Manual de prácticas
de soldadur soldadura a con electrodo revestido MANUEL MANCHEÑO • CRISTINA FERNÁNDEZ
Contenidos teóricos de apoyo
Manual de prácticas de soldadura con electrodo revestido
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Manual de prácticas
de soldadura con electrodo revestido MANUEL MANCHEÑO • CRISTINA FERNÁNDEZ
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© 2012 Ediciones Paraninfo, S. A.
Autores: Manuel Mancheño Pérez y Cristina Fernández López Diseño y maquetación: Ediciones Nobel, S. A. ISBN 13: 978-84-283-2573-8 Depósito legal: M-30371-2012 Impresión: Cimapress
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ÍNDICE
CAPÍTULO 2. SOLDADURA DE CHAPAS DE RECARGUE ................................................................................................................................... 7 2.1. Soldadura de recargue posición horizontal ....................................................................................................................... 9 2.2. Soldadura de recargue en posición vertical ascendente ............................................................................................... 11 2.3. Soldadura de recargue de posición cornisa ..................................................................................................................... 13 2.4. Soldadura de recargue en posición bajo techo ................................................................................................................ 15
CAPÍTULO 3. SOLDADURA EN ÁNGULO INTERIOR ......................................................................................................................................... 19 3.2. Soldadura de ángulo interior en posición horizontal ...................................................................................................... 21 3.3. Soldadura de ángulo interior en posición vertical ascendente ..................................................................................... 22 3.4. Soldadura de ángulo interior en posición semitecho ...................................................................................................... 26
CAPÍTULO 5. SOLDADURA DE PERFILES ESTRUCTURALES ......................................................................................................................... 29 5.3. Soldadura de pletina con chaflán en “V” en posición cornisa ........................................................................................ 31 5.4. Soldadura de pletina con chaflán en “V” en posición bajo techo .................................................................................. 37
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CAPÍTULO 2.
SOLDADURA DE CHAPAS DE RECARGUE
2.1. Soldadura de recargue posición horizontal Estas definiciones nos servirán para entender perfectamente el vocabulario técnico utilizado en la explicación de las prácticas: — Electrodo revestido: Varilla metálica con revestimiento que le confiere propiedades particulares. — Longitud de arco: Distancia aparente entre el extremo del electrodo y el baño de fusión. — Arco normal: Arco cuya longitud es aproximadamente igual al diámetro del electrodo. — Arco corto: Arco cuya longitud es sensiblemente inferior al diámetro del electrodo. — Arco largo: Arco cuya longitud es sensiblemente superior al diámetro del electrodo. — Arco estable: Arco que no se corta y quema regularmente conservando la dirección del electrodo. — Soldadura: Conjunto de metal fundido y solidificado que comprende uno o más cordones, pasadas o capas. — Escoria: Revestimiento fundido que cubre el cordón. — Llama: Cerco de gas y vapor que rodean al arco y al baño de metal y que proviene de la combustión y de la volatilización de los materiales del electrodo. — Baño de fusión: Parte liquida del cordón mientras se suelda. — Proyecciones: Partículas de escoria y de metal lanzadas en todas las direcciones. — Crater del cordón: Hondonada producida en el metal base por la acción del arco en el momento de una pausa (Fig. 1). A pesar de su buen as-
pecto, la resistencia mecánica de las soldaduras ejecutadas en posición vertical descendente, es inferior a la resistencia de las que se realizan en sentido ascendente (Fig.6).
Figura 1. Cráter del cordón.
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— Aguas del cordón: Aspecto que presenta la soldadura como consecuencia del movimiento del electrodo (Fig. 2).
Figura 2. Aguas del cordón.
— Cebado del arco: Operación de “arrancar” el electrodo. — Extinción del arco: Operación de “apagar” el electrodo. — Pasada estrecha: Metal depositado sin balanceo (Fig. 3). — Pasada ancha: Metal depositado con balanceo lateral (Fig. 3).
PASADA ESTRECHA
PASADA ANCHA
Figura 3. Técnica.
— Paso de Avance: En un cordón realizado con oscilación lateral, es lo que avanzamos con el electrodo cada vez que nos desplazamos de un punto a otro (Fig. 4). ANCHURA DEL MOVIMIENTO LATERAL
PASO DE AVANCE
Figura 4. Técnica.
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CAPÍTULO
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Un paso de avance largo, produce: — Insuficiente calor aportado. — Aguas muy espaciadas y cordón irregular y con defectos. Un paso de avance corto, produce: — Excesiva temperatura. — Cordones demasiado convexos. Para que el cordón de soldadura que realicemos nos quede vistoso, la longitud de los pasos de avance deberan de ir acordes con el diámetro del electrodo que estemos utilizando, con el ángulo de avance que llevemos y con la temperatura del baño de fusión. — Capa: Conjunto de pasadas yuxtapuestas a un mismo plano. — Pasada: Sucesión de cordones enlazados uno a otro por los extremos, puede ser ancha o estrecha. — Remates: Puntos de enlace entre el material base y el de aporte. — Velocidad de soldeo: La velocidad de soldeo es la longitud del cordón depositado en la unidad de tiempo. Normalmente se mide en cm/min. o en pulgadas/min. Por lo tanto, es la velocidad con la que se avanza a lo largo de la unión. — Poros: Defecto en el cordón de soldadura con forma de pequeño agujero. Se producen por soldar con la intensidad de corriente elevada, por utilizar electrodos húmedos, por el arco largo (electrodo demasiado separado del baño de fusión), por cebar el arco justo en el punto donde vamos a iniciar el cordón de soldadura, etc...
2.2. Soldadura de recargue posición vertical ascendente — Baño de fusión: Metal fundido formado por el metal base que se funde por la acción del arco eléctrico y por el material de aportación del electrodo.
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— Gota: La zona del baño de fusión que va situada justo debajo del electrodo. — S275 JR: Acero de baja aleación utilizado en construcciones ordinarias. — Soldadura en vertical descendente: Utilizada para soldar espesores finos con electrodos de rutilo por su poco poder de fusión. Para lograr una fusión similar a la que se consigue soldando en vertical ascendente se emplean electrodos celulósicos, estos están especialmente indicados para la soldadura de tuberías (gaseoductos, oleoductos). Con electrodo de rutilo deberemos posicionar el ángulo de avance de tal manera que la escoria no nos sobrepase (Fig. 5).
Figura 5. Recargue.
En este caso , la masa de metal también es arrastrada hacia abajo y la escoria tiende a alcanzar al baño de fusión. Se han de adoptar las siguientes medidas: — Es imprescindible elegir un electrodo que permita la soldadura en vertical descendente (revestimiento fino y especial). — Velocidad de avance más rápida para que no nos adelante la escoria — La intensidad de soldadura se incrementa en un 10% en relación a plano para facilitar la fusión. 12 • © Edicion Es Paraninfo
CAPÍTULO
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A pesar de su buen aspecto, la resistencia
mecánica de las soldaduras ejecutadas en posición vertical descendente, es inferior a la resistencia de las que se realizan en sentido ascendente (Fig.6).
Figura 6. Técnica.
2.3. Soldadura de recargue posición cornisa Ahora que ya estamos introducidos en el gran mundo de la soldadura, vamos a ver muy brevemente lo que es en si el proceso de soldadura eléctrica con electrodos revestidos. Es el proceso de soldadura más extendido debido a su versatilidad. En la soldadura manual, se produce la fusión del metal a causa del calor generado en un arco eléctrico establecido entre el electrodo y el metal base de la unión a soldar. Con este procedimiento podemos soldar casi todos los tipos de acero, y un gran número de aleaciones. Al soldeo por arco con electrodos revestidos, se le conoce por las siguientes denominaciones: © EDICION ES PARANINFO • 13
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SMAW: Shielded metal-arc welding. (ANSI/AWS A3.0). 111: Soldeo metálico por arco con electrodo revestido. (UNE-EN ISO 4063). MMAW: Manual metal-arc welding. (Reino Unido).
Este proceso de soldadura, consiste en establecer un circuito cerrado, donde se requiere una fuente de corriente adecuada (grupo de soldadura), con dos terminales uno para el electrodo y el otro para la masa (Fig. 7).
FUENTE DE ENERGÍA-GRUPO
MASA PINZA
Figura 7. Esquema equipo de soldadura.
El circuito se cierra a través del arco que salta entre el extremo del electrodo y el punto de soldeo en la pieza. Si llegasteis a este punto del libro, quiere decir que ya lleváis soldando unas horas, por lo que todos sabéis arrancar o cebar el electrodo, ahora bien, ¿que es lo que hace que se establezca el arco eléctrico? Cuando frotamos el electrodo contra la pieza, saltan chispas y se calienta la punta del electrodo, separándolo ligeramente de la pieza, se produce una fuerte emisión de electrones que se aceleran por la tensión. Estos electrones impactan con los electrones de los átomos que se encuentran en el aire, expulsándolos de sus orbitas para que se ionice el espacio de aire existente entre la punta del electrodo y el metal base, es decir ese espacio de aire se vuelve conductor de la corriente eléctrica, y se establece el arco. 14 • © Edicion Es Paraninfo
CAPÍTULO
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La temperat temperatura ura del arco puede llegar llegar a alcanzar valores muy elevados, entre 4000ºC y 5000ºC. El electrodo proyecta metal fundido que cae sobre el metal base, fundiendo parte de este y mezclándose con el formando el baño de fusión. Según el electrodo se va consumiendo y vamos avanzando, el baño de fusión que vamos dejando detrás nuestro solidific solidificaa formando el cordón de soldadura soldadura (Fig. 8).
ALMA
GOTA METAL FUNDIDO
REVESTIMIENTO HUMO, GAS CORDÓN SOLIDIFICANDO ESCORIA ARCO ELÉCTRICO METAL BASE CORDÓN SOLIDIFICADO SOLIDI FICADO
METAL BASE (ZAT)
BASE DE FUSIÓN
Figura 8. Esquema.
2.4. Soldadura de recargue posición bajo techo Conceptos de Electricidad: Las fuentes de corriente de soldadura (grupo) más usuales, son aquellos aparatos que se conectan a las redes eléctricas, y que por su constitución permiten tomar de estas fuentes, fuentes, por el lado de salida, la tensión y la intensid intensidad, ad, de tal modo que satisfagan las condiciones del arco de soldar. Mientras que la corriente que suministra la red es alterna, el tipo de corriente de soldaduraa puede ser alterna (CA) o continua (CC). dadur © EDICION ES PARANINFO • 15
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— Corriente alterna (CA): Es una corriente eléctrica que alternativamente toma valores positivos y negativos. negativos. — Corriente Continua (CC): Es la corrient corrientee eléctrica que circula siempre en el mismo mis mo sentido. — Conductor: Es el material que permite fácilmente el paso de la corriente eléctrica. — Circuito eléctrico: Es el camino recorrido por una corriente eléctrica que circula a través de un conductor, desde un terminal de la fuente de alimentación a otro (Fig. 9).
FUENTE DE ENERGÍA-GRUPO
MASA PINZA
Figura 9. Esquema.
— Amperio (A): Es la cantidad de corriente que circula por un circuito eléctrico. — Voltaje (V): Es la fuerza f uerza que origina la circulación de la corrie corriente nte.. — Resistencia: Es la oposición que presenta el material del conductor al paso de la corrientee eléctrica, lo que da lugar a una transformación de energía eléctrica en corrient calor. — Tensión de Vacio: Es la que existe cuando el generador generador está conectado pero no se está soldando. soldando. (Entre 50V y 100V). — Tensión de arco: Es la que existe cuando se está soldando. (Entre 20V y 40V). — Polaridad: En un circuito eléctrico, la polaridad es la que nos indica el sentido de circulación de la corriente. Cuando soldamos con un grupo de corriente alterna 16 • © Edicion Es Paraninfo
CAPÍTULO
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(CA), el sentido de la corriente está cambiando continuamente, y por lo tanto, no tiene mucho sentido hablar de polaridad. En cambio cuando utilizamos un grupo gr upo de soldadura de corriente corriente continua (CC), el electrodo se puede conectar al polo positivo o al negativo, dependiendo sobre todo de la clase de electrodo electrodo que vayamos a utilizar, util izar, y del tipo de junta tengamos tengamos que soldar. De la polaridad depende la cantidad de calor liberada en el electrodo y en el metal base. De esta forma, mediante un cambio de polaridad, se puede concentrar el calor donde más nos interese, bien sea en la pieza o bien en el electrodo. — Polaridad Polaridad Directa Di recta:: La pinza pinz a portae por taelectrodos lectrodos se conecta al polo nega negativo, tivo, y la pieza (masa) al polo positivo. — Polaridad Inversa: La pinza portaelectrodos se conecta al polo positivo, y la pieza (masa) al polo negativo. En la siguiente ilustración podemos ver los efectos del tipo de corriente y de la polaridad sobre la soldadura soldadura (Fig. 10). 10). PARADOJA DE LA POLARIDAD CC -
30%
+
CC
+
CA
70%
70% -
POLARIDAD DIRECT DIRECTAA
30%
POL ARIDAD INVERSA
NO POLARIDAD
Figura 10. Esquema.
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CAPÍTULO 3.
SOLDADURA EN ÁNGULO INTERIOR
3.2. Soldadura de ángulo interior posición horizontal Fuentes de energía Las fuentes de corriente o grupos de soldadura nos proporcionan la energía necesaria para poder soldar. Las fuentes de corriente más usuales són: — Transformador. — Rectificador. — Grupos electrógenos.
Transformador: Estos grupos de soldadura cogen la corriente alterna de la red y reducen el voltaje, reduciéndolo hasta el valor adecuado para soldar, la corriente que suministran estos grupos de soldadura es una corriente alterna. Son grupos que cada vez se usan menos, basta echar un vistazo a cualquier catalogo de grupos de soldadura de los principales fabricantes, para comprobar que la oferta es muy pequeña. No tendremos ningún problema utilizando electrodos de rutilo, pero a la hora de soldar con electrodos básicos tendremos que escoger los que el fabricante recomienda para utilizar con corriente alterna, pero siempre será más fácil si utilizamos un grupo de soldadura de corriente continua.
Rectificador: Estos grupos de soldadura cogen la corriente alterna de la red y la rectifica suministrandonos corriente continua, además reducen el voltaje, reduciéndolo hasta el valor adecuado para soldar. © EDICION ES PARANINFO • 21
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Son los grupos más usados en la actualidad, aunque en los últimos años se están sustituyendo los grupos rectificadores convencionales, por los grupos rectificadores con tecnología inverter. Estos usan componentes electrónicos para producir mayores frecuencias dentro del transformador, dando mayor rendimiento energético, reduciendo el peso y permitiéndonos un mayor control del proceso de soldadura.
Grupos electrógenos: Estos grupos de soldadura llevan un motor de accionamiento gasolina o diesel, y el generador que llevan produce la corriente continua necesaria para soldar.
3.3. Soldadura de ángulo interior posición vertical ascendente Posiciones de soldadura Designación de acuerdo con ANSI/AWS A 3.0. Se designan con una letra “F” (Fillet rincón) y “G” (Groove a tope) y un numero 1 horizontal ,2 Horizontal o cornisa (dependiendo de la letra que lo acompañe), 3 vertical, 4 techo o semitecho (dependiendo de la letra que lo acompañe), 5-6 tubería en todas las posiciones. RINCÓN F •
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A TOPE G •