Soldadura Elctrica
Soldadura Elctrica
Universidad de San Carlos de GuatemalaFacultad de
IngenieraCurso: Procesos de Manufactura 1Catedrtico: Ing. Carlos
ChicolSoldadura Elctrica
Byron Eduardo Orozco.1999-40773Alan Manolo Lpez
Glvez.2004-18424Lesly Vernica Prez Oliva.2007-15001Jesa Roberto
Reyna Mndez.2008-18986Luis Alberto Rojas de Len.2009-15218Grupo
2
INTRODUCCIONLa soldadura elctrica es el procedimiento por el que
se realiza la unin entre dos partes metlicas, aprovechando el calor
desarrollado que se libera por la fuente elctrica utilizada.
Actualmente es uno del proceso de fabricacin y de manufactura ms
utilizado debido a su versatilidad y costo, que permiten lograr
terminados precisos y presenta buenas caractersticas en el
resultado final. Es una de las ms comunes y presenta gran aceptacin
popular. No es difcil encontrar en cualquier taller equipo de
soldadura por arco elctrico. Es tan comn hoy en da que en cualquier
casa se puede encontrar en balcones, ventanas, gradas, entre otros,
dicho tipo de soldadura.En el desarrollo de este trabajo, se
muestran los distintos tipos de soldadura elctrica y se describe de
manera general cada uno de ellos proporcionando una idea clara de
las diferencias. Donde se detalla el procedimiento de la elaboracin
de una bscula camionera, en la cual parte esencial es el trabajo de
soladura elctrica realizado a las vigas principales.Se espera con
la recopilacin de datos y el proceso mostrado, determinar la
importancia de la soldadura elctrica en la fabricacin de elementos
industriales.
OBJETIVOSObjetivo General:
Este trabajo tiene la finalidad de dar a conocer el proceso la
soldadura elctrica, su historia, funcionamiento y sus diferentes
tipos dependiendo del proyecto que se desea elaborar, de tal manera
que al estudiante/lector le ayude para poderlo llevar a su
aplicacin.
Objetivo Especficos:
Que el estudiante/lector comprenda en qu consiste la soldadura.
Que el estudiante/lector identifique los tipos de soldadura son los
ms conocidos. Que el estudiante/lector conozca cual es la fuente de
energa para la unin de materiales metlicos, para unin de materiales
termoplsticos.
MARCO TERICO O DESARROLLOSoldadura elctricaEl trmino soldadura
lo podemos definir como la unin mecnicamente resistente de dos o ms
piezas metlicas diferentes. La primera manifestacin de ello, aunque
poco tiene quevercon los sistemas modernos, se remonta a los
comienzos de la fabricacin de armas. Los trozos de hierro por unir
eran calentados hasta alcanzar un estado plstico, para ser as
fcilmente deformados por la accin de golpes sucesivos. Mediante un
continuo golpeteo se haca penetrar parte de una pieza dentro de la
otra. Luego de repetitivas operaciones de calentamientos, seguidos
de un martilleo intenso, se lograba una unin satisfactoria. Este
mtodo, denominado caldeado, se continu utilizando hasta no hace
mucho tiempo, limitando su uso a piezas de acero forjable, de diseo
sencillo y de tamao reducido. Los diversos trozos o piezas metlicas
que se deseen fijar permanentemente entre s, deben ser sometidas a
algn proceso que proporcin e uniones que resulten lo ms fuertes
posibles. Es aqu cuando para tal fin, los sistemas de soldadura
juegan un papel primordial. El calor necesario para unir dos piezas
metlicas puede obtenerse a travs de distintos medios. Podemos
definir dos grandes grupos. Los sistemas de calentamiento por
combustin con oxgeno de diversos gases (denominados soldadura por
gas), y los de calentamiento mediante energa elctrica (por
induccin, arco, punto, etc.).Las uniones logradas a travs de una
soldadura de cualquier tipo, se ejecutan mediante el empleo de una
fuente de calor (una llama, un sistema de induccin, un arco
elctrico, etc.).Para rellenar las uniones entre las piezas o partes
a soldar, se utilizan varillas de relleno, denominadas material de
aporte o electrodos, realizadas con diferentes aleaciones, en
funcin de los metales a unir. En la soldadura, las dos o ms piezas
metlicas son calentadas junto con el material de aporte a una
temperatura correcta, entonces fluyen y se funden conjuntamente.
Cuando se enfran, forman una unin permanente. La soldadura as
obtenida, resulta tan o ms fuerte que el material original de las
piezas, siempre y cuando la misma est realizada
correctamente.Lasoldaduraes unproceso de fabricacinen donde se
realiza la unin de dos materiales,
(generalmentemetalesotermoplsticos), usualmente logrado a travs de
lacoalescencia(fusin), en la cual las piezas son
soldadasfundiendoambas y pudiendo agregar un material de relleno
fundido (metal o plstico), para conseguir un bao de material
fundido (elbao de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una
unin fija. A veces la presin es usada conjuntamente con el calor, o
por s misma, para producir la soldadura. Esto est en contraste con
la soldadura blanda (en inglssoldering) y lasoldadura fuerte(en
inglsbrazing), que implican el derretimiento de un material de bajo
punto de fusin entre piezas de trabajo para formar un enlace entre
ellos, sin fundir las piezas de trabajo.Muchasfuentes de
energadiferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo
una llama degas, unarco elctrico, unlser, un rayo de electrones,
procesos defriccinoultrasonido. La energa necesaria para formar la
unin entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco
elctrico. La energa para soldaduras de fusin o termoplsticos
generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un
gas caliente.
Soldadura elctricaUso de la electricidad como fuente de energa
para la unin metlica.
TIPOS DE SOLDADURAS
Soldadura por arcoEstos procesos usan una fuente de endurecida
de viagra para crear y mantener un arco elctrico endurecido y duro.
Pueden usar tanto corrientecontinua(DC) comoalterna(AC), y
electrodos consumibles o no consumibles los cuales se encuentran
cubiertos por un material llamado revestimiento. A veces, la regin
de la soldadura es protegida por un cierto tipo degas inerteo semi
inerte, conocido comogas de proteccin, y el material de relleno a
veces es usado tambin.Uno de los tipos ms comunes de soldadura de
arco es lasoldadura manual con electrodo revestido(SMAW, Shielded
Metal Arc Welding), que tambin es conocida como soldadura manual de
arco metlico (MMA) o soldadura de electrodo. La corriente elctrica
se usa para crear un arco entre el material base y la varilla de
electrodo consumible, que es de acero y est cubierto con un
fundente que protege el rea de la soldadura contra laoxidaciny la
contaminacin por medio de la produccin del gasCO2durante el proceso
de la soldadura. El ncleo en s mismo del electrodo acta como
material de relleno, haciendo innecesario un material de relleno
adicional.
El proceso es verstil y puede realizarse con un equipo
relativamente barato, hacindolo adecuado para trabajos de taller y
trabajo de campo.15Un operador puede hacerse razonablemente
competente con una modesta cantidad de entrenamiento y puede
alcanzar la maestra con experiencia. Los tiempos de soldadura son
algo lentos, puesto que los electrodos consumibles deben ser
sustituidos con frecuencia y porque la escoria, el residuo del
fundente, debe ser retirada despus de soldar.16Adems, el proceso es
generalmente limitado a materiales de soldadura ferrosos, aunque
electrodos especializados han hecho posible la soldadura delhierro
fundido,nquel, aluminio,cobre,acero inoxidabley de otros
metales.
Lasoldadura de arco metlico con gas(GMAW), tambin conocida como
soldadura de metal y gas inerte o por su sigla en ingls MIG (Metal
inert gas) , es un proceso semiautomtico o automtico que usa una
alimentacin continua de alambre como electrodo y una mezcla de gas
inerte o semi-inerte para proteger la soldadura contra la
contaminacin. Como con la SMAW, la habilidad razonable del operador
puede ser alcanzada con entrenamiento modesto. Puesto que el
electrodo es continuo, las velocidades de soldado son mayores para
la GMAW que para la SMAW. Tambin, el tamao ms pequeo del arco,
comparado a los procesos desoldadura de arco metlico protegido,
hace ms fcil hacer las soldaduras fuera de posicin (ej, empalmes en
lo alto, como sera soldando por debajo de una estructura).El equipo
requerido para realizar el proceso de GMAW es ms complejo y costoso
que el requerido para la SMAW, y requiere un procedimiento ms
complejo de disposicin. Por lo tanto, la GMAW es menos portable y
verstil, y debido al uso de un gas de blindaje separado, no es
particularmente adecuado para el trabajo al aire libre. Sin
embargo, debido a la velocidad media ms alta en la que las
soldaduras pueden ser terminadas, la GMAW es adecuada para la
soldadura de produccin. El proceso puede ser aplicado a una amplia
variedad de metales, tanto ferrosos como no ferrosos.
Soldeo blando y fuerteLa soldadura blanda y fuerte son procesos
en los cules no se produce la fusin de los metales base, sino
nicamente del metal de aportacin. Siendo el primer proceso de
soldeo utilizado por el hombre, ya en la antigua Sumeria.
Lasoldadura blandase da a temperaturas inferiores a 450C.
Lasoldadura fuertese da a temperaturas superiores a 450C. Y
elsoldeo fuerte a altas temperaturasse da a temperaturas superiores
a 900C.
Figura No.1 Equipo para realizar la soldadura elctrica
Soldadura por Arco ElctricoEl procedimiento de soldadura por
arco consiste en provocar la fusin de los bordes que se desea
soldar, mediante el calor intenso desarrollado por un arco
elctrico.Los bordes en fusin de las piezas y el material fundido
que se separa del electrodo se mezclan ntimamente, formando al
enfriarse, una pieza nica, resistente y homognea.El arco elctrico
genera un crter en la pieza. Es fundamental para que la soldadura
presente una penetracin eficaz, tener en cuenta la longitud del
arco (distancia entre el extremo del electrodo y la superficie del
bao fundido).Si el arco es demasiado pequeo, la pieza se calienta
exageradamente y la penetracin resulta excesiva; en ese caso puede
llegar a producirse una perforacin peligrosa.Por el contrario si el
arco es demasiado largo, se dispersa parte de su calor y la
penetracin resulta insuficiente. Las temperaturas que se generan
son del orden de 3,500C.
SOLDADURA TIG:El Tungsten Inert Gas emplea un electrodo
permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en
porcentajes no superiores a un 2%. El tungsteno (funde a 3410 C),
acompaada de la proteccin del gas, la punta del electrodo apenas se
desgasta tras un uso prolongado.
SOLDADURA POR ARCO. Para realizar este tipo de soldadura se
lleva a cabo el procedimiento siguiente se induce una diferencia de
potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual
ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se
cierra el circuito y se crea el arco elctrico. El calor del arco
funde parcialmente el material de base y funde el material de
aporte, el cual se deposita y crea el cordn de soldadura.
SOLDADURA SIN PLOMO. Es un tipo de soldadura en la que la
aleacin ms apta era aquella compuesta por estao/plata/cobre, tambin
llamada SAC. La temperatura de fusin de la aleacin SAC305 (96.5%
Sn, 3.0% Ag, 0.5% Cu) es 34 C superior a la de SnPb. SOLDADURA POR
RAYO LASER Esta utiliza la energa aportada por un haz lser para
fundir y recristalizar el material o los materiales que se desea
unir, resultando as la unin entre los elementos involucrados. La
soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar.
SOLDADURA ULTRASONICA. Es un tipo de soldadura que utiliza una
maquina con punta de base plana, superponiendo los materiales y
luego haciendo bajar la punta de la mquina para provocar la
fundicin. SOLDADURA GMAW. Este utiliza un electrodo consumible y
continuo que es alimentado a la pistola junto con el gas inerte en
soldadura MIG o gas activo en soldadura MAG que crea la atmsfera
protectora.
ELEMENTOS DE LA SOLDADURA:Esquema electrodo: Varillas metlicas
que sirven como polo del circuito.Plasma: Electrones que
transportan la corriente.Llama: Es la zona que envuelve al
plasma.Bao de fusin: La accin calorfica del arco provoca la fusin
del material.Crter: Surco producido por el calentamiento del
metal.Cordn de Soldadura: Est constituido por el metal base y el
material de aportacin.
SOLDADURA EN EL PROCESOD E FABRICACIN DE LAS
BSCULASProcedimiento de Instalacin
1. El camin de despacho se detiene al lado de la obra civil.
2. Se descargan y se colocan las platinas de base.
3. Se descarga cada mdulo con la gra incorporada.
4. Se preparan las diferentes partes de la bscula (vigas
principales con los topes laterales y cargadores, ver anexo).
5. Se aseguran los mdulos en su sitio.
6. Las celdas de carga son instaladas.
6. La bscula es conectada elctricamente y calibrada.
RECOMENDACIONES
El proceso de soldadura debe ser efectuado con el equipo de
seguridad necesario bajo las condiciones adecuadas: la careta,
guantes protectores y calzado industrial son importantes para
evitar accidentes. La soldadura elctrica presenta ciertos riesgos
que pueden evitarse conectando el equipo adecuadamente, verificando
siempre los cables conductores y manipulando con cuidado el equipo.
Es necesario que este lo realice personal capacitado y certificado.
Se recomienda utilizar el proceso de soldadura por arco elctrico,
ya que esta resulta ser el ms econmico, ms prctico, y ms natural de
todas las opciones. Se debe seleccionar adecuadamente los
electrodos, para que se logre obtener una soldadura que cumpla con
lo que se necesite, que soporte la carga a la cual estar sometida,
y las condiciones ambientales a las que ser expuesta.
CONCLUSIONES Es unproceso de fabricacinen donde se realiza la
unin de dos materiales, (generalmentemetalesotermoplsticos),
usualmente logrado a travs de lacoalescencia(fusin), en la cual las
piezas son soldadasfundiendoambas y pudiendo agregar un material de
relleno fundido (metal o plstico), para conseguir un bao de
material fundido (elbao de soldadura) que, al enfriarse, se
convierte en una unin fija.
Existen varios tipos de soldadura en lo que se pueden mencionar,
Soldadura elctrica, Soldadura por arco, Soldeo blando y fuerte,
Soldadura a gas, Soldadura por resistencia, Soldadura por rayo de
energa, Soldadura de estado slido.
Muchasfuentes de energadiferentes pueden ser usadas para la
soldadura, incluyendo una llama degas, unarco elctrico, unlser, un
rayo deelectrones, procesos defriccinoultrasonido, por medio de la
energa elctrica.
ANEXOSProceso de soldadura elctrica aplicada a las vigas
principales de una bscula camionera que ser instalada.
RESUMENLos procedimientos de soldaduras ms empleados
industrialmente son aquellos donde la fuente de calor tiene su
origen en un arco elctrico.La soldadura por arco elctrico se basa
en someter a dos conductores que estn en contacto a una diferencia
de potencial, por lo que termina establecindose una corriente
elctrica entre ambos. Si posteriormente se separan ambas piezas, se
provoca una chispa que va a ionizar el aire circundante,
permitiendo el paso de corriente a travs del aire, aunque las
piezas no estn en contacto.Los motivos principales de utilizar el
establecimiento de un arco elctrico son: Genera una concentracin de
calor en una zona muy delimitada; se alcanzan temperaturas muy
elevadas (> 5.000 C); Se puede establecer en atmsferas
artificiales; Permite la posibilidad de establecerse en forma
visible (arco descubierto) o invisible (arco sumergido o
encubierto); Permite la posibilidad de establecerse de diversas
formas, estableciendo diferentes mtodos de soldeo segn el caso
(entre la pieza y un electrodo fusible, entre la pieza y un
electrodo no fusible, entre dos electrodos fusibles o no fusibles,
entre las propias piezas a unir).Existen una gran variedad de
procedimientos de soldadura, donde la base de la fuente de calor es
el arco elctrico. Todos estos procedimientos se pueden agrupar en
dos grandes grupos, por arco descubierto y por arco encubierto. A
continuacin se enumeran los distintos procedimientos agrupados en
cada grupo: Arco descubierto:Soldadura por arco manual con
electrodos revestidos;Soldadura bajo gas protector con electrodo no
fusible (TIG, TIG Orbital, Plasma);Soldadura bajo gas protector con
electrodo fusible (MIG, MAG, Oscilador, Electro gas); Arco
encubierto:Soldadura por arco sumergido;Soldadura por
electro-escoria (este procedimiento, aunque en realidad es un
procedimiento de soldadura por resistencia, el comienzo del proceso
se realiza mediante un arco elctrico).
Prcticamente, para el caso de la soldadura por arco elctrico, su
aplicacin acapara todo el sector industrial, debido a las opciones
que presentan tanto su automatizacin como su gran productividad, el
arco elctrico que se produce en todo proceso de soldadura se define
como la corriente elctrica que se establece a travs del aire
ionizado gracias a la diferencia de potencial inducida entre las
partes (entre electrodo y pieza, o entre piezas a soldar).El arco
elctrico que se establece tpicamente en los procesos de soldadura
supone una descarga elctrica en todo caso, que se caracteriza por
su elevada intensidad de corriente (10-2000 A), bajo potencial o
voltaje que se emplea (25-50 V), y su gran brillo y aporte de
calor.El calor provocado por el arco no slo es intenso, sino que
adems est muy localizado, lo que resulta ideal para la operacin de
soldar. Las temperaturas alcanzadas son del orden de 3500C. En el
circuito elctrico formado por los electrodos y el arco, la
intensidad de corriente depende de la tensin y de la resistencia
del circuito. Si los electrodos se acercan o se separan variar la
resistencia y la intensidad y, por lo tanto, la energa se
transformar en calor, con lo que la soldadura no ser uniforme.Por
lo tanto, desde un punto de vista prctico, esto quiere decir que
para obtener soldaduras uniformes es imprescindible mantener
constante la separacin de los electrodos durante el proceso del
soldeo.Procedimiento para soldar por arco:Antes de comenzar a
soldar, observe todas las reglas de seguridad y limpieza del metal
por soldar. Reglas de Seguridad Observe usted todas las
precauciones para seguridad. Reglas bsicas:1. Compruebe que el rea
de soldar tenga un piso de cemento o de mampostera.1. Guarde todo
material combustible a una distancia prudente.1. No use guantes ni
otra ropa que contenga aceite o grasa.1. Est seguro que todo
alambrado elctrico est instalado y mantenido correctamente. No
sobrecargue los cables de soldar.1. Siempre compruebe que su mquina
est correctamente conectada a la tierra. Nunca trabaje en un rea
hmeda.1. Apague la mquina soldadora antes de hacer reparaciones o
ajustes, para evitar choques.1. Siga las reglas del fabricante
sobre operacin de interruptores y para hacer otros ajustes.1.
Proteja a otros con una pantalla y a usted mismo con un escudo
protector. Las chispas volantes representan un peligro para sus
ojos. Los rayos del arco tambin pueden causar quemaduras
dolorosas.1. Siempre procure tener equipo extinguidor de fuego al
fcil alcance en todo momento.Para Limpiar el Material por
Soldar:Limpie toda herrumbre, escamas, pintura, o polvo de las
juntas del metal por soldar. Asegrese tambin que los metales estn
libres de aceite.Posiciones Para Soldar:La soldadura por arco puede
hacerse en cualquiera de las cuatro siguientes posiciones:1.
Horizontal1. Plano1. Vertical1. Sobre cabezaLa posicin plana
generalmente es ms fcil y rpida, adems de proporcionar mayor
penetracin.Tipos De Juntas:Las juntas de tope pueden ser de tipo
cerrado o abierto, una junta de tope cerrada tiene las aristas de
las dos placas en contacto directo una con la otra. Esta junta es
adecuada para soldar placas de acero que no exceden a 3.2 a 4.8 mm
de grosor. Se puede soldar metal ms pesado pero solamente si la
mquina tiene la capacidad suficiente de amperaje y si se usan
electrodos ms pesados.La junta de tope abierta tiene las aristas
ligeramente separadas para proporcionar mejor penetracin. Muchas
veces se coloca una barra de acero, cobre, o un ladrillo como
respaldo debajo de la junta abierta para evitar que se quemen las
aristas inferiores.Cuando el grosor del metal excede a 3.2 a 4.8
mm, las aristas tienen que estar biseladas para mejor penetracin,
el bisel puede estar limitado a una de las placas, o las aristas de
ambas placas pueden estar biseladas, dependiendo en el groso del
metal. El ngulo del bisel generalmente es del 60 entre las dos
placas.
DIAGRAMA DE FLUJO
Soldadura Elctrica
