TEMA 34. SOLDADURA

TEMA

34:

ELÉCTRICA,

SOLDADURA

EN

OXIGAS

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1) INTRODUCCIÓN. 2) SOLDA SOLDADU DURA RA EN ATMÓ ATMÓSF SFER ERA A NATUR NATURAL AL:: EL ELÉC ÉCTR TRIC ICA, A, OXIG OXIGAS AS Y OXICORTE. 3) SOLDADURA EN ATMÓSFERA PROTEGIDA: MIG/MAG, TIG, ULTRASONIDOS, ARCATÓN, ALTA FRECUENCIA Y PLASMA. APLICACIONES 4) PROCEDIMIENTOSOPERATIVOS. 5) ENSAYOSNODESTRUCTIVOSYCONTROLDELASOLDADURA. 6) MEDIDASDESEGURIDAD.LOSINSPECTORESDESOLDADURA. 7) CONCLUSIÓN. 8) BIBLIOGRAFÍA.

2) SOLDADURA EN ATMÓSFERA NATURAL: ELÉCTRICA, OXIGAS Y OXICORTE. La técnica de soldadura es uno de los procedimientos de unión más utilizados en construcciones mecánicas y metálicas. Soldar es unir dos o más piezas, de igual o distinta naturaleza de una manera perfecta y estanca. Esta unión puede ser por acción del calor solamente o por acción conjunta de la presión y del calor, y también con aportación o no de un metal para unir. En la soldadura de atmósfera natural no se utilizará ningún proceso ni sustancia para hacer más segura las condiciones de soldeo. Dentro de este tipo de soldadura podemos diferenciar:  A) Soldadura eléctrica: La energía empleada es la energía eléctrica. Es la soldadura por fusión de metal base (sobre la que se va a soldar) con el metal de aporte (usado para realizar y reforzar soldadura), producida al circular la electricidad a través de un gas. En este tipo de soldadura no hay protección gaseosa (CO2, argón…), ya que el único gas que se presenta en el proceso es el aire. Se utiliza un grupo de soldadura eléctrica que proporciona unas características determinadas a la corriente eléctrica que permiten la acción de soldar, convirtiendo la alta tensión (220-400V) en baja tensión (45-100V) y la baja intensidad en alta. Los grupos de mayor tensión son los mejores para el soldeo. B) Oxigas: También denominado soldadura oxiacetilénica. Es un proceso por fusión que utiliza el calor producido por una llama, obtenida por la combustión de un gas (acetileno) y oxígeno (O2) para fundir el metal base. La llama alcanza temperaturas de 3200ºC. En el soplete es donde se produce la mezcla interna de los gases y al mismo tiempo permite mantener correcta e invariable la proporción requerida para la llama durante la operación. C) Oxicorte: El proceso es igual que el anterior, pero en lugar de fundir para  juntar dos elementos, lo que hace es cortar. El corte con llama utilizando una mezcla oxiacetilénica se usa solamente para cortar acero, ya que el hierro fundido, acero inoxidable, aluminio, bronce y otros metales ferrosos, no se oxidan como el acero. El corte se realiza al calentar el

acero hasta la temperatura de ignición y luego oxidarlo violentamente con oxígeno puro.

3) SOLDADURA EN ATMÓSFERA PROTEGIDA: MIG/MAG, TIG, ULTRASONIDOS, ARCATÓN, ALTA FRECUENCIA Y PLASMA.  APLICACIONES. En este tipo de soldadura se utilizan ciertos gases adicionales para proteger a la soldadura de la atmósfera circundante, aumentando así la seguridad y efectividad de dichas actividades, como veremos a continuación: a) MIG-MAG: La soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible es un proceso en el que el arco se establece entre un electrodo de hilo continuo y la pieza a soldar, estando protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte (proceso MIG: argón, helio, neón, criptón, radón y xenón) o por un gas activo (proceso MAG: CO2,  Ar+CO2). Este tipo de soldadura se utiliza principalmente para soldar  aceros de bajo y medio contenido en carbono, así como para soldar  acero inoxidable, aluminio y otros metales no férricos. Produce soldaduras de gran calidad en la industria del automóvil, calderería y recipientes a presión, construcción de buques. b) TIG: Es la denominada soldadura con electrodo de tungsteno y atmósfera inerte. Es un proceso que produce la unión de dos piezas metálicas calentando y fundiendo sus bordes con el calor que se desprende de un arco eléctrico que se establece entre un electrodo no consumible y las piezas, en el interior de una atmósfera de gas protector. Se producen soldaduras de muy buena calidad, sin escorias o salpicaduras. En este tipo de soldadura se puede utilizar corriente continua o corriente alterna, dependiendo del material a soldar. Como atmósfera inerte se suele utilizar Helio o Argón. Se suele utilizar en los aceros inoxidables, aceros aleados al cromo-molibdeno, aluminio, níquel. Especialmente aplicable para materiales de pequeño espesor.

c) Ultrasonidos: Consiste en una máquina con punta de base plana, en donde se colocan los materiales uno encima del otro y después se baja la punta de la máquina, la cual emite una onda ultrasónica que mueve las moléculas de ambos materiales provocando que estas se fundan. Un ejemplo de uso en la industria es la de soldar cables a terminales. Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusión, sino que se sueldan mediante la aplicación de presión y vibraciones mecánicas de alta frecuencia. d) Arcatón: Es una soldadura con hidrógeno atómico, la cual utiliza el calor  generado en un arco eléctrico establecido entre dos electrodos de tungsteno en atmósfera de hidrógeno, para disociar el gas. La zona de soldadura queda protegida de la formación de óxidos. Se puede aplicar  a la mayoría de los metales sin necesidad de utilizar fundente. e) Alta frecuencia: En la que se produce un calentamiento por el esfuerzo del cambio de presión del plástico en la zona de contacto de las piezas a unir, que proviene de vibraciones mecánicas de alta frecuencia (>15kHz). Esta técnica es adecuada cuando lo importante son las soldaduras herméticas de calidad (bolsas clínicas, bolsas de agua, artículos hinchables…) f)

Plasma: Puede considerarse una evolución de la soldadura TIG, ya que se basa en principios similares. Aquí se utiliza un arco eléctrico para llevar a un gas a estado de plasma, produciéndose el calor que funde el metal base al pasar el plasma de nuevo a estado gaseoso al entrar en contacto con la pieza. Con esta técnica se consigue soldar aceros difícilmente soldables mediante otras técnicas con elevada penetración. El mismo principio se utiliza para realizar el corte con chorro de plasma.

4) PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS: En la actualidad, uno de los métodos más importantes para la unión de piezas y conjuntos metálicos en general en las industrias es la soldadura y sus tecnologías; por tanto es responsabilidad de las empresas fabricantes de productos soldados comprobar que la calidad de sus productos esté de conformidad con los requerimientos del cliente y lo establecido en códigos y especificaciones de soldadura. Esta metodología para la elaboración y calificación del procedimiento de soldadura es recomendado a industrias que se dedican a: 1) La fabricación de estructuras para edificios, puentes y otras estructuras metálicas. 2) Las industrias relacionadas con la fabricación y montaje de plantas térmicas, tanques y recipientes a presión. 3) Las empresas dedicadas a la fabricación y montaje de equipos y tuberías para el transporte y almacenamiento de hidrocarburos. 4) La fabricación de equipos de transporte tales como: aeronaves, automóviles, barcos, trenes y líneas férreas, equipos para carreteras, etc. La secuencia general para la elaboración del procedimiento de soldadura es la siguiente: -

Reconocimiento del producto soldado a fabricar: Permite identificar que se va a producir, que material se va a utilizar, espesores etc…

-

Definición de variables: Se asegura la compatibilidad entre el material base y deposito de soldadura, asegurando la calidad del producto.

-

Elaboración

del

documento

Especificación

del

Procedimiento de

Soldadura (EPS): Es la fase donde se listan las variables de soldadura preliminares para que el soldador las ejecute sobre una probeta. -

Preparación de la junta: Se realiza antes de iniciar cualquier soldadura. Es el elemento (cordón) de unión que une a los dos materiales.

-

Desarrollo de la soldadura: Bajo los parámetros especificados en la EPS.

-

Inspección visual: Es un método no destructivo para control del proceso. Esta inspección se desarrolla antes, durante y después de la soldadura.

-

Aplicación de ensayos: Se realizan una vez sea aprobada la unión

soldada por inspección visual. -

Registro de calificación del procedimiento (RCP): Los ensayos aplicados y en general el proceso de soldado, deberá de reflejarse en un documento de registro (RCP).

-

Edición del procedimiento de soldadura: En esta fase se procede a editar el procedimiento de soldadura que será enviado a producción para la realización de las soldaduras.

5) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Y CONTROL DE LA SOLDADURA: Los ensayos no destructivos son ensayos que se aplican a aquellas soldaduras realizadas e inspeccionadas visualmente buscando conocer sus propiedades y condiciones sin afectar su uso. Los

ensayos

no

destructivos

son

una

herramienta

para

detectar 

discontinuidades (es la pérdida de la homogeneidad del material) en la soldadura, ya que estas pueden ocasionar fallas y la rotura de la soldadura. Por eso mismo hay que realizar estos ensayos siempre antes de soldar piezas en el proceso productivo.  Algunos métodos de ensayo no destructivo podrán ser los siguientes: -

Ensayo visual: Es posible obtener información inmediata de la condición superficial de los materiales.

-

Líquidos penetrantes: Consiste en la aplicación de un líquido

con

buenas condiciones de penetración en los poros para ver donde se encuentran las aberturas superficiales. -

Partículas magnéticas: Lo exhiben principalmente los materiales ferrosos como el acero y consiste en la capacidad de atracción entre metales.

-

Radiografía: Se basa en la capacidad de penetración que caracteriza a los Rayos X y a los Rayos Gamma.

-

Ultrasonido: Se basa en la generación o propagación de ondas sonoras a través de un material.

El control de la soldadura, para que en su finalidad pueda tener unos estándares de calidad, comienza desde el propio soldador, teniendo éste en cuenta los siguientes parámetros: 

Que los materiales y las condiciones de la soldadura sean las adecuadas.



Que el soldador tenga una buena preparación.



Deberá limpiar de escoria entre pasadas.



Eliminación de porosidad superficial en cada pasada.



Evitar salpicaduras y arranques de arco (chisporroteos) fuera de biseles, sobre el metal base.



Intentar que la dimensión de la soldadura sea la adecuada.

El control de la soldadura implica también un riguroso control sobre los materiales y equipos o instrumentos de medición utilizados durante la fabricación industrial. Es necesario la solicitud y resguardo de los certificados de calidad de los materiales suministrados, por ejemplo, de los materiales de aporte (electrodos), pinturas, etc., y los equipos e instrumentos de medición, por ejemplo, máquinas de soldar, equipos para tratamientos térmicos, hornos, etc.).

6) MEDIDAS DE SEGURIDAD. LOS INSPECTORES EN LA SOLDADURA: 6.1) Medidas de seguridad: Seguidamente veremos unas normas de carácter general para todo tipo de soldadura que se realice en un taller: -

No estarán permitidos los trabajos de soldadura en locales que contengan materiales combustibles, ni en las proximidades de polvo, vapores o gases explosivos.

-

No se pueden calentar, cortar o soldar recipientes que hayan contenido sustancias inflamables o explosivas. Para realizar estos trabajos, es preciso eliminar previamente dichas sustancias.

-

Es obligatorio el uso de los equipos de protección individual requeridos para este tipo de operaciones. Llevar ropas que protejan contra las chispas y el metal fundido, cuello cerrado y bolsillos abotonados. Las mangas deben estar metidas dentro de sus guantes o manoplas. Llevar  la cabeza cubierta y gafas apropiadas. El calzado será de seguridad y los pantalones no llevarán vueltas.

-

Las operaciones de soldadura corte y esmerilado deberán efectuarse con la protección de toldos o mantas incombustibles, con el fin de evitar  la dispersión de chispas.

-

En la soldadura oxiacetilénica no se deben utilizar tuberías de cobre para transportar el gas, ya que se produciría un compuesto altamente explosivo.

-

Un exceso de oxígeno en el aire, tiene un grave peligro de incendio, por  lo tanto no hay que ventilar nunca con oxígeno.

-

Todas las botellas que contengan gases, y especialmente las de acetileno, se considerarán siempre llenas, se manejarán con extremo cuidado y se mantendrán alejadas de toda fuente de calor.

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Las botellas usadas para soldar deben estar fijas sobre un carro o atadas a una pared o columna.

-

No se deberá estrangular nunca la manguera para cortar el paso al gas.

-

Los sopletes deben tener boquillas apropiadas y en buen estado. Las obstrucciones de la boquilla pueden provocar retrocesos de la llama.

-

En soldadura eléctrica debe estar correctamente conectado el cable de masa, con conexión a tierra de la armadura de la máquina.

6.2) Los inspectores en la soldadura: Hay varias razones para realizar la inspección de una unión soldada. Quizás la razón más importante es determinar si dicha unión es de la calidad adecuada para su aplicación. Para determinar la calidad de una unión soldada, primero debemos tener alguna forma de evaluar y comparar sus características. Es poco práctico tratar de evaluar una soldadura, sin algún criterio de aceptación específico.

Muchas características de una unión soldada pueden ser evaluadas en el proceso de inspección, algunas relacionadas con las dimensiones, y otras relativas a la presencia de discontinuidades. El tamaño de una soldadura es muy importante, ya que se relaciona directamente con la resistencia mecánica de la unión y sus relativas consecuencias. Tamaños de soldaduras inferiores a los requeridos no podrán resistir las cargas aplicadas durante su servicio. Por esta razón muchos códigos y normas de soldadura, requieren que el inspector este formalmente calificado y que tenga los conocimientos y experiencia para llevar a cabo los servicios de inspección. El inspector de soldadura debe cumplir con el siguiente perfil: -

Debe poseer un grado mínimo de estudios, bachillerato.

-

Debe tener por lo menos, 5 años de experiencia en una labor  directamente relacionada con ensambles de fabricación con soldadura.

-

Debe estar involucrado en una de las siguientes responsabilidades dentro del proceso productivo de la soldadura: Diseño, Producción, Construcción, Examen o Reparación.

-

Deberá conocer los diferentes ensayos no destructivos que existen, para poder aplicarlos en la práctica de inspección.

Sólo con la evaluación completa de los requisitos de calidad de la soldadura, los criterios de aceptación, el pleno reconocimiento de la inspección, los métodos de prueba que deben ser utilizados, y la debida formación y experiencia de los inspectores, un programa de inspección podrá ser  establecido.