Curso Soldadura Electrodo Revestido

Curso: Soldadura de electrodo revestido

SOLDADURA DE ELECTRODO REVESTIDO OBJETIVO GENERAL Al finalizar el curso el participante podrá soldar estructuras de metal, manejando procesos de corte, unión y fundición de piezas de metal, pudiendo interpretar dibujos o planos donde se plantean especificaciones técnicas. Además el participante logrará:

     

Ejecutar trabajos de mecánica como: trazar, cortar y limar. Taladrar y esmerilar superficies metálicas Prepara, regula y opera equipos de soldar por arco eléctrico. Suelda de acuerdo a normas, juntas a tope con o sin preparación. Suelda en diferentes posiciones. Suelda juntas en ángulo en las cuatro posiciones bajo normas internacionales de aplicación en la industria.

ESTRUCTURA DE CONTENIDOS DEL CURSO Nº

TAREAS

OPERACIONES

TECNOLOGÍA

TIEMPO TOTAL

MECÁNICA DE BANCO

1

Trabajos Básicos en planchas

 Trazar rectas y curvas  Cortar con cizalla  Limar plano y curvo  Granetear

2

Trabajos Básicos en ajuste

 Esmerilar  Taladrar

3

Trabajos Básicos en Perfiles

 Plegar en tornillo y a máquina  Aserrar a mano  Cincelar

                    

Técnicas de trazado La Cizalla. Aplicaciones La lima. Tipos y técnicas de limado. El granete. Técnicas de graneteado. Metrología Sistema métrico Introducción al dibujo técnico Elementos punzantes y cortantes Esmeril. Clasificación y uso. Taladro. Clasificación y uso. Broca helicoidal. Cálculo de taladrado Clases de líneas Clasificación de residuos metálicos ferrosos Lentes de protección para esmerilar Tornillo de banco. Tipos. Plegadoras y su aplicación. Técnicas de aserrado. Cinceles. Tipos. Cálculo con valores angulares Formatos normalizados

20

20

20

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO 4

Preparación y operación del

 Preparar equipo de soldadura al arco



Partes del equipo de soldadura al arco eléctrico.

12

2

equipo de soldadura

eléctrico  Encender y mantener el arco

         

5

Habilitación de cordones y soldado de estructuras en posición plana.

 Depositar cordones angostos  Depositar cordones anchos  Soldar en ángulo exterior (PP)  Soldar en ángulo interior (PP)  Soldar a tope con bisel en “V” (PP)

            

6

7

8

Trabajos de Soldadura al arco eléctrico en posición horizontal

 Soldar en ángulo exterior (PH)  Soldar en ángulo interior (PH)  Soldar a tope con bisel en “V” (PH)

Trabajos de soldadura en posición vertical

 Soldar en ángulo exterior (PV)  Soldar en ángulo interior (PV)  Soldar a tope con bisel en “V” (PV)

Trabajo de soldadura al arco eléctrico en posición sobre cabeza.

 Soldar en ángulo exterior (PSC)  Soldar en ángulo interior (PSC)  Soldar a tope con bisel en “V” (PSC) TOTAL HORAS

                

Clases de máquinas de soldar. Implementos de protección personal. Circuito de soldadura. Arco eléctrico. Longitud de arco. Ley de Ohm. Regulación del amperaje. Ángulos de inclinación del electrodo. Tensión de la corriente eléctrica. Cálculo del amperaje. Movimientos oscilatorios del electrodo. Rellenos con cordones anchos. Importancia de la junta. El apuntalado. Clasificación de los electrodos. Efectos de los rayos del arco. Importancia de la junta a tope con bisel. Ángulos de biselado. Partes de un bisel. Clasificación de las juntas. Movimientos oscilatorios del electrodo. Intersticio. Efectos del calor en los metales Dominio del metal en fusión en esta posición. Posición horizontal. Ángulos de inclinación del electrodo. Simbología básica de soldadura AWS. Intersticio. Movimiento oscilatorio del electrodo. Ley de la gravedad. Simbología básica de soldadura DIN. Selección del electrodo y regulación del amperaje. Temperatura en la posición vertical. Técnicas para soldar en posición vertical ascendente. Técnicas para soldar en posición vertical descendente. Técnicas para soldar sobre cabeza. Movimiento oscilatorio en posición sobre cabeza. Ley de la gravedad. Simbología básica de soldadura DIN. Regulación del amperaje en posición horizontal. Temperatura en la posición horizontal.

36

24

24

24

180

3

TAREA N° 1 SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO INICIACIÓN  Preparar equipo de soldadura al arco eléctrico  Encender y mantener el arco

TAREA N° 2 SOLDADURA AL ARCO EN POSICIÓN PLANA  Depositar cordones angostos  Depositar cordones anchos

3

5

E1G

15

150

20

15

150

70º - 80º 90

POSICIÓN

Nº

01 02 03 04

01

LONGITUDINAL

POSICIÓN

Prepare equipo de soldadura. Prepare material base y de aporte. Encender y mantener el arco eléctrico. Deposite cordones angostos, anchos y superpuestos.

PZA. CANT.

º

TRANSVERSAL

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

ORDEN DE EJECUCIÓN

01

90

º

-

Cincel Martillo Guantes Mandil Careta y anteojos Tenaza

PLACA SOLDADA

150 x 150 x 5

St 37

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

SOLDAR EN POSICIÓN PLANA

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

HT

01/MCM

TIEMPO: 3 2 H r s . ESCALA: 1 / 2

4

OBSERVACIONES REF. H O . 0 1 - 0 5 HOJA: 1 / 2 2004

3/16

15

15

150

7 x 17

15

15

150

CORRECTO

INCORRECTO

17

MUY RÁPIDO

MUY LENTO

a PENETRACIÓN A = 1/3 DEL ANCHO DEL CORDÓN

Nº

01 02 03 04

01

MOVIMIENTOS ESTRECHOS

MOVIMIENTOS ANCHOS

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

ORDEN DE EJECUCIÓN

Prepare equipo de soldadura. Prepare material base y de aporte. Encender y mantener el arco eléctrico. Deposite cordones angostos, anchos y superpuestos.

01

PZA. CANT.

-

Cincel, cepillo de alambre Martillo de peña o pica escoria Guantes Mandil Careta y anteojos Tenaza

PLACA SOLDADA

150 x 150 x 5

St 37

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

SOLDAR EN POSICIÓN PLANA

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

HT

01/MCM

TIEMPO: 3 2 H r s . ESCALA: 1 / 2

5

OBSERVACIONES REF. H O . 0 1 - 0 5 HOJA: 2 / 2 2004

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I OPERACIÓN PREPARAR EQUIPO DE SOLDADURA Esta operación consiste en instalar la fuente de poder (máquina de soldar eléctrica ) a un interruptor manual que permita conectar y desconectar la máquina así como preparar sus accesorios quedando lista para soldar. Se utiliza cada vez que se desea soldar materiales como planchas de aceros sin alear o aleado con la intensidad de corriente adecuada.

PROCESO DE EJECUCIÓN ON

1º Paso : Instale la fuente de poder a la red de energía eléctrica.

OFF

L3

L1 L2

a) Seleccione los cables de alimentación (L1, L2, L3) y conecte la máquina. (Fig.1) OBSERVACIÓN Utilice herramientas para electricista (alicate para corte, alicate, cuchilla y destornilladores) Fig. 2.

+ Fig. 1

+ Fig. 2

b) Conecte los cables en el borne positivo y negativo. (Fig. 3) PRECAUCIÓN CORTE EL PASO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA PARA HACER LA INSTALACIÓN MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

6

Fig. 3

REF. HO.01.

1/2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I

2º Paso : Instale el cable tierra sobre la mesa de trabajo. a) Fije la conexión de masa sobre la mesa de trabajo. (Fig. 4)

Fig. 4

3º Paso : Ajuste el amperaje a la máquina de soldar. a) Seleccione el amperaje según el diámetro del electrodo (Fig. 5)

A

Fig. 5

4º Paso : Coloque el material base sobre la mesa. 5º Paso : Coloque el electrodo en el portaelectrodo. a) Tome el portaelectrodo con la mano más hábil. b) Asegure el portaelectrodo por la parte desnuda en el portalectrodo. (Fig. 6)

Fig. 6

6º Paso : Coloque los accesorios a utilizar. (Fig. 7)

7º Paso : Encienda el motor para aspirar el humo. (Fig. 8) Fig. 7

8º Paso : Prepare el equipo de protección personal.

Motor

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

7

Fig. 8

REF. HO.01.

2/2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I OPERACIÓN PREPARAR MATERIAL BASE Y DE APORTE Esta operación consiste en habilitar el material base (plancha de 150 x 150), y trazar con el gramil o rayador en divisiones de 15 mm por donde tiene que soldarse. Esta operación es fundamental para poder guiarse y depositar cordones de soldadura. Así mismo debe seleccionarse el material de aporte según el material a soldar. Material de aporte

Se aplica cada vez que se tiene que ejecutar operaciones de soldeo (metales ferrosos y no ferrosos).

PROCESO DE EJECUCIÓN 1° Paso: Prepare el material base. a. Limpiando la pieza con el cepillo de acero. (Fig. 1) OBSERVACIÓN El material debe quedar limpio de grasas, óxidos y pinturas. PRECAUCIÓN AL LIMPIAR LA PIEZA PROTÉJASE LA VISTA CON GAFAS DE SEGURIDAD. (Fig. 2)

Fig. 1

Fig. 2

b) Fije el material sobre la mesa o tornillo de banco (Fig. 3).

2° Paso: Trace líneas de referencia con el gramil o rayador.

10

10

15

a) Utilice la regla graduada o gramil para realizar las divisiones sobre la plancha. (Fig. 4)

Fig. 3

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

8

15

a) Seleccionando el material de aporte según el material base a soldar. OBSERVACIÓN C o n s u l t e c o n l a s especificaciones técnicas de soldadura.

6 x 20 = 120

3° Paso: Prepare el material de aporte.

Fig. 4

150

REF. HO.02.

1/1

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I OPERACIÓN ENCENDER Y MANTENER EL ARCO ELÉCTRICO Esta operación consiste en encender y mantener el arco eléctrico con electrodo revestido mediante la soldadura al arco eléctrico que puede realizarse por toque o por frotamiento manteniendo la continuidad del arco.

3

Se aplica cada vez que se va a ejecutar una operación de soldeo con cordones angosto o anchos con electrodo revestido.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1° Paso: Prepare el equipo de soldadura. 2° Paso: Prepare el material base y de aporte. a) Asegúrese que la pieza quede fija sobre la mesa. (Fig. 1) 3° Paso: Encienda la máquina.

Fig. 1

a) Seleccionando la polaridad de acuerdo al electrodo a emplear b)Regule el amperaje de la máquina. C) Fije la conexión de masa sobre la masa de soldar (Fig. 2) 4° Paso: Coloque el electrodo en el portaelectrodo

Fig. 2

PRECAUCIÓN EVITE DE COGER EL ELECTRODO CON LAS MANOS HÚMEDAS O DE LO CONTRARIO UTILICE GUANTES. . (Fig. 3)

Fig. 3

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

9

REF. H.O.03

1/2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I 5° Paso: Encienda y mantenga el arco eléctrico. COMIENZO

OBSERVACIÓN 1. En caso de pegarse el electrodo, muévalo rápidamente de derecha a izquierda sobre su eje. (Fig. 6) 2. En el improbable caso que persista el electrodo adherido, desactive la máquina, una vez frío el electrodo, retírelo con el alicate.

CONTACTO CON LA PLACA

FIN

Fig. 4

A

3 mm

a) Aproxime el extremo del electrodo a la pieza. b) Encienda el electrodo por toque a la pieza de trabajo con el electrodo, y retírelo a 3 mm aprox. para formar el arco eléctrico. (Fig. 4). PRECAUCIÓN UTILICE EL EQUIPO PROTECTOR PERSONAL DE SEGURIDAD. C) E ncienda por frotamiento raspando el material con el electrodo, y luego manteniendola a una distancia de 3mm aproximadamente. (Fig. 5) d) Mantenga también el electrodo a una distancia igual al diámetro de su núcleo.

Fig. 6

e) Repita el paso anterior para lograr a mantener el arco eléctrico. 6° Paso: Apague el arco, retirando el electrodo de la pieza. PRECAUCIÓN EVITE LA HUMEDAD DEL PISO O EN CASO CONTRARIO UTILICE UNA TARIMA DE MADERA. (Fig. 7) Fig. 7

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

10

REF. H.O.03

2/2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I OPERACIÓN: DEPOSITAR CORDONES ANGOSTOS, ANCHOS Y SUPERPUESTOS Esta operación consiste en depositar cordones angostos, anchos y superpuestos sin abultamientos sobre el material mediante el electrodo revestido a través del balanceado correcto y el equipo de soldadura por arco eléctrico. Se utiliza para soldar piezas desgastadas que necesitan ser rellenadas o soldadas como ejes, engranajes, etc. PROCESO DE EJECUCIÓN 1° Paso: Prepare el equipo de soldadura.

15

15

Encender y mantener el arco eléctrico. 15

3°Paso:

7 x 17

a) Trazando líneas de referencia según el plano (Fig. 1).

150

15

2° Paso: Prepare el material base.

a) Regulando el amperaje. b) Seleccionando el electrodo adecuado según el material a soldar.

Fig. 1 150

70º - 80º

4°Paso:

Deposite cordones angostos. a) E n c e n d i e n d o e l a r c o y manteniéndo sobre la superficie de la pieza de trabajo.

90º

Fig. 2

b) Depositando cordones angostos inclinando el electrodo. (Fig. 2, 3 y 4)

Fig. 3

Fig. 4

70º - 80º

POSICIÓN LONGITUDINAL MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

90º

90º

POSICIÓN TRANSVERSAL 11

REF. H.O.04

1/3

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I c) Avanzando con velocidad uniforme y adecuada, manteniendo la altura del arco. Fig. (5)

Fig. 5

Fig. 6 50º

CRÁTER DEL ARCO

f) Reanude los cordones maniobre maniobrando el electrodo Fig. 8, 9 y 10.

Fig. 8

15

Fig. 7

Fig. 9

Fig. 10

g) Deposite cordones en forma paralela (Fig. 11).

MANERA DE CONTINUAR UN CORDÓN

Fig. 11 70º - 80º

15

PRECAUCIONES - USE EL EQUIPO COMPLETO DE PROTECCIÓN. - EMPLEE ALICATES PARA MANIPULAR PLANCHAS CALIENTES.

0

3/16

H) S u e l d e l o s c o r d o n e s alternadamente para evitar deformaciones (Fig. 12).

0º

a8

ÁNGULO DE INCLINACIÓN EN SUPERFICIE PLANA

d) Mantenga la inclinación correcta del electrodo (Fig. 6) e) Antes de reanudar los cordones, limpie la terminación con el pica escoria. (Fig. 7).

ELECTRODO

150

Fig. 12

4

8

5

1

2

6

7

3

5°Paso: Limpie los cordones angostos. a) Sujete la pieza y quite la escoria con el picador (Fig. 13) OBSERVACIÓN La escama o escoria no debe quitarse tan pronto como se termina de hacer el cordón, esperar que la soldadura se enfríe para evitar rajaduras.

Fig. 13

b) Limpie el cordón con el cepillo de alambre. (Fig. 14). PRECAUCIÓN C O L O Q U E S E L O S ANTEOJOS DE VIDRIO CLARO MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

12

Fig. 14

REF. H.O.04

2/3

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I 6º Paso:

Deposite cordones anchos y superpuestos a) Inicie el cordón de relleno entre dos cordones base (Fig. 15). OBSERVACIÓN Desplace el electrodo, con el movimiento indicado en la Fig. 16 b) Suelde en forma continua y a velocidad uniforme Fig. 17.

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

OBSERVACIÓN Alterne la ejecución de cordones para controlar las contracciones (Fig. 18). 1

No interrumpir el arco en el proceso de soldadura, salvo, para renovar el electrodo.

3

4

2

Fig. 18

Rompa el arco, llevando hacia adelante el electrodo: se formará un cráter profundo (Fig. 19). Reinicie el cordón delante del cráter. c)

4°Paso:

Deposite cordones superpuestos entre si en el material base. (Fig. 20)

Fig. 19

Limpie el cordón. PRECAUCIONES - N U N C A C O L O Q U E DIRECTAMENTE EL PORTA ELECTRODO SOBRE LA MESA DE TRABAJO.

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

13

Fig. 20

REF. H.O.04

3/3

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I LAS MÁQUINAS PARA SOLDADURA ELÉCTRICA Y SUS ACCESORIOS Son máquinas eléctricas de las cuales se exige además de la suficiente potencia, las características favorables y necesaria para el fácil encendido y mantenimiento del arco eléctrico, características que son indispensables para una buena soldadura. Estas características son: • Transformar el voltaje de la red eléctrica a un voltaje en vacío, que permita iniciar el arco (voltaje en vacío es el que suministra la máquina antes de iniciar el arco; varía de 30 a 90 voltios). • Una vez iniciado el arco, debe permitir una conversión automática e instantánea del voltaje en vacío a un voltaje de trabajo, que permita mantener el arco (voltaje de trabajo es el que proporciona la máquina cuando el arco está encendido; varia de 17 a 45 voltios). • Permite la regulación de la intensidad de corriente o amperaje necesario para soldar; ese amperaje varia según el diámetro, espesor de la pieza, posición del trabajo, diámetro del electrodo, etc. • Asegurar una alimentación constante de corriente, que permita mantener el arco estable. Además de las características señaladas, una fuente de poder o máquina de soldar debe reunir las condiciones de resistencia y solidez, que le permita trabajar aun estando sometida a las más duras exigencias y condiciones en que se desenvuelve la labor del soldador. En una máquina de corriente alterna (Fig. 1), no es posible diferenciar sus polos, porque cambia en forma continuamente en su sentido y dirección, 60 veces por segundo.

Fig. 1

Partes fundamentales del transformador Un transformador elemental consta de: (Fig. 2). - Un Bobinado Primario

- Un Bobinado Secundario

- El primario es un enrrollamiento de alambre aislado, al que se aplica la tensión que se desea transformar.

- El Núcleo

NÚCLEO BOBINADO PRIMARIO

- El secundario es un devanado de alambre aislado, de donde se obtiene la tensión transformada al valor deseado. - El núcleo es una estructura de hierro, sobre la que se enrollan el primario y el secundario; y que sirve para conducir el campo magnético establecido por el primario, de manera que se enlaza con el secundario. 14

BOBINADO SECUNDARIO

Fig. 2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Principio del transformador Al aplicarse tensión al primario, que es un devanado continuo, empieza a circular una corriente que crea un campo magnético en el centro de la bobina, si la tensión aplicada es alterna, el campo magnético también lo es. El campo magnético es conducido por el núcleo de hierro hasta que atraviesa el devanado denominado secundario. Si en un campo magnético variable se atraviesa por una espira, se determina en ella una tensión alterna inducida: en nuestro caso, las espiras corresponden al bobinado secundario. (Fig. 3)

CIRCUITO MAGNÉTICO

A LA CARGA

A LA RED

Fig. 3 SECUNDARIO

Máquinas con transformador simple Este tipo tiene la propiedad de reducir el voltaje relativamente alto de la línea de servicio a un voltaje bajo, apropiado para soldar. Su uso está limitado a los tipos de electrodos cubiertos o revestidos, diseñados para soldar con corriente alterna (CA). La regulación de la corriente en éstas máquinas se realizan por medio de : - Tomas múltiples de corriente (Fig. 4).

RED ELÉCTRICA ENCHUFE NÚCLEO DE

TOMAS DE CORRIENTE

P

CIRCUITO DE SOLDADURA S

BOBINA DE INDUCTANCIA REGULABLE

HIERRO

Fig. 4

- Por variación del campo magnético en el núcleo (Fig. 5).

ENTRE HIERRO REGULABLE P CIRCUITO DE SOLDADURA

S

Fig. 5 VOLANTE

15

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Máquinas de transformadores con rectificadores Estos aparatos presentan la particularidad de ser alimentados con corriente alterna (C.A.) y de proporcionar alterna o continua para soldar. Constan de un transformador, al igual que los anteriores, y además, de un rectificador. Pueden ser Monofásicas o Trifásicas. La corriente alterna para soldar se obtiene en el bobinado secundario del transformador, sin utilizar el rectificador. Los elementos principales del rectificador son hechos de dos planchas de hierro, sobre los cuales se pega una capa de selenio.

A LA RED C.C.

Fig. 6

A LOS CABLES

El papel del rectificador es transformar la corriente alterna en continua (Fig. 6). El uso de rectificadores tiene su aplicación principal en la soldadura de materiales delgados que requiere una intensidad exacta, usualmente en amperaje bajos. Se usan los mismos electrodos que en emplea las máquinas de motor con generador; por consiguiente, se emplea la polaridad Directa o la Invertida. Características importantes de los rectificadores de silicio Las máquinas provistas de rectificadores de silicio tiene algunas ventajas con relación a otros tipos de rectificadores. Por ejemplo: (Fig. 7) - La eficiencia de los diodos de silicio, pues estos rectificadores bajan al consumo eléctrico de manera sustancial, y - No envejeciendo. La eficiencia, se mantiene normal durante toda la vida del diodo. Además, son menos sensibles al polvo y otras partículas de suciedad. -

No se malogran por falto de uso la máquina funciona igual después de estar inactiva durante largo tiempo, sin necesidad de haberse tomado en cuenta ninguna precaución de mantenimiento o conservación de los diodos de selenio o silicio. Fig. 7 16

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Los accesorios de las máquinas de soldar son: Portaelectrodos El portaelectrodo (Fig. 8) es utilizado para agarrar el electrodo y guiarlo sobre la costura por soldar. Un buen portaelectrodo deberá ser liviano para reducir fatiga excesiva durante la soldadura, para fácilmente recibir y eyectar los electrodos, y tener la aislación apropiada. Alguna de los portaelectrodos son completamente aislados, mientras que otros tienen aislación en el mango, solamente. Al usar un portaelectrodo con quijadas no aisladas, nunca coloque éste en la plancha del banco con la máquina operando, púes esto causará un destello. Siempre conecte los portaelectrodos firmemente al cable. Una conexión floja donde el cable se une con el portaelectrodo puede sobrecalentar el mismo.

Palanca De Expasión De Quijadas Quijadas Reemplazables

Escudo Contra Calor Palana Soltadora

Palana Soltadora

Aislador Especial

Mango Abertura Para Electrodo

Conexión Mecánica De Cable Fig. 8

El uso de cables de tamaño suficiente es necesario para la soldadura correcta. Un cable conductor de 9 metros de un tamaño determinado puede ser satisfactorio para llevar la corriente requerida, pero si se agregue otros 9 metros de cable, la resistencia combinada de los dos conductores reducirá la salida de corriente de la máquina. Si la máquina entonces se ajuste para mayor salida, la carga adicional puede que cause que se sobrecaliente la fuente de fuerza y también aumente su consumo de potencia. El cable primario que conecta la máquina soldadora a la fuente de electricidad también es significante. La longitud de este cable ha sido determinada por el fabricante de la unidad de fuerza eléctrica, y representa una longitud que permitirá operación eficiente de la máquina sin una caída apreciable en el voltaje. Si se usa un cable más largo, se requerirá más voltaje, la caída de voltaje resultante afectará gravemente a la soldadura.

Precauciones en el uso de los portaelectrodos • No deje caer bruscamente al suelo el portaelectrodo. • No consuma el electrodo hasta menos de una pulgada entre su cráter y la mandíbula del portaelectrodo. • Ajuste periódicamente los tornillos que sujetan los aislantes del portaelectrodo. • No los utilice como herramientas de golpe. 17

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Tipos de Conexiones a Tierra Hay varias maneras de lograr una conexión buena a tierra (Fig. 9). El cable a tierra puede estar sujeto al banco de trabajo por una grapa-c, una abrazadera especial para puesta a tierra, o abulonando o soldando una oreja en el extremo del cable al banco.

Cable a Tierra

Banco de Trabajo

Abulanada

Sujetada

Soldada Por Puntas

Fig. 9

Nota: El área superficial fundida de la soldadura por puntos deberá igualar la área de la sección transversal del cable a tierra, para operación eficiente. Grapa para puesta a tierra La grapa para puesta a tierra es vital en un equipo soldador eléctrico. Sin tener la conexión correcta a tierra el pleno potencial del círculo no producirá el calor requerido para soldar. Conexión a masa Constitución Esta constituido por dos brazos (Fig. 10) unidos entre si en el centro por medio de un pasador metálico. Esta provisto de un resorte que se coloca alrededor del pasador para mantener las mandíbulas fuertemente cerradas. Estas mandíbulas poseen en sus extremos contractores de cobre, los cuales permiten un contacto eficiente entre la pieza y la conexión a masa. El terminal del cable está asegurado a la conexión a más con un tornillo fuertemente apretado. Los extremos de los brazos tienen un tubo plástico, como aislante.

Fig. 10

Características Las pinzas para conexión a masa son livianas para conectar rápidamente trabajo. Están fabricadas de acero y cobre. Vocabulario técnico Conexión a masa - Conexión a tierra. 18

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Cable de soldadura Para conectar la máquina de soldar a: (Fig. 11) • El portaelectrodo • La pieza a soldar

Fig. 11

CABLES RECOMENDADOS PARA SOLDAR

DISTANCIA EN METROS DESDE LA MAQUINA DE SOLDAR AL PUNTO DE TRABAJO Amperaje

15

23

30

38

46

53

61

69

100

2

2

2

2

1

1/0

1/0

2/0

150

2

2

1

1/0

2/0

3/0

3/0

4/0

200

2

1

1/0

2/0

3/0

4/0

4/0

250

2

1/0

2/0

3/0

4/0

300

1

2/0

3/0

4/0

350

1/0

2/0

4/0

400

2/0

3/0

4/0

450

2/0

3/0

500

2/0

4/0

SECCION DE LOS CABLES Designación Americana

2

1

1/0 2/0 3/0 4/0

Sección Aproximada 34 43 en mm2

53 67 75 107

DATOS DE LOS CABLES

CALIBRE

DIAMETRO DEL CONDUCTOR DESNUDO en mm.

COBRE

2

8.50

0.000532

0.000820

1

10.15

0.000406

0.000700

1/0

11.15

0.0003222

0.000528

2/0

12.45

0.000256

0.000420

3/0

13.85

0.000204

0.000332

5/0

16.15

0.000161

0.000263

/m

19

ALUMINIO

/m

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Características de una máquina de soldar Para comprar una máquina de soldar, debe indicarse la fuente de corriente eléctrica que va a utilizarse, es decir a la cual va a conectarse la máquina. (Fig. 12) TRANSFORMADOR

Deben señalarse, pues, los datos siguientes: • Clase de corriente de la red general: corriente continua o corriente alterna. • El voltaje de la línea: 220 - 440 voltios. • En casos de una línea de corriente alterna: línea monofásica o trifásica.

CABLE DEL PORTA ELECTRODO

CABLE DE MASA

Fig. 12

Para evitar perturbaciones y accidentes, la preparación, la puesta en marcha y la regulación de los rectificadores y transformadores de soldadura deben efectuarse con ciertas condiciones. Las instrucciones de servicio deben observarse estrictamente. Antes de conectar la máquina de soldadura a la red, cerciorarse que: 1.- La tensión primaria indicada en la placa de características del motor corresponde efectivamente a la de la red; (Fig. 13) 2.- El transformador de soldadura o el transformador de rectificador de soldadura adaptable a varias tensiones, está efectivamente ajustado a la tensión de la red que viene al caso. 3.- Los fusibles (inertes) corresponden efectivamente al valor de intensidad de la corriente primaria de la red (véase la placa de caraterísticas). 4.- Las secciones de los cables de soldadura corresponden efectivamente a la corriente de soldadura máxima y al largo respectivo de las líneas para evitar así perdidas inadmisibles INTERRUPTOR de tensión. 5.- Las conexiones a la red y los cables de soldadura estén aislados indefectiblemente, todas las conexiones limpias, bien montadas, suficien-temente aisladas y protegidas contra contactos extraños. 6.- Conectarse al cable de la pinza portaelectrodo al polo de la máquina que responde al tipo de electrodo. Conectar el cable de soldadura al otro polo de la máquina. 7.- Introducir el enchufe de conexión de la máquina de soldadura en la caja tomacorriente de la red hasta el enclavamiento de la tapa rebatible. 8.- Conectar el interruptor principal de la red. La conexión de las máquinas de soldadura fijas sin enchufe de conexión para la red queda reservada exclusivamente al especialista.

PRINCIPAL DE LA RED FUSIBLES

CAJA TOMACORRIENTE DE LA RED ENCHUFE DE CONEXIÓN

PLACA DE CARACTERÍSTICAS

REGULADOR DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE

Fig. 13

ACOMETIDA PARA LOS CABLES DE SOLDADURA RECTIFICADOR DE SOLDADURA (CORRIENTE CONTINUA PARA SOLDAR)

20

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Para evitar perturbaciones y accidentes, la preparación, la puesta en marcha y la regulación de los convertidores de la soldadura deben efectuarse en ciertas condiciones. Antes de conectar el convertidor a la red, cerciorándose que: 1.- La tensión indicada sobre la placa de características del motor corresponda efectivamente a la red. (Fig. 14) 2.- El motor de las máquinas de soldadura de montaje que se adaptan a varias tensiones de red como indica el esquema de conexiones del fabricante, queda bien ajustado sobre la tensión de red. 3.- Los fusibles corresponden bien a la intensidad de corriente del motor que pertenece a la tensión de la red (véase placa de características). 4.- Las secciones de los cables de soldar corresponden bien a la corriente de soldadura máxima y a la longitud de las diferentes líneas, para evitar así perdidas de tensión inadmisibles. INTERRUPTOR 5.- La conexión a la red y los cables de soldar DE LA RED son perfectamente aislados, todas las acometidas limpias, bien montadas, FUSIBLES suficientente aisladas y protegidas contra contactos no deseados. CAJA 6.- Conectar el cable de la pinza del TOMACORRIENTE DE LA RED portaelectrodo al polo de la máquina que responde al tipo de electrodo. ENCHUFE DE CONEXIÓN Conectar el cable de soldadura de la pieza a soldar al otro polo de la máquina. 7.- Introducir la ficha de contacto del motor de la máquina de soldadura en la caja DE LA INTENSIDAD tomacorriente de la red y dejar encliquetar DEREGULADOR LA CORRIENTE DE SOLDADURA CONMUTADOR DE POLOS la tapa rebatible. Conectar el interruptor de INTERRUPTOR DE ARRANQUE DEL MOTOR (INTERRUPTOR la red cuando existe. EN ESTRELLA - TRIANGULO) 8.- Después de haber accionado cortamente PLACA DE el interruptor de arranque del motor (poner CARACTERÍSTICAS en la primera graduación y después desconectar), observar el rotor durante la marcha en vacío; verificar si la flecha que indica el sentido de rotación, corresponde Fig. 14 bien al sentido de rotación de la máquina. En caso de un sentido de rotación falso, hacerlo invertir. CONVERTIDOR DE SOLDADURA (CORRIENTE CONTINUA PARA SODLAR)

Mantenimiento * Cada operario de máquina debe conocer los controles, las piezas fundamentales y la manera como solucionar un desperfecto, para mantenerla siempre en óptimas condiciones de uso. * En las máquinas de soldar, hay algunos tipos que mayormente no requieren de mantenimiento por medio de aceites o reconstrucción de piezas desgastadas, pero si, estar libres del polvo y de la humedad. * Este tipo de mantenimiento se da, generalmente, en las máquinas estáticas. En cambio, en las rotativas el mantenimiento es más costoso, por que sus piezas sufren desgastes al estar en constante rozamiento, por lo que, obligadamente, hay que lubricarlas. * Así, en las máquinas con motor de combustión debe cambiarse las escobillas carbones o a veces, hacer un rebobinado (caso de las máquinas con un motor eléctrico). 21

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I TIPOS DE MÁQUINAS Las máquinas de soldar son clasificadas con diferentes criterios. Adoptaremos la siguiente clasificación: a.- Máquinas estáticas

b.- Máquinas rotativas

• Transformadores

• De motor eléctrico.

• Rectificadores

• De motor a combustión interna pudiendo ser: 1.- A gasolina 2.- A petróleo (diesel)

• Transformadores - rectificadores

Las máquinas estáticas son las que no poseen elementos en movimiento continuo; excepcionalmente algunas poseen un ventilador. Las máquinas rotativas son las que si poseen elementos en rotación constante. Las Máquinas Estáticas a su vez se clasifican en: 1.- Máquinas tipo transformador. Proporcionan corriente alterna para soldar. (Fig. 1)

Fig. 1

2.- Máquinas tipo rectificador. (Fig. 2) Son máquinas transformadoras que, con rectificadores, cambian la corriente alterna a corriente continua para soldar.

Fig. 2

3.- Equipos transformador-rectificador. Estas máquinas proporcionan tanto corriente continua como corriente alterna para soldar. Su construcción eléctrica especial permite cambiar de una corriente a otra con sólo mover una llave de conmutación. (Fig. 3)

22

Fig. 3

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Por ejemplo se dirá que una máquina de soldar es estática, cuando ésta máquina, para su funcionamiento, no requiere que giren sus piezas y su pieza principal es un transformador. En cambio con las máquinas rotativas es diferente, las cuales necesariamente tienen piezas en constante movimiento de giro (tal como el rotor, colector, etc.), generalmente estos generadores funcionan a combustión o con motor eléctrico. Estas máquinas estáticas de corriente alterna se dividen dos tipos: a.- Máquinas de transformador simple (Fig. 4) b.- Máquinas de transformador con rectificador (Fig. 5)

BOBINADO PRIMARIO BOBINADO SECUNDARIO A LA RED

A LOS CABLES

NÚCLEO

Fig. 4

A LA RED

C.C. A LOS CABLES

Fig. 5

23

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Máquinas de transformadores con rectificadores Estos aparatos presentan la particularidad de ser alimentados con corriente alterna (C.A.) y de proporcionar alterna o continua para soldar. Constan de un transformador, al igual que los anteriores, y además, de un rectificador. Pueden ser Monofásicas o Trifásicas. La corriente alterna para soldar se obtiene en el bobinado secundario del transformador, sin utilizar el rectificador. Los elementos principales del rectificador son hechos de dos planchas de hierro, sobre los cuales se pega una capa de selenio. El papel del rectificador es transformar la corriente alterna en continua (Fig. 6). El uso de rectificadores tiene su aplicación principal en la soldadura de materiales delgados que requiere una intensidad exacta, usualmente en amperaje bajos. Se usan los mismos electrodos que en emplea las máquinas de motor con generador; por consiguiente, se emplea la polaridad Directa o la Invertida.

A LA RED C.C. A LOS CABLES

Fig. 6

Características importantes de los rectificadores de silicio Las máquinas provistas de rectificadores de silicio tiene algunas ventajas con relación a otros tipos de rectificadores. Por ejemplo: (Fig. 7) -

La eficiencia de los diodos de silicio, pues estos rectificadores bajan al consumo eléctrico de manera sustancial, y

-

No envejeciendo. La eficiencia, se mantiene normal durante toda la vida del diodo. Además, son menos sensibles al polvo y otras partículas de suciedad.

-

No se malogran por falto de uso la máquina funciona igual después de estar inactiva durante largo tiempo, sin necesidad de haberse tomado en cuenta ninguna precaución de mantenimiento o conservación de los diodos de selenio o silicio.

Esta máquina es un ejemplar de un transformador rectificador. El tipo ha sido diseñado para el proceso de soldadura por arco proceso de soldadura por arco protegido con gas noble (Argón, Helio). 24

Fig. 7

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Máquinas rotativas Las Máquinas Rotativas están compuestas básicamente de un motor, que proporciona una determinada velocidad de rotaciones a una determinada velocidad de rotación a un dínamo, el cual produce la corriente eléctrica apropiada para soldar. El motor puede ser: • Eléctrico, funcionando con la corriente eléctrica proveniente de una red general de electricidad. (Fig. 8) • De combustión, sea a gasolina o petróleo. Estas máquinas son utilizadas preferentemente en los lugares que carecen de una red general de electricidad.

M 3

G

Fig. 8

Para su funcionamiento, las máquinas rotativas requieren del movimiento interno de sus piezas. Es así como, el rotor y el colector de los generadores, producen C.C. Las máquinas de motor generador son propulsadas por: - Motor eléctrico. - Motor de gasolina, o - Motor de petróleo (Diesel). Cuando son impulsadas por motores de combustión interna, los equipos son independientes de las corriente eléctrica de alimentación y se utiliza en zonas carentes de energía eléctrica (Red Pública). La función de un generador soldador es producir corriente apropiada para mantener un arco estable. Funciona con polaridad directa, o invertida, según el tipo de trabajo por hacer o el tipo de electrodo que se va usar. Es necesaria gran amplitud de corriente soldadora; por tanto, éstas máquinas deben construirse de modo que sea fácil regularizar la corriente, para atender a los diferentes requerimientos. 25

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Máquinas de motor eléctrico (C.C.) Son equipos de voltaje constante. Los controles autoindicadores y los diales del regulador facilitan al operario la selección de las características del arco y de los amperajes, permitiéndolo regular la máquina y obtener una combinación ventajosa de voltiamperios, en cualquier clase de trabajos, posiciones y tipos de electrodos. (Fig. 9 y 10). Interruptor de polaridad Selector de corriente

Selector de trabajo

HOBART WELDER

Un generador CD como fuente de Potencia para soldadura por arco.

Fig. 9

Fig. 10

El equipo tiene un costo mucho más elevado que él de los transformadores, porque su mecanismo es mucho más complicado. La industria trabaja generalmente con equipos potentes, desde 150 o más de 1000 A. Pueden ser móviles o estacionarios. Máquinas de motor de gasolina Son impulsadas por un motor refrigerado con agua. Con estos equipos se puede soldar con polaridad directa o invertida. Su sistema de arranque puede ser o no con batería, con su respectivo mecanismo de regulación. Están provistas de regulador doble continuo que permite la selección de la cantidad de tipo adecuado de corriente soldadora. También cuenta con una derivación del KW para corriente continua de 110 voltios, para impulsar herramientas y alumbrado, equipos diseñados para trabajos en el campo, donde carecen de energía eléctrica de la red pública.

Fig. 12

Fig. 11

Las máquinas que muestran las figuras 11 y 12, son algunas de las tantas formas, tamaños y marcas que existen en el mercado. 26

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I EQUIPO Y HERRAMIENTAS DE TRABAJO El soldador debe disponer en su puesto de trabajo aparte de los medios de trabajo necesarios, de dispositivos para sujetar las piezas a soldar y para proteger los alrededores. 1. Mesa de soldar de acero donde se encuentra la acometida del cable de soldar y la caja para electrodos. 2. Mesa de aspiración con reja, sirviendo de apoyo a la pieza a soldar. Aspiración de los gases, vapores y humos hacia abajo, así como hacia arriba o hacia el lado; el tubo es fijo o flexible. (Fig. 1 y 2) 3. Taburete 4. Estante para suspender el portaelectrodo. 5. Tienda protectora de material antirreflectante. (Fig. 3) 6. Cortina protectora de un material refractario. 7. Medios conductores de corriente 8. Un martillo para picar (o un pequeño a aire comprimido).Un martillo a mano y un cincel para desprender la escoria y las salpicaduras de soldadura. 9. Un cepillo de alambre de una o de dos filas. 10.Una escoba a mano para eliminar los restos de escoria y las salpicaduras de soldeo sueltas, igualmente depósitos de óxido. 11. Tenazas Tenazas de forja para sujetar y mover piezas calientes. Caja para electrodos

Tienda protectora

Tubo aspirador flexible Cortina protectora

Fig. 1 Motor

Estante para portaelectrodo

Mesa aspiradora con reja sirviendo de apoyo a la pieza, aspiración de gases, vapores y humos hacia abajo.

Fig. 3

Mesa aspiradora con reja aspiradora de gases, vapores y humos hacia abajo, además hacia arriba con un tubo aspirador flexible

Fig. 2

27

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Accesorios para limpieza Son herramientas adecuadas para la limpieza de las piezas antes y después de soldar. Se estudian en conjunto a pesar de tener características diferentes. El cepillo de acero: Está formado por un conjunto de alambres de acero y un mango de madera por donde se sujeta (Fig. 4).

Mango Cuerpo

Fig. 4

Alambre

Picador o piqueta: Están constituidos por un mango que puede ser de madera o de metal como indican las Fig. 5 (a y b), Fig. 6.

A

Fig. 5

Fig. 6

B

Su cuerpo es alargado; uno de sus extremos termina en punta y el otro en forma de cincel. Los picadores tienen sus puntas endurecidas. Existen otros tipos de picadores combinados con el cepillo de acero (Fig. 7). 28

Fig. 7

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I EL ARCO ELÉCTRICO Es el fenómeno físico por el paso de una corriente eléctrica a través de una masa gaseosa, generándose en esta zona una alta temperatura, la cual es aprovechada como fuente de calor para fundir los metales a soldar.

MÁQUINA DE SOLDAR ELÉCTRICA ELECTRODO ARCO

Características El arco eléctrico llamado también arco PIEZA voltaico, desarrolla una elevada energía en forma de luz y calor, alcanzando una Fig. 1 temperatura de 4000°C, aproximadamente. Se forma por el contacto eléctrico y su posterior separación a una determinada distancia más o menos fija de los polos positivo y negativo. Este arco eléctrico se mantiene por la alta temperatura del medio gaseoso interpuesto entre ambos polos (Fig. 1). Ventajas Se aprovecha como fuente de calor en el proceso de soldadura por arco, con el fin de fundir los metales en los puntos que han de unirse, de manera que fluyan a la vez y formen una masa sólida. Desventajas Provoca irradiaciones de rayos: luminosos, ultravioletas e infrarrojos los cuales producen transtorno orgánico. Clases de Arco Eléctrico Se la llama al espacio comprendido entre el extremo del electrodo y el metal base a soldar, también se le conoce con el nombre de "Distancia de arco", los tres tienen su aplicación llegado el momento y estos son: 1.- Arco Normal (Fig. 2) : Que es cuando la distancia "B" es igual al diámetro (D) del electrodo. Esta distancia de arco es muy aparente para los operarios con poca experiencia o que recién se inician en la soldadura. 2.- Arco Corto (Fig. 3) : Se llama así cuando la distancia "B" es menor que el diámetro "D" (el alma del electrodo). Esta distancia es empleada mayormente por los soldadores de más experiencia, especialmente para soldar electrodos básicos, obteniendo cordones limpios, bien conformados, libres de proyecciones (chispas). 3.- Arco Largo (Fig. 4) : Es cuando la distancia "B" es mayor que el diámetro del alma del electrodo. No se aplica para soldaduras, en este caso resultan deficientes con muchas proyecciones, con electrodos celulósicos se practican cortes de emergencia en planchas, platinos y tuercas en sitios apartados donde no se cuenta con equipos oxicortadores. D

D

D

B

B B

Fig. 2

Fig. 3

29

Fig. 4

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Generación del Arco Voltaico Para comprender mejor la generación del arco eléctrico a la soldadura, es necesario conocer ciertos principios fundamentales relacionados con la electricidad. a) El circuito Eléctrico.- una corriente eléctrica no circula si no tiene un camino errado sobre sí; éste camino se llama circuito eléctrico. b) El circuito de soldadura por arco eléctrico .- la corriente fluye a partir del borne de la máquina de soldar, donde se fija el cable del electrodo (1), y termina en el borne de la máquina, donde se fija el cable de tierra o de trabajo (2). Como puede observarse en la Fig. 5, a partir del punto (1) la corriente fluye al porta electrodo y por éste al electrodo salta la electricidad a la pieza formando el arco eléctrico; sigue fluyendo la electricidad por el metal base al cable, de tierra (2) y vuelve a la máquina. El circuito está establecido sólo cuando el arco se encuentra encendido. c) Voltaje y Amperaje.- El agua circula a lo largo de un tubo, si existe una "presión" que impulse; el flujo de electrones dentro de un conductor (máquina en funcionamiento). Esta "presión", que induce una corriente eléctrica, se llama diferencia del potencial, tensión o voltaje. El voltaje se expresa en voltios y se mide con el voltímetro y un regulador de voltaje por una magnitud en una unidad de tiempo (metros cúbicos por segundo). En igual forma se utiliza, para expresar la magnitud de corriente eléctrica, la cantidad de electricidad por segundos La unidad utilizada es el Culombio por Segundo, lo que se expresa en Amperios, y se mide con un instrumento llamado amperímetro. Todas las máquinas de soldar cuenta con reguladores, que permiten variar el Fig. 5. Flujo Eléctrico amperaje o intensidad de corriente eléctrica necesaria para soldar. Circuito y partes del arco eléctrico El operario soldador debe conocer, además del arco eléctrico mismo, como regular el arco. Esto requiere conocimientos del circuito de soldadura y de la máquina que entrega la corriente eléctrica utilizada por el arco. (Fig. 6 y 7) El circuito de soldadura esta formado por la máquina de soldar, los cables conductores, el electrodo o metal de aporte y la pieza a soldar. Generador o Transformador Cable del Electrodo Electrodo Flujo Eléctrico

Pieza

Prensa Masa

Cable de tierra o Masa Fig. 6

30

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I El circuito se inicia en el borne del cable del electrodo y termina en el borne de conexión del cable de tierra o masa. La corriente circula por el cable del electrodo hacia el porta electrodo, continuando hasta el electrodo metálico donde produce el arco. Desde el otro lado del arco la corriente circular por el metal base al cable de tierra y regresa a la máquina soldadora. El circuito se mantiene cerrado mientras se suelda, y se corta al retirar el electrodo.

Electrodo

Varilla de aporte Revestimiento Metal en Fusión Protección Gaseosa Escoria Arco Metal Base

PARTES DEL ARCO ELÉCTRICO Fig. 7

Proceso de Soldadura

Movimiento lento

TOQUE

9 mm

20 mm

Movimiento rápido

Encendido del arco La base fundamental de la soldadura por arco es el mantener la continuidad del arco eléctrico. Se mantiene este arco cuando se obliga a la corriente a saltar el espacio de aire entre la punta del electrodo y el metal base. El operario debe saber encender el arco y mantenerlo en la longitud correcta, con facilidad y rapidez. Hay dos métodos generales para encender el arco:

Fig. 8

Fig. 9 Por Toque

Por Frotamiento

Por el método de frotamiento, (Fig. 8) con el electrodo se frota la superficie de la pieza como si se tratara de un fósforo. Al producirse el arco, se mantiene el electrodo a una altura determinada de la superficie de la pieza. Por el método de toque, (Fig. 9) el electrodo toca la pieza suavemente y, al producirse el arco, se levanta el electrodo para mantenerlo a la altura conveniente. Para mantener el arco encendido es necesario mantener el electrodo a una altura constante; cuando esta es muy pequeña, el electrodo se pega a la pieza, y cuando es muy grande, se "rompe" el arco, es decir, deja de producirse. Como Encender el Arco Eléctrico Saber encender el arco y mantener su continuidad es una de las bases de la soladura eléctrica. Se enciende el arco cuando la corriente eléctrica es obligada a saltar el espacio existente entre la punta del electrodo y el metal base, manteniendo una longitud adecuada, que permita formar un buen cordón de soldadura. Electrodo al iniciarse el arco

Un método para el encendido del arco es el sgte.: Se mueve el electrodo sobre la plancha, inclinándolo ligeramente, como si se raspara un fósforo. (Fig. 10)

Fig. 1 Encendido del Arco Método por Rascado Fig. 10

31

Electrodo al quedar establecido el arco

Pieza de Trabajo

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I INTENSIDAD DEL ELECTRODO El circuito de la corriente de soldadura abierto (marcha en vacío), la tensión UE entre el electrodo y la pieza a soldares igual a la pieza en vacío UO de la máquina de soldadura (Fig.1). No pasa corriente ninguna (corriente I = O ); el diagrama indica en el punto UO (Fig.4) la tensión de vacío. En el momento del cebado del arco, la corriente se pone en cortocircuito por el asiento del electrodo de la pieza a soldar (Fig.2).Una corriente muy fuerte fluiría si no fuera limitada por la construcción de la máquina de soldadura.

Fig. 1 Circuito de la corriente de soldadura abierto el electrodo no toca la pieza

En los generadores de soldadura a tensión constante (como máquinas múltiples para soldadura), esta limitación se puede obtener por una resistencia óhmica. Entonces la corriente de cortocircuito se rige por la ley óhmica. IK =

UB R

En este caso la tensión de los bornes UB es constante. Así la corriente cortocircuito IK depende exclusivamente de la magnitud de la resistencia R interpuesta. Cuando aumenta la resistencia, la corriente de cortocircuito disminuye propor-cionalmente. En el momento de la puesta en cortocircuito del circuito de la corriente de soldadura sin tener en cuenta las resistencias en el electrodo y en la pieza a soldar, la tensión UE entre los puntos tomacorrientes del electrodo y de la pieza a soldar es igual a cero (Fig.2). Y en la figura 4, el punto IK resulta para esta corriente de cortocircuito.

Fig. 2 Circuito de la corriente de soldadura cortocircuitado el electrodo toca la pieza

32

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I

Cuando se conectan los puntos UO y IK por una línea recta, esta última es la característica descendente (característica estática) de la máquina de soldadura a tensión constante para cada una de las resistencias en cuestión. El arco establecido, la tensión entre las dos extremidades del arco se llama tensión en el arco (UL) (Fig.3). En el taller no se puede medir esta tensión. Sin considerar las resistencias eléctricas en el electrodo y en la pieza a soldar, se supone igual a UE (UL = UE). Esta tensión pertenece al punto de trabajo sobre la característica estática. La magnitud de la corriente de soldadura correspondiente se puede leer en el diagrama. (Fig.4).

Fig. 3 Circuito de la corriente de soldadura cerrado arco establecido

La tensión en le arco depende siempre de la longitud del arco; los puntos de trabajo de la línea característica varían según las diferentes longitudes del arco, y con ello, varía también la corriente de soldadura. Más largo que llega a ser el arco, más pequeña se hace la corriente de soldadura, e inversamente. Cuando se emplean resistencias óhmicas (Fig. 1 y 3 ) par mantener la característica descendente, se produce una destrucción de energía eléctrica. A pesar de esto, el procedimiento de la limitación de corriente s rentable en las máquinas múltiples para soldadura (convertidores, rectificadores) . En las máquinas de soldadura de un solo puesto y sin embargo (generadores, rectificadores y transformadores de soldadura), la característica descendente necesaria para la soldadura se obtiene por vía electromagnética y con pérdidas insignificantes.

Fig. 4 Característica estática

33

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I CONTRACCIÓN Y DILATACIÓN Todos los metales al calentarse aumentan de tamaño y al enfriarse se reducen; son fenómenos producidos por la acción de la temperatura, que provocan deformaciones en las piezas soldadas. a este fenómeno se le conoce con los nombres de dilatación y contracción, respectivamente. Durante el proceso de soldadura, el calor producido por el arco tiende a calentar la pieza y por tanto a dilatarse; una vez terminada la soldadura, la pieza se enfría y consecuentemente tiende a contraerse. Los mismos están presentes en todos los procesos, donde hay aplicación de calor y enfriamiento; produciendo así dilataciones y contracciones respectivamente. La dilatación y la contracción de las piezas que se sueldan trae como consecuencia: • Las deformaciones de las piezas soldadas. • La formación de tensiones internas que debilitan la junta soldada. No podemos evitar la dilatación y la contracción, pero si podemos ayudar a prevenir y controlar sus efectos mediante la aplicación de las reglas comprendidas en los importantes puntos siguientes: 1.- Reducción de las fuerzas causantes de la contracción. 2.- Utilización de las fuerzas que causan la contracción para reducir las deformaciones. 3.- Equilibrar las fuerzas de contracción por medio de otras fuerzas. 4.- Reducción de las fuerzas causantes de contracción. Tipos Las contracciones se presentan en forma longitudinal y transversal. Contracción Longitudinal Al depositar un cordón de soldadura sobre la cara superior de una plancha delgada y perfectamente plana, la cual no ha sido fijada o sujetada, esta se doblará hacia arriba en dirección al cordón, a medida que éste se enfría según lo indica la Fig. 1.

Fig. 1

Contracción Transversal Si dos planchas se sueldan a tope, y las mismas no han sido sujetas conjuntamente, éstas se curvarán aproximándose entre sí en sentido transversal, debido al enfriamiento del cordón de soldadura. (Fig. 2).

Fig. 2

Las contracciones son perjudiciales en la soldadura, ya que al no poderse eliminar totalmente, producen tensiones y grietas internas en las piezas. 34

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Mediante la aplicación de las siguientes reglas es posible disminuir o reducir el calentamiento de las piezas que se sueldan y, en consecuencia, sus efectos: a.- Utilizar el menor número de pasadas o cordones (Fig. 3). Evite realizar varios cordones con electrodos delgados y prefiera hacer pocos cordones con electrodos de mayor diámetro.

Demasiadas pasadas

Preferible Fig. 3

b.- No suelde con exceso. No debe depositar material que no sea necesario. Un exceso de material no aporta mayor resistencia a la junta; al contrario, calienta más la pieza y se gasta más material y tiempo.

Exceso de material Fig. 4

c.- Realiza soldaduras salteadas. (Fig. 5) A menudo es posible depositar las 2 terceras partes de metal de aportación y obtener igual resistencia; por ello, si es posible, prefiera una soldadura salteada antes de una continua.

Fig. 5

a

d.- Preparar adecuadamente la pieza. Es posible reducir la intensidad de la contracción preparando adecuadamente la pieza. (Fig. 6) En la preparación de la junta se deben observar los ángulos correctos para el achaflanado (a, b) la separación de los bordes ( c ) y la altura de la raíz o talón (d), teniendo presente que estos valores están en función del espesor de la pieza (e), tipo de electrodo y material base.

e

b

c Fig. 6

60º

E

R = 1,5 e

e.- Ejecutar la soldadura por retroceso. Si una junta larga requiere un cordón continuo, es posible reducir la contracción soldando por retroceso. (Fig. 7) El sentido del avance puede ser hacia la izquierda, pero cada cordón parcial debe ejecutarse de izquierda a derecha, como se indica en la figura.

3º

3º

2º

Fig. 7

35

1º

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Medidas a Tomar Para neutralizar estos efectos, se tomarán las medidas siguientes: a) Se fija por medio de prensas o refuerzos. b) Se distribuye en forma equilibrada el calor en la pieza. c) Se procede al pre y post-calentamiento. d) Se compensan los efectos del cordón. Observación Cuando se realicen soldaduras, en piezas de espesor y éstas se fijen por medio de prensas y refuerzos, deberá considerarse un tratamiento térmico o mecánico posterior, para aliviar las tensiones internas. Utilización de las fuerzas que causan la contracción para reducir la deformación Las siguientes reglas permiten cumplir este enunciado: a.- Presentar las piezas fuera de posición. Si se presenta las piezas tal como se indica en la figura, o sea desalineadas, luego de ejecutado el cordón la fuerza de la contracción los alineará. La Fig. 8 (a, b, y c) son ejemplo de aplicación de esta regla. b.- Separar las piezas para equilibrar la contracción. Es a veces conveniente la separación desigual de 2 planchas antes de soldarlas, para que se contraigan a medida que avanza la soldadura.

A

B

C

Planchas con separación desigual Fig. 8

Equilibrio de las fuerzas de contracción con otras fuerzas Las normas que se presentan a continuación pueden ayudar a cumplir este objetivo. a.- Equilibrar las fuerzas de contracción con otras fuerzas equilibradas. Un orden adecuado en la aplicación de cordones de soldadura equilibrará los esfuerzos que se produzcan. (Fig. 9 a y b)

3º 1º 2º 4º Fig. 9 - B

Ejemplos.

Fig. 9 - A

1º

3º

5º

2º

4º

6º

I-5-9-13 4-8-12

b.- Aplicar alternadamente los cordones para evitar la contracción. El ejemplo (Fig. 10) más claro de esta regla es la soldadura de un eje que debe rellenarse en la forma que se indica para evitar su deformación. 36

3-7-11 2-6-10 Fig. 10

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Deformación de los ejes y bloques El espesor y la forma de las piezas a soldar tienen una influencia decisiva en la seguridad de la soldadura, ya que el espesor y la forma determinan en primer lugar la velocidad de enfriamiento. Estas diferencias en el desarrollo del enfriamiento de la pieza provocan esfuerzos y modificaciones de estructura que afectan a su calidad. Demostrando la influencia del espesor El exterior de un bloque (pieza de forja, acero colado), llevado a la temperatura de forja, se enfría mas rápidamente que su interior. Las zonas marginales se enfrían primeras y se contraen. (Fig. 11) El núcleo enfriándose mas lentamente, se contrae por consiguiente mas tarde que las zonas marginales. En este proceso se ve estorbado por las zonas marginales ya contraídas y mas frías. El enfriamiento ulterior del núcleo genera esfuerzos internos de tracción y esfuerzos externos de comprensión. Fig. 11

Demostrando la influencia de la forma de la pieza Una viga en T se enfría de manera desigual en su sección, hasta llegar a la temperatura de laminado. (Fig. 12) El alma se enfría mas rápidamente y empieza a contraerse, mientras que las gruesas alas de enfrían más lentamente, para contraerse más tarde. Entonces se ven estorbadas por el alma ya contraída. Con el enfriamiento ulterior se producen esfuerzos de comprensión en el alma, sobre todo en sentido longitudinal, y esfuerzos de tracción en las alas. Demostrando los efectos al soldar El calentamiento local al soldar genera: • Tensiones, y además. • Modificaciones desfavorables de la estructura.

Fig. 12

El punto de soldadura calentado se ve estorbado en su dilatación por el material frío vecino, y, por consiguiente, se contrae. En el enfriamiento, el punto de soldadura queda retenido por el material vecino y así estorbado por su en su contracción. De aquí resultan importantes esfuerzos de tracción en el metal depositado. Siempre según la configuración y sobre todo según la de formabilidad (elasticidad) de la pieza a soldar, estos esfuerzos de tracción pueden provocar distorsiones o deformaciones, incluso grietas. El calor se pierde rápidamente por el material frío ambiente y así se genera un temple más o menos brusco, lo que crea el peligro de una estructura endurecida, y con ello de grietas (modificación de la estructura). La influencia desfavorables del calor puede aminorarse, según la pieza a soldar, por las medidas siguientes: (Fig. 13) La construcción de la pieza a soldar debe, en la medida de lo posible, tener en cuenta todas las influencias a que esta sujetada por su configuración, la naturaleza del material, el espesor y la forma del elemento de construcción. • El procedimiento al soldar, el metal de aportación y el orden de las operaciones de soldadura deben adaptarse a la pieza a soldar y al material. • El empleo de electrodos gruesos. Fig. 13 • Teniendo en cuenta la dilatación térmica de la pieza cuando se ejecute la soldadura. Esfuerzos de Compresión • Recocido de estabilización de la pieza soldada después de soldar (550° a 650° C). 37

Esfuerzos de Tracción

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I CÁLCULO DEL AMPERAJE La mejor información sobre el amperaje con que se puede usar un electrodo es la que suministra el fabricante del mismo, sin embargo, existen algunos métodos de tipo práctico, que nos permiten calcular en forma aproximada, el amperaje que se debe emplear para cada diámetro de electrodo. Estos métodos son: 1.

La intensidad necesaria para un electrodo se puede calcular aplicando la siguiente fórmula: I = 50 (f mm-1) I = Intensidad en amperios f mm = Diámetro del electrodo en mm. Ejemplo: Cálculo de la intensidad para un electrodo de: 1/8 I I I

= 3.2 mm. = 50 (3.2-1) = 50 x 2.2 mm = 110.0 = 110.0 A

Esto nos indica que para soldar con un electrodo de 1/8 se debe graduar en la máquina 110A aproximadamente.

2.-

Para cada electrodo se deben usar aproximadamente 40A, por cada mm de diámetro. Ejemplo: Cálculo de intensidad necesaria para un electrodo de 5/32 de diámetro. 5/32 = 4 mm 40x4=160 Lo anterior nos indica que para un electrodo de 5/32 se deben utilizar 160A aproximadamente.

3.-

Para calcular aproximadamente, el amperaje necesario para un electrodo se realiza la división que muestra la fracción en pulgadas. El amperaje ser0 igual al valor que nos indican la tres primeras cifras decimales. Ejemplo: Cálculo del amperaje necesario para un electrodo de 5/32 5/32 = 0.156 Esta operación nos dice que para un electrodo de 5/32 se deben usar aproximadamente 156 Amperios. 38

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I

En el comportamiento de una corriente eléctrica de soldadura, se distingue tres tipos de tensiones: Tensión en vacío Es la tensión antes de iniciar el arco (60 a 70 V más o menos). Tensión de cebado Es la tensión en el momento de hacerse el arco (mínima). Tensión de trabajo Es la tensión durante la soldadura (30 V aproximadamente). En la soldadura con corriente alterna, puede regularse solamente la intensidad de corriente (amperaje) requerida. Para la soldadura con corriente continua, hay aparatos que permiten su regulación (tensión). En la corriente continua para soldar, es posible cambiar el sentido de circulación de la corriente (polaridad); este cambio de polaridad viene indicando en los folletos de los electrodos. Para calcular la intensidad normal de un electrodo, se toma como base 35 A por cada milímetro de espesor del núcleo. Ejemplo : Para un electrodo de 4 mm de diámetro la intensidad normal será: f 4 mm x 35 A / mm f 140 A. Los valores usuales se presentan en la tabla siguiente:

DIÁMETRO DEL ELECTRODO

mm

INTENSIDAD

TENSIÓN

Aproximadamente (A)

Aproximada ( V )

1

35

18

2

70

19 A 21

3

105

22 A 25

4

140

26 A 28

5

175

29 A 30

6

210

31 A 36

39

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I

La intensidad (amperaje) necesaria a emplear en determinado electrodo, se calcula aplicando la formula siguiente: 1 mm f E 35 - 45 A Esta formula se puede aplicar para los electrodos celulósicos de esta manera: 1 mm f 35 A

Ejemplo: si vamos a soldar con un electrodo celulósico de f 1/8" = 3 mm entonces: 1 mm 35 A A 35 x 3= 3 x 105

En el caso de los electrodos rutílicos de f 1 mm 40 A 3 x

1/8" = 3 mm será: 40 x 3 = 120 A

En el caso de los electrodos férricos de f 1 mm 45 A 3 x

1/8" = 3 mm 135A

Estos valores de intensidad se pueden ajustar en mayor o menor proporción según los siguientes factores: 1.- Espesor del metal base. 2.- Grosor del revestimiento del electrodo. 3.- Posición en que se va a soldar, 5% menos de amperaje si se va a ejecutar sobre cabeza. 4.- Caída de tensión (voltaje), que se produce cuando el voltaje de la instalación baja ostensiblemente cuando gran cantidad de maquinaria eléctrica trabaja al mismo tiempo que la máquina de soldar; para aumentar la intensidad es necesario mover el reostáto de la máquina de soldar hasta encontrar la intensidad adecuada.

40

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I ELECTRICIDAD BÁSICA, TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA Nociones de electricidad con relación al arco eléctrico Para comprender mejor la aplicación del arco eléctrico a la soldadura, es necesario conocer ciertos principios fundamentales relacionados con la electricidad. A) Voltaje y Amperaje El agua circula a lo largo de un tubo, si existe una presión que lo impulse; en la misma forma, la corriente eléctrica fluye o circula a través de un circuito, si existe una “presión” que impulse el flujo de electrones dentro de un conductor (máquina en funcionamiento). Esta “presión”, que induce una corriente eléctrica, se llama diferencia de potencial, tensión o voltaje. El voltaje se expresa en voltios y se mide con el voltímetro; algunas máquinas de soldar poseen voltímetro y un regulador de voltaje. La cantidad de agua, que pasa por un tubo, se mide por la magnitud en una unidad de tiempo (metros cúbicos por segundo). En igual forma se utiliza para expresar la magnitud de corriente eléctrica la cantidad de electricidad por segundo. La unidad utilizada es el Culombio por Segundo, lo que se expresa en Amperio, y se mide con un instrumento llamado amperímetro. Todas las máquinas de soldar cuentan con reguladores que permiten variar el amperaje o intensidad de corriente eléctrica necesaria para soldar. B) Clases de Corriente Eléctrica En trabajos de soldadura por arco eléctrico se pueden utilizar dos clases de corriente según sea la conveniencia y necesidad del mismo: la corriente alterna y la corriente continua. Estas corrientes son producidas por generadores, dándoles el nombre de alternadores a los que producen la C.A. y dínamos a los que producen la C.C. Corriente Alterna (CA). El flujo de corriente varía de una dirección a la opuesta. Este cambio de dirección se efectúa 100 a 120 veces por segundo. El tiempo comprendido entre los cambios de dirección positiva o negativa se conoce con los nombres de ciclo o período (50 a 60 ciclos). La Corriente Alterna varía constantemente de polaridad en un circuito (Fig. 1), pasando de negativo a positivo de acuerdo a su frecuencia, pero, por ejemplo, la corriente tiene una frecuencia de 60 ciclos; según esto, una bombilla encendida interrumpe su iluminación 60 veces por segundo.

0

Corriente Continúa (CC). El flujo de corriente conserva siempre una misma dirección: del polo negativo al positivo. Como su nombre lo indica, fluye en un solo sentido y en forma continuada (Fig. 2), por esto mismo, tiene un polo negativo y polo positivo fijo. Son a estos polos que se 0 conectan el cable porta-electrodos y la pieza a soldar. 41

+ Fig. 1

+Fig. 2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I En el Perú utilizamos, por lo general, la corriente alterna de 220 voltios y 60 ciclos. Esta corriente es transportada por redes eléctricas monofásicas, que utilizan 2 cables, o bien es conducida por redes eléctricas trifásicas, que utilizan 3 cables de transportación. Las máquinas de soldar pueden utilizar tanto la corriente monofásica como la trifásica. C) Polaridad. En la corriente continúa es importante saber la dirección del flujo de corriente. La dirección del flujo de corriente en el circuito de soldadura es expresada en término de POLARIDAD. Si el cable del porta-electrodo es conectado al polo negativo (-) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo positivo, el circuito es denominado POLARIDAD DIRECTA o NORMAL. Electrodo

Cuando el cable del porta-electrodo es conectado al polo positivo (+) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo negativo, el circuito es denominado POLARIDAD INVERTIDA o INDIRECTA. (Fig. 3)

Fuente de Poder

Pieza de Trabajo

Grampa de Tierra

Polaridad Directa

En algunas máquinas no es necesario cambiar los cables en los bornes, porque poseen una manija o llave de conmutación que permite cambiar de polaridad con un simple movimiento. En una máquina de corriente alterna no es posible diferenciar los cables por sus polos, porque la electricidad fluye por ellos

Porta Electrodo

Fig. 3

Polaridad Invertida

Efectos de polaridad en la soldadura (Fig. 4) Un soldador debe familiarizarse con los efectos de la polaridad en el proceso de soldadura. Generalmente, el electrodo conectado al polo positivo (polaridad invertida) permite una mayor penetración y el electrodo conectado al negativo (polaridad directa) da una mayor velocidad de fusión. Corriente contínua Polaridad Invertida

Sin embargo, los componentes químicos del revestimiento del electrodo pueden hacer variar los efectos de la polaridad y, por ello, es conveniente seguir las instrucciones del fabricante para conectar el electrodo correctamente, ya sea al polo positivo o negativo. Cuando se suelda con un electrodo, debe usarse siempre la polaridad correcta para obtener los resultados satisfactorios que se esperan. Buena penetración, aspecto uniforme del cordón, excelente resistencia de la junta soldada.

Corriente Continua Polaridad Directa

Corriente Alterna

EFECTO DE LA POLARIDAD Y DEL TIPO DE CORRIENTE Fig. 4

42

SOLDADURA DE MANTENIMIENTO Polaridad directa e invertida En toda corriente eléctrica se presenta una diferencia de tensión la cual determina un sentido de la corriente haciendo que esta circule de un polo positivo a un polo negativo. De aquí obtenemos la palabra "Polaridad", por la cual sabemos la dirección del flujo de corriente. OBSERVACIÓN La polaridad sólo puede determinarse en las máquinas de corriente directa (C.D.). En la industria se conocen las polaridades positivos y negativas como polaridad Inversa y Directa. Cuando el cable del electrodo, se conecta a la terminal positiva (+) de la máquina hay polaridad positiva (Fig. 5).

CABLE DEL ELECTRODO Fig. 5

Cuando el cable del electrodo se conecta a la terminal negativa (-) de la máquina, la máquina estará en polaridad negativa (-) Fig. 6. La mayoría de las máquinas tienen marcados los signos más y menos.

CABLE DEL ELECTRODO Fig. 6

Cuando los signos ya no se pueden descifrar, se procede al ensayo de agua de la siguiente manera: Se sumergen los extremos de dos hilos enlazados, mediante la pinza del portaelectrodo y la pinza de tierra a una distancia y a una profundidad de 1 cm. en un recipiente lleno de agua.

1 cm

Cuando pasa la corriente alrededor del cable, borne, o terminal negativo se formaran burbujas. (Fig. 7).

+

Fig. 7

43

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I D) Fenómenos del arco eléctrico para soldar En los polos del arco, el voltaje varía según la longitud de éste. Al rozar el electrodo con la pieza, el voltaje es cero y va aumentando a medida que la longitud del arco se hace mayor, hasta que, por alejarse demasiado el electrodo, el arco se interrumpe y la máquina vuelve a su "voltaje en vacío", que es siempre más elevados que el voltaje de trabajo. Para fundir el electrodo y, por lo tanto, la pieza a soldar debe elevarse a medida que aumenta el diámetro del electrodo utilizado. La regulación o aumento del amperaje la hace el soldador.

Tipos de Corriente Eléctrica

Corriente Continua El sentido de la corriente es igual y permanente

Tensión en V

+

PL + tiempo

NL -

-

Corriente Alterna ( ) El sentido de la corriente es variable o alternante

Tensión en V

+

-

L1, L 2 o L3

Media onda positiva

N tiempo

(2 conductores bajo corriente)

Media onda negativa

PE

1 período

Conductor de protección

44

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I

Corriente Trifásica (3)

Tensión en V

+

3 corrientes alternas compuestas (sincronizadas)

L1

L2

L3

L1 L2 tiempo

-

L3 (3 conductores bajo corriente) N Conductor central para circuito en Y

PE Conductor de protección

Selección de máquina a utilizar Hemos de considerar la intensidad máxima que el aparato ha de poder suministrar, según el diámetro de los electrodos que hemos de emplear con más frecuencia y los espesores de los materiales a soldar. A continuación damos algunas características y sus defectos en las máquinas de C.C. y C.A. a que nos permitirán seleccionar en mejor forma el tipo a utilizar: CARACTERÍSTICAS

C. C

C. A

Factor de Potencia

Bueno

Bajo: debe contar la máquina con un condensador.

Tensión de marcha en vacío

Hasta 100 V. sin peligro

Peligrosa para el operario si se trata de sitios de poco espacio o húmedo. Tensión efectiva para marchar en vacío: máximo 70 V.

Efectos del soplo magnético

Más fuerte

Bajos: de aquí que se prefiera para trabajos propensos.

Polaridad

Materiales de aportación

Libertad de escoger los polos, buena distribución del calor al soldar. Puede soldarse con toda clase de electrodos para hierro, acero y ,metales no ferrosos, incluso con electrodos de carbón. 45

No pueden elegirse los polos, no se pueden escoger electrodos con polaridad prescrita. Sólo pueden emplearse electrodos recubiertos para aceros. Los metales no ferrosos sólo son soldables condicio-nalmente.

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I CIRCUITO ELÉCTRICO EN LAS MÁQUINAS DE SOLDAR El circuito Eléctrico Una corriente eléctrica no circula si no tiene un camino errado sobre sí; éste camino se llama circuito eléctrico. El circuito de soldadura por arco eléctrico La corriente fluye a partir del borne de la máquina de soldar, donde se fija el cable del electrodo (1), y termina en el borne de la máquina, donde se fija el cable de tierra o de trabajo (2). Como puede observarse en la Fig. 1, a partir del punto (1) la corriente fluye al porta electrodo y por éste al electrodo salta la electricidad a la pieza formando el arco eléctrico; sigue fluyendo la electricidad por el metal base al cable, de tierra (2) y vuelve a la máquina. El circuito está establecido sólo cuando el arco se encuentra encendido.

1

2

Fig. 1 Flujo Eléctrico

Portaelectrodo Electrodo Máquina de soldar Pieza

Cable 1 Cable 2

Fig. 2 Diagrama del Circuito de Soldadura por Arco Eléctrico

Polaridad, corriente continua y corriente alterna (Fig. 3) Algunos electrodos (como los electrodos básicos), solamente se puede soldar con corriente continua y con polaridad invertida; la explicación es la siguiente; con la corriente alterna hay un punto de tensión y amperaje cero, donde el arco voltaico se apaga y se vuelve a encender, este fenómeno crea dificultades a los electrodos de difícil reencendido. (Fig. 4)

(-)

A

(+)

Polaridad directa, apta para electrodos rutílicos, el cordón es plano y con baja penetración

(+)

GAS IONIZADO

B U E U Tensión de encendido

(-)

t

W

t

Polaridad inversa para electrodos básicos el cordón es abultado y tiene alta penetración

Punto de tensión cero en corriente alterna Fig. 3

Fig. 4

46

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Algunas máquinas de soldar tienen voltímetro y un regulador de voltaje, pero todas las máquinas en general tienen reguladores que permiten variar el amperaje o intensidad de corriente eléctrica necesaria para soldar. En las máquinas de corriente continua se determinan el polo positivo y el polo negativo en los bornes donde se fijan los cables; el polo positivo tienen el signo (+) y el polo negativo, el signo (-). Cuando el cable del porta-electrodo se fija al borne señalado con el signo (-), decimos que la polaridad es Directa o Normal. Cuando hacemos lo contrario, decimos que la polaridad es Indirecta o Invertida. GRÁFICO A

GRÁFICO B

Positivo

Negativo

Electrodo

Electrodo

Pieza

Pieza Negativo

Positivo

Polaridad Invertida

Polaridad Directa Fig. 5

Los gráficos (A) y (B) nos indican como se efectúa el cambio de polaridad para el electrodo sea, polaridad invertida y polaridad directa. (Fig. 5) Hay aparatos de soldar que tienen un dispositivo especial que, por medio de una palanca, cambian la polaridad (Gráfico C), evitándose así la desconexión de los cables. (Fig. 7)

GRÁFICO C POSITIVE OFF

NEGATIVE

Fig. 6

47

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I PROYECCIÓN ORTOGONAL Concepto de Proyección Plasmar gráficamente la concepción imaginaria de un objeto, (como una pieza de maquinaria) es dibujar, sencillamente. Pero si este dibujo va a cumplir una misión que termina en la fabricación de una pieza de máquina, entonces debemos hacer el dibujo a base de proyecciones establecidas por normas. Proyección Ortogonal Hay varias clases de proyecciones que estudiaremos posteriormente, pero la más importante es la ortogonal, llamada también multivista o diédrica. Consiste en presentar cada uno de los lados del objeto por separado, para detallar y dimensionar debidamente. (Fig. 1)

Vista Superior

C

Vista principal o Frontal

Vista lateral

Fig. 1

B

A 48

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Proyección Ortogonal Es la proyección que sirve para representar la forma exacta de un objeto. Esta representación se hace sobre planos perpendiculares entre sí y a las proyecciones se las denomina vistas. Para obtener las vistas hay que trazar perpendiculares desde las aristas del objeto hacia los planos de proyección. La proyección ortogonal es considerada como la base fundamental del Dibujo Técnico. Sin el dominio de ella no puede haber un buen aprendizaje del dibujo. (Fig. 2) Elementos que intervienen en la Proyección Ortogonal Los elementos que constituyen una proyección ortogonal son los siguientes: - El observador, o sea la persona que va ejecutar el dibujo. - El objeto, o sea lo que se va a dibujar. - Las líneas de proyección paralelas son los rayos visuales que, al llegar a un plano cualquiera, dejan una serie de puntos que, unidos, nos dan la proyección del objeto (vista). - El plano de proyección es la superficie plana imaginaria hacia donde van todas las líneas de proyección y en donde quedan determinadas las formas del objeto. En la práctica, el plano de proyección se reemplaza por una hoja de papel de dibujo o cartulina.

90º

Plano de proyección

Objeto

Vista ortogonal

Líneas de proyección paralelas Observador Fig. 2

49

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Determinación de Proyecciones o Vistas Generalmente, es necesario tener tres vistas del objeto para determinar su forma y dimensiones exactas. Estas vistas son: la vista frontal (Fig. 3), la vista superior (Fig. 4) y la vista lateral (Fig. 5). 90º

OBTENCIÓN DE LA VISTA FRONTAL

VIS TA

FR ON

TA L

OBTENCIÓN DE LA VISTA SUPERIOR Fig. 3

VIS TA

FR ON

TA L

OBTENCIÓN DE LA VISTA LATERAL IZQUIERDA

VIS TA

SU

PE

RIO

R

VIS TA FR ON TA L

Fig. 4

L RA TE LA A TA ERD S I V UI IZQ VIS TA SU PE R

Fig. 5

50

IO R

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Ordenamiento del dibujo de las tres vistas principales El giro que se debe hacer para ordenar las tres vistas principales se realiza tal como se indica en la siguiente figura. (Fig. 6)

Vista frontal

Vista lateral izquierda

Vista superior

Fig. 6

Sistemas de Proyección de Vistas Ortogonales En al campo de Dibujo Técnico existen dos sistemas que normalizan la disposición de las vistas ortogonales: a) El sistema ISO b) El sistema ASA ISO

International Standard Organization (Organización Internacional de Normalización)

ASA

Americam Standard Association (Asociación de Estándares Americanos)

51

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I En el sistema de proyecciones ISO-DIN, (Fig. 7) la imagen o forma del objeto (Vista) resulte como arrojada o proyectada en posición opuesta en relación con la posición del observador lo que quiere decir que cuando miramos el objeto de frente: (la imagen o vista resulta proyectada hacia atrás, si miramos el objeto desde la parte de arriba, la vista resulta en la parte de abajo, visto desde el costado derecho. Resulta en el costado izquierdo, visto desde el costado izquierdo resulta en el costado derecho y así la proyección de las vistas resultan en posición opuesta a la ubicación o punto de vista del observador. Recuerde el siguiente gráfico para identificar el sistema DIN. Notese que el objeto queda, entre el observador y el plano de proyección.

Plano de proyección

Objeto

Vista ortográfica frente

Lineas de proyección paralelas Observador

Fig. 7

El calzo en los seis planos de proyección sistema D.I.N. (Fig. 8) 1. Plano vertical frontal 2. Plano horizontal superior 5. Plano vertical lateral derecho 4. Plano horizontal inferior 3. Plano vertical lateral izquierdo

4

6. Plano vertical posterior

5

1

3

6

2

Fig. 8

52

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I En el sistema A.S.A. (Fig. 9) La imagen o forma del objeto (VISTA) resulta como atraída hacia la posición del observador (persona quien realiza el dibujo); vale decir que se nosotros miramos de frente, el resultado sera una vista situada delante de nosotros, si miramos el objeto desde arriba, el resultado sera una vista ortográfica ubicada en la parte superior (plano superior), vista desde un costado derecho:

Vista ortográfica frente

Objeto

Lineas de proyección paralelas

Plano de proyección

Resultado al costado izquierdo, resultado costado izquierdo (lateral izquierdo) y así continuar con las otras vistas. Recuerde el siguiente gráfico para identificar el sistema A.S.A.

Observador

Fig. 9

Notese que entre el observador y el objeto por dibujar, queda proyectada la vista.

El calzo en los seis planos de proyección sistema A.S.A. (Fig. 10) 9 10 12 1

2 12 13

5 9

9 9

6

4

2

10 11

1

10

1

11

2

14

1 14

8 8

5

1

3

2 8 3 4

5

12 4

7

5

6

13

2 4

7 6

10 5

7 6

1. Plano vertical frontal 2. Plano horizontal superior 3. Plano vertical lateral derecho 4. Plano horizontal inferior 5. Plano vertical lateral izquierdo 6. Plano vertical posterior

3

8 7 6 14

4 13

Fig. 10

53

12 13

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Ejemplo

1. Sistema ASA

2. Sistema DIN

54

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I NORMAS INTERNACIONALES

ASA

AMERICAN STANDAR ASSOCIATION Asociación Estándar Amaericana: Es una norma más utilizada en los Estados Unidos y empleada por algunos países de América Latina, cuya función es designar los componentes E.

VSM

VERBAND SHWELLERISCHER MACHENIN INDUSTRIELLER Norma poco oficial o nivel internacional creado y utilizado en le país de Suiza.

ITINTEC

INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y DE NORMAS TÉCNICAS Es el reglamento oficial empelado en nuestro país lo cual toma como base los sistemas Americanos y Europeos.

DIN

DESHSCHER INDUSTRIE NORME NORMAS INDUSTRIALES ALEMANAS Creada en el país de Alemania y utilizada por algunos países latino americanos.

VDE

VERBAND DEUTSCHER ELECTROTECHNIKER Norma de la República Federal Alemana muy utilizada para diferenciar circuitos de automatización.

JIS NEN UNI NEMA

JAPANESSE INDUSTRIAL STANDARD Normas estandarizada en el Japón y con aquellos países que reciben su tecnología. NEDERLAND NORM Es una norma que se imparte en los países bajos de Europa. UNA NORMA ITALIANA Es un Sistema Europeo de origen italiano que rige en ese país. ASOCIACIÓN DE FABRICANTES DE MATERIAL ELÉCTRICO Esta conformada por diseñadores y fabricantes que debido a las exigencias se vieron obligadas a crear esta norma para designar los componentes eléctricos.

CSA

CANADIAN STANDARDS ASOCIACION ASOCIACIÓN ESTANDAR CANADIENSE Es una norma que con ligeras variaciones de los Norteamericanas es utilizada por canada.

UNE

UNA NORMA ESPAÑOLA

NBN

NORMA BELGA Creada y utilizada por el país de Bélgica y los países que reciben su tecnología. 55

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I SIGLAS DE NORMAS ELÉCTRICAS

CEI

COMITATO ELECTROTECHNICO - ITALIA

BS

BRITISH STANDART - REINO UNIDO

DIN

DEUTSCH INDUSTRIC NORM - RFA

IEC

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISION

JIS

JAPANESE INDUSTRIAL STANDART - JAPÓN

NBN

NORMAS BELGAS - BÉLGICA

NEW

NERLANDESE NORM - PAÍSES BAJOS

NF

NORMAS FRANCESAS - FRANCIA

OVE

OSTERRETCHISCHER VERBAND FUR ELEKTROTECHNIK - AUSTRIA

UNE

NORMA ESPAÑOLA

SAA

STANDART ASSOCIATION OF AUSTRALIA - AUSTRALIA

SABS

SOUTH AFRICAN BUREAN OF STANDARS - REPÚBLICA SUR AFRICANA

56

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I

SEN

SVENSKA ELEKTRISKA NORMES - FRANCIA

VDE

VERBAICEL DEUTSCHER ELEKTROTECHNIKER - RFA

CSA

CANADIAN STANDARS ASSOCIATION CANADA

SI

SISTEMA INTERNACIONAL

NORMA

DESCRIPCIÓN

GOST

NORMA DE LA REPÚBLICA SOCIALISTA Creada en Rusia (URSS) y empelado también por los países de lo cual reciben su tecnología

SI

SISTEMA INTERNACIONAL

NF

NORMA FRANCESA Esta norma fue creada y es utilizada en el país de Francia

CEI

COMISIÓN ELECTROTÉCNICA INTERNACIONAL La CEI a través de su Comité Técnico Nº 24 (cantidades y Unidades Eléctricas y Magnéticas) mantiene contacto con el Comité Te/12 encargado de magnitudes, unidades, símbolos, factores y Tablas.

57

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I EQUIPOS DE PROTECCIÓN El peligro para el soldador que representan las radiaciones de calor y de luz, así como la energía eléctrica (también rayos ultravioletas), chispas y salpicaduras, exigen medios especiales de protección. (Fig. 1) Herramientas del soldador Se debe considerar como herramientas del soldador todos aquellos útiles que le permiten ejecutar su trabajo en forma adecuada y sin riesgo para su persona. Podemos enumerar como tales: El vestido, que debe ofrecer comodidad y seguridad, compuesto por un delantal de cuer, guantes, mangas, polainas, gorro y, de ser posible, botas de cuero con suela de material aislante; la careta o casco protector, cuyos vidrios protectores deben cambiarse cada vez que carezcan de buena visibilidad; gafas, en casos de no tener ventanilla móvil la careta; alicate para coger las piezas calientes; pica-escoria, para eliminar la escoria y materias sólidas extrañas; y una escobilla de acero para limpiar la superficie de las piezas y los cordones. Fig. 1 Soldador con Vestimentas Protectoras.

Características detalladas Mandil De cuero o de amianto para proteger la ropa y el cuerpo. (Fig. 2)

Mandil Fig. 2

Gabachas o delantal Son de forma común (Fig. 3) o con protector para las piernas (Fig. 4) Su objetivo es proteger la parte anterior del cuerpo y las piernas hasta las rodillas.

Chaleco o casaca Su forma puede verse en la Fig. 5. Se utiliza para proteger especialmente los brazos y el pecho. Su uso es frecuente cuando se realizan soldaduras en posición vertical, y sobre la cabeza.

Fig. 3

Fig. 4 Fig. 5

Mangas: Estas tienen por objeto proteger solamente los brazos del soldador (Fig. 6). Tienen mayor uso en soldaduras que se realizan en el banco de trabajo y en posición plana. Existe otro tipo de manga en forma de chaleco que cubre a la vez parte del pecho (Fig. 7). 58

Fig. 6

Fig. 7

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Una vestimenta de protección en amianto ligero con revestimiento de aluminio para proteger el cuerpo entero durante la soldadura contra piezas llevadas a temperaturas elevadas.

Guantes Con vueltas de cuero o de amianto para proteger las manos. (Fig. 8) Son de cuerpo o asbesto y su forma varía. Los guantes de asbesto justifican su uso solamente en trabajos de gran temperatura. Debe evitarse tomar piezas muy calientes con los guantes de cuero ya que estos se deforman y pierden su flexibilidad.

Fig. 8

Manguitos

Manguitos De cuero para proteger los brazos. (Fig. 9)

Fig. 9

Polainas: De cuero estas se utilizan para proteger las piernas y los pies del soldador (Fig. 10).

Fig. 11

Cojines

Cuero

Polainas

Fig.10

Cojines De cuero para sentarse o arrodillarse protegiéndose así contra el frío. (Fig. 11)

Puntera de acero

Fig. 12

Zapatos de Seguridad Son tipo botín con amarras y suela de caucho para protección de descargas eléctricas. Pueden ser con punta reforzada o punta de acero, éstos últimos protegen de cualquier golpe que se reciba en los dedos del pie, de cualquier accesorio pesado. (Fig. 12) Conservación. Es importante mantener estos elementos en buenas condiciones de uso, libre de roturas, y su abotonadera en perfecto estado. Deben conservarse limpios y secos, para asegurar una buena aislación eléctrica. 59

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I

Casco protector o careta Proteger la cabeza y, en particular, los ojos. Las manos quedan libres para trabajar. Un casco soldador o escudo de mano adecuado es necesario para toda soldadura por arco (Fig. 13) Un arco eléctrico produce una luz brillante y también emite rayos ultravioleta e infrarrojos invisibles, los cuales pueden quemar los ojos y la piel.

Fig. 13

Casco

Nunca vea el arco con lo ojos descubiertos dentro de una distancia de 16 metros. Ambos, el casco y el escudo de mano están equipados con lentes teñidos especiales que reducen la intensidad de la luz y filtran los rayos infrarrojos y ultravioleta. Las caretas de protección están hechas de fibra de vidrio o fibra prensada y tiene una mirilla en la cual tienen un vidrio neutralizador llamado inactínico, y los vidrios protectores de este. Se usan para resguardar los ojos y para evitar quemaduras en la cara.

Fig. 14

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 18

Fig. 19

Tipos: Las caretas para soldar pueden ser de diseños variables (Fig. 14, 15 y 16). Hay caretas combinados con un casco de seguridad para realizar trabajos en construcciones (Fig. 17) y con adaptación para proteger la vista cuando haya que limpiar la escoria (Fig. 18). Caretas (Fig.19) además de los ojos también protege la cara; esta careta debe ajustarse a la cabeza con firmeza para evitar su caída.

60

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Una pantalla Para proteger la cara y una mano. (Fig. 20) Una mano queda libre para trabajar. Existen también las pantallas de mano (Fig. 21) que tienen aplicación en trabajos de armado y punteado por soldadura. Su uso no es conveniente en trabajos en alturas o donde el operario necesite además de soldar sujetar piezas o herramientas. Fig. 20 Pantalla

Condiciones de uso: Las caretas deben usarse con la ubicación y cantidad requerida de vidrios protectores (Fig. 22). El vidrio inactinico debe ser seleccionado de acuerdo al amperaje utilizado. Debe mantenerse la buena visibilidad cambiando el vidrio protector claro cuando éste presente exceso de incrustaciones metálicas. Evite las filtraciones de luz en la careta. Esta no debe ser expuesta al calor ni a golpes. Los lentes vienen en diferentes colores para varios tipos de soldadura. En general, la práctica recomendada es la siguiente:

Fig. 21

Fig. 22

Anteojos o lentes: Los anteojos de seguridad (Fig. 23) son elementos utilizados para preservar los ojos del operario cuando este realiza labores de limpieza, esmerilado de soldadura, u otra operación donde se requiere la protección de la vista. Su principal fin es el de proteger los ojos contra el deslumbramiento.

Fig. 23

61

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Existen varios tipos de anteojos (Fig. 24, 25, y 26). Generalmente su cuerpo esta constituido por plásticos o metal, permitiendo el cambio del vidrio o plástico transparente cuando este se deteriora.

Fig. 24

Los anteojos de protección deben ser de fácil colocación, resistentes, y adaptables a la configuración de la cara. Condiciones de uso: Limpie los anteojos antes de usarlos para obtener mejor visibilidad. Cambie su elástico cuando este pierda su elasticidad.

Fig. 25

Cuidados: Guarde los anteojos en su estuche cada vez que no los use; así los protegerá en caso que se caigan o golpeen. Evite poner los anteojos en contacto directo con piezas calientes.

Fig. 26

Preparación del puesto de trabajo (en la cabina de soldar o cerca de la pieza a soldar). Fig. (27) Colocar los medios de trabajo al alcance de la mano p.ej. • Martillo picador, cepillo de alambre, electrodos, máquina de soldadura. • Disponer y conectar los cables de soldadura. • Colocar o colgar el portaelectrodo (completamente aislado). • Instalar la tienda de protección y los carteles de advertencia. • Preparar y poner en marcha la máquina de soldadura. Preparativos antes de soldar • Limpiar el lugar de la soldadura con un útil adecuado (muela, cepillo). • Colocar, si es posible, las piezas preparadas en una posición favorable para soldar. • Colocar el electrodo en el portaelectrodo. • Proteger los ojos y encender el arco. Advertencia El orden de las operaciones en el tiempo depende siempre de las condiciones de trabajo de cada caso. 62

Puesto de trabajo. Fig. 27

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I CONTAMINACIÓN AMBIENTAL - GENERALIDADES Para desarrollar cualquier actividad, tanto por el hombre como por la Naturaleza, es necesario el consumo de energía lo que implica una liberación de calor a la exosfera provocando una elevación térmica, que agrava a todas las otras formas de contaminación, principalmente la química, provocada por las emisiones contaminantes en las zonas urbanas e industriales. La amenaza de la ruptura ecológica de la biosfera, entre la humanidad y su ambiente, se hace posible al considerar el potencial de expansión de que podrá disponer el hombre con el desarrollo de diferentes formas de energía. Lo que hace más frágil el equilibrio ecológico establecido por el hombre. El problema no es el incremento de satisfactores para el hombre sino los desequilibrios ecológicos que produce, y la capacidad que tendrá el hombre para controlar y restablecer los frágiles equilibrios ecológicos que ha generado. (Fig. 1)

Fig. 1

Anteriormente las alteraciones provocadas por el hombre en los sistemas naturales han sido absorbidas y neutralizadas por la adaptabilidad de los sistemas biológicos involucrados, pero actualmente el problema es diferente, las alteraciones en los equilibrios ecológicos provocadas por las actividades humanas son cada vez más complejas, más generalizadas y más inestables en tanto que la naturaleza permanece la misma. Por lo que, se consideran como daños al ambiente a todas las consecuencias de la actividad humana que no han podido ser asimiladas por los ciclos biológicos y que tienen efectos nocivos sobre la vida animal y vegetal. En este sentido la biosfera se comporta como un gran sistema cerrado, en el que todo elemento no reciclable no puede ser reemplazado por otro menos dañino. Como se trata de procesos vivos, en regreso al estado de equilibrio inicial de tal o cual subsistema requiere de mucho tiempo del que no dispone cada ecosistema y representa una pérdida para el sistema total, la Naturaleza. La vida moderna, la comodidad, la salud y la esperanza de vida son elementos a los que nos hemos acostumbrado casi sin darnos cuenta de sus implicaciones, sin considerar tomar en cuenta los recursos humanos y materiales que han sido necesarios. El derecho a mejores condiciones de vida, a disponer de mejor salud, a contar con las mejores y ágiles formas de comunicación son conquistas que difícilmente podríamos ceder, sin embargo, muchas de otras comodidades de las que disfrutamos ni son indispensables ni mejoran realmente nuestra calidad de vida. Nos olvidamos de las repercusiones de las actividades del hombre sobre la naturaleza, pensamos que la crisis energética, la contaminación ambiental y la basura la producen otros. La degradación ecológica de la biosfera provocada por la actividad del hombre, es sólo el hombre el responsable de disminuirla o evitarla al máximo. 63

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I ¿En qué consiste la Contaminación Ambiental? Aunque la contaminación ha estado presente desde que se generó la vida en la Tierra, la naturaleza se encargaba de transformarla y reciclarla, pero a medida que creció la población humana, mediante sus actividades generó más y nuevos productos contaminantes que la naturaleza ya no fue capaz de asimilarlas a la velocidad con que los generamos, por lo que los problemas de la contaminación se agudizaron en algunas sitios. Fue a finales de los años veinte cuando la tecnología industrial creció aceleradamente y en consecuencia también crecieron y siguen creciendo desproporcionadamente las ciudades, la demanda de servicios y la población, lo que hace que se acelere el deterioro ambiental y se ponga en riesgo la vida de muchos sitios de la Tierra desde la última quinta parte del siglo. En muchas ciudades es muy grave la contaminación atmosférica y prácticamente no hay un solo río o lago que no esté contaminada por aguas negras domésticas, pesticidas, aceites, detergentes y una gran diversidad de desechos que tira el hombre y que afectan la pureza de las aguas, y en consecuencia a la flora y fauna acuáticos y a las cadenas alimenticias. El uso permanente de plaguicidas y fertilizantes, las descargas de sus aguas contaminadas con sustancias tóxicas y los tiraderos de toneladas de desechos sólidos tóxicos tanto de uso doméstico como industriales han provocado la deforestación, la erosión, la desertización y la inutilización de mucha tierra antes cultivable. Todo lo anterior indicado a la contaminación del aire y del suelo trae como consecuencia una disminución en la calidad de vida de muchas de las especies que habitamos la Tierra. El deterioro ambiental lo generamos con todas las actividades y es de graves consecuencias porque el hombre no es capaz de detectarlo inmediatamente y además parece que espera que afecte grande mente a su especie para aceptar que tiene la urgente necesidad de corregir sus acciones. Sin embargo, a partir de la década de los setenta el hombre aceptó que existen tres graves problemas que causan el deterioro ambiental: la gran explosión demográfica, el acelerado desarrollo industrial y la sobreexplotación de los recursos naturales. La población mundial rebasa los 6 000 millones de habitantes y se estima que rebasará los 10,000 millones para el año 2050. El mayor crecimiento de la población ocurre en los países pobres y en vías de desarrollo situados en Asia, África y Latinoamérica, y el crecimiento de la población exige mayor cantidad de alimentos, servicios y energía, la infraestructura de productos que consume produce mayor cantidad de contaminación y ellos mismos generan una gran cantidad de aguas residuales (tiradas sin tratamiento previo) y desechos contaminantes. Se forma un círculo vicioso en el que la sobrepoblación y la pobreza conducen al deterioro ambiental, que a su vez genera más pobreza.

64

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I El desarrollo industrial y tecnológico, además de consumir gran cantidad de energía y de recursos no renovables, ha introducido al medio ambiente una gran variedad de productos químicos sintéticos, muchos de esos tóxicos para los seres vivos, que la naturaleza no los degrada con la suficiente celeridad (ni el hombre los destruye sin contaminar) para que no causen daños en el medio ambientes naturales ha provocado la destrucción de muchos ecosistemas y la pérdida de muchas especies animales y vegetales. La extracción de petróleo y de minerales ha provocado la inutilización del aire, agua y suelo. Además, la mayor parte de la tierra cultivable está en uso y muy poca podrá volverse productiva para satisfacer la creciente demanda de alimento para los animales domésticos y para los humanos. El problema fundamental acerca de la contaminación, quizá sea más que ponerse de acuerdo en lo que es la contaminación o un contaminante, es la discrepancia entre las personas por la definición de los niveles aceptables de la contaminación, especialmente cuando la opción está entre el control de la contaminación y conservar el trabajo. En los países en vías de desarrollo esta situación se agrava por la falta de fuentes suficientes de trabajo y el alto nivel de contaminación de las actividades humanas diarias como: los desechos sólidos, líquidos y vapores del transporte y las industrias. La mayoría de los contaminantes son sustancias químicas sólidas. Líquidas o gaseosas producidas como subproductos o desechos cuando un recurso es extraído, procesado, transformado en productos y utilizado. También la contaminación puede producirse por las emisiones de energía en forma de calor, ruido o radiación, además de la contaminación por sustancias radiactivas.

65

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I HOJA DE TRABAJO 1.-

¿Qué pasos importantes se consideran para preparar el equipo de soldadura?

2.-

¿Qué pasos importantes se consideran para preparar el material base y de aporte?

3.-

¿En que consiste la operación de encender y mantener el arco eléctrico)

4.-

¿Qué pasos importantes se consideran para depositar cordones angostos?

5.-

¿Qué pasos importantes se consideran para depositar cordones anchos?

6.-

¿Cuáles son las características de una máquina asoldar con transformador?

7.-

¿Qué accesorios se consideran en la máquina a soldar?

8.-

¿Cómo se clasifica la máquina a soldar?

9.-

¿Qué importancia tiene la máquina de soldar con rectificador?

10.- ¿En qué casos se utiliza la máquina rotativa? 11.- ¿Cómo se clasifican las máquinas rotativas? 12.- ¿Qué herramientas de trabajo deben utilizarse con el equipo de soldadura? 13.- ¿Cómo se clasifica el arco eléctrico? 14- ¿Porqué se contraen y dilatan los materiales a soldarse? 15.- ¿Qué reglas considera usted para reducir el calentamiento de las piezas? 16.- ¿Cómo se determina el circuito eléctrico en la máquina de soldar? 17.- ¿Qué significan las siguientes siglas: ASA, DIN, UNE, SI?

66

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I HOJA DE TRABAJO

1. Proyectar las tres vistas principales de los sólidos en el sistema ASA

2. Proyectar las tres vistas principales de los sólidos en el sistema DIN

67

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I HOJA DE TRABAJO 3. Dibujar las vistas principales del Soporte Guía en el Sistema DIN y acotar según norma.

Altura total 65 mm

35

Centro del agujero

30

40 mm desde abajo

20

20

10

R

5 7,

50

15

45

120

65

4. Dibujar las 3 vistas principales en el Sistema ISO y ASA, de las siguientes perspectivas

68

TAREA N° 3 SOLADURA AL ARCO EN UNIONES BISELADAS EN POSICIÓN PLANA (1G) • Soldar en ángulo exterior (PP) • Soldar en ángulo interior (PP) • Soldar a tope con bisel en “V” (PP)

25

3

E1G

150

6

70º - 80º 90

POSICIÓN

Nº

LONGITUDINAL

POSICIÓN

Prepare equipo de soldadura.

02

Prepare material base y de aporte.

03

Encender y mantener el arco eléctrico.

04

Soldar uniones.

01

PZA. CANT.

º

TRANSVERSAL

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

ORDEN DE EJECUCIÓN

01

01

90

º

-

Cincel Martillo Guantes Mandil Lentes de protección y careta Tenaza Tapón de oído

SOLDAR UNIONES

150 x 150 x 6

St 37

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

SOLDAR EN POSICIÓN PLANA

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

HT

OBSERVACIONES

01/MCM

TIEMPO: 3 2 H r s . ESCALA: 1 / 2

REF. H O . 0 4 HOJA: 1 / 1 2004

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I OPERACIÓN SOLDAR UNIONES Es una operación manual que consiste en soldar uniones a tope en posición plana, utilizando una máquina soldadora eléctrica y electrodos adecuados para el soldeo. 90º

Esta operación la utiliza el soldador para soldar todo tipo de estructura, carrocerías, tanques de almacenamiento de combustible y de agua, puertas y ventanas.

45º a 70º

90º

PROCESO DE EJECUCIÓN Tabla 1

1° Paso: Prepare el equipo de soldadura.

Tipo de Revestimiento (b)

Clasificación AWS

2° Paso: Prepare el material base y de aporte. a) Seleccione el electrodo de acuerdo a la posición para soldar. (Ver Tabla 1). b) Prepare los bordes de la puntas a soldar, según normas de soldadura. c) Apuntale el material base a soldar (Fig. 1).

Posición de soldadura (a)

Tipo de Corriente (b)

E 6010

Alta celulosa-sodio

P, V, SC, H

CC +

E 6011

Alta celulosa-potasio

P, V, SC, H

CA o CC +

E6012

Rutílico - sodio

P, V, SC, H

CA o CC -

E6013

Rutílico - potasio

P, V, SC, H

CA O CC +

E 6020

Oxido de hierro

Filete H, P

CA o CC -

E 6027

Oxido de hierro Hierro en polvo

Filete H, P

CA o CC -

E 7014

Hierro en polvo Rutílico

P, V, SC, H

CA o CC +

E 7015

Bajo hidrógeno - Sodio

P, V, SC, H

CC +

E 7016

Bajo hidrógeno - Potasio

P, V, SC, H

CA o CC +

E 7018

Bajo hidrógeno - Potasio

P, V, SC, H

CA o CC +

E 7024

Hierro en polvo Rutílico

Filete H, P

CA o CC +

E 7027

Oxido de hierro Hierro en polvo

Filete H, P

CA o CC -

12 mm

OBSERVACIÓN 1. Mantenga la separación de las piezas durante el punteado usando cuñas si es necesario (Fig. 2). :

Fig. 1

2. Limpie los puntos con picador y cepillo.

Fig. 2

PRECAUCIÓN PROTÉJASE LA VISTA CON ANTEOJOS DE SEGURIDAD. (Fig. 3)

½ Espesor Plancha

Fig. 3

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

70

REF. HO.04.

1/2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I 3° Paso: Suelde la unión. a) Inicie el arco a unos 15 mm del extremo. A continuación retroceder al extremo y luego continuar en la dirección de la soldadura. (Fig. 5)

15

Fig. 5

b) Incline el electrodo en dirección al avance (Fig. 6). OBSERVACIONES 1. Si la penetración es deficiente, aumente la intensidad. 2. Siempre que interrumpa el cordón, limpie el cráter, precaliente y rellénelo antes de continuar. (Fig. 7 y 8).

90º 45º a 70º

90º

Fig. 6

c) Termine la costura. (Fig. 9) d) Pique las escorias y salpicaduras con el martillo de peña o picaescoria. (Fig. 10)

Fig. 7

Fig. 8

e) Luego limpiar con un cepillo de alambre de acero. (Fig. 11)

4° PASO: Suelde al reverso. OBSERVACIONES 1.- Suelde con electrodo para dar acabado. 2.- Mantener el electrodo en ángulo recto respecto a la pieza. (Fig. 12) 3.- Al pasar por los puntos efectuados antes, debe hacerse con rapidez, pero deteniéndose un breve instante delante y detrás de ellos para asegurarse que la costura queda completamente fusionada con los puntos citados.

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

71

REF. HO.04.

2/2

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I ELECTRODOS Generalidades Los materiales de aporte son propiamente los electrodos, varillas, alambres, flujos, etc. Que constituyen el metal de aportación en la soldadura. Técnicamente sería muy confuso y muchas veces imposible seleccionar el material de aporte entre la gran variedad de marcas y tipos adecuados para cada trabajo, proceso de soldadura y metal base, si no existieran adecuados sistemas de normalización para estos materiales. EE.UU. tiene las Normas AWS; Alemania las Normas DIN; Japón las Normas JIS; Inglaterra la Norma BS; Rusia la Norma GOST; Perú la Norma correspondiente al TINTEC, etc. La Norma Técnica de mayor difusión y de empleo más generalizado es la establecida por la American Welding Society AWS (Sociedad Americana de Soldadura), con la que normalmente una marca en cada país establece las respectivas equivalencias de sus productos. Esta Norma nos servirá de guía para un estudio esquemático de los materiales de aporte en los procesos de soldadura de mayor empleo en el país. Una información detallada puede obtenerse por la AWS, Serie A5.X, que hasta Junio 1975 contaba con 22 especificaciones de materiales de aporte para soldadura. Soldadura Eléctrica Manual Los Electrodos Metálicos Constituyen un factor de gran importancia para obtener buenos resultados en la soldadura. Están compuestos de un núcleo metálico y un revestimiento químico. El Núcleo es una varilla metálica con una definida composición química para cada metal a que está destinado el electrodo. Los diversos elementos componentes del núcleo. Como el hierro, carbono, manganeso, silicio, fósforo, azufre y otros, proporcionan diferentes propiedades y características a la junta soldada. El núcleo metálico constituye la base del material de aporte, que es transferido a la pieza en forma de gotas, impulsado por la fuerza del arco eléctrico. El revestimiento, que se aplica en torno del núcleo metálico, es un compuesto de composición química definida para cada tipo del electrodo.

Funciones del revestimiento en la soldadura Cumple funciones indispensables y decisivas en la ejecución y calidad de la soldadura. Estas funciones podemos clasificarlas en: A.- Funciones eléctricas • Permitir el empleo de la corriente alterna. Como es, la corriente alterna cambia de polaridad 120 veces por segundo, creando en consecuencia una gran inestabilidad en el arco, agregando al revestimiento algunos elementos químicos que, al quemarse en el arco, producen gases especiales ionizados que mantienen la continuidad del arco. Cualquier electrodo para corriente alterna puede ser empleado también con corriente continua, pero no todos los electrodos fabricados para corriente continua pueden ser utilizados con corriente alterna. • Facilitar el encendido del arco y mantenerlo con facilidad durante la ejecución de la soldadura.

72

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I B.- Funciones metalúrgicas • Proteger el metal fundido de los gases dañinos del aire. El aire contiene oxígeno y nitrógeno en grandes cantidades, las que al combinarse con el metal fundido forman óxidos y nitruros debilitándolo, haciéndolo poroso, frágil, y menos resistente a la tracción y al impacto. • Formar la escoria protectora del metal caliente. Ciertas materias del revestimiento se funde y se mezclan con el metal de soldadura y van recogiendo las impurezas del metal, haciéndolas flotar en la superficie del metal fundido. Así se forma la escoria que protege al cordón caliente, retardando su enfriamiento, para que no llegue a templarse por el contacto violento con el aire frío, permitiendo que los gases escapen del metal. • Compensar la pérdida de los elementos que, por acción de la alta temperatura del arco eléctrico tiende a desaparecer durante el proceso de fusión. Los elementos de compensación mejoran muchas veces al metal depositado y le dan características mecánicas superiores al metal base. • Aportar elementos de aleación para obtener propiedades y características determinadas en el metal depositado. C.- Funciones mecánicas • El revestimiento tiende a fundirse inmediatamente después que el núcleo metálico, formando una concavidad; de forma tal que el revestimiento permita dirigir la fuerza del arco y las gotas del metal fundido en la dirección deseada. Esta función que cumple el revestimiento es de gran utilidad, sobre todo en posiciones forzadas. (Fig. 1 A - B) • Permitir el depósito de cordones, “arrastrando” el electrodo. En muchos casos, el revestimiento establece contacto con la pieza, cuando se está soldando. En realidad, el revestimiento, que sobresale del núcleo, establece la separación entre la pieza y el extremo del núcleo metálico y entonces el arco arde dentro de la concavidad formada por el revestimiento. ELECTRODO DESNUDO

ELECTRODO DESNUDO ARCO VOLTAICO INESTABLE

A

Aire Aire

ELECTRODO REVESTIDO

B

ELECTRODO REVESTIDO

Escoria

ARCO VOLTAICO ESTABLE

Campana de gas protector

Fig. 1

73

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Composición Básica del Revestimiento En el revestimiento de un determinado tipo de electrodo puede intervenir 10 o más componentes químicos. Cada elemento tiene un efecto prefijado, o varios a la vez, en el momento de soldar y en los resultados finales. Los elementos, que intervienen en le composición de los revestimientos, son minerales, silicatos, ácidos, fundentes, bases, sustancias orgánicas y, por los efectos que producen o por la función que desempeña, podemos clasificarlos en 4 grupos principales: • Elementos o materiales ionizantes Que facilitan el encendido y mantenimiento del arco y permiten que éste arda tranquilamente, de modo tal que las gotas de metal provenientes del electrodo fluyan hacia el metal base de manera suave y uniforme. • Elementos generadores de gases protectores Que al arder producen gases protectores del arco y no permiten que elementos extraños entre en la composición del metal fundido, lo que haría que éste pierda sus propiedades y características. Algunas veces según actúan en forma de cubierta o escudo o también combinándose con el oxígeno y el nitrógeno. • Elementos productores de escoria Su misión consiste en proteger el material fundido contra la entrada de oxígeno y nitrógeno del aire, lo que se consigue tapando el baño de fusión mediante una capa de escoria, que así mismo debe retrasar la solidificación del material y, en consecuencia, prevenir un temple no deseado y, al mismo tiempo, facilitar la fusión y expulsión de los gases del metal fundido. • Elementos aportantes de materiales de aleación Actúan en dos sentidos: o bien se mezclan con el metal fundido en forma de componentes de la aleación metálica o bien actúan como desoxidante y desnitradores para mejorar la calidad de la aleación. Propiedades como la resistencia a la tracción, la dureza, resistencia a la corrosión, etc. Pueden ser mejoradas mediante la incorporación de compuestos metálicos en el revestimiento. Resumen de las funciones de algunas materias primas Materias Primas MINERALES Oxido de hierro

Función Principal

Rutilo (TiO2 ) Cuarzo (SiO2 )

Agente oxidante. Da características de acidez al revestimiento. Forma escoria - Estabiliza el arco Forma escoria.

FUNDENTES Fluorita Caolín

Fluidifica escoria de basicidad Forma escoria

Talco Feldespato Amianto Silicato de potasio Silicato de sodio Calcita (CO3 Ca) Magnesita (CO3 Mg) Dolomita (CO3 )2 Mg

Forma escoria Forma escoria Forma escoria. Da resistencia al revestimiento Estabiliza el arco. Forma Escoria- Aglomera. Forma escoria-Aglomera Da protección gaseosa Estabiliza el arco. Da protección gaseosa Estabiliza el arco Da protección gaseosa

MATERIAS ORGÁNICAS Celulosa Da protección gaseosa

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Funciones Secundarias

Estabiliza el arco

Estabiliza el arco. Da resistencia al revestimiento.

Estabiliza el arco. Da basicidad a la Escoria. Agente oxidante. Da basicidad a la escoria. Da basicidad a la escoria. Reductor - Da resistencia al revestimiento

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Concepto de Electrodo El electrodo es una varilla metálica especialmente preparada, para servir como material de aporte en los procesos de soldadura por arco. Se fabrican de metal ferroso y no ferroso. Parte del Electrodo Revestido: Tiene un núcleo metálico, un revestimiento a base de sustancias químicas y un extremo no revestido para fijarlo en el porta electrodo (Fig. 2). Extremo No Revestido

Revestimiento

Fig. 2

Núcleo Metálico

El núcleo: Es la parte metálica del electrodo que sirve como material de aporte. Su composición química varia y su selección se hace de acuerdo al material de la pieza a soldar. El revestimiento: Es un material que esta compuesto por distintas sustancias químicas. Tiene las funciones: a) Dirige el arco, conduciéndolo a una fusión equilibrada y uniforme. b) Crea gases que actúan como protección, evitando el acceso de oxigeno y de nitrógeno provenientes del aire circundante (Fig. 3) c) Produce una escoria que cubre la soldadura, evitando el enfriamiento brusco y también el contacto del oxigeno y el nitrógeno cuando esta caliente (Fig. 3) d) Contiene determinados elementos que permiten obtener una buena fusión con los distintos tipos de metales. e) Estabiliza el arco. Electrodo

Recubrimiento Metal De Aporte Escoria Gas Protector

Metal Depositado Cráter

Arco

Metal Base

Fig. 3

Condiciones de uso: 1. Los electrodos deben estar libres de humedad debiéndose conservar en lugar seco. 2. Deben usarse con amperajes adecuados a su grosor para evitar calentamientos excesivos que afectan las características de su revestimiento. 75

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Aplicaciones en la fabricación En nuestro país nos regimos por las normas de clasificación de la sociedad americana de soldadura "A.W.S.". este organismo especializado del campo de la soldadura ha establecido un sistema que clasifica todos los electrodos y varillas para soldar, tanto para aceros dulces y de baja aleación, como para aceros inoxidables, metales no ferrosos y otras aleaciones. Aceros Dulces y de Baja Aleación.- El sistema de clasificación de estos electrodos es numérico. Según el sistema establecida por la "AWS", corresponde a cada tipo del electrodo un numero de terminado. El número que se asigna a un tipo de electrodo, y que puede constar de 4 o 5 cifras, encierra una vasta información sobre el electrodo y comprende: a.- La resistencia mínima a la tracción del deposito del electrodo, medida en miles de libras por cada pulgada cuadrada de sección transversal. b.- La posición o posiciones en que puede emplearse el electrodo. c.- Clase de corriente eléctrica, continua o alterna, que debe utilizarse. d.- Polaridad apropiada - directa o invertida - que debe ser empleada. e.- Tipo de revestimiento. f.- Características del arco y penetración. g.- Otras informaciones. ! La explicación del Sistema es la siguiente: tomemos como ejemplo el electrodo cuya clasificación, de acuerdo a la "AWS"; es el E-6010. En este caso, el numero del electrodo solo es de cuatro cifras. EJEMPLO

Polaridad invertida en CC Alta calidad Arco penetrante Penetración profunda

Soldadura Eléctrica

E-6010 Resistencia mínima a la tracción 60,000 Ibs/pulg²

Toda posición

76

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I El número 4: ejemplo:

E-7014:indica que se puede usar con corriente alterna y continua (cualquier polaridad), el revestimiento es de hierro en polvo y proporciona un rápido relleno.

El número 5: ejemplo:

E-7015:señala que el electrodo sólo es utilizable con corriente continua (polaridad invertida) y que el revestimiento es de bajo hidrógeno.

El número 6: ejemplo:

E-7016: señala que el electrodo puede usarse con corriente alterna y con corriente continua (polaridad invertida) y que el revestimiento es de bajo hidrógeno.

El número 7: ejemplo:

E-6027: indica que el electrodo puede utilizarse con cualquier clase de corriente: alterna o continua (cualquier polaridad) y el revestimiento es de hierro en polvo, proporcionando un mayor y más rápido relleno de las juntas de soldadura.

El número 8: ejemplo:

E-7018: señala que puede emplearse tanto la corriente alterna como la corriente continua (polaridad invertida), que el revestimiento es de bajo hidrógeno y, en consecuencia, como todos los electrodos de bajo hidrógeno, se emplea en los aceros de pobre soldabilidad y, en general, donde se pretenda alcanzar una mayor resistencia y seguridad.

NOTA.- Estas numeraciones sólo son de los electrodos para soldadura de aceros de bajo contenido de carbono. CÓDIGO DE COLORES NEMA.- Significa Asociación de Fabricantes de Productos Eléctricos de los Estados Unidos (National Electric Manufacturing Association). Con el fin de poder diferenciar los electrodos, la Nema ha establecido un código de colores distintos para cada clase de electrodos.

(G) Grupo

Fig. 4

(P) Punto

(E) Extremo

Con los colores establecidos por la Nema, para cada clase AWS se pueden marcar idénticamente los electrodos del mismo tipo , pero de diferente marca o fabricación; es decir que, conociendo los colores que corresponden a una clase, es posible identificar a este electrodo, sea cual fuere la marca a la que pertenezca. Los colores distintos se marcan en .los lugares que se indican en la figura anterior (Fig. 4).

77

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I CLASIFICACIÓN Selección apropiada del electrodo a emplear según el tipo de junta Los aceros de bajo contenido de carbono, llamados aceros dulces, y los aceros de baja aleación son los de uso más generalizado en la industria, abarcando su empleo desde la fabricación de rejas y puertas hasta calderos, estructuras, barcos, tolvas, carros transportadores de mineral, tuberías diversas, puentes, bases de máquinas, equipos camioneros, chasis, carrocerías, tanques de almacenaje, vagones ferroviarios, equipos agrícolas, muelles, etc. (Fig. 1) Los electrodos se clasifican en: A. Electrodos Celulósicos Penetración profunda. El revestimiento de estos electrodos contiene una adecuada proporción de elementos químicos de naturaleza celulósica.

Fig. 1

Durante el encendido y el mantenimiento del arco, la celulosa se descompone en anhídrido carbónico y vapor de agua, formando una gran cantidad de gases que, al buscar rápida salida por el extremo del electrodo, produce un efecto de chorro similar al de un avión a reacción. La fuerza de los gases excava el material caliente y permite que la mezcla fundida del metal base y del electrodo penetre a una mayor profundidad. Aclarado el efecto de la celulosa, comprendemos su relación con la penetración profunda que es la característica predominante de estos electrodos. Características generales de los electrodos celulósicos Son: penetración profunda, arco potente y estable, calidad del deposito a prueba de Rayos X, solidificación rápida de los cordones (lo que permite su eficaz empleo en todas las posiciones de soldadura, ideal para posiciones forzadas, aun en materiales sucios u oxidados) y escoria liviana. Electrodos del grupo celulósico, según la clasificación de la A.W.S. E-6010, E-6011, E-7010. Electrodos OERLIKON del Grupo Celulósico • CELLOCORD P Clase AWS E 6010 • CELLOCORD AP Clase AWS E 6011 • CELLOCORD 70 Clase AWS E 7010-A 1 78

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I B.

Electrodos Rutílicos Mediana penetración y mejor presentación Los elementos rutílicos en el revestimiento permite un fácil encendido y mantenimiento del arco siendo lo más apropiados para operarios soldadores principiantes o con poca experiencia en soldadura eléctrica al arco. La penetración que se logra con estos electrodos es mediana. Esta características es de importancia cuando se sueldan planchas, perfiles y tubos de espesores delgados.(Fig.2). La forma y aspecto mas vistoso del cordón, la clase de escoria liviana y fácil de desprender, así como la fluidez del electrodo encendido, son derivados de la adecuada proporción de rutilo que poseen estos electrodos. Características generales de los electrodos rutílicos.- Son mediana penetración, cordones de buen aspecto, excelente calidad de los depósitos de soldadura, facilidad de encendido y mantenimiento del arco eléctrico; escoria liviana y fácil de desprender, fluidez y rapidez de fusión del electrodo. Electrodos del grupo rutílico, según la clasificación de la a.w.s E-6012, E-6013. Electrodos OERLIKON del Grupo Rutílico • OVERCORD F Clase AWS E 6012 • OVERCORD M Clase AWS E 6012 • AGACORD Clase AWS E 6013 • OVERCORD Clase AWS E 6013 • OVERCORD S Clase AWS E 6013

C.

15

1

5

11 7

13 4

3 14 10

9

8 12 6

2

16

Fig. 2

Electrodos de Hierro en Polvo El revestimiento de estos electrodos posee cantidad apreciable de hiero finamente pulverizado. Al soldar con estos electrodos, hasta un tercio de metal depositado proviene del revestimiento y dos tercios, del núcleo metálico. La fabricación de estos electrodos favorece ampliamente a la industria, porque con su aplicación se logra una mayor disposición del material en menor tiempo de labor del operario soldador; esta reducción del tiempo de trabajo rebaja los costos de la obra que se realiza. El mayor rendimiento que se logra con estos electrodos es el resultado de la utilización más eficiente del calor generado por el arco eléctrico. La alta temperatura generada por el arco funde, simultáneamente, la pieza a soldar, la varilla del revestimiento y también el hierro en polvo del revestimiento. Como consecuencia, se deposita mayor cantidad de material por cada amperio que es utilizable por la máquina de soldar, ahorrando energía eléctrica. Características generales de los electrodos celulósicos Son: Relleno rápido de las juntas, Penetración moderada, Arco suave y estable, Buena calidad de la soldadura, Escoria abundante que se desprende por sí sola al enfriarse, Cordones de perfecto acabado, similares a los que se consiguen por soldadura automática. (Fig. 3) Electrodos OERLIKON del grupo Hierro en Polvo • FERROCITO 24 Clase AWS E 7024 • FERROCITO 27 Clase AWS E 6027 • FERROCITO 27-G Clase AWS E 6027 (Gravedad)

Fig. 3

1

2 79

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I D.

Electrodos de bajo hidrógeno para aceros de baja aleación y difícil soldabilidad. Algunos aceros de mediana y alto carbono, los aceros de baja aleación y en general todos los aceros con alto contenido de azufre, tiende a agrietarse o bien a presentar zonas frágiles en el depósito de soldadura. El agrietamiento es debido a que el hidrógeno del aire o el hidrógeno proveniente del revestimiento afecta el metal cuando esta en estado semifluído. Para contrarrestar ese efecto nocivo del hidrógeno al soldar los aceros arriba indicados, se fabrica electrodos de bajo hidrógeno que básicamente contiene una mínima proporción de hidrógeno en su revestimiento. Poseen además dos elementos en su revestimiento que mejoran la calidad de la soldadura: el carbonato de calcio y la fluorita. El carbonato de calcio, al arder, se descompone en óxido de calcio y gas carbónico; el óxido de calcio se combina con las impurezas, como el fósforo y el azufre, perdiéndose en forma de escorias y quedando el metal depositado libre de impurezas; el gas carbónico actúa como protector del metal en fusión. La fluorita se descompone, al arder, en calcio y en flúor; el flúor se combina con el hidrógeno formando gas fluorhídrico. Este gas, de composición química muy estable, se escapa y desaparece del acero que se ha soldado dejando de esta manera un deposito casi libre de hidrógeno. Otra función del carbonato de calcio y de la fluorita es la refinación del grano metálico del deposito, quedando un deposito de metal más elástico. En la actualidad, las plantas siderúrgicas fabrican una gran variedad de aceros de baja aleación, y la industria peruana, al igual que la europea, japonesa y norteamericana, emplea cada día mayor cantidad y variedad de estos aceros. Es necesario, pues, reducir a los electrodos de bajo hidrógeno a fin de lograr soldaduras más resistentes, seguras y de mayor garantía. (Fig. 4) Características generales de los electrodos de bajo hidrógeno. Son: Penetración mediana, propiedades mecánicas excepcionales y depósitos de muy alta calidad. Electrodos del grupo de bajo hidrogeno según la clasificación de A.W.S. E-7016, E-7018, E-11018. Electrodos OERLIKON del grupo de Bajo Hidrógeno a) Básicos de revestimiento simple • UNIVERS Clase AWS • SUPERCITO Clase AWS • UNIVERS CR Clase AWS • TENACITO 80 Clase AWS • TENACITO 110 Clase AWS

E 7016 E 7018 E 9016-B3 E 8018-C3 E 11018-G

b) Básicos de doble revestimiento • SPEZIAL Clase AWS E 7016 • TENACITO 60 Clase AWS E 7018-G • TENACITO 65 Clase AWS E 9018-G • TENACITO 70 Clase AWS E 8018-G • TENACITO 75 Clase AWS E 10018-G Fig. 4

80

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Designación e Interpretación de los Electrodos Según Norma A.W.S. para Aceros al Carbono y Aceros de Baja Aleación. Tomando como ejemplo los electrodos E-6011 (CELLOCORD AP), E-7010 (CELLOCORD 70), E-7018 (SUPERCITO) y E-11018 (TENACITO 110), podemos interpretar la Norma, guiándonos por las tablas No. 1 y 2. Interpretación de la Norma

ELECTRODO

TODA POSICIÓN

0.5% Mo

E 7010 - A1 R.T. 80,000 lbs/pulg 2

TIPO DE CORRIENTE Y REVESTIMIENTO

a)

La letra E designa el producto: Electrodo para soldadura eléctrica manual.

b)

Los primeros 2 dígitos - en número de 4 dígitos - o 3 dígitos-en un numero de 5 dígitos. Señalan la resistencia mínima a la tracción: E E E

d)

60XX 70XX 110XX

62,000 72,000 110,000

Ibs. Pulg² mínimo Ibs. Pulg² mínimo Ibs. Pulg² mínimo.

El último dígito íntimamente relacionado con el penúltimo, 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 porcentaje de materia prima contenida en el revestimiento el que es calificado según el mayor porcentaje de materia prima contenida en el revestimiento; Por ejemplo El electrodo E-6010 tiene un alto contenido de celulosa en el revestimiento aproximadamente un 30% o más; por ello es que a este electrodo se le califica como un electrodo de tipo celulósico. Similar calificación se da en los otros electrodos. 81

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Código de Colores de la Nema para la Identificación de los Electrodos Clasificados por la American Welding Society (AWS). (E) (E)

(P)

(P) (P) (G) (G) Lugar de sujeción al centro del electrodo.

(G)

Lugar de su sujeción al extremo del electrodo.

Clase AWS

Color del extremo (E)

Color del punto (P)

Clase AWS

ACEROS POBRES EN CARBONO Y DE BAJA ALEACIÓN. xx10 xx11 xx14 xx24 xx27 xx28 y todo el grupo 60xx Color del grupo (G): Ninguno.

E-6010 E-6012 E-6013 E-6020 E-6015 E-6011 E-6024 E-6016 E-6030 E-6027 E-7010G E-7010-AL E-7011G E-7011-AL E-7014 E-7024 E-7028 E-8010G E-8010-B1 E-8010-B2 E-8011G E-8011-B1 E-9010G E-9011G E-8011-B2 E-10010G E-10011G E-6014 E-6028 E-6018

ninguno ninguno ninguno ninguno ninguno ninguno ninguno ninguno ninguno ninguno azul azul azul azul negro negro negro blanco blanco blanco blanco blanco marrón marrón marrón verde verde rojo rojo rojo

cobre y aleaciones de cobre color del grupo (G): azul. E-Cu-Ni ninguno E-Cu verde E-Cu-Si rojo E-Cu-Sn-C amarillo

Color del extremo (E)

Color del punto (P)

BAJO HIDROGENO - ACEROS DE ALEACIÓN xx15 xx16 y xx18 excepto el grupo 60xx. Color del grupo (G): Verde

ninguno blanco marrón verde rojo azul amarillo naranja violeta plata ninguno blanco azul amarillo marrón amarillo negro ninguno marrón verde azul negro ninguno azul azul ninguno azul marrón negro naranja

E-7015 azul rojo E7016 azul naranja E-7018 negro naranja E-8018G negro azul E-8016G blanco amarillo E-8015G gris rojo E-9015G marrón rojo E-9016G marrón naranja E-9018G violeta azul E-10015G verde rojo E-10016G verde naranja E-10018G verde azul E-11015G rojo rojo E-11016G rojo amarillo E-11018G rojo azul E-12015G naranja rojo E-12016G naranja naranja E-12018G naranja azul. Aceros al cromo y al cromo niquel color del grupo (G): - negro para corriente continua - amarillo para corriente alterna y corriente continua. E-308ELEC marrón ninguno 15 E-316ELEC marrón blanco 15 E-330-15 verde ninguno E-312-15 verde rojo E-310-15 rojo ninguno

azul ninguno ninguno azul

E-308-15 E-347-15 E-316-15 E-318-15 E-309-15 E-502-15 E-410-15 E-430-15

82

amarillo amarillo amarillo amarillo negro gris gris gris

ninguno azul azul blanco ninguno azul marrón verde

SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO Y ELECTRODO REVESTIDO I Electrodos Según DIN

P UT

Para soldar aceros inoxidables. DIN 8556 : E Ti199-C26 ; UTP 6820 LC AWS : E 308 L-16

65

P UT

P UT

62

8

3

P UT

P UT

61

20 68

Fig. 5

Campo de aplicación UTP 6820 LC (Fig. 5) se usa para soldaduras de unión y de revestimiento en aceros cromo-níquel 19/9, químicamente resistente a la corrosión, de bajo contenido de carbono así como en los mismos tipos estabilizados y no estabilizados. Se pueden soldar también aceros de la misma aleación, así como aceros inoxidables al cromo. UTP 6820 LC se aplica ventajosa y económicamente sobre todo en los aceros indicados a continuación: AISI

DIN

No. de material base

No estabilizado

304 L 302 304 ---

X X X GX

2 CrNi 12 CrNi 5 CrNi 10 CrNi

18 18 18 18

9 8 9 8

Estabilizado

202 321 347

X X X Gx

8 10 10 7

17 18 18 18

8 9 9 9

CrMnNi CrNiTi CrNiNb CrNiNb

1.4306 1.4300 1.4301 1.4312 5

1.4371 1.4541 1.4550 1.4552

El depósito del electrodo UTP 6820 LC, en relación con materiales base semejantes (de bajo contenido de carbono), permanece estable a temperaturas de servicio elevadas. Características de la soldadura UTP 6820 LC se utiliza en todas la posiciones, excepto la vertical descendente. Tiene un arco estable que se enciende y reenciende fácilmente. Separación de la escoria sin dificultad. Aspecto de la superficie del cordón liso y fino, sin socavaciones. Normas:

DIN 8556 E22 12 R26 E23 12 nC R26 E22 12 Nb R26

AWS: E309-16 E309 L-16 E309 Cb-16

UTP 6824 neutral UTP 6824 Lc Blanca UTP 6824 Cb Negra

Campo de aplicación Los electrodos austeníticos UTP 6824, UTP 6824 LC y UTP 6824 Cb -16 se emplea para unir aceros CrNi de similar análisis, de más baja aleación, estabilizados y no estabilizados, así como resistentes a la corrosión y el calor. Un campo especial de aplicación es el revestimiento (cladding) de aceros no aleados o de más baja aleación cuando en la primera capa se pretende lograr una aleación 18/8 CrNi. Características de la soldadura Indicado para unir aceros ferríticos con austeníticos, como por ej. AISI 1010 con AISI 308. Depósito resistente a altas temperaturas. Análisis standard del depósito en % UTP Tipo 6824 6824 LC 6824 Cb

AWS E309 -16 E309 L -16 E309 Cb -16

C < 0.1