LABORATORIO DE PROCESOS INDUSTRIALES II PRACTICA DE SOLDADURA Definición Se llama soldadura la unión de dos piezas metálicas o de dos partes de una misma pieza, de modo que formen un todo continuo por aplicación del calor. Existen muchos procedimientos de soldadura, los cuales no se pueden emplear indistintamente en cualquier caso, sino que cada uno tiene su campo de aplicación. Los principales procedimientos procedimientos de soldadura los podemos reunir en el siguiente cuadro: Heterogéneas
Soldadura blanda Soldadura fuerte
Soldaduras -Con metal liquido Por fusión -Con soplete -Eléctrica con arco voltaico Homogéneas Por presión
- A la fragua - Por punto - Eléctrica por resistencia - continua - A tope
División de la soldadura eléctrica. La soldadura eléctrica de los metales puede obtenerse de dos manetas: por resistencia y por arco voltaico, esta ultima de especial interés, debido a que es la que se realizara en la presente práctica de laboratorio.
Soldadura por resistencia. La soldadura por resistencia se funda en que toda sustancia, aun los metales, ofrecen una determinada resistencia al paso de la corriente, que hace que la energía eléctrica se transforme en calor. Cuanto más grande es la resistencia que el metal opone y cuanto mayor es la cantidad de corriente que circula, tanto más pronto se eleva l a temperatura del cuerpo. La soldadura eléctrica en este caso no es sino un cortocircuito que se establece entre las piezas que se han de soldar, previamente conectadas a los polos de la corriente eléctrica. Los bordes de dichas piezas alcanzaran rápidamente el punto de fusión, bastanto solo presionarlas para que queden soldadas.
La corriente necesaria para realizar esta clase de soldadura debe ser de baja tensión y gran intensidad. Como la corriente de la línea no tiene estas características, son necesarios transformadores de corriente eléctrica. La soldadura eléctrica por resistencia se puede realizar por tres métodos principalmente:
1- De cabeza o a tope 2- De solapa por unión continua 3- Por puntos
Soldadura por arco. La soldadura eléctrica por arco se funda sobre el principio siguiente: si se corta un conductor eléctrico en un punto cualquiera del circuito, al acercar de nuevo sus extremos se produce entre ambos un arco luminoso que engendra efectos caloríficos (3,000 grados Celsius). Las piezas que deben soldarse, conectadas en el circuito eléctrico, constituyen el extremo de uno de los contutores, mientras que el otro está formado generalmente por el metal de aportación. La corriente empleada puede ser alterna o continua. A pesar de que la soldadura por resistencia es más rápida y económica y no da lugar a eventuales oxidaciones e inclusiones de escoria en la masa de soldadura, hoy día en la reparación y construcción de piezas mecánicas es mas empleado el método de soldadura por arco, porque se puede aplicar con poco gasto de instalación a casi todos los casos corrientes de soldadura con resultados suficientemente buenos.
Electrodos. Se llaman electrodos los extremos de los conductores entre los cuales salta el arco eléctrico. Uno de los conductores es siempre la pieza metálica que se ha de soldar; por esto cuando se habla en la soldadura del electrodo se refiere uno siempre al otro conductor, desde el cual salta la chispa hasta la pieza.
Los electrodos empleados en soldadura son de tres clases: a) Electrodo de carbón. b) Electrodo metálico desnudo. c) Electrodo metálico recubierto o protegido.
En el caso de electrodos de carbón el arco sirve solo para fundir el metal de la pieza; y si hace falta metal de aportación, hay que emplear una varilla como en la soldadura por soplete de gas. Se usan poco para soldar, pero sirven a veces para cortar.
En el caso de electrodos metálicos el mismo electrodo constituye el metal de aportación, que va fundiendo y cayendo en gotas por el calor del arco. Los electrodos metálicos desnudos se usan también poco, porque son más difíciles de manejar, más lentos y dan una soldadura peor que los protegidos. Los electrodos metálicos protegidos son los que más se usan. Están constituidos en general, por la varilla del metal de aportación cubierta de un revestimiento. El revestimiento consiste, en general, en una capa de una sustancia apropiada que envuelve la varilla. Las casa productoras de electrodos fabrican tipos aptos para las varias clases de trabajos y metales que han de soldarse.
Como se suelda al arco voltaico. Precauciones. La pieza para soldar debe estar bien limpia; no se puede soldar sobre una superficie sucia, embadurnada de grasa o pintura o en alguna forma oxidada. La posición del operador debe ser lo más cómoda posible, de modo que quede bien expedita la mano derecha, con la cual se ha de sujetar el porta electrodo. El codo debe tener separado del cuerpo y el brazo estar casi en posición horizontal para poder conseguir libertad de movimiento del brazo desde el hombro hasta la mu ñeca. Cuanto más corto se mantenga el arco, tanto mejor resultara la soldadura. En todos los movimientos anteriormente descritos, el operador procurara sostener la pantalla protectora frente a los ojos, pues del arco emanan irradiaciones que provocan una inflamación del ojo que se vuelve molesta al cabo de unas horas, y aun podría llegar a la larga a ocasionar ceguera. Se protegerán las manos con guantes de cuero. Tenga cuidado de no tocar el electrodo u otro elemento metálico que lleve corriente eléctrica con las manos u otras partes del cuerpo, y más si se está mojado o sudoroso. Igualmente ténganse los pies sobre sustancia aislante o al menos sobre una tabla de madera seca. La electricidad no avisa.
Posiciones de la soldadura La soldadura se hace ordinariamente colocando las piezas que se han de soldar en el plano horizontal; pero a veces es más conveniente situarlas en distinta posición o bien, por no poderse mover las piezas, no hay más remedio que soldar en la posición en que estén.
Las principales posiciones de soldadura son: A. Soldadura horizontal en el plano horizontal. A esta posición se refiere casi todo lo dicho anteriormente sobre métodos de soldar hacia adelante y hacia atrás. B. Soldadura semi ascendente. Para ejecutar esta soldadura se da a las chapas que se han de soldar una inclinación de unos 20 o 30 grados. Tiene la ventaja sobre la soldadura horizontal de que se evita con más facilidad el desfondamiento de la soldadura; por lo cual a partir de 3mm es preferible, si es que no hay más remedio que soldar a izquierdas. C. Soldadura semi ascendente hacia la derecha. Es semejante a la soldadura hacia la derecha en el plano horizontal, pero es preferible a ella a partir de los 3mm de espesor. Se puede ejecutar en una y dos pasadas según el grueso de la chapa. D. Soldadura en ángulo interior. Se la llama también soldadura de rincón; y cuando se ejecuta por las dos caras de una chapa, soldadura en T. Se puede ejecutar hacia la izquierda hasta 5mm de espesor y hacia la derecha para mayores espesores. E. Soldadura en ángulo exterior. Es semejante a la soldadura a tope, pero no vale para piezas que han de soportar presiones o esfuerzos importantes. F. Soldadura ascendente en plano vertical. Se efectúa a doble cordón, con un solo operador o dos. Es una soldadura de garantía que resiste grandes esfuerzos, por lo que se emplea mucho en trabajos de recipientes a presión. G. Soldadura bajo techo. Se efectúa únicamente cuando no es posible colocar las piezas en otra posición y se ejecuta hacia el operador a doble pasada en trozos de 60 a 80 mm. H. Soldadura en cornisa. Es la más difícil de ejecutar. Se efectuar por el método de la soldadura al baño.
Tipos de uniones o juntas •
Junta a tope: es la más empleada para unir chapas planas. Los bordes deben ser preparados. Existen diversas formas de preparar la superficie, estas son:
- Sin chaflán -Bordes en V -Bordes en doble U
-Borde en doble V -Bordes en U
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A solapa
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En T
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En ángulo
Defectos de las soldaduras A continuación, una lista de los más frecuentes defectos en soldadura eléctrica por arco y sus causas. A) Soldadura porosa: mala calidad de electrodo o metal base, arco demasiado largo. B) Penetración incompleta: Pieza no preparada debidamente. C) Soldadura despegada: Pieza no preparada debidamente, soldadura demasiado lenta D) D) Soldadura agrietada: preparación defectuosa de la pieza, falta de calentamiento previo, manejo defectuoso del electrodo. E) Socavación del metal base: Corriente excesiva o manejo defectuoso. F) Deformaciones: Preparación defectuosa, falta de calentamiento previo. G) Apariencia defectuosa: Corriente excesiva, manejo defectuoso del electrodo. H) Soldadura quebradiza: falta de calentamiento previo. I)
Tensión residual: manejo defectuoso del electrodo, fijación de las piezas demasiado rígidas.
J)
Fusión deficiente: corriente demasiado alta o velocidad demasiado rápida.
K) Salpicadura: electrodo de mala calidad, corriente excesiva, arco demasiado largo.
Materiales utilizados: • •
Piezas de acero A36 (láminas, barras, etc.) Electrodo de soldadura
Equipos utilizados: • • • • • • • •
Guantes protectores Mascara o pantalla protectora Tornillo de banco Segueta Lima Escuadra Calibrador Máquina de soldadura por arco
Procedimiento I. Con el calibrador y la escuadra, proceda a marcar la chapa o barra a una longitud de 45mm. La cantidad de piezas será asignada por el instructor. II. Con la segueta, corte las piezas, teniendo en cuenta la dirección en que debe cortarse, y sujetando siempre la pieza en un tornillo de banco o prensa antes de iniciar el corte. III. Limpie la superficie de las piezas de polvo, sucio o líquidos. Con una lima, proceda a remover cualquier tipo de imperfección en la superficie, desde protuberancias hasta pintura(no es recomendado realizar la soldadura sobre una superficie pintada). IV. Con la lima, prepare las piezas a soldar, en una de las posiciones mencionadas. El tipo de preparación será requerida por el instructor. El caso mas común es a tope con unión en V. V. Monte las piezas en la posición adecuada, en una prensa o tornillo de banco. VI. Prepare la máquina de soldar, tenga electrodos suficientes a mano, asi como el equipo de protección dispuesto. VII. Proceda a realizar la soldadura, recuerde evitar los ya mencionados “defectos de soldadura”.
