Soldadura
23-1-2017
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE
MECATRÓNICA
CARRERA
:
TEMA
: SMAW:
POSICIONES DE SOLDADURA 1G, 2G, 3G, 2F, 3F, 4F
ALUMNO
:
NIVEL
: QUINTO
PARALELO
: A
CHANCÚSIG ALEX
OCTUBRE 2016 – FEBRERO FEBRERO 2017
1) Tema SMAW: Posiciones de soldadura 1G, 2G, 3G, 2F, 2 F, 3F, 4F
2) Objetivos
2.1. Objetivo general
Realizar cordones de soldadura en las posiciones plana (1G), horizontal (2G), vertical (3G), en ángulo horizontal (2F), en ángulo vertical (3F) y sobrecabeza (4F)
2.2. Objetivos específicos
Verificar el cumplimiento de las normas de seguridad tanto en equipos como en el personal para eliminar cualquier factor de riesgo.
Adquirir habilidad para ejecutar correctamente el proceso de soldadura SMAW en cualquier posición.
Identificar los defectos de soldadura presentes al efectuar cordones de soldadura en diferentes posiciones de soldeo.
3) Marco teórico
3.1. Proceso de soldadura por arco
Uno de los procesos más utilizados es la soldadura por arco con electrodo metálico revestido (SMAW), consiste en generar calor mediante un arco eléctrico que se produce entre una pieza de trabajo de metal y un electrodo el cual se va a encargar del aporte de material, los electrodos utilizados en este proceso suelen están recubiertos con materiales químicos que son factores clave para la ejecución de la soldadura. El equipo típico de soldadura consta de:
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Ilustración 1. Equipo de soldadura. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
1) Generador de corriente (Fuente de poder) 2) Cables de soldadura 3) Porta-Electrodo 4) Masa o tierra 5) Electrodo 6) Pieza de trabajo
3.2. Posiciones de soldadura
Existe gran variedad de tipos de juntas y son varias las posiciones, en las cuales puede realizarse una soldadura. La figura adjunta se muestra diversos tipos de juntas y las diferentes posiciones de soldadura empleadas.
Ilustración 2. Diversas juntas y posiciones de soldadura. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentatio n/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
La ejecución de cordones de soldadura para unir juntas se puede ejecutar e n las siguientes posiciones:
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3.2.1. Soldadura plana (1G) El proceso de soldadura se ejecuta sobre un plano horizontal, la ventaja de elaborar cordones de soldadura en esta posición es su facilidad de soldeo y resulta económico, es recomendable colocar la pieza de tal forma que permita realizarse los cordones en esta posición.
Ilustración 3. Soldadura en posición plana. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
3.2.2. Soldadura horizontal (2G) Para soldar en posición horizontal las planchas de metal base se encuentran colocadas verticalmente y el cordón se ejecuta horizontalmente, el electrodo debe mantenerse en el plano de simetría de la soldadura con una inclinación de aproximadamente 45° a 90° con respecto a la superficie del metal base y en sentido del avance, como se muestra en la siguiente figura.
Ilustración 4. Soldadura horizontal. (Fuente: Jeffus, L. Manual de soldadura SMAW))
Al orientar el electrodo de esta manera se logra que el soplo del arco empuje el metal de soldadura y la escoria en dirección del cordón que se va formando, es importante que la escoria cubra casi por completo el baño de fusión dejando una pequeña abertura libre.
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Los electrodos de gran penetración es recomendable colocarlos en un ángulo de 90°, sin embargo, la inclinación de los electrodos básicos debe estar comprendido de 80 a 85°. (Molera, 1992) El aspecto final del cordón de soldadura depende del movimiento de costura realizado con el electrodo, en general, se hace avanzar al electrodo con un ligero movimiento de balanceo lateral.
3.2.3. Soldadura vertical (3G)
Las planchas a ser soldadas deben colocarse en posición vertical y los cordones se deben efectuar siguiendo la dirección de un eje vertical, la soldadura se puede realizar de forma ascendente o descendente dependiendo del nivel de penetración deseado o el espesor del material utilizado.
Ilustración 5. Soldadura en posición vertical. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
En la soldadura en posición vertical, se debe mantener el electrodo perpendicular a la superficie de la pieza y debe formarse un ángulo en dirección del avance de soldadura comprendido de 90 a 110° si la soldadura se la realiza ascendentemente. Sin embargo, si el avance es descendente, el ángulo con respecto al avance será de aproximadamente 100 a 130°. (Molera, 1992)
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Ilustración 6. Orientación del electrodo en soldadura ascendente. (Fuente: Jeffus, L. Manual de soldadura SMAW))
La soldadura vertical descendente tiene un inconveniente que puede influir directamente en la elaboración del cordón de soldadura, el metal fundido tiende a caerse y arrastra al metal que se va solidificando. Si se emplea electrodos cuyo recubrimiento retarda el efecto de solidificación de la escoria es recomendable emplear la soldadura ascendente separando el electrodo del baño de fusión cada cierto intervalo de tiempo para permitir que se solidifique la escoria y posteriormente continuar con la ejecución del cordón. Si se emplea electrodos con recubrimiento básico o rutílico se obtiene un cordón más homogéneo.
3.2.4. Soldadura horizontal en ángulo (2F)
La práctica consiste en unir distintas platinas en forma de T mediante soldaduras en ángulo interior de forma que se obtengan unos ángulos rectos y las platinas mantengan su paralelismo. Deberemos puntear las piezas y comprobar que se mantiene el grado de perpendicularidad. Si esto no es así habrá que eliminar los puntos y volver a realizar la operación. La diferencia entre la unión 1F y la 2F es la posición angular en la que se sueldan. Inclinando a 45º la 1F y dejando en posición plana la 2F.
Ilustración 7. Soldadura horizontal en ángulo.
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3.2.5. Soldadura vertical en ángulo (3F) Las planchas a ser soldadas deben colocarse en posición vertical e n forma de T mediante soldaduras en ángulo interior con la finalidad de obtener ángulos rectos, los cordones se deben efectuar siguiendo la dirección de un eje vertical , la soldadura se puede realizar de forma ascendente o descendente dependiendo del nivel de penetración deseado o el espesor del material utilizado.
Ilustración 8. Soldadura vertical en ángulo
3.2.6. Sobrecabeza (4F) Las placas a soldarse se colocan horizontalmente y la soldadura se realiza por debajo, la posición sobrecabeza es inversa a la posición plana, esta posición es la que más práctica y cuidado se requiere los electrodos adecuados para esta posición los de rutilo, básicos y orgánicos, este tipo de electrodos permiten obtener cordones anchos y uniformes. (Molera, 1992) Para conseguir un cordón estrecho no se ha de darse movimiento al electr odo, en cambio, para obtener un cordón de 6 a 10 mm, se imprime a la punta del electrodo un movimiento circular o en zigzag rectilínea cuando la anchura haya de ser mayor.
Ilustración 9. Soldadura sobrecabeza.
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4) Materiales
4.1. Implementos de seguridad Material
Características Cantidad Calzado especial utilizado para proteger los pies de la Zapatos caída de objetos o derrame punta de 1 par de líquidos corrosivos, acero sirven también como aislante eléctrico. Equipo elaborado generalmente de materiales termoplásticos, con una Máscara para abertura sellada con 1 soldar cristales polarizados para mitigar el efecto de la luz autógena.
Guantes de cuero
Guantes elaborados a base de cuero para evitar daños físicos en las manos al manipular objetos calientes, objetos cortantes, virutas, etc.
1 par
Mandil
Prenda elaborada de material no inflamable que se utiliza para proteger el cuerpo y la ropa de suciedad, partículas a alta temperatura, etc.
1
Delantal de cuero
Prenda que se coloca al frente del cuerpo con la finalidad de proteger la ropa debido al contacto de partículas a alta temperatura, partículas corrosivas, desgaste, etc.
1
Gráfico
7
4.2. Equipo básico de soldadura
Materiales o equipos
Características Syncrowave 250DX Máximo voltaje de circuito abierto: 80V DC Potencia Nominal de Salida: 250 A a 30 VAC, 40% Ciclo de trabajo Rango de Amperaje de Soldadura: 3 - 310 Amperios Pinza de metal recubierta de material aislante donde se sujeta el electrodo.
Cantidad
Gráfico
Soldadora eléctrica
1
Pinza portaelectrodos
Pinza de masa
Cables de conexión
Electrodos 7018
Metal base
Pinza de metal conectada al cable de tierra que se utiliza para hacer contacto con la pieza a soldar. Conductores eléctricos recubiertos externamente de aislantes eléctricos construidos para soportar el paso de grandes cantidades de corriente. Electrodo con revestimiento de bajo hidrógeno, con polvo de hierro, se utilizar para soldar aceros de alta resistencia a la tracción y aceros de construcción.
Placa de metal de 20x5x2
1
1
2
1 lb
1
8
Mesa de metal
Superficie elaborada completamente de metal que permite el paso de la corriente a través del material base.
1
Boquillas para oxicorte
Material que permite el paso de un chorro de oxígeno que genera la combustión de metales permitiendo separar piezas metálicas.
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5) Procedimiento 5.1. Condiciones previas Antes de iniciar el proceso de soldadura se debe tener en cuenta lo siguiente:
1) Verifique que no existan cables de energía al descubierto o rotos. 2) Delimitar el área de trabajo, retirando cualquier material que pueda provocar un incendio y que exista un sistema de ventilación adecuado.
3) Asegúrese que la estación de trabajo no esté húmeda o exista la presencia de agua. 4) Utilice el equipo de seguridad pertinente para ejecutar el proceso de soldadura como: zapatos punta de acero, guantes de cuero, mandil, máscara para soldar, delantal de cuero, como se muestra en la figura.
Ilustración 10. Equipo de seguridad. (Fuente: http://mauriciohmrc.blogspot.com/2013/04/induccion-soldadura.html)
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5) Limpie la mesa de metal y las piezas de trabajo con la ayuda del cepillo de acero, asegurándose que se encuentren totalmente secas, libres de herrumbre, libres de sustancias grasosas, pintura, etc.
Ilustración 11. Limpieza del material base. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
6) Ajustar el amperaje del equipo teniendo en cuenta el tipo de electrodo que se va a utilizar, para la práctica a realizar se utilizará electrodos 7018.
5.2. Procedimiento
5.2.1. Soldadura plana (1G) 1) Colocar el electrodo en la pinza y ajustar el nivel de amperaje a 105 A. 2) Mantener el electrodo con un ángulo de inclinación de acuerdo a la dirección de avance de la suelda.
Ilustración 12. Ángulo de inclinación del electrodo. (Fuente: Esquivel, L. (1995). Manual de soldadura con arco eléctrico. [Figura])
3) Una vez encendido el arco se debe proporcionar al electrodo una velocidad constante para la formación correcta del cordón, posteriormente es posible observar el cráter, el charco de soldadura y cómo se va adhiriendo material de depósito del electrodo en la placa fundida, la longitud recomendable del arco es de 1,5 mm a 3 mm.
4) Deposite cordones de soldadura de 10 cm sobre el material base, posteriormente apague el arco.
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5.2.2. Soldadura horizontal (2G) 1) Sujete la placa de metal con la azuda de una mordaza para evitar que la placa se mueva, la placa debe colocarse de forma vertical.
2) Colocar el electrodo en la pinza y ajustar el nivel de amperaje a 105 A. 3) Acercar el electrodo a la placa formando un ángulo de inclinación de 45 a 90° con respecto a la superficie del metal base y en sentido del avance, como se muestra en la figura.
Ilustración 13. Posicionamiento del electrodo. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
4) Encender el arco, posteriormente realice cordones de soldadura en sentido horizontal con un sentido de avance constante, al igual que en la soldadura placa realice movimientos de costura para penetrar má s en la placa de metal y aumentar ligeramente las dimensiones del cordón de soldadura.
5) Deposite cordones de soldadura de 10 cm sobre el material base, posteriormente apague el arco.
5.2.3. Soldadura vertical (3G)
1) Sujete la placa de metal con la azuda de una mordaza para evitar que la placa se mueva, la placa debe colocarse de forma vertical.
2) Colocar el electrodo en la pinza y ajustar el nivel de amperaje a 105 A. 3) Acercar el electrodo a la parte inferior de la placa de forma que el electrodo sea perpendicular a la superficie del metal base.
4) El avance para la soldadura 3G será vertical, con el electrodo forme un ángulo de 90 a 100° en dirección del avance como se muestra en la figura.
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Ilustración 14. Orientación del electrodo
5) Encienda el arco y comience a realizar el cordón de soldadura de forma ascendente, deposite material hasta aproximadamente 1 cm de desde donde se encendió el arco, posteriormente mueva el electrodo 5 mm hacia arriba del baño de fusión sin que se extinga el arco y regrese nuevamente hacia el charco de metal fundido.
6) Continúe elaborando el cordón de soldadura realizando saltos cada 1 cm de material depositado con la finalidad de obtener un cordón de soldadura homogéneo.
7) Deposite cordones de soldadura de 10 cm sobre el material base, posteriormente apague el arco.
5.2.4. Soldadura horizontal en ángulo (2F)
1) Colocar el electrodo en la pinza y ajustar el nivel de amperaje a 105 A. 2) Coloque una placa de metal sobre la mesa de trabajo y sobre ésta, coloque perpendicularmente una nueva placa, formando una T entre ellas.
3) Realice dos puntos de soldadura en los extremos de las placas, con la finalidad de mantener fijo el metal base.
4) Coloque el electrodo cerca de uno de los extremos de la junta formando un ángulo de 40 a 50° como se muestra en la figura.
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Ilustración 15. Posicionamiento del electrodo. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
5) Encienda el arco y penetre ligeramente ambas placas con el electrodo en un solo punto.
6) Una vez obtenida una buena profundidad, proporcione una velocidad de avance constante hacia el otro extremo de la junta realizando movimientos oscilatorios.
7) Deposite cordones de soldadura de 10 cm sobre el material base, posteriormente apague el arco.
5.2.5. Soldadura vertical en ángulo (3F)
1) Colocar el electrodo en la pinza y ajustar el nivel de amperaje a 105 A. 2) Coloque una placa de metal de forma vertical con la ayuda de una mordaza y sobre ésta, coloque perpendicularmente una nueva placa, formando una T entre ellas.
3) Realice dos puntos de soldadura en los extremos de las placas, con la finalidad de mantener fijo el metal base.
4) Coloque el electrodo en el extremo inferior de la junta formando un ángulo de 30 a 40° como se muestra en la figura.
Ilustración 16. Posicionamiento del electrodo. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
5) Encienda el arco y penetre ligeramente ambas placas con el electrodo en un solo punto.
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6) Una vez obtenida una buena profundidad y comience a realizar el cordón de soldadura de forma ascendente, deposite material hasta aproximadamente 1 cm de desde donde se encendió el arco, posteriormente mueva el electrodo 5 mm hacia arriba del baño de fusión sin que se extinga el arco y regrese nuevamente hacia el charco de metal fundido.
7) Continúe elaborando el cordón de soldadura realizando saltos cada 1 cm de material depositado con la finalidad de obtener un cordón de soldadura homogéneo.
8) Deposite cordones de soldadura de 10 cm sobre el material base, posteriormente apague el arco
5.2.6. Sobrecabeza (4F)
1) Colocar el electrodo en la pinza y ajustar el nivel de amperaje a 105 A. 2) Coloque una placa de metal de forma horizontal con la ayuda de una mordaza y debajo de ésta, coloque perpendicularmente una nueva placa, formando una T entre ellas.
3) Realice dos puntos de soldadura en los extremos de las placa s, con la finalidad de mantener fijo el metal base.
4) Coloque el electrodo cerca de uno de los extremos de la junt a formando un ángulo de 45° como se muestra en la figura.
Ilustración 17. Posicionamiento del electrodo. (Fuente: Soldexa. Manual de soldadura. [Figura]. Recuperado de: http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/support/documentation/upload/manual_de_bolsillo.pdf)
5) Una vez encendido el arco se debe proporcionar al electrodo una velocidad constante para la formación correcta del cordón, posteriormente es posible observar el cráter, el charco de soldadura y cómo se va adhiriendo material de depósito del electrodo en la placa fundida.
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6) Deposite cordones de soldadura de 10 cm sobre el material base, posteriormente apague el arco.
6. Análisis
6.1. Soldadura plana (1G) En la práctica de laboratorio se elaboró los siguientes cordones de soldadura en posición plana.
El movimiento circular, es muy utilizado en soldadura plana y vertical, se emplea para la elaboración de uniones a tope y para rellenar.
A
B
C
Ilustración 18. Movimiento circular. (Fuente: Autor)
A) Costura realizada con un amperaje muy alto (125 A) y avance muy lento, el exceso de corriente genera salpicaduras de material alrededor del cordón de soldadura y un avance lento se evidencia debido a la acumulación de material y las ondas que describe el cordón de soldadura se encuentran muy unidas. B) Costura con nivel de amperaje adecuado (105 A), se puede observar socavaciones a los lados del cordón de soldadura, esto se debe a la ejecución incorrecta del movimiento de costura, es decir, un paso irregular del electrodo y una velocidad
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de avance elevada sobre la superficie de trabajo tiende a generar orificios a los lados del cordón de soldadura. C) Costura elaborada con amperaje (105 A) y avance adecuados.
6.2. Soldadura horizontal (2G)
A
B
Ilustración 19. Soldadura horizontal. (Fuente: Autor)
A) Costura realizada con un amperaje adecuado (105 A), la longitud de arco es inestable como consecuencia el cordón no es homogéneo y presenta poca penetración debido a la acumulación de material sobre la superficie de la placa. B) Costura con nivel de amperaje adecuado (105 A), se puede observar socavaciones a un solo lado del cordón de soldadura, esto se debe al efecto de la posición de soldadura, es decir, debido a la orientación de la placa y la acción de la gravedad el material fundido tiende a caerse dejando una socavación en uno de los lados del cordón.
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6.3. Soldadura vertical (3G)
A
B
C
Ilustración 20. Soldadura vertical. (Fuente: Autor)
A) Cordón de soldadura elaborado con un nivel de amperaje muy alto (125 A) presenta salpicadura a los lados, longitud de arco inapropiada debido la falta de uniformidad en el cordón, presencia de socavaciones a los lados del cordón y el nivel de penetración obtenido es deficiente. B) Cordón de soldadura elaborado con un nivel de amperaj e adecuado (105 A), poca presencia de socavaciones a los lados, nivel de penetración aceptable y avance constante, debido a que la soldadura realizada fue ascendente existe acumulación de material en las zonas donde el electrodo se alejaba del baño de fusión permitiendo que éste se seque y no tienda a caerse, posteriormente el electrodo regresa a esta posición dejando un exceso de material de aporte. C) Cordón de soldadura elaborado con nivel de amperaje adecuado (105 A), no se encuentran socavaciones a los lados, nivel de a vance y longitud de arco apropiado y penetración adecuada.
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6.4. Soldadura horizontal en ángulo (2F)
Ilustración 21. Soldadura horizontal en ángulo. (Fuente: Autor)
Cordón de soldadura elaborado con nivel de amperaje adecuado (105 A), no existe socavaciones a los lados del cordón, nivel de penetración y longitud de arco adecuada.
6.5. Soldadura vertical en ángulo (3F)
A
Ilustración 22. Soldadura vertical en ángulo. (Fuente: Autor)
A) Cordón de soldadura elaborado con nivel de amperaje adecuado (105 A), no se encuentran socavaciones a los lados, longitud de arco adecuada, velocidad de avance elevada debido a la presencia de picos en el cordón de soldadura y saltos
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realizados con el electrodo muy amplios provocando que el cordón de soldadura no sea uniforme.
6.6. Sobrecabeza (4F)
A
Ilustración 23. Soldadura sobrecabeza. (Fuente: Autor)
A) Cordón de soldadura con muy poca penetración, socavaciones a los lados, acumulación de material debido a la posición de l a placa el material fundido tendía a caerse.
5) Conclusiones
El empleo de los equipos de seguridad adecuados evita que la ejecución del proceso de soldadura sea interrumpida, y reduce el riesgo de presentar se quemaduras en la piel debido a la salpicadura de material fundido o la lesión debido a la caída de objetos pesados en los pies, también hay que verificar el estado de la máquina soldadora.
Una de las posiciones más complicadas de dominar es la soldadura vertical debido a que se necesita realizar saltos cada cierto intervalo de tiempo al momento de soldar, sin embargo, el movimiento ascendente permite obtener un nivel de penetración superior que realizando la soldadura descendentemente.
En los diferentes cordones de soldadura elaborados en la práctica se pudo observar el efecto que posee la cantidad de amperaje aplicado en el proceso y la velocidad de avance haciendo visibles ciertos defectos característicos como la superficie del cordón, forma de las ondas, ancho del cordón, etc.
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6) Recomendaciones
No tocar el material metálico después de haberse soldado en su superficie, las altas temperaturas pueden ocasionar lesiones en la piel.
Para quitar la escoria de los cordones de soldadura se deben utilizar gafas de protección pues los residuos tienden a esparcirse en todas las direcciones al momento de limpiar la pieza soldada.
Para la soldadura vertical se debe emplear el avance ascendente cuando se desee un nivel de penetración elevado, si se dispone de material de un espesor pequeño, es recomendable emplear el avance descendente.
Para la soldadura sobrecabeza se debe emplear el equipo de seguridad adecuado debido a que la escoria salta y puede ocasionar lesiones en la piel descubierta al momento de ejecutar el proceso de soldadura.
7) Bibliografía
De
máquinas
y
herramientas.
(7
de
Julio
de
2013).
Obtenido
de
http://www.demaquinasyherramientas.com/soldadura/soldadura-smaw-que-es-y procedimiento Esquivel, L. (1995). Manual de soldadura con arco eléctrico. México: Trillas S.A. Molera, P. (1992). Soldadura industrial: clases y aplicaciones. Barcelona: Marcombo. Rodríguez, H. (10 de Diciembre de 2016).
ingemecanica.com. Obtenido de
ingemecanica.com: http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn40.html#seccion3 Soldexa. (s.f.). Manual de soldadura y catálogo de productos. Lima: Oerlikon.
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