PROYECTO NIC/023Mejoramiento de los niveles de competencia
profesional y Tcnica en el mbito Nacional
INSTITUTO NACIONAL TECNOLGICODIRECCIN GENERAL DE FORMACIN
PROFESIONALDIRECCIN TCNICA DOCENTEDEPARTAMENTO DE CURRCULUM
SOLDADURA POR ARCO ELCTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO
CUALIFICACIN EN: CORTE Y SOLDADURA
REA PROFESIONAL:SOLDADURA
Septiembre, 2013
PROYECTO NIC/023Mejoramiento de los niveles de competencia
profesional y Tcnica en el mbito Nacional
INSTITUTO NACIONAL TECNOLGICO
Cra. Loyda Barreda Rodrguez Directora Ejecutiva
Cro. Walter Senz RojasSub Director Ejecutivo
Cra. Daysi Rivas MercadoDirectora General de Formacin
Profesional
COORDINACIN TCNICA
Cra. Nelly Pedroza CarballoResponsable Departamento de
Currculum
Organismo financiante. Proyecto NIC/023
Septiembre, 2013
PRESENTACIN
El Instituto Nacional Tecnolgico (INATEC), como organismo rector
de la Formacin Profesional en Nicaragua ha establecido un conjunto
de polticas y estrategias en el marco de la implementacin del Plan
Nacional de Desarrollo Humano, para contribuir con el desarrollo
econmico que nos permita avanzar en la eliminacin de la pobreza en
Nicaragua.
El Gobierno de Reconciliacin y Unidad Nacional a travs del
INATEC, ha formado y entregado miles de nuevos tcnicos a la economa
nacional, brindndoles mayores oportunidades de empleo y mejores
condiciones de vida a las familias nicaragenses, mediante una
oferta de Formacin Profesional ms amplia que dignifique los
oficios, formando con calidad a jvenes, mujeres y
adultos,contribuyendo as, a la generacin de riqueza para el
bienestar social con justicia y equidad.
Nos proponemos profundizar la ruta de restitucin de derechos
para continuar cambiando hacia un modelo que brinde ms acceso,
calidad y pertinencia al proceso de Formacin Profesional de las/los
nicaragenses sustentada en valores cristianos, ideales socialistas
y prcticas cada vez ms solidarias.
Este esfuerzo debe convocarnos a todos, empresarios, productores
del campo y la ciudad, a los subsistemas educativos, a la
cooperacin nacional e internacional disponiendo recursos y energas
de manera integral y solidaria, para el presente y el futuro; a
trabajar en unidad para la formacin de profesionales tcnicos con
competencias en las especialidades; agropecuaria, agroindustrial,
industrial, construccin, turismo e idiomas; dotar de recursos
humanos competentes a la micro, pequea y mediana empresa y acompaar
a las mujeres en iniciativas productivas en todos los campos.
La elaboracin y edicin del manual de soldadura por arco elctrico
con electrodo revestido, ha sido posible gracias a la asesora,
apoyo econmico y tecnolgico del Proyecto NIC/023, y la revisin
tcnica metodolgica de especialistas del Departamento de Currculum
del INATEC.
El manual para el participante sirve de instrumento metodolgico
en el desarrollo de las capacidades que deben adquirirse en el
proceso formativo de la Cualificacin Corte y Soldadura, para el
mejoramiento de los niveles de competencia profesional y tcnica en
el mbito nacional.
NDICEPginaMDULO FORMATIVO:SOLDADURA POR ARCO ELCTRICO1ASOCIADO A
LA UNIDAD DE COMPETENCIA1CAPACIDADES A ADQUIRIR1RECOMENDACIONES
GENERALES2INTRODUCCIN3Unidad I. Proceso de soldadura por arco
elctrico4Objetivos de aprendizaje41. Soldadura por arco electrico
con electrodo revestido41.1 Definicin41.2 Bao de fusin51.3
Crter51.4 Cordn de soldadura51.5 Electrodos52. Fuentes de poder52.1
Introduccin52.2 Transformadores62.3 El funcionamiento de un
transformador72.4 Regulacin continua82.5 Segn el diseo y tipo de
corriente82.5.1 Alternadores82.5.2 Mquinas de Corriente
Continua82.5.3 Transformadoras = Rectificadores82.5.4
Generadores93. Mandos de control de la mquina de soldar93.1 Cables
para trabajo de soldadura93.2 Porta electrodo103.3 Pinza polo a
tierra103.4 Circuito elctrico103.5 Polaridades113.5.1 Denominacin
nombre signo comn113.6 Arco elctrico123.7 Tecnicas de encendido del
arco elctrico123.8 Regulacin de la intensidad de la corriente en la
mquina soldadora13Tabla ( Intensidad de corriente y dimetro del
electrodo )134. Proceso144.1 Variables del proceso144.2 Tcnicas de
cordones espaciados154.3Tcnicas de Cordones de Relleno155.Tcnica
para la construccin de estructuras soldadas156. Defecto y
recomendaciones en cordones de soldadura167. Ensayos
destructivos197.1 La prueba de flexin guiada197.2 La prueba de
tensin de seccin reducida en soldadura por arco208. Normas de
seguridad en soldadura208.1 Proteccin personal208.2 Proteccin de la
vista218.3 Seguridad al usar una mquina soldadora228.4 Seguridad en
soldadura228.5 Equipo de proteccin personal238.6 Condiciones de
uso24EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN25Unidad II. Soldadura en aceros al
carbono26Objetivos de aprendizaje261. Aceros al carbono261.1
Composicin262. Tipos de aceros al carbono262.1 Aceros de muy bajo
contenido de carbono (desde SAE 1005 a 1015)262.2 Aceros de bajo
contenido de carbono272.3 Aceros de contenidos medios en
carbono272.4 Aceros de contenidos altos en carbono273. Soldabilidad
de los aceros283.1 Soldabilidad de los aceros de bajo contenido de
carbono283.1.1 Procedimientos para soldar283.2 Soldabilidad de los
aceros de mediano y alto contenido de carbono283.2.1
Precalentamiento293.2.2 Post calentamiento293.2.3 Soldabilidad304.
Efectos del hidrgeno305. Electrodos305.1 Generalidades305.2 Normas
de aplicacin315.3 Clasificacin de electrodos para aceros al
carbono315.4 Clasificacin de electrodos para aceros de baja
aleacin335.5 Clasificacin de electrodos para aceros
inoxidables355.6 Clasificacin de electrodos para metales no
ferrosos365.7 Normas para flujos36Tabla para identificar las
propiedades del electrodo no ferroso376. Tcnicas de Soldadura376.1
Preparacin de Materiales376.2 Tipos de juntas386.3 Tcnicas de
soldeo en las posiciones de la soldadura396.4 Posicin plana396.4.1
Soldadura de recargue396.4.2 Soldadura de filete40Revise las
prcticas de seguridad para la soldadura.406.4.3 Soldadura con
bisel406.4 Posicin horizontal426.5.1 Soldadura de
recargue42EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN43Unidad III. Soldadura en
acero inoxidable44Objetivos de aprendizaje441. Introduccin441.1 Qu
es un acero inoxidable?442.Clasificacin de electrodos para aceros
inoxidables453. Preparacin de piezas y ajuste del equipo464.
Tcnicas de soldeo464.1 Soldadura en posicin plana464.2 Soldadura de
filete horizontal464.3 Soldadura en posicin vertical474.4 Soldadura
sobre cabeza475. Equipamiento47EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN49Unidad
IV. Soldadura en fundiciones50Objetivos de aprendizaje501.
Fundiciones. Clasificacin de los Electrodos. Preparacin de Piezas y
Ajuste del Equipo. Tcnicas de Soldadura502. Clasificacin de las
fundiciones512.1 Fundiciones sin Grafito512.2 Fundicin con Grafito
en Forma Laminar512.2.1Fundicin con Grafito Esferoidal512.2.2
Fundicin Maleables513. Soldadura de la fundicin gris524.
Recomendaciones para la soldadura de la fundicin534.1 Preparacin de
la pieza534.2 Precalentamiento y soldadura544.3 Precalentamiento de
materiales ferrosos y no ferrosos545. Zonas afectadas por la
temperatura55Tabla Tpica del Precalentamiento en Uso de Varios
Metales566. Tcnicas de soldadura566.1 Procedimiento566.2 La
soldadura en la Fundicin576.3 Mtodo de Refundicin586.4 Mtodo con
Electrodos de Acero587. Detalles del hierro colado597.1 Hierro
Colado Gris597.2 Hierros colados maleables597.3 Hierro colado
esferoidal (dctil)597.4 Hierro colado blanco597.5 Hierro colado
aliado608. Preparacin de las piezas609. Electrodos en la soldadura
del hierro colado629.1 Electrodos de hierro colado629.2 Electrodos
de acero suave629.3 Electrodos de acero extra suave629.4 Electrodos
de acero inoxidable629.5 Electrodos de bronce6310. Precauciones
para la soldadura en hierro colado6311. Electrodo a base de
Nquel6312. Recomendaciones para la soldadura en hierro colado
viejo, quemado, fatigado o impregnado de aceite6513. Normas
Importantes para la soldadura en fro6614. Tcnica para la soldadura
en fro y caliente6614.1 Soldadura en fro6614.2 Soldadura en
caliente6715. Elementos que Influyen en el aumento de la
dureza6716. Elementos que Influyen en la reduccin de la
dureza67EJERCICIO DE AUTO EVALUACIN68Unidad V. Soldadura en
aluminio69Objetivos de aprendizaje691. Aluminio691.1 Aleaciones
Binarias a Base de Aluminio701.1.1 Sistema Aluminio Silicio701.1.2
Sistema Aluminio Magnesio701.2 Soldabilidad del Aluminio y
Aleaciones Ligeras702. Efecto del Oxgeno713. Efecto del
Hidrgeno714. Efecto de la Conductividad715. Materiales de
Aporte726. Soldadura de Aleaciones del Aluminio726.1 Limpieza del
Material736.2Ambiente74EJERCICIO DE
AUTOEVALUACIN75GLOSARIO76BIBLIOGRAFA77
MDULO FORMATIVO:SOLDADURA POR ARCO ELCTRICO
ASOCIADO A LA UNIDAD DE COMPETENCIA UC 0034_2 : REALIZAR
SOLDADURA POR ARCO ELCTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO
CAPACIDADES A ADQUIRIR
C1: Analizar la informacin tcnica utilizada en los planos de
fabricacin, reparacin y montaje a fin de determinar el
procedimiento ms adecuado que permita realizar soldaduras por arco
elctrico con electrodos revestido, segn lo especificado en la
norma.C2: Explicar el procedimiento de soldadura por arco elctrico
con electrodos revestido, determinando fases, operaciones, equipos,
tiles. etc., atendiendo a criterios econmicos y de calidad,
cumpliendo con las normas de Prevencin de Riesgos Laborales y
Proteccin al Medio Ambiente.
C3: Soldar por arco elctrico de forma manual, con electrodo
revestido, diferentes aceros de bajo contenido de carbono, tales
como: lminas, perfiles y tubos, en todas las posiciones, de forma
que se cumplan las especificaciones tcnicas, normas de Prevencin de
Riesgos Laborales y Proteccin al Medio Ambiente.
C4: Soldar con arco elctrico de forma manual con electrodo
revestido, lminas, perfiles y tubos de acero inoxidable, en todas
las posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones
tcnicas, normas de prevencin de riesgos laborales y proteccin al
medio ambiente.C5: Soldar con arco elctrico de forma manual con
electrodo revestido, lminas, perfiles y tubos de fundicin en todas
las posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones
tcnicas, normas de Prevencin de Riesgos Laborales y Proteccin al
Medio Ambiente.
C6: Soldar con arco elctrico de forma manual con electrodo
revestido, lminas, perfiles y tubos de aluminio en todas las
posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones tcnicas,
normas de Prevencin de Riesgos Laborales y Proteccin al Medio
Ambiente.
C7: Soldar con arco elctrico de forma manual con electrodo
revestido, lminas, perfiles y tubos de cobre en todas las
posiciones, de forma que se cumplan las especificaciones tcnicas,
normas de prevencin de riesgos laborales y proteccin al
medioambiente.RECOMENDACIONES GENERALES
Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre
su dedicacin y esfuerzo le permitir adquirir las capacidades a la
cual corresponden al Mdulo Formativo de Soldadura por arco
elctrico.
Al comenzar el estudio de la unidad didctica debe leer
detenidamente los objetivos planteados, estos le facilitarn una
mejor comprensin de los logros propuestos.
Analice la informacin descrita en el manual y consulte siempre a
su instructor, cuando necesite aclaraciones.
Ample sus conocimientos con la bibliografa indicada u otros
textos que estn a su alcance.
Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluacin y
verifique su respuesta con sus compaeros e instructor.
Prepare el puesto de trabajo segn la operacin a realizar,
cumpliendo con las normas de higiene y seguridad laboral.
Durante las prcticas de taller sea amigable con el Medio
Ambiente, no tire residuos fuera de lugares establecidos.
Recuerde siempre que el cuido y conservacin de los equipos y
herramientas, garantizan el correcto desarrollo de las clases
prcticas y que en el futuro los nuevos participantes harn uso de
ellas.
INTRODUCCIN
El Manual para el participante Soldadura por arco elctrico con
Electrodo Revestido, est dirigido a los estudiantes/participantes
que cursan la Cualificacin en Corte y Soldadura, con la finalidad
de facilitar el proceso enseanza aprendizaje durante su formacin
tcnica.
El manual est estructurado metodolgicamente para adquirir las
capacidades que describe el mdulo formativo asociado a la unidad de
competencia: Realizar: Soldadura por arco elctrico.
El propsito de este Manual es dotar al participante de los
conocimientos tcnicos elementales que le sirvan de herramienta en
el campo real de trabajo, donde pondr en prctica las habilidades y
destrezas adquiridas durante el proceso de formacin, a la vez
aplicara las normas de higiene y seguridad ocupacional.
El Manual para el Participante est asociado a la programacin del
Mdulo Formativo, comprende cinco unidades didcticas, presentadas en
orden lgico que permiten desarrollar los contenidos de lo sencillo
a lo complejo
La elaboracin de este manual ha sido disponible gracias al apoyo
econmico del Proyecto NIC/023 y en su revisin tcnica metodolgica
especialista del Departamento de Currculo.
Confiando en que logres con xito tus estudios, dejamos en tu
mano este valioso manual. Seguros de que pondrs todo tu empeo para
culminar tus estudios que te convertirn en un verdadero tcnico
soldador y contribuir al desarrollo de nuestro pas, te deseamos
mucha suerte y adelante.
Unidad I. Proceso de soldadura por arco elctricoObjetivos de
aprendizaje1. Definir los conceptos bsicos de soldadura por arco
elctrico con electrodo revestido exactamente.2. Clasificar las
fuentes de poder de acuerdo a sus caractersticas, de forma
correcta.3. Analizar los factores que intervienen para lograr un
buen cordn en el proceso de soldadura por arco elctrico, de forma
clara y precisa.4. Identificar los defectos ms comunes que se
producen durante el proceso de soldadura por arco elctrico,
mediante medios reales, en 30 minutos.5. Analizar los mtodos
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 elctrico, de forma correcta.
1. Soldadura por arco electrico con electrodo revestido1.1
DefinicinEl sistema desoldadura elctricaconelectrodo recubiertose
caracteriza por la creacin y mantenimiento de un arco elctrico
entre una varilla metlica llamadaelectrodoy la pieza a soldar. El
electrodo recubierto, est constituido por una varilla metlica a la
que se le da el nombre de alma o ncleo, generalmente de forma
cilndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias no
metlicas, cuya composicin qumica puede ser muy variada, segn las
caractersticas que se requieran en el uso. El revestimiento puede
ser bsico, rutlico y celulsico. Para realizar una soldadura por
arco elctrico se induce unadiferencia de potencialentre 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 cordn de
soldadura.La soldadura por arco elctrico es utilizada comnmente
debido a la facilidad de transporte del equipo y a la economa de
dicho proceso.
1.2 Bao de fusin: laaccincalorfica del arco provoca la fusin del
material, donde parte de ste se mezcla con el material de aportacin
del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez
solidificado.1.3 Crter: surco producido por el calentamiento del
metal. Su forma y profundidad vendrn dadas por el poder de
penetracin del electrodo.1.4 Cordn de soldadura: est constituido
por el metal base y el material de aportacin del electrodo, y se
pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas
que son segregadas durante la solidificacin y que posteriormente
son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte til del
material de aportacin y parte del metal base, la soldadura en
s.
1.5 Electrodos: son varillas metlicas preparadas para servir
como polo del circuito; en su extremo se genera elarco elctrico. En
algunos casos, sirven tambin como material fundente. La varilla
metlica a menudo va recubierta por una combinacin de materiales que
varan de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos
tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las siguientes:
Funcin elctrica del recubrimiento Funcin fsica de la escoria y
Funcin metalrgica del recubrimiento.2. Fuentes de poder2.1
IntroduccinEn cualquier proceso para soldadura con arco, el intenso
calor requerido para fundir el metal base se produce con un arco
elctrico. 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 ms peligrosa que otros procesos de soldadura, se
deben observar algunas precauciones debido a los elevados amperajes
que se utilizan y a la radiacin que se desprende del arco, entre
otras cosas.
2.2 Transformadores
Los transformadores se alimentan con corriente alterna de la red
y suministran corriente alterna al circuito de soldadura. Lo nico
que hacen es cambiar los valores del voltaje e intensidad, aptos
para el proceso de soldeo. Presenta notables ventajas respecto a
las mquinas 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 estn desplazando lo equipos de corriente continua.Se representa
como:
Un transformador est formado por un ncleo magntico 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 nmero de espiras o vueltas
N1; y el secundario, se conecta al porta electrodos y la pieza, un
nmero de espiras.
2.3 El funcionamiento de un transformador
Sabido es que el paso de corriente elctrica por un conductor
genera un campo magntico a su alrededor. Si enrollamos el conductor
sobre un ncleo de hierro dulce, generaremos un campo magntico en
este, que a su vez generar una corriente elctrica inducida en la
bobina del secundario con una tensin tanto menor, como menor sea el
nmero de vueltas (espiras) respecto al primario.
Al aplicar un voltaje de entada V1 al primario, se tiene un
voltaje de salida V2 en la relacin: 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 elctrica del transformador es siempre constante
(P = I x V), la intensidad ser tambin tres veces mayor en el
secundario.
Los sistemas de regulacin 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 ms o
menos espiras variando la intensidad y Tensin de soldadura.
.
2.4 Regulacin continua
Se consigue por desplazamiento de un shunt magntico
Interponiendo una pieza de hierro ajustable por medio de un volante
que dispersa el flujo magntico aumentando y disminuyendo la
intensidad y tensin de soldadura.
2.5 Segn el diseo y tipo de corrienteSegn el tipo de corriente
de salida las mquinas se clasifican en:
2.5.1 AlternadoresLas mquinas de soldar que usan alternadores
tienen por objeto transformar la energa mecnica en energa elctrica.
La energa mecnica proviene de un motor de combustin interna, el
cual puede ser: diesel, a gas, gasolina o de un motor elctrico.
Estas mquinas tienen salida de corriente alterna.Esta combinacin de
motor alternador puede usarse tanto como soldadora porttil y como
fuente auxiliar de poder.La potencia de salida AC de 115 a 230
volts. Puede ser usada para alimentar luces, pequeas herramientas o
como una fuente de potencia auxiliar.2.5.2 Mquinas de Corriente
ContinuaEntre ellas encontramos las Rectificadoras y las
Generadoras.
2.5.3 Transformadoras = RectificadoresUna soldadora del tipo
rectificador monofsico, es una mquina del tipo transformador con
rectificadores aadidos para obtener corriente continua. Estos
rectificadores son hechos de silicio por razones de economa,
capacidad de transportar la corriente y eficiencia. Las soldadoras
tipo transformador rectificador son diseadas generalmente con
provisiones de corriente para soldar con corriente alterna y con
corriente continua.
2.5.4 GeneradoresLas fuentes de poder, tipo generador convierten
la energa mecnica en energa elctrica adecuada para la soldadura por
arco elctrico. La energa mecnica puede ser obtenida de un motor de
combustin interna, un motor elctrico o de energa tomada de otro
equipo. Estas mquinas tienen salida de corriente continua.
3. Mandos de control de la mquina de soldar Perilla para
manivela:- Es la pieza que acciona, el incremento o disminucin del
amperaje de salida. Cinta indicadora:- Tiene la finalidad de
indicar el amperaje que se le da a la mquina, y para que realice el
arco elctrico. Resorte de cinta indicadora:- La nica funcin que
tiene este resorte es brindar una resistencia graduada a la cinta.
Interruptor de lnea millar:- El interruptor tiene la finalidad de
desenergizar y energizar la mquina de soldar. Soporte de flecha:-
El nico fin de este soporte es brindar una suspensin al movimiento
que se efecte 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
soldaduraLos cables utilizados para soldar son un conductor
cubierto con un aislador. Deben poder conducir la corriente
elctrica desde y hasta el punto en que se suelda sin
sobrecalentarse; empero deben ser lo ms delgados y flexibles que
sea posible. El conductor de los cables est hecho con muchos hilos
de alambre delgado y trenzados entre s, 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 nmero de torones en el cable, ms
flexible ser. Los torones estn 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 mquina de soldar
hasta la zona de trabajo debe ser lo ms corta que se pueda. Los
cables no deben estar enrollados sino que siempre se deben estirar
para evitar la posibilidad de generar un campo magntico que tendra
un efecto negativo en el comportamiento de la mquina. El tamao de
los cables para soldar tambin es importante, ya que es demasiado
pequeo para su amperaje, se sobrecalentar.
3.2 Porta electrodoLas portas electrodos se utilizan para
sujetar el electrodo y para servir como mango aislador. Los porta
electrodos son de diversas formas y tamaos. El tamao del porta
electrodo depende del amperaje mximo 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 tierraLa 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 ms convenientes porque
constituye el mtodo ms fcil de sujetarlas en el metal que se va a
soldar. Recuerde que si el metal que se va a soldar no est
conectado a tierra, no se completa el circuito y hay un serio
peligro de una descarga elctrica.3.4 Circuito elctricoEn 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 mquina de soldar y termina en B en donde se conecta el cable de
tierra (masa) a la otra terminal de la mquina. La corriente para
soldar fluye por el cable del electrodo hasta el porta electrodo;
desde ste 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 mquina de soldar
como lo indican las flechas.
3.5 PolaridadesUna corriente elctrica produce una fuerza
magntica alrededor de su conductor. Debido a que las lneas de
fuerza magntica finalizan en las terminales negativa y positiva de
la corriente elctrica, se les llama polo negativo y polo positivo.
De ah se deriva la palabra polaridad, con la cual sabemos la
direccin en que circula la corriente. La polaridad slo se puede
determinar en las mquinas de cc. No se obtiene en las mquinas de
cc, porque hay inversin de la corrienteCuando el cable para el
electrodo se conecta en la terminal positiva de la mquina de
soldar, sta se encuentra en polaridad positiva. Cuando el cable
para el electrodo se conecta en la terminal negativa de la mquina
de soldar, sta se encuentra en polaridad negativa.3.5.1 Denominacin
nombre signo comnPositiva Inversa + (positivo)Negativa Directa -
(negativo)No es necesario cambiar los cables para cambiar la
polaridad. En la mayor parte de las mquinas, slo hay que mover una
palanca o un cuadrante en el frente de la mquina 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, segn se
seleccione.
3.6 Arco elctricoEnelectricidadse denominaarco elctricoo
tambinarco voltaicoa la descarga elctrica que se forma entre
doselectrodossometidos a unadiferencia de potencialy colocados en
el seno de una atmsfera gaseosa enrarecida, normalmente a baja
presin, o al aire libre.Para iniciar un arco se ponen en contacto,
brevemente, los extremos de doselectrodos, usualmente en forma
delpiz, por lo general degrafito, y se hace pasar una corriente
intensa (unos 10amperios) a travs 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 elctrico
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 dimetro del electrodo. El no
levantar el electrodo lo causar a pegarse al metal. Si lo deja en
esta posicin con la corriente fluyendo, el electrodo se calentar al
rojo.
Cuando el electrodo se pegue, se puede soltar rapidamente
torcindolo o doblndolo. Si este movimiento no lo despega, suelte el
electrodo del portaelectrodo.
3.8 Regulacin de la intensidad de la corriente en la mquina
soldadora
La cantidad de corriente por usar depende de:
El grosor del metal por soldar. La posicin actual de la
soldadura, y El dimetro del electrodo.
Como una regla general, se pueden usar corrientes ms altas y
electrodos de dimetros mayores para soldar en posiciones planas. El
dimetro del electrodo est regulado por el grosor de la plancha de
metal por soldar y la posicin de soldar. Por ejemplo, si la gama de
corriente para un electrodo es de 90-100 amperios, la prctica usual
es la de ajustar el control en un punto medio distante entre los
dos lmites. Despus de comenzar a soldar, haga un ajuste final,
aumentando o reduciendo la corriente.Cuando la corriente es
demasiado alta, el electrodo se fundir demasiado rpidamente y la
mezcla de los metales fundidos estar demasiado grande e
irregular.Cuando la corriente est demasiado baja, no habr
suficiente calor para fundir el metal por soldar y la mezcla de
metales fundidos estar demasiado pequea. El resultado no solo ser
fusin inadecuada, sino, que el depsito se amontonar y ser de una
forma irregular. La corriente demasiado alta, tambin produce
socavacin, dejando una ranura en el metal por soldar a lo largo de
ambos bordes del depsito de soldadura.Una corriente demasiada baja
causar la formacin 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 socavacin y las capas
superpuestas, terminan en soldaduras dbiles.Tabla ( Intensidad de
corriente y dimetro del electrodo )DIMETRO DEL ELECTRODO
3/321/85/325/32 a 3/163/16 a 1/41/4
AMPERAJE RECOMENDADO
50-7090-115115-140140-170170-18180 a ms
4. ProcesoLa caracterstica ms importante de la soldadura con
electrodos revestidos, en inglsShield Metal ArcWelding(SMAW)
oManual Metal ArcWelding (MMAW), es que el arco elctrico se produce
entre la pieza y un electrodo metlico recubierto. El recubrimiento
protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusin. Con
el calor del arco, el extremo del electrodo se funde y se quema el
recubrimiento, de modo que se obtiene la atmsfera adecuada para que
se produzca la transferencia de metal fundido desde el ncleo del
electrodo hasta el bao de fusin en el material base. Adems, 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 fusin del recubrimiento del arco.
La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordn de
soldadura, una capa protectora del metal fundido.Como son los
propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, ser
necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos estn
compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento. El alma o
varilla es un alambre (de dimetro original 5,5 mm) que se
comercializa en rollos continuos. Tras obtener el material, el
fabricante lo decapa mecnicamente (a fin de eliminar el xido y
aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su
dimetro.
Tipos de juntas y posiciones4.1 Variables del proceso
Tensin de soldadura Velocidad de alambre (Corriente Soldadura)
Material de aporte Tipo de gas Tipos de transferencia Inductancia
ESAB Centroamrica4.2 Tcnicas de cordones espaciadosEl objetivo de
esta tcnica, es que el participante pueda realizar cordones
continuos de soldadura en lnea recta en cualquiera de las cuatro
posiciones bsicas de la soldadura. Prepare la pieza de acero de
200mm x 100mm x 6mm. Trace lneas rectas a escuadra en todo lo largo
de la pieza manteniendo una separacin entre lneas de 15mm. Marque
con el granete las lneas trazadas. Seleccione tipo de mquina,
electrodo, tipo de polaridad y corriente a utilizar. Encienda el
arco y realice cordones continuos de sobre las lneas
punteadas.4.3Tcnicas de Cordones de RellenoEn esta tcnica realizar
el mismo procedimiento que la tcnica de cordones espaciados, con la
diferencia que el participante tendr que rellenar el espacio que
hay entre cada cordn continuo de soldadura, aqu se utilizar el
movimiento que el instructor oriente para cada posicin.
5.Tcnica para la construccin de estructuras soldadasLo ms
importante de esta tcnica es saber seleccionar el tipo de material
que se utilizar para una determinada estructura, cada estructura
tiene sus propias caractersticas por lo tanto, la escuadra y la
plomada juegan un papel fundamental. Interpretar el diseo 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
6. Defecto y recomendaciones en cordones de soldadura
7. Ensayos destructivos
Los tipos comunes de pruebas fsicas destructivas se llevan a
cabo utilizando especmenes 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 est
utilizando.
Los dos mtodos de pruebas destructivas que se estudian a
continuacin son:
7.1 La prueba de flexin guiada
Se utiliza comnmente para la calificacin 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 seales 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
seales de fallas de fusin, se revisan tambin seales de bolsas de
gas, de penetracin de escorias y de grietas.
Cualquiera de estos defectos, que aparezcan despus de la flexin
y que midan 1/8 pulg. o ms, es causa de que la prueba falle.
7.2 La prueba de tensin de seccin reducida en soldadura por
arco
Se utiliza generalmente para probar procedimientos de soldadura.
La prueba se realiza en una mquina de prueba de tensin, capaz de
separar las placas en dos partes. Un medidor indica la resistencia
a la tensin 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 energa elctrica estn al descubierto, el
operador tiene que observar con especial cuidado las reglas de
seguridad, a fin de contar con la mxima proteccin personal y tambin
proteger a las otras personas que trabajan a su alrededor.
En la mayor parte de los casos, la seguridad es una cuestin de
sentido comn. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las
siguientes reglas:
8.1 Proteccin personal
Siempre utilice todo el equipo de proteccin necesario para el
tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en:
Mscara de soldar, proteja los ojos, la cara, el cuello y debe
estar provista de filtros inactnicos de acuerdo al proceso e
intensidades de corriente empleadas. Guantes de cuero, tipo
mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muecas.
Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y
exposicin 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.
Substancial: Evite tener en los bolsillos todo material
inflamable como fsforos, encendedores o papel celofn. No use ropa
de material sinttico, use ropa de algodn.
8.2 Proteccin de la vista
La proteccin de la vista es un asunto tan importante que merece
consideracin aparte. El arco elctrico que se utiliza como fuente
calrica y cuya temperatura alcanza sobre los 4.000 C, desprende
radiaciones visibles y no visibles. Dentro de estas ltimas, tenemos
aquellas de efecto ms nocivo como son los rayos ultravioletas e
infrarrojos.
El tipo de quemadura que el arco produce en los ojos no es
permanente, aunque s es extremadamente dolorosa.
Su efecto es como tener arena caliente en los ojos. Para
evitarla, debe utilizarse un lente protector (vidrio inactnico) que
ajuste bien y, delante de ste, para su proteccin, 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 proteccin, 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)
Nota: las reas en azul corresponden a los rangos en donde la
operacin de soldadura no es normalmente usada.8.3 Seguridad al usar
una mquina soldadoraAntes de usar la mquina de soldar al arco debe
guardarse ciertas precauciones, conocer su operacin y manejo, como
tambin los accesorios y herramientas adecuadas.
Para ejecutar el trabajo con facilidad y seguridad, debe
observarse ciertas reglas muy simples:8.4 Seguridad en soldadura
Asegrese que su equipo de soldadura al arco est instalado
correctamente, conectado a tierra y que est en buenas condiciones
de trabajo. Use siempre protectores adecuados para la soldadura que
va a ejecutar. Use siempre una proteccin adecuada de los ojos
cuando va a soldar, esmerilar o cortar. Mantenga su rea de trabajo
libre de peligros, asegrese de no tener cerca productos
inflamables, voltiles 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 mecnicos de extraccin
de gases, en los puntos en que se suelde Plomo, Cadmio, Cromo,
Manganeso, Estao, Bronce, Zinc, o Acero galvanizado. Cuando deba
soldar sobre una zona muy hmeda, use botas de goma o trabaje sobre
una plataforma aislante. Si es necesario unir cables, terminales
elctricos u otros, asegrese que estas uniones estn fuertemente
unidas y aisladas. No use cables con algn defecto de aislamiento.
Cuando no est usando el porta electrodo asegrese de dejarlo donde
no haga contacto con la pieza de trabajo. Nunca deje que el porta
electrodo toque algn cilindro de gas. Vote los desperdicios de los
electrodos en un recipiente adecuado, pues las puntas constituyen
un peligro. Proteja a otros y a s mismo de los rayos que emanan de
la soldadura que usted est ejecutando. No suelde cerca de
operaciones de desengrase. Cuando ejecute un trabajo de soldadura
en altura, asegrese que los andamios o plataformas se encuentren
firmes y seguros. Cuando se suelde en lugares altos use siempre
cinturn, o cuerda de seguridad. Cuando use equipo enfriado por
agua, asegrese de que no existen filtraciones.8.5 Equipo de
proteccin personalMscara: La mscara de proteccin est fabricada en
fibra de vidrio o fibra prensada, y tiene una mirilla en la cual se
coloca un vidrio neutralizador llamado Vidrio Inactnico, protegido
por otros vidrios protectores transparentes. Se usa para impedir la
accin de las radiaciones del arco elctrico y adems proteger la cara
del soldador
Delantal: Es parte del equipo de proteccin 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.
8.6 Condiciones de uso
Las mscaras deben usarse con la ubicacin y cantidad requerida de
vidrios El vidrio inactnico debe ser seleccionado de acuerdo al
amperaje utilizado. Debe mantener la buena visibilidad cambiando el
vidrio protector, cuando ste presente exceso de proyecciones. Evite
las filtraciones de luz en la mscara. 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.
EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN
1. Elabora un cuadro sinptico del proceso de soldadura
2. Seleccione la respuesta correcta en funcin de la ilustracin y
las opciones presentadas, escribiendo en la columna de respuesta el
enunciado.
ILUSTRACINRESPUESTAOPCIONES
Proporciona una corriente continua para soldar, el arco es ms
estable, suelda planchas delgadas.
Proporciona corriente alterna para soldar, ideal para soldar
planchas gruesas.
Proporciona corriente continua, se puede usar donde no hay
corriente elctrica
Proporciona corriente continua, suelda plancha delgadas.
No produce soplo magntico, es ms barato, ideal para soldar
planchas gruesas.
Proporciona corriente continua, se puede utilizar en lugares
donde no hay corriente elctrica.
Proporciona corriente continua, se puede soldar con todo tipo de
electrodo. El arco es estable, suelda planchas delgadas
Proporciona corriente alterna, no produce soplo magntico, es ms
barata, ideal para planchas gruesas.
Se puede usar donde no hay corriente elctrica produce corriente
continua.
3. Describir el uso del equipo de proteccin personal utilizado
en la soldadura.
Unidad II. Soldadura en aceros al carbonoObjetivos de
aprendizaje1. Analizar las caractersticas 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 aplicacin del proceso de
soldadura con electrodo revestido, con 100 % de efectividad.4.
Aplicar las tcnicas de soldeo en uniones de aceros al carbono,
mediante el uso de materiales fungibles y mquinas de soldar, sin
omitir ningn procedimiento.5. Cumplir las normas de prevencin de
riesgos laborales y de proteccin ambiental, usando los medios de
proteccin, de forma correcta.
1. Aceros al carbono1.1 ComposicinLos aceros al carbono, tambin
denominados no aliados, poseen en su composicin hierro, carbono,
pequeas cantidades de manganeso (normalmente inferiores al 1.6%) y
silicio (por debajo del 0.55%), como impurezas poseen fsforo y
azufre, el contenido de estos elementos actualmente est limitado a
un mximo de 0.035% por ser sumamente perjudiciales. Estos aceros
suelen tener un lmite elstico 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 carbono2.1 Aceros de muy bajo contenido de
carbono (desde SAE 1005 a 1015)
Se seleccionan en piezas cuyo requisito primario es el
conformado en fro.Los aceros no calmados se utilizan para embutidos
profundos por sus buenas cualidades de deformacin y terminacin
superficial. Los calmados son ms utilizados cuando se necesita
forjarlos o llevan tratamientos trmicos.
Son adecuados para soldadura y para Brazing. Su Maquinabilidad
se mejora mediante el estirado en fro. Son susceptibles al
crecimiento del grano, y a fragilidad y rugosidad superficial si
despus del formado en fro se los calienta por encima de 600C.
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 trmico
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 fcil mecanizado, soldables y
baratos. Se utilizan para fabricar vigas, carroceras de automviles,
y lminas para tuberas edificios y puentes. Otro grupo de aceros de
bajo contenido en carbono son los de alta resistencia y baja
aleacin. Contienen concentraciones variables de Cu, V, Ni y Mo
totalizando 10 % en peso. Poseen mucha ms resistencia mecnica, que
puede aumentar por tratamiento trmico y mantienen las propiedades
de fcil mecanizado. Se emplean en componentes donde la resistencia
mecnica es crtica: 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 trmicamente mediante
austenizacin, temple y revenido para mejorar las propiedades
mecnicas. La micro estructura generalmente es martensita revenida.
Las adiciones de Cr, Ni y Mo facilitan el tratamiento trmico que en
su ausencia es difcil y til solo para secciones de pieza
relativamente delgadas. Son ms resistentes que los aceros bajos en
carbono pero menos dctiles y maleables. Se suelen utilizar para
fabricar cinceles, martillos, cigeales, pernos, etc.
Pueden soldarse pero deben tenerse precauciones especiales para
evitar fisuras debido al rpido 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
ms duros y resistentes (y menos dctiles) 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 herrera y carpintera. Por
ejemplo, cuchillos, navajas, hojas de sierra, brocas para cemento,
corta tubos, troqueles, herramientas de torno, muelles e hilos de
alta resistencia.
Prcticamente todas las piezas son tratadas trmicamente antes de
usar, debindose 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 eleccin est determinada principalmente por clase de
unin, posicin de soldadura y costo.
Todos los aceros de bajo carbono son soldables con arco
elctrico; 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 tcnicas normales de soldadura, observando las
recomendaciones de buena fijacin de la pieza, superficies limpias,
etc.
Un precalentamiento no es necesario, aunque en climas fros la
plancha debe ponerse a temperatura de 25 30C; en cambio, las
planchas gruesas de un espesor mayor de 25 mm o juntas muy rgidas,
si requieren precalentamiento.
Es siempre recomendable no soldar planchas gruesas, cuando la
temperatura est por debajo de 0C, a no ser que las planchas sean
calentadas a ms de 75C.
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 proporcin de
carbono, aumenta tambin su capacidad de templabilidad. Son
utilizados principalmente para la fabricacin de ejes, engranajes,
chavetas, piones, etc.
Los aceros de alto contenido de carbono tienen de 0.45% a 1.70%
de carbono.Es ms difcil de soldarlos que los de mediano contenido
de carbono. Poseen mayor resistencia a la traccin y mayor dureza;
son templables. Se emplean en la fabricacin de resortes, brocas,
mineras, sierras, etc. Los aceros de mayor contenido de carbono
(> 0.65%) son utilizados, por su alta resistencia y dureza, en
la fabricacin de herramientas, matrices, etc. En razn a su mayor
contenido de carbono, su soldabilidad con electrodos comunes es
pobre, necesitndose 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 sbito de la plancha caliente puede dar origen a
una zona muy dura y quebradiza en la regin 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 ejecucin de una
buena soldadura.
Al estar caliente toda la plancha, se evita que las zonas fras
absorban violentamente el calor de la zona soldada, enfrindola
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 absorcin de
calor de la zona soldada por las zonas fras 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 aplicacin local y
progresiva de calor en un rea 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
despus de haber sido soldadas. Este tratamiento puede tener varios
fines, como son: regeneracin 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 est en funcion del
espesor de la plancha, diseo de la junta, dimensin de la pieza y
porcentaje de carbono, es conveniente tomar como temperatura
referencial los 650C.
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 tratndose de planchas gruesas.
El precalentamiento de la pieza y el empleo de electrodos de
bajo hidrgeno, especialmente fabricados, reducen esta tendencia al
mnimo. El alto contenido de carbono contribuye tambin a la
generacin 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 unin 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
fro.
El enfriamiento lento de piezas pequeas se puede conseguir,
recubriendo stas con arena, cal, asbesto, etc.
Cuando se presentan zonas duras, puede recocerse el acero a una
temperatura de 590 a 650C o ms.4. Efectos del hidrgeno
Durante el soldeo se puede introducir hidrgeno en el cordn de
soldadura y en la ZAT, este hidrgeno puede causar grietas, sobre
todo cuando el acero ha endurecido. Por esta razn es necesario
muchas veces realizar el soldeo con electrodos bsicos (de bajo
contenido de hidrgeno) perfectamente secos. En general los procesos
protegidos con gas introducen menos cantidades de hidrgeno, sin
embargo, eso no significa que no se requiera ninguna precaucin
cuando se realiza el soldeo con estos proceso.5. Electrodos5.1
GeneralidadesLa mayora 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 comit asociado a la
American.
Como ya se ha expuesto en otros tutoriales, las caractersticas
mecnicas de los aceros dependen en gran medida del tipo de aleacin
incorporada durante su fabricacin. Por tanto, los electrodos de
material de aporte empleados para soldadura se debern seleccionar
en funcin de la composicin qumica del acero que se vaya a
soldar.Las diferentes caractersticas de operacin 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 carbn AISI 1010 que tiene un
porcentaje de carbono de 0.08-0.12C% para la serie de electrodos ms
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 aplicacin
La A W.S. y la A.S.M.E. son las mximas autoridades en el mundo
de la soldadura que dictan las normas de clasificacin de los
electrodos para soldadura elctrica que son ms reconocidas
internacionalmente.
En este tutorial se van a exponer los distintos criterios
existentes para la clasificacin de los electrodos, segn la
composicin de los aceros a soldar y del tipo de proceso
elegido.
5.3 Clasificacin de electrodos para aceros al carbono
La especificacin AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para
soldadura de aceros al carbono, trabaja con la siguiente designacin
para electrodos revestidos:E, indica que se trata de un electrodo
para soldadura elctrica manual;XX, son dos dgitos (o tres si se
trata de un nmero de electrodo de cinco dgitos) que designan la
mnima resistencia a la traccin, sin tratamiento trmico post
soldadura, del metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada2, como
se indican en los ejemplos siguientes:E 60XX62000 lbs/pulg2 mnimo
(62 Ksi)E 70XX. 70000 lbs/pulg2 mnimo (70 Ksi)E110XX. 110000
lbs/pulg2 mnimo (110 Ksi)Y, el tercer dgito indica la posicin en la
que se puede soldar satisfactoriamente con el electrodo en cuestin.
As si vale 1 (por ejemplo, E6011) significa que el electrodo es
apto para soldar en todas posiciones (plana, vertical, techo y
horizontal), 2 si slo es aplicable para posiciones planas y
horizontal; y si vale 4 (por ejemplo E 7048) indica que el
electrodo es conveniente para posicin plana, pero especialmente
apto para vertical descendente.Z, el ltimo dgito, que est
ntimamente relacionado con el anterior, es indicativo del tipo de
corriente elctrica y polaridad en la que mejor trabaja el
electrodo, e identifica a su vez el tipo de revestimiento, el que
es calificado segn 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 ms, por ello a este electrodo se le califica como un
electrodo tipo celulsico.
A continuacin se adjunta una tabla interpretativa para el ltimo
dgito, segn la clasificacin AWS de electrodos:
ltima cifraTipo de corrienteTipo de RevestimientoTipo de
ArcoPenetracin
E XX10CCPI Polaridad inversaOrgnico (1)FuerteProfunda (2)
E XX11CA CCPI Polaridad inversaOrgnicoFuerteProfunda
E XX12CA CCPD Polaridad directaRutiloMedianoMediana
E XX13CA o CC Ambas polaridadesRutiloSuaveLigera
E XX14CA CCPI Polaridad inversaRutiloSuaveLigera
E XX15CCPI Polaridad inversaBajo HidrgenoMedianoMediana
E XX16CA CCPI Polaridad inversaBajo HidrgenoMedianoMediana
E XX17CCPI Polaridad inversaBajo HidrgenoSuaveMediana
E XX18CA CCPI Polaridad inversaBajo HidrgenoMedianoMediana
E 6010: Orgnico; E 6020: Mineral; E 6020: CA y CC polaridad
directa.E 6010: profunda; E 6020: Media.
Por otro lado, los cdigos para designacin que aparecen despus
del guin son opcionales e indican lo siguiente:
1, designa que el electrodo (E 7016, E 7018 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 hidrgeno difusible para niveles de "Z" de 4.8 16 ml de H2
por 100gr de metal depositado (slo para electrodos de bajo
hidrgeno).
R, indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de
absorcin de humedad a 80F y 80% de humedad relativa (slo para
electrodos de bajo hidrgeno).5.4 Clasificacin de electrodos para
aceros de baja aleacinLa especificacin AWS A5.5, que se aplica a
los electrodos para soldadura de aceros de baja aleacin utiliza la
misma designacin de la AWS A5.1. Con excepcin de los cdigos para
designacin que aparecen despus del guin opcionales. En su lugar,
utiliza sufijos que constan de una letra o de una letra y un nmero
(por ejemplo A1, B1, B2, C1, G, M, etc.), los cuales indican el
porcentaje aproximado de aleacin en el depsito de soldadura, de
acuerdo al siguiente cuadro:A10.5% Mo
B10.5% Cr, 0.5% Mo
B21.25% Cr, 0.5% Mo
B32.25% Cr, 1.0% Mo
B42.0% Cr, 0.5% Mo
B50.5% Cr, 1.0% Mo
C12.5% Ni
C23.25% Ni
C31.0% Ni, 0.35% Mo, 0.15% Cr
D1 y D20.25-0.45% Mo, 1.75% Mn
G(*)0.5% mn. Ni, 0.3% mn. Cr, 0.2% mn. Mo, 0.1% mn. V, 1.0% mn.
Mn
(*)Solamente se requiere un elemento de esta serie para alcanzar
la clasificacin G.
A continuacin se adjunta una tabla resumen donde se indica el
tipo de corriente y revestimiento del electrodo segn la norma
AWS:
Clasificacin AWSTipo de RevestimientoPosicin de soldeoCorriente
elctrica
E 6010Alta celulosa, sodioF, V, OH, HCC (+)
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 CA, CC (+) o CC (-)
E 6020 Alto xido de hierro H-Filete CA, CC (-)
E 6020 Alto xido de hierro F CA, CC (+) o CC (-)
E 7014 Hierro en polvo, titanio F, V, OH, H CA, CC (+) o CC
(-)
E 7015 Bajo hidrgeno, sodio F, V, OH, H CC (+)
E 7016 Bajo hidrgeno, potasio F, V, OH, H CA o CC (+)
E 7018 Bajo hidrgeno, potasio, hierro en polvo F, V, OH, H CA o
CC (+)
E 7018M Bajo hidrgeno, hierro en polvo F, V, OH, H CC (+)
E 7024 Hierro en polvo, titanio H-Filete, F CA, CC (+) o CC
(-)
E 7027 Alto xido de hierro, hierro en polvo H-Filete CA, CC
(-)
E 7027 Alto xido de hierro, hierro en polvo F CA, CC (+) o CC
(-)
E 7028 Bajo hidrgeno, potasio H-Filete, F CA o CC (+)
E 7028 Hierro en polvo
E 7048 Bajo hidrgeno, potasio F, V, OH, H CA o CC (+)
E 7047 Hierro en polvo F, V, OH, HV-Descendente.
Segn 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.
5.5 Clasificacin de electrodos para aceros inoxidables
La especificacin AWS A5.4 dicta las normas de clasificacin de
electrodos para soldar aceros inoxidables. Como los casos
anteriores, el sistema de clasificacin de estos electrodos tambin
es numrico.
Como muestras de clasificacin de estos tipos de electrodos son,
por ejemplo, E 308-15, o E 310-16
Antes de entrar en la explicacin del sistema, es conveniente
resaltar que los aceros inoxidables sean identificados de acuerdo a
lo que indica la AISI. As por ejemplo, el acero inoxidable AISI 310
corresponde a un acero cuya composicin qumica es del 25% de Cr y el
20% de Ni, entre sus elementos principales.La especificacin AWS
A5.4, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros
inoxidables, trabaja con la siguiente designacin para electrodos
revestidos:E XXX-YZE, indica que se trata de un electrodo para
soldadura por arco;XXX, indica la numeracin que se corresponde a la
Clase AISI de acero inoxidable, para el cual est destinado el
electrodo.
Y, el penltimo nmero indica la posicin en que puede utilizarse.
As de los ejemplos E 308-15, o E 310-16, el "1" indica que el
electrodo es apto para todas las posiciones.
Z, el ltimo nmero de los ejemplos anteriores (5 y 6) seala 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 nicamente con corriente continua y polaridad
inversa (el cable de la porta-electrodo al polo positivo);
6: significa que el electrodo tiene un revestimiento de titanio,
que podr emplearse con corriente alterna o corriente continua. En
caso de utilizarse con corriente continua, sta debe ser con
polaridad inversa (el cable de la porta-electrodo al polo
positivo).
En algunos casos se podr encontrar que en la denominacin del
electrodo aparece un ndice adicional al final con las letras ELC,
que significa que el depsito del electrodo tiene un bajo contenido
de carbono (E: extra; L: bajo/low; C: carbono).
5.6 Clasificacin de electrodos para metales no ferrosos
La especificacin AWS A5.15 dicta las normas de clasificacin de
electrodos para soldar metales no ferrosos, donde cada trmino
significa:
F: Fundente.6: 60.000 Psi de resistencia a la traccin mnima.A:
Propiedades mecnicas obtenidas sin tratamiento post soldadura (as
welded).2: Resistencia al impacto de 27 mnimo a 20F.
E: Electrodo.M: Contenido medio de manganeso.12: 0.12% de
carbono (nominal).K: Acero calmado.
Composicin qumica de los electrodos para metales no ferrosos
Electrodo AWSComposicin Qumica (%)
CarbonoManganesoSilicioOtros
EL 8a 0,100,30-0,550,050,5
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 flujosLa norma para fundentes identifica los
flujos con el prefijo F (de flujo), seguido de dos dgitos, que
representan los valores medios de resistencia a la traccin y su
especificacin bajo condiciones de impacto. A continuacin se aaden
cuatro dgitos adicionales que representan el electrodo en la
combinacin para determinar las propiedades.Tabla para identificar
las propiedades del electrodo no ferroso
Flujos AWSResistencia a la traccin, psiLmite de fluencia (0,2%),
psiElongacin en 2" %Charpa-V pie/lb.
F60-XXXX62000 a 800005000022No requiere
F61-XXXX20 a 0F
F62-XXXX20 a 20F
F63-XXXX20 a 40F
F64-XXXX20 a 60F
F70-XXXX72000 a 950006000022No requiere
F71-XXXX20 a 0F
F72-XXXX20 a 20F
F73-XXXX20 a 40F
F74-XXXX20 60F
.6. Tcnicas de Soldadura 6.1 Preparacin de Materiales
Segn la forma de la junta y el espesor del material, habr que
utilizar preparaciones adecuadas para obtener una correcta
soldadura que salve las exigencias requeridas.Es interesante llamar
la atencin sobre la preparacin adecuada de las chapas, placas o
elementos a soldar, mediante sucesivas operaciones de aplanado,
trazado y achaflanado o ranurado, segn los casos en que podrn
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 mecnico, que son
los ms adecuados para esta operacin de bordes, se procurar mediante
el empleo de un oxgeno adecuado de pureza y las caractersticas
operativas correctas, obtener superficies limpias, sin estras ni
irregularidades.En el caso de pequeos espesores del orden de 6mm la
preparacin de los bordes puede realizarse fcilmente 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 ltimo 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 tambin por
torno, particularmente los especiales en U o en J y tambin puede
resultar ms conveniente el realizar chaflanes en lnea recta por
cepillo mecnico.
6.2 Tipos de juntas
6.3 Tcnicas de soldeo en las posiciones de la soldadura
6.4 Posicin plana6.4.1 Soldadura de recargue
Revise las prcticas de seguridad para la soldadura. Coloque una
placa plana de metal de desperdicio sobre el banco, cepllela hasta
dejarla limpia de suciedad y escamas. Sujete firmemente la terminal
a tierra a la placa. Ajuste el amperaje de la mquina entre 120 y
140. Coloque el electrodo en el porta electrodo. Encienda la mquina
de soldar. Establezca el arco y forme un pocillo de metal fundido.
Haga un cordn ancho, haciendo correr la varilla en lnea recta sin
movimiento ondulatorio. Haga el segundo cordn de manera que su
orilla quede traslapada sobre el primer cordn. Siga haciendo
cordones hasta que quede completamente cubierta la superficie de la
placa. 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 mquina de soldar capas, apague la
mquina de soldar. Pida a su instructor sugerencias sobre la manera
de mejorar su tcnica.
6.4.2 Soldadura de filete Revise las prcticas de seguridad para
la soldadura. Coloque las placas de acero, cepllela hasta dejarla
limpia de suciedad y escamas. Sujete firmemente la terminal a
tierra a las placas. Ajuste el amperaje de la mquina entre 120 y
140. Coloque el electrodo en el porta electrodo. Encienda la mquina
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 posicin L. La soldadura de filete en
posicin plana se hacen sobre las placas colocadas a un ngulo de 45
grados respecto a la horizontal. Establezca un arco y haga un cordn
que penetre en ambas placas hasta la raz de su interseccin. Limpie
la escoria y cepille la soldadura con cepillo de alambre. Apague la
mquina de soldar. Pida a su instructor sugerencias sobre la manera
de mejorar su tcnica.6.4.3 Soldadura con bisel Revise las prcticas
de seguridad para la soldadura. Bisele una orilla de cada una de
las dos placas de acero, con un soplete de corte, a un ngulo de 30
grados. Deje una cara de raz de 1/8 de pulgada. 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 mquina entre 120 y 140.
Coloque el electrodo en el porta electrodo. Encienda la mquina 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 cordn sencillo en el fondo de la raz de la junta, asegurndose de
que haya igual fusin 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 cordn de
acabado, es decir, el que queda en la parte superior, debe ser un
cordn ancho, hecho con ondeado.
6.4 Posicin horizontal6.5.1 Soldadura de recargue Revise las
prcticas de seguridad para la soldadura. Coloque una placa plana de
metal de desperdicio sobre el banco, cepllela hasta dejarla limpia
de suciedad y escamas. Sujete firmemente la terminal a tierra a la
placa. Ajuste el amperaje de la mquina entre 120 y 140. Coloque el
electrodo en el porta electrodo. Encienda la mquina 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 interseccin. Establezca un
arco, y haga cordones horizontales transversales a la placa que est
en posicin 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 depsito de varias capas de espesor.
EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN
1. Dibuje en un en esquema la seccin transversal de una buena
soldadura de filete.
2. Describa las tres formas de preparacin de reborde utilizada
en la soldadura a tope, y representarlas en un croquis.
3. Describa los mtodos que se usan para soldadura vertical.
4. Por qu se emplea movimiento oscilante en la soldadura
vertical?
5. Qu ngulo de electrodo se usa en soldadura ascendente?
Unidad III. Soldadura en acero inoxidableObjetivos de
aprendizaje
1. Analizar las caractersticas 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 manipulacin de
los mismos de forma correcta.3. Preparar condiciones para la
aplicacin 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 tcnicas de soldeo en
uniones de aceros inoxidable, empleando las normas de higiene,
seguridad y proteccin del medio ambiente, de forma con 100 % de
acierto.5. Cumplir las normas de prevencin de riesgos laborales y
de proteccin ambiental, mediante la prctica de normas amigables con
el medio ambiente, de forma correcta.
1. Introduccin
Los aceros inoxidables que contienen nquel, son indispensables
en la construccin 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 corrosin,
dureza a baja temperatura y buenas propiedades a alta
temperatura.Los aceros inoxidables son una excelente eleccin para
la construccin de equipos para la industria qumica, lctea,
alimenticia, biotecnolgica y para usos arquitectnicos y
relacionados.
1.1 Qu 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 solucin debe ser por lo menos
de un 11,5%. Se adicionan otros elementos de aleacin (Ni, Mo, V,
Ti, Nb) con el fin de mejorar ciertas propiedades como son:
ductibilidad, resistencia al impacto, resistencia al Creep,
resistencia a la corrosin, calor, etc.2. Clasificacin de electrodos
para aceros inoxidablesLa especificacin AWS A5.4 dicta las normas
de clasificacin de electrodos para soldar aceros inoxidables. Como
los casos anteriores, el sistema de clasificacin de estos
electrodos tambin es numrico.Como muestras de clasificacin de estos
tipos de electrodos son, por ejemplo, E 308-15, o E 310-16
Antes de entrar en la explicacin del sistema, es conveniente
resaltar que los aceros inoxidables sean identificados de acuerdo a
lo que indica la AISI. As por ejemplo, el acero inoxidable AISI 310
corresponde a un acero cuya composicin qumica es del 25% de Cr y el
20% de Ni, entre sus elementos principales.
La especificacin AWS A5.4, que se refiere a los electrodos para
soldadura de aceros inoxidables, trabaja con la siguiente
designacin para electrodos revestidos:
E XXX-YZ
E, indica que se trata de un electrodo para soldadura por
arco;
XXX, indica la numeracin que se corresponde a la Clase AISI de
acero inoxidable, para el cual est destinado el electrodo.
Y, el penltimo nmero indica la posicin en que puede utilizarse.
As de los ejemplos E 308-15, o E 310-16, el "1" indica que el
electrodo es apto para todas las posiciones.
Z, el ltimo nmero de los ejemplos anteriores (5 y 6) seala 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 nicamente con
corriente continua y polaridad inversa (el cable de la
porta-electrodo al polo positivo);6: significa que el electrodo
tiene un revestimiento de titanio, que podr emplearse con corriente
alterna o corriente continua. En caso de utilizarse con corriente
continua, sta debe ser con polaridad inversa (el cable de la
porta-electrodo al polo positivo).3. En algunos casos se podr
encontrar que en la denominacin del electrodo aparece un ndice
adicional al final con las letras ELC, que significa que el depsito
del electrodo tiene un bajo contenido de carbono (E: extra; L:
bajo/low; C: carbono.
3. Preparacin de piezas y ajuste del equipo
Al soldar de tope planchas de espesor inferior a 3/16" no se
requiere ms preparacin que el corte de guillotina. Una separacin
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. Tcnicas de soldeo
4.1 Soldadura en posicin plana
En uniones de tope se debe elegir una corriente suficientemente
alta para asegurar una buena penetracin. Cuando se requieren varios
pases para una soldadura, hacer un mayor nmero de pases con
cordones pequeos para evitar las deformaciones producidas por
exceso de temperatura.
Mantener un arco relativamente corto y limitar las oscilaciones
a 2 veces el dimetro del electrodo. Es recomendable mantener la
torcha vertical. Una ligera inclinacin en el sentido del avance se
recomienda en dimetros pequeos. Para mejores resultados, la
oscilacin que se emplee debe ser en forma de U.
4.2 Soldadura de filete horizontal
Esta soldadura requiere un amperaje lo suficientemente alto para
asegurar una buena penetracin en la raz y un depsito bien formado.
Una corriente baja se reconoce fcilmente por la dificultad en
controlar la concentracin del arco en la juntura y por el cordn muy
convexo y de mala apariencia.
Cuando se sueldan partes de igual espesor, el electrodo se debe
mantener en la direccin del avance. Si una parte es de mayor
espesor, el electrodo se debe apuntar hacia esa cara
4.3 Soldadura en posicin vertical
En esta posicin se debe preferir un avance ascendente, con un
amperaje lo ms cercano posible al lmite indicado por la tabla para
el dimetro correspondiente del electrodo de tungsteno. No se
recomienda oscilar el electrodo, sino con un movimiento en forma de
V, cuyo vrtice estar en la raz de la unin. Se le debe mantener un
instante en este punto para asegurar una penetracin adecuada. El
arco se lleva entonces aproximadamente 1/8" hacia un lado,
volviendo inmediatamente a la raz y despus de la detencin
momentnea, se repite la operacin hacia el otro lado.
4.4 Soldadura sobre cabeza
En esta posicin se recomienda soldar con cordones sencillos sin
oscilacin, ya que si se pretende mantener una cantidad de metal
fundido muy grande, resultar un cordn irregular convexo.
Para obtener los mejores resultados se recomienda un arco corto
y ajustar cuidadosamente la corriente para obtener una correcta
penetracin.
5. EquipamientoEquipamiento para soldadura MIG. Las mismas
fuentes de potencia, mecanismos de alimentacin de alambre y torchas
que se usan para la soldadura de aceros ordinarios, se usan en
aceros inoxidables.
Los recubrimientos plsticos en los conductos de alimentacin de
alambre han demostrado ser tiles para reducir el arrastre con
alambres de acero inoxidable.
El proceso MIG tiene ms parmetros que controlar que el TIG y la
soldadura con electrodos recubiertos, tales como amperaje, voltaje,
pendiente de corriente, alimentacin de alambre, velocidad de pulsos
y modo de transferencia del arco. Consecuentemente, las fuentes de
potencia para la soldadura MIG son ms complejas y costosas.
Algunas de las fuentes ms nuevas, tales como la de arco pulsado
sinrgico, han hecho la operacin ms simple, ya que provee slo un
dial de control para el operador, y los otros parmetros se ajustan
automticamente. La corriente de soldadura utilizada es ms del 95%
del tiempo y es de polaridad inversa. Esta corriente da una
penetracin ms profunda que la corriente de polaridad directa, y un
arco ms estable. La corriente de polaridad directa se limita a
aplicaciones que requieren una penetracin superficial, tales como
la soldadura en solapa.
EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN
I. Responda
1. Qu es el acero inoxidable?
2. Nombra las tcnicas de soldeo
3. Cmo se clasifican los electrodos?
4. Cmo se prepara el equipo y las piezas de soldadura?
II. Lea los siguientes enunciados y escriba en la raya un V si
la afirmacin es verdadera o una F si la afirmacin es falsa.
1) En los electrodos segn la norma AWS la letra E indica que es
un electrodo ___. (V)
2) Los dos primeros nmeros del cdigo del electrodo indican la
resistencia mxima a la traccin ___. (F)
3) El tercer nmero del cdigo del electrodo EXX1X significa que
slo puede soldarse en posicin 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
penetracin _____. (V)
Unidad IV. Soldadura en fundicionesObjetivos de aprendizaje1.
Analizar las caractersticas y propiedades de las fundiciones
utilizadas en soldadura, usando la informacin impresa facilitada
por el instructor, expresada verbalmente.2. Clasificar los
electrodos que se utilizan para soldar fundiciones, mediante un
cuadro sinptico, de forma clara y sencilla.3. Preparar condiciones
para la aplicacin del proceso de soldadura con electrodo revestido
en las fundiciones, mediante la organizacin y limpieza del taller y
los puestos de trabajo, en 20 minutos.4. Aplicar las tcnicas de
soldeo en uniones de fundiciones, Usando materiales y herramientas
adecuadas, sin omitir ningn procedimiento. De forma correcta.5.
Cumplir las normas de prevencin de riesgos laborales y de proteccin
ambiental, utilizando los materiales e insumos seguros y amigables
con el medio ambiente.
1. Fundiciones. Clasificacin de los Electrodos. Preparacin de
Piezas y Ajuste del Equipo. Tcnicas 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 S, cuyo contenido
puede estar entre un 1 y 3%. Se obtienen del proceso de fundicin 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 fabricacin de piezas tanto de grandes
como de pequeas dimensiones y con formas complicadas. En comparacin
con los aceros, las fundiciones poseen una serie de ventajas
como:
Son ms econmicas. Son ms resistentes a esfuerzos de compresin.
Presentan una excelente maquinabilidad. Presentan excelentes
caractersticas para resistir vibraciones y para lubricar
superficies de apoyo.
Pero tambin presentan las siguientes desventajas
Son materiales ms frgiles y quebradizos. No admiten
deformaciones por forja ni laminacin.
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.La solidificacin de las fundiciones puede
tener lugar siguiendo el diagrama estable o meta estable en funcin
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 aleacin: estos elementos pueden ser:
Grafitizantes: son elementos que favorecen la solidificacin,
segn el diagrama estable, como, por ejemplo, el Carbono y el
Silicio.
Blanqueantes: son elementos que favorecen la solidificacin, segn
el diagrama meta estable, estabilizando la cementita, como el
Titanio, Cromo, Fsforo. 2. Clasificacin de las fundicionesSegn el
diagrama hierro-carbono, las fundiciones son aleaciones que pueden
contener del 1,7 - 6,67% C. En la prctica 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), Fsforo (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 quizs
sea la ms sencilla la que divide las fundiciones por la forma de
presentarse al Carbono.2.1 Fundiciones sin Grafito: Este tipo
corresponde a la Fundicin Blanca, presenta todo el carbono
combinado en forma de cementita, estas fundiciones son muy duras y
frgiles y no son soldables.
2.2 Fundicin con Grafito en Forma Laminar: Este grupo, salvo la
excepcin de la fundicin ferrtica que tiene la totalidad del grafito
en forma laminar, presenta una pequea cantidad de carbono combinado
como cementita y el resto hasta el total en forma de grafito
laminar. Las fundiciones ms representativas son la Fundicin Gris y
la Fundicin Prelitica.
2.2.1Fundicin con Grafito Esferoidal: Son fundiciones especiales
de alta resistencia y buena tenacidad.
2.2.2 Fundicin Maleables
Resulta de un tratamiento especial de carburacin superficial, es
pues, una materia heterogenia que contiene acero en la superficie y
fundicin en la masa. No es de calidad soldable.
La composicin qumica y la estructura particular de la fundicin,
exigen que sean observadas ciertas reglas fundamentales durante la
soldadura, para obtener buenos resultados. La fundicin es una
aleacin compuesta de hierro, carbono y silicio (adems de unas
trazas de manganeso y fsforo). El carbono se presenta bajo dos
formas:
En forma combinada (cementita, martensita) En forma libre
(lminas o ndulos de grafito)
Si la velocidad de enfriamiento despus de la soldadura es muy
rpida, el carbono libre no dispone de tiempo suficiente para
separarse, de ah la formacin de fundicin blanca dura y frgil". Este
fenmeno 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 despus de la soldadura. En cambio, empleando
metales de aportacin de composicin distinta, tales como los
electrodos en base nquel, la aportacin de calor puede ser limitada,
las zonas de transicin estn menos afectadas por el calor y en
consecuencia, las uniones realizadas son mecanizables.3. Soldadura
de la fundicin grisLas principales dificultades encontradas en la
soldadura de las fundiciones provienen de las tres particularidades
siguientes: Fragilidad, dbil conductividad trmica y cambio de
estructura.Las fundiciones ms frecuentes en la industria son las
fundiciones grises, que son frgiles y se rompen sin deformaciones
plsticas. 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 C. Esta clase de
fundicin es suave y se lima con facilidad. Sus propiedades mecnicas
son con aproximacin:Carga de Rotura15 40 Kg x mm2
Dureza Brinell150 275
Temperatura de Fusin1050 - 1470
Peso Especfico5.12 Kg x dm3
Por lo general las piezas de fundicin gris son soldables, pero
pueden perder su soldabilidad, su calidad soldable debido a que
haya estado expuesta a determinadas condiciones. El C de la
fundicin que se ha expuesto a altas temperaturas durante algn
tiempo (boquillas de mquinas de combustin, barras de parrillas,
etc.) se habr oxidado, lo que queda es hierro al silicio muerto, no
puede soldarse, lo que tampoco puede hacerse con las que han estado
expuestas muchas veces al sol o atmsfera marina o estn saturadas de
cido, aceite o gases.La fundicin se debe soldar siempre en pleno,
debe hacerse una cuidadosa preparacin de chafln al que debe
maquinarse con la lima antes de soldar para quitar las partculas de
grafito que siempre quedan. Los perfiles del chafln deben
redondearse para evitar la acumulacin 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 inclusin de
esprragos en el chafln para asegurar la unin.
Se suelda con y sin calentamiento. Pero nunca la pieza debe de
estar fra. Si la pieza es pequea conviene darle un precalentamiento
general que segn el tipo de fundicin, su estado, etc. oscilan entre
200 y nunca debe sobrepasar los 650 (rojo oscuro). Si se
precalienta con el soplete oxiacetilnico lo que no es aconsejable -
se debe usar llama gruesa han de realizarse dos perforaciones, al
comienzo y al final de la reparacin, para evitar su
prolongacin.
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 200) a lo
ancho de 10 centmetros de cada lado del cordn y su largo. 4.
Recomendaciones para la soldadura de la fundicin4.1 Preparacin de
la pieza
Eliminar todas las trazas de aceite, xido, 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 unin, chaflanar las caras de la unin, la forma el
chafln (V, X o U), depende del espesor de la pieza. El ngulo de
abertura del chafln deber ser aproximadamente 90. La ranura o el
chafln pueden ser ejecutados por amoladura o por medio de una
herramienta neumtica, por limado manual o empleando electrodos de
corte y achaflanado.
Eliminar la costra de la fundicin sobre aproximadamente 20 30mm.
de cada lado de los bordes a soldar. Evitar los bordes vivos y los
ngulos agudos. 4.2 Precalentamiento y soldadura Para la soldadura
por medio de varillas de fundicin parecida al metal base, la pieza
completa debe ser uniformemente precalentada a 600C. Despus de la
soldadura, dejar que la pieza se enfre lentamente, colocndola en un
horno o en arena caliente o en cenizas. Para la "soldadura en fro"
(electrodos, hilos base nquel), realizar cordones cortos de 20 a
30mm. cada vez. Batir cada cordn 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 300-350C. 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 captulos anteriores hemos conocido factores de
primordial importancia para la aplicacin de la soldadura, pero nos
falta todava conocer algunos elementos que son determinantes en la
formacin de la estructura metalrgica en un cordn de soldadura.
Estos elementos pueden variar o no con la aplicacin de una
determinada cantidad de calor en una pieza antes de la soldadura.
Esta cantidad de calor se llama precalentamiento. El
precalentamiento es la aplicacin de una determinada cantidad de
calor al metal base, inmediatamente antes de una operacin de
soldadura. La cantidad de calor del precalentamiento se basa,
estrictamente, en el tipo de metal base, espesor del metal base,
temperatura ambiente, mtodo de soldadura y procedimiento. En
metales ferrosos, el propsito primario del precalentamiento es
retardar la velocidad de enfriamiento de la unin despus de la
soldadura. Un lento enfriamiento de la unin soldada ayudar a
prevenir la formacin de factores indeseables, como: fragilidad,
endurecimiento, sensibilidad al alargamiento. En metales no
ferrosos el precalentamiento se aplica para compensar los efectos
de la conductividad trmica, mientras que en otros se usa para
aliviar las tensiones de enfriamiento y prevenir agrietamiento en
el cordn de soldadura y zona de transicin.
5. Zonas afectadas por la temperaturaHemos visto que la
aportacin de calor en los metales, antes de la soldadura, ayuda a
prevenir la formacin de defectos indeseables, pero es bueno aportar
que las condiciones trmicas durante la soldadura estn 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 mxima a que se somete, la
composicin 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 tambin afecta las
propiedades fsicas del metal. Por lo tanto, podemos determinar como
norma, que la aplicacin rpida de enfriamiento produce una cierta
cantidad de dureza, tenacidad y menos ductilidad.La aplicacin del
precalentamiento en el metal base implica varios procesos y
operaciones por separado, es decir:
La cantidad de calor y mtodo de enfriamiento, no es igual para
todos los metales. Algunos metales no necesitan aplicacin de
precalentamiento, antes de soldar. Mientras que en varios metales
el enfriamiento rpido afecta la calidad del metal base, en otros,
por ejemplo el acero ferrtico, no siendo posible aplicar un
tratamiento trmico de una soldadura, se reduce al mnimo la entrada
de calor durante la aplicacin de la misma, de tal forma que evita
el crecimiento del grano, con la consiguiente disminucin 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, adems el calor