Capxii Soldadura

“ La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción del calor, con o sin aportación de material metálico nuevo”

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Soldadura

homogénea:

Los materiales que se sueldan y el metal de aportación son de la misma naturaleza. Soldadura heterogénea: Unión de materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte.

Tipos de soldadura

Soldadura heterogénea

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Se realiza a temperaturas por debajo de los 400°C. El material metálico de aportación más empleado es una aleación de estaño y plomo, que funde a 230°C aproximadamente

Propiedades:  Muy fácil de realizar  Su resistencia mecánica es menor que la de los metales soldados  Da lugar a fenómenos de corrosión. Usos:  Electrónica: Para soldar componentes en placas de circuitos impresos.  Soldadura de cables eléctricos.  Soldadura de chapas de hojalata.

Propiedades: 

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Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800°C. Como metal de aportación se suelen usar aleaciones de plata y estaño ó cobre y zinc. Como material fundente para cubrir las superficies, desoxidándolas, se emplea el bórax. Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. Tiene una resistencia considerable en la unión de dos piezas metálicas

Soldadura homogénea

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El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del acetileno (C2H2) con el oxigeno, que puede alcanzan temperaturas del orden de los 3.200°C.

 Como material de aportación se emplean varillas metálicas de la misma composición que el metal que se desea soldar.  El desoxidante se presenta en forma de polvo que recubre las varillas del material de aportación

DESVENTAJAS

VENTAJAS 

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Se pueden soldar distintos materiales: acero, cobre, latón, aluminio, magnesio, fundiciones y sus respectivas aleaciones El equipo de soldeo es de bajo coste, portátil y muy versátil Se puede utilizar para otras operaciones como oxicorte, enderezado, doblado, etc.

 Produce deformaciones por la gran difusión de calor, lo cual puede provocar deformaciones en las piezas.  Puede provocar la oxidación del material en las áreas cerca al cordón de soldadura  La soldadura en espesores gruesos tiene una ineficiencia y costo elevado

USOS

Para soldar planchas delgadas de acero. Tuberías complicadas. Algunos otros metales como acero inoxidable. Cuando no hay energía eléctrica disponible

Soldadura de arco eléctrico

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El calor se genera mediante un arco eléctrico sostenido para fundir los materiales a unir

Ventajas:  Genera una concentración de calor en una zona muy delimitada.  Se alcanzan temperaturas muy elevadas (> 5.000 ºC).  Se puede establecer atmósferas artificiales  Permite la posibilidad de establecerse en forma visible (arco descubierto) o invisible (arco sumergido o encubierto).

1) Amperaje  Es la variable de mayor importancia en el proceso, determina:  La profundidad de penetración.  La tasa depósito.  El volumen del cordón.  Depende del tipo y diámetro del electrodo, posición y diseño de la junta.

2) Voltaje  El Voltaje esta determinado por la longitud de arco (distancia de la punta del electrodo al charco).  A mayor voltaje se obtiene un cordón mas plano y ancho.

3) Velocidad de avance  Depende del operador y es la rapidez con la que el charco se desplaza a lo largo de la junta.  A menor velocidad mayor la penetración  Al aumentar la velocidad de avance se reduce el tamaño del cordón y la cantidad de material depositado.

4) Posición del electrodo  Tiene una influencia menor en la penetración

5) Frecuencia de la corriente  Tiene influencia sobre la estabilidad del arco

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El sistema se denomina Arco Manual o SMAW Se unen dos metales mediante una fusión localizada, producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico revestido y el metal base que se desea unir Se llama arco manual por que de los cinco parámetros de control la máquina solo regula la intensidad de corriente

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El electrodo consiste en un núcleo o varilla metálica, rodeado por una capa de revestimiento

1. Producir gases protectores para evitar la oxidación del material fundido. 2. Ionizar el aire para posibilitar y mantener el flujo de corriente eléctrica. 3. Dirigir el arco hacia el cordón deseado 4. Producir escoria para proteger el metal ya depositado hasta su solidificación. 5. Suministrar en algunos casos elementos de aleación y hierro en polvo.

 Se clasifican a partir de: 1. Las propiedades del material de aporte 2. Composición de su revestimiento  Clasificadas por un comité asociado a la American Welding Society (A.W.S) y a la American Society Mechanical Engineers (ASME).  El material de aporte de los electrodos se deberá seleccionar en función de la composición química del material que se vaya a soldar.

Aceros de bajo %C

Aceros inox.

Fundiciones

Aluminio

TIPO DE  ELECTRODO

ULTIMA  CIFRA

POLARIDAD

EXX10

CCPI

EXX11

CA ‐CCPI

EXX12

CA‐CCPD

EXX13

CA‐CC

EXX14

CA‐CCPI

EXX15

CCPI

EXX16

CA‐CCPI

EXX17

CPI

EXX18

CA‐CCPI

CELULOSICO

RUTILICO

BASICO

ARCO

PENETRACION

ESCORIA

PROFUNDA

POCA

PROFUNDA

POCA

MEDIANA

MEDIANA

SUAVE‐ESTABLE

LIGERA

MEDIANA

SUAVE‐ESTABLE

LIGERA

MEDIANA

MEDIANA

ABUNDANTE

MEDIANA

ABUNDANTE

SUAVE‐ESTABLE

MEDIANA

ABUNDANTE

MEDIANO ‐  ESTABLE

MEDIANA

ABUNDANTE

FUERTE ‐  INESTABLE FUERTE ‐  INESTABLE MEDIANO ‐  ESTABLE

MEDIANO ‐  ESTABLE MEDIANO ‐  ESTABLE

METAL  DEPOSITADO MUCHO  HIDROGENO MUCHO  HIDROGENO HIDROGENO ‐  MEDIO HIDROGENO ‐  MEDIO HIDROGENO ‐  MEDIO LIBRE DE  HIDROGENO LIBRE DE  HIDROGENO LIBRE DE  HIDROGENO LIBRE DE  HIDROGENO

APLICACIONES TUBERIAS DE  OLEODUCTO TUBERIAS DE  OLEODUCTO ACERO DE BAJO %C ‐  MAYOR USO ACERO DE BAJO %C ‐  MAYOR USO ACERO DE BAJO %C ‐  MAYOR USO ACERO DE MEDIO %C ACERO DE MEDIO %C ACERO DE MEDIO %C ACERO DE MEDIO %C

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Se sustituye el electrodo revestido por un hilo de alambre continuo y el revestimiento por un gas que se hace llegar a la pistola.

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Según sea el gas así recibe el nombre de MIG = Metal Inert Gas) o MAG si utiliza anhídrido carbónico que es un Gas Activo.

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Se llama semiautomática por la maquina ya regula la Intensidad de corriente y el Voltaje del arco.

USOS:

Cordones largos en aceros al carbono Aceros inoxidables, Aluminio, chapa galvanizada, aleaciones ligeras

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El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungsteno (que no se consume) y la pieza. El proceso puede ser con o sin aporte de material El metal de aportación es una varilla sin revestimiento de composición similar a la del metal base. Como gas protector se puede emplear Argón o Helio, o una mezcla de ambos. La diferencia con el arco manual es su alta frecuencia (> 300 Hertz)

 El arco es mas estable y permite soldar a intensidades de corriente muy bajas  La superficie queda limpia, sin escoria ni residuos de fundentes  Hay menos posibilidades de grietas por la acción del hidrogeno  No produce humos ni vapores dañinos para la salud  No produce chispas ni salpicaduras  El arco es mas concentrado (áreas aledañas se calientes menos) permite soldar chapas delgadas o materiales de gran conductividad térmica.  Los electrodos tienen mayor duración.

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Dificultad para trabajar al aire libre Baja productividad para chapas gruesas Equipo poco versatil para soldadura en alturas Mayor costo del equipo Mayor costo de gas

Usos • •

Materiales de aluminio, acero inoxidable Chapas de acero muy delgadas

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Utiliza un electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se produce entre el alambre y la pieza sumergido bajo una capa de fundente granulado que se va depositando desde una tolva que se desplaza delante del arco. Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operación.

Ventajas:  Calidad superior en la soldadura debido a la automatización del proceso ( los 5 parámetros de soldadura son controlados por la maquina.)  Permite depositar grandes volúmenes de metal de soldadura de excelente calidad (tasas de deposición de hasta 50 kg/hr).  Bajo coste para una amplia gama de aplicaciones (parte del flux que no se funde puede recuperarse y reciclarse en el proceso.)  No daña la vista por que el flux protege el arco y el baño de fusión de la atmósfera circundante, de tal manera que ambos permanecen invisibles durante el proceso.

Desventajas

 Dificultad para trabajar al aire libre  Equipo poco versatil para soldadura en alturas  Mayor costo del equipo

Usos

 Soldaduras de alta calidad (recipientes de alta presión, tanques, etc.)

Equipo Base

1- Fuente de poder de CC o CA (100% ciclo de trabajo). 2- Sistema de control. 3- Porta carrete de alambre. 4- Alambre-electrodo. 5- Tobera para boquilla. 6- Recipiente porta-fundent

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Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se 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 Q = Calor (en calorías). I = Intensidad de corriente eléctrica (en amperios). R = resistencia (en ohmios) al paso de la corriente eléctrica. t = tiempo (en segundos).

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Para unir las piezas 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 piezas 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, neveras), 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.

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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.

Fallas en la soldadura de arco eléctrico

Fallas más importantes

Cálculo de uniones soldadas

Cálculo de uniones soldadas Hipótesis: 1.- Las cargas longitudinales se distribuyen uniformemente sobre todo el cordón. 2.- En la soldadura en “L”, la zona más peligrosa es la garganta de la soldadura. X= K cos 45º K

x

X= 0,707 K K

3.- En la soldadura en “L” se desprecian los esfuerzos Normales (tracción, compresión), considerándose peligrosos solo los esfuerzos tangenciales (cortantes, torsores, etc.) 4.- En la soldadura a tope se toma la pieza como si fuera enteriza, calculándose los esfuerzos en la sección soldada como realmente se hace.

Cálculo de uniones soldadas Uniones a tope: Resistencia a la Tracción:

σ = Tensión admisible del electrodo

Cálculo de uniones soldadas Uniones a solape:

Resistencia al corte:

un filete dos filetes

τ = 0,5 σ (electrodo)

Cálculo de uniones soldadas Uniones a filete

Transversal

Longitudinal

Cálculo de uniones soldadas Uniones sometidas a flexión:

Mf

Mf

Cálculo de uniones soldadas Uniones sometidas a flexión:

H

Propiedades a la flexión en soldadura a filetes

Cálculo de uniones soldadas

Cálculo de uniones soldadas Uniones sometidas a torsión: P Rmax

cg

H

X

Cálculo de uniones soldadas