Informe de Soldadura 1

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LABORATORIO LABORATOR IO DE PROCESOS DE MANUFACTURA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

PROCESOS DE MANUFACTURA MC216 SOLDADURA DOCENTE:

ING. PAREDES JARAMILLO SANTIAGO ALUMNOS:

ROJAS RAFAEL, PERCY ALEJANDRO(20114557I) SECCIÓN:

A

LIMA  – 2018

SOLDADURA

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ÍNDICE I.

INTRODUCCIÓN.................................................................................... 3

II. OBJETIVOS............................................................................................ 4 III.

FUNDAMENTO TEÓRICO ................................................................... 5

IV.

MATERIALES Y PROCEDIMIENTO ..................................................... 10

V.

CUESTIONARIO................................................................................ 14

VI.

OBSERVACIONES ............................................................................. 16

VII.

CONCLUSIONES ............................................................................... 16

VIII.

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................. 17

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I.

INTRODUCCIÓN

La manufactura no solo es la transformación de materiales en artículos de mayor valor, sino también es la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la geometría, las propiedades, o el aspecto de un determinado material, como es el caso de la soldadura, para la elaboración de un producto. Soldadura, en ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse. La mayor parte de procesos de soldadura se pueden separar en dos categorías: soldadura por presión, que se realiza sin la aportación de otro material mediante la aplicación de la presión suficiente y normalmente ayudada con calor, y soldadura por fusión, realizada mediante la aplicación de calor a las superficies, que se funden en la zona de contacto, con o sin aportación de otro metal. El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal depende de las propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que está destinada la pieza y de las instalaciones disponibles. Los procesos de soldadura se clasifican según las fuentes de presión y calor utilizadas.

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II.

OBJETIVOS



Demostrar la importancia del proceso de soldadura en la actualidad.  Conocer los elementos de seguridad empleados en el proceso de soldadura.  Identificar y diferenciar, los distintos procesos de soldadura tales como soldadura Autógena, de arco eléctrico, MIG y soldadura de resistencia.  Conocer los diferentes elementos y aplicaciones que componen estos  procesos de soldadura.  Realizar una demostración de soladura eléctrica. 

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III.

FUNDAMENTO TEÓRICO Soldadura por resistencia eléctrica

Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento s e produce al pasar una corriente eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor desprendido viene dado por la expresión: Q = 0,24 x I2 x R x. t Siendo: Q = calor (en calorías). I = intensidad de corriente eléctrica (en amperios). R = resistencia (en ohms) al paso de la corriente eléctrica. t = tiempo (en segundos). La soldadura por resistencia puede realizarse de las siguientes maneras:

Por puntos. Las piezas -generalmente chapas- quedan soldadas por pequeñas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa pequeñez, se denominan puntos. Las chapas objeto de unión se sujetan por medio de los electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que funda los puntos. Cuando se solidifican, la pieza queda unida por estos puntos, cuyo número dependerá de las aplicaciones y de las dimensiones de las chapas que se unen.

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Este tipo de soldadura por puntos tiene gran importancia en la industria moderna, sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, heladeras), y en las industrias eléctrica y de juguetería. Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, por puntos múltiples, bilateral, unilateral, etc.

Por costura. La soldadura eléctrica por costura se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, entre los cuales y, presionadas por el borde de éstos, pasan las piezas a soldar.

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La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soldadura electrógena, 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 inventó, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años 1950.

Elementos

Esquema. 

Plasma:  está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del  polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del  proceso.



Llama:  es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustión del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.







Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde  parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado. Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo y los valores eléctricos empleados. Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del electrodo, y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas

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que son segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal  base, la soldadura en sí. 

Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico.  En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las siguientes: Función eléctrica del recubrimiento Función física de la escoria Función metalúrgica del recubrimiento 





SOLDADURA A GAS La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura de fusión desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad de materi ales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil para soldar  metales no ferrosos.  Sigue siendo un  proceso versátil e importante pero su uso se ha restringido ampliamente a soldadura de chapa metálica, cobre y aluminio.  El equipo de soldadura a gas puede emplearse también para la soldadura fuerte, blanda y corte de acero. Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcl a  por medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por fricción) y la llama resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones de zinc, estaño, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y es suministrado por el operador del soplete. Las características térmicas de diversos gases combustibles se indican en la siguiente tabla:

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El valor de una mezcla de gas combustible para el calentamiento depende de la temperatura de la llama y la intensidad de la combustión. En la práctica, esta soldadura es comúnmente usada con acetileno y oxígeno. El aspecto de la llama resultado de esta combustión se muestra a continuación: en el cono interno el acetileno, al ser oxidado, se transforma en hidrógeno y monóxido de carbono según la siguiente reacción:

En la parte externa de la flama estos gases se combinan con el oxígeno de la atmósfera  para formar dióxido de carbono y vapor de agua. Para obtener una flama neutra, las escalas del volumen del flujo de acetileno y de oxígeno son ajustadas hasta que el cono interno alcanza su tamaño máximo con una frontera claramente definida. La composición de la envoltura carece entonces de reacción a acero de bajo contenido de carbono. Si se suministra oxígeno en dosis excesivas, el cono interno se hace más pequeño y puntiagudo y la flama resultante descarburará el acero. Por otra parte, un exceso de acetileno hace que el cono desarrolle una envoltura exterior en forma de pluma (como la de las aves) y la flama será carburante. Para acero de alto contenido de carbono y en el tratamiento de superficies duras se utiliza flama carburante, esto con el fin de evitar la descarburización y producir un depósito de fundición de alto contenido de carbono en la superficie, que permitirá el enlace de la aleación de superficie sin dilución excesiva. Es especialmente importante no soldar aceros austeníticos inoxidables con una flama carburante ya que dará lugar a una subida de carbono, en consecuencia, corrosión integranular.

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IV.

EQUIPOS Y MATERIALES

PARA SOLDADURA CON ARCO ELECTRICO

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PARA SOLDADURA A GAS

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V.  

 

PROCEDIMIENTO

Colocarse el equipo de protección (Pantalla de protección, guantes de cuero de manga larga, mandil de cuero, etc). Conectar el primario de la máquina a una red con enchufe fijo, en buen estado: fases, neutro y tierra (especial cuidado puesto que los errores en esta toma de tierra pueden ser graves). Revisar los aislamientos de los cables eléctricos al comenzar cada tarea desechando todos aquellos que no están en perfecto estado. Realizar la soldadura por puntos y cordón.

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PROCEDIMIENTO PARA SOLDADURA A GAS       

Colocarse la indumentaria de protección antes de iniciar la soldadura. Instalar los equipos, verificar la correcta conexión de las manqueras que transportan el gas hacia el soplete de salida. Abrir los balones de oxígeno y acetileno hasta conseguir una presión óptima para el trabajo a realizarse. Regular la salida de gases en el soplete para lograr la llama que se requiere. Sobre el material a trabajar se debe calentar un punto hasta que se observe una gota liquida del material. Conseguida la gota se hace avanzar en el material, de esta manera generamos la unión mediante fundición. También podemos utilizar un material de aporte como el cobre, para logras una soldadura de mayor resistencia, este debe avanzar junto con la gota evitando la llama directamente.

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VI.

CUESTIONARIO

Para construir un silo, de planchas de acero, para almacenar granos de trigo/maíz, arroz, etc. Determine:

1. El número de planchas a utilizar (materia prima: plancha de acero A36 de 1.2 x 2.4 m por 16 mm de espesor). Para construir un silo de planchas de acero, para almacenar granos de trigo/maíz/arroz, etc. Código: 20114557I

=ángulo de reposo del material más de 5°  , = 1 + 1.45 = 2.45 metros

Determine: 1) El número de planchas a utilizar (materia prima plancha de acero A36 de 1.2 x 2.4m por 16mm de espesor) Desdoblamos la parte superior del tanque: ∅1 = 2.45;  = 6.125 ∅2 = 0.4 Planchas a utilizar: 7.69 = 3.2 4 planchas 2.4 6.125 = 5.1 6 planchas 1.2

Total: 4x6=24 planchas. Desdoblamos la parte inferior del tanque:   = 1.2 ∗ 2.4   = 2.882    = [2.45  – 0.4 ] ∗

. 

   = 19.482

Entonces: 19.48 = 6.76 7planchas 2.88

En total se utilizaría 31 planchas SOLDADURA

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2. Longitud del cordón a soldar en metros: Para la parte superior del tanque: Horizontales: ℎ =  ∗ ( − 1) ℎ = 6.125 ∗ (6 − 1) ℎ = 30.625

Verticales:  =  ∗ ( − 1)  = 7.69 ∗ (4 − 1)  = 23.07

Longitud total:  = 30.625 + 23.07  = 53.695

3. Cantidad de electrodos a utilizar (en kg) 

Se utilizara un electrodo E 6011 de 350mm de longitud, 1/8 de  pulgada y densidad 7.8/ . Considerando una sección transversal del cordón de soldadura triangular. L = 53.695 m = 5.3695× 10  Espesor = 16mm = 1.6 cm El volumen del cordón será: 







 = × (ℎ) ×  = × (1.6) × 5.3695 × 10 = 6872.96 Luego la cantidad de electrodos a soldar en Kg será: SOLDADURA

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 =  × 7.8 = 53609.088  = 53.61  Las pérdidas de material (desperdicios y salpicaduras) representan aproximadamente un 80% adicional a la cantidad de metal depositado. Luego la cantidad de electrodo consumido será:

 =  × 1.8 = 96.498 

4. Tiempo que se utilizará para soldar el silo (en horas) 

Para determinar el tiempo de soldadura se tomara en consideración de que se deposita 1.5kg de electrodo por hora.  94.498 = = = 62.998 ℎ   ó 1.5

5. El consumo de energía eléctrica, para soldar el silo, siendo 3.5 el factor tiempo. 

Para una operación de soldadura con arco eléctrico se utilizara una corriente de 300 A y voltaje de 32 voltios.

 =

3 0 0 × 3 2 × 1 0− × 62.998

VII.

3.5

= 172.7945   ℎ

OBSERVACIONES



Se deben proteger los ojos de posibles proyecciones mediante el uso de gafas de protección.   No se deben de realizar trabajos de soldadura por punto sin los guantes de cuero

VIII.   

CONCLUSIONES

Las propiedades del material base (punto de fusión, conductividad térmica), afectan el rendimiento de la soldadura. El material de aporte, es un factor importante para la soldadura, ya que debe ser compatible con el material a soldar. Las condiciones de la superficie de los metales base afectan a la soldadura.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura Apuntes de clase de teoría. Guía de laboratorio del Ing. Paredes Jaramillo Santiago

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