Soldadura

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA Presenta: Christian Gerardo Galindo Samaniego

Soldadura

Existen tres grupos básicos en los que se dividen los proceso de soldadura.

Brazing

Corte

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Christian Galindo Samaniego Marzo | 2015

Proceso (AW) GTAW Gas Tungsten Arc Welding

SMAW Shielded Metal Arc Welding

FCAW Flux Cored Arc Welding

PAW Plasma Arc Welding

SAW Submerged Arc Welding

Soldadura por arco (AW)

OAW Oxyacetylene Welding

RW Resistance Welding

GMAW Gas Metal Arc Welding

LBW Laser Beam Welding

SW Stud Welding

ESW Electroslag Arc Welding

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

EBW Electron Beam Welding

Christian Galindo Samaniego Marzo | 2015

Proceso (B)

TB Torch Brazing BB Block Brazing

CAB Diffusion Brazing

IRB Infrared Brazing

RB Resistance Brazing

Brazing (B)

FB Furnance Brazing

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

IB Induction Brazing

EXB Exothermic Brazing

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Proceso (TC)

OFC Oxyfuel gas cutting

CAC-A Air carbon arc cutting

Corte (TC) LOC Oxygen lance cutting

PAC Plasma arc cutting

Corte Mecánico

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Procesos de soldadura por arco eléctrico

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Fuente de energía para procesos (AW) En la soldadura con arco eléctrico se usan tanto la corriente directa (DC) como la corriente alterna (AC).  Las maquinas de AC son menos costosas de adquirir y operar, pero por lo general están limitadas a la soldadura de metales ferrosos.  El equipo DC puede usarse en todos los metales con buenos resultados y generalmente destaca por un mejor control del arco eléctrico.

En todos los procesos de soldadura con arco eléctrico la energía se convierte en calor, pero no todo el calor se transfiere a la superficie del trabajo, existen perdidas por transferencias de calor.

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Christian Galindo Samaniego Marzo | 2015

SMAW Shielded Metal Arc Welding Utiliza el calor de un arco eléctrico entre un

electrodo metálico cubierto y el área de trabajo. La protección proviene de la descomposición

del

revestimiento

de

fundente del electrodo. El metal de relleno es suministrado por el núcleo de electrodo de alambre cubierto. Posición

Esfuerzo

Características/ operación

EXX10 EXXXX4 EXXX5 EXXX6 EXXX8 EXX21 EXX38 E310-16

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Corrientes eléctricas: *AC *DC

DCEP DCEN

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Circuito de soldadura por SMAW

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Christian Galindo Samaniego Marzo | 2015

Discontinuidades: 1)

Porosidad

2)

Grietas

3)

Fusión incompleta

4)

Penetración incompleta de la junta

5)

Socavado

6)

Traslape

7)

Tamaño de la soldadura incorrecta

8)

Perfil inapropiado de soladura

9)

Falta de llenado

Ventajas: 1)

Equipo simple, barato y portable

2)

Disponibilidad de electrodos o numerosos, eso hace el proceso muy versátil.

3)

Se utiliza para unir o recubrir muchos tipos de metales ferrosos y no ferrosos

Desventajas: 1)

Relativamente lento

2)

La escoria debe ser removida

3)

Electrodos de bajo hidrogeno deben tener un almacenamiento especial.

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GMAW Gas Metal Arc Welding Utiliza el calor de un arco eléctrico entre un

electrodo de alambre continuo de metal desnudo como aporte y el área de trabajo. La protección se obtiene totalmente de un gas suministrado externamente pudiendo ser inerte, activo o alguna combinación de los mismos. Composición Química

Esfuerzo

Varilla Electrodo

Alambre Solido

ERXXS-2 ERXXS-3 ERXXXS-6 ERXXS-G ER308L

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Corrientes eléctricas: *DCEP

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Circuito de soldadura por GMAW

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

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Al menos 80% Ar

Spray

Globular

CO2

Corto Circuito

CO2

Modos de transferencia

Arco pulsado FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Ar – CO2

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Discontinuidades: 1)

Cualquier discontinuidad común excepto inclusión de escoria.

2)

Porosidad

3)

Fusión Incompleta

4)

Traslape

5)

Socavado

6)

Falta de llenado

Ventajas:

Desventajas:

1)

Se utiliza para unir o recubrir muchos tipos de metales ferrosos y no ferrosos

1)

Contaminación excesiva del metal de base puede causar porosidad

2)

Gas de protección en lugar de un fundente

2)

3)

Reducir la posibilidad de hidrógeno inducido

Corrientes de aire, el viento puede disipar los gases de protección

4)

No produce escoria

3)

Equipo Complejo

5)

Producción automática y robótica alta y alta productividad

4)

La transferencia cortocircuito puede llevar a una falta de fusión

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FCAW Flux Cored Arc Welding Utiliza el calor de un arco eléctrico entre un electrodo metálico tubular continuo y la pieza de trabajo, que es similar a GMAW, excepto que en FCAW el electrodo es tubular y contiene un fundente granular en lugar del alambre sólido de GMAW. Puede o no

contener una atmosfera de protección. Tubular

Esfuerzo

Electrodo

Posición

Características/ operación

E50T-2 E51T-9 E308LT0-5 E70T-12 E71T-7 E80T-8 E316LT1-3 E81T-14

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Corrientes eléctricas: *DCEP

Protección Externa

*DCEN

Auto protegidos

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Circuito de soldadura por FCAW

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Discontinuidades:

1)

Cualquier discontinuidad común

2)

Inclusiones de escoria

3)

Porosidad

4)

Fusión Incompleta

5)

Traslape

6)

Socavado

7)

Falta de llenado

8)

Penetración incompleta de la junta

Ventajas: 1)

Debido al aumento de las tasas de deposición y alta tolerancia para la contaminación, FCAW ha reemplazado SMAW y GMAW en muchas aplicaciones

2)

Se puede usar en la taller o en el campo

3)

Alta productividad

4)

Arco agresivo profundamente penetrante Se puede utilizar en todas las posiciones

Desventajas: 1)

Remoción necesaria de la escoria

2)

Genera una cantidad significativa de vapores, que reducen la visibilidad de un soldador

3)

Equipo complejo y costoso

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GTAW Gas Tungsten Arc Welding Utiliza un arco eléctrico entre un electrodo no consumible y la pieza de trabajo. La protección se obtiene de un gas inerte o mezcla de gases. El metal de aporte se pueden añadir según sea necesario. La antorcha es por lo general refrigerada por agua, pero puede ser enfriada

por aire para aplicaciones de baja corriente ERXXS-B2 ER308 ERXXXS-6 ERXXS-G ER308L

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Corrientes eléctricas: *AC *DC

DCEN DCEP

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Circuito de soldadura por GTAW

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

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Efectos de la corriente

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Discontinuidades:

Ventajas: 1)

2) 3)

1)

Cualquiera de las discontinuidades de soldadura comunes, excepto inclusiones de escoria.

2)

Inclusiones de tungsteno

Desventajas:

El GTAW es capaz de soldar prácticamente todos los metales, materiales incluso muy delgados.

Soldaduras de alta calidad visual excelente apariencia

1)

El nivel de habilidad necesario

2)

Baja tolerancia a la contaminación

3)

Es un proceso de soldadura muy lento

Proceso limpio, sin quitar la escoria

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SAW Sumerged Arc Welding

Utiliza el calor de un arco eléctrico o arcos entre el electrodo o los electrodos y la

pieza de trabajo, todo protegido por una manta de la fundente granular.

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Denominación del fundente y electrodo

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Circuito de soldadura por SAW

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Discontinuidades: Las soldaduras pueden presentar todas las discontinuidades comunes 1.

Socavado

2.

Grietas

3.

Fusión incompleta

Desventajas: 1)

Limpieza de las superficies de trabajo y alinear el desplazamiento de la máquina son muy importantes.

2)

El fundente de bajo hidrógeno requieren almacenamiento en horno caliente.

3)

Relación Ancho-profundidad, puede conducir a una grieta de línea central.

Ventajas: 1)

Se puede realizar en numerosos metales

2)

Alta tasa de deposición metal de soldadura

3)

Operador no tiene necesidad de utilizar un filtro en los lentes

4)

Menos humo generado

5)

Tiene capacidad profunda

de

penetración

muy

La alineación incorrecta dará lugar a:

Camas de cordones fuera de posición con penetración incompleta de la junta, alta restricción de juntas, grietas

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PAW Plasma Arc Welding Proceso que utiliza un arco constreñido entre el electrodo y la pieza de trabajo (arco

transferido) o el electrodo y la boquilla de constricción

(no

transferido).

En

muchos

aspectos, este proceso es muy similar a GTAW, sin embargo, el arco constreñido proporciona una fuente de calor mucho más localizadas.

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

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Diferencias entre procesos

Diferencias entre operaciones

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Circuito de soldadura por PAW

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

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Discontinuidades: 1)

Igual que GTAW

2)

Inclusión de cobre

3)

Falta de fusión

4)

Túneles

Desventajas: 1)

Limitado a espesores de 1” o menores.

Ventajas:

2)

El uso de PAW puede requerir una mayor

1)

Proceso más manualmente

2)

Más rápido proceso, tienden a la cantidad de distorsión

3)

Soldadura de alta calidad

habilidad del operador debido a un equipo más complejo.

3)

Baja tolerancia a la contaminación

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

fácil

para

controlar

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ESW Electroslag Welding Utiliza la electricidad derritiendo el metal de

aporte

con

un

fundente

en

la

superficies de la pieza de trabajo. El calor se crea por la resistencia eléctrica del flujo. No hay arco, excepto en el inicio de la soldadura antes de que el fundente granular se funde y se hace conductor. La escoria

fundida

se

mantiene

a

continuación por su resistencia al flujo de la corriente eléctrica que pasa entre el electrodo y la pieza de trabajo.

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Circuito de soldadura por ESW

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Discontinuidades: 1)

Porosidad

2)

Características parecidas a las que ocurren en la solidificación de lingotes.

Desventajas:

Ventajas: 1)

Altas velocidades de deposición

2)

Uso de múltiples electrodos

3)

No requiere preparación especial

4)

No hay tendencia de distorsión angular

1)

Tiempo considerable en preparar

2)

Sólo las secciones más gruesas pueden ser económicamente unidas.

3)

Las caras de la junta deben estar alineados

4)

El borde de la placa debe ser lisa

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OAW Oxyacetylene Welding Es un proceso de soldadura química que se basa en la reacción química entre la llama oxiacetilénica y el metal de

base

para

producir

el

calor

necesario para la fusión de la base y el metal de aporte.

Denominación para metal de aporte RG-XX

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Circuito de soldadura por OAW

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Christian Galindo Samaniego Marzo | 2015

Discontinuidades: 1)

Porosidad

2)

Falta de fusión

3)

Traslape

4)

Socavado

5)

Falta de llenado

6)

Produce deformación

Ventajas :

Desventajas:

1)

Equipo versátil y portable

1)

2)

Suelda materiales ferrosos y no ferrosos

Tiempo considerable para alcanzar la temperatura

3)

No necesita corriente eléctrica para su operación.

2)

Juntas relativamente delgadas

3)

Relativamente proceso lento

4)

Ajuste de la llama

4)

Relativamente económico

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SW Stud Welding Soldadura de espárragos es un proceso de 4 etapas usado para unir accesorios a las superficies metálicas. Una pistola de pernos tiene la punta del espárrago contra la pieza de trabajo. El proceso se realiza en cuatro ciclos, los cuales están temporizados y secuenciados por la caja

de control una vez que el espárrago es posicionado y se empuja el gatillo.

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4 Etapas del proceso de unión

(a) Muestra la pistola de perno con el espárrago (b) Posicionando contra la pieza de trabajo (c) Aprieta el gatillo para iniciar el flujo de corriente, y la pistola levanta el perno para mantener el arco (d) el arco rápidamente funde el final del perno y se adhiere a la pieza de trabajo. Un temporizador en la pistola a continuación, corta la corriente y resorte principal de la pistola se sumerge el espárrago en la pieza de trabajo (e) La soldadura es terminada (f) Cuando se hace correctamente, la soldadura de perno debe exhibir fusión completa en todo el espárrago sección transversal, así como un filete de refuerzo, o alrededor de toda la circunferencia del espárrago base.

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Discontinuidades: Dos posibles discontinuidades Ventajas :

1)

Fusión incompleta

2)

Porosidad

1)

Miembros conectores estructurales

2)

No requiere de mucha habilidad

3)

Proceso económico

4)

Relativamente rápido y eficiente

Desventajas:

5)

Fácil de inspeccionar

1)

Accesibilidad de la zona

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LBW Laser Beam Welding Es un proceso de unión por fusión que

produce la coalescencia de los materiales con el calor obtenido a partir de un haz coherente concentrado de luz monocromática que incide, en la junta a soldar.

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Discontinuidades: 1)

Túneles

2)

Poros

Desventajas: Ventajas: • • • • • • •

Menor crecimiento de grano en la ZAC y menos distorsión de la pieza. Alta relación, Altura – Ancho (10:1) Soldaduras de un solo paso Puede centrarse en un área pequeña Variedad de materiales pueden ser soldados, incluyendo materiales disimiles. El rayo laser no esta influenciado por la presencia de campos magnéticos. El haz puede ser transmitido a mas de una estación de trabajo

• • •

•

• •

Se requieren juntas de ranura cuadrada Las piezas de trabajo a menudo debe ser forzadas juntas Las velocidades de enfriamiento rápido puede producir el agrietamiento y la fragilización en la ZAC y puede atrapar porosidad en el metal de soldadura. Con los láseres de alta potencia, se produce vapor a menudo por encima de la junta de soldadura, cosa que interfiera con la capacidad del láser para llegar a la junta El equipo es caro Suelda espesores de hasta 1-1/4”

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EBW Electron Beam Welding Proceso de unión por fusión que produce la coalescencia de los materiales con calor obtenido del haz incidente compuesto de electrones de alta energía en la junta a soldar. Los

electrones

calentamiento

son

generados

negativamente

por

por un

un

emisor

(cátodo o filamento) que tiene un rango de temperatura de emisión, lo que provoca que los

electrones "hiervan" y pueden ser atraídos por el ánodo que es cargado positivamente.

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FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

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Discontinuidades: 1)

Poros

Desventajas: • •

Ventajas: • • • • • • • •

Menor crecimiento de grano en la ZAC y menos distorsión de la pieza. Alta relación, Profundidad - Anchura (10:1) Soldaduras de una sola pasada Velocidades de desplazamiento rápidas El haz de electrones puede ser magnéticamente desviada para producir varias soldaduras Penetración completa Soldaduras de un solo paso Metales diferentes y metales con alta conductividad térmica

•

• • • • •

Se requieren juntas de ranura cuadrada Las piezas de trabajo a menudo debe ser forzadas juntas Las velocidades de enfriamiento rápido puede producir el agrietamiento y la fragilización en la ZAC y puede atrapar porosidad en el metal de soldadura. El equipo es caro Hasta 4 pulg. de espesor. Es afectado por campos magnéticos Genera radiación Ventilación adecuada por formación de gases nocivos

FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

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RW Resistance Welding Esta soldadura es la coalescencia de la unión de superficies con calor obtenido de la resistencia al flujo de corriente, en un circuito, con las piezas de

trabajo, y por la aplicación de presión. RSW

RW

RSEW

PW

Corrientes eléctricas: *AC

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3 Procesos de unión por resistencia

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Procesos de unión por resistencia para tubería

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Procesos de soldadura por Brazing

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B Brazing Es un grupo de procesos de unión que produce la coalescencia de los materiales por calentamiento, entre un metal de aporte que tiene un punto de fusión por debajo del punto de fusión del metal base.

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Brazing

El metal de relleno que tiene una fusión por encima de 840°F (450°C), y por debajo de los metales base.

Bronce Latón Plata Cobre Aluminio

Soldering

El metal de relleno tiene una fusión debajo de los 840°F (450°C), y por debajo de los metales base.

Estaño Plomo Zinc

Brazing

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Configuración de las juntas y aplicaciones del proceso

Torch Brazing (TB)

Induction Brazing (IB)

Furnance Brazing (FB)

Resistance Brazing (RB)

Infrared Brazing (IRB)

Dip Brazing (DB)

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Discontinuidades:

Ventajas: • • • • •

Puede unir metales metálicos, metálicos y entre ellos Puede unir metales disimiles entre si Relativamente económico Relativamente fácil de transportar No causa distorsión por temperaturas

1)

Formación de huecos, o áreas no unidas dentro de la articulación.

2)

Porosidad

3)

Corrosión adherida

Desventajas: no

• • • • • •

Limpieza extrema Junta adecuada Configuración Aplicación de calor inadecuado Exceso de calor localizado Habilidad del aplicador

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Proceso de corte

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Corte Proceso por el cual se corta o remueve metal, es utilizado con anterioridad de la aplicación de la soldadura para la formación de piezas o en su caso la

preparación de juntas y posterior a estos para eliminación de defectos. (OFC) Oxyfuel Gas Cutting

Corte

(CAC-A) Air Carbon Arc Cutting

(PAC) Plasma Arc Cutting

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OFC Oxygen Gas Cutting Se utiliza una llama para calentar el metal a una temperatura a la cual, será fácil oxidar o quemar. La temperatura rondan los 1700°F (925°C).

Una vez que la temperatura se ha logrado, una corriente de alta presión de corte oxígeno se dirige sobre la superficie calentada para producir una reacción de oxidación. Esta corriente de oxígeno también tiende a eliminar los residuos de escoria y de óxido que es producido por esta reacción de oxidación.

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Combustibles

Acetileno Metano (Gas Natural) Propano Butano Metilacetileno-propanoeno (MPS) Ventajas : 1)

Equipo portátil

2)

Fácil operación > manual – semi – automático

3)

Relativamente económico

Desventajas : 1)

Limitado para corte de aceros y aleaciones

2)

Proceso lento

3)

Superficies burdas

4)

Presencia de escoria

5)

Tratamiento especiales para aleaciones

6)

Provoca fragilizacion del material

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CAC-A Air Carbon Arc Cutting Este proceso utiliza un electrodo de carbono para crear un arco, junto con una alta corriente de la presión de aire comprimido. Una vez que el arco se funde el metal, se inicia la corriente de aire comprimido y sopla el metal fundido para producir una guía de corte.

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Circuito de corte por CAC-A y requerimientos de corrientes por tipo de materiales

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Ventajas : 1)

Equipo portátil

2)

Corta cualquier material

3)

Elimina discontinuidades por soldadura

4)

Proceso económico

5)

Acabado terso

Desventajas : Son

directamente seguridad

1)

Inherentemente muy ruidoso y sucio el proceso

2)

Precaución con las partículas de metal fundido

3)

produce carburizacion de la pieza

4)

Requiere de pos-limpieza

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asociadas

con

la

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PAC Plasma Arc Cutting Este proceso es similar al PAW excepto que ahora el objetivo es quitar el metal en lugar de unir las piezas juntas.

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Desventajas : 1)

No produce bordes cuadrados

2)

Costo elevado

Ventajas : 1)

Corta cualquier material

2)

Corta materiales que el OFC esta limitado

3)

Cortes de alta calidad, lisos y tersos.

4)

Velocidad de corte rápida a comparación del OFC y CAC-A

5)

Puede reducir la contaminación por variables en el proceso.

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Mecánico Proceso de corte mediante algún instrumento pulso cortante, el cual se logra mediante herramientas especializadas. Se utilizan para la preparación, contorno y eliminación de defectos o piezas de soldadura

Métodos

Cizallamiento Aserrado Rectificado Fresado Torneado Tallado Taladrado Cepillado Esmerilado

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Bibliografía • STD AWS WIT-T 2000 (WELDING INSPECTION TECHNOLOGY) • AWS A2.4:2007 (STANDARD

SYMBOLS FOR WELDING, BRAZING, AND NONDESTRUCTIVE EXAMINATION)

• AWS A3.0M/A3.0:2010 (STANDARD WELDING TERMS AND DEFINITIONS) FUNDAMENTOS E INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SOLDADURA

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