS E _ 60 1 B1 3 H4 R Electrodo Su mínimo soldadura (ksi) Posiciones de Soldadura: 1. F, H, V, O 2. F, H 3. F, H, Vd, O Tipo de Recubrimiento y de corriente: 0 Celulosa Sodio DC+ 1 Celulosa Potasio AC DC+ DC- 2 Titanio Sodio AC DC- 3 Titanio Potasio AC DC+ 4 Hierro Titanio AC DC+ DC- 5 Sodio Bajo H. DC+ 6 Potasio Bajo H. AC DC+ 7 Hierro Óxido de Hierro AC DC+ DC- 8 Hierro Bajo H. AC DC+ Resistente a la Humedad Hidrógeno disuelto ( ml/100 g depósito): 4 8 16 Composición química del deposito : A1 0.5% Mo B1 0.5% Cr 0.5% Mo B2 1.25% Cr 0.5% Mo B3 2.25% Cr 1% Mo C1 2.5% Ni C2 3.25% Ni C3 1% Ni 0.15% Cr 0.38% Mo D1&D2 1.25-2% Mn 0.25-0.45% Mo G 0.5% Ni 0.3% Cr 0.2%Mo.

Clasificación electrodos de Aceros Dulces
Electrodos de Alta Penetración:
Son electrodos donde la poza de fusión se solidifica rápidamente. Se recomiendan para la soldadura en todas las posiciones. Poseen un recubrimiento de celulosa que forma permite alta penetración y poca escoria
Características:
Fabricación y mantenimiento general
Soldadura vertical hacia arriba y sobre la cabeza
Inspección por R X en soldaduras fuera de posición
Soldadura de juntas galvanizadas, sucias, pintadas o grasosas que no puedan se limpiadas adecuadamente
Juntas de ALTA PENETRACIÓN
Soldadura de chapas

Electrodos de Alta Deposición:
Son electrodos donde el recubrimiento es en peso, 50% hierro. Se utilizan para maximizar la cantidad de metal depositado en la junta. La poza de fusión solidifica lentamente y posee una capa espesa de escoria. Se recomienda para posiciones planas y horizontales. En general, soldaduras en Juntas (canales), Filetes planos y horizontales y soldaduras de superposición en espesores mayores a 3/16” se consideran de este tipo.
Características:
Juntas de múltiples pasadas
Alta producción en soldadura de una pasada
Soldadura plana y hasta 15 grados hacia abajo
Buena apariencia del cordón
Facilidad de remoción de escoria
Mínima penetración

Electrodos de Uso General:
Son electrodos con una deposición inferior al grupo de alta deposición pero con una mejor tasa de solidificación. Permite soldar en todas las posiciones. Su recubrimiento posee lima y titania, y en algunos casos, hierro.
Se recomiendan para la soldadura de laminas de menos de 3/16” de espesor a elevadas velocidades, minimizando incrustaciones de escoria y perforaciones.
Soldaduras irregulares o cortas que cambian dirección o posición.
Soldaduras de filete o superpuestas en chapas
Pobre preparación de superficie
Soldadura general en todas las posiciones

Electrodos de Bajo Hidrógeno:
Se recomiendan para juntas que deban cumplir códigos de soldadura y materiales sensibles a agrietamiento por hidrógeno disuelto. Los electrodos de bajo hidrógeno se encuentran distribuidos entre los tres grupos precedentes.
Características
Soldaduras de calidad de inspección RX
Excelentes propiedades mecánicas
Evitan agrietamiento de aceros de medio y alto carbono
Evitan fractura en caliente de aceros fosforados
Evitan porosidad en aceros con azufre
Minimizan agrietamiento por esfuerzos residuales
Excelentes propiedades de impacto
Minimiza precalentamiento.

Ventajas y limitaciones del proceso.
El equipo de soldadura es relativamente económico.
Es ampliamente utilizado en la fabricación y en los trabajos de mantenimiento.
Es ampliamente explotado en espesores de 3 a19 mm
Baja Producción, se debe reemplazar los electrodos limitando el tiempo de arco eléctrico
Portátil (necesita electricidad, pero el equipo es ligero y fácil de transportar)

Aspectos Gerenciales de la Soldadura
Defectos en uniones soldadas:
Clasificación de defectos en Uniones Soldadas:
Dimensionales:
Microestructurales
Propiedades defectuosas

Discrepancias Dimensionales
Se considera una discrepancia dimensional, cuando el ensamble soldado o la junta soldada posee dimensiones diferentes a las especificadas en los planos. Cuando estos defectos ocurren, deben ser reparados.
Distorsión : las piezas se deforman como consecuencia de los esfuerzos residuales del proceso de soldadura.
Puede corregirse utilizando Soportes apropiados, pre formado o con una secuencia de soldadura diferente. Depende del espesor a soldar.

Tamaño del cordón : El tamaño del cordón de soldadura es diferente al especificado.
L En las soldaduras de filete, se mide como el cateto del triángulo isósceles más grande que puede inscribirse en el cordón. En las juntas de penetración, se mide como la profundidad del chaflán más la penetración de la raíz.

Perfil del cordón : La geometría del cordón es inaceptable

Discontinuidades Microestructurales
Son todas las discontinuidades en la matriz del cordón de soldadura. Afectan sensiblemente el desempeño de la junta sometida a cargas externas.
Porosidad : Son burbujas de gas o cavidades sin material sólido en la estructura del cordón de soldadura. Se forman al reducirse la solubilidad de los gases en el metal líquido durante la solidificación

Grietas : Son fracturas del material debido a los esfuerzos.
Talón Longitudinal Transversal Bajo el cordón

Fusión incompleta : Es cuando el proceso no logra fundir capas adyacentes de metal soldado (cordón) o capas adyacentes entre el metal base y el metal soldado.

Propiedades Defectuosas
Son todas aquellas juntas en las cuales el metal base o el cordón de soldadura no cumple con las propiedades químicas o mecánicas especificadas.
Resistencia a tracción
Resistencia a impacto
Composición química
Resistencia a corrosión

Métodos de Inspección de uniones soldadas
Métodos de Inspección:
Visuales
Ultrasonido
Rayos X

SEGURIDAD
RECOMENDACIONES GENERALES DE SEGURIDAD :
Compruebe que el área de soldar tenga un piso de cemento o de mampostería.
Guarde todo material combustible a una distancia prudente.
No use guantes ni otra ropa que contenga aceite o grasa.
Esté seguro que todo alambrado eléctrico esté instalado y mantenido correctamente. No sobrecargue los cables de soldar.
Siempre compruebe que su máquina está correctamente conectada a la tierra. Nunca trabaje en una área húmeda.
Apague la máquina soldadora antes de hacer reparaciones o ajustes, para evitar choques.
Siga las reglas del fabricante sobre operación de interruptores y para hacer otros ajustes.
Proteja a otros con una pantalla y a usted mismo con un escudo protector. Las chispas volantes representan un peligro para sus ojos. Los rayos del arco también pueden causar quemaduras dolorosas.

Protección Personal
Máscara de soldar , protege los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas
Un casco soldador o escudo de mano adecuado es necesario para toda soldadura por arco.
2. Guantes de cuero , tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas.
3 . Coleto o delantal de cuero , para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas del arco.
4. Polainas y casaca de cuero , cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y sobre cabezal deben usarse estos aditamentos, para evitarlas severas quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido.
5. Zapatos de seguridad , que cúbranlos tobillos para evitar él atrape de salpicaduras.
6. Gorro , protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones.

proximidad de líquidos inflamables, gases,vapores, metales en polvo o polvos combustibles.
Cuando el Nunca se debe soldar en la área de soldadura contiene gases, vapores o polvos, es necesario mantener perfectamente aireado y ventilado el lugar mientras se suelda.
Nunca soldar en la vecindad de materiales inflamables o de combustibles no protegidos.
RIESGO DE INCENDIO

Ventilación: Soldar en áreas confinadas sin ventilación adecuada puede considerarse una operación arriesgada, porque al consumirse el oxígeno disponible, a la par con el calor de la soldadura y el humo restante, el operador queda expuesto a severas molestias y enfermedades. VENTILACION

Humedad:
La humedad entre el cuerpo y algo electrificado forma una línea a tierra que puede conducir corriente al cuerpo del operador y producir un choque eléctrico.
El operador nunca debe estar sobre una poza o sobre suelo húmedo cuando suelda, como tampoco trabajar en un lugar húmedo.
Deberá conservar sus manos, vestimenta y lugar de trabajo continuamente secos.
HUMEDAD

Elaborado por: GUASYTRUKY01 Hotmail.com

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