DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIA Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERIA MECATRÓNICA
LABORATORIO DE SOLDADURA I NRC LABORATORIO: 1918 NRC TEORIA: 1526 INFORME DE LABORATORIO No. 02
a) GMAW b) GTAW Profesor Laboratorio: Abbata. Lenin
INTEGRANTES GRUPO INFORME 1. Stefany Pusda
Recibido por: __________________
I NF ORME DE LAB ORATORI RATORI O N° 01 01 G MA W- G TAW
INTEGRANTES GRUPO INFORME
1. Stefany Pusda FECHA / HORA: 19 DE JUNIO DEL 2017
Tema:
GMAW- GTAW Objetivos:
Objetivo general
Identificar las características de soldadura GMAW y GTAW con respecto a la variación de electrodos maquinaria y demás elementos empleados para soldar por medio de conceptos previamente adquiridos para perfeccionar el proceso y ganar experiencia.
Objetivos específicos GMAW
Emplear los conceptos de soldadura adquiridos en la teoría dictada en las aulas.
Consolidar las características especificas de el proceso de soldadura GMAW
Conocer cuales son las características a analizar para la designación o el empleo de uno u otro electrodo.
Analizar cual es el efecto de emplear un determinado gas de protección u otro en el proceso.
GTAW
Emplear los conceptos de soldadura adquiridos en la teoría dictada en las aulas.
Consolidar las características especificas de el proceso de soldadura GTAW por medio de la visualización.
Conocer las características que se ganaran al eplear un electrodo
Analizar las propiedades de emplear en el trabajo un tipo de gas protector u otro.
Marco teorico GMAW Principio de operación
Consiste en la utilización del calor generado por un arco eléctrico que se forma entre un alambre-electrodo consumible (metal de aporte) y el metal base. La fuente de poder debe de ser de corriente continua y el alambre-electrodo conectado al polo positivo, lo que genera un arco muy estable. En cambio si fuese conectado al polo negativo esto provocaría no solo un arco inestable sino también un exceso de salpicaduras, utilizando únicamente polaridad negativa cuando se suelda aluminio.
Figura 1: Máquina proceso GMAW
Ventajas y usos
Puede utilizarse para soldadura de todo tipo de material El electrodo es alimentado continuamente por lo que aumenta la productividad. La tasa de deposición es elevada. Se pueden conseguir velocidades de soldadura mucho más elevadas que con SMAW. Se puede soldar en cualquier posición. Se pueden realizar soldaduras de gran longitud sin empalmes entre cordones No generan escoria, por lo que no es necesario limpiar la superficie después de soldar. Existen equipos de soldadura portables y ligeros, perfectos para t rabajo de campo.
Relación de transferencia de metal en function del gas CO2: El anhídrido carbónico o dióxido de carbono es el de mayor utilización y más económico. Genera buena penetración, aumenta la viscosidad del baño, el arco es menos estable con numerosas proyecciones. Se utiliza para aceros al carbono y poco aleados. Ar: El argón es un gas inerte, monoatómico, no tóxico, no respirable, no inflamable y es parte del aire (0,934%), no tiene acción sobre la pileta líquida, favorece el encendido del arco y su estabilidad. Ar 80% CO2 20%: Esta mezcla de gases se utiliza en aceros al carbono y poco aleados, mejora el inicio del arco y lo hace más estable. O2: El oxígeno es un gas biatómico, que se utiliza en mezclas binarias o ternarias de gases. Estabiliza el arco, mejora el mojado y disminuye las salpicaduras, eleva la temperatura del baño de fusión favoreciendo la transferencia spray. Existen tres formas de transferir
Corto-Circuito: El metal se transfiere a la pieza cuando se produce el contacto entre el alambre y la pieza, se produce una pileta líquida pequeña que se enfría rápidamente y puede soldar espesores finos en toda posición. Se produce en voltajes y corrientes bajas lo que ocasiona un bajo aporte de calor.
Figura 2: Corto circuito
Globular: El tamaño de la gota que se transfiere a la piez a es mayor que el diámetro del alambre, se utiliza con gas de protección CO2, sirve solamente para trabajar en posición plana. Se utilizan valores más altos de tensión y corriente que para cortocircuito, por lo que genera una mayor penetración pero a la vez ma yores salpicaduras.
Figura 3: Transferencia Globular
Spray: La transferencia de las gotas se hace a muy altas velocidad y en tamaños muy pequeños, se transfieren entre 100 y 300 gotas de metal por segundos. El alambre no llega a tocar la pieza y la pileta líquida es de baja viscosidad, alta fluidez, lo que ocasiona que no se pueda soldar en todas las posiciones. Solamente se puede alcanzar con gas Ar o mezclas de Ar-CO2, con parámetros de tensión y corriente muy elevadas.
Figura 4: Transferencia Spray
GTAW Principio de operación
La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), también denominada soldadura por heliarco o GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), es un proceso en el que se utiliza un electrodo de tungsteno (no consumible), el cual genera calor al establecer un arco eléctrico entre el electrodo y el metal base o pieza a soldar. Como en este proceso el el ectrodo
no aporta material, se deben usar varillas o alambres como material de aporte; usando la misma técnica que en la soldadura oxiacetilénica.
El electrodo, el arco y el área que rodea al baño de fusión, están protegidos por una atmósfera de gas inerte, lo cual evita la formación de escoria o el uso de fundentes o “Flux” protectores.
La soldadura TIG, proporciona una soldadura excepcionalmente limpia y de gran calidad, ya que no produce escoria. De este modo, se elimina la posibilidad de inclusiones en el metal depositado y no necesita limpieza final.
La soldadura TIG puede ser utilizada para soldar casi todo tipo de metales, pero se utiliza más para soldar aluminio, y aceros inoxidables, donde lo más importante es una buena calidad de soldadura. Principalmente, es utilizada en la unión de juntas de alta calidad en centrales nucleares, químicas, construcción aeronáutica e industrias de alimentación
Ventajas y usos
La superficie soldada queda limpia, sin escoria, ni residuos de fundentes. Permite soldar con mayor facilidad, espesores delgados. El arco es visible y se puede soldar en cualquier posición. Hay menos posibilidad de grietas por la acción del hidrogeno en aceros susceptibles a ellas. Se pueden soldar metales no ferrosos, sin necesidad de fundentes. Hay una mejor protección de la zona de soldadura por la acci ón del gas. El cordón presenta buen acabado. El calor del arco es más concentrado, por lo cual hay menos distorsión y mayor facilidad de la soldadura en los metales con alta conductividad térmica. El proceso por si mismo, no produce humos ni vapores dañinos para la salud. No produce chispas ni salpicaduras. Se pueden hacer uniones por fusión, sin material de aporte.
Relacion de transferencia de metal en función del gas protector
Para una misma longitud de arco y corriente, el Helio necesita un voltaje superior que el Argón para producir el arco.
Debido a su excelente conductividad térmica, el Helio produce mayor temperatura que el Argón en el área s oldada, por ende se logra una penetración mucho m ayor que con el Argón, resultando más efectivo en la soldadura de materiales de gran espesor, en particular metales como el cobre, el aluminio y sus aleaciones.
El Argón se adapta mejor a la soldadura de metales de menor conductividad térmica y de poco espesor, en particular para posiciones de soldadura distintas a la plana. En la siguiente tabla se describen los gases apropiados para cada tipo de material a soldar.
Figura 5: Elemento vs gas a emplear
Equipos y Materiales
Tabla 1: Materiales y equipo
Denominación Maquina soldadora GMAW
Función y características
Grafico
Millermatic 252 Salida: Amperae: 200[A] Voltaje: 28[V] Ciclo de Trabajo: 60% OCV: 38[V]
Entrada: Amperaje: 46/23/18[A] Voltaje: 230/460/575[V] Potencia: 7,5 KW Frecuencia: 60[Hz]
Maquina soldadora GTAW
Millermatic Syncrowave 250 Salida: Amperae: 250[A] Voltaje: 30 [V] Ciclo de Trabajo: 40% OCV: 80[V]
Entrada: Amperaje: 105.8/92/46[A] Voltaje: 200/230/460[V] Potencia: 11.4 KW Frecuencia: 60[Hz]
Casco de soldadura
Para la protección visual
Continua
Guantes de cuero
Mandil
Placas de soldadura GMAW Placas de soldadura GTAW
Electrodos ER-70 S6
Forma parte de las EPP y protege las manos
Protege l cuerpo de quemaduras
ASTM A36 Resistencia a la fluencia 36 ksi Rango de tracción 58-80 ksi % elongación 20% Placa de acero inoxidable
Escoria suave con mínima interferencia de arco. Ideal para soldar con salida de corriente C.A. y C.D. Electrodo con recubrimiento de cobre ligeramente más grueso. Diámetros de 1/8“ y 3/32”
Procedimiento de la practica GMAW Placa con soldadura de múltiples pases
1. Limpiar las placas 2. Corrovorar las medidas de la lca de acuerdo a las indicaciones. 3. Colocar las placas una perpendicular a la otra 4. Realizar dos puntos en los extremos de la unión en esquina de manera que las placas se mantegan unidas 5. Poner 23 V y dar un pase con el electrodo ER-70 S6 este pase debe ser de empuje y muy lento. 6. Limpiar despues de el pase de la soldadura 7. Realizer dos cordones en los laterale al cordon principal con la maquina calibrada en 25V 8. Limpiar despues de el pase de la soldadura 9. Llevar a la unión a la prensa para poder ver como falla
Placa con soldadura de filete
1. Revisar el electrodo este bien puesto. 2. Realizer pruebas para determiner la velocidad de avance. 3. Limpiar la boquilla. 4. La lumpieza del material es elemental 5. Dependiendo de la placa que se vaya a soldar deben ser escojida las caracteriticas cmo velocidad y demas. 6. Escoger un electrode que se epleara para el avance 7. Denediendo de la habilidad del soldador el mismo se dictara sus parametros de soldeo tomando en consideracon lo antes dicho 8. No existe formula para soldar todo depende de las habilidades del soldador. 9. Al enceder la maqina se visualizara el arco generado 10. Debe de ser un movimiento de empuje 11. Con una mano se formara el arco y con la otra s debe ir ñadiendo el material de aporte. 12. Se deben dar pequeñas pulsaciones de calor, obligando a este a ir consumiendo el electrodo.
Análisis de resultados GMAW
Figura 6: posición de la carga a aplicar Tabla 2: Medidas de la práctica
Ord
Electrodo
Parámetro
Pierna 1 [mm]
Pierna 2 [mm]
Apariencia / análisis
1
ER 70 S6
DC +23 V
5
4
Buena continuidad, penetración. Al inicir el proceso se produjo un poco de chisporrteo Es un cordón ancho
2
ER 70 S6
DC +24 V
9
2.3
No peetro bien, la velocidad para este fue demasiado rápida
Su formación no es buena y su ancho es variado acorde con la velocidad, en general es delgado. 3
ER 70 S6
DC +23 V
9
7
Una buena penetración, para este caso la velocidad fue menor. Un buen ancho de cordón.
La fractura se produjo casi al final del doblado, la pieza soporto bastante. La penetración fue buena y por ende la fractura no se produjo. En los lugares donde la soldadura no penetro como se esperaba no se nota este proceso ese espacio fue la parte central. En general podemos decir que el proceso tubo los resultados esperados. GTAW
Las instrucciones quedaron claras en el procedimiento detallado en las hojas anteriores. Se realizaron 3 tipos de cordonesmismos en los que podemos notar el primero que es el de avance lento del cual la soldadura quedo muy bien, este es el mas optimo y empleado puesto que no deja huellas de la soldadura. La otra sección fue con la pistola en arrastre se pudo observar que el acabado superficial sufrio corrocion y esto se debe a que el aire no esta accionando correctamente. La ultima fue en en T con dos placas, con un resultado no tan bueno, porque traspasaba la soldadura a la pieza y el arpecto superficial era malo. Para evitar este problema es recomendable cubrir toda la pieza con gas protector.
Preguntas
GMAW ¿Qué tipos de electrodos se utilizan en proceso GMAW y cuáles son sus aplicaciones?
Dependen de los siguientes factores la selección de un electrodo El metal que se vaya a soldar Espesor y diseño de la unión Condiciones de la superficie Especificaciones o condiciones de servicio Y la elección se da después en si se emplea un proceso MIG y MAG y son los alambres a emplear.
Alambre solido.- se emplean placas de diversos materiales de dimensiones pequeñas puesto que la penetración de estos es muy buena y no daña el material. Alambre tubular.- se emplea en materiales de espesor grande que normalmente necesitan más tiempo de enfriamiento y por el fundente que tiene dentro el tiempo de enfriamiento será mayor.
¿Qué tipos de gases se utilizan en proceso GMAW y cuáles son sus aplicaciones?
Tabla 3: Gases para GMAW
Gas de protección CO2
CO2 CO2+Argon Argón más Oxigeno
Materiales a soldar Aceros de bajo y medio carbono Aceros de baja aleación y alta resistencia Acero de bajo y medio carbono Aceros de baja aleación y alta resistencia Algunos aceros inoxidables Aceros de bajo y medio carbono Aceros de baja aleación y alta resistencia Aluminio Níquel Aceros de aleación de níquel
Aplicaciones Soldar metales no ferrosos Soldar barras colectoras de aluminio a camiones en el campo electrónico Han cambiado a la soldadura por arco ya que se la producción de la escoria y es un proceso semiautomático.
¿Qué metales son soldable con el proceso GMAW y cuál es la modalidad de transferencia?
Se puede soldar metales con un espesor de 0.005 in (0.13mm) en adelante. Las clasificaciones de los metales a los que se puede aplicar se presentan en la siguiente tabla. Tabla 4: modalidades de transferencia y material
Material base
Aluminio Bronce Cobre Cobre níquel Hierro fundido Magnesio Inconel Níquel Monel Acero de bajo carbono Acero de baja aleación Acero de carbón medio Acero inoxidable Titanio
Corto circuito No No No No Si No No No No Si
Arco de rocio
Globular
Si Si Si Si No Si Si Si Si Si
No No No No No No No No Si Si
Arco de pulsación Si Si Si Si Si Si Si Si -
Si
Si
Si
-
Si
Si
Si
-
Si No
Si Si
No No
-
En trasferencia de corto circuito, especifique velocidad de desplazamiento y alimentación de alambre para soldar placas de 1/4, 3/16 y 1/8 de pulgada de acero al carbono.
Tabla 5: Transferencia por corto circuito
Diámetro 1/8 1/8 3/16 3/16 ¼ ¼
Acero 0.035 0.045 0.035 0.045 0.035 0.045
Velocidad 120-160 180-200 140-160 180-205 140-160 180-225
Amperaje 19-22 20-24 19-22 20-24 19-22 20-24
GTAW
¿Se necesita soldar chapa de aluminio de 1 milímetro de espesor, que variables debe tomar en cuenta, como calibraría su proceso de soldadura GTAW? (electrodo, material de aporte, etc).
Se debe tomar en cuenta el diámetro del electrodo y con él los rangos de corriente a trabajar de acuerdo a las dimensiones de espesor de la placa a soldar. Se emplea el electrodo de tungsteno que debe de encontrarse de 0.040 in (1 mm) si se trabaja con corriente alterna se debe tener EWTh1 o 2 en 15-60 A. Cuando se traba en corriente continua con electrodo a neutro EWTh1 o 2 de 30-100 y por último si se trabaja con el electrodo conectado a positivo no existe estas especificaciones.
Explique utilizando un gráfico, que variables son modificadas cuando el electrodo de tungstenos está conectado al positivo o al negativo (penetración, área, calor, etc).
Normalmente se calienta y emite electrones, los electrodos son atraídos por el polo positivo y realizan este viaje atravez del arco que se genera y que por medio de este aumenta la temperatura que se lleva a cabo porque los mismos chocan al llegar. Con este proceso se mantiene caliente que le permiten al electrodo trasmitir electrones que comúnmente se le conoce como emisión térmica. Los iones positivos son mas pesados que los electrones. De lo indicado podemos ver que existe en el catodo positivo un calentamiento
Figura 7: Conexión a neutro
¿Qué es el potencial de ionización? ¿en que unidades se expresa? ¿cuál es el valor para el helio y el argón?, explique las diferencias al utilizar estos gases en el proceso de soldadura GTAW.
El potencial de ionizacion es el necesario para quitar un electron del atomo de gas, haciendo un ion o un atomo cargado se expresa comunmente en voltios [V]. El arco de protección con argón y helio es diferente, puesto que el arco generado por el helio es más grande. Esto se debe al potencial de ionización generada por el helio. Este valor para el argón es de 15.7 y para el helio es de 24.5 lo que nos indica que la protección va a ser mayor.
Figura 8: Arco de protección
Figura 9: Diferencia entre argón y helio
Que materiales pueden ser soldados por proceso GTAW.
Aluminio Bronce Cobre Magnesio Niquel Monel Metales presiosos Aceros para herramientas Titanio Tungsteno Conclusiones GMAW
Los factores a considerar en el proceso GMAW son de incidencia en la practica, en la mayoría de los casos ya viene determinado por los operarios y son factores que van variando acorde a las necesidades del soldador, tomando en cuenta la calidad que se desee alcanzar.
Las características a tomar deben de ser primero ver el material que se va a soldar, y de acuerdo a las características que se desee alcanzar se debe tomar en cuenta, debe de ser de avance para tener mejores caracteriticas, gas a emplear, dependiendo de el electrodo y el diámetro consultar en la maquina para saber que velocidad y amperaje emplear.
Los electrodos tiene diferentes características dependiendo si se toma electrodos
masisos o tubulares, los masisos son los empleados para dimensiones pequeñas de espesor y los tubulares son para dimensiones mayores o que se nesesite un mayor tiempo de enfriamiento.
Es un tipo de proceso semiautomático y depende mucho del soldado por ejemplo en la practica un cordon lateral es delgado y esto se debe a que la velocidad que se empleo fue muy grande. Si se ubiese aplicado la misma velocidad que se empleo para el cordon de unión se ubiese obtenido un cordon mas grande y con gran penetración.
El gas que se empleo fue CO2 este gas tiene la car acteritica de ser de gran penetración y es el mismo que se empleo en el proceso. Se tiene una superficie con salpicaduras y se debe a que este gas se emplea para trasmisión spray.
GTAW
Es un proceso en donde se requiere un soldador habilidoso ya que se pretende trabajar con las dos manos y si no se trabaja de esta manera se obtendrá un efecto diferentes. Es un proceso muy caro y debe de empleárselo con sumo cuidado.
Se trata de una trasmisión de electrones y el gas a emplear por calidad es el helio que generalmente se lo emplea para un excelente acabado superficia.
Los electrodos son variados y para emplearlo se debe tener en cuenta el material a soldar, el gas protector a utilizar, velocidad de salida de mat erial, cantidad de gas que sale y la corriente a emplear.
La trasmisión se da por un arco protector que es de gran influencia dependiendo del gas y las características que se desee alcanzar.
Se requiere un movimiento de avance no de empuje aumentando la protección ejercida por el gas.
Para tener una mejor protección se debería cubrir todo el material con gas protector lo que implica es que sea un proceso muy costoso.
Recomendaciones GMAW
No acercar tanto la pistola porque se puede cortar, tomar en cuenta que la distancia debe se r 5 mm a 15 mm.
Ocupar un movimiento de avance
Emplear electrodos con recubrimiento de cobre para mejor conductividad.
Revisar las características de la maquina
Dependiendo del espesor y del proceso que se quiera realizar debe de escojerse el
electrodo. GTAW
Solo avance
Recubrir toda la pieza con gas protector
Tener habilidad
Debe ser un proceso continuo no cortar No tener una velosidad de avance elevado.
Bibliografía
Enrique E. Niebles y William G. Arnedo. (2009). Procedimientos de Soldadura y Calificación de. Universidad Autónoma del Caribe, Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Mecánica. GUDO rescatado el 28 de junio de 2017 de: http://carlosmontanaaef.blogspot.com/2011/11/que-es-la-zona-zac.html Catalogo soldadura y electrodos CORNATO-ESAB rescatada el 28 de Junio de 2017 de : http://todohierrosa.com.ar/sites/th/themes/files/CONSUMIBLES-CONARCO.pdf
Anexo
