EFICIENCIA DEL ELECTRODO

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERIA Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA PROCESOS DE FABRICACIÓN II TEMA: PROCESOS DE SOLDADURA

NOMBRE: CAPUS EDISSON DURAN JOSÉ PEREZ CRHISTIAN VALLE SEBASTIAN VASQUEZ PATRICIO SEMESTRE: SEPTIMO PARALELO: “A” NOVIEMBRE, 2015

1. IDENTIFICACIÓN

ÁREA ACADÉMICA

Materiales

ASIGNATURA

Procesos de Fabricación II

UNIDAD TEMÁTICA

Syllabus

TÍTULO/ NOMBRE DE LA PRÁCTICA

“Eficiencia del electrodo”

HORAS POR SEMANA DEL CURSO:

4

PRÁCTICA:

N°1

FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 28 abril de 2015 / 30 abril de 2015 HORARIO DE LA PRÁCTICA: 7:00 – 9:00 horas

Capus Eddison NOMBRE DE LOS INTEGRANTES

Perez Christian Duran José Valle Sebastian Vasquez Patricio

NOMBRE DEL AYUDANTE/PROFESOR

Ing. Mg. Henry Vaca

2. INDICE

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO..................................................................................1 1.

IDENTIFICACIÓN........................................................................................................... 1

3.

MARCO TEÓRICO.........................................................................................................3

3.1. 4.

Soldadura SMAW........................................................................................................4 OBJETIVOS..................................................................................................................10

4.1 General........................................................................................................................... 10 4.2 Específicos....................................................................................................................... 10 6. PROCEDIMIENTO O DESARROLLO............................................................................11 7. DISCUSIÓN, OBSERVACIONES E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.................12 7.1 Resultados:...................................................................................................................... 12 7.2 Discusión:........................................................................................................................ 12 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................................14 8.1 Conclusiones....................................................................................................................14 8.2 Recomendaciones............................................................................................................. 15 9. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................. 15 10. ANEXOS......................................................................................................................... 15

3. MARCO TEÓRICO 3.1. Soldadura SMAW

La soldadura por arco metálico protegido, Shielded Metal Arc Welding, (SMAW) es un proceso que incluye un arco entre un electrodo cubierto y el charco de soldadura. Este proceso se usa con protección de la descomposición de la cobertura del electrodo, sin la aplicación de presión y con el metal de aporte proveniente del electrodo. [1]

Ilustración 1 Soldadura SMAW Fuente: [1] El metal del electrodo fundido se transfiere a través del arco hacia el charco fundido y se convierte en el metal de soldadura depositado. El depósito se cubre con la escoria proveniente del revestimiento del electrodo. [1] El arco y el área inmediata quedan envueltos por una atmósfera de gas de protección producida por la desintegración del revestimiento del electrodo. La mayor parte del alma del alambre del electrodo se transfiere a través del arco; sin embargo, pequeñas partículas escapan del área de soldado en forma de salpicaduras. [1]

3.2. Tipos de Electrodo 3.2.1 Electrodo AWS 6010 Electrodo celulósico de buena penetración en toda posición. Muy buen desempeño en soldaduras verticales y sobre cabeza. Aplicaciones: cañerías, tuberías, estructuras, cascos de barcos, tanques, calderas, recipientes a presión, etc. [2] 3.2.2 Electrodo AWS 6011: Electrodo celulósico de buena penetración en toda posición. Se puede emplear con corriente alterna y puede ser aplicado sobre acero contaminado, oxidado o pintado. Aplicaciones: tubos de acero con o sin costura, calderas, condensadores, intercambiadores, recipientes a presión y en general en cordones de raíz y soldaduras de filete. [2] 3.2.3 Electrodo AWS 6013 Electrodo rutílico para uso general en aceros comunes. Tiene buen encendido, un arco suave con muy buen desprendimiento de escoria y terminación. Aplicaciones:

carpintería metálica, carrocerías, filete de perfiles, espesores delgados en general y todas las aplicaciones donde se debe cuidar la terminación. Es el más utilizado en chapa fin y filete. [2] 3.2.4 Electrodo AWS E7016 Diseñado para trabajar con corriente alterna, es un electrodo básico de bajo hidrógeno especial para trabajar aleaciones con alto contenido de azufre y fósforos. Tiene una penetración media y calidad radiográfica. Aplicaciones: cañerías y contenedores de alta presión. [2] 3.2.5 Electrodo AWS E7018-1: Electrodo con polvo de hierro en el revestimiento, de aro suave y estable, permite soldadura limpia, uniforme y con excelentes propiedades mecánicas en el metal depositado. Aplicaciones: estructuras, recipientes y tuberías bajo esfuerzos mecánicos, aceros de uso naval. [2] 3.2.6 Electrodo AWS E7024 Electrodo de alto rendimiento para posición plana y horizontal, mediana penetración, alta eficiencia, alta velocidad de trabajo. Aplicaciones: estructuras que requieren calidad radiográfica, rapidez y rendimiento. [2]

3.3. Electrodo AWS- E7018

Tabla 1 Norma AWS Electrodo 7018 Fuente [2]

Características: Electrodo con revestimiento de bajo hidrógeno, con polvo de hierro. Indicado para la soldadura de aceros de alta resistencia a la tracción (56 kg/mm2 Máx) así como para aceros de construcción. Su arco es sumamente estable, poco chisporroteo y para mejores resultados úsese arco corto. Se recomienda mantener un arco corto para garantizar buenos resultados en inspecciones radiográficas. Para trabajos de alta responsabilidad es necesario secarlos a 350OC durante una hora. [3] Propiedades Mecánicas

Tabla 2 Propiedades mecánicas de E7018 Fuente [2]

Posiciones de Soldar: Plana, horizontal, sobre cabeza, vertical ascendente, vertical descendente. [3] Corriente y Polaridad:

Tabla 3 Corriente y Polaridad para diferentes diámetros E7018 Fuente: [2]

Aplicaciones: Para aceros de mediano y bajo carbono, baja aleación • Para aceros laminados en frío, por sus características de resistencia a la deformación a altas temperaturas, su fácil manejo y óptimo rendimiento, es especialmente adecuado. • Para soldadura de tuberías de vapor. • Calderas de alta presión, tanques. • Piezas para maquinaria pesada. • Construcciones metálicas en obra. • Reparaciones Navales.

Conviene resaltar que los aceros inoxidables sean identificados como indica la norma AISI.

La especificación AWS A5.4, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros inoxidables, trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos: E XXX-YZ E, nos dice que se trata de un electrodo para soldadura por arco. XXX, indica la numeración que se corresponde a la Clase AISI de acero inoxidable. Y, el penúltimo número indica la posición en que puede utilizarse. El “1” indica que el electrodo es apto para todas las posiciones. Z, el último número (5 y 6) señala el tipo de revestimiento, la clase de corriente y la polaridad a utilizarse, de la siguiente forma: 5, tiene un revestimiento alcalino que debe utilizarse únicamente con corriente continua y polaridad inversa (el cable del porta-electrodo o pinza al polo positivo) 6, tiene un revestimiento de titanio, que podrá emplearse con corriente alterna o corriente continua. Cuando se utilice con corriente continua ésta debe ser con polaridad inversa (el cable la porta-electrodo o pinza al polo positivo). [2] 3.4. ELECTRODO 6011 NORMA: ASME SFA-5.1/SFA-5.1M E 6011/E 4311 AWS A5.1/AWS A5.1M E 6011/E 4311 3.4.1. DESCRIPCIÓN Electrodo celulósico de alta penetración estabilizado con potasio para funcionar en todas posiciones incluyendo la vertical descendente, con corriente alterna (CA) y corriente directa con polaridad invertida (electrodo al positivo +), (CDPI). Su arco estable de fácil encendido lo hace el electrodo adecuado para trabajos en los que la resistencia y el acabado sean lo más importante. 3.4.2. APLICACIONES En el sector naval es usado en la construcción de embarcaciones, reparación y mantenimiento de equipos, partes y componentes de acero al carbono donde la penetración de la soldadura sea requisito indispensable. Dentro de la industria petrolera, es empleado como sustituto de electrodos tipo 6010 en el tendido de

líneas de tuberías de conducción de gas amargo, L.P., natural, petróleo líquido, recipientes de alta y baja presión, etc. En la paila de tanques para almacenamiento, recipientes a cielo abierto, extractores y ductos de humos y vapores, etc. Ampliamente utilizado en la construcción de puentes, edificios, vagones de ferrocarril, y estructuras en general que requieran altas propiedades mecánicas desde el primer cordón. En el ramo metal-mecánico es usado en la fabricación de maquinaria, componentes de acero al bajo carbono, calderas, recipientes a presión, grúas, etc. Es utilizado inclusive en pequeños talleres de herrería e industria metalmecánica ligera, por la versatilidad del electrodo y los bajos amperajes empleados aún en materiales de pared delgada y por la facilidad con la que se remueve la escoria. [3] 3.4.3. VENTAJAS Electrodo de arco estable aún funcionando con CA gracias a su contenido de potasio en el recubrimiento, sus depósitos tienen características mecánicas muy superiores a electrodos de su tipo. Buena tenacidad a temperaturas bajo cero. La fórmula especial del revestimiento produce un arco de gran fuerza con una rápida solidificación, lo que facilita la operación en posición vertical y sobre cabeza. La escoria es mínima, por lo que la limpieza se lleva a cabo de forma rápida. 3.4.4. PROPIEDADES MECÁNICAS SEGÚN A.W.S. Resistencia a la Tensión 430 MPa (60 000 psi) Límite Elástico 330 MPa (48 000 psi) Elongación 22 % Impacto a –30 °C en Probetas Charpy V – Notch 27 Joules 3.4.5. TÉCNICA DE SOLDEO Limpie perfectamente las piezas a soldar de grasas, aceites, pinturas y contaminantes en general, encienda el arco por el método de raspado o de contacto y mantenga el arco corto, inclinando ligeramente el electrodo en dirección del avance. Quite la escoria entre pasos y utilice CA (Corriente Alterna) o bien CDPI (electrodo al positivo). Cepille manualmente o utilizando carda de acero. 3.4.6. APROBACIONES AMERICAN BUREAU OF SHIPPING 3 LLOYD’S REGISTER OF SHIPPING 3

Tabla 4

Composición química del electrodo 6011 según la norma AWS Fuete: [3]

3.5. ELECTRODO 6013 NORMA: ASME SFA-5.1/SFA-5.1M E 6013/E 4313 AWS A5.1/AWS A5.1M E 6013/E 4313 3.5.1. DESCRIPCIÓN El Infra 13 VD, es un electrodo butílico con revestimiento a base de dióxido de titanio para la soldadura en todas las posiciones, inclusive la vertical descendente. Tiene buena penetración con un fácil encendido y reencendido, lo que hace al electrodo adecuado para trabajos sobre lámina delgada. [3] 3.5.2. APLICACIONES En la industria de la construcción es usado en cordones de vista en fabricación de estructuras de edificios, puentes y conjuntos estructurales en general. Dentro del ramo metal-mecánico es sumamente utilizado en la fabricación de autobuses, cajas de volteo, carrocerías, componentes de maquinaria agrícola, etc. En pailera es empleado en la fabricación de recipientes a cielo abierto, pipas de agua, ductos de humos y gases constituidos de lámina negra y galvanizada. La herrería y la empresa metal-mecánica ligera emplean fuertemente este tipo de electrodo ya que se usa sobre lámina negra, lámina galvanizada, perfiles estructurales, soleras, etc., y en general en materiales delgados y en todas posiciones con buena apariencia y sin quemar el material a soldar. Usado para propósitos generales. 3.5.3. VENTAJAS Buen funcionamiento en todas las posiciones, fácil encendido y reencendido de arco. La escoria normalmente se desprende sola teniendo poca salpicadura, sus

depósitos son de muy buena apariencia. También es adecuado para usarse corriente alterna. Gran aceptación por los soldadores debido a sus originales características. Utiliza corriente alterna (CA), corriente directa con polaridad invertida (electrodo al positivo +), (CDPI); corriente directa con polaridad directa (electrodo al negativo), (CDPD). 3.5.4. PROPIEDADES MECÁNICAS SEGÚN A.W.S.   

Resistencia a la Tensión 430 MPa (60 000 psi) Límite Elástico 330 MPa (48 000 psi) Elongación 17 %

3.5.5. COMPOSICIÓN QUÍMICA SEGÚN A.W.S.

Tabla 5

Composición química del electrodo 6013 según la norma AWS Fuente: [3]

3.5.6. TÉCNICA DE SOLDEO Limpie perfectamente las piezas a soldar de grasas, aceites, pinturas y contaminantes en general, encienda el arco por el método de raspado o de contacto y mantenga el arco corto, inclinando ligeramente el electrodo en dirección del avance. Quite la escoria entre pasos y utilice CA (Corriente Alterna) o bien CD (Corriente Directa) en cualquiera de sus polaridades. Cepille manualmente ó utilizando carda de acero. ACEROS A36; A283; A285; A105; A373, etc. 3.6. TABLAS DE CONSUMO DE ELECTRODOS Las tablas que se indican a continuación proporcionan el peso aproximado de los electrodos requeridos para soldar los tipos de uniones más usadas. Cuando haya diferencia en las condiciones dadas o preparación de las uniones, deberán ajustarse los valores tabulados para compensar tales diferencias.

3.6.1. BASES DE CÁLCULO Las cantidades de electrodos que figuran en las tablas se han calculado como sigue:

P=

s 1−l

P= Peso de electrodo requerido L= Pérdidas totales del electrodo S= Peso de acero depositado Para obtener el peso del acero depositado es necesario calcular primero el volumen del metal depositado (Sección del bisel multiplicada por el largo) y transformado en peso por medio del factor 0.0078 Kg. Por centímetro cúbico para el acero .Cuando se consideren soldaduras con refuerzos deberá agregarse un porcentaje al valor de soldadura sin refuerzo. 

Soldadura de Filete Horizontal.



Uniones de Tope sin Bisel Soldadas a un solo lado.



Uniones de Tope sin Bisel Soldadas por ambos lados.



Soldadura de Tope con Bisel en "V".

4. OBJETIVOS 4.1 General Determinar la eficiencia, ventajas y desventajas de los electrodos: AWS-E7018 (1/8, 5/32), AWS-E6011 (1/8, 3/32), AWS- E6013 (1/8,3/32) en diferentes diámetros. 4.2 Específicos Evaluar la diferencia de pesos con las placas para obtener un resultado y proceder a calcular la eficiencia. Utilizar los catálogos como fuente para utilizar la maquina soldadora y así aplicar los amperajes adecuados. Considerar la función principal del revestimiento y como afecta a la eficiencia del electrodo. 5. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR Herramientas: · Cepillo de alambre

· Martillo · Gafas protectoras · Mandil · Guantes · Casco para soldar Equipos · Soldadora SMAW · Balanza digital Materiales: · Guaipe · Electrodos E6011/7018/6013 · Placas 6. PROCEDIMIENTO O DESARROLLO 

Pesar la placa a soldar



Pesar los electrodos con revestimiento

 

Con una lija o con un elemento filo retirar todo el revestimiento de los diferentes electrodos. Colocar en la balanza electrónica y tomar nota del peso del electrodo sin



revestimiento. En la soldadora de acuerdo al tipo de electrodo a ser soldado seleccionamos el amperaje



adecuado de acuerdo al catálogo del electrodo. Depositar el material de aporte en el metal base mediante el proceso de soldadura por



arco. Esperar un tiempo prudente para que el elemento soldado se enfrié.



Limpiar la escoria de la junta soldada.

 

Colocar el elemento soldado en la balanza electrónica y volvemos a tomar nota del peso. Con los datos obtenidos procedemos al análisis deseado, cálculo de la eficiencia del electrodo.

7. DISCUSIÓN, OBSERVACIONES E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

7.1 Resultados:

DATOS OBTENIDOS DE LABORATORIO ELECTROD O

Diámetro del Núcleo

Peso del Electrodo Sin Recubrimiento

Peso de la Placa sin material de aporte (gr)

7018 7018 6011 6011 6013

1/8 5/32 1/8 3/32 1/8

22,1 22,3 21,9 12,9 22,6

410,7 443,5 456,17 406,7 367,7

Peso de la Placa con material de aporte (gr) 432,5 461,8 472,6 420,8 384

6013

3/32

13,2

358,1

365,5

Tabla 6 Datos obtenidos de laboratorio

ELECTRODO 7018 7018 6011 6011 6013 6013

CALCULO DE LA EFICIENCIA DEL ELECTRODO Eficiencia del Eficiencia del electrodo Diámetro del Núcleo electrodo % 1/8 0,986 98,64% 5/32 0,821 82,06% 1/8 0,750 75,02% 3/32 1,093 109,3% 1/8 0,721 72,12% 3/32 0,561 56,06%

Tabla 7 Calculo de la eficiencia del electrodo

7.2 Discusión:

Tabla 6

Eficiencia del electrodo 6011 según la norma AWS Fuente: [3]

Tabla 7

Eficiencia del electrodo 6013 según la norma AWS Fuente: [3]

Tabla 8

Eficiencia del electrodo 7818 según la norma AWS Fuente: [3]

ELECTRODO

EFICIENCIA TABLAS (%)

7018 ( 1/8 )

86

EFICIENCIA RESULTADOS (%) 98,64

7018 ( 5/32 ) 6011 (1/8 ) 6011 (3/32 ) 6013 ( 1/8 ) 6013 (3/32 )

85 70,7 64,19 77,3 79,05

82,06 75,02 101,3 72,12 56,06

Tabla 8 Resultados de las eficiencias de los electrodos

La eficiencia determinadas en tablas son medidas generalizadas que varía dependiendo la marca del electrodo en cambio las eficiencias determinadas en la práctica son más precisas. 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 8.1 Conclusiones 

Hemos determinado que el electrodo más pesado pero sin material de aporte es el 6013 1/8 con un peso de 22,6 gr, por otro parte el electrodo más liviano es el 6011 3/32 con



un peso de 12,9 gr. Hemos realizado la comparación entre las diferentes placas con material de aporte y nos hemos dado cuenta que la placa soldada con el electrodo 6011 de 1/8 con un peso de 472,6gr, mientras que la placa con material de aporte más liviana es la soldada con el electrodo 6013 3/32 con un peso total de 365,5gr.



Hemos determinado que el electrodo más pesado pero sin material de aporte es el 6013 1/8 con un peso de 22,6 gr, por otro parte el electrodo más liviano es el 6011 3/32 con un peso de 12,9 gr.



Hemos analizado mediante la tabla de resultados y hemos determinado que el mejor electrodo y con mejor eficiencia es el 6011 3/32 seguido del 7018 1/8, para dejar al final al electrodo de menor eficiencia al final, siendo este el 6013 3/32 con una eficiencia de 56,06%.



Mediante los cálculos realizados y aplicando las técnicas estudiadas, hemos determinado que el electrodo con mayor eficiencia es el 6011 3/32 con una eficiencia del 155,81%.

8.2 Recomendaciones - Dividir el trabajo equitativamente de forma grupal para evitar demora en la práctica y toma de datos. - Usar protección personal cuando se utilizan máquinas de soldar para evitar quemaduras o lesiones.

- Tener en cuenta el grosor de la placa que se va a soldar y determinar el amperaje correcto que se necesita para la misma. - Quitar completamente el recubrimiento de los electrodos, usar una lija para facilitar el proceso de remover el recubrimiento. - Evitar que las placas que se estén soldando se perforen ya que perjudica la determinación de la eficiencia del electrodo. - Utilizar una pinza para sujetar la placa soldada ya que esta estará muy caliente luego que se haya soldado. - Quitar la completamente la escoria para obtener un resultado más coherente en cuanto a los cálculos. - Usar un cepillo de alambre permite remover escoria de mejor manera.

9. BIBLIOGRAFÍA [1]

http://es.slideshare.net/VinicioAcuna/proceso-smaw

[2]

http://www.smaw.cl/tipos-de-electrodos/

[3] Larry Jeffus, 2009, Soldadura, principios y aplicaciones, Edicion 5, Madrid-España. [4] Perez C. 2015. Estudiante de Ingeniería Mecánica UTA, Ambato

10. ANEXOS

Ilustración 2 Peso de la placa para E7018 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 3 Peso de la placa para E7018 5/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 4 Peso de la placa para E6011 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 5 Peso de la placa para E6011 3/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 6 Peso dela placa para E6013 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 7 Peso de la placa para E6013 3/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 8 Peso del electrodo 6011 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 9 Peso del electrodo 6013 3/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 10 Peso del electrodo 6013 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 11 Peso del electrodo 7018 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 12 Peso del electrodo 6011 3/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 13 Peso del electrodo 7018 5/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 14 Placa con material de aporte E7018 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 15 Placa con material de aporte E6011 3/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 16 Placa con material de aporte E7018 1/8

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 17 Placa con material de aporte E6013 3/32

FUENTE: Christian Pérez

Ilustración 18 Placa con material de aporte E6013 1/8

FUENTE: Christian Pérez