RESUMEN CAPÍTULO 1. - Introducción A La Soldadura-R PDF

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA - FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de los Materiales Departamento de Metalurgia Física - Soldadura

Resumen elaborado por: Profa. Ysis E. Plaza R.

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LA SOLDADURA 1.1. MÉTODOS DE UNIÓN Producto

Unión de piezas individuales

1.1.1. SUJECIÓN MECÁNICA • Emplea elementos externos (sujetadores, pernos, tornillos, clavos, remaches) o la deformación de las piezas sin producir continuidad metalúrgica entre ellas. •

Tipos: A) Sujetadores roscados. •

A307 – Acero de bajo carbono

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A325 – Acero de medio carbono y alta resistencia

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A490 – Acero tratado térmicamente de alta resistencia

B) Remaches. C) Engrapado.

D) Engargolado. E) Plegado.

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1.1.2. ENLACE ADHESIVO • Emplea un elemento externo (material adhesivo no metálico) colocado entre las superficies a unir, que posteriormente solidifica (cambios en sus propiedades físicas y/o químicas) produciendo continuidad no metalúrgica entre las partes. • Adhesivo: cemento, pegamento y pasta.

1.1.3. SOLDADURA ÁREAS DEL CONOCIMIENTO • Transferencia de calor • Metalurgia • Cambios de estado • Civil • Contracción y dilatación térmica • Mecánica • Electrónica (analógica y digital) • Eléctricos • Deformación plástica • Química • Física “La soldadura es un proceso de unión de dos o más partes metálicas” FENÓMENOS

“La soldadura es un proceso de unión de los metales por fusión en sus superficies de contacto” “Método de unión que produce la continuidad metalúrgica de los materiales calentándolos hasta la temperatura de soldadura, con o sin la aplicación de presión o mediante la aplicación de presión solamente y con o sin el uso de material de aporte” (AWS) “Método de unión que utiliza técnicas razonablemente económicas, asegurándose que la junta tenga una continuidad en las propiedades metalúrgicas y mecánicas adecuadas a las condiciones de servicio de la unión”. • •

Terminología básica Junta: Empalme o conjunción de piezas o bordes de las piezas que serán o han sido soldados.

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Soldadura: Zona de la junta soldada donde ocurrió la coalescencia de los materiales al alcanzar la temperatura de soldadura.

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Material Base: Material que constituye las partes a unir. Material de Aporte: Material que se adiciona a la junta para rellenar el espacio entre las superficies a unir.

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1.2. DESARROLLO DE LA SOLDADURA Soldadura de apéndices por fundición.

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Colocación de un molde de arena sobre la pieza, Calentamiento de la pieza hasta una temperatura elevada, Vaciado del metal fundido en la cavidad.

Soldadura por forja en caliente (Siglo XVI).

Siglo 19

Aplicaciones prácticas de la Electricidad

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Arco Eléctrico (Davy, 1810). La electricidad puede ser conducida a través del aire entre dos electrodos de carbón generándose luz y calor intenso.

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Soldadura con electrodo de carbón (Benardos y Olczewski, 1885): Arco entre un electrodo de carbón y una pieza metálica la cual se funde. Adicionan metal de aporte de forma independiente.

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Soldadura con dos electrodos (Zerener, 1889). Arco entre dos electrodos colocados en un ángulo (~ 60º) y deflectado mediante un electroimán. La corriente no recorría la pieza.

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Electrodo consumible (Slavianoff / Coffin, 1889). Arco entre la varilla de aporte y la pieza.

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Electrodo revestido (Kjellberg, 1905). Incorpora compuestos químicos en forma de revestimiento de la varilla mejorando la calidad de la unión.

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Soldadura con arco protegido con hidrógeno (1930). Arco entre dos electrodos de tungsteno en una atmósfera de hidrógeno. El calor se transfiere a la pieza por recombinación atómica del hidrógeno.

Desarrollo Descubre el fenómeno del arco eléctrico Soldadura por arco eléctrico con electrodos de carbón Soldadura por resistencia Arco con dos electrodos de carbón

Año 1.810 1.885 1.886 1.889

Arco eléctrico con electrodo metálico

1.889

Soldadura oxiacetilénica Soldadura por termita (Aluminotérmica) Desarrolla el electrodo revestido Protegida por CO2 Por hidrógeno atómico Protegida por gas inerte Desarrolla el Proceso GTAW y Arco Sumergido SAW Desarrolla el Proceso GMAW Desarrollo del Proceso Haz de Electrones Desarrollo de Procesos Electroescoria y Láser

1.901 1.903 1.905 1.918 1.926 1.930 1.935 1.948 1.950 1.960

País Inglaterra Rusia USA Inglaterra Rusia/ USA Francia Alemania Alemania USA USA USA USA USA Francia/Alemania Rusia/USA

Inventor Davy Benardos y Olszewski Thomson Zerener Slavianoff y Coffin Fouché y Piccard Goldschmidt Kjellberg Lincoln Langmuir Hobart y Denver Kennedy Kennedy -

1.3. CONTINUIDAD METALÚRGICA: MECANISMOS •

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Estructura ó Red Cristalina: Arreglo de átomos según un patrón geométrico tridimensional específico Propiedades de los metales.

Continuidad metalúrgica → Formación de enlaces atómicos entre las superficies de la junta. Mecanismos: • Deformación plástica en estado sólido • Difusión • Fusión

1.3.1. DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN ESTADO SÓLIDO • La aplicación de presión permite aproximar los átomos de las partes de la junta para establecer enlaces permanentes excluyendo simultáneamente átomos ajenos provenientes de contaminantes. • En Frío: Redes cristalinas distorsionadas • En Caliente: Recristalización (Reacomodo atómico) → Endurecimiento por deformación. → Recuperación de propiedades.

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1.3.2. DIFUSIÓN • Transporte de masa a baja escala desde una pieza a otra a través de una interface mediante el movimiento de átomos. • Depende principalmente de la temperatura y diferencias en la composición. • Puede ocurrir en estado sólido ó en presencia de un líquido.

1.3.3. FUSIÓN • Continuidad metalúrgica → Transporte de masa a gran escala + Crecimiento epitaxial. • Crecimiento Epitaxial: Los cristales solidifican en la interface a partir de aquellos sin fundir presentes en el material base.

1.4. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

1.4.1. SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO • Definición Conjunto de procesos de soldadura que producen la continuidad metalúrgica a través de los mecanismos de deformación plástica y/o difusión en estado sólido, mediante la aplicación de presión a una temperatura inferior a la de fusión de los materiales base y de aporte. • Clasificación

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1.4.2. SOLDADURA FUERTE Y SOLDADURA DE BAJO PUNTO DE FUSIÓN • Definición Conjunto de procesos de soldadura que producen continuidad metalúrgica a través del mecanismo de difusión en presencia de líquido, mediante el calentamiento hasta la temperatura de fusión del material de aporte, la cual siempre es inferior a la del material base. • Soldadura fuerte. La temperatura de fusión del material de aporte es superior a 450ºC. • Soldadura de bajo punto de fusión. La temperatura de fusión del material de aporte es inferior o igual a 450ºC. • Clasificación

1.4.3. SOLDADURA POR FUSIÓN • Definición Conjunto de procesos de soldadura que producen continuidad metalúrgica a través del mecanismo de fusión, mediante el calentamiento hasta la temperatura de fusión de los materiales base y aporte (si se emplea). • Clasificación

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Soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido (Shielded Metal Arc Welding, SMAW) Proceso de soldadura por fusión mediante energía eléctrica. Fuente térmica: arco eléctrico entre un electrodo metálico revestido y el depósito fundido. Usa protección gaseosa producto de la descomposición del revestimiento del electrodo. Sin aplicación de presión. Metal de aporte proporcionado por el mismo electrodo.

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Soldadura por arco eléctrico con electrodo no consumible y protección gaseosa (Gas Tungsten Arc Welding, GTAW) Proceso de soldadura por fusión mediante energía eléctrica. Fuente térmica: arco eléctrico entre un electrodo de tungsteno no consumible y el depósito fundido. Usa protección gaseosa proporcionada externamente. Se emplea con o sin material de aporte. Sin aplicación de presión.

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Soldadura por arco eléctrico con electrodo continuo y protección gaseosa (Gas Metal Arc Welding, GMAW) Proceso de soldadura por fusión mediante energía eléctrica. Fuente térmica: arco eléctrico entre un electrodo sólido metálico consumible continuo y el depósito fundido. Usa protección gaseosa proporcionada externamente. Sin aplicación de presión. Metal de aporte proporcionado por el mismo electrodo.

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