Máquinas de Soldadura Por Arco y Accesorios

MÁQUINAS DE SOLDADURA POR ARCO Y ACCESORIOS

JEFFERSON ANDRES ORTIZ ÁVILA MARIO FERNANDO AGREDO RAVELO PULA ANDREA SILVA INFANTE

PRESENTADO A: ING. ARSENIO RINCÓN

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA METALÚRGICA TUNJA 2014

MÁQUINAS DE SOLDADURA POR ARCO Y ACCESORIOS

JEFFERSON ANDRES ORTIZ ÁVILA

MARIO FERNANDO AGREDO RAVELO PULA ANDREA SILVA INFANTE

Fecha de realización: 26 de septiembre del 2014 Fecha de entrega: 26 de septiembre del 2014

PRESENTADO A: ING. ARSENIO RINCÓN

EN LA ASIGNATURA DE: LABORATORIO DE SOLDADURA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE METALURGIA TUNJA 2014 Tabla de contenido Pág. Introducción 1. Objetivos  Generales  Específicos 2. Marco teórico 3. Cuestionario

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4. Conclusiones 5. Bibliografía

Introducción Son múltiples los procesos de soldadura por arco debido a la gran cantidad de máquinas que se usan en esta rama de la soldadura, su campo de aplicación depende entre otras cosas del material a soldar, su espesor, los requisitos que debe cumplir el cordón, así como su forma y método de las aplicaciones, de tal manera que esto ha conducido al desarrollo de muchos procesos bajo esta técnica.

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Como la soldadura eléctrica es un proceso donde la unión es producida por el calor generado por el arco eléctrico, con o sin la aplicación de presión y con o sin la aplicación de metal de aporte, de tal manera que en esta práctica se conocerán las diferentes maquinas utilizadas en el proceso de la soldadura por arco.

1. OBJETIVOS Generales 

Conocer las diferentes máquinas utilizadas en las diferentes técnicas de la soldadura por arco.

Específicos

  



Conocer a fondo el proceso de soldadura por arco, así como sus parámetros de funcionamiento. Entender el funcionamiento de los diferentes equipos utilizados en la soldadura por arco. Conocer que equipos trabajan con metal de aporte, corriente continua, corriente alterna, y cuales se utilizan para casos especiales (de acuerdo al tipo de material). Conocer a fondo los parámetros a manejar a la hora de realizar un determinado tipo de soldadura por arco.

2. MARCO TEÓRICO

La soldadura por arco es un proceso donde la energía eléctrica se transforma en energía térmica, pudiendo llegar esta energía a una temperatura aproximada de unos 4000°C. La energía eléctrica es el flujo de electrones a través de un circuito cerrado, cuando ocurre una ruptura dentro de cualquier parte, o apertura, los electrones se mueven a gran velocidad y saltan a través del espacio libre entre los dos terminales, produciendo una chispa eléctrica, con la suficiente presión o

voltaje para hacer fluir los electrones continuamente. A través de esta ruptura se forma el arco eléctrico, fundiéndose el metal a medida que se avanza. El arco eléctrico es por lo tanto, un flujo continuo de electrones a través de un medio gaseoso, que genera luz y calor. Tipos de soldadura La mayoría de los procesos de soldadura requieren la generación de altas temperaturas para hacer posible la unión de los metales envueltos. El tipo de fuente de calor, o en otros términos, la forma de producir la fusión, es básicamente lo que describe el tipo de proceso los cuales se agrupan en tres categorías: Welding o soldadura fuerte, Soldering y Brazing, soldaduras débiles. 

Soldadura por Arco o Eléctrica

Como el nombre lo sugiere, es un arco eléctrico que se establece entre las partes a soldar y un electrodo metálico. La energía eléctrica, convertida en calor, genera una temperatura en el arco cerca de 5,500 grados centígrados (10,000 F), causando la fundición de los metales y después la unión El proceso se realiza mediante un arco eléctrico que es mantenido entre la punta de un electrodo cubierto y la pieza a trabajar (Ver Figura No. 1). Las gotas de metal derretido son transferidas a través del arco y son convertidas en un cordón de soldadura. Un escudo protector de gases es producido por la sublimación del material fundente que cubre el electrodo. Además la escoria derretida flota sobre el cordón de soldadura donde protege el metal soldado aislándolo de la atmósfera durante la solidificación. Esta escoria también ayuda a darle forma al cordón de soldadura especialmente en soldadura vertical y sobre cabeza. La escoria debe ser removida completamente después de cada cordón.

Figura 1. Soldadura arco eléctrico manual recubierto 

Soldadura TIG

La sigla TIG corresponde a las iniciales de las palabras inglesas "Tungsten Inert Gas", lo cual indica una soldadura en una atmósfera con gas inerte y electrodo de tungsteno. El procedimiento TIG puede ser utilizado en uniones que requieran alta calidad de soldadura y en soldaduras de metales altamente sensibles a la oxidación (tales como el titanio y el aluminio). (Ver Figura No. 2). Sin embargo, su uso más frecuente está dado en aceros resistentes al calor, aceros inoxidables y aluminio. Este método de soldadura se caracteriza también por la ausencia de salpicaduras y escorias (lo que evita trabajos posteriores de limpieza) y por su aplicabilidad a espesores finos (desde 0,3 mm). Cabe destacar que la soldadura TIG puede ser utilizada con o sin material de aporte. Las mayores ventajas del proceso TIG provienen de la estabilidad y la concentración del arco; además del hecho de que sea factible de utilizar en todas las posiciones y tipos de juntas y del buen aspecto del cordón (con terminaciones suaves y lisas).

Figura 2. Soldadura TIG. 

Soldadura MIG

La Soldadura con arco eléctrico y gas, es un proceso en el cual el electrodo es un alambre metálico desnudo consumible y la protección se proporciona inundando el arco eléctrico con un gas. El alambre desnudo se alimenta en forma continua y automática desde una bobina a través de una pistola de soldadura, como se ilustra en la Figura No. 8. El grosor del alambre usado (1/32 de pulgada hasta ¼ de pulgada de diámetro) en la soldadura MIG depende de las partes a unir y la velocidad con que se realice la soldadura. La protección se realiza por medio de un gas o la mezcla de gases, entre los cuales encontramos: argón, helio y dióxido de carbono. La combinación de alambre de electrodo desnudo y los gases protectores eliminan el recubrimiento de escoria en la gota de la soldadura y, por tanto, evitan la necesidad del esmerilado y limpieza manual de la escoria. La soldadura MIG se usa en operaciones de fabricación para soldar diversos metales ferrosos y no ferrosos. Tiene una ventaja importante la soldadura MIG sobre la TIG, debido a que la primera ahorra tiempo ya que el alambre de soldadura es continuo, mientras que en TIG, utiliza electrodos revestidos, los cuales no son continuos.

Figura 3. Soldadura MIG



Soldadura por resistencia (Puntos)

Se realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica (efecto Joule). Los electrodos se aplican a la superficie de las dos piezas: se colocan en una pinza a presión (Ver Figura No. 4), y se hace pasar por ellas una fuerte corriente eléctrica durante un corto lapso de tiempo. La zona de unión de las dos piezas, como es la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se calienta y se funde quedando pegadas en un pequeño “punto”.

Figura 4. Soldadura de resistencia (puntos).

Soldadura con Hilos Tubulares (FCAW)

La soldadura con hilos tubulares, es muy parecida a la soldadura MIG/MAG en cuanto a manejo y equipamiento se refiere. Sin embargo, el electrodo continuo no es sólido si no que está constituido por un tubo metálico hueco que rodea al núcleo, relleno de flux. El electrodo se forma, a partir de una banda metálica que es conformada en forma de U en una primera fase, en cuyo interior se deposita a continuación el flux y los elementos aleantes, cerrándose después mediante una serie de rodillos de conformado.

Figura 5. Soldadura FCAW

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Soldadura SAW (soldadura por arco sumergido)

El SAW consiste en la fusión de un electrodo continuo, protegido por la escoria generada por un flux (fundente) granulado o en polvo con el que se alimenta el arco separado, El sistema es totalmente automático y permite obtener grandes rendimientos en producción. El arco eléctrico se establece entre el electrodo metálico y la pieza a soldar, como se pueden usar uno o varios alambres, flejes o bandas. El flux protege el arco y el baño de fusión de la atmosfera circundante, de tal manera que ambos permanezcan invisibles durante el proceso. Parte del fundente se pierde de forma similar al revestimiento de los electrodos revestidos, protege el arco y lo estabiliza, generando una escoria de viscosidad y tensión adecuadas, e incluso permite añadir elementos de aleación o compensar al perdida de ellos. El resto del flux no fundido puede recuperarse y resiclar en el proceso.

Figura 6. Soldadura SAW

3. CUESTIONARIO

15. de los nombres y haga esquema de tres preparaciones para soldadura a tope.

16. ¿cuáles son las características de las máquinas soldadoras? Deben tener las características favorables y necesarias 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 (el voltaje en vacío es el que suministra la máquina antes de iniciar le arco, varia de 30 a 90 voltios). 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 esta encendido, varía de 17 a 45 voltios). Permitir la regulación de la intensidad de corriente o amperaje necesario para soldar, este amperaje varía 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.

17. ¿Qué comparación se debe hacer entre las máquinas de CA y CC, con respecto a su desempeño? En la CA el flujo de corriente varía de una direcciona a la opuesta, efectuándose de 100 a 120 veces por segundo, y en la CC el flujo de corriente mantiene siempre su dirección del polo negativo al positivo. La dirección del flujo de corriente en soldadura es expresada en términos de polaridad, si el cable del porta electrodos es conectado al polo negativo y el cable de tierra al polo positivo el circuito se denomina de polaridad directa o normal. En una máquina de corriente alterna no es posible diferenciar los cables por sus conexiones porque la corriente fluye en ellos alternando su sentido o dirección, cuando la polaridad es invertida generalmente se permite una mayor penetración, y cuando se presenta una polaridad directa se tiene una mayor velocidad de fusión, cuando se suelde con un electrodo se debe tener en cuenta las especificaciones del fabricante en cuanto a la polaridad a utilizar para obtener un buen desempeño de este. 18. ¿Qué es lo que produce el sobrecalentamiento del transformador principal de una fuente de poder convencional de CA, cuando se usa para soldadura TIG? La soldadura por arco de tungsteno con gas, es un proceso en el que la fusión es producida por el calor de un arco que se establece entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza, la protección se obtiene de un gas inerte (helio o argón). Las pistolas pueden ser enfriadas por un sistema de refrigeración con agua o aire, dependiendo del amperaje de la corriente para soldar, generalmente se emplean las pistolas con enfriamiento para agua, un mal sistema de refrigeración puede ocasionar un sobrecalentamiento en el equipo, ya que las temperaturas manejadas son muy elevadas. 19. ¿puede usarse una soldadura de CA con transformador de corriente constante para la soldadura MIG? En la soldadura por arco metálico con gas conocida como proceso MIG/MAG la fusión es producida por un arco que se establece en el extremo del alambre aportado continuamente y la pieza a soldar. El proceso MIG se utiliza para metales no ferroso y el MAG para metales ferrosos. Se debe utilizar una fuente de voltaje constante, estas no tienen control del amperaje, y por ello no pueden ser empleadas para la soldadura manual con

electrodos. Su corriente se determina por la carga, normalmente se utiliza CC de polaridad invertida, disponibles desde 100 a 150 amperios. De tam manera que no se puede usar CA en este proceso. 20. describa el término charco de soldadura Todo proceso de soldadura se lleva a cabo en el charco, es en este donde se mezclan los materiales de las dos piezas que se han de soldar y cuando se requiere metal de aporte, este contribuye a formar el charco de soldadura, el fondo del charco de soldadura controla la penetración y todo depende de sus dimensiones. El tamaño del charco depende del suministro de calor y de las propiedades del material como la conductividad térmica y la tensión superficial, el charco se puede controlar según la posición y la técnica de soldadura. 21. ¿Cuál es la finalidad del recubrimiento de los electrodos? En el arco las gotas de metal fundido se proyectan recubiertas de escoria fundida procedente del revestimiento que por efecto de la tensión superficial y de la viscosidad flota en la superficie, solidificando y formando una capa de escoria protectora del baño fundido. El recubrimiento además de generar escoria genera penetración, también contribuye a estabilizar el arco y a controlar la fluidez de la escoria, permite una suave deposición, actúa como desoxidante y desulfurante del baño y es fuente de gas protector. 22. explique la diferencia entre CA y CC que se utiliza para soldar. En la CA el flujo de corriente varía de una direcciona a la opuesta, efectuándose de 100 a 120 veces por segundo, esta corriente es transportada por redes monofásicas que utilizan dos cables, o trifásicas, la máquina para soldar puede utilizar tanto la corriente monofásica como la trifásica. En la CC el flujo de corriente mantiene siempre su dirección del polo negativo al positivo. Cualquiera de estos dos tipos de corriente se puede utilizar en los diferentes procesos de soldadura. 23. ¿cuáles son los diferentes tipos de fuentes de poder?

Las máquinas para soldar son una fuente de poder especias para ese tipo de proceso, se emplea con CC tanto con CA, esta debería tener un ciclo de trabajo del 100%, de esta manera tenemos: Máquinas estáticas   

Transformadores Rectificadores Transformadores-rectificadores.

Máquinas rotativas (convertidores)  

De motor eléctrico De motor a combustión interna, pudiendo ser: - A gasolina - A petróleo (diésel).

24. ¿porque razón los cables para soldar son de mayor diámetro que los cables de extensión comunes? Los cables para soldar los cuales están unidos a los porta electrodos presentan un mayor diámetro en comparación con los demás, puesto que el flujo de corriente que por estos circula es muy superior al del resto del equipo de soldadura, así los cables no presentaran una resistencia significativa a la corriente. 25. dibuje el circuito de polaridad invertida de corriente continua, identifique las terminales positivas y negativas.

26. ¿Qué requisitos debe cumplir un porta electrodo? El porta-electrodos debe evitar las caídas de tensión y el excesivo calentamiento, ya que su uso como masa debe conducir adecuadamente la corriente requerida.

27. ¿Qué material se usa generalmente para hacer una chaqueta o mandil para soldar? Es un delantal de piel innífuga, tratado y optimizado para para protección contra proyecciones de metales fundidos y partículas incandescentes ocasionados en operaciones de soldadura y similares. Hecho de cuero al cromo. 28. ¿Cómo deben almacenarse los electrodos estándar? Los electrodos deben estar alejados de la humedad, ya que esta afecta la composición del electrodo, influyendo de esta manera en el cordón de soldadura, en el momento de soldar deben estar depositados en un termo especial para electrodos, el cual mantiene una temperatura adecuada, manteniendolos alejados de la humedad.

4. CONCLUSIONES

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El uso de la corriente alterna y la corriente continua se puede utilizar en cada uno de los diferentes equipos de soldadura, teniendo en cuenta que existe casos especiales en donde se debe utilizar un rectificador de corriente.

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Es de vital importancia el uso adecuado de los electrones así como su almacenamiento, puesto que cualquier factor que influya en su composición puede afectar el cordón de soldadura.

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El uso de la polaridad invertida y directa depende en gran medida del tipo de proceso que se quiera realizar, así como el material a soldar y sus dimensiones, ya que la penetración, el flujo de corriente y el calor dependen de este factor.

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El uso del equipo de soldadura está ligado al tipo de soldadura que se pretenda realizar, así como al tipo de material a soldar, pues sabemos que no se justifica soldar un material con un proceso que resulte muy costoso, si este mismo se puede realizar con un proceso más económico y con los mismos resultados.

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Es indispensable el mantener el charco de soldadura en condiciones óptimas ya que de este depende la soldabilidad del metal de aporte con el metal base, sin olvidar que de este depende en gran medida la penetración del metal en la ajunta.

5. BIBLIOGRAFÍA 

American Welding Society http://www.aws.org

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Procesos de Manufactura Moderna. Materiales, procesos y sistemas. Mikell P. Groover, Prentice Hall. Welding metallurgy. 4th ED. Miami American Welding Society. Figure 6.12 http://www.aga.com/international/web/lg/cl/likelgagacl.nsf/docbyalias/app_c w_arc_migmag. AGA S.A. Superior automation welding solution. Y http://www. apautomation.com// aplicationhtml.