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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Naval
“APLICACIÓN DE LA SOLDADURA EN ESTRUCTURAS DE ALUMINIO”
Tesis para Optar al Título: Ingeniero Naval Mención: Arquitectura Naval Profesor Sign up toPatrocinante: vote on this title Sr. Elías Carrasco Maira. Useful Not useful Ingeniero Naval. Licenciado en Ingeniería Naval
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ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Reseña Histórica del Aluminio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Evolución en el Tiempo Tiempo de los Procesos de Soldadura. Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Principales Procesos de Soldadura en Aluminio. Aluminio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
II. TECNOLOGÍA EN LA APLICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA. . . . . 2.1 Arco con Plasma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Rayo Láser de Corte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Corte con Chorro de Agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Corte Mecánico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 Soldadura TIG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Soldadura MIG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Otros Procesos de Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Soldadura por Arco con Plasma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Soldadura Láser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Soldadura Láser con Arco Aumentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Soldadura de Rayo Eléctrico. Eléctr ico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Soldadura por Fricción. Fricció n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Soldadura por Resistencia. Resist encia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
III. PREPARACIÓN Y CUIDADOS DEL MEDIO AMBIENTE EN LOS TRABAJOS DE SOLDADURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV. REQUERIMIENTOS TÉCNICOS EN LA APLICACIÓN DE LA SOLDADURA. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Sign . . .up . .to. vote . . . on . . this . . . title ...........
Preparación de los Bordes y sus Tipos de Unión. . . . . ........ .................. Useful
Not useful
Posiciones de Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Anexo A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BIBLIOGRAFÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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RESUMEN
Esta tesis contiene criterios e información para el diseño de sold
recomendaciones para los procesos de ejecución y su inspección, al const
aluminio. Aquí se presentan los métodos para la producción de soldadura a tra soldadores, usando procedimientos, materiales y equipos apropiados.
Además se muestran los procesos de soldaduras comúnmente usados
uniones de aluminio: Tig, Mig y otros procesos como arco de plasma, láse
electrónico, fricción, resistencia y procesos de corte como arco de plasma, rayo chorro de agua, mecanizado.
También se comentan los métodos para asegurar el apropiado análisis
calidad de la soldadura, a través del uso de métodos, exámenes y sus equipam adecuado; un tema no menor es el cuidado de los materiales como almacenamiento, manejo, limpieza y diseño cuando se usa el aluminio.
SUMMARY
This thesis contains criteria and information for the design of
recommendations for the executions of judgment and its inspection, when cons
in aluminum. Methods are up for the production of solder here to crosswise of w using procedures, materials and appropriate teams.
Besides they give the appearance of being the processes of solders com
used in the unions of aluminum: Tig, Mig, and other processes as Plasma-arc,
Electron beam, Friction, Resistance and cutting processes as Plasma-arc, Laser Water jet, Mechanical.
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Useful Not useful Also they comment the methods to insurethe appropriate analysis of the
of the solder through the use of methods, exams and his adequate equipm
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I. INTRODUCCIÓN 1.1
RESEÑA HISTÓRICA DEL ALUMINIO
La existencia del aluminio (Al) fue propuesta por Sir Humphrey Davy primera década del siglo XlX, aislado los metales en 1825 por Hans Christian O Quedándose con algo de curiosidad en el laboratorio por los siguientes 30 años
algunas limitadas producciones comerciales fueron hechas; pero no fue hasta 18 la extracción del aluminio desde el mineral de bauxita (Sesquióxido hidrat aluminio el cual constituye la principal fuente de este metal) se convirtió en un verdaderamente viable. Los métodos de extracción fueron inventados simultáne por Paul Heroult en Francia y Charles M. Hall en U.S.A. y este básico proceso d mineral de bauxita se usa hasta hoy. Por su naturaleza reactiva el aluminio no es encontrado en el estado met
la naturaleza, pero esta presente en la corteza terrestre en forma de dif compuestos, los que son varios centenares. El más importante y prolífico es el b los procesos de extracción consiste en dos etapas separadas, la primera separa e de aluminio Al2O3 (alúmina) del mineral, la segunda es la reducción electrolític alúmina en criolita (Na 3 AlF AlF6) entre 950 ° C y 1000 ° C. Esto da un aluminio que c entre 5% y 10% de impurezas tales como el silicio (Si) y el hierro (Fe), el refinado adicionalmente por un proceso electrolítico o por la zona de fusión par metal una pureza del 99% aproximadamente. A fines del siglo XX una gran porción de aluminio es obtenido del reciclag desechos y la chatarra. El resultado del metal puro es relativamente malo y rara usado, particularmente en aplicaciones de construcción; para aumentar la res
mecánica, el aluminio puro es generalmente aleado con metales tales como e Sign up to vote on this title (Cu), manganeso (Mn), magnesio (Mg), silicio (Si)y Useful Zinc (Zn). Not useful Una de las primeras aleaciones desarrolladas es aluminio-cobre
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Un mayor ímpetu en el desarrollo de aleaciones de aluminio fue provist Segunda Guerra Mundial, particularmente cuando el aluminio se transformo en e
base para la construcción de aviones (miembros estructurales, y el casco), fue t en este período que un avance principal en la fabricación de aluminio y sus ale cambiaron de dirección con el desarrollo de los procesos de soldadura protegid gas inerte como MIG (metal inert gas) y TIG (tungsten inert gas); esto permi soldadura de alta resistencia sin la necesidad de flujos agresivos como en los p de soldadura al arco. El aluminio es metal bello, liviano, fuerte y versátil, es usado ampliame superestructuras de buques graneleros y porta contenedores; la nueva cl transbordadores de alta velocidad utilizan aleaciones de aluminio para el c superestructura; un uso que parece difícil de ver racionalmente pues la percep aluminio es de un metal blando y débil es en transportes blindados, do combinación de poco peso y rendimiento balístico lo hace un material ideal para
vehículos de reconocimiento, además es encontrado en flotas de ferrocarriles, pu en carreteras, líneas de cañerías, envases de presión, construcciones, em industriales, puentes militares y civiles. Los amplios rangos de uso dan algunas ideas de las extensas varieda aleaciones que hoy están disponibles para los diseñadores, además se comprender las dificultades en que se encuentran sometidas las soldaduras. continuo aumento de la sofisticación de los procesos, materiales y especificacio
ingeniería por lo cual, se debe tener un integral conocimiento de la metalurgia y procesos de soldaduras en aluminio.
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EVOLUCIÓN EN EL TIEMPO DE LOS PROCESOS DE SOLDADU
La soldadura es un proceso crítico para la época actual, junto con sus a tecnológico; mucha gente no percibe cuanto se depende de ella, la cual e fundamental en la mayoría de los tipos de construcción que hoy en día se desarr observamos los objetos a nuestro alrededor es difícil imaginarse al mundo soldadura. Hasta hace algún tiempo la definición de soldadura era simplemente unir a través del calor (estado en que el metal se funde); con el correr del tiem
técnicas fueron evolucionando y su definición tuvo que cambiar. Ahora hay dos básicas de soldadura: sin fusión y con fusión, lo último es lo más común, e invo fundición real de los metales base que serán unidos. Pero no toda soldadura hoy involucra la fundición, la soldadura sin fu comúnmente representada por la soldadura blanda (estañado) y la soldadura (latón), dos procesos donde el material base se calienta pero no se funde y lo funde es el metal de aporte, formando una fuerte unión cuando todo se enfría. La presión y la fricción aisladamente pueden soldar conjuntamente meta
como un operario rechaza un trozo de metal en un torno; hoy, el término "soldá ha sido aplicado a la unión de materiales no metálicos, como la soldadura plást algunas veces involucra una fusión de materiales como resultado de calor o química. Resulta dificultoso determinar con exactitud en que país y en que mom han desarrollado ciertas técnicas de soldadura en particular, ya que la experime ha sido simultánea y continua en diversos lugares. Aunque los trabajos con meta existido desde hace siglos, los métodos tal cual como los conocemos hoy, datan el principio de este siglo. Sign up to vote on this title Useful useful Notgenerar En 1801, el inglés Sir H. Davy descubrióque se podía y mante arco eléctrico entre dos terminales.
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En el año 1881, el francés De Meritens logró con éxito soldar diversas metálicas empleando un arco eléctrico entre carbones, empleando como sumin
corriente acumuladores de plomo. Este fue el puntapié inicial de muchas expe para intentar reemplazar el caldeado en fragua por este nuevo sistema. La gran dificultad hallada para forjar materiales ferrosos con elevado co de carbono (aceros), motivó diversos trabajos de investigación de parte ingenieros rusos S. Olczewski y F. Bernardos, los que resultaron exitosos recié año 1885. En dicho año se logró la unión en un punto dos piezas metálicas el definió como fusión. Se utilizó corriente continua, produciendo un arco desde la de una varilla de carbón (conectada al polo positivo) hacia las piezas a unir (con al polo negativo). Dicho arco producía suficiente calor como para provocar la fu ambos metales en el plano de unión, que al enfriarse quedaban mecánicamente Los trabajos de soldadura efectuados no eran eficientes, ya que resultab gobernar el arco eléctrico, debido a que este se generaba en forma irregular.
Continuando con los ensayos, se obtuvo un éxito concluyente al inv polaridad de los electrodos (pieza conectada al positivo), debido a que en condiciones el arco no se genera desde cualquier punto del electrodo de carbó sólo desde la punta, es decir, en el mismo plano de la unión. El comportamiento del arco, según la polaridad elegida, llevó en 1889 alemán, el doctor H. Zerener, a ensayar un tipo de soldadura por generación de eléctrico entre dos electrodos de carbón. Como bajo estas condiciones no se
buena estabilidad en el arco producido, adicionó un electroimán, el cual actuab el mismo dirigiéndolo magnéticamente en el sentido deseado. Ello producía s arco eléctrico un efecto de soplado. Por este motivo se aplica en procesos auto para chapas de poco espesor. Sign up to vote on this title El flujo del arco se regulaba con facilidad, variando la corriente de excita Useful Not useful del electroimán, y por ende variando el campo magnético producido. El excesivo consumo de electrodos de carbón y el deseo de simplif
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El método Slavianoff, con algunas mejoras técnicas implementadas en 18 el estadounidense C. L. Coffin (quien logró desarrollar el método de soldad
puntos), ha sido usado hasta la fecha y es la soldadura por arco conocida actualidad. La nociva acción de la atmósfera (oxidación acelerada por el calentamiento los electrodos sin recubrir durante la formación del arco, llevó a los investigad tratar de solucionar dichos inconvenientes. Una de las primeras experiencias se debió a los ensayos realizados por Ale quien pensó en eliminar el oxígeno que rodeaba al arco, haciendo que se produ una atmósfera de gas protector, donde se observa el metal base a soldar (1), e electrodo con el electrodo ubicado (2), y el abastecimiento de gas (3), ver fig. 1.1
Fig. 1.1 Soldadura por arco con atmósfera de gas (Método Alexander) [ Manual de Soldadura Sign up to vote on this title
Alexander ensayó con diversos gases, logrando Useful buenos Not useful resultados metanol, pero este requería de un complejo equipamiento, por lo que lo hac
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El sistema de soldadura por arco eléctrico es uno de los procesos por fusi unir piezas metálicas. Mediante la aplicación de un calor intenso, el metal en la u
dos piezas es fundido causando una aleación de las partes fundidas entre sí, mayoría de los casos, junto con un aporte metálico fundido. Luego del enfriam solidificación del material fundido, se obtiene una unión mecánicamente resisten lo general, la resistencia a la tensión y a la rotura del sector soldado es similar o a la del metal base. En este tipo de soldadura, el intenso calor necesario para fundir los met producido por un arco eléctrico. Este se forma entre las piezas a soldar y el elect cual es movido manualmente o mecánicamente a lo largo de la unión (puede d caso de un electrodo estacionario fijo y que el movimiento se le imprima a las p soldar). En 1930, los estadounidenses H. M. Hobart y P. K. Devers desarroll sistema de soldadura con gas inerte, y basado en ello, el doctor Orving Langmu
la soldadura de hidrógeno. En ésta, el arco se produce entre dos electrodos no consumible de tungst una atmósfera de hidrógeno soplando sobre el arco.
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Por acción térmica, el hidrógeno molecular se descompone en hidrógeno a el que vuelve a su estado primitivo una vez atravesado el arco, transfiriendo el c
recombinación a las piezas por soldar. Este método se emplea en la actualida soldar chapas delgadas. Una variedad del sistema anterior, fue desarrollado en 1942 norteamericano R. Meredith (creador del soplete para TIG). Este es indiscutiblemente la joya de los procesos de soldadura, pues produce los cordones limpios, libres de fundentes y de perlillas, virtualme contaminación, es fuerte, dúctil y resistente a la corrosión, con casi n mantenimiento. Por esta razón, es el método elegido para aplicaciones crítica como autos de carrera, aeronaves, construcción de cohetes y reactores nucleare otras. En 1948 diversos ingenieros desarrollaron el sistema MIG, incluyen soldaduras por arco en atmósfera de helio o argón, ambos gases inertes que a
oxígeno de la zona por soldar. Las ventajas del sistema MIG incluyen terminaciones mucho más lim comparación a la soldadura por arco manual, además de su versatilidad para buenas soldaduras en espesores delgados, sin varillas o electrodos que se reemplazar. Los progresos logrados en la industria electrónica, permitieron utilizar adelantos para desarrollar así la soldadura por resistencia (a tope, continua
puntos); la soldadura por inducción para materiales conductores del calor; la so dieléctrica para los no conductores y, finalmente, la alumino-térmica, que resu combinación de un sistema de calentamiento con el procedimiento Slavianoff. La variedad de aplicaciones industriales de los sistemas de soldadura lle Sign up to vote on this title un grado tal que inclusive han sustituido en la mayoría de los casos al tradicional Useful Not useful y remachado, resolviéndose los problemas de estanqueidad, rigidez y eliminánd vibraciones.
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PRINCIPALES PROCESOS DE SOLDADURA EN ALUMINIO PROCESOS
APLICACIONES
Alta calidad en toda posición No utiliza electrodo consumible Puede ser usado con o sin metal de aporte TIG Puede ser manual, mecánico o totalmente automatiza Baja velocidad del deposito sin metal de aporte Alta velocidad del deposito con metal de aporte Ocupa corriente continua y alterna
Alta calidad en toda posición Utiliza alambre de alimentación continua MIG Puede ser manual, mecánico o totalmente automatiza Alta velocidad del deposito Puede ser adherida otra pistola soldadora Ocupa corriente continua y alterna F U S I O N
Arco Manual
Oxiacetileno
Aplicaciones limitadas Usa electrodo consumible revestido Sin o poca tensión en las uniones Obsoleto Baja calidad de la soldadura Uniones sin tensiones Obsoleto
Alta calidad y presión Haz electrónico Usos en defensa aéreo espacial y equipos electrónico Requiere cámara de vació Alto costo inicial
Alta calidad y precisión up to vote this titleelectrónico Láser Usos en defensa aéreoSign espacial y on equipos Useful Not useful Alto costo inicial Aplicaciones limitadas
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Aplicaciones en uniones de cañerías Alto costo inicial Bajo costo del proceso Totalmente automatizado
Aplicaciones : industria automotriz y aéreo espacial Costura por Alto costo inicial puntos Alta productividad
C O Combina la soldadura por puntos a través de N Adhesiva un adhesivo fijador en las uniones traslapadas T Aplicaciones : industria automotriz A C Empalmes de tope T Inducción de Aplicaciones : tiras de cañerías O alta frecuencia Alto capital inicial Alta productividad
F A S E S O L I D A
Aplicaciones : barras rectangulares, circulares Fricción y secciones huecas Une distintos metales Alto capital inicial Explosiva Aplicaciones : uniones de tiras de cañerías Une distintos metales y revestimientos Ultrasónica Aplicaciones : uniones traslapadas en aceite Al-Cu para terminaciones eléctricas Presión fría Aplicaciones : uniones traslapadas y a tope Ej.: Al-Cu, Al-acero, Al en laminas con cables Sign up to vote on this title Useful en Notrollos useful Presión caliente Aplicaciones : uniones traslapadas Uniones a tope lado con lado
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II. TECNOLOGÍA EN LA APLICACIÓN DE LOS PROCESOS D SOLDADURA
La correcta y precisa preparación de las uniones es fundamental para un soldadura en aluminio, esta preparación de uniones es lo más importante para una buena penetración en la raíz de la unión y ayudar al soldador ha produ soldadura sin defectos, haciendo que esta tenga un costo aceptable; para
emplean múltiples herramientas y diversos procesos térmicos de fabricación ya s los diversos cortes o la preparación de la soldadura, lo que se discutirá a continua
2.1 ARCO CON PLASMA El arco con plasma puede ser usado para cortar o soldar, ver fig. 2.1 proceso térmico más usado para cortar aleaciones de aluminio en forma
mecanizado y totalmente automatizado; es en los dos últimos casos donde s excelente calida en espesores mayores de 250 mm. con una gran velocidad de co
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Fig. 2.2 Esquema ilustrativo de los principios del corte por chorro de plasma [The Welding of Aluminium and its Alloys]
El gas es calentado en la cánula por el arco a una temperatura extremad alta donde se ionizada convirtiéndose en plasma, al mismo tiempo que su volu expande y es forzado a través de la boquilla donde alcanza una gran velocidad. El calor para cortar y soldar es provisto por una flama o chorro de plasma velocidad con temperaturas superiores a 15000°C, la cual tiene por caracterís
altamente concentrado, virtualmente indiferente de la distancia al punto muerto dureza del material; el gas para el plasma incluye aire, argón, argón-Hid nitrógeno y dióxido de carbono. El corte con plasma generalmente no deja los rectos, debiendo emparejar los lados, particularmente cuando la energía del c Sign up to vote on this title
alta para el espesor de la plancha o cuando se emplea una velocidad Not usefulde corte exc Useful Por otro lado el chorro de plasma tiende ha remover mayor cantidad de m
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Fig. 2.3 En la parte superior de la foto se muestran 2 cortes hechos de forma manual con plasm primero con una velocidad y amperaje excesivos; el segundo de forma más correcta y el último co hecho de forma automatizada [Haynes Techboock Welding Manual]
La composición de los gases para el plasma depende de los requerimient calidad del corte, espesores del material y el costo del gas; el aire es la opci barata y existen sistemas que solo utilizan aire con un electrodo de hafnium que
desarrollado para cortar materiales de hasta 6 mm. de espesor, en la figura muestra el mencionado.
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Useful Not useful Fig. 2.4 Funcionamiento del equipo por chorro de plasma utilizando aire [The Welding of Aluminium and its Alloys]
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La tabla Nº 1 indica los parámetros para el corte con plasma: Espesores Gas para el Flujo del Gas Gas Flujo del gas Corriente Corriente Velocidad (mm.) Plasma (l / min.) Protector (l / min.) (Amp.) (mm. / min.)
1,0 1,5 3 6,5 6,5 6,5 10 12,5 25 50 6 6 10 12,5 12,5 12,5 25 25 50 50 75 75 75 100 125
Aire Aire Aire Aire N2 Ar + H2 N2 Ar + H2 Ar + H2 Ar + H2 Ar + H2 N2 N2 N2 N2 Ar + H2 N2 Ar + H2 N2 Ar + H2 Ar + H2 Ar + H2 Ar + H2 Ar + H2 Ar + H2
98 98 98 98 34 25 35 28 33 45 55 32 32 32 32 60 70 60 32 60 95 45 45 95 95
CO2
100
CO2
100
CO2 CO2 CO2 CO2
100 100 100 100
CO2
100
CO2
100
N2 N2
100 100
200 200 280 330 400 300 115 120 120 300 300 400 375 400 375 420 400 700 450 475
4800 6300 3000 1000 1800 1500 1250 1000 500 500 7500 1800 900 480 3200 5000 1800 2300 800 500 380 500 650 750 250
[The Welding of Aluminium and its Alloys]
Un desarrollo de estos procesos se conoce como corte con plasma
tolerancia (HT-PAC), ver fig. 2.5; también conocido como arco estrangulado en p plasma fino o plasma de alta definición y se esta usado como una alternati barata que el sistema láser, haciendo cortes en materiales menores de 12 m espesor. Sign up to vote on this title
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Esta variación del proceso con plasma ha logrado una mejor calidad de co caras más perpendiculares, incisiones más estrechas y con terminaciones rugosas que el tradicional corte de arco con plasma, por una combinación rediseñada boquilla y una estrangulación en el campo magnético. En la tabla Nº 2 se sugieren parámetros para HT-PAC: Espesores (mm.)
Gas para el Plasma
Gas Protector
Corriente (Amp.)
Distancia (mm.)
1,2 2 4
Aire Aire Aire
Aire Aire Aire
70 70 70
2 2,5 2
Veloc (mm
25
[The Welding of Aluminium and its Alloys]
Una variación del sistema convencional del proceso de corte con plasm técnica de la gubia, esta utiliza un chorro de plasma en un soplete el cual es pre en la superficie con un ángulo de inclinación, al hacer eso se sopla la superfic forma un surco, la técnica puede usarse para remover los excesos del metal, para eliminar los defectos, para eliminar soldadura y para preparar el área ha so que es capas de remover grandes cantidades de material muy rápidamente, ver f
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RAYO LÁSER DE CORTE
Un láser (luz amplificada por la estimulación de emisiones de radiación) un rayo de luz consistente en una longitud de onda esencialmente constante; este rayo es fijado en una superficie, hay suficiente energía concentrada en est que el material puede ser fusionado o vaporizado; esto da la posibilidad de c soldar. La luz del láser se produce por la excitación de un medio de acción láse
puede ser un sólido o un gas; la excitación es provista por el paso de una c eléctrica o por medio de luz de alta intensidad. Estos son comúnmente el láser c y el láser con cristal en estado sólido Nd-YAG (neodymium – doped yttrium –alu – garnet); de los dos el láser con CO2 es el más poderoso con una potencia de s 50 Kw. Ambos tipos de láser pueden diseñarse para proveer una salida consta láser con luz de onda continua (OC) o en un modo pulsado de salida, en este caso el poder de salida en los peak del pulso puede ser hasta 20 veces la p promedio. La longitud de onda de la luz proveniente del láser con CO 2 es de 10,6 m (micrómetros) y esta longitud de onda es fácilmente absorbida por la mayoría
sólidos permitiendo al láser con CO2 usarse en una amplia variedad de material gran longitud de onda tiene una desventaja la cual no puede ser transferida por fibra óptica sino que requiere de espejos reflectantes de metal para manipular e materiales tales como seleniuro de zinc o arseniuro de galio para enfocar el lente del láser con Nd-YAG dispone de magnitudes menores de 1,06 micrones permiti uso de lentes de cristal para enfocar y cables de fibra óptica para transmitir el ray da una clara ventaja sobre el láser con CO 2 puesto que permite la unión de equ Sign up vote on this manipulación comercialmente disponibles tales como el to soporte de title control numér Useful Not useful o robots con láser; el poder de salida actualmente disponible para el láser con
está limitado alrededor de 6 Kw., sin embargo se debe restringir los espesores
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El gas asistente se introduce a través de la boquilla de corte o co-axia esto es usado no solo para soplar y eliminar cualquier metal derretido sino que
para proteger el lente de salpicaduras o restos provenientes del corte. El proceso cortante del láser consiste en enfocar el rayo a través de una b en la superficie ha ser cortada, la concentración de energía es tal que vap material y lo corta, ver fig. 2.7.
Fig. 2.7 Esquema de las principales partes del sistema láser y el equipo en f uncionamiento [The Welding of Aluminium and its Alloys]
Los gases asistentes para cortar aluminio pueden ser oxigeno, nitrógeno o oxigeno es un gas reactivo con el aluminio y da mayor velocidad de corte nitrógeno; sin embargo, el nitrógeno da mejores resultados en calidad de relacionados con los bordes rectos y su rugosidad comparando con el oxigeno; el Sign up to vote on this title
el más flexible pues es el más barato de los gases. Useful Not useful La presión del gas es una variable muy importante que es necesar
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En la tabla Nº 3 se señala los parámetros típicos para el corte con láser: Procesos
Pulso Nd-YAG
OC Nd-YAG
OC CO2
Espesores Potencia ƒ Del Pulso (mm.) Media (Kw.) (Hz)
Ancho Del Pulso (ms)
Gas Asistente
Presión Del Gas
1 0,5 1,5
Oxigeno Oxigeno Oxigeno
4 6 7
1,2 2 4
0,174 0,414 0,224
120 100 31
2 2
2 2
Oxigeno Nitrógeno
1,2 2 4
1,41 1,2 1,5
Oxigeno Oxigeno Oxigeno
- OC: Onda Continua
Ve
[The Welding of Aluminium and
Ventajas en el uso del corte con láser: Bajo inicio de calor, dando como resultado una mínima distorsión y afectan estrecha zona de calor. Bordes que son lisos y perpendiculares a la superficie; a menudo no re limpieza entes de soldar. Las estrechas incisiones y zonas afectadas por el calor, dan como resultado terminaciones son más eficientes y pueden lograr un ahorro de materiales. Muchos materiales delgados pueden cortarse sin distorsiones. Se hacen cortes de precisión, dando en una mayor facilidad de acople y aju
las piezas a soldar, reduciendo el tiempo de preparación y provocando defectos de la soldadura. Los procesos están automatizados y puede fácilmente conectarse ha equ control numérico (CN). Sign up to vote on this title
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Desventajas de uso del láser para cortar aluminio y sus aleaciones:
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El láser para cortar aluminio puede generar una gran escoria en la cara infe corte, la extracción de esta lo hace un proceso no competitivo con respecto a
La alta presión del gas asistente reduce o elimina estos problemas. Los cantos del corte en la aleación con el tiempo pueden contener microfisu que deben ser eliminadas.
2.3
CORTE CON CHORRO DE AGUA
El corte con chorro de agua introduce un poder abrasivo en la alta pres velocidad del chorro de agua es capaz de cortar materiales metálicos y no me esencialmente por un proceso de erosión. La velocidad del agua es de 2500 Km presión del agua entre 2109,21 a 4218,42 Kg/cm² (30000 a 60000 psi). Uno de importantes usos del corte con agua es eliminar la rugosidad de las piezas, ventaja no hay temperatura en el proceso, por lo que el calor no afecta a la z trabajo y no hay distorsiones térmicas; las partes pueden cortarse en forma pr correcta, resultando en el ahorro del material. La tolerancia de las piezas cort muy pequeña, simplificando el acondicionamiento de la faena para la soldadura. Aunque el aluminio sobre los 450 mm. de espesor puede cortarse utilizan
método, las limitaciones del chorro de agua es la velocidad del corte, el cual pud cuarta parte de la velocidad del corte con láser, particularmente en estos esp Otras limitaciones son los biseles o chaflanes de la cara del corte el cual pued doble que el dejado por el láser, esto puede reducirse con menores velocidades d produciendo la desventaja de incrementar los costos, ver fig. 2.8.
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CORTE MECÁNICO
Aunque los métodos mencionados pueden ser aplicados ha muchas act de fabricación, la técnica del corte mecanizado es usado en la mayoría de los tall soldadura el cual es el método de mayor eficiencia en costos y versatilidad. El eq corte y mecanizado son ampliamente utilizados en la mayoría de los talle fabricación y es frecuentemente de menor capital de implementación comparado sistemas de corte con plasma o láser. Además de los sistemas descritos en las se
anteriores capases de cortar solamente biseles simples y rectos, cuando los dobles sean requeridos, se deberán aplicar dos o más cortes necesariamen preparación del bisel tipo jota no es factible. La preparación de los bordes se producir de varias formas con fresadoras de alta velocidad, guimbarda (cep cuchilla estrecha y muy saliente), aplanadora de bordes y distintos tipos de cuando los equipos renovadores de aire necesiten usarse, hay que asegurarse suministro de aire este seco y libre de aceite, para prevenir la contaminació superficie, cual daría paso a la porosidad durante la soldadura. Las guimbardas, aplanadoras y fresadoras son capases de producir los bis J y en U, donde son logrados con las diferentes formas de las herramientas, los
para estas tareas pueden ser manuales y son muy similares a las que se emple trabajar en la madera, el único requisito necesario es el ligero aumento de pod espacio apto para soportar gran capacidad; la alta velocidad de corte da la pos de prescindir del lubricante o los enfriadores del material. Las maquinas rotat corte son idealmente apropiadas para remover y eliminar los excesos de soldad profundidad del corte puede ser ajustada y se dispone de varios tipos de corte, in el corte en V para biselado y cortes aplanados para soldaduras a tope. Sign up to vote on titlede espesor La guillotina pude usarse para cortar planchas hasta 6 this mm. Useful Not useful necesidad de futuras preparaciones para trabajar, sobre estos espesores es ne
arreglar los bordes del corte para lograr una buena calidad de la soldadura. El c
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Es usual que las sierras de cinta tengan mayor espaciamiento entre los que para el acero, esto es para prevenir los obstáculos, es recomendado entre
dientes por centímetro; las sierras de cinta y circular pueden producir cortes r cuando la meza es acondicionada en ángulo se puede cortar con bisel; el borde por la sierra tiende la tendencia a quedar con rugosidad, lo que facilita la adhere grasa y suciedad, haciéndose difícil la limpieza; es recomendado que la cara cort pulida o limada para producir una superficie suave donde la mejor calidad de so es requerida. El desbaste es el más conveniente, el cual se realiza con discos f de oxido de aluminio; se necesita tomar precauciones para asegurar que el desba controlado y no sea demasiado agresivo. Un desbaste sobre dimensionado agrietar o maltratar la superficie, la que puede ser embarrada, es decir atrap suciedad y la grasa, aumentando la porosidad en la soldadura. La velocidad rotacional de los discos necesita ser en la región de 8500 r debe tomar la precaución que los esmeriles angulares mantengan esta velocid
carga (algunos esmeriles son incapaces de lograr o mantener la velocidad de ope en estas condiciones los discos no deberían obstruirse y la velocidad de remoc metal no debería ser afectada, el desbaste puede usarse para limpiar los pin antes de soldar en el metal base, quitar los excesos del metal y retrocediendo a que la soldadura penetra y se solidifica; para lograr los mejores resultados se r de una adecuada y buena mantención de los equipos en operación por p calificado.
Las lijadoras manuales de cinta están ampliamente disponibles y po terminar operaciones sin un gran riesgo de daños por la incorrecta manipula estas, los ancho de las fajas que se encuentran en el comercio son de 3 a 100 m mayoría del las operaciones de mecanizado y desbaste, pueden ser hec Sign up to vote on this title lubricación. Useful Not useful
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SOLDADURA T.I.G.
La soldadura de arco de Tungsteno protegida por gas inerte (T.I.G. si ingles Tungsten Inert Gas), también denominada soldadura por heliarco (por u gas Helio como protector) o bien la denominación mas moderna G.T.A.W. (si ingles de Gas Tungsten Arc Welding), es un proceso de soldadura al arco que oc electrodo no consumible de Tungsteno y un gas inerte para proteger la z fundición; el arco de la soldadura actúa solo como una fuente de calor y el s
tiene la opción de agregar o no un alambre de aporte o relleno. La soldadura fun fácil de controlar, el arco es estable, la corriente baja se ocupa para soldar es delgados y los procesos de soldadura producen muy buena calidad del metal s aunque los soldadores altamente experimentados se requieren para mejores resu El proceso T.I.G. es por fusión, en el cual se genera calor al establecer u eléctrico entre el electrodo de Tungsteno (no consumible) y el metal de base o soldar. Como en este proceso el electrodo no aporta metal ni se consum necesitarse el aporte metálico, el cual se hará desde una varilla o alambre a la z la soldadura, utilizando la misma técnica que la soldadura oxiacetilénica. En zon soldadura se utiliza un gas protector (gas inerte) cuyo objetivo es desplazar el air
eliminar la posibilidad de contaminación por el oxigeno y nitrógeno presente atmósfera, además de evitar la formación de escoria o el uso de fundentes protectores, en la fig. 2.9.
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La característica más importante que ofrece este sistema es la alta cal soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, así tambi
espesores delgados y para depositar cordones de raíz en uniones de cañerías. El equipo básico para la soldadura TIG comprende un equipo para soldad arco con sus respectivos cables; una provisión de gas inerte, mediante un sist mangueras y reguladores de presión; provisión de agua para el sistema de enfria (solo para algunos tipos de soplete); soplete para soldadura TIG, puede pos interruptor de control desde el cual se comanda el suministro de gas inerte, el de el de energía eléctrica, ver la fig. 3.0.
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Useful Not useful Fig. 3.0 Esquema de un sistema para soldadura TIG [Manual de Soldadura]
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Fig. 3.1 Ilustración de la polaridad directa
Fig. 3.2 Ilustración de la polaridad inve
[Manual de Soldadura]
El arco es mantenido cuando los electrones son emitidos o evaporados d superficie del polo negativo (cátodo) y la corriente atraviesa la región caliente eléctricamente cargado al polo positivo (ánodo) donde son absorbidos; cátodo y son términos eléctricos para los polos negativo y positivo, ver fig. 3.3.
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Cuando comienza el arco, el electrodo se calienta y emite electrones, los son atraídos por el polo positivo, viajando a través de la abertura del
aumentando la temperatura de los átomos del gas protector, por las colisione ellos; las colisiones de los electrones con los átomos y las moléculas produc ionización termal de algunos de los átomos del gas protector. La carga positiva átomos del gas son atraídos por el electrodo negativo, donde su energía ciné movimiento) es convertido en calor, este calor mantiene al electrodo de Tungs suficientemente caliente para emitir electrones. La emisión de electrones d superficie del electrodo de Tungsteno (cátodo) es conocida como emisión térm iones; los iones positivos también atraviesan el arco, viajan desde el polo po pieza de trabajo al polo negativo o electrodo. En general la CCEN es usada con to aceros dulces y CCEP son usados en la soldadura de metales no ferrosos tale aluminio, bronce, monel y níquel. Para soldar de forma manual con TIG el aluminio normalmente se ocupa c
alterna (CA), ver fig. 3.4, la cual tiene capacidad de penetrar con el arco del elec película de óxido en el medio positivo del ciclo, el electrodo se enfría y la pene del cordón de soldadura es en el medio negativo del ciclo en la onda sinusoidal de el arco se apaga y enciende cada medio ciclo ya que la corriente pasa a travé sobre 50 Hz en una fuente de poder, se requiere que esto ocurra 100 vec segundo, dos veces en cada ciclo de poder.
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Para impedir que la rectificación ocurra, es una práctica común introduc corriente de la soldadura un alto voltaje y una alta frecuencia, ver la fig.
corriente de alta frecuencia salta entre el espacio del electrodo y la pieza de perforando la película de oxido, por consiguiente formando un camino para corriente de la soldadura lo siga, superponiendo el alto voltaje y la corriente frecuencia en la corriente de la soldadura se logran las siguientes ventajas: El arco puede comenzar sin tocar la pieza de trabajo con el electrodo. Se obtiene mejor estabilidad del arco. Un arco más largo es posible, esto es particularmente útil en operacio superficies duras y revestidas. Los electrodos tienen una larga vida útil. El uso de amplios rangos de corriente para distintos diámetros de electrod
Fig. 3.5 Se ve la soldadura aplicada en ambas polaridades de CC y CA estabilizada con alta frec [Welding Theory and Application]
Para lograr un reinicio instantáneo del arco o mantener el arco encendido tensión cero, se superpone la corriente de alta frecuencia AF (alto voltaje 9 - 15 cruzando el intervalo del arco con una descarga continua; esto ioniza el ga intervalo, permitiendo al arco de la soldadura reiniciarse con el mínimo de retraz es particularmente importante en la mitad del ciclo de CCEP, ver fig. 3.6.
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El aluminio es un pobre emisor de electrones, esto quiere decir que es má reiniciar el arco del electrodo positivo en la mitad del ciclo, si hubiera cualquier
en el reencendido, entonces hay menos flujo de corriente en la mitad positiva qu mitad negativa del ciclo. Este es el término de rectificación parcial y eventua puede llegar a la rectificación total, donde la corriente no fluye en la mitad posi ciclo; el arco se pone inestable, la acción limpiadora se pierde y un componente de la corriente puede producir circuitos inducidos en la fuente de poder, provoc sobrecalentamiento del transformador; esto es impedido en antiguas fuentes de las cuales suministran una corriente opuesta desde acumuladores y en los equip modernos por la inserción de condensadores de bloqueo en el circuito de las fue poder. La corriente de AF es operada continuamente cuando el arco arde en el de CA; es importante saber que la corriente de AF puede recorrer otro equipo alr del arco y dañar seriamente los circuitos electrónicos, pudiendo caus
funcionamiento y movimiento descontrolados de sistemas robóticos y maqu control numérico (CN), afectar el funcionamiento de teléfonos y redes de comput Donde se usa corriente de AF se deben tomar precauciones para prevenir daño protección adecuada de equipos y circuitos electrónicos, quizás por el uso de un de Faraday (enrejado metálico con el que se envuelve completamente un eléctrico de precisión, para neutralizar los efectos de los campos eléctricos extern La mayoría de los equipos modernos usan circuitos de estado sólido
capaces de proveer una onda cuadrada de CA, en vez de la forma sinusoidal antiguos equipos. Estas fuentes de poder pueden ser ajustadas para variar la frecuencia de y el balance de la corriente positiva y negativa, para acortar o extender el la Sign up to vote on this title tiempo transcurrido en la mitad negativo o positivo del ciclo. Las nuevas fuen Useful Not useful poder inversoras de base proveen un alto grado de control con los electrodos ne en el tiempo, capaces de ajustar desde 50% a 90% del ciclo.
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Otra importante diferencia entre las viejas unidades y las fuentes de inversoras de base, es que el ciclo de la onda cuadrada pasa a través del punto
la corriente de soldadura mucho más rápido que en una onda sinusoidal; esto p prescindir de la corriente de AF para la estabilización del arco, eliminando los rie daños de equipos electrónicos sensibles, aunque la AF todavía será necesar iniciar el arco, de cualquier forma que permanece un pequeño riesgo. La falta frecuencia continua también puede ser inestable en superficies muy limpias, del o en el metal a soldar; invirtiendo la fuente de poder son capases de so problemas que aparezcan cuando se usan dos arcos muy cerca. La corrient soldadura puede seguir el rastro de una fuente de poder a otra, dañando los ci con los últimos equipos los dos arcos son acoplados. La fuente de poder de onda cuadrada tiene una mayor ventaja en la pu Tungsteno, ej: si la boquilla del electrodo se fragmenta y contamina el cha soldadura, esto se puede solucionar reduciendo la porción del electrodo p
disminuyendo el sobrecalentamiento que causa la punta del Tungsteno. La zona de la soldadura estará protegida por un gas inerte, evitando la for de escoria o el uso de fundentes o “flux” protectores. El Helio fue el primer ga utilizado en estos procesos, su función era crear una protección sobre el metal fu así evitar el efecto contaminante de la atmósfera (Oxígeno y Nitrógeno características de un gas inerte desde un punto de vista químico es que no reacc el proceso de soldadura, de los cinco gases inertes existentes (Helio, Argón,
Kriptón y Xenón), sólo resultan aptos para ser utilizados en esta aplicación el A Helio. Para una misma longitud de arco, el Helio necesita un voltaje superior Argón para producir el arco; el Helio produce mayor temperatura que el Argón que resulta más efectivo en la soldadura de materiales de gran espesor, en pa Sign up to vote on this title metales como el cobre, el aluminio y sus aleaciones. El Argón se adapta me Useful Not useful soldadura de metales de menor conductividad térmica y de poco espesor, en pa para posiciones de soldadura distintas a la plana.
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Por otro lado estos gases proveen condiciones satisfactorias para la solda la gran mayoría de los metales reactivos tales como aluminio, magnesio,
columbio, tantalio y zirconio. Las mezclas de Argón-Hidrógeno o Helio-Hidróge pueden ser usadas para la soldadura de unos pocos metales como por ejemplo aceros inoxidables y aleaciones de níquel. En las uniones el metal se puede depositar de dos formas: 1.- por trans en forma de “spray” y 2.- por transferencia globular. La transferencia spray es indicada y deseada. Esta produce una deposición con gran penetración en el ce la unión y decreciendo hacia los bordes. La transferencia globular produ deposición más ancha y de menor penetración a lo largo de toda la soldadura. Por lo general, el Argón promueve a una mayor transferencia en spray Helio con valores de corriente menores; posee la ventaja de generar fácilmente genera un arco más estable y tiene una mejor acción de limpieza en la soldadur aluminio y magnesio (trabajando con CA) con una resistencia mayor a la t
además deja la soldadura brillante y con una apariencia plateada, en la tabla N muestran parámetros sugeridos para soldadura con CA protegida con argón.
Tabla Nº 4 sugiere parámetros para soldadura con CA protegida con argón Espesores
Tipos de Unión
(mm) 0,8 1,2 1,5 1,5 2 2,5 2,5 3,2 3,2 5 5 6,5 6,5
A Tope A Tope A Tope De Filete A Tope A Tope De Filete A Tope De Filete A Tope De Filete A Tope en V De Filete
Abertura de Raíz (mm)
Corriente
0 0 0,8 0 0,8 0,8 0 0,8 0 1,6 0 0 0
55 100 130 100 160 170 140 180 175 250 240 320 290
(A)
Nº de Ø del Pasadas Aporte (mm)
Velocidad Trabajo (mm /min.)
1 1,6 1 2,4 1 2,4 1 2,4 1 3,2 1 3,2 1 3,2 1 3,2 1 up to vote3,2on this title Sign 1 4,8 Not useful 1Useful 4,8 1 4,8 1 4,8
300 400 470 250 380 300 250 300 300 200 250 150 250
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Las siguientes fotos muestran la soldadura ejecutadas con TIG-AC con argó [The Welding of Aluminium and its Alloys]
Foto Nº 1 Plancha de 3 mm., mm ., sin respaldo con una pasada en posición plana; se aprecia la g penetración lograda.
Foto Nº 2 Plancha de 6 mm., mm ., sin respaldo, 2 pasada en posición plana; la raíz muestra una exc penetración, debido un excesivo amperaje o una velocidad de trabajo muy lenta.
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En la tabla Nº 5, se están los rangos de corrientes para distintos espesores
[The Welding of Aluminium and its Alloys]
El Helio incrementa el voltaje del arco con el efecto de constreñir e incrementando la penetración pero haciendo más difícil la ignición del arco y afe su estabilidad. Algunas de las modernas fuentes de poder son equipadas c facilidad para comenzar la soldadura con Argón y una vez que se estableció el a hace una conversión automática al Helio. Ha modo de comparación con el Ar muestran, las siguientes fotos de las secciones transversales soldadas con protec Helio, en condiciones comparativas con la protección de argón. Las fotos muestran la soldadura en acción de TIG-AC con helio: [The Welding of Aluminium and its Alloys] Sign up to vote on this title
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Foto Nº 5 Plancha lancha de 6 mm., sin respaldo, 1 pasada en posición plana, se ve una penetrac aceptable y poca deformación en la plancha
Foto Nº 6 Plancha de 6 mm., mm ., 1 pasada en posición vertical, notándose una penetración exagerad plancha vertical, debido a la lenta velocidad de trabajo.
En general el argón es bueno en el inicio del tieneonbuena Signarco, up to vote this title acción limp Useful useful Not buena estabilidad del arco; en relación con el helio, el cual aumenta la veloc trabajo, incrementa la penetración, disminuye la acción limpiadora y se dificulta
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Está soldadura significa un gran aporte de calor y una mayor penetración implica una mayor velocidad de trabajo a usarse y un mayor rango de espesores
soldarse que con TIG - CA, aunque la alta velocidad de trabajo significa que el p es raramente usado en un contexto manual, pero se usa casi complet mecanizado; en particular el mayor ancho y una penetración más profunda cordones de la soldadura de filete comparada con la protección con Argón, ver Nº 6. Tabla Nº 6 parámetros para la soldadura con CCEN protegida con Helio: Espesores
Tipos de Unión
(mm) 0,8 1 1,5 2,4 2,4 3,2 3,2 6,3 6,3 10 10 12,5 12,5 20 25,5
A Tope A Tope A Tope A Tope De Filete A Tope De Filete A Tope De Filete A Tope en V De Filete A Tope en V De Filete Doble bisel Doble bisel
Abertura de Corriente Voltaje Nº de Ø del Veloc Raíz/Lado Pasadas Aporte (mm) (A) (V) (mm) (mm 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/6 0 0/6 0 0/5 0/0
20 26 45 80 130 120 180 250 255 285 290 310 315 300 360
20 20 20 17 14 17 14 14 14 14 14 14 16 17 19
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 5
1,2 1,6 1,6 2,4 2,4 3,2 3,2 3,2 4,8 4,8 4,8 4,8 6,3 4,8 6,3 4,8 6,3
[The Welding of Aluminium and its Alloys]
Nota Nº 1: 1 : El tamaño de la boquilla cerámica debe ser de 12,7 mm. Nota Nº 2: 2 : Los parámetros mostrados son para posición plana en soldadura a posición horizontal para soldadura de filete. Sign up to vote on this title
Distinto al CA donde se prefieren los electrodos de Zirconio, los m electrodos para la soldadura con CCEN es mezcla de Tungsteno con Thorio, Useful
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La mezcla de Argón y Helio mejora el acuñado y la estabilidad del a velocidad de avance y penetración pueden ser menores que con el Helio pur
mayor que con el Argón; es posible controlar el cordón y su penetración vari cantidad de Argón en la mezcla, como ejemplo en Chile se distribuye 3 tipos de m llamadas Indurtig. 1. Indurtig Al 5: Mezcla de 70% Argón y 30% Helio, recomendada para sol de aluminio y cobre en espesores de hasta 5 mm. 2. Indurtig Al 10: Mezcla de 50% Argón y 50% Helio, recomendada para sold de aluminio y cobre en espesores de hasta 10 mm. 3. Indurtig Al 20: Mezcla de 30% Argón y 70% Helio, recomendada para sold de aluminio y cobre en espesores superiores a 10 mm. Las fuentes de poder deben controlar la provisión del pre y post-flujo protector. Un pre-flujo es usado para purgar las mangueras y proteger la boqu electrodo cuando el arco sea establecido y el post-flujo mantiene el flujo del gas
la soldadura termina, también proteger el charco de soldadura y el electrod oxidación cuando se enfrían. La velocidad del flujo es importante para asegurar la adecuada protección los medidores de flujo del tipo de bobina a menudo son usados junto al regulad controlar el flujo. Es bueno validar las lecturas del medidor, adhiriendo un med flujo al gas protector para monitorizando el flujo, como se muestra en la figura N
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Además existen una amplia variedad de sopletes disponibles para soldar los 10 a 450 A, el valor de las propiedades depende esencialmente de los espes
los metales a ser soldados, la mayoría de los sopletes son provistos de controle agarradera del soplete; los sopletes normalmente se enfrían por aire, sobre los son enfriados por agua, la cual puede usarse para enfriar los cables de e permitiendo a estos ser más livianos y más flexibles, ver la fig. Nº 3.8.
Fig. 3.8 Soplete de uso mediano con su s u equipamiento [Handboock of Mold, Tool and Die Repair W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Cuerpo del Soplete Base de la Juntura Collar de 1,6 y 2,4 mm. Cuerpo del Collar de 1,6 y 2,4 mm. Boquilla Extra Larga para Adaptar el Cuerpo del Collar Boquilla Larga para Adaptar el CuerpoSign delup Collar to vote on this title Boquilla Estándar para Adaptar el Cuerpo del Collar Useful Not useful Lente del Gas de 1,6 y 2,4 mm. Boquilla Estándar para Adaptar el Lente del Gas Boquilla Larga para Adaptar el Lente del Gas
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Las boquillas de cerámica son utilizadas en los sopletes con enfriamiento p mientras que las metálicas son las utilizadas en los sopletes con enfriamiento po en la tabla Nº 7 donde se muestran tamaños de boquillas.
En la tabla Nº 7 se dan los tamaños de las boquillas de cerámica y metal en func la velocidad del flujo del gas protector: Espesor del Material mm.
Ø de la Boquilla mm.
Bajo 1 De 1 a 3 De 3 a 5 De 5 a 9 De 9 a 12 De 12 en adelante
9,5 9,5 12,5 12,5 16 25
Velocidad del Flujo del Gas Prote Argón Helio l /min. l /min 3,4 4,5 5,6 7 8 12
7,5 9,5 11,8 14,2 16,5 21
[The Welding of Aluminium and its Alloys]
Se recomienda que un dispositivo conocido como lente del gas sea adap soplete, este dispositivo es una malla circular insertada en el soplete, la cual ay
proveer una mayor eficiencia, laminado el flujo del gas con una mejor cobertura fig. 3.9.
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Recientemente ha habido una tendencia al uso de otros materiales, tale cesio, cerio o lantano; los cuales extienden la vida del electrodo y reduce los rie
radiación emanados durante la pulverización del Thorio contenido en el electrodo El electrodo de Zirconio son preferidos para la soldadura CA, pues este t mayor punto de fusión que el Tungsteno puro y que la aleación con Thorio, p pueden transportar corrientes más altas para la soldadura, son más resistent contaminación y tienen menos posibilidad de fragmentarse, ver tablas Nº 8, Nº 9
En la tabla Nº 8 se clasifican e identifican por un color la composición de los elec Clasificación AWS EWP
EWCe-2 EWLa-1 EWLa-1.5 EWLa-2
EWTh-1
EWTh-2
EWZr-1 EWG [Tig Handbook]
Tipo de Tungsteno
Identificación
Comentario
Proveen buena estabilidad del arco para solda CA. Razonable resistencia a la contaminac Puro Punto Verde Capacidad para transportar corriente baja; es costoso; mantiene la en forma de bola Similar desempeño al tungsteno toreado. Fác 1,8% a 2,2% del arco, buena estabilidad del arco, larga v Cerio (Ce02) Punto Naranja trabajo. Similar desempeño al tungsteno toreado. Fác 0,9% a 1,2% del arco, buena estabilidad del arco, larga v Lantano (La 203) Punto Negro trabajo, capacidad para alta corriente Similar desempeño al tungsteno toreado. Fác 1,3% a 1,7% Punto Dorado del arco, buena estabilidad del arco, larga v Lantano (La 203) trabajo, capacidad para alta corriente Similar desempeño al tungsteno toreado. Fác 1,8% a 2,2% Punto Azul del arco, buena estabilidad del arco, larga v Lantano (La 203) trabajo, capacidad para alta corriente Fácil inicio del arco, capacidad para alta cor 0,8% a 1,2% gran estabilidad del arco. Alta resistencia Punto Amarillo Thorio (ThO2) contaminación del charco de la soldadura; dif mantener la terminación en forma de bo Fácil inicio del arco, capacidad para alta cor 1,7% a 2,2% gran estabilidad del arco. Alta resistencia Punto Rojo Thorio (ThO2) contaminación del charco de la soldadura; dif mantener la terminación en forma de bo Excelente para soldar con CA debido a la fav 0,15% a 0,4% retención de la forma de bola, alta resistenc Punto Café Circonio (Zr02) contaminación y vote un buen inicio Sign up to on this titledel arco. Es cuando la Useful contaminación del tungsteno es int Not useful Especificar Punto Gris Contiene una combinación de óxidos.
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Los electrodos originalmente no poseen forma. Antes de ser usados se le dar forma mediante mecanizado, desbaste o fundido. Los formatos pueden ser t punta, media caña y bola, ver fig. Nº 4.0.
Fig. 4.0 Muestra los distintos tipos de formas de los electrodos [Manual de Soldadura]
La punta del electrodo asume una forma semiesférica durante la soldad importante que esta forma se mantenga para que la estabilidad del arco se lo punta debe ser ligeramente afilada para asistir en la formación de la punta redo como se ilustra en la fig. 4.1.
Fig. Nº 4.1 Forma recomendada para electrodo de Tungsteno para soldar aluminio [The Welding of Aluminium and its Alloys]
La punta del electrodo debe ser afilada en un ángulo de 45° y en su extr desbasta la punta en plano, cerca de la mitad del diámetro del electrodo. Una Sign up to vote on this title alargada terminada en mucho filo puede dar como resultado turbulencia en Useful Not useful protector, soldando de forma defectuosa.
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Fig. 4.2 Detalle de la longitud del electrodo [Handboock of Mold, Tool and Die Repair Welding
Antes de comenzar con la producción de la soldadura es recomendado precaliente el electrodo formando un arco en una pieza pequeña de alumin
permite que se forme la punta redonda y al soldador le permite inspeccionar electrodo funciona correctamente, permitiendo al arco dominar los componen producción con facilidad; si la punta viene contaminada o si se daña en cualquier debería ser re esmerilado y re formado como se muestra más arriba. Las varillas de Aluminio para los procesos de soldadura con gas inerte (TI sido sometidas a un proceso de limpieza especial, que permite que sean emplea éxito como metal de aporte. Las varillas son envasadas en cajas de 2,5 Kgs., fabricadas en las sig medidas; diámetro: 1/16"- 3/32"- 1/8"- 5/32"- 3/16"- 1/4" largo: 36", ver la tabla
La tabla Nº 10 muestran como Indura comercializa sus productos y sus aplicaci
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Cabe señalar que los procesos con TIG pueden ser automáticos o meca los que tienen un sin fin de beneficios, estos incluyen la habilidad para usar una
velocidad de trabajo, resultando en menores distorsiones y estrechas zonas af por el calor; mejores y mayores parámetros de control permiten soldar materia delgados, esto es una gran consistencia en la calidad de la soldadura y es emplear operarios con menor grado de habilidad y agilidad que la requerida proceso manual. Como siempre existen algunas desventajas no menores para el la mecanización, las que son necesarias para proporcionar una instalación fij soldar con mayor precisión y constancia que las que son requeridas por el s manual. Las precisas uniones ajustadas y alineadas son cruciales para consistentemente una alta calidad de la soldadura; los calibres y aditamentos ne ser capases de mantener los componentes y los procesos de la soldadura dentr tolerancia.
2.6
SOLDADURA M.I.G.
Este es el proceso conocido como Metal en Gas Inerte M.I.G. (siglas en Metal Inert Gas), que hoy en día tiene nomenclatura AWS y que también es c como G.M.A.W. (siglas en inglés para Gas Metal Arc Welding). Este es un proc soldadura por arco que usa un alambre (electrodo continuo); tanto el electrodo, e de aporte, el arco y el charco de soldadura son protegidos por un gas inerte. Esto como ventaja, altas velocidades de soldadura, con pequeñas zonas afectadas calor en comparación con la soldadura TIG, una excelente remoción de la pelí oxido durante la soldadura y una capacidad de soldadura en toda posición.
de apl Este tipo de soldadura sea perfeccionado incluyendo procesos Sign up to votesus on this title Not useful Useful en entre los cuales esta el uso de gases activos del blindaje, particular el CO soldar ciertos metales ferrosos; en algunos casos se utilizan electrodos desnud
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El proceso MIG se usa ya sea con equipos semiautomáticos o automátic aplicado en alta producción de soldadura; la mayoría de los metales pued
soldados con este proceso y es aplicado en toda posición con las variaciones ene que implica. La soldadura MIG es un proceso económico que requiere poco o n limpieza del depósito de la soldadura en la producción. Raramente, con el sistem es necesario detener el proceso de soldadura como ocurre con el sistema d protegido y TIG. El sistema MIG posee cualidades importantes al soldar aceros, entre sobresalen: El arco siempre es observado por el operador. La pistola y los cables de soldadura son ligeros, haciendo muy f manipulación. Es uno de los sistemas de soldadura más versátiles que se enc disponibles hoy en día.
La rapidez del depósito. Su alto rendimiento. La posibilidad de automatización.
En algunos casos por ejemplo la soldadura de aluminio, puede ser pr acoplar la fuente de poder con la velocidad constante de la unidad alimentad alambre. Esta combinación proveerá sólo un pequeño grado de autorreg
automática, además podría exigir mucho al mecanismo para soldadura semiauto Sin embargo, algunos usuarios piensan que esta combinación permite un ra control sobre la energía del arco que se considerada importante en hacerle fren alta conductividad térmica del metal base (aluminio). Sign up to vote on this title En la soldadura MIG, las gotas de metal fundido son transferidas a través d Useful Not useful desde un alambre-electrodo; para un diámetro dado del electrodo (d), c protección gaseosa, la cantidad de corriente determina el tamaño de las gotas (
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En C: Son valores altos de amperaje, la velocidad de separación aumenta a med se incrementa la corriente, las gotas son bastante pequeñas.
Fig. 4.3 Variación del amperaje y su influencia en las gotas de soldadura [Open House]
Estas características son descritas de mejor forma con cinco tipos bás transferencias, las cuales pueden ocurrir con el proceso. Los tres tradicionales mo transferencias son por inmersión o cortocircuito, globular y spray o rocío, ade Sign upen to vote on thisde titlepoder, dan desarrollo tecnológico fomento mejoras considerables fuentes Not useful Useful a dos elevados modos de transferencia los que son elpulso spray y por superficial [Surface Tension Transfer (STT)]. Si bien estas fuentes de poder s
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Fig. 4.4 Transferencia del metal descrita por la ecuación de Northrup [MIG/MAG Welding Guid
Transferencia Spray Axial (gas protector con un mínimo de 80% de A acero inoxidables y metales no ferrosos como el aluminio): En este m transferencia del metal atraviesa el arco a alta velocidad en forma de gotitas tamaño igual o menor que el diámetro del electrodo. La fuerza electromagnétic bastante fuerte para expulsar las gotas desde la punta del electrodo, direcc
axialmente en línea recta al charco de la soldadura, sin importar la dirección en el electrodo este apuntando, el arco es muy suave y estable; el resultado de poca salpicadura (perlillas de soldadura) y un cordón de superficie relativamente energía del arco (plasma) es desplegada con un patrón en forma cónica; esto res una buena característica de baño en las extremidades Sign up to del vote cordón, on this titlepero produ Notla useful penetración relativamente baja. La penetración es Useful mayorque obtenida por manual (SMAW), pero menor que la que se puede obtener de la energía con el m
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Fig. 4.5 Curva de trabajo del electrodo de aluminio en al proceso MIG [MIG/MAG Welding Gui
Una buena definición de corriente de transición existe solo con un gas pr que contenga un mínimo de 80% de Argón; bajo los niveles de la corriente de tra las magnitudes de caída se incrementan (mayores que el diámetro del electro características del arco son muy inestables en estos rangos de operación. Transferencia Globular (gas protector con CO 2 o Helio en aceros du espesores mayores a 12,7 mm. [½”] donde se requiere gran penetración): modo, el metal se transfiere en gotas de gran tamaño. La separación de la ocurre cuando el peso de estas excede la tensión superficial que tiende a sujeta Sign up to vote on this title la punta del electrodo. La fuerza electromagnética que actuaría en una direcció Useful Not useful separar la gota, es pequeña en relación a la fuerza de gravedad en el ra
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Puesto que la mayor parte de la energía del arco es dirigida hacia abajo y de la superficie del metal derretido en la soldadura, el contorno del cordón
penetración sumamente profunda con una acción “de bañado” en las extremida este, las cuales son menores que la obtenido en el modo de transferencia sp estabilidad relativa del arco con CO 2 puede ser establecida con altos niveles de c usando un arco enterrado. Cuando la mezcla de gas enriquecida con Helio es usada, el ancho cor producido con una profunda penetración similar al del Argón, pero con una prese más bonita; la transferencia spray y globular están asociadas básicamente elevada energía del arco (con excepciones ocasionales del modo spray en pe diámetros de los electrodos), ambos transferencias globular y spray están norma limitadas para posiciones de soldadura plana y horizontal, en materiales de espes menores de 3,2 mm (1/8”). En la transferencia pulso spray, la cual los niveles pr de energía se reducen, es otra excepción.
Transferencia por Corto Circuito (gas protector es Ar, CO 2 o Indurm CO2]): Este modo es de baja energía, el metal no es transferido libremente a tra arco, sino que se deposita, cuando la punta del electrodo toca el metal ba cortocircuitos producidos por el contacto del electrodo con el baño fundido, ocu mucha regularidad, hasta 200 o más veces por segundo. El resultado final es muy estable usando baja energía (inferior a 250 Amps.) y de bajo calor. El bajo calor reduce a un mínimo la distorsión, deformaciones del metal
efectos metalúrgicos perjudiciales; las características de la fuente de poder cont relación entre la intermitente estabilidad del arco y el corto circuito del electrod pieza de trabajo, lo que se aprecia en la fig. 4.6. Sign up to vote on this title
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Puesto que el calor aportado es poco, la penetración de la soldadura es mu el cuidado debe ser ejercitado en una técnica para asegurar buena fusión en se
pesadas; sin embargo, estas características permiten soldadura en toda posic transferencia de corto circuito es particularmente adaptable para soldar seccio espesores delgados. Transferencia por Pulso Spray (GMAW-P): La transferencia transfe rencia pulso spray variación de la transferencia spray, donde la fuente de poder rápidamente pulsa pico de la corriente y su seno, por un periodo fijo de tiempo; ver fig. 4.7.
Fig. 4.7 Curva volt-ampere para la corriente por pulso [MIG/MAG Welding Guide]
Al hacer eso, se tiene un gran control de la transferencia del metal, pue este pulso spray es capaz de soldar en toda posición con mayores niveles de ene comparación al cortocircuito, reduciendo los riesgos deformaciones por enfria además de mejora la estabilidad del arco con mayores velocidades del alambre. La mayoría de las fuentes de poder capaces de soldar con pulsos, opera Sign up to vote on thisestos title procesad unidades controladoras de corriente en vez de voltaje constantes; Useful Not useful gran velocidad controlan el sistema inversor y son capaces de alternar el pico y sobre los 40 khz. Esta mayor velocidad de alternación controla la transferencia de
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La corriente es siempre controlada de una manera lógica, basada en que del ciclo de cortocircuito estará siendo realizado; justo antes que el alambr
cortocircuito en la pieza de trabajo (T 1 – T2) y previo a la separación del metal d desde el alambre (T3 – T5) la corriente es reducida para minimizar la salpicadura. La corriente alta es necesaria para coparse bajo el alambre (T 2 – T3) o rei arco, reestablecer la correcta longitud de este y promover una buena fusión (T durante el resto del ciclo la corriente es delicadamente reducida (T6 – T7) y sust optimo nivel controlando el aporte global de calor para la soldadura, lo indic aprecia en la fig. 4.8.
Fig. 4.8 Curva volt-ampere para la corriente por pulso [MIG/MAG Welding Guide]
La transferencia por tensión superficial y por corto circuito son p Sign up to vote on this title relativamente de poca energía, limitados por el espesor material, Not usefulel cual no d Usefuldel mayor de 3,2 mm (1/8“), pero son usados en todas las posiciones de soldadura.
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Fig. 4.9 Muestra a los componentes, actuando en armonía los que conforman el sistema semiaut [MIG/MAG Welding Guide]
La pistola soldadora es usada para introducir el electrodo y el gas protecto zona a soldar, además de transmitir el poder eléctrico al electrodo, en el di muestra el cuello de una pistola semiautomática enfriada por aire, ver fig. 5.0.
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Las pistolas enfriadas con aire operan hasta los 600 Ampers, con un r ciclo de trabajo, la misma capacidad de corriente está disponible para continuamente con una pistola enfriada con agua; la fig. 5.1 muestra una pistola
Fig. 5.1 Muestra una pistola típica para soldadora [The Welding of Aluminium and its Alloys]
La punta de contacto generalmente está hecha de aleación de cobre, la usada para transmitir el poder de la maquina al electrodo y dirigirlo hacia la p trabajo; la punta de contacto es conectada eléctricamente a la maquina soldador cable de alimentación; el interior de la punta de contacto es de suma importan
que el electrodo debe fluir fácilmente a través de ella, además de hacer u contacto eléctrico, ver la fig. 5.2.
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La boquilla dirige una columna de de gas protector que fluye de forma par zona de la soldadura, este flujo constante es extremadamente importante en
una adecuada protección del metal fundido de la contaminación atmosférica; dif tamaños de boquillas están disponibles y deben ser intercambiadas de acuer aplicación; por ejemplo las mayores boquilla para corrientes altas operan d charco de soldadura es mayor y las boquillas más pequeñas para corrientes soldadura por corto circuito. El conductor y el revestimiento del electrodo, están conectados en línea rollo del alambre en la unidad alimentadora; a su vez soportan, protegen y dir alambre desde el rollo a la pistola y la punta de contacto; el abastec ininterrumpido del alambre es necesario para asegurar la estabilidad del arco, impedir que se doble y que retroceda el electrodo ya que este tiende a atora cualquier parte entre la rueda propulsora y la punta de contacto, en caso de sean correctamente soportados. El revestimiento puede ser una parte integ
conductor o suministrada separadamente, en cualquier caso el mater revestimiento y su diámetro interior son importantes; un revestimiento de a recomendado cuando se usa electrodos de materiales duros tales como el ace cobre, mientras que el revestimiento de nailon es usado para electrodos de ma blandos tales como el aluminio y el magnesio. Se debe tener cuidado para no doblar o corrugar excesivamente el con aun cuando la superficie exterior es usualmente soportada de acero. Los acc
restantes traen el gas protector, el agua de enfriamiento (si lo requiere) y el pod la pistola soldadora, las mangueras y cables pueden ser conectados directam estas instalaciones o para el control de la soldadura. La pistola básica usa un alimentador del alambre el que empuja al el Sign up to vote on this title desde una posición remoto a través del conductor,Useful una distancia típica de 3,7 Not useful pies), estas son conocidas como de alimentación externa y donde están las de y las de tracción. tracción. En las de empuje, empuje, el electrodo es empujado desde el alimen
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Fig. 5.3 Ilustración de los tipos de pistolas para soldadura MIG [Manual de Soldadura]
Los alimentadores del alambre provee la manera de conducir al electrodo a de la pistola a la zona de trabajo; los alimentadores semiautomáticos de ve constante, con un estado sólido libres de problemas en los controles electrónicos una puesta en marcha controlada, una compresión automática a las fluctuacio voltaje y una respuesta instantánea al arrastre del alambre. Esto resulta en u limpio, minimizando los saltos y las salpicaduras, manteniendo el alambre es alimentar la soldadura; los componentes están totalmente contenidos dentro de
del alimentador, para una mayor protección de la suciedad y del deterioro del contribuyendo en un bajo mantenimiento y en una prolongada vida útil, ver fig. 5
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Una amplia gama de alimentadores que están disponibles en el merca cuales cuentan con características especiales, tales como medidores digitale
capacidad para interactuar directamente con un controlador robótico. Dentro características especiales se encuentra el control de la soldadura, cuya función p es regular la velocidad del motor alimentador del alambre, usualmente a travé gobernador electrónico en el control. La velocidad del motor es manualmente a para proveer velocidades variables de alimentación del alambre, la cual suministro de voltaje constante, resultará en diferentes corrientes de soldad control también regula el inicio y detención del electrodo, a través de una señal r desde el interruptor de la pistola. El gas protector, el agua y el poder para soldar son usualmente entregado pistola, requiriendo conexión directa a través del control a estás instalacion suministro de poder. El agua y el gas son regulados para coincidir con el comien detención de la soldadura por el uso de un solenoide, el control además
sincronizar el inicio y detención del flujo del gas, la salida del suministro de e además permite el flujo del gas antes de comenzar con la soldadura (pre-flu como el post flujo, para proteger el charco de soldadura derretido. Por otra parte el sistema requiere un regulador de gas, para proveer una y flujo constante del gas protector durante la soldadura; estos reducen la pres gas, para generar una presión constante en el trabajo a pesar de las variacione fuente. Los reguladores pueden ser de etapa simple o dual y puede tener un co
de flujo (flujometro) incorporado; los reguladores de etapa dual entregan una más constante que los de una etapa. Las fuentes de gas protector pueden ser cilindros de alta presión, un llenado con líquidos o un sistema de liquido a granel, las mezclas de gases t Sign up to vote on this title están disponibles en los cilindros; la combinaciónUseful de dispositivos son usado Not useful obtener una correcta proporción cuando dos o más gases o fuentes líquidas son Los tamaños y tipos de almacenamientos de los gases, son usualmente determ
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Fuente de poder: inversa pueden ser usadas en pequeñas extensiones y mo transferencia de alto nivel, las cuales generalmente requieren cambios más rápid
corriente de salida; las rectificadoras son usualmente preferidas para talle reparación y fabricación donde se dispone de poder eléctrico; las maquinas gene son usadas cuando no hay otra fuente de poder eléctrico como en el campo. El arco del proceso MIG requiere de una fuente de poder que provea c directa y con una adecuada relación establecida entre la corriente de la soldadu voltaje, esta relación se conoce como Fuente de Poder con Caracter Dinámicas. Dinámicas. Con lo mencionado anteriormente el proceso MIG usa un a alimentado continuamente y para la mayoría de las operaciones de soldad importante que la velocidad con que el alambre se quema en el arco sea propor la velocidad del alambre; un fracaso para lograr esto puede resultar en un arco in y una calidad variable de la soldadura. Para obtener este control muchas fuen poder para soldadura MIG son diseñadas con una característica de voltaje p
constante, la importancia de esta característica se vuelve aparente cuando em soldadura manual, el soldador no puede mantener invariable la longitud del ar vacilante mano o acomodarse durante el trabajo) denota la variación de la long arco y esto a su vez causa la variación del voltaje de este. Cuando esto ocurre c fuente de poder con característica fija, un pequeño incremento en la longitud d resulta en un incremento del voltaje, produciéndose una gran caída en el arc corriente.
Con el incremento de las aplicaciones de los procesos MIG, se encuen maquinas de corriente constante que proveen beneficios operacionales, particula en materiales ferrosos; estas maquinas usadas en conjunto con un alim constante de alambre, mantienen un voltaje constante durante el proceso de sol Sign up to vote on this title La principal razón para seleccionar la maquina de voltaje constante es la auto-cor Useful Not useful de la longitud del arco, inherente en estos sistemas, además de compen variaciones de contacto de la punta con la pieza de trabajo, la que
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A medida que la punta de contacto aumenta su distancia, el voltaj soldadura y la longitud del arco también se incrementan, la corriente de la so
disminuye, como se muestra en el dibujo de las características voltaje-amper también decrece la velocidad de fusión del electrodo, ya que el electrodo es alimentado más rápido y se quema completamente, luego el arco regresa a la l más corta programada; lo opuesto ocurriría por una disminución en la distanci punta de contacto. Los grandes cambios en la corriente y la velocidad de asociadas con el voltaje constante (VC) puede ser ventajosos, particularmente electrodos ferrosos; el suministro de corriente constante (CC) es muy lento para este tipo de corrección como la ∆A, pues cualquier ∆V es demasiado pequeña. Si un dispositivo de alimentación constante de alambre se usa con una fu (CC), la baja conducción del material del electrodo tiene una tendencia a fragm en la pieza de trabajo o a regresar el calor a la punta de contacto. La propiedad de auto corrección del arco en la fuente de poder de (
importante para producir las condiciones de una soldadura estable, pero hay adicionales, necesarios para producir las mejores situaciones posibles, est particularmente importantes para la soldadura por corto circuito. El voltaje del arco es el potencial entre el electrodo y la pieza de trabaj voltaje no puede ser directamente leído en el suministro de poder, porque otra c voltaje (tensión) existe a través del sistema de la soldadura; la inclinación de la c el gráfico es el gradiente, ver la fig. 5.5.
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Como ejemplo, si el voltaje del circuito abierto es de 48 volts y la condició soldadura es de 28 volts y 200 ampres, entonces la ∆V es de 10 volts y la ∆A es
amperes, el gradiente es 10 volts por cada 100 ampres; la corriente en cortocirc una función del gradiente, ver la fig. 5.6.
Fig. 5.6 Efecto del cambio de pendiente [MIG/MAG Welding Guide]
Cualquier cosa que agregue resistencia al sistema de la soldadura, increm gradiente y esto aumenta la caída de tensión en una corriente dada en la soldad cables de poder, las conexiones pobres, los terminales sueltos, los contactos suc acrecientan el gradiente. Aunque el amperaje y el voltaje operativo de estas dos fuentes de po idénticos, la corriente en corto circuito de la curva A es menor que la de la curv curva A tiene un gradiente más pronunciado o conSign una de tensión p up mayor to vote oncaída this title Useful Not useful 100 amperes, comparado con la curva B. Cuando se alcanza el máximo de la corriente en cortocircuito, entra en u
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El inverso de la fuente de poder plana, es la fuente de poder con caract inclinada o con gradiente, este diseño de fuente de poder es usado generalmen
soldadura manual o TIG, pero también tiene algunas ventajas cuando se aluminio con el sistema MIG. Con la fuente de poder con característica inclinada un gran cambio en el del arco resulta en un pequeño cambio en la corriente de la soldadura, el ap calor es por consiguientemente constante, a diferencia del arco con característica fuente de poder plana, dando una mayor consistencia a la penetración. El proble la característica inclinada de la fuente de poder, es cuando se ocupa para so manual con procedimiento MIG, la cual requiere de una mayor habilidad por pa soldador. Mientras cambia la carga en una fuente de poder, la corriente toma un limitado para lograr este nuevo nivel, la característica primordialmente respons este intervalo es la inductancia; inductancia; esta variable de la fuente de poder está usua medida en Henrys. Los efectos de la inductancia son ilustrados en la fig. 5.7.
Sign up to vote on this title Fig. 5.7 Cambio en la velocidad del incremento en la corriente, debida al agregar inductanc Useful Not useful [MIG/MAG Welding Guide]
En la función A se muestra una curva de corriente-tiempo, a medida
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Poca inductancia permite a la corriente de la soldadura elevarse extremad rápido, dando lugar a una excesiva salpicadura y a socavación tras el paso de l
del alambre en contacto; por otro lado una inductancia demasiado elevada, signi el alambre no se derrite suficientemente rápido y la punta puede escudarse en el de la soldadura o es empujada a través del paso de la raíz para proyectarse en e esto, es esencial que la fuente de poder se ajuste con la correcta canti inductancia cuando por ejemplo se cambie el diámetro o la velocidad del alambre En el proceso MIG, la separación y caída del electrodo derretido se contr un fenómeno eléctrico llamado “efecto “efecto sujetador”, sujetador”, es una fuerza que const conductor debido a la corriente fluyendo a través de ella, su máximo exponent corriente en cortocircuito, ver la fig. 5.8.
Sign durante up to vote this title en cortocircu Fig. 5.8 Muestra como actúa efecto pinza en un electrodo laon soldadura [MIG/MAG Welding Guide] Useful Not useful
Como se observó anteriormente, estos niveles de corriente son determina
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En la soldadura por transferencia spray, agregar algo de inductancia a la de alimentación producirá un inicio más suave, más apto, sin reducir la cantidad
corriente disponible; demasiada inductancia resultaría en un electrodo alejad inicio (a menos que un circuito especial sea construido en el alimentador). Un de salpicadura se realiza cuando existe un correcto aumento y una adecuada pro de corriente, los ajustes requeridos en la fuente de poder para una mínima cond salpicadura varían con el material y tamaño del electrodo. Por regla general, cantidades, inductancia y corriente en cortocircuito se necesitan para el ideal sujetador, estas se aumentan como se aumente el diámetro del electrodo, ver Nº 12. La tabla Nº 12 muestra los ajustes en el control del efecto sujetador Mínimo Efecto Sujetador Inductancia Máxima
Máximo Efecto Sujetador Inductancia Mínima
1.- Mayor Penetración
1.- Usada solo para Estabilizar el Arco cuando la Soldadura Abre Boquetes 2.- Algo más de Soldadura Convexa 3.- Incremento en la Salpicadura 4.- El Arco de menor temperatura
2.- Mayor Fluidez del Charco 3.- Soldadura más Plana 4.- Depósito más Suave [MIG/MAG Welding Guide]
Además de la soldadura manual, es muy común encontrarse con equ
soldadura automática, los cuales son usados eficientemente cuando se puede t piezas a soldar a una estación de trabajo o cuando una gran cantidad de solda debe hacer. La calidad y producción de la soldadura se puede au considerablemente, ya que el recorrido del arco es controlado automáticamen posición de la boquilla se mantiene más segura. Sign up to vote on this title
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Básicamente todos los equipos son idénticos en sus necesidades para con
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Además, son necesarios para proveer un arco automático o trayectoria de y un posicionamiento de la boquilla; ver la fig. 5.9, como ejemplo de estos equipo
Biga de movimiento con un motor controlador. Motor de transporte. Posicionador o manipulador. Sistema de control numérico o robótico.
Fig. 5.9 Aquí se muestra un equipo de soldadura automática [MIG/MAG Welding Guide]
Cuando el equipo soldador se mueve, el carro montado al costado de la vig ser paralelo a la costura de la soldadura; el motor alimentador del alam suministro del alambre, el control de la soldadura y el control de veloci Sign up to vote on this title movimiento son usualmente montados en el carro. El motor transportador prop Useful Not useful movimiento al carro y la velocidad del movimiento es ajustada a través de la con control remoto.
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La mayoría de los metales exhiben una fuerte tendencia a combinarse Oxigeno (para formar oxido) y en menor magnitud con Nitrógeno (para formar
de metal), el oxigeno también reaccionará con el carbón para formar monóx carbono; todos estos productos reactivos son una fuente de soldadura deficie forma de: Defectos de fusión debido al oxido. Perdida de resistencia debido a la porosidad, al oxido y a los nitratos. El metal de la soldadura se pone quebradizo debido a la disolución del oxid nitratos. Estas reacciones se forman con facilidad, puesto que la atmósfer compuesta alrededor de un 80% de nitrógeno y un 20% de oxigeno; la primordial del gas protector es excluir la atmósfera circundante de contacto con e derretido de la soldadura. El gas protector, también tiene un profundo efecto so aspectos de la soldadura y su resultado, estando presente en la: Característica del arco. Modo de transferencia del metal. Penetración y el contorno del cordón de soldadura. Velocidad de la soldadura. Tendencia a la socavación. Acción limpiadora.
Los gases protectores como el Argón y Helio, son gases inertes; estos gas mezcla son necesariamente usados en la soldadura de metales no ferrosos y t ampliamente usada en soldadura en acero inoxidable y aceros de baja aleaci diferencias básicas entre el Argón y el Helio son: Sign up to vote on this title Densidad. Useful Not useful Conductividad térmica. Características del arco.
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El Helio incrementa el voltaje del arco en un 20% comparado con el resultando en un arco mucho más caliente, incrementando la penetración y el an
cordón, el cual requiere menos posiciones críticas del arco careciendo de los d típicos de la penetración; el incremento del calor también permite lograr velo elevadas en la soldadura (tres veces más rápido en una unión de s características hecha con Argón). El Helio, sin embargo es caro y da un arco menos estable que Arg consiguiente encuentra su máximo uso en aplicaciones de soldadura mecani automatizadas. La densidad del Argón es aproximadamente 1,4 y el Helio 0,1 más pesado que el aire, es decir el Helio es más liviano que el Argón. Mientr pesado el gas, más efectivo es cualquier porcentaje de flujo dado para proteger el área de la soldadura en posición plana (bajo la mano); es por eso que e requiere aproximadamente dos o tres veces mayor velocidad del flujo que el para proveer la misma protección efectiva.
El Helio posee una conductividad térmica mayor que la del Argón y t produce un arco de plasma en el cual la energía del arco es más uniform disipada; el arco de plasma con Argón es caracterizado por una energía muy alt interior y una capa exterior de menor energía calórica, esta diferencia fuertemente al contorno del cordón de soldadura. El arco con Helio prod profundo, ancho y parabólico cordón de soldadura y el arco de Argón prod contorno del cordón más a menudo caracterizado por un patrón pupilar de pene
del tipo tetilla; cualquier velocidad dada al dispositivo alimentador del alambre, el del arco con Argón será considerablemente menor que el arco con Helio consecuencia habría menos cambios en el voltaje con respecto a los cambios en del arco y una tendencia de mayor estabilidad para el arco con Argón que para Sign up to vote on this title Helio. Useful Not useful El arco con Argón (incluyendo mezclas con un punto de 80% de Argón) g una transferencia en spray axial con niveles de corriente por encima de la corri
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La protección con Argón puro es usada en muchas aplicaciones para materiales no ferrosos, el uso de Helio puro está generalmente restringido par
especializadas por su limitada estabilidad del arco, sin embargo las caracte deseadas del contorno en la soldadura (profundidad, anchura y parábola) pro por el arco con Helio, son muy a menudo el objetivo en usar una mezcla protector con Argón y Helio; los resultados son un contorno mejorado del cor soldadura además de la provechosa transferencia del metal por spray caracterís Argón. En la soldadura manual y algunas aplicaciones mecanizadas la mezcla de Helio dan buenos resultados con características intermedias entre los dos gase mezclas son útiles en materiales gruesos, puesto que estas incrementan el ap calor y proveen una tolerancia mayor de parámetros en la soldadura que el Argó también mejora la productividad permitiendo mayores velocidades de trab combinación más popular es de 50% y 75% de Helio en Argón.
Los gases protectores deben tener una pureza mínima de 99,998% y nivel de humedad, idealmente un punto de roció menor que -50°C, sin olvidar q debe suceder en la pistola y no a la salida del regulador del cilindro. En la transferencia por corto circuito la mezcla de Argón-Helio es con 60% de Helio para elevar la temperatura introducida en el metal base para mejo características de la fusión; para algunos aceros de baja aleación inoxidables se Helio en vez de CO2, por que el Helio no produce reacciones en la soldadura de
la cual afecta negativamente a las propiedades mecánicas de los depósitos. El A hasta cierto punto el Helio puro, producen excelentes resultados en soldadu metales no ferrosos, sin embargo estos gases protectores en su forma p producen las características funcionales más satisfactorias para soldar ma Sign up to vote on this title ferrosos (el arco tiene una tendencia errática acompañado de salpicadura con el Useful Not useful muestra una marcada habilidad a socavar la soldadura con el Argón), agreg Argón desde el 1% al 5% de Oxigeno o desde el 3% al 10% de CO (como má
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El dióxido de carbono CO 2 es un gas reactivo siendo adecuado sólo como protector en el proceso MIG para soldar aceros de baja aleación de carbono,
velocidad de la soldadura, la penetración de las uniones y su bajo cos características esenciales que han promovido un amplio uso como escudo prot CO2. La protección del CO 2 puede ser ocupada en la transferencia por corto circu la transferencia globular, por otro lado la transferencia spray es una pro característica del Argón y no puede ser conseguida con el CO 2; en la trans globular es bastante tosco y produce un elevado nivel de salpicadura, esto requi las condiciones de soldadura deban ser relativamente de bajo voltaje para prov corto arco enterrado ( la punta del electrodo esta actualmente bajo la superf trabajo) en orden a minimizar la salpicadura. La tabla Nº 13 muestra los gases protectores y su mezcla para MIG: GAS PROTECTOR
Argón Helio
Ar + 20~80% He
COMPORTAMIENTO QUÍMICO Inerte Inerte Inerte
Nitrógeno
APLICACIONES TÍPICAS
Virtualmente en todos los metales excep
Aluminio, Magnesio y aleaciones de Cobre, p mayor aporte calórico y minimizar la porosid
Aluminio, Magnesio y aleaciones de Cobre, p mayor aporte calórico y minimizar la poros (mejora la acción del arco con Helio puro) Gran aporte de calor en el cobre.
Ar + 25~30% N2
Gran aporte de calor en el cobre, mejora la del arco en relación al Nitrógeno puro.
Ar + 1~2% O 2
Ligeramente Oxidante
Inoxidables y aleaciones de aceros; algunas aleaciones desoxidadas de Cobre.
Ar + 3~5% O 2
Oxidante
Acero al carbono y algunos aceros de baja Sign up to vote on this title
CO2
Oxidante
Acero al Useful carbono y algunos aceros de baja Not useful
Ar + 20~50% CO2
Oxidante
Varios acero, principalmente en modo Corto
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La tabla Nº 14 muestra la selección de gases con transferencia Spray: METAL
Aluminio
GAS PROTECTOR Argón
VENTAJAS De 0 a 25 mm. de espesor, mejor transferencia metálica, estabilidad del arco y menor salpicaduras.
De 25 a 76 mm. de espesor, mayor aporte de calor que el Arg 35% Ar + 65% He las mejoradas características de fusión con las series 5XXX aleaciones de Al-Mg. 25% Ar + 75% He Sobre los los 76 mm. de espesor, mayor mayor aporte aporte de calor, minimizando la porosidad.
[MIG/MAG Welding Guide]
La tabla Nº 15 muestra la selección de gases con transferencia en Cortocircuito: METAL
GAS PROTECTOR
Aluminio, Cobre, Magnesio, Níquel y sus aleaciones
Argón Argón + Helio
VENTAJAS Satisfactorio en laminas delgadas de Preferentemente en espesores sobre 3,2
[MIG/MAG Welding Guide]
Posteriormente se debe tener en cuenta la selección de los electrodo producir un depósito de soldadura con objetivo básico: Un depósitos estrictamente adecuado a las propiedades mecánicas y caracte físicas del metal base. Un buen depósito de soldadura, libre de discontinuidades. Hay que hacer notar en el primer objetivo que aun cuando la composició soldadura sea idéntica al metal base, poseerá características metalúrgicas únicas eso que el objetivo de la soldadura es producir una composición del depósito t propiedades iguales o mejores que las del metal base; por otra parte en el s objetivo es lograr generalmente a través del electrodo o metal de aporte formula producir un depósito libre de defectos. Sign up to vote on this title La composición básica del metal de aporte es diseñada para ser compati Useful Not useful uno o más de las siguientes características del metal base:
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La Sociedad Americana de Soldadura (AWS) establece especificaciones p diversos metales de aporte y los detalla en una guía, de donde se despre siguiente tabla Nº 16. La tabla Nº 16 muestra las recomendaciones para el metal de aporte: Tipo de Metal Base
ELECTRODO RECOMENDADO Tipo de Clasificación Material del Electrodo
1100 Aluminio 3003, 3004 y sus 5052, 5454 aleaciones 5083, 5086, 5456 6061, 6063
ER1100 or ER4043 ER1100 or ER5356 ER5554, ER5356, or ER5183 ER5556 or ER5356 ER4043 or ER5356
Metal de Aporte Ø de Electrodo AWS mm. in. 0.8
0,03 1.2
A 5,10
1.6 2.4 3.2
3/64 1/16 3/32 1/8
[MIG/MAG Welding Guide]
Los electrodos además deben asegurar cierta demanda del proceso relac con la estabilidad del arco, funcionamiento de la transferencia del metal y caracte de la solidificación. La selección de los electrodos debe basarse principalmente en correspon características químicas y las propiedades mecánicas del metal base (ver l anterior), posteriormente se deben considerar los equipos que se utilizarán, el de la soldadura (velocidad del deposito utilizado), inventario existente de los ele y los sistemas de manejo del material; el tamaño del embalaje del electrodo deb
compatible con el equipo manipulador (el tamaño del embalaje debe ser deter por la evaluación de costos, la cual considera el volumen de producción), variac tiempo versus variación del espacio, costo del inventario y sistema de manipula materiales. El diámetro del electrodo debe ser escogido para un ajuste óptimo requerimientos en el tamaño y la velocidad del depósito de la soldadura que se Sign up to vote on this title en general es económicamente ventajoso el uso de un diámetro lo más grande po Useful Not useful La velocidad del depósito es definida actualmente como la cantidad de depositado por unidad de tiempo (generalmente en términos de kilogramos (libr
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Número de pasadas de soldadura Limitaciones físicas del soldador (en soldadura semiautomática), para ret
dominio del charco de soldadura, a medida que la velocidad de ava incrementada para proteger el metal de la soldadura de invadir el arc limitación puede ser alrededor de los 0,6 m/min. (25 in/min.), auque en instancias la velocidad de trabajo puede alcanzar los 3,8 m/min. (150 in/m general, las altas velocidades de trabajo se logran cuando la dimensión soldadura es muy pequeña, el largo es muy corto, la soldadura es en línea cuando la apariencia optima no es un factor.
Ahora para determinar la óptima velocidad del depósito en las aplicacio debe establecer la corriente relacionada a la soldadura y la velocidad del dis alimentador para que el alambre sobresalga lo justo; en una aplicación prac velocidad del depósito es más apropiadamente determinada, mantenida y repr
por medio de la velocidad del dispositivo alimentador del electrodo, en vez del v la corriente de la soldadura. El voltaje de la soldadura (relacionado a la correcta longitud del a establecido para mantener la estabilidad del arco en la velocidad escog alimentador o el nivel de la corriente de la soldadura para minimizar la salpicadur La variación de la salida del electrodo (stick out) resulta en un cambi característica eléctrica del sistema balanceado determinado por la resistividad longitud del electrodo entre la punta de contacto y el arco, ver la fig. 6.0.
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En esencia, como la distancia de trabajo a la punta de contacto se incre los efectos de calor de I 2R aumentan, así decrecerán los requerimientos de corri
en la soldadora para derretir el electrodo (en efecto, aumenta la velocidad de d para un nivel de corriente dado); inversamente, como la distancia de trabajo a l de contacto decrece, los efectos de I2R disminuyen, de tal manera aume requerimientos de la corriente para la soldadura para una velocidad dada del dis alimentador del alambre (de hecho, decrece la velocidad de depósito para un n corriente dado). Este punto enfatiza la importancia de mantener la boquilla correcta distancia de la punta de contacto en la pistola soldadora, así como tam importancia de mantener buenas técnicas de soldadura a través de la adecuada p de la pistola. En las fig. 6.1 y 6.2 se ilustra la información básica para establecer la rela la velocidad del depósito con la velocidad del dispositivo alimentador del alam distinción debe hacerse entre la velocidad de fusión (velocidad de derretimie
electrodo) y la velocidad de deposición (velocidad real del metal depositado). Las dos no son lo mismo, debido al arco y a la pérdida de salpicadura, relacionan por la eficiencia de la transferencia del arco, también se nota que la entre la velocidad del dispositivo alimentador y la corriente de la soldadura pue variada por la extensión o salida del alambre (stick out).
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Fig. 6.2 Corriente de la soldadura v/s la velocidad de alimentación del alambre, para electrodos de aluminio ER5356 [MIG/MAG Welding Guide]
2.7
OTROS PROCESOS DE SOLDADURA.
Mientras que la soldadura MIG y TIG se consideran como las más frecuent
usadas para las uniones de aluminio y sus aleaciones, hay un gran número d procesos que son igualmente útiles y son regularmente utilizados, aunque q aplicaciones más especializadas que los convencionales procesos de fusión de so Algunos de estos procesos se discutirán a continuación: Sign up to vote on this title
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SOLDADURA POR ARCO CON PLASMA PLA SMA (Plasma Arc Welding [PAW]). La soldadura por arco de plasma es un proceso en el cual la unión de los
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Fig. 6.3 Diagrama del proceso de soldadura por arco con plasma [MIG/MAG Welding Guide] Guide
El soplete soldador es similar en apariencia al soplete TIG pero más co todos los sopletes son enfriados por agua, aun en rangos bajos de corriente, este un electrodo de tungsteno con 2% de thorio similar al usado en el proceso TIG. El soplete es diseñado para conectarse a una consola de control en lugar fuente de poder ya que la consola incluye una para el arco piloto, además de un temporizador de retraso para transferir del arco piloto hacia la transferencia po
las válvulas de gas y de agua y un flujometro separador del gas protector y del tiene una unidad de alta frecuencia que inicia el arco, una fuente de poder para e sin transferencia, un circuito protector del soplete y un amperímetro. Una unidad alimentadora puede usarse para soldaduras automá mecanizadas. El proceso de soldar con arco de plasma es normalmente comparado proceso TIG, un arco eléctrico entre el electrodo de tungsteno y la pieza de tra
up to vote on this title constreñido transversalmente y su temperatura Sign aumenta porque transporta la Useful Not useful cantidad de corriente, este arco constreñido se llama plasma o el cuarto estad materia.
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En el modo transferencia, la corriente es transferida desde el electr tungsteno en el interior del soplete soldador a través de los orificios a la p
trabajo y de regreso a la fuente de poder, es este proceso el usado para soldar. La diferencia entre estos dos modos de operación se muestra en la fig. 6 compara con el proceso TIG.
Fig. 6.4 Arco de plasma con transferencia y sin transferencia [MIG/MAG Welding Guide]
La ventaja de la soldadura de arco con plasma comparada con el proceso que tiene una mayor concentración de energía, ya que su alta temperatura, trasversal constreñida y la velocidad del chorro de plasma crean un gra concentrado; otra ventaja se basa en el tipo columnar rígido del arco o la for plasma, lo cual no da una llamarada como la del TIG, estos dos factores pro siguientes ventajas: La distancia desde el arco con plasma a la pieza de trabajo es menos crítica q el proceso TIG, esto es importante cuando se opera en forma manual ya qu Sign up to vote on this title soldador mayor libertad para observar y controlar la soldadura. Useful Not useful La alta temperatura y el alto calor concentrado del plasma permite una pene
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Algunos de los mayores usos de la soldadura con plasma son en la manu de cañerías hechas de aceros inoxidable, titanio y otros metales, basada en la
velocidad de trabajo comparada con el TIG.; la mayoría de las aplicaciones soldadura son en rangos de baja corriente, alrededor de los 100 amperes o permitiendo trabajar en materiales de espesores muy delgados. Este proceso es usado para hacer trabajos parecidos a la soldadura co eléctrico (electron beam welding), pero con un costo de equipo muy inferio proceso se ocupa generalmente en aplicación en forma manual, aunque también ocuparse en forma automática y mecánica, pudiendo ocuparse en toda posi trabajo. Las limitaciones principales del proceso tienen que ver con el equip aparataje, el soplete es más delicado y complicado que el soplete TIG, aun el más pequeño tienen que ser enfriado por agua, la punta del tungsteno y la ali de los orificios en la boquilla es extremadamente importante y deben mantenerse
de límites muy juntos, los niveles de corriente no pueden ser excedidos sin d punta, las paredes de enfriamiento para el agua son relativamente pequeñas y esta razón se debe filtrar y desionizar del agua, esto se recomienda para baja c y pequeños sopletes. La consola de control suma otras piezas y equipamiento al lo cual lo hace más caro y requiere un alto nivel de mantenimiento.
SOLDADURA LÁSER (Laser Beam Welding [LBW]). [LBW]).
La soldadura por láser es un proceso que une materiales con el calor obte la aplicación de un concentrado rayo de luz, actuando sobre la superficie a unir. El rayo láser enfocado tiene la concentración más alta de energía que cu fuente de poder conocida, este láser es una fuente de energía electromagnética o Sign up to vote on this title que puede ser emitida sin divergencias y puede concentrarse en un punto preciso Useful Not useful La consistente luz emitida por el láser puede ser enfocada y reflectad
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La distancia desde la cavidad óptica al metal base tiene poco efecto en el que este es consistente y muy poco divergente, dirigiéndolo a un lugar prec
trabajo con la misma cantidad de energía disponible, ya sea que este cerca o lejo Con la soldadura láser el metal fundiendo toma una configuración radial d similar a la soldadura al arco; en algunas aplicaciones se usa un gas iner proteger el metal fundiendo de la atmósfera. El vapor de metal que ocurre puede un desajuste del gas protector y crear plasma en la región, alrededor de la luz d intensidad justo por encima de la superficie del metal, el plasma absorbe ene láser y realmente puede bloquear el rayo y puede reducir la fusión, el uso dirigid chorro de gas inerte cerca de la superficie del metal elimina la acumulación del p protege la superficie de la atmósfera. La soldadura láser tiene un tremendo diferencial de temperatura entre e derretido y el metal base inmediatamente adyacente a la soldadura, las velocid calentamiento y enfriamiento son muy superiores en la soldadura láser y las
afectadas por el calor son muy pequeñas. En el trabajo empírico con la soldadura láser indican que los normales fact control de la soldadura tiene, un máximo de penetración cuando el rayo es foc ligeramente debajo de la superficie y la penetración es menor cuando el r enfocado en la superficie o muy profundamente, si el poder se aumenta la pene será más profunda. El láser ha sido usado para soldar acero carbono, aceros de alta resistencia
aleación, aluminio, acero inoxidable y titanio; progresivamente se ha incorporad industria automotriz y aeroespacial para soldar un cierto rango de materiales soldadura del aluminio y sus aleaciones. La longitud de onda del láser afecta el acoplamiento (absorción de la ene Sign up to vote on this title rayo por el metal siendo cortado o soldado), con elUseful incremento de la longitud d Not useful se vuelve pobre y esto es un problema en particular con el aluminio y sus aleacio longitud de onda de un láser de CO es de 10,6 m. y el láser de estado sólido
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Fig. 6.5 Láser soldando una plancha y el detalle de su funcionamiento [The Welding of Aluminium and its Alloys]
Como el proceso la soldadura láser ofrece la ventaja de una concentrada de calor de elevada energía, la profunda penetración de la soldadura produce es zonas afectadas por el calor, minimizando las deformaciones y la perdida de res o precipitando el endurecimiento de la aleación reduciendo el bajo punto de eb de los elementos aleados tales como el magnesio. El rayo de alta energía también permite lograr velocidades muy rápidas
soldadura y fácilmente conseguidas en alrededor de 2 m/min. con 2 kW para sólido y entre 5 a 6 m/min. con 5 kW para el láser de CO 2 en laminas de 2 espesor, el principal parámetro para la soldadura es el poder del láser, el cual de la penetración y la velocidad, otra variable es la posición del punto focal, genera
en la superficie, el diámetro del alambre, la velocidad del dispositivo alimentad abertura a soldar. Los defectos de las uniones soldadas con láser son similares a las hech Sign up to vote on this title otros procesos de soldadura por fusión; la porosidad es causada por el hidrog Useful Not useful ambiente disuelto en el metal base, contenido en la película de oxido o de un in preparación de los cantos; la solución a estos problemas es preparar cuidadosam
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SOLDADURA LÁSER CON UN ARCO AUMENTADO. AUMENTADO.
Ha habido un gran desarrollo de nuevas tecnologías, donde el láser combinado con el arco de una fuente convencional de poder, los procesos MIG, T arco de plasma han sido usados, permitiendo que se logren velocidades superio particular en delgadas láminas para la industria automotriz; de estas opci soldadura MIG es el proceso por fusión preferido, aunque el proceso plasma l activamente desarrollado produciendo buenos resultados, ver la fig. 6.6, do muestra una combinación de esto.
Fig. 6.6 Muestra una cabeza soldadura láser-MIG y el principio de su operación [The Welding of Aluminium and its Alloys]
Además para las altas velocidades el mejoramiento del rayo láser perm gran variación del ajuste de la tolerancia, la penetración exigida es aumenta cambio en la forma del charco de la soldadura, permitiendo la ayuda del hidroge difundir fuera de la unión, reduciendo la porosidad encontrada en la soldadur Sign up to vote on this title Actualmente estos procesos láser se expanden y están en la primera et Useful Not useful desarrollo pero con una gran promesa de ampliarse en el campo de esta aplica
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Dos diseños básicos de estos procesos son los sistemas de rayo eléctrico voltaje que usa aceleradores de voltaje en rangos de 30.000 a 60.000 volts y sist
alto voltaje con aceleradores de voltaje en el rango de 100.000 volts, este últim mayor cantidad de rayos-x; en un tubo de rayos-x, el rayo de electrones está en a un objetivo ya se de tungsteno o molibdeno que emite rayos-x, este objetivo se extremadamente caliente y debe ser enfriado con agua; cuando se suelda, el obj el metal base que absorbe el calor para generar la etapa de fusionarse, aquí los pueden ser producidos si el potencial eléctrico es lo suficientemente elevado, p lado el disparador de electrones y la pieza de trabajo se albergan en una cám vació, ver la fig. 6.7.
Fig. 6.7 Diagrama del proceso de soldadura por rayo eléctrico [Welding Theory and Applicatio
Hay tres componentes básicos en la máquina soldadora de rayo electrón Sign up to vote on this title cuales son la pistola de rayo eléctrico, fuente de poder con control y una cám Useful Not useful vació con manipulación de equipo; la pistola de rayo eléctrico es similar al usado tubo de imagen en la televisión, los electrones son emitidos por un cátodo ca
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Fig. 6.8 Principales características del funcionamiento del proceso [The Welding of Aluminium and its Alloys]
Una de las mayores ventajas de la soldadura de rayo eléctrico es la tre penetración, esto ocurre cuando los electrones altamente acelerados chocan metal base, penetrando ligeramente bajo la superficie y en ese momento so mayoría de la energía cinética que empieza a calentar; la adición de calor ca sustancial incremento de la temperatura en el punto de impacto, la suces electrones golpeando en el mismo lugar causa fusión y evaporación del metal bas crea vapor de metal donde el rayo electrónico viaja a través del vapor much fácilmente que en el metal sólido, lo que causa que el rayo penetre más profund en el metal base, el patrón de ancho en la penetración es sumamente estrecha
produce una proporción que puede exceder del orden de 1 a 20; como la dens Sign up to vote on this title poder se aumenta, la penetración también lo hace, además la velocidad de enfria Useful Not useful es muy superior y para muchos metales es muy ventajosa, sin embargo para e carbono esto es una desventaja y pueden ocurrir grietas.
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En un sistema de gran vacío, el rayo electrónico puede localizarse tan lejo pieza de trabajo como 762 mm (30 in.), en la cámara de vacío medio la dista
funciones se reduce a 304,8 mm (12 in.), los espesores que pueden soldars cámara alta son de hasta 152,4 mm (6 in.), mientras que en la cámara d mediana se reducen los espesores a soldarse 50,8 mm (2 in.). El desarrollo más reciente del sistema es un rayo eléctrico de vacío secto aquí el área de trabajo se mantiene la presión atmosférica durante la soldad pistola de rayo se aloja en una cámara alta de vacío, donde hay varias c intermedias entre la pistola y el área de trabajo, cada una de estas plata intermedias se reduce la presión por medio de bombas de vacío; el rayo pasa a de un pequeño orificio bastantemente grande para el pequeño volumen de a medio de estas cámaras diferenciales de presión, un gran vacío se mantien cámara de la pistola eléctrica; el máximo espesor que se puede sol aproximadamente 51 mm (2 in.), además con este sistema se utiliza una fue
poder de alto voltaje. El aporte de calor en la soldadura con rayo eléctrico se controla por variables: Número de electrones por segundos que chocan en la pieza de trabajo o c emitida. Velocidad de los electrones al momento del impacto, el potencial acelerador. El diámetro del rayo en la pieza de trabajo, el tamaño en el lugar del rayo.
Velocidad de trabajo o la velocidad de la soldadura.
Casi todos los metales pueden ser soldados con el proceso del rayo eléctr metales que a menudo se sueldan son las súper aleaciones, metales refra Sign up to vote on this title metales reactivos, aceros inoxidables y muchas combinaciones de materiales disím Useful Not useful
SOLDADURA POR FRICCIÓN (Friction Welding [FRW]).
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Hay dos variaciones del proceso de soldadura por fricción, las que se desc continuación:
En el proceso original, una parte es sujetada fijamente y la otra parte es rot un motor, el cual mantiene una velocidad rotacional esencialmente consta dos piezas son puestas en contacto bajo presión por un periodo de tiempo presión especifica. El poder rotativo se libera de la pieza aumentando la p cuando esta se detiene la soldadura se completa; este proceso puede con exactamente mientras la velocidad, presión y el tiempo estén estrict regulados. La otra variación es la soldadura por inercia, un volante se hace girar por un hasta que una velocidad preprogramada se alcanza, este a su vez rota una piezas para soldar; el motor se desembraga del volante y la otra parte pu soldada colocándola en contacto bajo presión con la pieza en rotación, dura tiempo determinado en el cual la velocidad rotacional se reduce hasta det
una presión adicional es provista para completar la soldadura. Ambos métodos utilizan calor friccional y producen soldadura de similar aunque el primer proceso mantiene un mejor control, ver la fig. 6.9 que m estos procesos:
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Este proceso es capaz de soldar la mayoría de los metales y también pue muchas combinaciones de metales disímiles.
SOLDADURA POR RESISTENCIA.
La soldadura por resistencia es un procesos en el cual la unión se produc calor obtenido desde una resistencia eléctrica empleando un circuito y luego
aplicación de presión, para lograr una sólida unión; la forma más simple del pro la soldadura por puntos, donde la presión se provee sujetando dos o más traslapadas entre dos electrodos, la fig. 7.0 se detalla esto:
Fig. 7.0 Principios de la soldadura por resistencia [The Welding of Aluminium and its Alloys]
Una corriente pasa entre electrodos, generando suficiente calor
interconexión de la resistencia en el flujo de corriente de tal manera que la fusión Sign up to vote on this title se forma un punto de soldadura y una fusión autógena se produce entre las lám Useful Not useful calor generado depende de la corriente, el tiempo que esta pasa y la interfas resistencia. La alta corriente en un bajo flujo de voltaje a través del circuito esta
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La combinación de estas dos ecuaciones da la energía calórica; por prácticas un factor relacionado con la pérdida de calor debe ser incluido, es por e la formula actual de la soldadura por resistencia es: H (Energía Calórica) = I 2 x R x T x k
En la formula I es la corriente al cuadrado en amperes, R es la resistenc pieza de trabajo en ohms, T el tiempo de la corriente fluyendo por seg. y k repres perdida de calor a través de radiación y conducción. La resistencia es una función de la resistividad y las condiciones de la su del material base, tamaño, forma y material del electrodo además de la presión a por estos; en la mayoría de las aplicaciones los electrodos son enfriados por ag minimizar el calor generado entre ellos y la pieza de trabajo. La soldadura por resistencia reforzada es usada principalmente en la indu
producción masiva; la industria automotriz es el usuario principal de este p seguida de la industria de electrodomésticos, además de ser usada por industrias confeccionando una variedad de productos hechos de metales de d espesores, también se usa en la industria del acero para fabricar e instalar cañ pequeñas secciones estructurales. La soldadura por resistencia tiene la ven
producir un alto volumen de trabajo con una elevada velocidad y no requiere m de aporte, además que la alta calidad de la soldadura es habitual. La posición cuando se trabaja con este proceso no es un factor, particula cuando se trabaja con materiales delgados; la mayoría de los metales pueden s con este proceso, pero la dificultad puede encontrarse al soldar ciertos met secciones más gruesas; los metales, los espesores y el diseño de lasunione Sign up to vote on this title relacionados con la resistencia específica del proceso, ciertos requiere Not useful Useful materiales tratamiento térmico luego de soldar, para satisfacer las propiedades mecánicas.
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Otro grupo son los metales preciosos, los cuales son difíciles de soldar po de la alta conductividad térmica y el último grupo son los metales refractarios, los
tienen un extremadamente alto punto de fusión y son más difíciles de soldar. Estas tres propiedades pueden ser combinadas en una formula la cual pro indicación cuan fácil de soldar (soldabilidad) es el metal, esta formula es: W = R x 100 F x Kt
En la formula W es soldabilidad, R es la resistividad, F es la tempera fusión del metal en ° C y Kt es la conductividad térmica relativa, si la soldabilid esta por debajo de 0,25 es una evaluación pobre, si W está entre 0,25 y considerable y si se encuentra entre 0,75 y 2 la evaluación es buena, sob soldabilidad es excelente; el acero dulce debe tener una soldabilidad de alrededo y el aluminio tiene un factor desde 1 al 2 dependiendo de la aleación.
Dentro de la soldadura por resistencia existen al menos siete impo procesos, entre los que se cuentan:
Soldadura Instantánea (Flash Welding)
Soldadura por Alta Frecuencia (High Frecuency Resistence Welding) Soldadura por Percusión (Percusión Welding) Soldadura por Proyección (Projection Welding) Soldadura por Costura (Resistence Seam Welding) Soldadura por Puntos (Resistence Spot Welding ) Soldadura por Perturbación (Upset Welding)
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III. PREPARACIÓN Y CUIDADOS DEL MEDIO AMBIENTE EN TRABAJOS DE SOLDADURA
Como parte no menos importante de los procesos involucrados en la cal un producto terminado, es el manejo y almacenamiento adecuado de los comp de aluminio, tanto como el corte, mecanizado, desoxidación y la limpieza. El alum un material relativamente blando, pudiéndose rayar o abollar fácilmente por un manipulación o por equipamiento inapropiado de alzamiento o levante; las pin
agarre comúnmente usadas para las planchas de acero pueden dejar marca quijadas y sus cadenas pueden producir rayas y abolladuras. Una solución a las de las pinzas es, colocar un material blando como madera o bloques de polieti las caras de las quijadas; para el levante deben ser ocupadas sogas o fajas de debido a su excelente resistencia; hay que tener siempre en mente, que materiales son más delicados que el acero y se hace necesario una mayor preoc del mantenimiento de cualquiera de los equipos de levante, por otro lado partículas duras pueden incrustarse en el embalaje protector o en las corr levante, resultando rayado el material. El almacenamiento es otro factor importante para que las superficies del a no sufran deterioros; idealmente el producto debe ser almacenado en un lu ambiente seco, limpio y de buena ventilación, separando las caras de las planch
de otras y apilando en línea sus lados, para que la condensación en las planchas ser eliminada de las superficies, reduciendo los riesgos de acumulación de agu suciedad, también ayuda a reducir las posibles rayas por el arrastre de las p cuando se quiere sacar fuera de la pila. físic En la fabricación con aluminio es ideal, queSign lasupáreas sean separadas to vote on this title usefulcomo esme de otras zonas de trabajo; por ejemplo, el polvo deUseful actividades Nottales
se asientan en la superficie causando problemas; el aluminio y el acero nunca
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Tres métodos comúnmente usados para limpiar el aluminio son: con dilu mecánicamente y químicamente.
Los diluyentes eliminan las grasas, aceites, suciedad y partículas sueltas, lo más efectivo en superficies lizas y cuando la contaminación no está firm adherida. Los diluyentes incluyen un amplio rango de productos comerci disponibles; como ejemplo: el acetona, pero no se deben usar los hidrocarbur como el tetracloruro de carbono y el tricloroetileno; estos se descompo presencia del arco para formar gases altamente tóxicos como el fosge precauciones de seguridad deben observarse cuando se usan todos los solven Los componentes para soldar pueden ser planos, preformados, tener fa corte, aserruchados, procesados para dar la forma deseada o proveer la prep para la soldadura; los lubricantes usados durante estos procesos deben ser rem para mantener una buena calidad de la soldadura.
Los métodos mecánicos de limpieza incluyen, raspado, limado, cepillado, am fricción con viruta metálica; ya que estos métodos son costosos, estos de usados solo en las áreas de soldadura; el cepillado puede ser hecho con un duro o un cepillo rotativo eléctrico, ambos tipos deben tener cerdas de inoxidable, las cuales deben mantenerse limpias y se recomienda desengrasa los solventes o diluyentes que se ocupen. Antes de cepillar el área de la u debe desengrasar, lo cual asegurará que el cepillo permanezca limpio y
adhiera contaminación en la superficie de aluminio. Pulir la superficie de a también puede agregar contaminación, es por eso que solo una ligera debería servir para el cepillado eléctrico; la limpieza con amolado e conveniente hacerla con un disco grano 80 de capa abierta para oxido de al Sign up to vote on this title este proceso es esencialmente usado para remover la gruesa capa de oxido a Useful Not useful con manchas de agua (el cepillo y el tratamiento químico no son efectivo). A la limpieza mecánica, el metal se debe desengrasar.
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Tratamiento químico es útil para una gran cantidad de cosas, elimina contaminación de la superficie y las gruesas capas de oxido, sin emba
superficies tratadas tienden ha ser más absorbentes que antes, así pued contaminarse, si no se protegen y deberán ser limpiadas poco antes de solda la tabla Nº 17.
La tabla Nº 17 detalla el tipo de tratamiento químico y la planificación para su ap SOLUCIÓN Ácido Nítrico
CONCENTRACIÓN Temp. °C 50% AGUA 50% HNO3 Grado Técnico
PROCEDIMIENTO
PROPÓS
18 - 24
Sumergir 15 min, enjuagar con agua fría, caliente y secar.
Elimina película de soldadura
70
Sumergir 10 a 60 seg, enjuagar con agua fría, Sumergir 30 seg, enjuagar con agua fría, caliente y secar.
Remueve una película de oxi todas las oper de soldad
Hidróxido de Sodio seguido por Ácido Nítrico
5% NaOH en Agua HNO 3 Concentrado
18 - 24
Acido Sulfúrico - Crómico
5 Litros H2SO 4 1,4 kg CrO 3 40 Litros de Agua
70 - 80
Acido Fosfórico - Crómico
1,98 Litros de 75% de H 3PO3 0,65 kg de CrO 3 45 Litros de Agua
95
Remojar de 2 a 3 min, Elimina las enjuagar con agua fría, la capa del trat caliente y secar. térmico y la de oxid Remojar de 5 a 10 min, enjuagar con agua fría, Remueve caliente y secar. recubrimie anódico
[The Welding of Aluminium and its Alloys]
Una vez desengrasado y limpio el metal base este debe soldarse en un corto de tiempo, cuatro horas estarían dentro de lo razonable, los componentes mantenerse en una condición limpia durante este tiempo, pudiendo requerir
material este recubierto por una lamina de poliuretano o por papel de envolver piezas se dejan durante la noche, las uniones pueden precisar una limpieza a Sign up to vote on this title dispuesta solo en las uniones, así que es aconsejable limpiar solo esas partes p Useful Not useful puedan soldarse dentro de un periodo de cuatro o cinco horas.
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La necesidad de remover la película de óxido antes de soldar reduce los de porosidad y durante la soldadura disipar esta película evita la falta de fusi
entrampado de la película de óxido. El oxido de aluminio (Al 2O3) es muy tena rápida formación, el cual da al aluminio una excelente resistencia a la corrosió un alto punto de fusión (2060 °C) comparado con el aluminio puro, el cual ti punto de fusión de 660 °C. En la soldadura por arco protegida por gas se produce un fenómeno c como limpieza catódica, la cual se emplea para dar los resultados deseados; cu electrodo es conectado al polo positivo de la fuente de poder y pasa corriente co hay un flujo de electrones de la pieza de trabajo al electrodo, con iones viajand dirección opuesta y bombardeando la superficie de la pieza de trabajo, este bom de iones rompe y dispersa la película de óxido y permite que el metal de la so fluya y se funda con el metal base. Otro factor importante a la hora del mantenimiento del espacio físic
posterior protección de la soldadura es en el diseño, comúnmente pasando por visión del soldador hacia la zona de fusión y la distancia necesaria para este trabajar cómodamente; frecuentemente estos errores pueden ser reconoc corregidos en la etapa de proyecto gracias a la experiencia de un in especializado. La distancia que el operador toma a partir de la aplicación de la soldadura ser fácilmente comprobada, idealmente esta distancia debe ser estar alrededor d
450 mm, además debe tenerse en cuenta que el diámetro de la careta o ca soldador es aproximadamente de 300 mm lo cual puede afectar el acceso requer uniones deben ser accesibles para poder soldarlas y los soldadores debe cómodos con su equipamiento para poder producir una soldadura de alta calida Sign up to vote on this title requiere de suficiente espacio que permita el libre movimiento del soplete o Useful Not useful soldadora y su electrodo, permitiendo operar en el charco de la soldadura correcto ángulo de trabajo.
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Una situación que a menudo se encuentra en la práctica, cuando los diseñ no toman en cuenta la necesidad de un acceso adecuado; por otro lado tam
pueden presentar problemas cuando se sueldan accesorios, planchas o cañería boquilla se presenta en la superficie con un ángulo menor de 45°, el acceso agudo ángulo es difícil, resulta en defectos por falta de fusión en la raíz de la so como se ilustra, en la fig. Nº 7.1.
Fig. 7.1 Problemas de accesos en terminaciones con ángulos en planchas y cañerías [The Welding of Aluminium and its Alloys]
Se debe tener en cuenta estos espacios a la hora de diseñar una est puesto que además de la facilidad para que el soldador trabaje de forma cóm debe considerar en el futuro la mantención y limpieza de los sectores so pudiendo esto influir en modificar el diseño original.
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IV. REQUERIMIENTOS TÉCNICOS EN LA APLICACIÓN DE L SOLDADURA
La seguridad del personal que está involucrado en la aplicación de los p de soldadura debe ser de consideración primordial, todas las precauciones que se deben asegurar que el proyecto de construcción o reparación llegue a término peligro y en la mayor parte de los casos la seguridad es un factor de sentido
Cuando la soldadura o el corte se aplican, existen peligros específicos en la se que deben tomarse en cuenta y tomar adecuadas precauciones:
Los ojos y la piel expuesta se tienen que protegerse de la intensa ra luminosa y del calor de la soldadura o flama del corte. La ropa protectora para los procesos de soldadura varían con el t naturaleza y la posición de los trabajos a realizar, los soldadores deberían llevar trabajo sin aberturas para impedir que los rayos del arco entren en contacto con además de aquellos trabajos cercanos a la zona de la soldadura también se deb ropa protectora. La ropa de lana debe preferirse ante el algodón, ya que la lana no se q daña fácilmente por la salpicadura de la soldadura, ayudando además a prot soldador de los cambios de temperatura. La ropa de algodón, si se usa, deb químicamente tratada para reducir su combustibilidad, cualquier otra ropa, deber razonablemente libre de grasa o aceites. Las chaquetas, delantales, capas o cobertores de hombros deben ser de materiales resistentes al fuego u otro material adecuado para usarse como pro en contra de la salpicadura del metal derretido, el calor irradiado y las chispas. Las chispas se pueden alojar en los pliegues de las mangas, bolsillos de la Sign up to vote on this title los puños de los overoles o pantalones, por lo cual las mangas y cuellos
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mantenerse abotonados y los bolsillos deben eliminarse del frente, si no es pos debe evitar mantener en los bolsillos cualquier material inflamable como f
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Por otro lado el arco eléctrico desprende radiaciones visibles y no visibles, de estas últimas se tiene en los rayos ultravioletas e infrarrojos, los cuales son
provocan los mayores daños. El tipo de quemadura que produce el arco permanente, aunque extremadamente doloroso, su efecto es como tener arena ojos, además de afiebrarse y asimilar una intolerancia a cualquier tipo de luminos A fin de asegurar una completa protección, el vidrio protector debe pos densidad adecuada al proceso e intensidad de corriente utilizada (amperios), la t 18 ayuda en la selección del vidrio adecuado para las diversas mascaras o caret soldar. La tabla Nº 18 una guía para seleccionar la densidad del lente filtro:
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La perdida auditiva ya sea parcial o total, es el resultado directo del trabaj protección adecuada en los lugares de la construcción, para evitar esto existen d
dispositivos protectores. Los procesos de soldadura y corte incrementan el polvo y los niveles de cerca de la construcción, es por eso que la ventilación adecuada debe pr para todo el personal en el lugar de la aplicación de la soldadura, ahora si se en espacios confinados deben estar adecuadamente aireadas para imp acumulación de materiales tóxicos, gases combustibles o posibles diferen oxígeno, para corroborar esto se deben emplear instrumentos de monitoreo atmósferas dañinas. Donde sea imposible proveer ventilación adecua respiradores abastecidos de aire o mascaras conectadas a mangueras con aire ocuparse.
En general la ventilación mecánica será provista al soldar o cortar descubiertos, bajo las siguientes condiciones: En espacios inferiores ha 284 m2 para soldar. En un lugar que tenga una altura al techo menor de 5 m. •
•
•
En espacios confinados o donde hayan barreras que obstruyan la ventilac
La ventilación debe tener como mínimo una velocidad de 57 m 2 / soldador; la ventilación naturales considera suficiente para los procesos de sold corte, cuando las condiciones nombradas anteriormente no se encuentran prese el trabajo.
En casos específicos, son otros los factores involucrados en los disposit respiración que deben proveerse, estos incluyen: Sign up to vote on this title Condiciones atmosféricas. Useful Not useful Calor generado. •
•
Presencia de solventes volátiles.
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Remover todo material inflamable, tales como el algodón, paños, gasolina, etc., de la zona adyacente a la soldadura.
No hacer soldaduras en construcciones con pisos de madera, a menos qu sean protegidos del metal ardiente por medio de telas resistentes al fuego, otro material a prueba de fuego, asegurando que las chispas no caiga en el o o en cualquier componente del equipamiento para soldar. No dejar colillas, residuos de aluminio o herramientas en el piso o alrede equipo soldador, ya que los accidentes o incendios pueden ocurrir. Mantenga los extintores con la carga adecuada para el tipo de trabajo este realizando, asegurándose que estén operativo en todo momento y que alcance de todos. Marque las piezas calientes luego de soldarlas o acumúlelas en un sitio de para esto. La humedad entre el cuerpo y algo electrificado forman una línea a tie
puede conducir corriente al cuerpo del operador y producirle un choque eléctr El operador nunca debe estar sobre una posa o el suelo húmedo cuando como tampoco trabajar en un lugar húmedo, deberá conservar sus manos, vestim lugar de trabajo completamente seco. Todas las personas involucradas en los procesos deben estar familiarizad las normas de seguridad aplicadas al trabajo. Los cilindros de gas comprimidos deben manipularse cuidadosamente y
asegurarse cuando estén en uso; la tapa protectora de la válvula tien mantenerse hasta el acoplamiento del equipo al envase y dejarse a la mano. Antes de conectar el regulador a la válvula del cilindro, esta debe a cerrarse momentáneamente, para limpiar el polvo o suciedad que de otra Sign up to vote on this title podría entrar en el regulador. El operador de laUseful válvula debe parase a un l Not useful manómetro regulador, nunca delante de el.
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Hay tres formas fundamentales de soldadura: a tope, de filete y de bo que se ilustran a continuación:
SOLDADURA A TOPE
SOLDADURA DE FILETE
SOLDADURA DE BORDE
En la fig. 7.2 se muestran en general algunos tipos de uniones más usad se ocupan en la soldadura.
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POSICIONES DE SOLDADURA.
Soldar en posición plana o bajo la mano debe preferirse ante cualquier otra posi fácil para el operario depositar un metal de gran calidad y con una gran veloc charco es mayor en esta posición, con una lenta solidificación y velocid enfriamiento, permitiendo a los gases desarrollarse gradualmente desde el
reduciendo la porosidad. La fuerza de gravedad en posiciones tales como ve horizontal implica que el charco tiende a caer, haciendo más difícil lograr un p soldadura aceptable, estos efectos son más marcados en el proceso MIG que con es por esto que la posición plana da mejor calidad de soldadura a un menor c soldadura a menudo es hecha en la posición definitiva de las estructuras, para han desarrollado técnicas para todas las posiciones, las cuales se pueden clasific acuerdo a la posición que se encuentra la unión o las secciones que se soldarán. En general la calidad de la soldadura es determinada por los procedim específicos y la habilidad de los soldadores u operario de la soldadura para aplica procedimientos; muy a menudo las decisiones en, como debe hacerse la solda metal de aporte y los parámetros de la soldadura se dejan a elección del o mientras esto pueda ser aceptable en situaciones donde la calidad de la solda solo incidental para la integridad de la fabricación, pero no se permite cuando es para el desempeño de los componentes.
La necesidad que soldadores calificados trabajen en el procedimiento menudo un requisito ya sea por la norma que se aplique, las especificaciones téc el contrato del proyecto. Los principios de aprobación de la calificación, están b en requisitos estándar de ensayo de las piezas de prueba, una lista de condicio
número de variables esenciales y los rangos correspondientes de aprobación. vote on this En la calificación, el soldador u operario Sign estáup to obligado a title soldar una p Useful Not useful plancha o cañería de prueba, de un material quees igual oparecido a la existen soldadura de producción; las pruebas son sometidas a ensayos no destruc
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Estas pruebas no garantizan que el soldador producirá soldaduras satisf cada vez, pero se podrá eliminar o evitar el empleo del personal cuyo trabajo
aceptable. Consecuentemente, durante los procesos de construcción, los sol deben ser inspeccionados antes y después de terminar. La fig. 7.4 se muestra los tipos de pruebas que requieren los soldador calificar, para las diversas posiciones de soldadura.
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V. EVALUACIÓN E INSPECCIÓN DE LA SOLDADURA
Las uniones son inspeccionadas por dos razones, la primera se us
determinar la calidad de las uniones y garantizar que esta se ajusta a la aplicac
las especificaciones, los defectos de la soldadura son detectados y localizados
lugar, así la parte inaceptable puede ser removida y reemplazada con un m
buena calidad. La segunda es tan importante, pero frecuentemente menos reco
la inspección sirve como un control de calidad de los soldadores o de los procedim
de la soldadura, registrando como ocurren los diversos tipos de defectos, den
cuando es necesario cambiar los procedimientos de la soldadura, cuando se utiliz
practica una soldadura pobre o cuando los soldadores u operarios deberí recalificados.
Una fabricación responsable estará sujeta a los registros de inspección
proveer información anticipada si las operaciones de soldadura necesitan aten
fabricante podrá remediar los problemas lo suficientemente rápido como para im perdida de tiempo y el alto costo de las reparaciones frecuentes.
El tipo de inspección, los criterios de evaluación y los requisitos o requerim
de los inspectores deben quedar establecidos en el contrato o especificación técn
soldaduras inspeccionadas deben ser evaluadas y determinar si pueden ser rep
fuese el caso o si se adaptan bajo todos los conceptos de las especificacio
inspector debe conocer las limitaciones de los métodos de prueba, el materi
proceso de la soldadura, idealmente el inspector también debe ser integro y deb dispuesto a aceptar la responsabilidad del cargo. A modo general, los métodos de inspecciones no destructivas disponibles para examinar soldaduras son las siguientes:
Visual
Partículas magnéticas
Líquidos penetrantes
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Los métodos y magnitudes de las inspecciones varían con la naturaleza
trabajos y lo critico de ciertas uniones, los siguientes factores se deben considera selección de los métodos no destructivos de soldadura:
Material de la prueba
Procesos de unión
Geometría del material
Defectos posibles o esperados y su orientación
Consideraciones económicas
Algunas soldaduras pueden requerir combinaciones de dos o más méto inspección para proveer una adecuada evaluación; resultados cuestionables
método a menudo pueden ser verificados por otro método. Los métodos destr
son usados principalmente en la calificación de los procesos de soldadura, sold operarios y al mismo tiempo para el control de calidad. INSPECCIÓN VISUAL (de forma general)
Es el procedimiento de inspección más ampliamente usado, siendo el más el más fácil y el más barato; los equipos comúnmente usados son una lupa, una
un espejo telescópico, los cuales son útiles para inspecciones dentro de esta
cañerías o áreas confinadas. Las inspecciones visuales son siempre requerida
evaluación de la soldadura, sin embargo, no revelarán defectos a intervalos o dim
defectos de superficie. Antes de soldar, se debe remover el escoria, la película de
grasa, pintura, aceite y la suciedad; se deben preparar los bordes, alinear y ajus
partes; la lista de requerimientos de la soldadura debería ser puntual e indicar to
uniones ha ser inspeccionadas para la conformidad de los requisitos de prepa colocación, alineación y limpieza.
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INSPECCIÓN PENETRANTE (de forma general)
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Fig. 7.3 Características principales de la inspección de tintas penetrantes [The Welding of Aluminium an
El tinte fluorescente da mayor sensibilidad que el tizne de contraste y no r
el uso de un revelador de contraste, pero se hace preciso el uso de la luz ultravi
preferentemente en un lugar oscuro; los limpiadores, tintas penetrantes y revel se consiguen en aerosoles, haciendo el proceso sumamente portátil y de rápido el lugar.
Las inspecciones dentro de lugares en posición plana no son complicadas,
penetrante ha sido desarrollado con una consistencia como jalea que puede usar llevar a cabo inspecciones en las posiciones verticales y sobre cabeza.
Aunque la técnica es simple para su aplicación, la interpretación de los res
Sign up to vote on this titleo el penetra puede ser difícil, en particular si la superficie es naturalmente rugosa Useful Not useful atrapado en características geométricamente aceptables; el personal encarga
consiguiente debe ser entrenado y para muchas inspecciones de este tip
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INSPECCIÓN DE CORRIENTE PARASITA (de forma general)
La corriente parasita es un proceso que puede usarse en cualquier mater
pase la corriente eléctrica; una bobina transporta una corriente alterna, que s
sobre la pieza a examinar, donde se le induce una corriente parásita, los d
interrumpirán el flujo de la corriente y estas perturbaciones pueden ser detectad
una segunda bobina de búsqueda. Su exactitud puede ser afectada por las cond
metalúrgicas, su punto muerto y las dimensiones de la bobina, por esta ra pruebas de corriente parásita son usadas raramente en componentes soldados,
son excelentes en examinar tubos continuamente soldados en fábricas de tubería El proceso ha sido desarrollado durante los recientes años, creando un
portátil y más simple de usar, un microprocesador base controla las unidad
registro, perfeccionando la tolerancia de las sondas y lo ligero de su electrón
permitido que la técnica pueda ser usada en el lugar para el examinar estructu
funcionamiento, la cual es una herramienta efectiva para la detección de gr problemas de corrosión.
Su uso es limitado para inspeccionar soldaduras, sin embargo es comúnme el examen de soldadura de tubos continuamente contin uamente soldados. INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO (de forma general)
La inspección por ultrasonido usa los mismos principios que el sonar, un
sonora emitida desde un transmisor, rebota en un u n objeto y esta reflexión es capta
un receptor, la dirección y distancia del objeto puede determinarse por medir el la tiempo entre la transmisión y la detección del eco. En componentes soldados,
hace usualmente movimiento una pequeña sonda que tiene ambos instru
(transmisor y receptor), sobre el producto que se examinará, lo que exteriorizará en la pantalla del osciloscopio.
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Useful Not useful La sonda transmite un rayo ultrasónico que pasa a través del metal y se
al regreso cualquier defecto, así como el brillo de un soplete en un espejo, en p
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La frecuencia de las ondas del ultrasonido están generalmente en el rango 2 a 5 MHz, la frecuencias bajas son usadas para el examen examen de material de grano
y en superficies rugosas, las pruebas con alta frecuencia son usadas para la de
de los pequeños defectos tales como las grietas, las incrustaciones no metálica
de fusión. El ángulo de la sonda debe seleccionarse para optimizar la reflexión d
ya que la proyección de este a la pieza a examinar con un ángulo normal a la sup
es ideal para la detección de los defectos laminares, lamin ares, es decir, paralelos a la super inspección y para determinar el espesor de la pancha.
Las sondas angulares son adecuadamente para la detección de los defe
ángulos respecto a la superficie de la l a plancha, tales como la falta de fusión fu sión latera
paredes, aquí el defecto está en el bisel de la preparación para soldar y son más para detectar por una sonda de un ángulo apropiado; el rayo puede pasar por el de la plancha, permitiendo una un a larga distancia de donde se encuentra la sonda.
El método normal de inspección es escanear con la sonda la superficie de
base, adyacente a la soldadura, para hacer esto la superficie debe estar libre de e
perlillas de la soldadura, rugosidad, el metal base debe estar idealmente li
laminación y de excesivas impurezas. Un acoplamiento generalmente de agua, grasa o glicerina, son aplicadas para formar una película en la superficie de la probar, esto ayuda a la transmisión sonora.
Para asegurar que todos los defectos en la soldadura y en la ZAC (zona af
por el calor) sean detectados, la sonda debe escanear sobre la totalidad del larg soldadura y las secciones transversales; la posición y dimensión precisa del
dependerá de las marcas fuera de la soldadura, los defectos que yacen paralelam
haz emisor pueden perderse, para asegurar que esto no ocurra, hay que escan dos direcciones, a 90° una da la otra. Sign up to vote on this title
Useful Not useful general) INSPECCIÓN RADIOGRÁFICA (de forma
La inspección radiográfica es una técnica que involucra tomar una fotogr
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Cualquier radiación, ya sea de rayos X o rayos gama, son absorbidos a
que atraviesan el material, esta absorción se incrementa a medida que la densid material se acentúa, de tal manera que si una película fotográfica se coloca en
opuesto de la fuente de radiación, cualquier área menos densa aparecerá secciones obscuras en el film, en la fig. 7.4 se muestra el proceso en acción:
Fig. 7.4 Características principales de la inspección radiográfica [The Welding of Aluminium and its
Para fotografiar una unión de soldadura, se requiere una adecuada fue radiación, una película y algunos métodos para procesar la película; esto Sign up to vote on this title
generalmente requiere de un cuarto oscuro, donde se puede revelar, fijar, lavar, Useful Not useful ver la película. La radiación puede producirse por un tubo de rayos X, la
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La fuente de los rayos gama no se puede apagar o desconectar, los isótop
almacenados en contenedores especialmente equipados con, ya sea un puer
puede ser abierto remotamente para exponer la fuente o desde el cual puede de fuera en caso de ser requerido, ver la fig. 7.5.
Fig. 7.5 Muestra un isótopo radioactivo con su sistema de proyección [The Welding of Aluminium and i
Las pistolas de neutrones y electrones, también son usadas para producir de alta energía, esto puede usarse para examinar materiales de la misma forma
rayos X y la radiación gama, estos equipos no están fácilmente disponibles, pero
usos industriales, particularmente para espesores muy Sign up to votegruesos, on this title donde los
Usefulfuentes Not useful tiempos de exposición serían requerido usando inferiores de
convencional.
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El diámetro más delgado del alambre o el menor agujero que puede ve entonces expresado como un porcentaje del espesor de la pieza; otro control de
calcula la densidad de la radiografía, la cual se puede medir fácilmente c densímetro, idealmente la densidad debería estar entre 1,8 y 2,5. La radiación X es generalmente de mejor calidad que las producidas
radiación gama, las diferencias en el espesor de las muestras, darán como re
variaciones en la densidad que puede hacer que la película sea demasiado obs
insuficientemente densa para la detección de los defectos precisos; la interpreta
las radiografías debe estar a cargo de personas que están entrenadas y experime
debiéndose realizar en un cuarto oscuro viendo en un visor diseñado para esto tabla Nº 19 se observan las imperfecciones en las uniones soldadas en aluminio.
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En la tabla Nº 19 se muestran los defectos, comentarios y sus falencias:
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VI. CONCLUSIÓN
El ingeniero debe estar en pleno conocimiento de las características del m con el cual se trabajara (en este caso aluminio), para luego poder definir el
equipamiento y maquinarias a usar, el tipo de procesos y su entrono (en algunos
dos o más procesos pueden probar ser igualmente eficientes para un trabajo da tipo de trabajadores y operarios que se requieren para ejecutar estas labores. A la hora de proyectar se debe acordar con el cliente si se empleará o
norma. Sí existe el acuerdo sobre una normativa en particular, no solo se d
respetar los protocolos de la norma, sino que debe estar por escrito en el contr
alcances de cuando y donde se aplicará, además de estar sujeto a la administrac
parte de la norma escogida, en el anexo A se da un ejemplo de una especificac procedimiento de soldadura WPS.
En el caso de que no se use alguna norma en particular, se deberá ind
procedimiento aceptado por las partes donde el ingeniero debe especificar el met
para lo que se desee construir, según los requisitos y servicio del diseño; de
poseer información metalúrgica del material, selección del proceso de corte y sold especificando el adecuado material de aporte, etc., además de indicar en los
cuando corresponda, así como el diseño de las uniones y sus respectivos símbolo
dibujos detallados de estas uniones. Por otro lado el ingeniero debe determi
requerimientos de la soldadura y debe desarrollar o seleccionar las secciones apro de esta, lo cual esta basado en el diseño que se desarrolla.
El ingeniero debe establecer la necesidad de procedimientos de inspeccion determinar la calidad de la soldadura, para lo cual este debe estar familiarizado
métodos de ensayos destructivos y no destructivos para su evaluación, de
Sign upespecificar to vote on this el titleprocedimie conocer sus capacidades y limitaciones. Se debe Useful Not useful inspección, además de la extensión y o lugares específicos de estas, así co
exámenes y pruebas a realizar.
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Anexo A
La necesidad de que soldadores calificados deban trabajar en procedimie soldadura aprobados, es a menudo un requerimiento de la norma que se este ap de acuerdo al diseño o un requisito de especificación del contrato; además necesario para que el constructor pueda demostrar al cliente, a las auto reguladoras o si fuese el caso de daño o perdida de la estructura a una corte de que la soldadura fue hecha de acuerdo a las exigencias y con la calidad requerida Para esto se debe desarrollar una especificación del procedimiento de sold WPS (weld procedure specification) es una instrucción escrita que especifican ma consumibles y preparación de los bordes o cantos para una unión determinada, acuerdo a la norma especificada, así como y la ejecución de la secuencia del tr
en muchos casos los criterios de aceptación y métodos de inspección. El propósito del WPS es para asegurar que los criterios de aceptación pue encontrados consistentes, incluyendo propiedades mecánicas y niveles de defecto también es útil en implementar procedimientos de control de calidad, en estandar métodos de soldadura, los tiempos de producción, costos y controlar los hora producción, pero sin embargo su principal propósito es darle al soldador instru
claras, inequívocas de cómo debe hacerse una soldadura. Para confirmar que el procedimiento de soldadura que se siguiese es ca proveer la resistencia requerida y que este libre de defectos, el WPS es apro calificado por un documento que lo valida y respalda, el cual es denominado c reporte de calificación del procedimiento PQR (Procedure Qualification Record) o (Wled Procedure Approval Record). En el PQR se registran los valores reales de las variables del proceso de so Sign up to vote on this ytitlelos valores usado para ejecutar una calificación en una probeta soldada Useful Not useful resultados obtenidos de las pruebas y ensayos efectuados a la misma. Para efectos contractuales y para efectuar soldaduras similares en el fut
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REMADOR LTDA.
AV. Pedro Montt #495, Valparaíso. Manufactura de una Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS) según norma BS-EN 288 parte 4. Nº del WPS
Nº del PQR Locación Fabricante Principal proceso de soldadura Proceso de soldadura de raíz Tipo de unión Posición de soldadura
036/AL/82/PL 005/AL/82/PL 005/AL/82/PL Taller REMAPORT LTDA. 131-MIG 131-MIG Planche a Tope Plano
Organismo Calificador
TWI Mauricio Maureira De acuerdo con procedimiento AlMg4,5 Mn0,7 BS EN 573 Pl2
Supervisor de soldadura Método de preparación y limpieza Metal base Especificación Composición Espesor del material (mm) Desde 12 a 25 Diámetro exterior (mm) Desde > 500 a Detalle de la preparación para soldar (Dibujo) Diseño de la unión Secuencia de la soldadura
Detalles de soldadura
Ø del metal Ejecución Relleno
Proceso 131-MIG
de aporte (mm) 1,6
Marca del metal de aporte Clasificación del metal de aporte Garantía o instrucciones de secado Gas o tipo de fundente:
Corriente
Voltaje
(A) (V) 325 a 375 26 a 31
Tipo de corriente
Vel. alimentación del
/ polaridad CC +
alambre (m/min)
Velocidad de trabajo (mm/min) 400 a 450
Detalles de soldadura METRODE ER5556 BS 2901 Pt 4 5556A
Protección: 99,995% ARGÓN PURO (PUNTO DE ROCIO < Respaldo: Velocidad del gas protector: (l/min) Protección: 26 (l/min) Respaldo: Tipo de electrdo de tungsteno/tamaño (mm) Detalle del respaldo A5083 CINTA DE RESPALDO 35 mm x 10 mm Temperatura de precalentamiento (°C) 10 MIN Temperatura de interfase (°C) 200 MAX Sign up to vote on this title Tratamiento de temperatura post soldadura Useful Not useful Tiempo, temperatura, método (min, °C) Velocidad de calentamiento y enfriamiento * (°C/min) Otra Información *
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REMADOR LTDA.
AV. Pedro Montt #495, Valparaíso. Reporte de Calificación del Procedimiento (PQR)
005/AL/82/PL Organismo Calificador TWI Nº del WPS 036/AL/82/PL 036/AL/82/PL Supervisor de soldadura Mauricio Maureira Locación Taller Método de preparación y De acuerdo con Fabricante REMAPORT LTDA. limpieza procedimiento Nombre del soldador Juan Pérez G. Metal base AlMg4,5 Mn0,7 Fecha de la Prueba 21/03/07 Especificación BS EN 573 Pl2 Principal proceso de soldadura 131-MIG Composición Tipo de unión Planche a Tope Espesor del material (mm) 25 Posición de soldadura Plano Diámetro exterior (mm) Detalle de la preparación para soldar (Dibujo) Diseño de la unión Secuencia de la soldadura Nº del PQR
Detalles de soldadura
Ø del metal Ejecución Relleno
Proceso 131-MIG
de aporte (mm) 1,6
Marca del metal de aporte Clasificación del metal de aporte Garantía o instrucciones de secado Gas o tipo de fundente:
Corriente
Voltaje
Tipo de corriente
Vel. alimentación del
(A) 360
(V) 28
/ polaridad CC +
alambre (m/min)
Velocidad de trabajo (mm/min) 430
Detalles de soldadura METRODE ER5556 BS 2901 Pt 4 5556A
Protección: 99,995% ARGÓN PURO (PUNTO DE ROCIO < Respaldo: Velocidad del gas protector: (l/min) Protección: 26 (l/min) Respaldo: Tipo de electrdo de tungsteno/tamaño (mm) Detalle del respaldo A5083 CINTA DE RESPALDO 35 mm x 10 mm Temperatura de precalentamiento (°C) 10 MIN Temperatura de interfase (°C) 180 Sign up to vote on this title Tratamiento de temperatura post soldadura Useful Not useful Tiempo, temperatura, método (min, °C) Velocidad de calentamiento y enfriamiento * (°C/min)
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BIBLIOGRAFÍA.
The Welding of Aluminium and its Alloys, Gene Mathers.
Welding Aluminium: Theory and Practice, The Aluminium Associatio
MIG/MAG Welding Guide, Lincoln Electric.
Tig Handbook, Miller Electric Mfg. Co.
Haynes Techboock Welding Manual, Jay Storer and John H Haynes.
Soldering, Brazing & Welding, Derek Pritchard.
Manual de Soldadura, Pedro Claudio Rodríguez.
Welding Theory and Application, Department of the Army U.S.
Open House, Indura.
Welding Desing, Procedures and Inspection, Department of the Arm
Handboock of Mold, Tool and Die Repair Welding, Teve Thompson.
Guías de soldadura y de Seguridad, Miller.
Reglas para la Construcción y Clasificación American Bureau of Ship
Reglas y Guía Germanischer Lloy.
Reglas y Regulaciones para la Clasificación de Barcos Lloyd’s Registe
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