Herreria Material

1715- AÑO DEL TRICENTENARIO DE CHILECITO- 2015

E.P.E.T Nº1 “GRAL. ÁNGEL V. PEÑALOZA” FORMACIÓN TÉCNICA ESPECÍFICA PROCEDIMIENTOS TÉCNICOS

TALLER DE HERRERÍA

CURSO: 2do AÑO Div. 1ra, 2da y 3ra – PRIMER CICLO DOCENTE TÉCNICO: EDGAR GONZÁLEZ www.epetuno.com www.profeedgargonzalezepet1.blogspot.com.ar

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ÍNDICE NORMAS DE SEGURIDAD EN EL TALLER DE HERRERIA………………………Pag.3 Contactos eléctricos-Contacto eléctrico directo e indirecto. Medidas preventivas. Proyección de partículas-Caída de objetos y corte-Quemaduras por contacto. Equipo individual de protección. LOS METALES…………………………………………………………………………………Pag.6 Propiedades: físicas, químicas, tecnológicas y mecánicas. Aleaciones. Aceros. Clasificación según fabricación y aplicación. Aceros semielaborados y acabados-Perfiles comerciales. INSTRUMENTACION………………………………………………………………….…..Pag.12 El metro.La escuadra. Calibre o pie de rey (partes del calibre). SOLDADURA………………………………………………………………………………...Pag.15 Soldadura concepto.-Técnicas de soldadura. Soldadura oxiacetilénica. Soldadura eléctrica por arco eléctrico. Elementos de protección. Electrodos- clasificación. Técnica de soldadura por arco eléctrico. Soldadura por arco en atmosferas inertes y activas (TIG-MIG-MAG). GUÍA DE ESTUDIO Y PROFUNDIZACIÓN………………………………………..Pag.39 TRABAJOS PRACTICOS-MATERIALES E INSUMOS…………….……………Pag.40 PLANOS DE TRABAJOS PRACTICOS……………………………………………….Pág. 41 PROGRAMA DE HERRERIA………………………………………………………….. Pag.45

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NORMAS DE SEGURIDAD EN EL TALLER DE HERRERÍA CONTACTOS ELÉCTRICOS De todos los riesgos que presenta la soldadura eléctrica por arco es sin duda alguna el de contacto eléctrico el más importante. Aunque en las operaciones de soldadura eléctrica manual al arco se utilizan tensiones relativamente bajas, las intensidades son altas. Los accidentes más comunes que se dan son: Contacto eléctrico directo en el circuito de alimentación por deficiencias de aislamiento en los cables flexibles o en las conexiones a la red o a la máquina. Se debe reemplazar cualquier cable de soldadura que presente algún tipo de ligadura a menos de 3 m del portaelectrodos. Se deben alejar los hilos de soldadura de los cables eléctricos principales para prevenir el contacto accidental con el de alta tensión, así como cubrir los bornes para evitar un cortocircuito. Contacto eléctrico indirecto en la carcasa de la máquina producido por un contacto entre ésta y algún elemento de tensión. La toma de tierra no debe unirse a cadenas, cables de montacargas, tornos, tuberías de gas, líquidos inflamables, etc. Se adoptarán las siguientes medidas preventivas: · Antes de comenzar la operación de soldadura, se comprobara la toma de tierra del equipo, así como el estado de cables y conexiones. · Los cables de alimentación deben ser de la sección adecuada para no dar lugar a sobrecalentamientos. Estos conductores serán de longitud, la mínima posible. · Los cables del circuito de soldadura que tienen una mayor longitud, se protegerán de modo especial contra proyecciones incandescentes, grasas, aceites. ·

La zona de trabajo debe estar seca.

· Cuando los trabajos de soldadura se deban interrumpir durante un cierto periodo se deben sacar todos los electrodos de los portaelectrodos, desconectando el puesto de soldar de la fuente de alimentación. 3 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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· No utilizar electrodos a los que les quede entre 38 y 50 mm; en caso contrario se pueden dañar los aislantes de los portaelectrodos pudiendo provocar un cortocircuito. · Situarse de forma que los gases de soldadura no lleguen directamente a la pantalla facial protectora y proteger a los otros trabajadores del arco eléctrico mediante pantallas o mamparas opacas; llevar ropa, gafas y calzado de protección. · La escoria depositada en las piezas soldadas debe picarse con un martillo especial llamado piqueta, de forma que los trozos salgan en dirección contraria al cuerpo. Previamente se deben eliminar las posibles materias combustibles que podrían inflamarse al ser picada la escoria. · No sustituir los electrodos con las manos desnudas, con guantes mojados, y tampoco se deben enfriar los portaelectrodos sumergiéndolos en agua. · No se deben efectuar trabajos de soldadura cerca de lugares donde se estén realizando operaciones de desengrasado, pues pueden formarse gases peligrosos. Tampoco se permitirá soldar en el interior de contenedores, depósitos o barriles mientras no hayan sido limpiados completamente y desgasificados con vapor. · Se prohíben los trabajos de soldadura y corte, en locales donde se almacenen materiales inflamables, combustibles, donde exista riesgo de explosión o en el interior de recipientes que hayan contenido sustancias inflamables. · En los trabajos con soplete, se debe evitar que las chispas producidas se alcancen o caigan sobre las botellas, mangueras o líquidos inflamables. · No utilizar el oxígeno para limpiar o soplar piezas o tuberías, pues el exceso de oxígeno incrementa el riesgo de incendio. · Los grifos y los manorreductores de las botellas de oxígeno deben estar siempre limpios de grasas, aceites o combustible de cualquier tipo. Las grasas pueden inflamarse espontáneamente por acción del oxígeno. · Si una botella de acetileno se calienta por cualquier motivo, puede explosionar; cuando se detecte esta circunstancia se debe cerrar el grifo y enfriarla con agua, si es preciso durante horas.

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PROYECCIÓN DE PARTÍCULAS Durante las operaciones de soldadura se producen partículas incandescentes, que son proyectadas en todas direcciones a diferentes velocidades y energías. Estas partículas pueden incidir tanto sobre el operario, como las personas cercanas a éste, así como sobre los equipos utilizados y en general sobre un área extensa de trabajo. El soldador se protegerá adecuadamente frente a la proyección de estas partículas mediante la utilización de equipos de protección individual de los ojos, cara, tronco, extremidades inferiores y superiores. CAÍDA DE OBJETOS Relacionado con el apartado anterior está el riesgo de caída de objetos sobre operarios. Estos objetos podrían ser herramientas, piezas de desecho, etc. El mantenimiento de orden y limpieza en el puesto de trabajo disminuirá el riesgo de caída de objetos. CORTES Por la propia naturaleza de las operaciones a realizar y las características de las piezas manejadas, el soldador puede sufrir cortes y magulladuras principalmente en sus manos. Tanto las piezas como los elementos propios de la soldadura pueden tener filos o aristas vivas que provoquen estas lesiones. La utilización de guantes de protección evitará las lesiones de este tipo. QUEMADURAS POR CONTACTO CON ELEMENTOS A ELEVADA TEMPERATURA Tanto las piezas a soldar como alguno de los elementos del equipo de soldadura como son los electrodos, soplete, etc. pueden ocasionar quemaduras por contacto. Durante la operación se utilizarán guantes de protección en la manipulación de piezas y equipo. Hay que tener precaución una vez realizada la soldadura porque tanto piezas como algunas partes del equipo pueden permanecer durante algún tiempo a alta temperatura. EQUIPO INDIVIDUAL No inicies ningún trabajo sin los equipos de protección individual. Antes de usar un equipo de protección individual, lee las instrucciones de manejo. Cuida correctamente y guarda los equipos de protección. Informa de los defectos y anomalías o daños que detecten en el equipo.

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LOS METALES Los metales poseen propiedades llamadas metálicas, las cuales, si bien no son exclusivas de ellos las tienen en grado suficiente como para caracterizarlo. Este carácter especial es consecuencia de la naturaleza de los átomos y de sus enlaces. El color que presentan es generalmente el blanco argentino brillante a excepción del oro y del cobre que son amarillo respetivamente. Todos los metales salvo el mercurio son sólidos a temperatura común siendo su densidad muy variable. En estado sólido son buenos conductores de calor y de electricidad. PROPIEDADES DE LOS METALES De todas las características de los metales se debe tener en cuenta aquellas en las cuales depende la utilidad en la industria metalífera. Se pueden clasificar en varios grupos según su propiedad física, química y tecno mecánica. FÍSICAS Extensión: propiedad de ocupar espacio. Este espacio ocupado se llama volumen. Impenetrabilidad: propiedad que tienen los cuerpos de no ser ocupado su espacio simultáneamente por otro cuerpo. Esto se debe a la sustancia que lleva su volumen se llama masa. Gravidez: todos los cuerpos están sometidos a la acción de gravedad por lo tanto son pesados. Se denomina peso específico al peso de la unidad de volumen en su cuerpo. Conductividad calorífica: Propiedad de los metales que le permite transmitir el calor a través de su masa. Dilatación: aumento del volumen que experimentan los cuerpos al aumentar la temperatura. Conductividad eléctrica: propiedad casi exclusiva de los metales y consiste en la facilidad que poseen al transmitir, la corriente a través de su masa.

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QUÍMICAS

Las dos propiedades más importantes desde el punto de vista químico se refieren a la resistencia que proponen los materiales frente a las acciones químicas y atmosféricas, es decir a la oxidación y corrosión. Oxidación: efecto producido por el oxígeno en la superficie del metal y se acentúa al aumentar la temperatura del metal. La oxidación directa sin intervención del calor aparece en casi todos los metales por dos causas: por la acción del oxígeno en estado atómico, y por la menor estabilidad de los átomos superficiales del metal, que están enlazados menor que la del interior, aunque es una oxidación muy débil. Corrosión: Es el deterioro lento y progresivo de un metal por un agente exterior. La corrosión atmosférica es la producida por el efecto combinado del oxígeno del aire y la humedad. Como la atmósfera es siempre húmeda a la temperatura ambiente los metales se destruyen más por corrosión que por oxidación.

TECNOLÓGICAS Son las relativas al grado de adaptación del material diferente a distintos procesos de trabajo a lo que pueden estar sometidos, las más importantes son: Maquinabilidad: mayor o menor facilidad al labrado con herramientas o cuchillas de corte. Soldabilidad: posibilidad de ser soldado por soldadura autógena u otro tipo de soldador. Ductilidad: aptitud para la deformación de un metal en forma de hilo. Fusibilidad: propiedad de fundirse bajo la acción del calor. La temperatura precisa para que se produzca se llama temperatura de fusión.

MECÁNICAS Son aquellas que expresan el comportamiento de metales frente a esfuerzos o cargas tendientes a alterar su forma. De este modo resultan las siguientes:

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Resistencia: capacidad de soportar una carga externa. Si el metal debe soportar sin romperse, se denomina carga de rotura de un metal, puede producirse por tracción o compresión, por torsión o por cizañamiento, habrá una resistencia a la rotura para cada uno de estos esfuerzos. Dureza: propiedad que expresa el grado de deformación que sufre un metal bajo la acción directa de una carga determinada. Se distinguen dos clases de dureza: la física y la técnica. ALEACIONES Se llama aleación a lo que resulta de dos o más elementos químicos, uno de los cuales al menos es un metal que representa carácter metálico. Los metales se combinan con otros para conseguir un conjunto de características muy difíciles de hallar en los metales puros los cuales no tienen una utilización industrial salvo en casos muy específicos. En toda aleación se pueden distinguir dos clases de componentes: el metal base de mayor proporción y los elementos aleantes que modifican, complementan o acentúan dichas propiedades. Considerando la naturaleza de sus componentes se pueden clasificar en: Aleaciones férreas: los que tienen hierro como metal predominante. Aleaciones no férreas: aquellas cuyo metal predominante no es el hierro. Aleaciones pesadas: contienen principalmente metales cuyo peso específico es mayor que 7 como es el hierro, el cobre, níquel, plomo, etc. Aleaciones ligeras: los metales que interviene en ella tienen un peso específico inferior a 7. Siempre se llama aleación ligera de aluminio y ultraligeras de magnesio. HIERRO – PROPIEDADES La palabra hierro se designa al elemento químico de este nombre y ciertos productos siderúrgicos que solo como impureza pueden entrar o formar parte de otros elementos. El hierro técnicamente puro, es decir con menos del 0,008 de carbono es un metal blanco azulado dúctil y maleable cuyo peso específico es 7,87. Es un buen conductor del calor y de la electricidad y se imanta fácilmente. Se dividen en: Hierro puro: es el obtenido por algún procedimiento industrial. Hierro electrolítico: es el depósito originado por electrólisis selectiva de una sustancia que contenga hierro.

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El hierro es un metal muy abundante en la naturaleza que se encuentra combinado con otros elementos formando óxidos carbonatos y sulfúricos. Para obtener el hierro y hacerlo utilizable, se parte de los minerales de este metal generalmente de los óxidos que se reducen.

ALTO HORNO

La reducción de los óxidos de hierro se realiza en altos hornos, el producto así obtenido es hierro en estado líquido y con un alto contenido de carbono e impurezas, se llama arrabio o fundición de primera fusión y se utiliza para elaborar aceros o para obtener piezas moldeadas después de otra fusión. El alto horno está formado por dos troncos de cono unidos pos sus bases mayores. Este soldo de unión recibe el nombre de vientre. El cono inferior se llama atalaje y el superior cuba y la abertura superior de éste por donde se carga el horno, tragante.

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ACEROS Son aleaciones de hierro carbono aptas para ser deformadas en frío y en caliente y en las cuales el porcentaje de carbono no excede de 1,76%.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FABRICACIÓN Los aceros pueden clasificarse según los procedimientos o procesos de obtención utilizados, tomando el nombre de los mismos. Son los siguientes: Aceros Bessemer Aceros Siemens Aceros al crisol Aceros Thomas Aceros eléctricos Hierros pudelados

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU APLICACIÓN En la industria cada fabricante designa los aceros que produce con una denominación arbitraria lo cual origina una verdadera complicación, para evitar inconvenientes, el Instituto del Hierro y del Acero apiló la siguiente clasificación: F: Aleaciones férreas L: aleaciones ligeras C: Aleación de cobre V: Aleaciones varias S: Productos sintetizados

SEMIELABORADOS Los aceros semielaborados se presentan de la siguiente forma: Lingote: producto surgido de la solidificación del acero colado en las lingoteras correspondientes. Desbaste: Procede de una primera laminación del lingote, sección cuadrada o rectangular de un espesor de 130 a 150 milímetros. 10 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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ACABADOS Se obtiene por laminación en trenes de acabados o también forja, estirado y trefilado, son los siguientes:

Plano ancho – sección rectangular con espesor de 400mm Llanta – sección rectangular con espesor de 10 a 100mm Fleje – sección rectangular con espesor de menos de 4mm Chapa – producto laminado de anchura superior a 600mm, según su espesor se denomina fina (inferior a 3mm),(media de 3 a 6mm) o (gruesa superior a 6mm) Redondo – sección circular diámetro de 5 a 200mm. Cuadrado – sección cuadrada lado de 8 a 100mm Viga – sección en forma de L Perfil T – sección en forma de T Carril – producto de sección especial que presenta una superficie de apoyo (patín), y una superficie superior (cabeza), destinada a la soldadura. Existen en el comercio otra especie de perfiles que comprenden productos de formas muy diversas, tales como tubas, barras, alambre, aceros plata, etc.

PERFILES COMERCIALES

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INSTRUMENTACIÓN En las fábricas y grandes talleres se suele dedicar un departamento especializado para la verificación de las piezas mecanizadas. EL METRO El metro es la herramienta de medida más conocida por todos nosotros, se fabrican en muchas formas y modelos. Estas herramientas suelen fabricarse con cintas de fleje metálica que se gradúan en milímetros y metros. Actualmente han salido al mercado unos metros electrónicos que funcionan por el emitir una señal y al volverla a recibir facilitan la medida. Las aplicaciones del metro en los talleres son frecuentes pero sólo como aproximación, pues su precisión de medida alcanza difícilmente el metro.

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LA ESCUADRA

Este es un instrumento muy útil pues se usa para múltiples funciones como son verificar al paralelismo de una superficie y comprobar la perpendicularidad de dos piezas y su función principal que es mirar la escuadra de las piezas. Los formatos típicos de escuadra pueden ser de distintos tipos: así tenemos escuadras con y sin tacón. Aunque es un instrumento de uso común en el taller, también se usa como instrumento de medida precisa que suele estar guardada en cajas para su perfecta conservación. La medida de escuadra se realiza pegando uno de los lados de la escuadra en la pieza y avivando el otro hasta tocar este.

CALIBRE O PIE DE REY Es un instrumento de medida lineal que más se utiliza en el taller. Por medio del calibre o pie de rey se pueden controlar medidas de longitud externas, internas y de profundidad; la precisión del calibre es entre 1/10, 1/20 y 1/50.

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PARTES DEL CALIBRE Definimos las partes del calibre: - El cuerpo del calibre. - Corredera. - Puntas para la medida externa. - Puntas para la medida interna. - Varilla para medir la profundidad. - Escala graduada en milímetros - Escala graduada en pulgada. - Graduación del nonios en pulgadas y graduación del nonios en milímetros. - Pulsador para el brocaje del pulsor: es sustituido por un tornillo. - Embocadura de las puntas para medida de ranura. - Embocadura de la varilla de profundidad para penetrar en pequeños agujeros -Tornillo para corregir eventuales errores de paralelismo de las puntas de medida.

En el reverso del calibre se encuentran impresas algunas tablas de utilidad como las medidas del diámetro de los agujeros para roscar. El material con que se construye los calibres generalmente es de acero inoxidable que posee una gran resistencia a la deformabilidad y al desgaste. El nonio representa la característica principal del calibre ya que es en el que se efectúan las medidas en aproximaciones inferiores al milímetro. La graduación señalada en el cuerpo del calibre y entre marcas representa un milímetro como si se tratara de una regla común.

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SOLDADURA La soldadura es una de las operaciones más extendidas dentro de la industria, por lo que resulta de interés el estudio de los riesgos asociados a ella, tanto desde el punto de vista higiénico, como de la seguridad. Se trata de un proceso mediante el cual pretendemos unir dos piezas de igual o distinta naturaleza, bajo la acción del calor, con o sin aplicación de presión y con o sin aporte de material. TÉCNICAS DE SOLDADURA

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La primera operación a realizar, previa a la propia soldadura, será siempre la preparación de las superficies a unir. Se trata en primer lugar de dar, mediante operaciones de tipo mecánico, los perfiles deseados a las piezas en la zona de unión. Posteriormente se procederá a la limpieza de toda clase de grasas, suciedad, óxidos y cuerpos extraños que puedan disminuir la resistencia de la soldadura por ejemplo, la limpieza de grasas, aceites y material de naturaleza similar. La eliminación de óxidos se llevará a cabo, generalmente, mediante procedimientos de decapado químico. Una vez preparada la superficie de las piezas a unir, se procederá a la soldadura de éstas, y, posteriormente al picado de la escoria y comprobación de la calidad de la soldadura.

SOLDADURA AUTÓGENA (OXIACETILÉNICA) La soldadura oxiacetilénica se realiza calentando las superficies que se han de soldar puestas en contacto por medio de la llama dirigida producida por un mechero especial denominado soplete por la combustión de acetileno y oxígeno.

EL EQUIPO Es el elemento que utiliza el acetileno como combustible y el oxígeno como carburante. Tanto el oxígeno como el acetileno se suministran en botellas. Resumiendo, un equipo oxiacetilénico consta de los siguientes elementos: 16 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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Las botellas Los manorreductores Las gomas de conexión El soplete EL ACETILENO Es un gas combustible, incoloro y de olor característico que se obtiene por la reacción del carburo de calcio con el agua dejando como residuo cal apagada. Es explosivo a una presión superior a 1,5 KG/Cm cuadrado, sin embargo disuelto en acetona puede comprimirse sin peligro hasta 15 KG/Cm cuadrado, lo que permite aumentar el volumen de gas en un mismo recipiente. Combinado con el oxígeno se forma una llama oxiacetilénica de alta temperatura (3.100ºC) la cual aprovechamos para realizar soldaduras. EL OXÍGENO Es un gas inodoro e incoloro que se encuentra en la atmósfera en la proporción del 21% de su volumen. Se obtiene para fines industriales por destilación fraccionada del aire líquido el cual usamos para activar la combustión de la llama en la soldadura. Al igual que el acetileno se suministra en botellas que son recipientes de acero estirado con capacidades de 5, 6 y 7 Cm cúbicos a la presión de 150 cm cuadrados. MANORREDUCTORES El objetivo de los manorreductores es la reducción de la presión de gas embotellado a presión de 15 KG/Cm cúbicos en el caso del acetileno que es preciso reducir esta presión hasta 0,5 Kg que es la presión media de trabajo. También el oxígeno de las botellas comprimido a 150 Kg/ cm cuadrado debe reducirse de presión hasta la de utilización que es de 1 a 3 Kg/ cm cuadrado. Los manorreductores son de bronce o latón. Los de acetileno deben contener menos de un 70% de cobre para evitar la formación de acetileno de cobre. EL SOPLETE Es un aparato donde se produce la mezcla del acetileno con el oxígeno. Desde las gomas pasa a unas cámaras a través de unos agujeritos calibrados siendo en esta cámara donde 17 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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se efectúa la mezcla del oxígeno con el acetileno saliendo por un tubo llamado lanza que acaba en una boquilla, también calibrada para regular la velocidad de salida de la llama para proceder al encendido del soplete. Se abre primero la llave de paso para el acetileno y luego se enciende acercando una chispa a la salida de la boquilla lo cual hace que el acetileno empiece a quemar. A continuación se abre se abre de a poco la llave de paso del oxígeno hasta que el dardo tenga el olor correcto.

SOPLETE

MATERIAL DE APORTACIÓN El material de aportación es un material de composición cedida a la del material a unir para soldar con otros materiales para facilitar su fundición. Se suministra una varilla de diámetro en función del espesor del material a soldar. En el caso del cobre se usa fuerte o blando, la composición de la aleación tendremos menor plata u otros metales con el fin de obtener un punto de fusión y dureza aproximada. El latón también se utiliza como suelda en forma de varilla con el desoxidante incorporado. Para que el material suelda agarre a la soldadura se le añade un desoxidante que suele comercializarse en forma de polvo bórax. PREPARACIÓN DE LOS MATERIALES A SOLDAR Solo debe de considerarse soldadura autógena aquella que emplea material de aportación o este es igual al material a soldar. Podemos elegir 2 opciones según el grosor de las piezas a soldar: 18 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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1) Chapa fina: Se puede realizar haciendo una pestaña en las chapas a soldar para unirlas directamente una con la otra con la otra sin aportación de material. Primero realizamos una serie de puntos en el soplete para unir una con la otra y conseguir que no se deformen las chapas para posteriormente realizar la soldadura. 2) Chapa gruesa: Se prepara el material separando unos milímetros entre las piezas a soldar para que penetre el material de aportación. La separación entre ellas será la mitad del espesor de la chapa. Es necesario puntear las piezas antes de empezar a realizar la soldadura. Estos puntos de soldadura se deben hacer del interior al exterior para que no se abra la chapa al calentar.

EL SOPLETE COMO ELEMENTO DE CORTE

Otra de las aplicaciones muy interesantes del oxígeno es el empleo para la realización de cortes rápidos. Para ello preparamos el soplete regulando el oxígeno y el acetileno, teniendo en cuenta que ningún caso la lengüeta del soplete debe tocar la pieza por lo que es conveniente guiar la altura.

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SOLDADURA ELÉCTRICA POR ARCO ELÉCTRICO

La idea de la soldadura por arco eléctrico fue propuesta a principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy pero ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono. Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica. Sin embargo, este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que el sueco Oscar Kjellberg descubrió, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años 1950 Oscar Kjellber desarrolla el método de soldadura con electrodo recubierto, también conocido como método SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Fue el primer método aplicado con grandes resultados, no solo de orden técnico, sino también de orden económico, ya que este proceso permitió el desarrollo de procesos de fabricación mucho más eficaces, y que hasta hoy en día solamente han sido superados por modernas aplicaciones, pero que siguen basándose en el concepto básico de la soldadura al arco con electrodo auto protegido.

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La soldadura eléctrica se realiza haciendo saltar un arco eléctrico entre la superficie de las piezas que se desea unir con una varilla metálica llamada electrodo. Para evitar peligro en las instalaciones eléctricas se puede usar un transformador consiguiendo una separación del circuito de conexión a la red eléctrica y el circuito de manipulación consiguiendo de este modo una eficaz protección. Los transformadores eléctricos reducen la tensión de la red (220 o 380 Volt,) al calor adecuado de utilización de los grupos que pueden variar entre 40 volt a 100 volt. Esta tensión nos da la gama de electrodos que puede usar el aparato. EL EQUIPO La función de un equipo de soldadura es producir un arco eléctrico o una chispa eléctrica que salte continuamente entre dos puntos separados a una cierta distancia por medio de un electrodo. Este arco eléctrico desarrolla tal cantidad de calor que es capaz de fundir el acero siendo esta propiedad a lo que se utiliza para realizar la soldadura. Los equipos de soldadura eléctrica se dividen en: Equipos de corriente alterna, son los más sencillos. Equipos rectificadores: son equipos alimentados por corriente alterna y rectificada o continua. Equipo rotativo: estas máquinas están compuestas de generador de corriente continua (DINAMO) y un motor que mueve este generador.

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GRADUACION DE LA INTENSIDAD Para regular el equipo de soldadura suele existir en su parte externa una manivela, interruptor con varias posiciones para poder aumentar o disminuir la intensidad del equipo. Esto se realiza aumentando o disminuyendo la corriente eléctrica en el secundario del transformador. La intensidad regular dependerá sobre todo del electrodo utilizado pero también del espesor y las piezas a soldar.

LA PINZA Y EL PORTAELECTRODO La terminación de los cables del equipo de soldadura lleva unas pinzas entre las que se produce el arco eléctrico para realizar la soldadura. Estas pinzas adquieren una forma distinta según sea para sujetar el electrodo, el cual necesita un mango protector aislante y la otra que usa para cerrar el circuito eléctrico suele tener la forma de un gato de presión o pinza.

LOS CABLES ELECTRICOS Parten del equipo de soldar y van a la mordaza y a la pinza porta electrodos, deben estar adaptados para transmitir la corriente de intensidad para la soldadura de arco. En la sección del cable depende de la intensidad de corriente que debe soportar. Los cables

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eléctricos han de estar perfectamente aislados y no deben ser pisoteados ni seguir caminos con peligro de rotura o de reducir el campo de maniobra del soldador.-

LA PIQUETA Y EL CEPILLO La piqueta es una herramienta que se emplea para arrancar la escoria de la soldadura, comúnmente son metálicas. Por una parte están provistas de cincel y otra de punta o pico se utiliza sosteniéndola por el mango y golpeándola suavemente sobre la escoria hasta que salta. Los cepillos metálicos son muy útiles para pulir el carbón después de la eliminación de la escoria. Están formados por un soporte de madera a la que se le añaden cerdas de metal.

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN El soldador ha de protegerse la cara mediante unos marcos con un vidrio especial que reduce la radiación luminosa y absorbe la ultravioleta para proteger la vista de la fuerte intensidad luminosa del arco. La gran cantidad de chispas que este tipo de soldadura

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produce hace imprescindible proteger las manos con guantes, y el cuerpo y la ropa con delantal, ya que el arco origina muchas chispas las que pueden producir quemaduras.

LOS ELECTRODOS Cumplen dos funciones en la soldadura: por una parte realizan la función de conductor de la electricidad y por otra proporcionan el metal de aportación. Los electrodos pueden ser de dos tipos desnudos o revestidos. Los electrodos desnudos tienen numerosos inconvenientes produciendo un arco inestable. Solo se utiliza con corriente continua y cada vez menor. Las partes de un electrodo son el alma que es la parte metálica y el revestimiento en el cual suele haber impreso una letra y números que nos dan ciertas características de los electrodos en uno de los extremos el alma no lleva revestimiento, este trozo tiene alrededor de 25 mm y es la parte que sujeta a la pinza y al mango del soldador.CLASIFICACION E IDENTIFICACIÓN DE LOS ELECTRODOS Debido a la gran cantidad de electrodos que se fabrican para efectuar trabajos específicos, es necesario saber qué métodos de identificación existe, como se clasifican y para qué

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trabajo específico fueron diseñados. Hay muchas maneras de clasificar los electrodos, entre ellas tenemos: Clasificación por color según norma internacional. El método más sencillo de identificar a un electrodo corriente es por el color de su revestimiento y un código de colores (extremo del electrodo) que ha sido establecido por normalización internacional. Clasificación de los electrodos según su revestimiento: Se distinguen básicamente los siguientes tipos de revestimientos: CELULOSICOS

RUTILICOS

BÁSICOS

HIERRO EN POLVO

MINERALES

CLASIFICACIÓN AWS-ASTM Debido a que hay muchos tipos diferentes de electrodos en el mercado, puede resultar muy confuso escoger los correctos para el trabajo que se va a ejecutar. Como resultado la AWS (American Welding Society) estableció un sistema numérico aceptado y utilizado por la industria de la soldadura. NOMENCLATURA DE LOS ELECTRODOS PARA ACERO DULCE Se especifican cuatro o cinco dígitos con la letra E al comienzo, detallados a continuación:

a) Prefijo E de electrodo para acero dulce b) Resistencia a la tracción mínima del depósito en miles de libras por pulgada cuadrada (Lbs/pul2) c) Posición de soldar. 1- TODA POSICIÓN 2- PLANA HORIZONTAL d) Tipo de revestimiento, Corriente eléctrica y Polaridad a usar según tabla

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CC: Corriente contínua CA: Corriente alterna PD: Polaridad Directa (Electrodo negativo) PI: Polaridad invertida (Electrodo positivo) EJEMPLO: Electrodo E.6011 (AWS-ASTM) E- Electrodo para acero dulce 60- 60.000 Lbs/pul2 de resistencia a la tracción 1 - Para soldar en toda posición 2 - Revestimiento Celulósico Potásico para corriente alterna y corriente continua polaridad invertida Del revestimiento de los electrodos depende fundamentalmente la calidad de la soldadura, los revestimientos actúan de la siguiente manera: estabilizan el arco eléctrico. Forman una pantalla que protege los metales fundidos permiten la ejecución de soldadura en distintas fricciones que forman una escoria que penetran el metal.

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REALIZACIÓN DE SOLDADURA Antes de realizar la soldadura que suelen hacer unos ensayos de graduación que servirán para familiarizarnos con la soldadura. CEBADO DEL ARCO Es muy importante que el cebado del electrodo lo haga por contacto de la única punta con la pieza a soldar. Los electrodos de cebado fácil son: los tipos oxidantes, rutilos, celulósicos y de gran rendimiento. PROYECCIONES Las proyecciones son pequeñas bolitas de metal fundido que se proyectan fuera del cordón y molestan al soldador produciendo quemaduras. Los electrodos deben tener otras proyecciones. INTERRUPCIONES DEL ARCO En general las interrupciones del arco se deben a la utilización de equipos que dan bajas tenciones. Estas interrupciones pueden ser causadas por la humedad en el revestimiento del electrodo. CALENTAMIENTO DEL ELECTRODO El calentamiento del electrodo se debe en general a la utilización de intensidades excesiva. Para evitar el calentamiento del soldador debe ajustarse a la intensidad indicada por los fabricantes de electrodos. ELIMINACIÓN DE LA ESCORIA La escoria debe eliminarse por propia contracción con un ligero golpe de piqueta. Las escorias que quedan pegadas en el cordón aumentan el tiempo de limpieza y el corte de la soldadura.

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ASPECTO DEL CORDÓN El aspecto del cordón debe ser uniforme y regular en toda su longitud: debe presentar un buen aspecto, este dependerá del tipo de electrodo utilizado.

MOVIMIENTO Y POSICIÓN DEL ELECTRODO Al realizar la soldadura debe darse al electrodo un movimiento determinado que presente una distribución correcta del metal fundido. Se destacan los siguientes movimientos:

Plano horizontal Vertical inclinado Vertical descendente Techo o sobre cabeza Vertical o ascendente

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SOLDADURA POR ARCO EN ATMOSFERAS INERTES Y ACTIVAS La técnica consiste en aislar la atmósfera exterior para repeler la acción oxidante del aire. La función protectora del revestimiento del electrodo en la soldadura con arco a menudo no es suficiente. Para ello existen formas de alternar el sistema del arco. Los más eficaces son los que crean alrededor de la zona de fusión una atmósfera protectora formando por gas especial (esta atmósfera puede obtenerse con gas inerte o gas activo) los procedimientos de soldadura que utilizan gas inerte se determina T.I.G y M.I.G siendo la sigla T.I.G (tungsten inert gas) y M.I.G (metal inert gas) y el procedimiento que utiliza el gas activo (anhídrido carbónico) se denomina M.A.G cuya sigla significan (metal active gas) En la soldadura T.I.G el gas protector que se utiliza es el argón y el helio. El electrodo es una varilla de tungsteno, material que se funde a una temperatura superior a 3000ºC por esta razón este procedimiento se denomina también de electrodo infusible. El material de aportación está formado por una varilla como en la soldadura oxiacetilénica. Es el sistema de soldadura más eficaz para soldar aleaciones ligeras como aluminio y magnesio.

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SOLDADURA T.I.G Con el sistema T.I.G el arco salta entre la pieza a soldar y un electrodo de tungsteno que es refrigerado por una circulación de agua y argón de la boca de la pistola emana el gas protector proveniente de una botella a través de un conductor debido a que el electrodo es infusible y el metal de aportación procede de una varilla. La mordaza de masa y el electrodo están unidos por unos cables eléctricos a un generador de continuo o al alterno. El sistema T.I.G ofrece numerosas ventajas: La protección gaseosa impide la formación de escoria. La pistola es liviana y maniobrable. La técnica ejecutiva es fácil y se obtienen óptimos cordones de soldadura. Se pueden soldar casi todos los materiales ferrosos y no ferrosos. No se forman escorias para eliminar La utilización de este sistema T.I.G es preferentemente para el acero inoxidable, sobre y sus aleaciones. La limitación de este procedimiento es velocidad de avance baja y el corte del gas es alto.

DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO TIG Es un procedimiento de soldadura con electrodo refractario bajo atmósfera gaseosa. Esta técnica puede utilizarse con o sin metal de aportación.

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El gas inerte, generalmente argón, aísla el material fundido de la atmósfera exterior evitando así su contaminación. El arco eléctrico se establece entre el electrodo de tungsteno no consumible y la pieza. El gas inerte envuelve también al electrodo evitando así toda posibilidad de oxidación. Como material para la fabricación del electrodo se emplea el tungsteno. Se trata de un metal escaso en la corteza terrestre que se encuentra en forma de óxido o de sales en ciertos minerales.

A continuación se define los parámetros que caracterizan a este tipo de procedimiento: - Fuente de calor: por arco eléctrico; - Tipo de electrodo: no consumible; - Tipo de protección: por gas inerte; - Material de aportación: externa mediante varilla, aunque para el caso de chapas finas se puede conseguir la soldadura mediante fusión de los bordes sin aportación exterior; - Tipo de proceso: fundamentalmente es manual; - Aplicaciones: a todos los metales; - Dificultad operatoria: mucha. 31 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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La soldadura que se consigue con este procedimiento puedes ser de muy alta calidad, siempre y cuando el operario muestra la suficiente pericia en el proceso. Permite controlar la penetración y la posibilidad de efectuar soldaduras en todas las posiciones. Es por ello que sea éste el método empleado para realizar soldaduras en tuberías. Equipamiento Para llevar a cabo la soldadura mediante el procedimiento TIG es necesario el siguiente equipo básico:

- Generador de corriente CC y/o CA de característica descendente; - Generador de alta frecuencia o de impulsos, que mejora la estabilidad del arco en caso de empleo de CA, y facilita el cebado; - El circuito de gas; - Pinza Porta-electrodo; - Circuito de refrigeración; - Órganos de control; La pinza termina formando una tobera por donde sale el gas, sobresaliendo por su centro el electrodo. 32 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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A continuación, se expone un ejemplo de la pinza porta-electrodos para soldaduras TIG:

Pinza porta-electrodo Como ya se ha dicho, el procedimiento TIG es de aplicación para todo tipo de metales y en soldaduras con responsabilidad, debido a la gran calidad de los cordones que se obtienen. No obstante, requiere cierta pericia en la fase inicial de cebado del arco, debido a la posibilidad que existe que durante esta fase se produzca que el extremo del electrodo toque la pieza. Si esto ocurre puede originarse la contaminación del baño con restos del electrodo que puedan desprenderse. En ocasiones la soldadura TIG se emplea en combinación con otros procesos, siendo el ejecutado mediante TIG el primer cordón de soldadura que se deposite. Para espesores de piezas a soldar superiores a los 6-8 mm este procedimiento no resulta económico. Material de aporte Cuando se utilice material de aportación para la soldadura, éste debe ser similar al material base de las piezas a soldar. Este procedimiento no genera escorias al no emplearse revestimientos en el electrodo, ni tampoco se forman proyecciones. Normalmente las varillas empleadas como producto de aporte son de varios diámetros en función de los espesores de las piezas a unir. Gases de protección A continuación se relacionan los principales gases empleados en la soldadura TIG: • Argón (Ar): 33 E.P.E.T N°1 GRAL. ANGEL VICENTE PEÑALOZA

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Este gas ofrece buena estabilidad del arco y facilidad de encendido. Además ofrece una baja conductividad térmica, lo que favorece a la concentración de calor en la parte central del arco, originándose por ello una penetración muy acusada en el centro del cordón. • Helio (He): Electrodos Los electrodos empleados en la soldadura TIG deben ser tales en su naturaleza y diseño, que garanticen un correcto cebado y mantenimiento del arco eléctrico. Por otro lado, al no ser consumibles, deben estar constituidos de materiales con un elevadísimo punto de fusión (>4.000 ºC) que eviten su degradación. Los electrodos se presentan en forma cilíndrica con una gama de diámetros de 1,6; 2,4 y 3,2 mm. Cabe destacar la importancia del afilado en el extremo del electrodo, que incide de manera decisiva en la calidad de la soldadura, como se muestra en la figura siguiente:

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Tipos de corriente eléctrica Para las soldaduras TIG se puede emplear tanto la corriente continua como alterna. En la figura siguiente se expone los resultados del empleo de uno u otro tipo de corriente:

A continuación se expone una serie de recomendaciones de uso que defina los valores de aquellos parámetros que más influyen en la calidad de la soldadura final, con el objetivo de conseguir cordones de soldadura óptimos aplicando esta técnica de soldeo. Distancias En la técnica TIG es muy importante la distancia que separa el electrodo de la pieza, que influye en el mantenimiento del arco eléctrico, así como el tramo de electrodo que sobresale de la tobera de la pinza, recomendándose los siguientes valores según la figura adjunta:

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Distancias entre electrodo y pieza 5 mm como máximo de salida del electrodo fuera de la tobera; 5 mm como máximo para la distancia de la punta del electrodo a la pieza. Ángulo Otro factor importante que se debe controlar es la inclinación de la pinza portaelectrodos. Lo ideal sería a 90º con la pinza totalmente perpendicular a la pieza, pero se puede admitir una inclinación entre 75º y 80º, a fin de facilitar el trabajo y el control visual del cordón. En todo caso, hay que recalcar la idea que una mayor inclinación va en detrimento de la protección de la soldadura, dado que se produce una peor incidencia de la campana de gas protector sobre el baño.

Ángulo de inclinación respecto a la vertical 30º

Ángulo de inclinación respecto a la vertical entre 0º y 15º

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Caudal de gas El caudal de gas para que la soldadura resulte óptima estaría comprendido entre los 6 y 12 litros/minuto. Material de aporte Durante el proceso de soldadura se debe tener la precaución de mantener dentro del flujo de gas la parte caliente de la varilla con el material de aporte, dado que si sale fuera del flujo de protección éste se oxidaría perdiendo propiedades. Afilado del electrodo Durante el proceso de mecanizado de la punta del electrodo para obtener su afilado se debe tener la precaución de dejar que las estrías queden perpendiculares a la corriente. Con ello se conseguiría que el arco salga más centrado. Si no se sigue esta recomendación se corre el peligro de que el arco resulte errático durante la soldadura. Para su afilado se recomienda también utilizar una piedra esmeril fina.

Intensidad de corriente La intensidad de corriente requerida será función del diámetro del electrodo que utilicemos. A continuación se relaciona los valores estimados de corriente: Diámetro (mm.)

Intensidad (A)

1,6

70-150

2,0

100-200

2,4

150-250

3,0

250-400

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SOLDADURA M.I.G - M.A.G En el sistema M.I.G se utiliza como gas protector el argón. El electrodo está constituido por un hilo continuo que se funde cuando el material de aportación que se hace arrancar manualmente, este sistema se denomina de electrodo fundido. Este procedimiento se efectúa automáticamente en los casos de soldaduras largas debido a que el M.I.G es un procedimiento rápido y de fuerte penetración. Es utilizado preferentemente para soldar espesores de elevada resistencia. En el sistema de soldadura M.A.G el gas protector utilizado es el anhídrido carbónico mezclado con varias composiciones. El electrodo es un hilo continuo y consumible. El M.A.G y el M.I.G son procedimientos semiautomáticos, siendo anhídrido carbónico en cargas activas, la acción desoxidante es confiada al electrodo que debe contener elementos adaptados al objeto. Con el M.A.G se hacen soldaduras de baja calidad respecto al obtenido con el M.I.G o el T.I.G debido a que el anhídrido carbónico es mucho menos costoso que el argón. Cuando el tipo de material a soldar lo permite el procedimiento M.A.G, por razones económicas es preferible el M.I.G y el T.I.G. El equipo necesario para el M.I.G y el M.A.G es el siguiente:

Hilo electrodo Motor y dispositivo de movimiento de hilo Tambor Soldadura Cables eléctricos Tuberías de circulación de agua Conducción de gas a la pistola Botella de gas Reductor de presión y manómetro Calentador de anhídrido carbónico

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E.P.E.T N°1 - “GRAL. ÁNGEL V. PEÑALOZA” Curso: 2do año – Div. 1ra, 2da, y 3ra

GUIA DE ESTUDIO Y PROFUNDIZACIÓN Leer el material, luego realizar un resumen en la carpeta, respondiendo el siguiente cuestionario.

1) Indique riesgos asociados a las condiciones de seguridad en el Taller de Herrería: contacto eléctrico directo e indirecto, proyección de partículas, caída de objetos, cortes; conformación del equipo individual y medidas preventivas. 2) Caracterice propiedades de los metales, aleación, hierro y aceros, su clasificación y aplicación. 3) ¿Cuál es la importancia del Departamento de Instrumentación en un taller? Indique características de metro, escuadra y calibre. 4) ¿Qué es la soldadura? ¿Cuáles son las técnicas más utilizadas? 5) Indique el proceso de soldadura autógena u oxiacetilénica, y características generales del equipo. Explique soldadura en chapa fina y gruesa, y la utilización del soplete como elemento de corte. 6) ¿Qué es la soldadura eléctrica por arco eléctrico? ¿Cómo está conformado su equipo, pinza porta electrodo, cables eléctricos, piqueta y cepillo? 7) ¿Cuáles son los elementos de protección para este tipo de soldadura? 8) ¿Qué función cumplen los electrodos? ¿Cuál es su clasificación y su identificación según la AWS (American Welding Society? 9) ¿Qué nombre reciben los movimientos según la posición del electrodo? 10) Explique brevemente el proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodos revestidos, y los sistemas de soldadura TIG, MIG y MAG.

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FORMACIÓN TÉCNICA ESPECÍFICA- 2° AÑO PROCEDIMIENTOS TÉCNICOS: HERRERÍA TRABAJOS PRÁCTICOS:

N° 1 -MESA RATONA: 4 m TUBO DE 1” 6 m HIERRO ANGULO -5/8- (15X15 mm) 200 g ELECTRODOS 2,5. 2 m VARILLA LISA 6 mm 8 REGATONES 1” (4 internos y 4 externos) 2 Aerosol pintura (color a elección)

N° 2- PARRILLA (GRANDE) 4 m HIERRO ANGULO 5/8- (15 X15 mm) 1 VARILLA HIERRO 8 mm1 KG ELECTRODOS 3,25 mm

N° 3- PERCHERO 6 m TUBO 5/8 1,50 m CAÑO 30X30mm. o 25x25 mm 200 g ELECTRODOS 2,5 mm. 18 REGATONES (5/8 exterior) 2 REGATONES (30x30 o 25x25 exterior) 2 Aerosol pintura (color a elección)

N° 4- ESQUINERO-PORTAMACETA 4 m TUBO 1”, 4 m HIERRO ANGULO -5/8- (15 X15 mm) 300 g ELECTRODOS 2,5 mm 6 REGATONES 1” (3 internos-3 externos) 2 Pintura aerosol color a elección

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PLANO ESQUINERO

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PLANO PARRILLA

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PLANO MESA RATONA

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PLANO PERCHERO

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PROGRAMA: HERRERÍA CURSO: 2° AÑO- DIV: 1ª, 2ª y 3ª UNIDAD Nº 1: NORMAS DE SEGURIDAD

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NORMAS DE SEGURIDAD GENERALES EN EL TALLERORDEN Y LIMPIEZARIESGO ELECTRICO. MANEJO DE MAQUINAS. EQUIPO INDIVIDUAL.

UNIDAD Nº2 : METALES      

METALESPROPIEDADES. EL HIERROCORROSIONOXIDACION, CAUSAS. CLASES DE ACEROS-CLASIFICACION.

UNIDAD Nº3 : INSTRUMENTACION    

EL METRO LA ESCUADRA. CALIBRE O PIE DE REYAPLICACIONES-

UNIDAD Nº4: SOLDADURA      



SOLDADURA- CONCEPTO REGLAS BASICAS DE SEGURIDAD PARA SOLDADORES-ELEMENTOS DE PROTECCION. SOLDADURA AUTOGENA U OXIACETILENICA-EQUIPO SOLDADURA ELECTRICA POR ARCO ELECTRICO-EQUIPO-PINZAS-PORTAELECTRODOSCABLES ELECTRICOS. ELECTRODOS. CORDON DE SOLDADURA-MOVIMIENTO Y POSICION DEL ELECTRODO. SOLDADURA TIG, MIG y MAG.

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