CAPITULO IV
CONVENIENC CONVENIENCIA IA TECNICA/EC TECNICA/ECONOMI ONOMICA CA DEL PROCESO PROCESO SEMIAT SEMIATOMATI OMATICO CO M.A.G VS. ELECTRODO REVESTIDO EN UNA UN A EMPRESA METAL METAL MECANICA Las tendencias actuales en el mundo por los procesos semiautomáticos M.A.G/OPE M.A.G/OPEN N ARC – y las condiciones condiciones faora!les faora!les "ue se están dando en nuestro nuestro pa#s pa#s para para "ue estos procesos procesos ayan ayan $anand $anando o mercado% mercado% nos &an motiado motiado a prese present ntar ar este este tra! tra!a' a'o% o% de!i de!ido do fund fundam ament ental al a "ue "ue el cost costo o por por (ilo (ilo de metal metal depositado con el proceso M.A.G es más !arato "ue con el proceso conencional )electrodo reestido*% por lo "ue &ace muy atractio. +i a esta caracter#stica importante del costo le sumamos la ersatilidad del proc proces eso o y la cali calida dad d del del met metal depo deposi sittado% ado% nos nos o!li o!li$ $a a pens pensar ar "ue "ue su implementaci,n en nuestro pa#s traer#a consecuencias positias en cuanto a su renta!ilidad en el sector metalmecánica. -ecimos "ue las condiciones en nuestro pa#s están dadas por"ue en la actual contamos con todos los factores positios% tales como •
Los e"uipos de ltima $eneraci,n% as# como e"uipos conencionales para el proceso proceso M.A.G. M.A.G. están al alcance alcance de nuestro nuestro mercado mercado y de acuerdo a cada una de las necesidades.
•
A!astecimiento ase$urado de los $ases CO0% AR1CO0% Ar% 2e% Ar1O 0 etc.
•
A!astecimiento de alam!res de soldadura% con sus respectios res pectios certificados de calidad% respaldados por entidades internacional como Lloyd3s Re$istre% American 4ureau of +&ippin$% Germanisc&er Lloyd.
•
5 lo "ue es más importan importante te LA 6N7EN 6N7ENC6O C6ON N -EL CAM46O CAM46O por parte el usuari usuario% o% lo "ue implica implica un compro compromis miso o de este este con sus proeedo proeedores res de e"uipos% $ases% alam!res de soldadura.
•
La capacitaci,n capacitaci,n del usuario usuario en la etapa inicial inicial del proceso es fundamental% fundamental%
pero &ay "ue de'ar constancia "ue no solo de!en ser los +oldadores% sino todos los 78cnicos y / o Profesionales inolucrados. Los proeedores de má"uinas% $ases% alam!res% están en la o!li$aci,n de !rindar este sericio.
4.1 VENTAJAS DEL PROCESO MIG/TUBULAR VS. ARCO MANUAL Las principales enta'as son
Mayor eficiecia !e !e"o#ici$% Este t8rmino nos indica la cantidad real de soldadura "ue se deposita en relaci,n a la cantidad comprada.
9i$. :.; cuadro de comparaci,n Como Como se puede puede o!ser o!serar ar%%
los elect electrod rodos os tienen tienen
menor menor eficie eficienci ncia a
)mayores )mayores p8rdida p8rdidas* s* "ue los otros procesos procesos.. Estas p8rdida p8rdidas s son coli colillllas as
por
);< – ;= >* % por recu! recu!ri rimi mient ento o y escor escoria ia );< – :< >* % por por
salpicaduras ) = – ;= >*% protecci,n $aseosa ) 0 – = >*% etc. Con el alam!re en rollo se tiene un alto rendimiento% se minimi?an las p8rdidas% normalmente se consume toda la !o!ina de de alam!re% p8rdidas por colillas son desprecia!les% p8rdidas por salpicaduras es m#nima.
Mayor &ac'or !e o"eraci$. Este t8rmino inolucra la cantidad de tiempo en "ue el soldador está efectiamente soldando o al tiempo en "ue se &ace arco por &ora de
tra!a'o.
9i$. :.0 cuadro comparatio tiempo/&r Como se puede er en los procesos continuos el factor de operaci,n es prácticamente el do!le en relaci,n al arco manual.
Mayor Ta#a !e !e"o#i'aci$ ()e*oci!a! !e a)ace+. Este t8rmino t8rmino nos indica la cantidad cantidad de material "ue "ue se deposita por unidad de tiempo
TASAS T,PICAS DE DI&ERENTES PROCESOS
( -./+
+MA@
0.<
GMA@
:.<
9CA@ G
=.<
9CA@ – A
B.<
+A@
.<
9i$. :.D cuadro comparatio elocidad de aance Como se puede er la cantidad cantidad de material material depositado depositado es muc&o mayor en los procesos de electrodos continuos "ue en el de electrodo manual. Estos lle$an a ser &asta el triple.
Meor #'oc0 e i)e'ario#.
Con el uso de los alam!res en muc&os casos se reducen la cantidad de tipos de soldadura usados% como es el caso del ER <+ – B% "uien puede reempla?ar en muc&os casos los electrodos E B<;;% B<;;% E B<;0% E B<;D y E <;.
Meor co'ro* e e* 2#o !e *o# "ro!2c'o#. Al ser suministrados en rollos% el control de las cantidades% es muc&o más fácil "ue controlar la soldadura en arillas.
No #e 'iee *o# "ro3*ea# !e 2e!a! 52e 'iee *o# e*ec'ro!o# En resumen de lo "ue se trata es demostrar el $ran a&orro "ue se o!tiene al usar los procesos de electrodo continuo por sus $randes enta'as "ue tienen.
4.6 COSTOS DE SOLDADURA SOLD ADURA Por Por lo $ener $eneral% al% es !ast !astan ante te com comn% n% "ue "ue "uien "uien de!a de!a
efect efectua uarr
el
presupuesto de un tra!a'o% o calcular su costo operatio% se ea en un pro!lema al momento de calcular el costo "ue trae apare'ado el uso de com!usti!les de soldadura% ya "ue este cálculo no es sencillo y se de!en tener en cuenta la sumatoria de arios factores% incluyendo además las ariant ariantes es "ue $enera cada
el proceso proceso de soldad soldadura ura )+MA@% )+MA@% GMA GMA@% @%
G7A@% +A@% etc.* Esto Estos s cálc cálcul ulos os "ue% "ue% a simp simple le ist ista a pare parecen cen comp complilica cados dos%% pued pueden en simpli simplific ficarse arse
fácilm fácilment ente e median mediante te la ayuda ayuda de ta!las ta!las y aplica aplicando ndo unas
pocas f,rmulas f,rmulas de fácil resoluci,n. -e esta forma% con informaci,n más $en8rica% se pueden calcular los asoci asociado ados s a un proce proceso so dete determ rmin inad ado% o% pudie pudiend ndo o as#% as#% deter determi mina narr las las alternatias de diseFo proceso pr oceso a utili?ar% procedimiento% etc. Redu Reduci cien endo do as# as# a su m#ni m#nima ma epr epres esi, i,n n los los cost costos os y elo eloci cida dade des s reprocesamiento para o!tener de esta forma% las me'ores c&ances posi!les
frente al cada e? más competitio competitio mercado metalr$ico% donde ya no solo se tiene tiene en cuent cuenta a el costo costo del cons consum umi! i!le le%% sino sino las las elo eloci cida dade des s de soldadura "ue desarrollan los mismos.
4.7 C8LCULOS DE COSTOS La clae de estos cálculos esta en determinar% con la precisi,n "ue demande el caso% la secci,n de la 'unta a cu!rir% "ue será la "ue nos permitirá determinar la cantidad de de material de aporte "ue será necesario. +e$n se eplicara más adelante. Antes de desarrollar las formulas necesarias es coneniente definir los t8rminos inolucrados en la misma.
Defiicioe# ;. Es de esencial esencial importa importancia ncia conocer conocer la elocida elocidad d con "ue se deposita deposita el material de soldadura so!re una determinada 'unta en una unidad de tiempo. esta unidad se epresa en (ilo$ramos por &ora )($/&*% esta elocidad% llamada llamada elocidad de deposici,n% refle'a el aporte de material "ue resultara de una &ora de soldar en forma continua% sin cortar el arco% denominada &ora de arco encendido. La elo eloci cidad dad de depos deposic ici, i,n n depen depende de funda fundamen menta talm lmen ente te de la inte intens nsid idad ad de corri corrient ente e util utili? i?ad ada% a% la cual cual%% en la mayor# mayor#a a de los los proc proceso esos% s% está está dire direct ctam amen ente te relac relacio iona nada da con con el diám diámet etro ro del del electrodo o alam!re utili?ado. En el caso de soldadura ti$% donde la adic adicii,n de mat materia eriall de apor aporte te es ete eteri rior or al arco rco el8c el8cttrico rico esta!l esta!leci ecido% do% esta esta eloci elocidad dad depend depende e tam!i8 tam!i8n n de la eloci elocidad dad de traslaci,n "ue imprime el soldador al efectuar la adici,n de material. +e ad'untan las ta!las de deposici,n para cada proceso% donde se o!sera además% la importancia del $as de protecci,n utili?ado en la soldadura semiautomática GMA@ y el +tic( Out )lon$itud li!re de alam!re*% en proceso automático como es el arco sumer$ido +A@.
0. Rendimiento Rendimiento del del material material de aporte% aporte% o eficienci eficiencia a de deposici,n% deposici,n% este este se mide mide en >% y es la rela relaci ci,n ,n entr entre e la cant cantid idad ad de mate materi rial al depo deposi sita tado% do% epre epresa sado do en ($% ($% y el peso peso del del cons consum umi! i!le le en ($% ($% incluyendo los descartes propios del proceso% )colillas de electrodos% etremos de alam!re no utili?ado etc.* En el proceso de ARCO MANHAL +MA@% este rendimiento puede oscilar entre D= y <>% y dependerá del electrodo utili?ado% ya "ue dependiendo el tipo reestimiento% este ariara oscilando los alores citados. En el proceso 76G el descarte es m#nimo% acercándose al I=> de E96C E96C6E 6ENC NC6A 6A de depo deposi sici ci,n ,n%% pudi pudien endo do acerca acercars rse e este este al ;<<> ;<<>%% medi mediant ante e t8cn t8cnic icas as como como la de sold soldar ar el apor aporte te de desc descart arte e al pr,imo. En
el
proces ceso
semiautomático
GMA@%
el
desc escarte rte
está stá
principalmente determinado por las salpicaduras y los etremos "ue "uedan en los l#ners al finali?ar el rollo% oscilando su eficiencia los I< a I=>. D. El fact factor or de oper operac aci, i,n n de cada cada proc proces eso o se mide miden n en >% y es el porcenta'e de tiempo "ue el arco esta encendido en una &ora de tra!a'o. En todo tra!a'o de soldadura eiste una $ran cantidad de tiempo "ue se pierde en las tareas de preparaci,n de 'untas% amolado% cam!io de electr electrodos odos%% etc.% etc.% las cuales cuales prolon prolon$an $an conside considera! ra!lem lement ente e el tra!a'o de soldadura. En el proceso +MA@% este factor oscila entre un 0<> y un := > dependiendo del tipo de tra!a'o a reali?ar. En los los proc proces esos os GMA GMA@ y +A@ +A@% el fact factor or de oper operac aci, i,n n podr podrá á acercarse al I=>% se$n el $rado de automati?aci,n del sistema productio% ya "ue cuanto más rápido y seriado sea el tra!a'o de preparaci,n% más su!irá este #ndice. :. El costo costo de mano mano de o!ra será será epresad epresado o en J/&. y su 'ornal 'ornal &orario &orario
pa$ado al soldador y su / sus ayudantes/ relacionados / con el tra!a'o. =. Costos Costos indirectos% indirectos% en J/&. J/&. estos en$lo!a en$lo!an n todos los $astos indirect indirectos os "ue incidirán en el costo total del tra!a'o a reali?ar% estos incluyenK la mano mano de o!ra indirect indirecta% a% amorti? amorti?aci aci,n ,n de los e"uipos% e"uipos% costos costos de materiales% se$uros% filetes y todos los elementos "ue a$re$aron costo al tra!a'o.
;. Refer eferen enci cias as G
Costo del $as de Protecci,n
J/mD
9
Caudal del 9lu'o de Gas
mD/&
-
elocidad de -eposici,n
$/&
E
Costo de la Ener$#a El8ctrica
J/&
H
7ensi,n de tra!a'o
6
6ntensidad de Corriente
Amps
M
Costo del material de Aporte
J/($
C
Costo de la Mano de O!ra -irecta
J/&
A
Costos indirectos
J/&
4
9actor de 7ra!a'o del Proceso
>
Rendimiento / 9actor Operatio
>
N
Peso del material aportado por mt
($/m
L
Lon$itud total a soldar
m
P
Peso total del material a soldar
($
+
+ecci,n de la 'unta a soldar
mm0
4.7.1 C8LCULOS a* Cost osto del del gas de protección determinado por ($. de metal depositado G x F = a ($/Kg) D
a* Costo de ener$#a ener$#a el8ctrica el8ctrica por $. -e material material depositado. depositado. E x U x I = b ($/Kg) 1000 x D
!* Costo de material material de de aporte aporte por $. $. -e metal metal deposita depositado. do. M = C ($/Kg) J
c* Costo Costo de de mano mano de o!ra o!ra direct directa a por $. C D x B
= d ($/Kg)
d* Costos Costos indirectos indirectos por $. $. -e material material deposit depositado ado A D x B
= e ($/Kg)
e* Costo total por $. $. -e material material depositad depositado. o. a + b +c d + e = f ($/Kg)
f* Cost Costo o tot total al por por mt. mt. -e 'unt 'unta a F x N = g ($/Kg)
$* Costo Costo total total del tra!a' tra!a'o o
F x P = h ($)
G x L = h ($)
4.4 ANTECEDENTES DEL TRABAJO Este tra!a'o se efectu, en una empresa Metalmecánica "ue se dedica a la fa!ri fa!rica caci ci,n ,n de carro carroce cer# r#as as para para !use !uses s y tol tolas as para para ol" ol"ue uete tes s de conocidos marcas en el Per. Esta Esta empr empresa esa ya conoce conoce el proces proceso% o% pero pero solo solo lo util utili? i?ad ada a para para la fa!ricaci,n de carrocer#as% donde sueldan planc&as de espesores del$ados. El tra!a'o se reali?, en la l#nea de producci,n de tolas para ol"uetes% donde el material !ase es un acero estructural tipo A+7M ADB de espesor B.< mm. -onde -onde los cordones cordones de soldadura soldadura en un => son por tramos tramos de ;D cm. -e lon$itud y se usan &asta tres )
E <0:
D.;= diámetro B<> posici,n plana
E <;
D.;= diámetro 0<> posici,n ertical
E B<;;
D.;= diámetro 0<> posici,n de ra#?
En las prue!as reali?adas con el proceso M.A.G se us, un solo alam!re del tipo E
<+ – B diámetro diámetro ;.< mm. Con lo "ue se consi$ui, consi$ui, disminuir disminuir
aproimadamente en un :<> el tiempo de soldadura por tola y disminuir considera!lemente las p8rdidas por colillas% escorias% fu$as% ro!os% etc. El e"uip e"uipo o usad usado o fue fue una una má"u má"uina ina de sold soldar ar sele selecc ccio iona nada da por por las las caracter#sticas del tra!a'o a reali?ar% donde se tuo en cuenta Material !ase% espesor de planc&a. Ei$ Ei$en enci cias as
del
tra! tra!a' a'o o
pos posicio icione nes s
de
la
sold soldad adur ura% a%
cord cordon ones es
intermitentes% tiempo efectio de fusi,n% etc. -iám -iámet etro ro del del alam alam!re !re ampe ampera ra'e 'es% s% olt olta' a'es% es% elo eloci cidad dad de sali salida da de alam!re% etc. El
$as
usado
fue
CO0
por por
las cara caract cter er##stic sticas as del del
tra!a ra!a'o 'o y
fundamentalmente por el !a'o costo. En el caso de usar la otra alternatia – Ar 1 CO0 – "ue &ay en nuestro mercado% es muy pro!a!le "ue si$a siendo renta!le el proceso MAG. Estos Estos dos $ases $ases tienen tienen caracte caracter#s r#stic ticas as espec# espec#fic ficas% as% tenien teniendo do am!os am!os enta'as uno so!re el otro "ue es preciso anali?ar% para tomar la decisi,n correcta a la &ora de ele$ir el $as. El soldador en cada prue!a fue instruido inicialmente% y en el tiempo de una semana se identific, con el e"uipo y tipo de tra!a'o a reali?ar. Es muy importante el conocimiento ,ptimo y la identificaci,n del e"uipo por parte del soldador para poder operarlo% as# como para un adecuado mantenimiento.
4.9 CONSIDERACIONES T:CNICAS PARA LA EVALUACI;N DE LOS PROCESOS. Ma'eria* 3a#e planc&as de acero A+7M A DB espesores aria!les B% ;< mm.
Ma'eria*e# !e a"or'e (#o*!a!2ra#+ Electrodo reestido
Cellocord AP )E B<;;* B<;;*
9errosito 0: )E <0:* +upercito )E <;* MAG )Alam!re +,lido* Car!of#l P+B )ER <+B* Gas con0
4.9.1 Ma52ia !e #o*!ar Electrodo reestido rectificador de 6ntensidad constante )Modelo RN :<<*
MAG% Rec'ifica!or !e )o*'ae co#'a'e )Modelo +HPERM6G :B< OERL6ON*
CONCLUSIONES T:CNICAS El acero A DB es fácilmente solda!le. +e$n las caracter#sticas mecánicas% este acero puede ser soldado con cual"uier electrodo de tipo E B
A@+ E
B<;;
E
<0:
+upercito
E
Car!ofil P+ B Gc
<; ER
<+B
Los Los dep, dep,si sito tos s de sold soldad adura ura usad usados os son t8rm t8rmic icam amen ente te los los adecua adecuados dos y están están $arant $aranti?a i?ados dos con el certifi certificad cado o de la LLoyos LLoyos re$irter of +&ippin$. Cuadro comparatio de las caracter#sticas mecánicas.
CARACTER,STICAS MEC8NICAS Ma'eria*e#
Tracci$ (N/6+
&*2ecia
E*oaci$
(N/6+
<
0=<
0D
Material !ase )planc&as* A+7M A DB
:<<==<
MATERIALES MATERIALES DE APORTE% ELECTRODO REVESTIDO Cellocord AP
:=<==<
S DB<
000D
:I<=B<
S D<
0DD<
=;<B;<
S D<
S 0:
=;<B;<
S D<
S 0:
S :0<
S0D
)E B<;;* 9errocito )E <0:* +upercito )E <;* +upercito )E <;*
MATERIAL DE APORTE% MAG Car!ofil P+B
S =<<
)e <+B*
•
Las t8cnicas de deposici,n de material de soldadura son diferentes con
las má"uinas d soldar. Electrodo Reestido manual% re$ulaci,n de los parámetros de soldadura por soldador. MAG MAG +emi +emiau auto tomá máti tico co de alim alimen enta taci ci,n ,n cont contin inua ua%%
re$u re$ula laci ci,n ,n de
parámetros por fuente de poder% teniendo en cuenta la elocidad de alimentaci,n del alam!re y el espesor de material.
4.== CONS 4. CONSID IDERA ERACI CION ONES ES ECON ECON;M ;MICA ICAS S PARA PARA LA EVA EVALUACI LUACI;N ;N DE LOS PROCESOS% 4.=.1 MA>UINA DE SOLDAR ELECTRODO REVESTIDO 9uente 9uente de poder poder Rectif Rectifica icador dor 6ntensidad constante Modelo RN :<< Precio H+J 0%<0 7iempo de arco <%:< elocidad elocidad de deposici,n ;.< $/&r.
MAG% 9uen 9uente te de pode poder r
Rect Rectif ific icad ador or
olta'e olta'e constante Alimentador Estándar Modelo +HPERM6G :B
PROCESO
ELECTRODO
MAG
REVESTIDO 7iempo de depreciaci,n aFos Q DB= d#as Q
aFos 0D%DB< 2r
0D%DB< 2r.
<.:<
<.B=
2oras 7iempo de arco 2oras tiles de arco T
I%D:: 2r
Costo de má"uina
0%<0 J
Costo MAU J/2r
<%000 J/2r
<%00 J/2r
;.< $/&r
0. $/2r
elocidad elocidad deposici,n
;=%;: 2r D%:B J
$/2r de soldadura TT Costo de má"uina por ilo de material -epositado J/$
?.666 @/-
?.114 @/-
T 7iempo de arco tiempo puro de soldadura )alore promedios* E.Re <.:< en una 'ornada de &oras D.0 &oras de arco y :. &oras de tiempos muertos. MAG <.B= en una 'ornada de &orasK =.0 &oras de arco y 0. &oras de tiempo muerto. TT elocidad deposici,n material de soldadura depositado E.Re $/2r% esta funci,n del NV arillas por por (ilo )00* y el tiempo de fusi,n de cada electrodo )B; s$*K para 9ERRO+67O 0: d#am. D.;=mm MAG 0. $/2r% está en funci,n de la elocidad del alam!re% ampera'e y olta'e utili?ado.
4.=.6 MATERIAL DE APORTE ELECTRODO REVESTIDO 9errocito 0: )E <0:* D.;= mm. Rendimiento de material depositado <.< )posici,n palana* Precio 0.B; H.+ J/$
MAG Car!ofil P+ B )ER <+B* ;.0 mm. Rendimiento del material depositado <.I=B Precio 0.; H.+ J/$. Gas CO0 ;;.B> costo del alam!re
PROCESO
ELECTRODO
MAG
REVESTIDO Costo del consumi!le
0.B; J/$
0.; J/$
J/$ Rendimiento de
<.<
<.I=
D.0B J/$
0.0 J/$
depositado Costo de material -epositado )m.d* Costo de $as );;.B> de
)0.=D ;;.B>*
costo del alam!re* Costo total de
<.=0 J/$
7.6= @/0
Material depositado J/$
4.=.7 MANO DE OBRA E*ec'ro!o re)e#'i!o 9errocito 0: D.;= mm +alario 0=< J/mes );.<: J/2r* +alario donde se incluye $astos $enerales. 0.= +alario 0.B J/2r elocidad elocidad de deposici,n ;.< $/2
MAG Car!ofil P+ )ER <+B* ;.0mm. +alario 0=< J/mes );.<: J/2r* +alario donde se incluye $astos $enerales. 0.= +alario 0.B J/2r
6.6 @/-
elocidad elocidad de deposici,n 0. $/2r
PROCESO
ELECTRODO
MAG
REVESTIDO +alario J/2r
0.B< J/2r
0.B< J/2r
elocidad de deposici,n
;.< $/2r
0. $/2r
6.=? @/-
?.= @/-
$/2r Costo de mano de O!ra por metal -epositado
4.=.4 COSTO DE ENERG,A E*ec'ro!o re)e#'i!o 9errocito 0: D.;= mm Costo de ener$#a <.;< J/( – 2r Ampera'e ;B< Amp. Amp. olta'e D< olt. elocidad elocidad de deposici,n ;.< $/2r
Eficiencia de má"uina <.=<
MAG. Car!ofil P+ )ER <+B* ;.
Costo ener$#a electrodo reestido
<.IB J/$
Costo ener$#a MAG
<.DD J/$
•
Los ampera'es y olta'es usados son los promedios.
•
Las Las elo eloci cida dades des de depos deposic ici, i,n% n% son son !a'os !a'os en am!o am!os s caso casos s por por los los cordones cortos );D cm*.
•
4.=.9 COSTO TOTAL EN D;LARES POR -ILO DE MATERIAL DE SOLDADURA ELECTRODO
COSTOS UNITARIOS
REVESTIDO @/-G
MAG @/-G SOLDADURA
Má"uina de soldar
<.000
<.;;:
Consumi!le
D.0B<
0.0<
Mano de o!ra
0.B<<
<.IB<
Ener$#a
<.IB<
<.DD<
7otal
.?46 @/-
4.664 @/-
