Soldadura

SOLDADURA PROCESOS INDUSTRIALES I I N G . L U I S P E R E I R A G U E VA R A , M B A . U N I V E R S I D A D D E L A C O S TA I SEMESTRE 2020 1

SOLDADURA El término soldadura lo podemos definir como la unión mecánicamente resistente de dos o más piezas metálicas diferentes, la cual se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse. 

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SOLDADURA Soldar consiste en reunir las partes integrantes de una construcción asegurando la continuidad de la materia entre ellas, entendiendo por continuidad no sólo la de carácter geométrico sino la homogeneidad en todo tipo de propiedades.  También se puede considerar soldadura la aportación mediante fusión de material sobre una pieza para modificar las dimensiones iniciales de la misma, o para conseguir características superficiales diferentes a las de origen. 

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SOLDADURA La soldadura se compone por: 1. 2. 3. 4.

Metal de base. Cordón de soldadura. Fuente de energía. Metal de aportación

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https://www.youtube.com/watch?v=2PyeDYlj3VY

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SOLDADURA TIPOS DE UNION La buena ejecución de cualquiera de estos procedimientos depende en forma importante de la adecuada preparación de las áreas que van a ser soldadas, comenzando con la limpieza, tomando en cuenta que el proceso a ocurrir será básicamente una reacción químico-física; cualquier agente contaminante que este presente al momento de la unión se convertirá en parte de la soldadura mezclándose químicamente y afectando el estado final de la composición, convirtiéndose en una contaminación indeseable. Las áreas deben ser limpiadas con una acción mecánica efectiva como disco (pulidora) o gratas metálicas. Se debe tener precaución ya que existe la posibilidad de que partículas producidas por la limpieza se introduzcan en las partes internas del trabajo, cuando son limpiadas mecánicamente. Algunos tipos de juntas más comunes son:

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SOLDADURA TIPOS DE UNION A TOPE: son usadas en todos los métodos de soldadura. se utilizan en las construcciones de chapas de metal. Esas uniones implican un gasto menor de metal base y de metal de aportación, con un tiempo. SOLAPE O DE MONTA: Durante tales uniones se recomienda soldar por las dos caras, puesto que si efectuáramos la soldadura por una sola cara pudiera ocurrir que la humedad se filtrase entre la hendidura de las piezas EN T:  se efectúan con o sin preparación de los bordes de una cara o de las dos caras.

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EN ÁNGULO: Se usan para la soldadura de diferentes planchas cuyos bordes se han elaborado previamente. Las partes a soldar se colocan en ángulo recto o en otro ángulo y se sueldan por los bordes DE BRIDA: Las chapas se juntan por sus superficies y se sueldan por los bordes adyacentes. DE BOTONES: los botones se obtienen unas uniones resistentes pero no compactas CORDONES DE SOLDADURA:  posición en el espacio en: horizontales, planas, verticales y sobrecabeza. En relación con los esfuerzos que actúan: laterales, frontales, combinados y oblicuos

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TIPO DE SOLDADURAS 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,y soldaduras débiles.

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Soldadura Fuerte (Welding) • ELECTRODO REVESTIDO

• FLASH WELDING • SOLDADURA POR RESISTENCIA Es una operación en la cual dos o (PUNTO) más •SOLDADURA POR DIFUSION partes son unidas mediante calor o • SOLDADURA POR FRICCION presión o • SOLDADURA AUTOGENA ambos efectos a la vez, obteniéndose continuidad de la naturaleza del • SOLDADURA POR HAZ DE ELECTRONEs material entre las partes unidas. Este tipo de En el laboratorio de producción soldadura se puede realizar con o sin encontramos material de aporte. Tipos de varios tipos de esta clase de soldadura soldadura como lo son: soldadura por arco “Welding”: • TIG • MIG

eléctrico, soldadura autógena o por gas y la soldadura por resistencia (puntos).

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Soldadura Autógena o por gas

En el proceso de soldadura y corte con Gas, el principio es simple: una intensa llama es producida por la combustión controlada de una mezcla de oxigeno y un gas combustible. Los gases son obtenidos de fuentes o tanques separados y pasados a través de reguladores y luego pasados a través de una antorcha en donde se mezclan, para salir por la boquilla donde ocurre la ignición. La intensidad de la llama depende del flujo de los gases, la proporción de la mezcla y las propiedades del

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https://www.youtube.com/watch?v=RIDCuicPiog

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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 . 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. 15

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Entre los procesos de arco eléctrico se incluyen: • MMA/SMAW (Manual Metal Arc/ Shielded Metal Arc Welding): Conocido como soldadura manual de electrodo recubierto. • GMAW (Gas Metal Arc Welding) o también conocido como MIG (Metal Inert Gas). • SAW (Submerged Arc Welding): Sistema de alta deposición por arco eléctrico sumergido en fundentes sólidos (en polvo). • GTAW (gas tungsten arc welding) o Soldadura TIG (tungsten inert gas).

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PROCESOS DE SOLDADURA Soldadura de Metal por Arco Eléctrico con Protección Gaseosa (GMAW) Soldadura de metal con Arco Protegido (SMAW) Soldadura por arco sumergido (GTAW) Soldadura por Rayo Láser (LBW)

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SOLDADURA DE METAL POR ARCO ELÉCTRICO CON PROTECCIÓN GASEOSA (GMAW)

es un proceso de soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible. El arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo y las piezas a unir, quedando este protegido de la atmósfera

1. Dirección de la soldadura 2. Tubo de contacto 3. Hilo 4. Atmósfera de gas protector 5. Baño de fusión 6. Cordón de soldadura 7. Metal de base.

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 SOLDADURA DE METAL CON ARCO PROTEGIDO (SMAW) Conocido comúnmente como Soldadura revestida, la SMAW produce calor a partir de un arco eléctrico que se mantiene entre la punta de un electrodo cubierto con fundente y la

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SOLDADURA BRAZING Es el proceso en el que dos metales se unen con el uso de calor y un material de aporte que se funde a una temperatura por encima de los 427 grados Centígrados (800ºF) pero por debajo del punto de fusión de los metales bases a ser soldados. El principio por el cual el material de aporte es conducido por las hendiduras y cavidades de la junta para crear la unión es similar al usado en el soldering de acción capilar. Las uniones con brazing son fuertes, dúctiles, fáciles y rápidas de hacer; cuando son hechas apropiadamente, no hay necesidad de usar esmeril, rellenar o usar cualquier acabado

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 SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO (GTAW) Produce coalescencia de metales al calentarlos con un arco eléctrico entre un electrodo de tungsteno y la pieza de trabajo. La presión y el metal auxiliar pueden utilizarse o no, y la protección se obtiene a través del soplete de soldadura. 25

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 SOLDADURA POR RAYO LÁSER (LBW) Es un proceso automatizado que utiliza el calor de un haz concentrado de luz coherente para unir dos materiales. El proceso se utiliza para soldar todos los metales comerciales, incluidos Acero, Acero inoxidable, Aluminio, Titanio, Níquel y Cobre, y proporciona propiedades mecánicas y velocidades de recorrido altas, con

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CALIDAD EN UNA SOLDADURA Muy a menudo, la medida principal usada para juzgar la calidad de una soldadura es su fortaleza y la fortaleza del material alrededor de ella. Muchos factores distintos influyen en esto, incluyendo el método de soldadura, la cantidad y la concentración de la entrada de calor, el material base, el material de relleno, el material fundente, el diseño del empalme, y las interacciones entre todos estos factores.

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SOLDABILIDAD La calidad de una soldadura también depende de la combinación de los materiales usados para el material base y el material de relleno. No todos los metales son adecuados para la soldadura, y no todos los metales de relleno trabajan bien con materiales base aceptables. Hay que tener en cuenta el 60% del espesor base menor de las placas a unir para uso de uno de los catetos de la soldadura

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SEGURIDAD EN LA SOLDADURA La soldadura sin las precauciones apropiadas puede ser una práctica peligrosa y dañina para la salud. Sin embargo, con el uso de la nueva tecnología y la protección apropiada, los riesgos de lesión o muerte asociados a la soldadura pueden ser prácticamente eliminados.

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HERRAMIENTAS PARA LA SOLDADURA En cada etapa del proceso de soldadura, hay herramientas especializadas requeridas para asegurar que dicho proceso tenga un resultado estructuralmente fuerte. Las herramientas para soldar vienen en dos categorías, manuales y eléctricas, y cada categoría es vital para que un soldador trabaje .

 Esmeril: es una herramienta usada para cortar, esmerilar y para pulir. esmerilar las soldaduras de punto y limpiar la punta de la pistola MIG

 Martillo: Los martillos son usados para alinear las juntas de los metales antes de ser soldados, aliviar la tensión en las soldaduras después de haberse enfriado, remover la escoria incrustada en las soldaduras y remover salpicaduras de superficies alrededor de la

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Maquina para soldar: (MIG: Gas Inerte de Metal  , TIG: gas inerte tungsteno , soldadura de electrodos) establece el voltaje y el amperaje.

 Electrodos: (oxido reducción) se clasifican a partir de las propiedades del metal de aporte,

 Pistola: resulta muy útil para la soldadura con estaño de partes de circuitos eléctricos de relativamente gran tamaño

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 Pinzas de tierra de acero: Resorte de alta resistencia que brinda excelente poder de agarre. Eficiente diseño de mordazas

 guantes para soldar: Protege la parte trasera del guante del soldador contra salpicaduras de soldadura y altas temperaturas. Incrementa la duración de los guantes.

 Careta para soldar:  brindando mayor protección al soldador. Incluye suspensión de matraca y juego de vidrios.

 Porta electrodos: Para trabajo pesado. Fabricados en aleación de cobre para mejor conductividad eléctrica. Completamente aislados para evitar descargas eléctricas.   cristales sombras: para proteger al soldador contra los rayos de la soldadura 34

 Goggle: contra salpiques químicos, con ventilación indirecta, marco fabricado en vinyl suave y flexible. Lentes resistentes de policarbonato.

 Overol: Tela micro porosa transpirable para mayor durabilidad y comodidad. Peso ligero.

 Manta protectora: Son usadas para proteger equipos y personal que se encuentra dentro del área de operación, como en el área de soldadura, corte con flama, esmerilado, fundición, tratamientos térmicos etc. están fabricadas con telas de vidrio en diferentes espesores y recubiertas con diferentes capas para resistir temperaturas entre 300°C a 1’100°C. 35

DEFECTOS EN LA SOLDADURA Principales defectos de soldadura: 1.Mordeduras y protuberancias en los materiales. 2. Una penetración escasa o casi nula 3. Poros externos e internos 4. Fisuras y grietas en los cordones de soldadura

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Las mordeduras y protuberancias en los cordones de soldadura Son producidas por una intensidad de corriente demasiado elevada o el caso contrario de las protuberancias por un amperaje demasiado bajo. La forma de conducir el electrodo en su avance, ángulo y movimientos irregulares provocaran los dos defectos en función de la combinación de los mismos. Una penetración escasa o casi nula Es un defecto sumamente importante, principalmente cuando necesitamos hacer uniones soldadas que soportarán importantes esfuerzos. Este fallo o defecto al soldar, dará lugar a uniones débiles con alto riesgo de rotura aplicando esfuerzos pequeños. 37

Poros externos e internos Sin lugar a dudas este es uno de los defectos de soldadura más frecuentes que podemos encontrar. En este caso la localización y las causas son múltiples. Estos pueden ser externos y fáciles de ver para nosotros o internos ocultos bajo la superficie del cordón. Fisuras y grietas en los cordones de soldadura Este tipo de defectos de soldadura pueden aparecer por causas muy diversas. Vamos a enumerar las más frecuentes y con soluciones a nuestro alcance: 1. Por excedernos en la resistencia a los esfuerzos del cordón. 2. Elegir un electrodo de forma inadecuada por su composición. 3. Enfriamiento del cordón de soldadura demasiado rápido. 4. Materiales soldables.

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SOLDADURA EN PRODUCION(COSTO) Como en cualquier proceso industrial, el coste de la soldadura juega un papel crucial en las decisiones de la producción. Muchas variables diferentes afectan el costo total, incluyendo el costo del equipo, el costo de la mano de obra, el costo del material, y el costo de la energía eléctrica. Dependiendo del proceso, el costo del equipo puede variar, desde barato para métodos como la soldadura de arco de metal blindado y la soldadura de oxicombustible, a extremadamente costoso para métodos como la soldadura de rayo láser y la soldadura de haz de electrones. Debido a su alto costo, éstas son solamente usadas en operaciones de alta producción. Similarmente, debido a que la automatización y los robots aumentan los costos del equipo, solamente son implementados cuando es necesaria la alta producción. El costo de la mano de obra depende de la velocidad de deposición (la velocidad de soldadura), del salario por hora y del tiempo total de operación, incluyendo el tiempo de soldar y del manejo de la pieza. El costo de los materiales incluye el costo del material base y de relleno y el costo de los gases de protección. Finalmente, el costo de la energía depende del tiempo del arco y la consumo de energía de la soldadura. 39

Para los métodos manuales de soldadura, los costos de trabajo generalmente son la vasta mayoría del costo total. Como resultado, muchas medidas de ahorro de costo se enfocan en la reducción al mínimo del tiempo de operación. Para hacer esto, pueden seleccionarse procedimientos de soldadura con altas velocidades de deposición y los parámetros de soldadura pueden ajustarse para aumentar la velocidad de la soldadura. La mecanización y la automatización son frecuentemente implementadas para reducir los costos de trabajo, pero, a menudo, con ésta aumenta el costo de equipo y crea tiempo adicional de disposición. Los costos de los materiales tienden a incrementarse cuando son necesarias propiedades especiales en ellos y los costos de la energía normalmente no suman más que un porcentaje del costo total de la soldadura

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TRABAJO EN CASA… 1. Observe el siguiente video relacionado con un accidente laboral. ¿Cual cree que fue la causa de dicho accidente? Justifique técnicamente su respuesta. https://www.youtube.com/watch?v=mBgCQXUODso 2. Investigue cuales son los mayores impactos ambientales que se generan en los proceso de soldadura. Identifíquelos y explíquelos uno a uno. Entregar trabajo en grupo máximo de dos personas a mas tardar el Jueves 26 de Marzo de 2020. Enviarlo al correo [email protected]

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GRACIAS POR SU ATENCION…

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