PROYECTO NIC/023 Mejoramiento de los niveles de competencia profesional y Técnica en el ámbito Nacional INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO DIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONAL DIRECCIÓN TÉCNICA DOCENTE DEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM
SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO
CUALIFICACIÒN EN
:
CORTE Y SOLDADURA
ÁREA PROFESIONAL
:
SOLDADURA
Septiembre, 2013
PROYECTO NIC/023 Mejoramiento de los niveles de competencia profesional y Técnica en el ámbito Nacional
INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO Cra. Loyda Barreda Rodríguez Directora Ejecutiva Cro. Walter Sáenz Rojas Sub Director Ejecutivo Cra. Daysi Rivas Mercado Directora General de Formación Profesional COORDINACIÓN TÉCNICA Cra. Nelly Pedroza Carballo Responsable Departamento de Currículum
Organismo financiante. “Proyecto NIC/023”
Septiembre, 2013
PRESENTACIÓN
El Instituto Nacional Tecnológico (INATEC), como organismo rector de la Formación Profesional en Nicaragua ha establecido un conjunto de políticas y estrategias en el marco de la implementación del Plan Nacional de Desarrollo Humano, para contribuir con el desarrollo económico que nos permita avanzar en la eliminación de la pobreza en Nicaragua. El Gobierno de Reconciliación y Unidad Nacional a través del INATEC, ha formado y entregado miles de nuevos técnicos a la economía nacional, brindándoles mayores oportunidades de empleo y mejores condiciones de vida a las familias nicaragüenses, mediante una oferta de Formación Profesional más amplia que dignifique los oficios, formando con calidad a jóvenes, mujeres y adultos,contribuyendo así, a la generación de riqueza para el bienestar social con justicia y equidad. Nos proponemos profundizar la ruta de restitución de derechos para continuar cambiando hacia un modelo que brinde más acceso, calidad y pertinencia al proceso de Formación Profesional de las/los nicaragüenses sustentada en valores cristianos, ideales socialistas y prácticas cada vez más solidarias. Este esfuerzo debe convocarnos a todos, empresarios, productores del campo y la ciudad, a los subsistemas educativos, a la cooperación nacional e internacional disponiendo recursos y energías de manera integral y solidaria, para el presente y el futuro; a trabajar en unidad para la formación de profesionales técnicos con competencias en las especialidades; agropecuaria, agroindustrial, industrial, construcción, turismo e idiomas; dotar de recursos humanos competentes a la micro, pequeña y mediana empresa y acompañar a las mujeres en iniciativas productivas en todos los campos. La elaboración y edición del manual de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido, ha sido posible gracias a la asesoría, apoyo económico y tecnológico del Proyecto NIC/023, y la revisión técnica metodológica de especialistas del Departamento de Currículum del INATEC. El manual para el participante sirve de instrumento metodológico en el desarrollo de las capacidades que deben adquirirse en el proceso formativo de la Cualificación Corte y Soldadura, para el mejoramiento de los niveles de competencia profesional y técnica en el ámbito nacional.
ÍNDICE Página MÓDULO FORMATIVO: SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO ..................... 1 ASOCIADO A LA UNIDAD DE COMPETENCIA ................................................... 1 CAPACIDADES A ADQUIRIR ................................................................................ 1 RECOMENDACIONES GENERALES .................................................................... 2 INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3 Unidad I. Proceso de soldadura por arco eléctrico ............................................ 4 Objetivos de aprendizaje ...................................................................................... 4 1. Soldadura por arco electrico con electrodo revestido................................... 4 1.1 Definición ......................................................................................................... 4 1.2 Baño de fusión................................................................................................. 5 1.3 Cráter ................................................................................................................ 5 1.4 Cordón de soldadura ...................................................................................... 5 1.5 Electrodos ........................................................................................................ 5 2. Fuentes de poder............................................................................................... 5 2.1 Introducción .................................................................................................... 5 2.2 Transformadores ............................................................................................. 6 2.3 El funcionamiento de un transformador ....................................................... 7 2.4 Regulación continua ....................................................................................... 8 2.5 Según el diseño y tipo de corriente ............................................................... 8 2.5.1 Alternadores ................................................................................................. 8 2.5.2 Máquinas de Corriente Continua ................................................................ 8 2.5.3 Transformadoras = Rectificadores ............................................................. 8 2.5.4 Generadores ................................................................................................. 9 3. Mandos de control de la máquina de soldar ................................................... 9 3.1 Cables para trabajo de soldadura .................................................................. 9 3.2 Porta electrodo .............................................................................................. 10 3.3 Pinza polo a tierra.......................................................................................... 10 3.4 Circuito eléctrico ........................................................................................... 10 3.5 Polaridades .................................................................................................... 11 3.5.1 Denominación nombre signo común ....................................................... 11 3.6 Arco eléctrico ................................................................................................ 12 3.7 Tecnicas de encendido del arco eléctrico................................................... 12 3.8 Regulación de la intensidad de la corriente en la máquina soldadora ..... 13 Tabla ( Intensidad de corriente y diámetro del electrodo ) .............................. 13 4. Proceso ............................................................................................................ 14 4.1 Variables del proceso ................................................................................... 14 4.2 Técnicas de cordones espaciados .............................................................. 15 4.3Técnicas de Cordones de Relleno ................................................................ 15 5.Técnica para la construcción de estructuras soldadas ................................ 15 6. Defecto y recomendaciones en cordones de soldadura ............................. 16 7. Ensayos destructivos ..................................................................................... 19 7.1 La prueba de flexión guiada ......................................................................... 19 7.2 La prueba de tensión de sección reducida en soldadura por arco........... 20 8. Normas de seguridad en soldadura............................................................... 20
8.1 Protección personal ...................................................................................... 20 8.2 Protección de la vista.................................................................................... 21 8.3 Seguridad al usar una máquina soldadora ................................................. 22 8.4 Seguridad en soldadura................................................................................ 22 8.5 Equipo de protección personal .................................................................... 23 8.6 Condiciones de uso ...................................................................................... 24 EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN .................................................................. 25 Unidad II. Soldadura en aceros al carbono ....................................................... 26 Objetivos de aprendizaje .................................................................................... 26 1. Aceros al carbono ........................................................................................... 26 1.1 Composición .................................................................................................. 26 2. Tipos de aceros al carbono ............................................................................ 26 2.1 Aceros de muy bajo contenido de carbono (desde SAE 1005 a 1015) ..... 26 2.2 Aceros de bajo contenido de carbono ........................................................ 27 2.3 Aceros de contenidos medios en carbono ................................................. 27 2.4 Aceros de contenidos altos en carbono ..................................................... 27 3. Soldabilidad de los aceros ............................................................................. 28 3.1 Soldabilidad de los aceros de bajo contenido de carbono ....................... 28 3.1.1 Procedimientos para soldar ...................................................................... 28 3.2 Soldabilidad de los aceros de mediano y alto contenido de carbono ..... 28 3.2.1 Precalentamiento........................................................................................ 29 3.2.2 Post calentamiento..................................................................................... 29 3.2.3 Soldabilidad ............................................................................................... 30 4. Efectos del hidrógeno ..................................................................................... 30 5. Electrodos ........................................................................................................ 30 5.1 Generalidades................................................................................................ 30 5.2 Normas de aplicación ................................................................................... 31 5.3 Clasificación de electrodos para aceros al carbono .................................. 31 5.4 Clasificación de electrodos para aceros de baja aleación ........................ 33 5.5 Clasificación de electrodos para aceros inoxidables ................................ 35 5.6 Clasificación de electrodos para metales no ferrosos............................... 36 5.7 Normas para flujos ........................................................................................ 36 Tabla para identificar las propiedades del electrodo no ferroso .................... 37 6. Técnicas de Soldadura ................................................................................... 37 6.1 Preparación de Materiales ............................................................................ 37 6.2 Tipos de juntas .............................................................................................. 38 6.3 Técnicas de soldeo en las posiciones de la soldadura ............................. 39 6.4 Posición plana ............................................................................................... 39 6.4.1 Soldadura de recargue............................................................................... 39 6.4.2 Soldadura de filete ..................................................................................... 40 Revise las prácticas de seguridad para la soldadura. ............................... 40 6.4.3 Soldadura con bisel ................................................................................... 40 6.4 Posición horizontal ....................................................................................... 42 6.5.1 Soldadura de recargue............................................................................... 42 EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN .................................................................. 43 Unidad III. Soldadura en acero inoxidable ........................................................ 44 Objetivos de aprendizaje .................................................................................... 44
1. Introducción ..................................................................................................... 44 1.1 ¿Qué es un acero inoxidable? ..................................................................... 44 2. Clasificación de electrodos para aceros inoxidables ................................ 45 3. Preparación de piezas y ajuste del equipo ................................................... 46 4. Técnicas de soldeo ......................................................................................... 46 4.1 Soldadura en posición plana........................................................................ 46 4.2 Soldadura de filete horizontal ...................................................................... 46 4.3 Soldadura en posición vertical..................................................................... 47 4.4 Soldadura sobre cabeza ............................................................................... 47 5. Equipamiento ................................................................................................... 47 EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN .................................................................. 49 Unidad IV. Soldadura en fundiciones ................................................................ 50 Objetivos de aprendizaje .................................................................................... 50 1. Fundiciones. Clasificación de los Electrodos. Preparación de Piezas y Ajuste del Equipo. Técnicas de Soldadura ....................................................... 50 2. Clasificación de las fundiciones .................................................................... 51 2.1 Fundiciones sin Grafito ................................................................................ 51 2.2 Fundición con Grafito en Forma Laminar ................................................... 51 2.2.1Fundición con Grafito Esferoidal ............................................................... 51 2.2.2 Fundición Maleables .................................................................................. 51 3. Soldadura de la fundición gris ....................................................................... 52 4. Recomendaciones para la soldadura de la fundición .................................. 53 4.1 Preparación de la pieza................................................................................. 53 4.2 Precalentamiento y soldadura ..................................................................... 54 4.3 Precalentamiento de materiales ferrosos y no ferrosos ........................... 54 5. Zonas afectadas por la temperatura .............................................................. 55 Tabla Típica del Precalentamiento en Uso de Varios Metales......................... 56 6. Técnicas de soldadura .................................................................................... 56 6.1 Procedimiento ............................................................................................... 56 6.2 La soldadura en la Fundición ....................................................................... 57 6.3 Método de Refundición ................................................................................. 58 6.4 Método con Electrodos de Acero................................................................. 58 7. Detalles del hierro colado ............................................................................... 59 7.1 Hierro Colado Gris......................................................................................... 59 7.2 Hierros colados maleables ........................................................................... 59 7.3 Hierro colado esferoidal (dúctil).................................................................. 59 7.4 Hierro colado blanco ..................................................................................... 59 7.5 Hierro colado aliado ...................................................................................... 60 8. Preparación de las piezas............................................................................... 60 9. Electrodos en la soldadura del hierro colado ............................................... 62 9.1 Electrodos de hierro colado ........................................................................ 62 9.2 Electrodos de acero suave ........................................................................... 62 9.3 Electrodos de acero extra suave.................................................................. 62 9.4 Electrodos de acero inoxidable................................................................... 62 9.5 Electrodos de bronce .................................................................................... 63 10. Precauciones para la soldadura en hierro colado ..................................... 63 11. Electrodo a base de Níquel........................................................................... 63
12. Recomendaciones para la soldadura en hierro colado viejo, quemado, fatigado o impregnado de aceite ....................................................................... 65 13. Normas Importantes para la soldadura en frío ........................................... 66 14. Técnica para la soldadura en frío y caliente ............................................... 66 14.1 Soldadura en frío ......................................................................................... 66 14.2 Soldadura en caliente ................................................................................. 67 15. Elementos que Influyen en el aumento de la dureza.................................. 67 16. Elementos que Influyen en la reducción de la dureza ............................... 67 EJERCICIO DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................. 68 Unidad V. Soldadura en aluminio ...................................................................... 69 Objetivos de aprendizaje .................................................................................... 69 1. Aluminio ........................................................................................................... 69 1.1 Aleaciones Binarias a Base de Aluminio .................................................... 70 1.1.1 Sistema Aluminio – Silicio ......................................................................... 70 1.1.2 Sistema Aluminio – Magnesio ................................................................... 70 1.2 Soldabilidad del Aluminio y Aleaciones Ligeras ........................................ 70 2. Efecto del Oxígeno .......................................................................................... 71 3. Efecto del Hidrógeno ...................................................................................... 71 4. Efecto de la Conductividad ............................................................................ 71 5. Materiales de Aporte ....................................................................................... 72 6. Soldadura de Aleaciones del Aluminio ......................................................... 72 6.1 Limpieza del Material .................................................................................... 73 6.2Ambiente ......................................................................................................... 74 EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN .................................................................. 75 GLOSARIO ........................................................................................................... 76 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 77
MÓDULO FORMATIVO: SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO ASOCIADO A LA UNIDAD DE COMPETENCIA UC 0034_2 : REALIZAR SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO
CAPACIDADES A ADQUIRIR C1: Analizar la información técnica utilizada en los planos de fabricación, reparación y montaje a fin de determinar el procedimiento más adecuado que permita realizar soldaduras por arco eléctrico con electrodos revestido, según lo especificado en la norma. C2: Explicar el procedimiento de soldadura por arco eléctrico con electrodos revestido, determinando fases, operaciones, equipos, útiles. etc., atendiendo a criterios económicos y de calidad, cumpliendo con las normas de Prevención de Riesgos Laborales y Protección al Medio Ambiente. C3: Soldar por arco eléctrico de forma manual, con electrodo revestido, diferentes aceros de bajo contenido de carbono, tales como: láminas, perfiles y tubos, en todas las posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones técnicas, normas de Prevención de Riesgos Laborales y Protección al Medio Ambiente. C4: Soldar con arco eléctrico de forma manual con electrodo revestido, láminas, perfiles y tubos de acero inoxidable, en todas las posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones técnicas, normas de prevención de riesgos laborales y protección al medio ambiente. C5: Soldar con arco eléctrico de forma manual con electrodo revestido, láminas, perfiles y tubos de fundición en todas las posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones técnicas, normas de Prevención de Riesgos Laborales y Protección al Medio Ambiente. C6: Soldar con arco eléctrico de forma manual con electrodo revestido, láminas, perfiles y tubos de aluminio en todas las posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones técnicas, normas de Prevención de Riesgos Laborales y Protección al Medio Ambiente. C7: Soldar con arco eléctrico de forma manual con electrodo revestido, láminas, perfiles y tubos de cobre en todas las posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones técnicas, normas de prevención de riesgos laborales y protección al medioambiente.
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RECOMENDACIONES GENERALES
Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre su dedicación y esfuerzo le permitirá adquirir las capacidades a la cual corresponden al Módulo Formativo de Soldadura por arco eléctrico.
Al comenzar el estudio de la unidad didáctica debe leer detenidamente los objetivos planteados, estos le facilitarán una mejor comprensión de los logros propuestos.
Analice la información descrita en el manual y consulte siempre a su instructor, cuando necesite aclaraciones.
Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos que estén a su alcance.
Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación y verifique su respuesta con sus compañeros e instructor.
Prepare el puesto de trabajo según la operación a realizar, cumpliendo con las normas de higiene y seguridad laboral.
Durante las prácticas de taller sea amigable con el Medio Ambiente, no tire residuos fuera de lugares establecidos.
Recuerde siempre que el cuido y conservación de los equipos y herramientas, garantizan el correcto desarrollo de las clases prácticas y que en el futuro los nuevos participantes harán uso de ellas.
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INTRODUCCIÓN El Manual para el participante “Soldadura por arco eléctrico con Electrodo Revestido”, está dirigido a los estudiantes/participantes que cursan la Cualificación en Corte y Soldadura, con la finalidad de facilitar el proceso enseñanza aprendizaje durante su formación técnica.
El manual está estructurado metodológicamente para adquirir las capacidades que describe el módulo formativo asociado a la unidad de competencia: Realizar: Soldadura por arco eléctrico.
El propósito de este Manual es dotar al participante de los conocimientos técnicos elementales que le sirvan de herramienta en el campo real de trabajo, donde pondrá en práctica las habilidades y destrezas adquiridas durante el proceso de formación, a la vez aplicara las normas de higiene y seguridad ocupacional. El Manual para el Participante está asociado a la programación del Módulo Formativo, comprende cinco unidades didácticas, presentadas en orden lógico que permiten desarrollar los contenidos de lo sencillo a lo complejo
La elaboración de este manual ha sido disponible gracias al apoyo económico del “Proyecto NIC/023” y en su revisión técnica metodológica especialista del Departamento de Currículo.
Confiando en que logres con éxito tus estudios, dejamos en tu mano este valioso manual. Seguros de que pondrás todo tu empeño para culminar tus estudios que te convertirán en un verdadero técnico soldador y contribuir al desarrollo de nuestro país, te deseamos mucha suerte y adelante.
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Unidad I. Proceso de soldadura por arco eléctrico Objetivos de aprendizaje 1. Definir los conceptos básicos de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido exactamente. 2. Clasificar las fuentes de poder de acuerdo a sus características, de forma correcta. 3. Analizar los factores que intervienen para lograr un buen cordón en el proceso de soldadura por arco eléctrico, de forma clara y precisa. 4. Identificar los defectos más comunes que se producen durante el proceso de soldadura por arco eléctrico, mediante medios reales, en 30 minutos. 5. Analizar los métodos destructivos y no destructivos empleados en soldadura, utilizando las normas de higiene y seguridad con un 100 % de efectividad. 6. Aplicar las normas de higiene y seguridad laboral en el proceso de soldadura por arco eléctrico, de forma correcta. 1. Soldadura por arco electrico con electrodo revestido 1.1 Definición El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza por la creación y mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica llamada electrodo y la pieza a soldar. El electrodo recubierto, está constituido por una varilla metálica a la que se le da el nombre de alma o núcleo, generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias no metálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según las características que se requieran en el uso. El revestimiento puede ser básico, rutílico y celulósico. Para realizar una soldadura por arco eléctrico se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual se ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el circuito. El calor del arco funde parcialmente el material de base y funde el material de aporte, el cual se deposita y crea el cordón de soldadura. La soldadura por arco eléctrico es utilizada comúnmente debido a la facilidad de transporte del equipo y a la economía de dicho proceso.
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1.2 Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado. 1.3 Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo. 1.4 Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del electrodo, y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí. 1.5 Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las siguientes: Función eléctrica del recubrimiento Función física de la escoria y Función metalúrgica del recubrimiento. 2. Fuentes de poder 2.1 Introducción En cualquier proceso para soldadura con arco, el intenso calor requerido para fundir el metal base se produce con un arco eléctrico. Un soldador experto debe tener conocimientos de electricidad para su propia seguridad a fin de comprender el funcionamiento del equipo para soldar con arco. Aunque la soldadura con arco no es más peligrosa que otros procesos de soldadura, se deben observar algunas precauciones debido a los elevados amperajes que se utilizan y a la radiación que se desprende del arco, entre otras cosas.
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2.2 Transformadores Los transformadores se alimentan con corriente alterna de la red y suministran corriente alterna al circuito de soldadura. Lo único que hacen es cambiar los valores del voltaje e intensidad, aptos para el proceso de soldeo. Presenta notables ventajas respecto a las máquinas de corriente continua, como; su menor costo y simple mantenimiento. Como desventaja puede significarse la estabilidad del arco y la imposibilidad de soldar con algunos tipos de electrodos. Actualmente su presencia en el mercado es menor ya que los están desplazando lo equipos de corriente continua. Se representa como: Un transformador está formado por un núcleo magnético sobre el que van dispuestas dos bobinados totalmente independientes y asilados uno de otro. La primera bobina (primario), se conecta a la corriente alterna de la red, tiene un número de espiras o vueltas N1; y el secundario, se conecta al porta electrodos y la pieza, un número de espiras.
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2.3 El funcionamiento de un transformador Sabido es que el paso de corriente eléctrica por un conductor genera un campo magnético a su alrededor. Si enrollamos el conductor sobre un núcleo de hierro dulce, generaremos un campo magnético en este, que a su vez generará una corriente eléctrica inducida en la bobina del secundario con una tensión tanto menor, como menor sea el número de vueltas (espiras) respecto al primario. Al aplicar un voltaje de entada V1 al primario, se tiene un voltaje de salida V2 en la relación: N1/ N2= V1/ V2= I1/ I2 Pongamos por ejemplo que en la bobina del primario tenemos nueve espiras y 220 V, en la del secundario tendremos solo tres vueltas y por tanto 73 V. 9/3=220/V2; V2=220*3/9; V2=73v Entonces deducimos, que si la potencia eléctrica del transformador es siempre constante (P = I x V), la intensidad será también tres veces mayor en el secundario. Los sistemas de regulación de la intensidad de un transformador de soldeo pueden ser: De clavijas: Se puede situar la entrada de corriente en una u otra espira de forma Que la corriente del primario recorra más o menos espiras variando la intensidad y Tensión de soldadura.
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2.4 Regulación continua Se consigue por desplazamiento de un shunt magnético Interponiendo una pieza de hierro ajustable por medio de un volante que dispersa el flujo magnético aumentando y disminuyendo la intensidad y tensión de soldadura. 2.5 Según el diseño y tipo de corriente Según el tipo de corriente de salida las máquinas se clasifican en: 2.5.1 Alternadores Las máquinas de soldar que usan alternadores tienen por objeto transformar la energía mecánica en energía eléctrica. La energía mecánica proviene de un motor de combustión interna, el cual puede ser: diesel, a gas, gasolina o de un motor eléctrico. Estas máquinas tienen salida de corriente alterna. Esta combinación de motor alternador puede usarse tanto como soldadora portátil y como fuente auxiliar de poder. La potencia de salida AC de 115 a 230 volts. Puede ser usada para alimentar luces, pequeñas herramientas o como una fuente de potencia auxiliar. 2.5.2 Máquinas de Corriente Continua Entre ellas encontramos las Rectificadoras y las Generadoras. 2.5.3 Transformadoras = Rectificadores Una soldadora del tipo rectificador monofásico, es una máquina del tipo transformador con rectificadores añadidos para obtener corriente continua. Estos rectificadores son hechos de silicio por razones de economía, capacidad de transportar la corriente y eficiencia. Las soldadoras tipo transformador – rectificador son diseñadas generalmente con provisiones de corriente para soldar con corriente alterna y con corriente continua.
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2.5.4 Generadores Las fuentes de poder, tipo generador convierten la energía mecánica en energía eléctrica adecuada para la soldadura por arco eléctrico. La energía mecánica puede ser obtenida de un motor de combustión interna, un motor eléctrico o de energía tomada de otro equipo. Estas máquinas tienen salida de corriente continua. 3. Mandos de control de la máquina de soldar Perilla para manivela:- Es la pieza que acciona, el incremento o disminución del amperaje de salida. Cinta indicadora:- Tiene la finalidad de indicar el amperaje que se le da a la máquina, y para que realice el arco eléctrico. .
Resorte de cinta indicadora:- La única función que tiene este resorte es brindar una resistencia graduada a la cinta. Interruptor de línea millar:- El interruptor tiene la finalidad de desenergizar y energizar la máquina de soldar. Soporte de flecha:- El único fin de este soporte es brindar una suspensión al movimiento que se efectúe en la flecha. Tablero porta birlo (bornes):- El objetivo de esta pieza, es el aislamiento a tierra de las salidas de corriente de las bobinas secundarias a los porta electrodos. 3.1 Cables para trabajo de soldadura Los cables utilizados para soldar son un conductor cubierto con un aislador. Deben poder conducir la corriente eléctrica desde y hasta el punto en que se suelda sin sobrecalentarse; empero deben ser lo más delgados y flexibles que sea posible. El conductor de los cables está hecho con muchos hilos de alambre delgado y trenzados entre sí, que pueden ser de aluminio o de cobre. El conductor de aluminio tiene mucha menor masa que el cobre, pero no puede conducir la misma cantidad de corriente que el cobre. Cuanto mayor sea el número de torones en el cable, más flexible será. Los torones están envueltos en un papel tipo estraza muy grueso y, a su vez, colocados en un forro de Neopreno o de caucho (hule). Por tanto, la distancia desde la máquina de soldar hasta la zona de trabajo debe ser lo más corta que se pueda. Los cables no deben estar enrollados sino que siempre se deben estirar para evitar la posibilidad de generar un campo magnético que tendría un efecto negativo en el comportamiento de la máquina. El tamaño de los cables para soldar también es importante, ya que es demasiado pequeño para su amperaje, se sobrecalentará.
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3.2 Porta electrodo Las portas electrodos se utilizan para sujetar el electrodo y para servir como mango aislador. Los porta electrodos son de diversas formas y tamaños. El tamaño del porta electrodo depende del amperaje máximo que se va a usar. El punto importante es que el porta electrodo debe ser ligero de peso y capaz de conducir suficiente corriente sin provocar sobrecalentamiento.
3.3 Pinza polo a tierra La grapa para tierra se sujeta en la pieza de metal que se va a soldar, con la cual se completa el circuito de soldadura cuando el electrodo toca el metal. Las grapas de tierra que tienen resorte son las más convenientes porque constituye el método más fácil de sujetarlas en el metal que se va a soldar. Recuerde que si el metal que se va a soldar no está conectado a tierra, no se completa el circuito y hay un serio peligro de una descarga eléctrica. 3.4 Circuito eléctrico En la figura se ilustra el circuito para soldadura con arco, el cual empieza en A donde el cable para el electrodo se conecta con una terminal de la máquina de soldar y termina en B en donde se conecta el cable de tierra (masa) a la otra terminal de la máquina. La corriente para soldar fluye por el cable del electrodo hasta el porta electrodo; desde éste fluye el electrodo y salta el espacio o entrehierro entre la punta del electrodo y el metal base para formar el arco. Desde el metal base retorna por el cable de tierra a la máquina de soldar como lo indican las flechas.
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3.5 Polaridades Una corriente eléctrica produce una fuerza magnética alrededor de su conductor. Debido a que las líneas de fuerza magnética finalizan en las terminales negativa y positiva de la corriente eléctrica, se les llama polo negativo y polo positivo. De ahí se deriva la palabra polaridad, con la cual sabemos la dirección en que circula la corriente. La polaridad sólo se puede determinar en las máquinas de cc. No se obtiene en las máquinas de cc, porque hay inversión de la corriente Cuando el cable para el electrodo se conecta en la terminal positiva de la máquina de soldar, ésta se encuentra en polaridad positiva. Cuando el cable para el electrodo se conecta en la terminal negativa de la máquina de soldar, ésta se encuentra en polaridad negativa. 3.5.1 Denominación nombre signo común Positiva Inversa + (positivo) Negativa Directa - (negativo) No es necesario cambiar los cables para cambiar la polaridad. En la mayor parte de las máquinas, sólo hay que mover una palanca o un cuadrante en el frente de la máquina de soldar. En algunos procesos de soldadura, la polaridad que se debe utilizar se determina con el metal que se va a soldar. Sin embargo, en el proceso de SMAW, la polaridad se determina por el recubrimiento del electrodo. Por ejemplo, cuando se utiliza un electrodo E41010 (E6010) trabaja mejor con ccpi (corriente continua con polaridad inversa), en cuyo caso el electrodo es positivo y el metal base es negativo. La cc puede tener polaridad directa o inversa, según se seleccione.
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3.6 Arco eléctrico En electricidad se denomina arco eléctrico o también arco voltaico a la descarga eléctrica que se forma entre dos electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados en el seno de una atmósfera gaseosa enrarecida, normalmente a baja presión, o al aire libre. Para iniciar un arco se ponen en contacto, brevemente, los extremos de dos electrodos, usualmente en forma de lápiz, por lo general de grafito, y se hace pasar una corriente intensa (unos 10 amperios) a través de ellos. Esta corriente provoca un gran calentamiento en el punto de contacto, al separarse los electrodos, se forma entre ellos una descarga luminosa.
3.7 Tecnicas de encendido del arco eléctrico Para establecer el arco, ligeramente golpee o rasque el electrodo en el metal por soldar. Tan pronto como se establezca el arco, inmediatamente levante el electrodo a una distancia igual al diámetro del electrodo. El no levantar el electrodo lo causará a pegarse al metal. Si lo deja en esta posición con la corriente fluyendo, el electrodo se calentará al rojo. Cuando el electrodo se pegue, se puede soltar rapidamente torciéndolo o doblándolo. Si este movimiento no lo despega, suelte el electrodo del portaelectrodo.
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3.8 Regulación de la intensidad de la corriente en la máquina soldadora La cantidad de corriente por usar depende de: El grosor del metal por soldar. La posición actual de la soldadura, y El diámetro del electrodo. Como una regla general, se pueden usar corrientes más altas y electrodos de diámetros mayores para soldar en posiciones planas. El diámetro del electrodo está regulado por el grosor de la plancha de metal por soldar y la posición de soldar. Por ejemplo, si la gama de corriente para un electrodo es de 90-100 amperios, la práctica usual es la de ajustar el control en un punto medio distante entre los dos límites. Después de comenzar a soldar, haga un ajuste final, aumentando o reduciendo la corriente. Cuando la corriente es demasiado alta, el electrodo se fundirá demasiado rápidamente y la mezcla de los metales fundidos estará demasiado grande e irregular. Cuando la corriente esté demasiado baja, no habrá suficiente calor para fundir el metal por soldar y la mezcla de metales fundidos estará demasiado pequeña. El resultado no solo será fusión inadecuada, sino, que el depósito se amontonará y será de una forma irregular. La corriente demasiado alta, también produce socavación, dejando una ranura en el metal por soldar a lo largo de ambos bordes del depósito de soldadura. Una corriente demasiada baja causará la formación de capas superpuestas donde el metal fundido del electrodo cae en el metal por soldar sin suficientemente fundir o penetrar el metal por soldar. Ambas, la socavación y las capas superpuestas, terminan en soldaduras débiles. Tabla ( Intensidad de corriente y diámetro del electrodo )
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DIÁMETRO DEL ELECTRODO 1/8 5/32 5/32 a 3/16 3/16 a 1/4 AMPERAJE RECOMENDADO 90-115 115-140 140-170 170-18
1/4 180 a más
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4. Proceso La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, en inglés Shield Metal ArcWelding (SMAW) o Manual Metal ArcWelding (MMAW), es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y un electrodo metálico recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo se funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material base. Además, los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de soldadura, una capa protectora del metal fundido. Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento. El alma o varilla es un alambre (de diámetro original 5,5 mm) que se comercializa en rollos continuos. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el óxido y aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro.
Tipos de juntas y posiciones 4.1 Variables del proceso
Tensión de soldadura Velocidad de alambre (Corriente Soldadura) Material de aporte Tipo de gas Tipos de transferencia Inductancia ESAB Centroamérica
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4.2 Técnicas de cordones espaciados El objetivo de esta técnica, es que el participante pueda realizar cordones continuos de soldadura en línea recta en cualquiera de las cuatro posiciones básicas de la soldadura.
Prepare la pieza de acero de 200mm x 100mm x 6mm. Trace líneas rectas a escuadra en todo lo largo de la pieza manteniendo una separación entre líneas de 15mm. Marque con el granete las líneas trazadas. Seleccione tipo de máquina, electrodo, tipo de polaridad y corriente a utilizar. Encienda el arco y realice cordones continuos de sobre las líneas punteadas.
4.3Técnicas de Cordones de Relleno En esta técnica realizará el mismo procedimiento que la técnica de cordones espaciados, con la diferencia que el participante tendrá que rellenar el espacio que hay entre cada cordón continuo de soldadura, aquí se utilizará el movimiento que el instructor oriente para cada posición.
5.Técnica para la construcción de estructuras soldadas Lo más importante de esta técnica es saber seleccionar el tipo de material que se utilizará para una determinada estructura, cada estructura tiene sus propias características por lo tanto, la escuadra y la plomada juegan un papel fundamental.
Interpretar el diseño Verificar medidas Seleccionar tipo de material Corte y armado de elementos constructivos Realizar el montaje de la estructura Verificar plomada y escuadra de la estructura. Soldar la estructura Pintar la estructura
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6. Defecto y recomendaciones en cordones de soldadura
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7. Ensayos destructivos Los tipos comunes de pruebas físicas destructivas se llevan a cabo utilizando especímenes de pruebas cortadas de placas de pruebas. La placa de prueba es la pieza mayor de metal que contiene la junta de soldadura. Esta junta se suelda de acuerdo a los requerimientos y especificaciones del reglamento que se esté utilizando. Los dos métodos de pruebas destructivas que se estudian a continuación son: 7.1 La prueba de flexión guiada Se utiliza comúnmente para la calificación del soldador. En esta prueba las placas se doblan hasta 180grados, por la cara y el fondo de la soldadura, en un soporte y revisan las señales de fallas. En el caso de ranuras de soldadura de 3/8 pulg., una placa se dobla con el fondo de la soldadura sobre el lado convexo. Para probar la solidez del filete se doblan dos placas con el fondo de la soldadura sobre el lado convexo. En el lado convexo de cada placa de prueba terminado se revisan señales de fallas de fusión, se revisan también señales de bolsas de gas, de penetración de escorias y de grietas. Cualquiera de estos defectos, que aparezcan después de la flexión y que midan 1/8 pulg. o más, es causa de que la prueba falle.
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7.2 La prueba de tensión de sección reducida en soldadura por arco Se utiliza generalmente para probar procedimientos de soldadura. La prueba se realiza en una máquina de prueba de tensión, capaz de separar las placas en dos partes. Un medidor indica la resistencia a la tensión de la soldadura en libras por pulgada cuadrada. La soldadura pasa la prueba si las placas se rompen en el metal base fuera de la zona soldada, la lectura en libras por pulgada cuadrada debe ser mayor que la del metal base. 8. Normas de seguridad en soldadura Cuando se realiza una soldadura al arco durante la cual ciertas partes conductoras de energía eléctrica están al descubierto, el operador tiene que observar con especial cuidado las reglas de seguridad, a fin de contar con la máxima protección personal y también proteger a las otras personas que trabajan a su alrededor. En la mayor parte de los casos, la seguridad es una cuestión de sentido común. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas: 8.1 Protección personal Siempre utilice todo el equipo de protección necesario para el tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en: Máscara de soldar, proteja los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas. Guantes de cuero, tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas. Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas del arco. Polainas y casaca de cuero, cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y sobre cabeza, deben usarse estos aditamentos, para evitar las severas quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido. Zapatos de seguridad, que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras. Gorro, protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones.
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Substancial: Evite tener en los bolsillos todo material inflamable como fósforos, encendedores o papel celofán. No use ropa de material sintético, use ropa de algodón. 8.2 Protección de la vista La protección de la vista es un asunto tan importante que merece consideración aparte. El arco eléctrico que se utiliza como fuente calórica y cuya temperatura alcanza sobre los 4.000° C, desprende radiaciones visibles y no visibles. Dentro de estas últimas, tenemos aquellas de efecto más nocivo como son los rayos ultravioletas e infrarrojos. El tipo de quemadura que el arco produce en los ojos no es permanente, aunque sí es extremadamente dolorosa. Su efecto es como “tener arena caliente en los ojos”. Para evitarla, debe utilizarse un lente protector (vidrio inactínico) que ajuste bien y, delante de éste, para su protección, siempre hay que mantener una cubierta de vidrio transparente, la que debe ser sustituida inmediatamente en caso de deteriorarse. A fin de asegurar una completa protección, el lente protector debe poseer la densidad adecuada al proceso e intensidad de corriente utilizada.
Escala de lentes a usar (en grados), de acuerdo al proceso de soldadura y torchado (arco-aire)
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Nota: las áreas en azul corresponden a los rangos en donde la operación de soldadura no es normalmente usada.
8.3 Seguridad al usar una máquina soldadora Antes de usar la máquina de soldar al arco debe guardarse ciertas precauciones, conocer su operación y manejo, como también los accesorios y herramientas adecuadas. Para ejecutar el trabajo con facilidad y seguridad, debe observarse ciertas reglas muy simples: 8.4 Seguridad en soldadura Asegúrese que su equipo de soldadura al arco está instalado correctamente, conectado a tierra y que esté en buenas condiciones de trabajo. Use siempre protectores adecuados para la soldadura que va a ejecutar. Use siempre una protección adecuada de los ojos cuando va a soldar, esmerilar o cortar. Mantenga su área de trabajo libre de peligros, asegúrese de no tener cerca productos inflamables, volátiles o explosivos. No ejecute trabajos de soldadura en lugares con muy poco espacio, sin conocer los cuidados especiales. No suelde en recipientes que han contenido combustibles o pinturas sin tomar precauciones especiales. No suelde en recipientes cerrados o compartimientos sin proveer ventilaciones y tomar precauciones especiales. Use sistemas mecánicos de extracción de gases, en los puntos en que se suelde Plomo, Cadmio, Cromo, Manganeso, Estaño, Bronce, Zinc, o Acero galvanizado. Cuando deba soldar sobre una zona muy húmeda, use botas de goma o trabaje sobre una plataforma aislante. Si es necesario unir cables, terminales eléctricos u otros, asegúrese que estas uniones estén fuertemente unidas y aisladas.
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No use cables con algún defecto de aislamiento. Cuando no esté usando el porta electrodo asegúrese de dejarlo donde no haga contacto con la pieza de trabajo. Nunca deje que el porta electrodo toque algún cilindro de gas. Vote los desperdicios de los electrodos en un recipiente adecuado, pues las puntas constituyen un peligro. Proteja a otros y a sí mismo de los rayos que emanan de la soldadura que usted está ejecutando. No suelde cerca de operaciones de desengrase. Cuando ejecute un trabajo de soldadura en altura, asegúrese que los andamios o plataformas se encuentren firmes y seguros. Cuando se suelde en lugares altos use siempre cinturón, o cuerda de seguridad. Cuando use equipo enfriado por agua, asegúrese de que no existen filtraciones. 8.5 Equipo de protección personal Máscara: La máscara de protección está fabricada en fibra de vidrio o fibra prensada, y tiene una mirilla en la cual se coloca un vidrio neutralizador llamado Vidrio Inactínico, protegido por otros vidrios protectores transparentes. Se usa para impedir la acción de las radiaciones del arco eléctrico y además proteger la cara del soldador
Delantal: Es parte del equipo de protección personal se utiliza para proteger el cuerpo del material fundido y chispas de soldadura.
Guantes: De gran utilidad para el soldador dado que se protege las manos de las temperaturas, chispas y material fundido que salen de la soldadura
Polainas: Utilizados para proteger los pies del soldador contra chispas y partes de metal fundido producto de la soldadura.
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8.6 Condiciones de uso Las máscaras deben usarse con la ubicación y cantidad requerida de vidrios El vidrio inactínico debe ser seleccionado de acuerdo al amperaje utilizado. Debe mantener la buena visibilidad cambiando el vidrio protector, cuando éste presente exceso de proyecciones. Evite las filtraciones de luz en la máscara. Esta no debe ser expuesta al calor ni a golpes. Deben ser livianas y su cintillo ajustable para asegurarla bien a la cabeza. Requieren un mecanismo que permita accionarla con comodidad.
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN
1. Elabora un cuadro sinóptico del proceso de soldadura
2. Seleccione la respuesta correcta en función de la ilustración y las opciones presentadas, escribiendo en la columna de respuesta el enunciado. ILUSTRACIÓN
RESPUESTA
OPCIONES Proporciona una corriente continua para soldar, el arco es más estable, suelda planchas delgadas. Proporciona corriente alterna para soldar, ideal para soldar planchas gruesas. Proporciona corriente continua, se puede usar donde no hay corriente eléctrica Proporciona corriente continua, suelda plancha delgadas. No produce soplo magnético, es más barato, ideal para soldar planchas gruesas. Proporciona corriente continua, se puede utilizar en lugares donde no hay corriente eléctrica. Proporciona corriente continua, se puede soldar con todo tipo de electrodo. El arco es estable, suelda planchas delgadas Proporciona corriente alterna, no produce soplo magnético, es más barata, ideal para planchas gruesas. Se puede usar donde no hay corriente eléctrica produce corriente continua.
3. Describir el uso del equipo de protección personal utilizado en la soldadura.
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Unidad II. Soldadura en aceros al carbono Objetivos de aprendizaje 1. Analizar las características y propiedades de los aceros al carbono utilizados en soldadura, de forma correcta. 2. Clasificar los electrodos que se utilizan para soldar aceros al carbono. 3. Preparar condiciones para la aplicación del proceso de soldadura con electrodo revestido, con 100 % de efectividad. 4. Aplicar las técnicas de soldeo en uniones de aceros al carbono, mediante el uso de materiales fungibles y máquinas de soldar, sin omitir ningún procedimiento. 5. Cumplir las normas de prevención de riesgos laborales y de protección ambiental, usando los medios de protección, de forma correcta. 1. Aceros al carbono 1.1 Composición Los aceros al carbono, también denominados no aliados, poseen en su composición hierro, carbono, pequeñas cantidades de manganeso (normalmente inferiores al 1.6%) y silicio (por debajo del 0.55%), como impurezas poseen fósforo y azufre, el contenido de estos elementos actualmente está limitado a un máximo de 0.035% por ser sumamente perjudiciales. Estos aceros suelen tener un límite elástico inferior a 355 N/mm2 y una carga de rotura inferior a 520 N/mm2, estando su alargamiento comprendido entre el 10% y el 30%. 2. Tipos de aceros al carbono 2.1 Aceros de muy bajo contenido de carbono (desde SAE 1005 a 1015) Se seleccionan en piezas cuyo requisito primario es el conformado en frío. Los aceros no calmados se utilizan para embutidos profundos por sus buenas cualidades de deformación y terminación superficial. Los calmados son más utilizados cuando se necesita forjarlos o llevan tratamientos térmicos. Son adecuados para soldadura y para Brazing. Su Maquinabilidad se mejora mediante el estirado en frío. Son susceptibles al crecimiento del grano, y a fragilidad y rugosidad superficial si después del formado en frío se los calienta por encima de 600ºC.
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2.2 Aceros de bajo contenido de carbono Constituye la mayor parte de todo el acero fabricado. Contienen menos del 0.25 % en peso de C, no responde al tratamiento térmico para dar martensita ni se pueden endurecer por acritud. La microestructura consiste en ferrita y perlita. Por tanto, son relativamente blandos y poco resistentes pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad. Son de fácil mecanizado, soldables y baratos. Se utilizan para fabricar vigas, carrocerías de automóviles, y láminas para tuberías edificios y puentes. Otro grupo de aceros de bajo contenido en carbono son los de alta resistencia y baja aleación. Contienen concentraciones variables de Cu, V, Ni y Mo totalizando ≈ 10 % en peso. Poseen mucha más resistencia mecánica, que puede aumentar por tratamiento térmico y mantienen las propiedades de fácil mecanizado. Se emplean en componentes donde la resistencia mecánica es crítica: puentes, torres, columnas de soportes de edificios altos, bastidores de camiones y vagones de tren. Son aptos para soldadura y Brazing. La maquinabilidad de estos aceros mejora con el forjado o normalizado, y disminuye con el recocido. 2.3 Aceros de contenidos medios en carbono Aceros medios en carbono. Contienen entre el 0.25 y 0.60 % en peso de C. Estos aceros pueden ser tratados térmicamente mediante austenización, temple y revenido para mejorar las propiedades mecánicas. La micro estructura generalmente es martensita revenida. Las adiciones de Cr, Ni y Mo facilitan el tratamiento térmico que en su ausencia es difícil y útil solo para secciones de pieza relativamente delgadas. Son más resistentes que los aceros bajos en carbono pero menos dúctiles y maleables. Se suelen utilizar para fabricar cinceles, martillos, cigüeñales, pernos, etc. Pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápido calentamiento y enfriamiento. 2.4 Aceros de contenidos altos en carbono Generalmente contienen entre el 0.60 y 1.4 % en peso de C. Son más duros y resistentes (y menos dúctiles) que los otros aceros al carbono. Casi siempre se utilizan con tratamientos de templado y revenido que lo hacen muy resistentes al desgaste y capaces de adquirir la forma de herramienta de corte. Generalmente contienen Cr, V, W y Mo, los cuales dan carburos muy duros como Cr23C6, V4C3 y WC. Se utilizan como herramientas de corte, matrices para hechurar materiales, herramientas de herrería y carpintería. Por ejemplo, cuchillos, navajas, hojas de sierra, brocas para cemento, corta tubos, troqueles, herramientas de torno, muelles e hilos de alta resistencia.
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Prácticamente todas las piezas son tratadas térmicamente antes de usar, debiéndose tener especial cuidado en estos procesos para evitar distorsiones y fisuras. 3. Soldabilidad de los aceros
3.1 Soldabilidad de los aceros de bajo contenido de carbono Estos aceros pueden soldarse con cualquiera de los procesos conocidos, cuya elección está determinada principalmente por clase de unión, posición de soldadura y costo. Todos los aceros de bajo carbono son soldables con arco eléctrico; pero si el contenido de carbono es demasiado bajo, no resulta conveniente aplicar soldadura de alta velocidad, especialmente en aquellos aceros que tienen menos de 0.13% de carbono y 0.30% de manganeso, en virtud a lo que tienden a desarrollar porosidad interna. 3.1.1 Procedimientos para soldar Se emplean las técnicas normales de soldadura, observando recomendaciones de buena fijación de la pieza, superficies limpias, etc.
las
Un precalentamiento no es necesario, aunque en climas fríos la plancha debe ponerse a temperatura de 25 – 30ºC; en cambio, las planchas gruesas de un espesor mayor de 25 mm o juntas muy rígidas, si requieren precalentamiento. Es siempre recomendable no soldar planchas gruesas, cuando la temperatura esté por debajo de 0ºC, a no ser que las planchas sean calentadas a más de 75ºC. 3.2 Soldabilidad de los aceros de mediano y alto contenido de carbono Los aceros de mediano carbono son aquellos, que contienen de 0.30% a 0.45% de carbono. A medida que aumenta la proporción de carbono, aumenta también su capacidad de templabilidad. Son utilizados principalmente para la fabricación de ejes, engranajes, chavetas, piñones, etc. Los aceros de alto contenido de carbono tienen de 0.45% a 1.70% de carbono. Es más difícil de soldarlos que los de mediano contenido de carbono. Poseen mayor resistencia a la tracción y mayor dureza; son templables. Se emplean en la fabricación de resortes, brocas, mineras, sierras, etc. Los aceros de mayor
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contenido de carbono (> 0.65%) son utilizados, por su alta resistencia y dureza, en la fabricación de herramientas, matrices, etc. En razón a su mayor contenido de carbono, su soldabilidad con electrodos comunes es pobre, necesitándose emplear electrodos especiales. Estos aceros, por el hecho de tener mayor contenido de carbono, se endurecen facilmente al enfriarse. Al soldar estos aceros se puede observar que un enfriamiento súbito de la plancha caliente puede dar origen a una zona muy dura y quebradiza en la región de la soldadura, muy especialmente en los aceros de alto carbono. Para evitar tal efecto es necesario uniformar el calentamiento de la plancha y retardar la velocidad de enfriamiento mediante el precalentamiento y pos calentamiento de la misma. 3.2.1 Precalentamiento Consiste en llevar la pieza a una temperatura determinada, antes de iniciar la soldadura propiamente dicha. Se consiguen principalmente dos efectos, que posibilitan la ejecución de una buena soldadura. Al estar caliente toda la plancha, se evita que las zonas frías absorban violentamente el calor de la zona soldada, enfriándola rapidamente y en consecuencia, produciendo zonas duras y quebradizas. Al estar caliente toda la plancha en el momento de terminarse la soldadura, el enfriamiento de toda la pieza es uniforme en todo el conjunto y se produce en forma lenta, ya que no existe absorción de calor de la zona soldada por las zonas frías del resto de la pieza. Cuando se sueldan planchas de grandes dimensiones o piezas de gran volumen, que requieren precalentamiento, no es necesario precalentar todo el material; es suficiente la aplicación local y progresiva de calor en un área que comprende aproximadamente 100 mm a ambos lados del cordon de soldadura. 3.2.2 Post calentamiento Es un tratamiento, que consiste en aplicar calor a las piezas después de haber sido soldadas. Este tratamiento puede tener varios fines, como son: regeneración del grano, afinamiento de grano, alivio de tensiones, etc. Pero principalmente se aplica este tratamiento para lograr un alivio de tensiones. Como la temperatura del postcalentamiento está en funcion del espesor de la plancha, diseño de la junta, dimensión de la pieza y porcentaje de carbono, es conveniente tomar como temperatura referencial los 650ºC.
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3.2.3 Soldabilidad En los aceros de mayor contenido de carbono puede presentarse una tendencia a las fisuras o rajaduras en el metal base, muy especialmente tratándose de planchas gruesas. El precalentamiento de la pieza y el empleo de electrodos de bajo hidrógeno, especialmente fabricados, reducen esta tendencia al mínimo. El alto contenido de carbono contribuye también a la generación de poros y en algunos casos, de aspereza en la superficie de la soldadura. Por todos los motivos indicados,en la soldadura de estos aceros deben observarse precauciones especiales, cuando aparecen poros o rajaduras o cuando se manifiesta una tendencia a zona duras y quebradizas en las zonas adyacentes a la unión soldada. Al soldar estos aceros, la temperatura de precalentamiento se mantiene durante todo el proceso de soldadura y al terminar el trabajo, se debe enfriar la pieza en forma lentay uniforme hasta la temperatura de un ambiente cerrado, es decir sin corrientes de aire frío. El enfriamiento lento de piezas pequeñas se puede conseguir, recubriendo éstas con arena, cal, asbesto, etc. Cuando se presentan zonas duras, puede recocerse el acero a una temperatura de 590 a 650ºC o más. 4. Efectos del hidrógeno Durante el soldeo se puede introducir hidrógeno en el cordón de soldadura y en la ZAT, este hidrógeno puede causar grietas, sobre todo cuando el acero ha endurecido. Por esta razón es necesario muchas veces realizar el soldeo con electrodos básicos (de bajo contenido de hidrógeno) perfectamente secos. En general los procesos protegidos con gas introducen menos cantidades de hidrógeno, sin embargo, eso no significa que no se requiera ninguna precaución cuando se realiza el soldeo con estos proceso. 5. Electrodos 5.1 Generalidades La mayoría de los electrodos para soldadura por arco se clasifican a partir de las propiedades del metal de aporte, que fueron clasificadas y estudiado por un comité asociado a la American.
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Como ya se ha expuesto en otros tutoriales, las características mecánicas de los aceros dependen en gran medida del tipo de aleación incorporada durante su fabricación. Por tanto, los electrodos de material de aporte empleados para soldadura se deberán seleccionar en función de la composición química del acero que se vaya a soldar. Las diferentes características de operación entre los electrodos existentes en el mercado son atribuidas al revestimiento que cubre al alambre del electrodo. Por otro lado, este alambre es generalmente del mismo tipo, acero al carbón AISI 1010 que tiene un porcentaje de carbono de 0.08-0.12C% para la serie de electrodos más comunes. Por lo general los aceros se clasifican de acuerdo con su contenido de carbono, esto es, acero de bajo, mediano y alto contenido en carbono. 5.2 Normas de aplicación La A W.S. y la A.S.M.E. son las máximas autoridades en el mundo de la soldadura que dictan las normas de clasificación de los electrodos para soldadura eléctrica que son más reconocidas internacionalmente. En este tutorial se van a exponer los distintos criterios existentes para la clasificación de los electrodos, según la composición de los aceros a soldar y del tipo de proceso elegido. 5.3 Clasificación de electrodos para aceros al carbono La especificación AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros al carbono, trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos: E, indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual; XX, son dos dígitos (o tres si se trata de un número de electrodo de cinco dígitos) que designan la mínima resistencia a la tracción, sin tratamiento térmico post soldadura, del metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada2, como se indican en los ejemplos siguientes: E 60XX62000 lbs/pulg2 mínimo (62 Ksi) E 70XX. 70000 lbs/pulg2 mínimo (70 Ksi) E110XX. 110000 lbs/pulg2 mínimo (110 Ksi) Y, el tercer dígito indica la posición en la que se puede soldar satisfactoriamente con el electrodo en cuestión. Así si vale 1 (por ejemplo, E6011) significa que el electrodo es apto para soldar en todas posiciones 31
(plana, vertical, techo y horizontal), 2 si sólo es aplicable para posiciones planas y horizontal; y si vale 4 (por ejemplo E 7048) indica que el electrodo es conveniente para posición plana, pero especialmente apto para vertical descendente. Z, el último dígito, que está íntimamente relacionado con el anterior, es indicativo del tipo de corriente eléctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo, e identifica a su vez el tipo de revestimiento, el que es calificado según el mayor porcentaje de materia prima contenida en el revestimiento. Por ejemplo, el electrodo E 6010 tienen un alto contenido de celulosa en el revestimiento, aproximadamente un 30% o más, por ello a este electrodo se le califica como un electrodo tipo celulósico. A continuación se adjunta una tabla interpretativa para el último dígito, según la clasificación AWS de electrodos: Última cifra E XX10
E XX11
E XX12
E XX13
E XX14
E XX15
E XX16
E XX17
E XX18
Tipo de corriente CCPI Polaridad inversa CA ó CCPI Polaridad inversa CA ó CCPD Polaridad directa CA o CC Ambas polaridades CA ó CCPI Polaridad inversa CCPI Polaridad inversa CA ó CCPI Polaridad inversa CCPI Polaridad inversa CA ó CCPI Polaridad inversa
Tipo de Revestimiento Orgánico (1)
Tipo de Arco Fuerte
Penetración
Orgánico
Fuerte
Profunda
Rutilo
Mediano
Mediana
Rutilo
Suave
Ligera
Rutilo
Suave
Ligera
Bajo Hidrógeno
Mediano
Mediana
Bajo Hidrógeno
Mediano
Mediana
Bajo Hidrógeno
Suave
Mediana
Bajo Hidrógeno
Mediano
Mediana
Profunda (2)
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E 6010: Orgánico; E 6020: Mineral; E 6020: CA y CC polaridad directa. E 6010: profunda; E 6020: Media. Por otro lado, los códigos para designación que aparecen después del guión son opcionales e indican lo siguiente: 1, designa que el electrodo (E 7016, E 7018 ó E 7024) cumple con los requisitos de impacto mejorados E y de ductilidad mejorada en el caso E 7024; HZ, indica que el electrodo cumple con los requisitos de la prueba de hidrógeno difusible para niveles de "Z" de 4.8 ó 16 ml de H2 por 100gr de metal depositado (sólo para electrodos de bajo hidrógeno). R, indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de absorción de humedad a 80°F y 80% de humedad relativa (sólo para electrodos de bajo hidrógeno). 5.4 Clasificación de electrodos para aceros de baja aleación La especificación AWS A5.5, que se aplica a los electrodos para soldadura de aceros de baja aleación utiliza la misma designación de la AWS A5.1. Con excepción de los códigos para designación que aparecen después del guión opcionales. En su lugar, utiliza sufijos que constan de una letra o de una letra y un número (por ejemplo A1, B1, B2, C1, G, M, etc.), los cuales indican el porcentaje aproximado de aleación en el depósito de soldadura, de acuerdo al siguiente cuadro: A1
0.5% Mo
B1
0.5% Cr, 0.5% Mo
B2
1.25% Cr, 0.5% Mo
B3
2.25% Cr, 1.0% Mo
B4
2.0% Cr, 0.5% Mo
B5
0.5% Cr, 1.0% Mo
C1
2.5% Ni
C2
3.25% Ni
C3
1.0% Ni, 0.35% Mo, 0.15% Cr
D1 y D2
0.25-0.45% Mo, 1.75% Mn
G(*)
0.5% mín. Ni, 0.3% mín. Cr, 0.2% mín. Mo, 0.1% mín. V, 1.0% mín. Mn
(*)Solamente se requiere un elemento de esta serie para alcanzar la clasificación G.
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A continuación se adjunta una tabla resumen donde se indica el tipo de corriente y revestimiento del electrodo según la norma AWS: Clasificación AWS
Tipo de Revestimiento
Posición de soldeo
Corriente eléctrica
E 6010
Alta celulosa, sodio
F, V, OH, H
CC (+)
E 6011
Alta celulosa, potasio
F, V, OH, H
CA o CC(+)
E 6012
Alto titanio, sodio
F, V, OH, H
CA, CC (-)
E 6013
Alto titanio, potasio
F. V, OH, H
E 6020
Alto óxido de hierro
H-Filete
CA, CC (+) o CC (-) CA, CC (-)
E 6020
Alto óxido de hierro
F
E 7014
Hierro en polvo, titanio
F, V, OH, H
E 7015
Bajo hidrógeno, sodio
F, V, OH, H
CA, CC (+) o CC (-) CA, CC (+) o CC (-) CC (+)
E 7016
Bajo hidrógeno, potasio
F, V, OH, H
CA o CC (+)
E 7018
Bajo hidrógeno, potasio, hierro en polvo
F, V, OH, H
CA o CC (+)
E 7018M
Bajo hidrógeno, hierro en polvo
F, V, OH, H
CC (+)
E 7024
Hierro en polvo, titanio
H-Filete, F
E 7027
Alto óxido de hierro, hierro en polvo
H-Filete
CA, CC (+) o CC (-) CA, CC (-)
E 7027
Alto óxido de hierro, hierro en polvo
F
E 7028
Bajo hidrógeno, potasio
H-Filete, F
CA, CC (+) o CC (-) CA o CC (+)
E 7028
Hierro en polvo
E 7048
Bajo hidrógeno, potasio
F, V, OH, H
CA o CC (+)
E 7047
Hierro en polvo
F, V, OH, HVDescendente.
Según las normas AWS las posiciones de soldeo son: F: plana; H: horizontal; H-Filete: filete horizontal; V-Descendente: vertical descendente; V: vertical; OH: techo o sobre cabeza.
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5.5 Clasificación de electrodos para aceros inoxidables La especificación AWS A5.4 dicta las normas de clasificación de electrodos para soldar aceros inoxidables. Como los casos anteriores, el sistema de clasificación de estos electrodos también es numérico. Como muestras de clasificación de estos tipos de electrodos son, por ejemplo, E 308-15, o E 310-16 Antes de entrar en la explicación del sistema, es conveniente resaltar que los aceros inoxidables sean identificados de acuerdo a lo que indica la AISI. Así por ejemplo, el acero inoxidable AISI 310 corresponde a un acero cuya composición química es del 25% de Cr y el 20% de Ni, entre sus elementos principales. La especificación AWS A5.4, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros inoxidables, trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos: E XXX-YZ E, indica que se trata de un electrodo para soldadura por arco; XXX, indica la numeración que se corresponde a la Clase AISI de acero inoxidable, para el cual está destinado el electrodo. Y, el penúltimo número indica la posición en que puede utilizarse. Así de los ejemplos E 308-15, o E 310-16, el "1" indica que el electrodo es apto para todas las posiciones. Z, el último número de los ejemplos anteriores (5 y 6) señala el tipo de revestimiento, la clase de corriente y la polaridad a utilizarse, en la forma siguiente: 5: significa que el electrodo tiene un revestimiento alcalino que debe utilizarse únicamente con corriente continua y polaridad inversa (el cable de la portaelectrodo al polo positivo); 6: significa que el electrodo tiene un revestimiento de titanio, que podrá emplearse con corriente alterna o corriente continua. En caso de utilizarse con corriente continua, ésta debe ser con polaridad inversa (el cable de la portaelectrodo al polo positivo). En algunos casos se podrá encontrar que en la denominación del electrodo aparece un índice adicional al final con las letras ELC, que significa que el depósito del electrodo tiene un bajo contenido de carbono (E: extra; L: bajo/low; C: carbono).
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5.6 Clasificación de electrodos para metales no ferrosos La especificación AWS A5.15 dicta las normas de clasificación de electrodos para soldar metales no ferrosos, donde cada término significa: F: Fundente. 6: 60.000 Psi de resistencia a la tracción mínima. A: Propiedades mecánicas obtenidas sin tratamiento post soldadura (as welded). 2: Resistencia al impacto de 27 mínimo a 20°F. E: Electrodo. M: Contenido medio de manganeso. 12: 0.12% de carbono (nominal). K: Acero calmado. Composición química de los electrodos para metales no ferrosos Electrodo AWS
Composición Química (%) Carbono
Manganeso
Silicio
Otros
EL 8
a 0,10
0,30-0,55
0,05
0,5
EL 8 K
a 0,10
0,30-0,55
0,10-0,20
0,5
EL 12
0,07-0,15
0,35-0,60
0,05
0,5
EM 5 K
0,06
0,90-1,40
0,4-0,7
0,5
EM 12
0,07-0,15
0,85-1,25
0,05
0,5
EM 12 K
0,07-0,15
0,85-1,25
0,15-0,35
0,5
EM 13 K
0,07-0,19
0,90-1,40
0,45-0,70
0,5
EM 15 K
0,12-0,20
0,85-1,25
0,15-0,35
0,5
EH 14
0,10-0,18
1,75-2,25
0,05
0,5
5.7 Normas para flujos La norma para fundentes identifica los flujos con el prefijo F (de flujo), seguido de dos dígitos, que representan los valores medios de resistencia a la tracción y su especificación bajo condiciones de impacto. A continuación se añaden cuatro dígitos adicionales que representan el electrodo en la combinación para determinar las propiedades.
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Tabla para identificar las propiedades del electrodo no ferroso
Flujos AWS
Resistencia a la tracción, psi
Límite de fluencia (0,2%), psi
Elongación en 2" %
Charpa-V pie/lb.
F60-XXXX
No requiere
F61-XXXX
20 a 0ºF
F62-XXXX
62000 a 80000
50000
22
20 a 20ºF
F63-XXXX
20 a 40ºF
F64-XXXX
20 a 60ºF
F70-XXXX
No requiere
F71-XXXX
20 a 0ºF
F72-XXXX
72000 a 95000
F73-XXXX F74-XXXX
60000
22
20 a 20ºF 20 a 40ºF 20 60ºF
. 6. Técnicas de Soldadura 6.1 Preparación de Materiales Según la forma de la junta y el espesor del material, habrá que utilizar preparaciones adecuadas para obtener una correcta soldadura que salve las exigencias requeridas. Es interesante llamar la atención sobre la preparación adecuada de las chapas, placas o elementos a soldar, mediante sucesivas operaciones de aplanado, trazado y achaflanado o ranurado, según los casos en que podrán realizarse por cizalla de guillotina o de discos, eliminando por muela de esmeril todas las rebabas o iniciaciones de grieta que se hubieran formado. En el caso de oxicorte manual o mecánico, que son los más adecuados para esta operación de bordes, se procurará mediante el empleo de un oxígeno adecuado de pureza y las características operativas correctas, obtener superficies limpias, sin estrías ni irregularidades.
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En el caso de pequeños espesores del orden de 6mm la preparación de los bordes puede realizarse fácilmente por muela de esmeril, en el caso de espesores del orden de 6 a 12 mm el achaflanado puede hacerse por cizalla o por oxicorte, siendo preferible este último procedimiento. Para espesores superiores a los 12 mm se opera por oxicorte en el caso de cortes rectos, circulares o de perfil especial, con chaflanes en V o en X; los achaflanados circulares de fondos se pueden preparar también por torno, particularmente los especiales en U o en J y también puede resultar más conveniente el realizar chaflanes en línea recta por cepillo mecánico. 6.2 Tipos de juntas
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6.3 Técnicas de soldeo en las posiciones de la soldadura
6.4 Posición plana 6.4.1 Soldadura de recargue Revise las prácticas de seguridad para la soldadura. Coloque una placa plana de metal de desperdicio sobre el banco, cepíllela hasta dejarla limpia de suciedad y escamas. Sujete firmemente la terminal a tierra a la placa. Ajuste el amperaje de la máquina entre 120 y 140. Coloque el electrodo en el porta electrodo. Encienda la máquina de soldar. Establezca el arco y forme un pocillo de metal fundido. Haga un cordón ancho, haciendo correr la varilla en línea recta sin movimiento ondulatorio. Haga el segundo cordón de manera que su orilla quede traslapada sobre el primer cordón. Siga haciendo cordones hasta que quede completamente cubierta la superficie de la placa.
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Limpie la escoria que haya entre las capas. Deposite cada capa adicional de cordones transversalmente a la capa que quede abajo, limpiando la escoria que quede entre cada dos cordones y entre cada dos capas. Apague la máquina de soldar capas, apague la máquina de soldar. Pida a su instructor sugerencias sobre la manera de mejorar su técnica.
6.4.2 Soldadura de filete
Revise las prácticas de seguridad para la soldadura. Coloque las placas de acero, cepíllela hasta dejarla limpia de suciedad y escamas. Sujete firmemente la terminal a tierra a las placas. Ajuste el amperaje de la máquina entre 120 y 140. Coloque el electrodo en el porta electrodo. Encienda la máquina de soldar. Coloque la segunda placa perpendicular a la primera, de manera que las dos juntas formen una L. Una con unos puntos de soldadura las dos placas en posición L. La soldadura de filete en posición plana se hacen sobre las placas colocadas a un ángulo de 45 grados respecto a la horizontal. Establezca un arco y haga un cordón que penetre en ambas placas hasta la raíz de su intersección. Limpie la escoria y cepille la soldadura con cepillo de alambre. Apague la máquina de soldar. Pida a su instructor sugerencias sobre la manera de mejorar su técnica.
6.4.3 Soldadura con bisel Revise las prácticas de seguridad para la soldadura. Bisele una orilla de cada una de las dos placas de acero, con un soplete de corte, a un ángulo de 30 grados. Deje una cara de raíz de 1/8 de pulgada.
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Coloque las piezas de acero sobre la solera de respaldo, con sus orillas biseladas paralelas y una frente a la otra, con un espacio de alrededor de 1/8 a 3/16 de pulgada entre ellas. Sujete firmemente la terminal a tierra a la placa. Ajuste el amperaje de la máquina entre 120 y 140. Coloque el electrodo en el porta electrodo. Encienda la máquina de soldar. Una con puntos de soldadura las placas a la solera de respaldo, en ambos extremos de la junta. Establezca un arco y haga un cordón sencillo en el fondo de la raíz de la junta, asegurándose de que haya igual fusión en ambas placas y en la solera de respaldo. Elimine cuidadosamente toda la escoria de este y de todos los cordones, antes de depositar otros cordones adicionales. Haga los cordones siguientes como se ilustra en la figura. El cordón de acabado, es decir, el que queda en la parte superior, debe ser un cordón ancho, hecho con ondeado.
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6.4 Posición horizontal 6.5.1 Soldadura de recargue Revise las prácticas de seguridad para la soldadura. Coloque una placa plana de metal de desperdicio sobre el banco, cepíllela hasta dejarla limpia de suciedad y escamas. Sujete firmemente la terminal a tierra a la placa. Ajuste el amperaje de la máquina entre 120 y 140. Coloque el electrodo en el porta electrodo. Encienda la máquina de soldar. Coloque la segunda placa de acero de desecho parada sobre su orilla y a lo largo de una de las orillas de la primera placa; una de las placas con puntos de soldadura en su intersección. Establezca un arco, y haga cordones horizontales transversales a la placa que está en posición vertical, comenzando en la parte inferior y alternando el avance de izquierda a derecha y de derecha a izquierda. Limpie la escoria de los cordones. Gire la placa sobre su lado y deposite otra capa con cordones que corran transversalmente a los de la primera capa. Forme un depósito de varias capas de espesor.
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN 1. Dibuje en un en esquema la sección transversal de una buena soldadura de filete.
2. Describa las tres formas de preparación de reborde utilizada en la soldadura a tope, y representarlas en un croquis.
3. Describa los métodos que se usan para soldadura vertical.
4. ¿Por qué se emplea movimiento oscilante en la soldadura vertical?
5. ¿Qué ángulo de electrodo se usa en soldadura ascendente?
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Unidad III. Soldadura en acero inoxidable Objetivos de aprendizaje 1. Analizar las características y propiedades de los aceros inoxidables utilizados en soldadura, utilizando el manual del participante, en 30 minutos. 2. Clasificar los electrodos que se utilizan para soldar aceros inoxidables, mediante la manipulación de los mismos de forma correcta. 3. Preparar condiciones para la aplicación del proceso de soldadura con electrodo revestido en aceros inoxidables, tomando en cuenta las normas de higiene y seguridad sin margen de error. 4. Aplicar las técnicas de soldeo en uniones de aceros inoxidable, empleando las normas de higiene, seguridad y protección del medio ambiente, de forma con 100 % de acierto. 5. Cumplir las normas de prevención de riesgos laborales y de protección ambiental, mediante la práctica de normas amigables con el medio ambiente, de forma correcta.
1. Introducción Los aceros inoxidables que contienen níquel, son indispensables en la construcción de equipos para la industria de procesos. Estos aceros se usan en lugar de los aceros convencionales por sus excelentes propiedades, tales como: resistencia a la corrosión, dureza a baja temperatura y buenas propiedades a alta temperatura. Los aceros inoxidables son una excelente elección para la construcción de equipos para la industria química, láctea, alimenticia, biotecnológica y para usos arquitectónicos y relacionados. 1.1 ¿Qué es un acero inoxidable? Los aceros inoxidables son simplemente aleaciones compuestas por hierro (Fe), carbono (C) y cromo (Cr). El hierro es el elemento fundamental de todos los aceros inoxidables. Sin embargo, para hacer que el hierro sea "inoxidable" el contenido de cromo en solución debe ser por lo menos de un 11,5%. Se adicionan otros elementos de aleación (Ni, Mo, V, Ti, Nb) con el fin de mejorar ciertas propiedades como son: ductibilidad, resistencia al impacto, resistencia al Creep, resistencia a la corrosión, calor, etc.
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2. Clasificación de electrodos para aceros inoxidables La especificación AWS A5.4 dicta las normas de clasificación de electrodos para soldar aceros inoxidables. Como los casos anteriores, el sistema de clasificación de estos electrodos también es numérico. Como muestras de clasificación de estos tipos de electrodos son, por ejemplo, E 308-15, o E 310-16 Antes de entrar en la explicación del sistema, es conveniente resaltar que los aceros inoxidables sean identificados de acuerdo a lo que indica la AISI. Así por ejemplo, el acero inoxidable AISI 310 corresponde a un acero cuya composición química es del 25% de Cr y el 20% de Ni, entre sus elementos principales. La especificación AWS A5.4, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros inoxidables, trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos: E XXX-YZ E, indica que se trata de un electrodo para soldadura por arco; XXX, indica la numeración que se corresponde a la Clase AISI de acero inoxidable, para el cual está destinado el electrodo. Y, el penúltimo número indica la posición en que puede utilizarse. Así de los ejemplos E 308-15, o E 310-16, el "1" indica que el electrodo es apto para todas las posiciones. Z, el último número de los ejemplos anteriores (5 y 6) señala el tipo de revestimiento, la clase de corriente y la polaridad a utilizarse, en la forma siguiente: 5: significa que el electrodo tiene un revestimiento alcalino que debe utilizarse únicamente con corriente continua y polaridad inversa (el cable de la portaelectrodo al polo positivo); 6: significa que el electrodo tiene un revestimiento de titanio, que podrá emplearse con corriente alterna o corriente continua. En caso de utilizarse con corriente continua, ésta debe ser con polaridad inversa (el cable de la portaelectrodo al polo positivo). 3. En algunos casos se podrá encontrar que en la denominación del electrodo
aparece un índice adicional al final con las letras ELC, que significa que el
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depósito del electrodo tiene un bajo contenido de carbono (E: extra; L:
bajo/low; C: carbono. 3. Preparación de piezas y ajuste del equipo Al soldar de tope planchas de espesor inferior a 3/16" no se requiere más preparación que el corte de guillotina. Una separación igual a la mitad de su espesor se debe dejar entre las planchas a soldar. En espesores mayores de 3/16" se deben achaflanar los bordes a soldar. 4. Técnicas de soldeo
4.1 Soldadura en posición plana En uniones de tope se debe elegir una corriente suficientemente alta para asegurar una buena penetración. Cuando se requieren varios pases para una soldadura, hacer un mayor número de pases con cordones pequeños para evitar las deformaciones producidas por exceso de temperatura. Mantener un arco relativamente corto y limitar las oscilaciones a 2½ veces el diámetro del electrodo. Es recomendable mantener la torcha vertical. Una ligera inclinación en el sentido del avance se recomienda en diámetros pequeños. Para mejores resultados, la oscilación que se emplee debe ser en forma de “U”. 4.2 Soldadura de filete horizontal Esta soldadura requiere un amperaje suficientemente alto para asegurar una buena penetración en la raíz y un depósito bien formado. Una corriente baja se reconoce fácilmente por la dificultad en controlar la concentración del arco en la juntura y por el cordón muy convexo y de mala apariencia.
lo
Cuando se sueldan partes de igual espesor, el electrodo se debe mantener en la dirección del avance. Si una parte es de mayor espesor, el electrodo se debe apuntar hacia esa cara
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4.3 Soldadura en posición vertical En esta posición se debe preferir un avance ascendente, con un amperaje lo más cercano posible al límite indicado por la tabla para el diámetro correspondiente del electrodo de tungsteno. No se recomienda oscilar el electrodo, sino con un movimiento en forma de “V”, cuyo vértice estará en la raíz de la unión. Se le debe mantener un instante en este punto para asegurar una penetración adecuada. El arco se lleva entonces aproximadamente 1/8" hacia un lado, volviendo inmediatamente a la raíz y después de la detención momentánea, se repite la operación hacia el otro lado. 4.4 Soldadura sobre cabeza En esta posición se recomienda soldar con cordones sencillos sin oscilación, ya que si se pretende mantener una cantidad de metal fundido muy grande, resultará un cordón irregular convexo. Para obtener los mejores resultados se recomienda un arco corto y ajustar cuidadosamente la corriente para obtener una correcta penetración. 5. Equipamiento Equipamiento para soldadura MIG. Las mismas fuentes de potencia, mecanismos de alimentación de alambre y torchas que se usan para la soldadura de aceros ordinarios, se usan en aceros inoxidables. Los recubrimientos plásticos en los conductos de alimentación de alambre han demostrado ser útiles para reducir el arrastre con alambres de acero inoxidable. El proceso MIG tiene más parámetros que controlar que el TIG y la soldadura con electrodos recubiertos, tales como amperaje, voltaje, pendiente de corriente, alimentación de alambre, velocidad de pulsos y modo de transferencia del arco. Consecuentemente, las fuentes de potencia para la soldadura MIG son más complejas y costosas.
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Algunas de las fuentes más nuevas, tales como la de arco pulsado sinérgico, han hecho la operación más simple, ya que provee sólo un dial de control para el operador, y los otros parámetros se ajustan automáticamente. La corriente de soldadura utilizada es más del 95% del tiempo y es de polaridad inversa. Esta corriente da una penetración más profunda que la corriente de polaridad directa, y un arco más estable. La corriente de polaridad directa se limita a aplicaciones que requieren una penetración superficial, tales como la soldadura en solapa.
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN I. Responda 1. ¿Qué es el acero inoxidable?
2. Nombra las técnicas de soldeo
3. ¿Cómo se clasifican los electrodos?
4. ¿Cómo se prepara el equipo y las piezas de soldadura? II. Lea los siguientes enunciados y escriba en la raya un V si la afirmación es verdadera o una F si la afirmación es falsa. 1) En los electrodos según la norma AWS la letra E indica que es un electrodo ___. (V) 2) Los dos primeros números del código del electrodo indican la resistencia máxima a la tracción ___. (F) 3) El tercer número del código del electrodo EXX1X significa que sólo puede soldarse en posición plana ___. (F) 4. El electrodo E308-15 se utiliza para soldadura de alta resistencia ____. (F) 5. El electrodo E310-16 se utiliza para soldadura de alta penetración _____. (V)
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Unidad IV. Soldadura en fundiciones Objetivos de aprendizaje 1. Analizar las características y propiedades de las fundiciones utilizadas en soldadura, usando la información impresa facilitada por el instructor, expresada verbalmente. 2. Clasificar los electrodos que se utilizan para soldar fundiciones, mediante un cuadro sinóptico, de forma clara y sencilla. 3. Preparar condiciones para la aplicación del proceso de soldadura con electrodo revestido en las fundiciones, mediante la organización y limpieza del taller y los puestos de trabajo, en 20 minutos. 4. Aplicar las técnicas de soldeo en uniones de fundiciones, Usando materiales y herramientas adecuadas, sin omitir ningún procedimiento. De forma correcta. 5. Cumplir las normas de prevención de riesgos laborales y de protección ambiental, utilizando los materiales e insumos seguros y amigables con el medio ambiente. 1. Fundiciones. Clasificación de los Electrodos. Preparación de Piezas y Ajuste del Equipo. Técnicas de Soldadura Las fundiciones son aleaciones Fe-C con un contenido en Carbono superior al 2,1% (aunque generalmente contienen entre 2,5 y 4% de C). Normalmente contienen un tercer elemento, el Sí, cuyo contenido puede estar entre un 1 y 3%. Se obtienen del proceso de fundición en los hornos de cubilote, a partir de materias primas usuales como coque, fundentes, arrabio y chatarra. Obtienen su forma definitiva por colada, lo que permite la fabricación de piezas tanto de grandes como de pequeñas dimensiones y con formas complicadas. En comparación con los aceros, las fundiciones poseen una serie de ventajas como:
Son más económicas. Son más resistentes a esfuerzos de compresión. Presentan una excelente maquinabilidad. Presentan excelentes características para resistir vibraciones y para lubricar superficies de apoyo.
Pero también presentan las siguientes desventajas Son materiales más frágiles y quebradizos. No admiten deformaciones por forja ni laminación. Las transformaciones que tienen lugar durante los procesos de calentamiento y enfriamiento de las fundiciones se estudian teniendo en cuenta el diagrama estable Fe-C, cuyos constituyentes son Hierro y grafito.
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La solidificación de las fundiciones puede tener lugar siguiendo el diagrama estable o meta estable en función de una serie de factores entre los que se encuentran: Velocidad de enfriamiento: cuanto menor sea la velocidad de enfriamiento, mayor es la posibilidad de que se forme grafito. Elementos de aleación: estos elementos pueden ser: Grafitizantes: son elementos que favorecen la solidificación, según el diagrama estable, como, por ejemplo, el Carbono y el Silicio. Blanqueantes: son elementos que favorecen la solidificación, según el diagrama meta estable, estabilizando la cementita, como el Titanio, Cromo, Fósforo. 2. Clasificación de las fundiciones Según el diagrama hierro-carbono, las fundiciones son aleaciones que pueden contener del 1,7 - 6,67% C. En la práctica las fundiciones contienen de 2,5 a 4,5 de carbono, 0,30 - 2,0% de Silicio (Si), y cantidades muy variables de Manganeso (Mn), Fósforo (P) y Azufre (S). Son muy numerosas las clasificaciones que de las fundiciones se hacen, unas por su Fractura, otras por su Micro Estructura, etc., pero quizás sea la más sencilla la que divide las fundiciones por la forma de presentarse al Carbono. 2.1 Fundiciones sin Grafito: Este tipo corresponde a la Fundición Blanca, presenta todo el carbono combinado en forma de cementita, estas fundiciones son muy duras y frágiles y no son soldables. 2.2 Fundición con Grafito en Forma Laminar: Este grupo, salvo la excepción de la fundición ferrítica que tiene la totalidad del grafito en forma laminar, presenta una pequeña cantidad de carbono combinado como cementita y el resto hasta el total en forma de grafito laminar. Las fundiciones más representativas son la Fundición Gris y la Fundición Prelitica. 2.2.1Fundición con Grafito Esferoidal: Son fundiciones especiales de alta resistencia y buena tenacidad. 2.2.2 Fundición Maleables Resulta de un tratamiento especial de carburación superficial, es pues, una materia heterogenia que contiene acero en la superficie y fundición en la masa. No es de calidad soldable.
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La composición química y la estructura particular de la fundición, exigen que sean observadas ciertas reglas fundamentales durante la soldadura, para obtener buenos resultados. La fundición es una aleación compuesta de hierro, carbono y silicio (además de unas trazas de manganeso y fósforo). El carbono se presenta bajo dos formas: En forma combinada (cementita, martensita) En forma libre (láminas o nódulos de grafito) Si la velocidad de enfriamiento después de la soldadura es muy rápida, el carbono libre no dispone de tiempo suficiente para separarse, de ahí la formación de fundición blanca dura y frágil". Este fenómeno se produce generalmente cuando se utilizan electrodos que depositan un metal parecido al metal base. Para evitar esto, son necesarios un precalentamiento completo de la pieza a soldar y un enfriamiento lento después de la soldadura. En cambio, empleando metales de aportación de composición distinta, tales como los electrodos en base níquel, la aportación de calor puede ser limitada, las zonas de transición están menos afectadas por el calor y en consecuencia, las uniones realizadas son mecanizables. 3. Soldadura de la fundición gris Las principales dificultades encontradas en la soldadura de las fundiciones provienen de las tres particularidades siguientes: Fragilidad, débil conductividad térmica y cambio de estructura. Las fundiciones más frecuentes en la industria son las fundiciones grises, que son frágiles y se rompen sin deformaciones plásticas. Esta fragilidad se debe a la presencia del grafito laminar. Se deben soldar de forma lenta, controlando el aumento de temperatura, para que no alcance un valor elevado. El precalentamiento resulta factible entre 200 y 300 ºC. Esta clase de fundición es suave y se lima con facilidad. Sus propiedades mecánicas son con aproximación: Carga de Rotura Dureza Brinell Temperatura de Fusión Peso Específico
15 – 40 Kg x mm2 150 – 275 1050º - 1470º 5.12 Kg x dm3
Por lo general las piezas de fundición gris son soldables, pero pueden perder su soldabilidad, su calidad soldable debido a que haya estado expuesta a determinadas condiciones. El C de la fundición que se ha expuesto a altas temperaturas durante algún tiempo (boquillas de máquinas de combustión, barras de parrillas, etc.) se habrá oxidado, lo que queda es hierro al silicio muerto, no puede soldarse, lo que tampoco puede hacerse con las que han
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estado expuestas muchas veces al sol o atmósfera marina o estén saturadas de ácido, aceite o gases. La fundición se debe soldar siempre en pleno, debe hacerse una cuidadosa preparación de chaflán al que debe maquinarse con la lima antes de soldar para quitar las partículas de grafito que siempre quedan. Los perfiles del chaflán deben redondearse para evitar la acumulación de C en las aristas.
Evidentemente su soldadura es muy costosa, por ello hay que tratar de preparar bien la pieza. Se usa a veces la inclusión de espárragos en el chaflán para “asegurar” la unión. Se suelda con y sin calentamiento. Pero nunca la pieza debe de estar fría. Si la pieza es pequeña conviene darle un precalentamiento general que según el tipo de fundición, su estado, etc. oscilan entre 200º y nunca debe sobrepasar los 650º (rojo oscuro). Si se precalienta con el soplete oxiacetilénico – lo que no es aconsejable - se debe usar llama gruesa han de realizarse dos perforaciones, al comienzo y al final de la reparación, para evitar su prolongación. Siempre ha de soldarse de las partes fijas hacia las libres con el cuidado de mantener la forma previa. Cuando la pieza sea de mayores dimensiones y su precalentamiento total no sea posible, se aconseja un precalentamiento localizado (alrededor de los 200º) a lo ancho de 10 centímetros de cada lado del cordón y su largo. 4. Recomendaciones para la soldadura de la fundición 4.1 Preparación de la pieza Eliminar todas las trazas de aceite, óxido, pintura, etc. de la superficie del metal base. Desgastar con la muela o ranurar las fisuras (abertura de 90°) y taladrar cada extremo. En el caso de soldadura de unión, chaflanar las caras de la unión, la forma el chaflán (V, X o U), depende del espesor de la pieza. El ángulo de abertura del chaflán deberá ser aproximadamente 90°. La ranura o el 53
chaflán pueden ser ejecutados por amoladura o por medio de una herramienta neumática, por limado manual o empleando electrodos de corte y achaflanado. Eliminar la costra de la fundición sobre aproximadamente 20 ó 30mm. de cada lado de los bordes a soldar. Evitar los bordes vivos y los ángulos agudos. 4.2 Precalentamiento y soldadura Para la soldadura por medio de varillas de fundición parecida al metal base, la pieza completa debe ser uniformemente precalentada a 600°C. Después de la soldadura, dejar que la pieza se enfríe lentamente, colocándola en un horno o en arena caliente o en cenizas. Para la "soldadura en frío" (electrodos, hilos base níquel), realizar cordones cortos de 20 a 30mm. cada vez. Batir cada cordón con la ayuda de un martillo antes de proseguir. Durante la soldadura, la pieza no debe calentarse por encima de una temperatura soportable para la mano. Para la soldadura de perfiles complicados o de grandes espesores, se aconseja siempre un precalentamiento de 300-350°C. Si las fisuras a reparar no atraviesan totalmente el espesor, soldar del exterior hacia el interior. 4.3 Precalentamiento de materiales ferrosos y no ferrosos En capítulos anteriores hemos conocido factores de primordial importancia para la aplicación de la soldadura, pero nos falta todavía conocer algunos elementos que son determinantes en la formación de la estructura metalúrgica en un cordón de soldadura. Estos elementos pueden variar o no con la aplicación de una determinada cantidad de calor en una pieza antes de la soldadura. Esta cantidad de calor se llama precalentamiento. El precalentamiento es la aplicación de una determinada cantidad de calor al metal base, inmediatamente antes de una operación de soldadura. La cantidad de calor del precalentamiento se basa, estrictamente, en el tipo de metal base, espesor del metal base, temperatura ambiente, método de soldadura y procedimiento. En metales ferrosos, el propósito primario del precalentamiento es retardar la velocidad de enfriamiento de la unión después de la soldadura. Un lento enfriamiento de la unión soldada ayudará a prevenir la formación de factores indeseables, como: fragilidad, endurecimiento, sensibilidad al alargamiento. En metales no ferrosos el precalentamiento se aplica para compensar los efectos de la conductividad térmica, mientras que en otros se usa para aliviar las tensiones de enfriamiento y prevenir agrietamiento en el cordón de soldadura y zona de transición.
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5. Zonas afectadas por la temperatura Hemos visto que la aportación de calor en los metales, antes de la soldadura, ayuda a prevenir la formación de defectos indeseables, pero es bueno aportar que las condiciones térmicas durante la soldadura están estrechamente relacionadas con la estructura del grano y la dureza resultante. Ahora bien, el cambio de la estructura del grano en un metal, depende del grado de temperatura máxima a que se somete, la composición del metal y sistema empleado para enfriarlo. Una incorrecta secuencia de los factores que acabamos de mencionar, no solo afecta el grano en su medida, sino que también afecta las propiedades físicas del metal. Por lo tanto, podemos determinar como norma, que la aplicación rápida de enfriamiento produce una cierta cantidad de dureza, tenacidad y menos ductilidad .La aplicación del precalentamiento en el metal base implica varios procesos y operaciones por separado, es decir: La cantidad de calor y método de enfriamiento, no es igual para todos los metales. Algunos metales no necesitan aplicación de precalentamiento, antes de soldar. Mientras que en varios metales el enfriamiento rápido afecta la calidad del metal base, en otros, por ejemplo el acero ferrítico, no siendo posible aplicar un tratamiento térmico de una soldadura, se reduce al mínimo la entrada de calor durante la aplicación de la misma, de tal forma que evita el crecimiento del grano, con la consiguiente disminución de la ductilidad y tenacidad, por lo que se debe evitar un enfriamiento lento del metal. En los metales que requieren precalentamiento, se deben evitar las corrientes de aire, además el calor debe ser uniforme. Mantener el control del calor en los rangos establecidos de los códigos. Aplica un calentamiento adicional después de la soldadura. (operación de revenido en algunos metales o relevado de esfuerzo).
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Tabla Típica del Precalentamiento en Uso de Varios Metales TIPO DE METAL
PRECALENTAMIENTO
Acero de bajo carbono Acero de mediano carbono
Temperatura ambiente 110 – 280ºC
Aceros al níquel de baja aleación (espesores menores de 6mm.) Aceros con contenido de carbono (de 20 %) Aceros con contenido de carbono (de 20 a 35%)
Temperatura ambiente
Aceros con más de 35% de carbono Aceros al manganeso de baja aleación
475 – 590ºC 200 – 310ºC
Aceros al cromo de baja aleación Aceros al molibdeno de baja aleación (con contenido de C menor de 15%)
Temperatura ambiente Temperatura ambiente
Aceros al molibdeno de baja aleación (con contenido de C sobre el 15%) Aceros de baja aleación (alta resistencia)
200 – 340ºC
Acero inoxidable ferritico Acero inoxidable austenítica
90 – 150ºC 310 – 420ºC
65 – 150ºC 65 – 255ºC Temperatura ambiente
Acero inoxidable martensíticos Hierro colado
65 – 310ºC 260 – 590ºC
Cobre y Aleaciones de cobre Níquel y aleaciones de níquel
260 – 420ºC Temperatura ambiente
Aluminio y aleaciones de aluminio Aleaciones de magnesio
Temperatura ambiente Temperatura
6. Técnicas de soldadura 6.1 Procedimiento
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El procedimiento de arco presenta una mayor variedad en los métodos y naturaleza de los electrodos. Estos pueden variar desde el acero hasta el níquel Monel. También se ha podido obtener, partiendo de un electrodo con alma de acero, mediante un revestimiento perfectamente estudiado, un depósito carburado perfectamente soldado a la fundición. Los tres problemas más importantes en la soldadura de la fundición son: La zona intermedia de dureza vítrea. Adherencia imperfecta. Falta de estanqueidad.
Debido al alto porcentaje de carbono, si no se toman determinadas precauciones la zona endurecida por el enfriamiento rápido de la masa de la pieza estará constituida por fusión blanca (carburo de hierro). Realizando la soldadura gradualmente, con pequeñas I y depositando cordones cortos (3 a 5 cm), dejándolos enfriar pacientemente antes de depositar otra tanda discontinua y haciendo uso de electrodos apropiados, se consigue dentro de límites razonables buenos resultados. 6.2 La soldadura en la Fundición Cuando una pieza de fundición se rompe, la mayoría de las veces se puede reparar con soldadura tomando las necesarias precauciones. Cuando se hable de hierro colado se hace referencia al hierro colado ordinario o al hierro colado gris (fundición gris), por ser el que más se emplea. La soldadura de la fundición gris se puede hacer con dos métodos, en caliente o frío. El método en caliente permite obtener una soldadura con una estructura, homogénea con el metal base y casi ideal, pero hay inconveniente de tener que realizarse en condiciones especiales que obligan a una preparación costosa: Para el calentamiento. Para la ejecución de la soldadura (soldador muy calificado).
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Para conseguir un enfriamiento muy lento que se debe de realizar en horno o en condiciones similares. 6.3 Método de Refundición Es un método con el que se pueden obtener muy buenos resultados con la soldadura de arco con electrodo revestido recubierto o con el proceso oxiacetilénico. Se llama método de refundición porque es una soldadura que se hace con una temperatura estable entre 700 – 715ºC y el metal de aporte es hierro colado. Hay que tener un riguroso cuidado para que el enfriamiento resulte lo más lento posible (preferentemente en horno) al término de la operación de soldadura, en tal forma que resulte de grafito suave. Un enfriamiento no controlado o rápido puede producir fundición blanca. En soldadura con biseles angostos o largos, hay que implantar métodos de preparación adecuados y bastantes complicados como: Preparación de la junta: Debe ser adecuada al espesor del material, tipo de bisel y angulación correcta de la garganta. El material de aporte: Sea en varilla o electrodo, debe tener una alta aleación de silicio por ser de fácil maquinación. La temperatura de soldadura: Se debe mantener constantemente a 700ºC y durante la operación de soldadura o enfriamiento la pieza debe estar en una zona exenta de corrientes de aire que puedan perjudicar la estabilidad de la temperatura y en consecuencia, la capacidad de trabajo. La temperatura no puede exceder los 750ºC porque la temperatura crítica de la mayoría de las fundiciones es de 760ºC aproximadamente (punto en que se producen los cambios). La soldadura: si la soldadura se ejecuta con el proceso oxiacetilénico, el tipo de llama que se adopte será neutra o ligeramente carburante. 6.4 Método con Electrodos de Acero Los electrodos de acero con recubrimiento suave que se usan en el proceso con arco protegido producen una buena y dúctil soldadura. También en esta operación el soldador debe estar bien calificado para poder garantizar buenos resultados. (Existen en el comercio electrodos extra suaves que no necesitan precalentamiento para su uso). Cuando la superficie del metal que se va a soldar está totalmente limpia es necesario precalentarla a una temperatura por arriba de los 260ºC durante el tiempo que dure la operación de soldadura y dejarla enfriar muy lentamente al término de la misma hasta conseguir la temperatura ambiente. Dicho método es rápido y económico y de buenos resultados, pero de pobre Maquinabilidad .
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Es aconsejable depositar el metal de aporte en la unión con filetes cuidando de no exceder el ancho del cordón. El método muy costoso y complicado de la soldadura de fundición gris en caliente y las exigencias, ha llevado a las casas especializadas en la fabricación de electrodos a estudiar otros métodos de aplicar la soldadura, más simples, que ofrezcan calidad, seguridad y economía. Aquí está el origen del desarrollo de la soldadura en frío que con obstáculos al principio, hoy ha logrado divulgación total. 7. Detalles del hierro colado 7.1 Hierro Colado Gris El hierro colado ordinario es una aleación de hierro carbono, con un porcentaje del 2% al 4.3% y con contenidos variables de silicio, manganeso y azufre. Si además de estos elementos tiene otros en cantidad suficiente para producir sensibles modificaciones en sus propiedades físicas, como el níquel, molibdeno y cromo, entonces toma el nombre de hierro colado. Silicio: Es el elemento que favorece la formación de grafito a expensas de la cementita. Si el porcentaje de los componentes es constante y el contenido de silicio es mayor (máx. 3), el hierro colado gris varía normalmente entre 1.5% y 3%. Manganeso, Fósforo y Azufre: Dichos elementos no tienen influencia decisiva en la formación del grafito, aun cuando se debe tomar en cuenta su indudable influencia en las características del hierro colado. 7.2 Hierros colados maleables Toman dicho nombre porque en el tratamiento térmico adquieren mayor capacidad de deformación y se obtienen por medio de un recocido prolongado del hierro colado blanco. 7.3 Hierro colado esferoidal (dúctil) La ductilidad del hierro colado esferoidal es mayor que la del hierro colado gris y se obtiene por la adición del magnesio en el hierro colado líquido que transforma el grafito laminar en esferoidal. 7.4 Hierro colado blanco Forma parte de este grupo el tipo de hierro colado en que el carbono está totalmente combinado formando cementita; está exento de grafito y de aquí su color blanco. El hierro colado blanco es frágil y difícilmente maquinable y su soldadura prácticamente imposible.
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7.5 Hierro colado aliado A parte de los tipos ya mencionados, que son los más y los que más se usan, existen otros tipos de hierro colado para aplicaciones especiales, como: hierros colados con alma de hierro, colado gris y superficie de hierro colado blanco con las propiedades de ser resistentes al desgaste; los hierros colados con alto contenido de silicio al 7% son resistentes al calor y los del 12 – 17 % resistentes a los ácidos y a la corrosión, etc. Hasta ahora se ha dado una pequeña panorámica de cómo son dos tipos de soldadura en caliente y varios detalles del hierro colado. A continuación se habla de las recomendaciones para la preparación de los biseles y de las normas para la soldadura en frío. 8. Preparación de las piezas Es justo mencionar que para poder obtener éxito en la soldadura de la fundición se debe unir al empleo adecuado del tipo de electrodo, el método de soldadura y la preparación de la junta. Es claro que la preparación de las juntas es en función de las características de la soldadura que como ya se dijo está ligada al espesor de la pieza que se va a soldar, el método de trabajo de la misma y la importancia de la pieza que se va a soldar en su trabajo ordinario. A continuación aparecen una serie de dibujos e indicaciones que hay que tomar en cuenta en la preparación de juntas y que son muy interesantes dada su importancia. Para espesores inferiores a 6mm, la soldadura se puede aplicar en una junta a tope dejando una separación entre bordes de 1 -2 mm.
En el caso de una reparación en una pieza del mismo espesor, es suficiente limpiar bien la zona que se va a soldar.
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Para espesores entre 6 – 14 mm se puede hacer un bisel en V con una ángulo entre 70º a 80º y una separación entre bordes de 2 mm. En dicha separación, se debe evitar el uso de soplete o electrodos de corte para evitar la formación de zonas duras que solo mecánicamente se podrían eliminar, lo que la mayoría de las veces es imposible. Es aconsejable en la preparación de los biseles el uso de medios mecánicos como buril, esmeril, etc.
Para espesores superiores a los 14 mm es aconsejable la preparación en X o en U, manteniendo la misma distancia entre los bordes que se van a unir de 2 mm con un talón de 3 mm.
Es muy importante tomar en cuenta que el metal base tiene una resistencia muy inferior a la del metal depositado, por lo que en las preparaciones no siempre es necesario abrir el bisel hasta el fondo de la rotura, que esté entre 50 – 60% del espesor de la pieza.
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9. Electrodos en la soldadura del hierro colado 9.1 Electrodos de hierro colado De los electrodos de hierro colado, se habló de sus propiedades que permiten obtener soldaduras con estructuras homogéneas con el metal base, pero tienen el inconveniente de que su uso debe ser en condiciones especiales que obligan a una preparación costosa: Para el calentamiento. Para la ejecución de la soldadura (soldador muy calificado). Para conseguir un enfriamiento muy lento que se debe de realizar en horno o en condiciones similares. Estos electrodos no son adecuados para la soldadura en frío. 9.2 Electrodos de acero suave También de estos electrodos se habló antes por su recubrimiento suave. Es un metal de aporte que produce una buena y dúctil soldadura. En la operación de soldadura la pieza debe estar a una temperatura superior a 260ºC estable todo el tiempo que dure la operación de soldadura. El enfriamiento debe ser muy lento hasta llegar a la temperatura ambiente. El soldador debe ser muy capacitado para este proceso. Dicho método da buenos resultados pero deja un depósito de pobre maquinabilidad. 9.3 Electrodos de acero extra suave Forman parte del núcleo de electrodos de acero extra suave los que se han venido usando con más frecuencia. Para su uso, por lo general no se necesita el precalentamiento de la pieza. El uso de dicho electrodo se limita a las reparaciones de piezas poco delicadas y que no necesitan maquinado posterior, (soldaduras no maquinables). 9.4 Electrodos de acero inoxidable Son los electrodos por el proceso de soldadura en frío de los que más se usan en la actualidad por sus propiedades polivalentes en la soldadura, aleaciones de cobre y níquel, hierro colado gris, acero fundido, hierro colado modular, etc. Permite obtener condiciones de trabajo sencillas, rápidas y económicas sin necesidad de desmontar las piezas por que se pueden trabajar en todas las posiciones.
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Las zonas de transición son de estructura muy fina y perfectamente maquinable. 9.5 Electrodos de bronce La ventaja principal de este tipo de electrodos es punto de fusión, más bajo que la fundición, de manera que se puede efectuar la soldadura con menor calor y en consecuencia, hay una reducción de las tensiones térmicas que en muchos casos es necesario tomar precauciones para reducirlas. 10. Precauciones para la soldadura en hierro colado El empleo principal de estos electrodos es para unir hierro colado gris con aleaciones de cobre y en muchos casos en que la diferencia de color del depósito no tenga importancia. Para el uso de este tipo de electrodo se aconseja una pequeña precalentada de la pieza que se va soldar. 11. Electrodo a base de Níquel Electrodos con el poder grafitizantes del níquel que ayuda a la formación del hierro colado gris, aun cuando la velocidad de enfriamiento es rápida. Sin lugar a dudas es el tipo de electrodo que más se usa en la soldadura del hierro colado gris, ya que por sus propiedades permite un trabajo rápido, económico sin precalentamiento y sin necesidad de desmontar la pieza que se va a soldar. El metal depositado de dichos electrodos, como la zonas de transiciones, son maquinables. GRICAST 1 Norma clasificación AWS/ ASME: sfa- 5.15 e ni- cl Posiciones: todas Corriente: Alterna o Continua Polo Positivo (+) o Polo Negativo (-). Aplicaciones: Soldadura de unión y reparación de piezas de hierro fundido gris, nodular o maleable con metales ferrosos o no ferrosos como: latones, bronces y moneles. Reparación de piezas tales como bloques de motores, bases y soportes de máquinas, carcasas e impelentes de bombas, cajas de reductores, matrices de fundición, moldes para la industria del vidrio. En soldadura de piezas medianas y livianas de paredes delgadas, cuando el contenido de fósforo no supera el 0,20%, éste electrodo produce la máxima calidad de soldadura.
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Descripción: Electrodo de revestimiento grafitico-básico conductor de la electricidad, lo cual le permite operar con bajas densidades de corriente, facilitando su empleo con técnicas de soldadura en frío. Sus depósitos son de alto tenor de níquel, dúctiles, resistentes a la fisuración, maquinables y de buena apariencia. Operación: Para soldaduras de óptima calidad es necesario limpiar la superficie a soldar dejándola libre de grasa, pintura y cualquier otro contaminante. Puede operar en soldadura de fundiciones tanto con el método en caliente como en frío. Con el método en frío se requiere soldar con amperajes mínimos posibles, aplicando cordones rectos con oscilación máxima de 3 veces el diámetro del electrodo y con longitud de 20 a 30 mm, de forma salteada, seguido de martillado del cordón para aliviar tensiones, no permitiendo que la temperatura de la pieza supere los 95ºC. El encendido y reencendido debe efectuarse dentro del bisel y delante de la trayectoria de soldadura. Para la soldadura en caliente, se debe precalentar toda la pieza a temperatura sobre los 350ºC, efectuar la soldadura manteniendo ésta temperatura como mínima entre pases en toda la pieza, al final enfriar muy lentamente para evitar fisuración. Composición química: C: 0.5% Fe: 2.0% Ni: Resto Resistencia a la tracción: 460 N/mm2 (66.7 Ksi) Alargamiento (L= 5d): 5% Dureza Brinell: 140 HB. Gricast 4 Norma clasificación AWS/ ASME: SFA- 5.15 E St Posiciones: todas Corriente: Alterna o Continua Polo Positivo (+) Aplicaciones: Soldadura y reparación de grietas o imperfecciones en fundiciones gris y nodular, cuando no sea necesario mecanizar posteriormente. Ideal para unión entre hierro fundido y acero, útil en la reparación de múltiples de escapes para vehículos, carcasas de bombas, bloques de motores, bases y soportes de máquinas, puertas de hornos para tratamientos térmicos. En caso de fundiciones contaminadas, puede usarse como base para luego completar la soldadura con electrodos del tipo ENi-CI o ENiFe–CI que permiten la mecanización de la pieza. Puede aplicarse tanto con método en frío como en caliente.
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Descripción: Electrodo que presenta un arco estable, de poca densidad de salpicaduras. El balance de elementos del material depositado le confiere propiedades especiales Para la soldadura de fundiciones fatigadas, contaminadas o quemadas, así como fundiciones con altos contenidos de azufre y/o fósforo. Sus depósitos no son mecanizables con herramientas de corte. Operación: Si se suelda en frío no permitir que la pieza alcance temperaturas mayores a 95ºC, ello se logra realizando cordones rectos y salteados con longitudes máximas de 20 a 30 mm, llevando arco corto, usando electrodos del menor diámetro posible y amperajes bajos. Prepárese la junta adecuadamente eliminando óxidos, grasas e impurezas en general. Para soldadura en caliente se debe precalentar toda la pieza a temperaturas sobre los 350ºC, efectuar la soldadura manteniendo esta temperatura como mínima entre pases en toda la pieza, al final enfríese muy lentamente para evitar la fisuración. 12. Recomendaciones para la soldadura en hierro colado viejo, quemado, fatigado o impregnado de aceite Estas recomendaciones son buenas en los casos en que el estado del hierro colado no permita al electrodo una buena homogeneidad con la junta por causa como: estar impregnado de aceite, fatigado o que haya estado por mucho tiempo en contacto con ácidos o en piezas que hayan estado largo tiempo expuestas a ataques químicos. Primero recuérdese que el tipo de bisel que se vaya a adoptar en una junta se relacione con el espesor de la pieza. El bisel se preparará en los límites de lo posible con medios mecánicos como buril, esmeril, teniendo buen cuidado cuando se opera con la esmeriladora de no presionar fuerte el disco en la ranura para evitar el sobrecalentamiento de la zona con el peligro de creaciones de puntos duros antes de la soldadura o relativa grafitación. Hablando de juntas de medio y gran espesor que hayan estado bajo los efectos corrosivos mencionados anteriormente, es aconsejable preparar una capa de cordones de estañado en las caras del bisel y con el electrodo más adecuado formar un punto bueno de agarre para los cordones que se vayan a seguir. Además según las necesidades de maquinabilidad o no de la pieza, se establecerá el electrodo adecuado.
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13. Normas Importantes para la soldadura en frío Es bueno iniciar la soldadura con electrodos del diámetro más pequeño posible, aumentándolos progresivamente por cada espesor de capa de cordones. Cuidar de mantener una intensidad de corriente mínima en la soldadura. El arco del electrodo se debe mantener corto, a una distancia variable entre la pieza y el electrodo de 1 a 3 mm máximo. La escoria se elimina cuidadosamente. Martillar los cordones en caliente y cada vez con mayor fuerza a medida que aumenta la capa de cordones. Las caras se deben estañar completamente antes de empezar la operación de soldadura. El encendido del electrodo se debe hacer en el extremo del cordón de depositado. No exceder la temperatura de la pieza teniendo en cuenta que se debe tocar con la mano entre cada una de las capas antes de proseguir con la soldadura. Las contracciones en la soldadura en frío las motiva el depósito de cordones gruesos y largos, ya que la soldadura se contrae. 14. Técnica para la soldadura en frío y caliente 14.1 Soldadura en frío Procurar que la temperatura de la pieza llegue a los más bajos valores posibles y continuar la soldadura hasta en tanto que se la pueda tocar con la mano. Es imperativo realizar tramos cortos de cordones, 5 cm máximo de longitud o bien un tiempo de arco comprendido en 10 – 15 segundos. Para ello es necesario utilizar diámetros de electrodos finos y la intensidad de corriente lo más bajo posible. Resulta favorable alternar los cordones. Tratándose de hierro colado es recomendable la aplicación del sistema paso de peregrino.
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14.2 Soldadura en caliente El mantenimiento de una temperatura previamente establecida durante la total realización del trabajo. Utilización de electrodos de diámetros gruesos que permitan el uso de fuertes intensidades de corriente con el objeto de mantener la temperatura de precalentamiento. Utilización de elementos auxiliares (inducción, soplete, lámpara, etc.) para mantener la temperatura de calentamiento establecida. 15. Elementos que Influyen en el aumento de la dureza Pieza de trabajo fría al inicio de la aplicación de la soldadura. Enfriamiento rápido al término de la soldadura. La pieza expuesta a corriente de aire frio con fuertes cambios de temperatura durante la soldadura. Material de alto contenido de carbono y material de alta aleación. Metal base de grano grueso. Metal base de grueso espesor. Velocidad de soldadura demasiado rápida. Demasiada aportación de calor. Soldadura por capas (depósito con demasiados cordones). Rangos de aportación del calor variables (sin control de temperatura). 16. Elementos que Influyen en la reducción de la dureza Aplicación de un correcto precalentamiento en la pieza y mantenimiento constante del calor durante la soldadura. Enfriamiento gradualmente lento de la zona al término de la soldadura. Pieza protegida durante la soldadura de corrientes de aire fría. Material de bajo contenido de carbono y de baja aleación. Metal base de grano fino. Metal base de pequeño espesor. Aplicación de la velocidad de avance de la soldadura correcta. Aplicación de los cordones de soldadura de dimensiones adecuadas. Aplicación de material de aporte con intensidad de calor correcta. Preparación del bisel de la unión adecuada al espesor. Los medios a usar para aplicar el precalentamiento son relacionados con el tipo de material, magnitud, espesor de la pieza y operación de servicio. Otros factores pueden ser bajo que normas se debe aplicar la soldadura y los rangos mínimos y máximos de calor establecido, si la pieza requiere o no al finalizar la soldadura un relevo de esfuerzo. Los medios para la aplicación del calor pueden ser: por medio de soplete, quemadores de gas o por medio de inducción.
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EJERCICIO DE AUTO EVALUACIÓN
Responde las siguientes preguntas
1. Enumera los tipos de fundiciones
2. Describir el proceso para influyen en la reducción de la dureza
3. Recomendaciones para la soldadura en hierro colado viejo, quemado, fatigado o impregnado de aceite.
4. Recomendaciones para la Soldadura de la Fundición
5. Enumerar los tres problemas más importantes en la soldadura de la fundición
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Unidad V. Soldadura en aluminio Objetivos de aprendizaje 1. Analizar las características y propiedades del aluminio utilizadas en soldadura, usando el manual del participante, de forma correcta. 2. Clasificar los electrodos que se utilizan para soldar aluminio, a través de un cuadro sinóptico, de forma clara y sencilla. 3. Preparar condiciones para la aplicación del proceso de soldadura con electrodo revestido en aluminio, limpiando y ordenando los puestos de trabajo y el taller, en 20 minutos. 4. Aplicar las técnicas de soldeo en uniones de aluminio, utilizando los materiales y herramientas idóneas, de forma correcta. 5. Cumplir las normas de prevención de riesgos laborales y de protección ambiental, mediante el uso del equipo de protección de forma correcta. 1. Aluminio El aluminio puro es un metal cuyo punto de fusión está a los 660ºC. El punto de fusión de la mayor parte de sus aleaciones es de 520ºC a 650ºC. Su conductividad térmica es de unas cinco veces la del acero y la de sus aleaciones es de tres a cinco veces. Su dilatación es de dos veces aproximadamente la del acero suave y su peso específico de 2.7 g/cm. El aluminio reacciona con el oxígeno formando alúmina (óxido de aluminio). Este óxido se forma por simple exposición del metal al aire aun a la temperatura ambiente, por lo cual el metal está siempre cubierto por una película que lo protege de la oxidación posterior, pero si la superficie metálica contiene impurezas la discontinuidad de la película permite que la oxidación prosiga. El óxido de aluminio (alúmina) es un elemento refractario, funde a 2050ºC y tiene un peso específico de 3.7 g/m y es un pésimo conductor térmico y eléctrico. Son numerosos los minerales de los cuales se extrae el aluminio, pero el más importante es la bauxita que es óxido hidrato de aluminio.
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1.1 Aleaciones Binarias a Base de Aluminio Sistema AE – Cu La más notable de las aleaciones que pertenece a este sistema es el duraluminio, que corresponde a la composición media siguiente: Cu = 4% Mg = 0.5% Mn = 0.5%
Es una aleación de trabajo plástico modificable. El tratamiento térmico consiste en un temple en agua a la temperatura de 500ºC seguido de un envejecimiento natural. El duraluminio recocido presenta una carga de rotura de 20Kg/cm3, alcanza con la modificación 45Kg/cm y endurecido puede alcanzar 55Kg/cm. La relación es usada por sus buenas cualidades térmicas. 1.1.1 Sistema Aluminio – Silicio Estas aleaciones son usadas para trabajos plásticos y fundidos, dadas su óptima colabilidad, se prestan bien para fundición en coquilla y en arena. 1.1.2 Sistema Aluminio – Magnesio Las aleaciones de aluminio magnesio son muy empleadas porque presentan un estado recocido, características mecánicas mejores que las del aluminio en estado puro y una notable resistencia a la corrosión. 1.2 Soldabilidad del Aluminio y Aleaciones Ligeras
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2. Efecto del Oxígeno Uno de los factores físico – químicos que obstaculizan la operación de soldadura del aluminio y de sus aleaciones es la fácil oxidación de éste. El aluminio reacciona siempre con el oxígeno para formar alúmina y la velocidad de oxidación aumente con la temperatura, como así mismo decrece con el tiempo que tarda en elevarla. Para las aleaciones que contienen magnesio, dada la fuerte oxidación de este elemento el inconveniente es más sentido. La presencia del óxido de aluminio requiere el uso de fundentes o desoxidantes capaces de eliminarlos. 3. Efecto del Hidrógeno Un fenómeno que frecuentemente se encuentra en la soldadura de aleaciones ligeras y que incide en muchos aspectos es la formación de sopladuras y porosidades. El problema es de menor importancia en el caso del aluminio puro, pero más grave en el caso de aleaciones, especialmente las que son a base de magnesio. La causa principal de la formación de sopladuras puede atribuirse al hidrógeno en el cual tiene la solubilidad en el aluminio muy limitada especialmente en estado sólido, pero sube a valores muy elevados en estado líquido y crece notablemente con la temperatura. El hidrógeno que absorbe la soldadura puede provenir de la llama, del arco, del metal de aportación del fundente, de la atmósfera que envuelve el baño de fusión, del agua de cristalización que se encuentra en el óxido superficial siempre presente sobre el material base o sobre el metal de aporte, esta última causa es la que origina con mayor frecuencia la porosidad. Los remedios a este inconveniente pueden consistir en:
Elegir un material puro y desgasificado. Usar metal de aporte seco y bien pulido. Evitar la posibilidad de soldar en lugares húmedos. Evitar el uso de desoxidante impregnado de agua.
4. Efecto de la Conductividad Algunas dificultades para la soldadura producen la elevada conductividad térmica de las aleaciones ligeras, de la cual se deriva una notable absorción de calor de parte de metal base, con alteraciones metalúrgicas del mismo, en una amplia zona con posible reducción de las características mecánicas de las juntas soldadas y con grandes deformaciones de la pieza. El fuerte aporte de calor 71
necesario para evitar la ausencia de fusión, puede provocar de otra parte el defecto opuesto, el deformamiento de la junta, porque la fuerte conductividad térmica tiende a ampliar rápidamente el área expuesta a la fusión una vez que esta es obtenida. 5. Materiales de Aporte Como materiales de aporte se emplean generalmente los siguientes: Aluminio puro. Aleaciones de Al - Si de 4 al 12 % de Sí. Aleaciones compuestas de los elementos del metal base. El aluminio puro empleado como material aporte reduce la figuración al soldar las aleaciones, pero sus características mecánicas son deficientes. El empleo del aluminio silicio puede ser satisfactorio para soldar aleaciones del aluminio del mismo tipo y aun para otros tipos, por presentar la ventaja de ser poco frágil en caliente aunque puede presentar el inconveniente de insuficiencia en las propiedades mecánicas y de sensibilidad a la corrosión, si se emplea sobre aleaciones de diversa composición. El uso de material de aporte idéntico a metal base representa la solución mejor para la soldadura de aleaciones propensa a la fisuración. En general se usa un material de aporte más rico en elemento de aleación para que compense las pérdidas por gasificación u oxidación y de un depósito idéntico a metal base. Así por ejemplo una aleación Al – Cu de 4 % se comporta mejor soldándola con una aleación de 6 a 10% de Cu. La soldadura Al – Mg requiere análogamente un metal de aporte de más alto contenido de Mg (material de aporte de 5%para soldar metal base con 3% Mg material de aporte con 7% de Mg para un metal base de 5% Mg). Otro artificio consiste en incurrir a elementos de adicción que afinando el grano reduzca la fragilidad en caliente; en estos casos son por ejemplo: el titanio, zirconio y niobio. 6. Soldadura de Aleaciones del Aluminio El aluminio posee varias propiedades que hacen que la soldadura sea distinta a la de los aceros. Son las siguientes:
La capa superficial de óxido de aluminio. Alta conductividad térmica. Coeficiente de expansión térmica alta. Temperatura de fusión baja. Que no cambia de color cuando la temperatura se acerca al punto de fusión.
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El aluminio es un metal activo y reacciona con el oxígeno del aire produciendo una capa delgada y dura de óxido de aluminio en su superficie. El punto de fusión del óxido de aluminio es aproximadamente de 1926º C (3600º F), que es casi triple de la temperatura de fusión del aluminio puro, 660ºC (1200ºF). Esta capa de óxido de aluminio, especialmente cuando se hace más gruesa, absorbe humedad del ambiente. La humedad es una fuente de hidrógeno, el cual a su vez es la causa de la porosidad en la soldadura de aluminio. El hidrógeno puede provenir de aceite, pintura o suciedad de las áreas de soldadura. También del óxido y de materiales ajenos en el electrodo o en el alambre de aporte, así como del metal base. El hidrógeno puede llegar al aluminio fundido, en donde es soluble. Cuando el aluminio se solidifica retiene mucho menos hidrógeno en solución y el hidrógeno adicional se expele durante la solidificación. Con una velocidad alta de enfriamiento, el hidrógeno libre queda atrapado en la soldadura y origina su porosidad. 6.1 Limpieza del Material Antes de soldar hay que quitar la capa de óxido de aluminio. Si no se elimina totalmente, en la soldadura quedarán atrapadas pequeñas partículas de óxido sin fundir y originarán disminución en la ductilidad, falta de fusión y en muchos casos fisuras de la soldadura. El óxido de aluminio se puede eliminar por medios mecánicos, químicos o eléctricos. La eliminación mecánica consiste en raspar con herramientas afiladas, lijas, cerda de alambre (acero inoxidable), limas o cualquier otro método mecánico. La remoción química se puede llevar a cabo de dos maneras. Una es usando soluciones limpiadoras, ya sea del tipo de las que graban o las que no graban el metal. Solo se deben usar las que no los graban cuando al principio se tengan las partes relativamente limpias. Se usan junto a otros solventes limpiadores. Para limpiar mejor se deben usar las soluciones que graban el metal, pero con cuidado. Al emplear la inmersión se recomienda un enjuague en caliente y en frío. Las soluciones que atacan el metal son alcalinas. Se debe controlar el tiempo de inmersión para que no se afecte mucho el metal. La limpieza química incluye el uso de fundente de soldadura. Los fundentes se usan para soldadura con gas, latonado y estañado. El recubrimiento de los electrodos de aluminio también contiene fundentes para limpiar el metal base. Siempre que se use limpieza con ataque químico o limpieza con fundente, este y las sustancias alcalinas atacantes se deben quitar completamente de las zonas de soldadura para evitar la corrosión en el futuro. El método eléctrico de remoción de óxido emplea bombardeo catódico o de electrones. Este bombardeo catódico tiene lugar durante el medio ciclo de la corriente alterna al soldar con arco de tungsteno en gas, cuando el electrodo es positivo (polaridad invertida). Es un fenómeno eléctrico que en realidad sopla la capa de óxido produciendo una superficie limpia. Es una de las razones por la
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que es tan común la soldadura de arco de tungsteno en gas con corriente alterna para soldar aluminio. 6.2Ambiente Cuando se suelda el aluminio, se producen diferentes tipos de humos y gases; lo mismo que en el caso de la soldadura de acero, con el fin de evitar la propagación de esta contaminación es aconsejable la instalación de extractores de humos y gases. La intensidad del arco es mucho mayor que en la soldadura de acero y bajo ningún concepto se debe mirar al arco sin una máscara de protección adecuada. La radiación ultravioleta (UV) intensa puede dañar los ojos y la piel, por lo cual el soldador de aluminio debe llevar ropa de protección que cubra todo el cuerpo. La cantidad de gas depende del método de soldadura, material de aportación y tipo de aleación. La soldadura TIG produce una cantidad de humo considerablemente menor que la soldadura MIG, debido al contenido menor de energía en el arco. En la soldadura MIG las cantidades mayores de humo se producen soldando aleaciones de AlZnMg con AlMg5 (EN AW 53565556) como material de aportación. Por esta razón es necesaria una buena ventilación general en combinación con medidas individuales como máscaras de aire fresco o dispositivos de aspiración de humos local (In situ).
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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN Responda: 1. ¿Qué es el aluminio?
2. Explique, en qué consiste la soldadura de aleaciones del aluminio
3. Explique, el efecto de la conductividad
4. Explique, el efecto del hidrógeno
5. Explique, el proceso de limpieza del material
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GLOSARIO
Acero de aleación: acero que contiene uno o más elementos de aleación. El acero se clasifica como aleación cuando el contenido máximo de elementos de aleación supera una o más de las siguientes cantidades: manganeso 1,65 %, silicio 0,60 % o cobre 0,60 %. Agitación por argón: se introduce un gas inerte a través de una boquilla para agitar el acero fundido y fomentar la homogeneización química y térmica y hacer que salgan a flote las inclusiones. Aleación: una sustancia que tiene propiedades metálicas y se compone de dos o más elementos químicos de los que al menos uno es un metal. Ausentita: forma sólida del acero de alta temperatura con estructura cristalina cúbica centrada en las caras. Bisel: corte oblicuo en el borde de una lámina o plancha Chaflán: cara estrecha y larga que resulta de cortar la esquina que forman dos superficies planas en ángulo: vivo en un edificio que hace chaflán. Corriente eléctrica: es el movimiento de cargas eléctricas entre dos puntos que no se hallan al mismo potencial, por tener uno de ellos un exceso de electrones respecto al otro. Es un transporte de energía. Elementos de aleación: los elementos químicos que se añaden para mejorar las propiedades de los productos acabados. Entre los elementos de aleación se encuentran el níquel, el cromo, el manganeso, el molibdeno y el silicio. Penetración: es la profundidad de la zona fundida medida desde la superficie de la parte. Plano: los planos nos muestran cotas, dimensiones lineales de superficies y dimensiones volumétricas de todos los componentes y las acciones que conforman los trabajos desarrollados por el proyectista, esto es llamado dibujo técnico. Porosidad: son burbujas de gas o cavidades sin material sólido en la estructura del cordón de soldadura. Recocido: un proceso que implica el calentamiento y el enfriamiento, que se aplican normalmente para inducir el ablandamiento del acero. El término también se refiere a los tratamientos destinados a alterar las propiedades mecánicas o físicas, a producir una micro estructura definida o a eliminar gases.
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