28/04/2023 1Elaborado por :Marvin Montes Cristo ASCOOSPETROLEROS.EPS

TALLER DE COCEPTOS BASICOS DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

ASCOOSPETROLEROS.EPS2013

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HISTORIA DE LA SOLDADURAMuchos asignan el crédito de ser los precursores de la soldadura a Sir Humphrey Davy quien descubrió el arco eléctrico en 1801 y a Auguste De Meritens con su primera soldadora por arco eléctrico en 1880.

Sin embargo Mucho antes de que estos dos distinguidos señores aparecieran en escena, el profesor G. Ch. Lichtenberg (Goettingen 1742-1799) suelda una bobina de reloj y una hoja de cortaplumas mediante arco eléctrico. El suceso es descrito por el profesor Lichtenberg en una carta escrita a su amigo J. A. H. Reinmarius en 1782, en ella describe un proceso de unión mediante electricidad similar al realizado por el arco eléctrico

EL PRIMER SOLDADOR DE LA HISTORIA

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HISTORIA DE LA SOLDADURA

LAS PRIMERAS SOLDADORA AL ARCOEn los años 1880 y 1890 se desarrollaron

muchas investigaciones sobre el arco eléctrico como fuente de calor para soldadura. Una de las primeras en tener éxito fue la de N. V. Benardos quien patentó la primera soldadora al arco en 1885 (Fig. 1). Esta poseía un mango aislado para poder moverla mientras se llevaba a cabo la soldadura. Benardos mejoró luego su aparato el cual podía soldar dos placas con la ayuda de un molde para soportar el metal liquido. El arco se creaba entre las placas y el electrodo de carbón, luego una barra de hierro insertada en el arco se fundía y llenaba el espacio entre las placas.

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HISTORIA DE LA SOLDADURAPRIMERAS PATENTES N DE BERNARDOS & S. OLSZEWISKI

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HISTORIA DE LA SOLDADURA

RESISTENCIA LA MAYOR FUERZA EN LA PRODUCCIÓN

Henry Ford fue uno de los mayores propulsores de la soldadura y pionero en muchas aplicaciones en el campo automotriz.

En 1928 los equipos de soldadura por resistencia utilizados por Ford incluían 320 soldadoras flash, 540 soldadoras de punto y 25 soldadoras de costura. Su tasa de producción era de 200.000 soldaduras flash/día y aprox. 3 millones de soldaduras de punto/día

En USA (1912), los señores Strohmenger- Slaughter patentaron el primer electrodo con grueso recubrimiento, el cual comenzó a utilizarse a nivel industrial. Entre los años 1930 - 1935 las operaciones con el proceso SMAW alcanzaron las áreas de infraestructura pesada; fue en aquellos tiempos que se construyeron los primeros barcos totalmente soldados tanto en USA como en Alemania.

La soldadura eléctrica usada en la actualidad, era desconocida a fines del siglo pasado. Muchas circunstancias influyeron en el extraordinario desarrollo adquirido por la misma. La carrera armamentista, potencializó el desarrollo en los centros de investigación científicos y técnicos, estudios que se cristalizaron en las novedades utilizadas por las distintos países durante la Segunda Guerra Mundial.

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El inspector de soldadura es un trabajador técnico altamente especializado cuya función principal, misma que comparte con las organizaciones con las que participa, consiste en controlar y asegurar efectivamente la calidad delos trabajos de fabricación, construcción y montaje de equipos, estructuras e instalaciones en las que intervienen operaciones de soldadura.Algunos de los diferentes campos y áreas industriales en las que participa el inspector de soldadura son: Construcción y mantenimiento de instalaciones de generación de energía; Plantas y equipos de procesos químicos, refinerías de petróleo; Líneas de tuberías para distribución de petróleo y sus derivados; Puentes y edificios; Locomotoras y carros tanque de ferrocarril

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QUE ES UN INSPECTOR DE SOLDADURA

Las tareas y funciones especificas y generales de los inspectores de soldadura deben ser definidas completamente por las organizaciones que los emplean, sin embargo, los aspirantes a certificarse deben ser capaces de realizar lasfunciones y actividades que se describen a continuación:

Interpretar planos, símbolos de soldadura, códigos y otros documentos tales como contratos y ordenes de compra; Asegurar que los metales base y los materiales consumibles de soldadura cumplen con los requisitos de las especificaciones aplicables;

Verificar la disponibilidad de los procedimientos de soldadura a emplearse, asegurar que estos son adecuados y completos para el trabajo a realizarse, y que están debidamente calificados con respecto a las normas y requisitos especificados;

Verificar que el equipo de soldadura a emplearse es el adecuado para los procedimientos de soldadura establecidos, que esta en buenas condiciones de operación y que tiene los requisitos de tales procedimientos;28/04/2023 8

RESPONSABILIDADES DE INSPECTOR DE SOLDADURA

Asegurar que las operaciones de soldadura se realizan con estricto apego a los procedimientos. Los principales variables a verificar en este rubro son:

Que únicamente se emplean procedimientos calificados, o si es aplicable, precalificados y aprobados.

Que las operaciones de soldadura se realizan dentro del intervalo de las variables establecidas por el procedimiento. Dentro de estas variables están incluidas, entre otras, las siguientes: el uso de los metales de aporte especificados para cada metal base o combinación de metales base, lapreparación adecuada de los bordes a unir (de acuerdo con el diseño especificado de las juntas), las temperaturas de precalentamiento y entre pasos, el calor aportado por paso (si esto es aplicable), el tratamiento térmico posterior a la soldadura (si esta especificado), gases de protección y características eléctricas. Testificar la ejecución de las pruebas de calificación de los procedimientos, las inspecciones y pruebas destructivas y no destructivas de los especímenes correspondientes, o supervisar esas actividades cuandoson realizadas por agencias externas; 28/04/2023 9

RESPONSABILIDADES DE INSPECTOR DE SOLDADURA

Verificar que los resultados de prueba de la calificación de los procedimientos se documentan correspondientemente;

Verificar que la habilidad de los soldadores, operadores de equipo automático para soldar y “punteadores” están calificados de acuerdo con las normas y requisitos especificados, y que su calificación cubre todas las variables (posiciones y procesos de soldadura por ejemplo) previstas durante la ejecución de los trabajos.

Verificar que los resultados de las pruebas de calificación de habilidad de personal de soldadura son documentados correctamente;

Solicitar la recalificación del personal d e soldadura cuando existe evidencia de que este no cumple con los requisitos de las normas aplicables; Verificar que los metales de aporte, electrodos, fundentes y gases se controlan, mantienen y manejan de manera que se evite su daño o deterioro, de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes. 28/04/2023 10

RESPONSABILIDADES DE INSPECTOR DE SOLDADURA

Como se menciono anteriormente, para que los inspectores de soldadura realicen sus actividades de manera efectiva, también es necesario que se conduzcan profesionalmente y con estricto apeo a principios éticos.

A continuación se reproduce el Código de Ética establecido en la norma AWS QC1:2007. CÓDIGO DE ÉTICA DEL INSPECTOR DE SOLDADURA

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ASPECTOS ETICOS DEL INSPECTOR DE SOLDADURA

« El inspector de soldadura, tiene la

responsabilidad de evaluar y dictaminar

juntas soldadas , para salvaguardar la

integridad de la infraestructura de la nación ,

la salud y bienestar del publico , mantener la

integridad y los conceptos de altos estándares

de Calidad e ingeniería, practicas y conducta

en la ocupación de la inspección de

soldadura» . Norma AWS QC1:2007.

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DEFINICIÓN DEL TERMINO SOLDADURA

La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija.EL arco Eléctrico , puede llegar a temperaturas hasta 3600° centígrados. La Sociedad Americana de Soldadura (AWS) define el término "soldadura por arco" (Arc welding, AW) como; procesos de soldadura que produce la coalescencia de piezas de trabajo a través de su calentamiento con un arco. Estos procesos se emplean con metal de aportación o sin él.

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LAS DIFERENCIAS ENTRE SOLDADURASDE MANTENIMIENTO Y PRODUCCIÓN

Las Soldaduras de Producción ; Generalmente se realizan bajo condiciones optimas. Se realiza una calificación de Procedimiento de Soldadura ( WPS ), para obtener las variables esenciales Suplementarias, en donde los cambios quedan anotados en un registro de calificación de procedimiento ( PQR ), el cual controla fácilmente los parámetros, sujetándolos a Ensayos destructivos y no destructivos, que se adquieren mediante la Prueba de habilidad que se le practica al Soldador.

Las soldaduras de Mantenimiento y Reparación ; Presentan grandes disparidades en comparación con las Soldaduras de Producción. Los problemas de operación incluyen una causa de desconocimiento, restricciones y limitaciones. Las aleaciones de soldadura deben poseer unascaracterísticas especiales para tener éxito frente a los problemas que se presenten en las reparaciones.

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Procesos de unión de materialesMuchos de los productos que las empresas manufactureras y constructorasfabrican hoy en día requieren la aplicación de algún tipo de proceso de unión en la producción de ese producto. Existen tres categorías principales de procesos de unión de materiales: sujeción mecánica, enlace adhesivo y soldadura.

PROCESOS DE UNION DE MATERIALES

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Sujeción mecánicaLa sujeción mecánica une dos materiales mediante una fuerza de sujeción. Los tornillos, los pernos, los clavos y los remaches son algunos ejemplos de distintos tipos de sujetadores Mecánicos.

SUJECION MECANICA

Enlace adhesivoEl enlace adhesivo une los materiales mediante un material no metálico. Los adhesivos se encuentran disponibles en varias formas diferentes que incluyen geles, líquidos, pastas y gotas.

ENLACE ADHESIVO

La soldadura se diferencia de los otros procesos de unión en que la unión creada por ella es muy fuerte y Permanente. Las partes que se han soldado no se pueden separar con facilidad. La soldadura es rápida y es una de las maneras más económicas de unir metales de manera permanente.

SOLDADURA

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Definición de Junta.Es la unión de los miembros, o de sus extremos, que van a ser unidos o que han sido unidos.Los tipos de juntas dependen de factores como el tamaño y forma de los miembros que forman la junta, el tipo de carga, la cantidad de área en la junta disponible para soldar y el costo relativo de varios tipos de soldaduras.Existen cinco (05) tipos básicos de juntas:

TIPO DE JUNTAS

Junta a Tope (Butt Joint). Junta em Esquina (Corner Joint); Junta en “T” ( T Joint); Junta de Traslape (Lap Joint); Junta de Borde u Orilla (Edge Joint).

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TIPOS DE SOLDADURA

TIPO DE SOLDADURA

Según la forma, la sección transversal del metal de soldadura y otras características , existen los siguientes tipos de soldadura:

Soldadura de Ranura (Groove); Soldadura de Filete (Fillet); Soldadura de Pernos (Stud); Soldadura de Tapon (Plug); Soldadura de Boton (Slot); Soldadura de Puntos o Proyeccion (Spot or Projection); Soldadura de Respaldo (Back Weld); Soldadura de Costura (Seam); Soldadura de Recubrimiento (Surfacing); Soldadura de Borde o Reborde (Flange).

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Las partes o elementos de las juntas soldadas o a soldarse son relativamente numerosas, y a fin de poder interpretar y describir correctamente cualquier junta, es necesario identificar y ubicar cada una de sus partes. La figura 2.3 indica algunos de estos elementos en una junta aun sin soldarse.

PARTE DE UN DISEÑO DE JUNTA RANURADA

1- Abertura de la Raíz2- Cara de la Raíz3- Cara de la Ranura4- Angulo del Bisel5- Angulo de la Ranura6- Tamaño de la Soldadura de RanuraIndicado en el Símbolo de Soldar7- Espesor de la Plancha

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PARTE DE UN DISEÑO DE JUNTA FILETE

1- Garganta teórica2- Garganta actual (real)3- Tamaño del pie del filete4- Altura del pie del filete5- Convexidad

Las soldaduras de filete son más resistentes a la tracción y a la compresión que al corte, de manera que los esfuerzos determinantes son los de corte. Este tipo de soldadura falla por corte en un ángulo de aproximadamente 45 grados a través de la garganta.La dimensión efectiva de la garganta de una soldadura de filete es, nominalmente, la distancia mas corta desde la raíz a la cara de la soldadura. Si se asume que la soldadura de filete tiene lados iguales de tamaño nominal a, la garganta efectiva es igual a 0.707a.

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Concepto de coalescencia, que tiene su origen en el vocablo latino coalescens, es la propiedad de las cosas de fundirse o unirse. Las sustancias o los materiales coalescentes son aquellos que pueden unirse en un único cuerpo.

QUE SIGNIFICA LA COALESCENCIA

Según la AWS ( Asociación Americana de soldadura) define coalescencia , como la unión de dos metales en uno, localizada en donde por conglutinación se produce por calentamiento a temperaturas adecuadas, con o sin la aplicación de presión o la utilización de metal de aporte.

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metales han estado presentes en el desarrollo de la humanidad desde la eral de hierro en una chimenea de materiales naturales resistentes al calor (arcilla y piedra), empleando como combustible primero leña y más tarde carbón vegetal y soplando aire en el hogar para enriquecer la combustión, así el hierro se convertía en auténtico acero. En estos aceros se expulsaba la escoria por medio de la forja con martilleo en caliente. Los primeros aceros provienen de Armenia, datados antes de 1400 a.c.

La producción mundial de metales ferrosos es más de veinte veces superior a la del resto de los metales juntos. Esto es debido por un lado a su abundancia y por otro a la gran cantidad y variedad de productos que se pueden obtener a partir del hierro.

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INTRDUCCION A LA METALURGIA EN SOLDADURA

La soldadura es uno de los métodos mas usados actualmente para la unión de materiales metálicos, a la vez es el más complejo desde el punto de vista metalúrgico. Prácticamente todos los tipos de fenómenos metalúrgicos ocurren durante la realización de una soldadura:

• Fusión. • Solidificación. • Reacciones gas-metal. • Reacciones metal-escoria. • Fenómenos de superficie. • Reacciones en estado sólido.

Estas reacciones ocurren en forma muy rápida, en contraste con lo que sucede en otras áreas tales como fabricación de aceros, fundición y tratamiento térmico

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METALURGIA DE LA SOLDADURA.

la metalurgia es el estudio de los metales, tanto en estado puro como

aleado. la metalurgia de la soldadura es por lo tanto la aplicación de todo

lo que tiene que ver con ésta área relacionado con la aplicación de la

soldadura.

la metalurgia de la soldadura comprende las especificaciones de un metal

base, de la aleación de un metal de soldadura y su tratamiento. además

hace énfasis en las necesidades en cuanto a metodos de fabricación y

control de las variaciones que en un momento dado pueden ocurrir.

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PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES:

· RESISTENCIA· DUREZA· DUCTILIDAD· IMPACTO· RESISTENCIA A LA FATIGA· RESISTENCIA A LA ABRASIÓN

Estas propiedades pueden verse afectadas por los tratamientos metalúrgicos a los que se somete el metal durante la soldadura, o los requerimientos de fabricación.éstas propiedades son afectadas por varios factores metalúrgicos, los cuales incluyen:

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LAS 3 ZONAS DEL CORDON DE SOLDADURA

a) Zona de soldadura: Es la zona central, que está formada fundamentalmente por el metal de aportación.

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LAS 3 ZONAS DEL CORDON DE SOLDADURA

b). Zona de Penetración.

Es la parte de las piezas que ha sido fundida por los electrodos. La mayor o menor profundidad de esta zona define la penetración de la soldadura. Una soldadura de poca penetración es una soldadura generalmente defectuosa.

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LAS 3 ZONAS DEL CORDON DE SOLDADURA

Zona de Transición.

Es la más próxima a la zona de penetración. Esta zona, aunque no ha sufrido la fusión, sí ha soportado altas temperaturas, que la han proporcionado un tratamiento térmico con posibles consecuencias desfavorables, provocando tensiones internas.

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CONCEPTOS BASICOS DE METALURGIA

ACEROS AL CARBONOAcero al carbono es un nombre incorrecto aplicado a los aceros cuyo principal elemento de aleación es el carbono. Este nombre sobrevive debido al uso popular; el nombre adecuado es acero simple, ya que por definición, acero es una aleación de fierro y carbono. Los aceros simples, en base a su contenido de carbono pueden clasificarse de la siguiente forma:

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ALEACIONES HIERRO-CARBONO

El hierro puro apenas tiene aplicaciones industriales, pero formando aleaciones con el carbono (además de otros elementos), es el metal más utilizado en la industria moderna. Las aleaciones con contenido de C comprendido entre 0.03% y 1.76% tienen características muy bien definidas y se denominan aceros. Los aceros de cualquier proporción de carbono dentro de los límites citados pueden alearse con otros elementos, formando los denominados aceros aleados o aceros especiales. Algunos aceros aleados pueden contener excepcionalmente hasta el 2.5% de C. Los aceros generalmente son forjables, y es ésta una cualidad muy importante que los distingue.

Si la proporción de C es superior a 1.76% las aleaciones de Fe-C se denominan fundiciones, siendo la máxima proporción de C aleado del 6.67%, que corresponde a la cementita pura. Las fundiciones, en general, no son forjables.

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ACEROS INOXIDABLES¿QUÉ ES EL ACERO INOXIDABLE?

La mayoría de los metales se oxidan, por ejemplo la plata se pone negra, el aluminio cambia a blanco, el cobre cambia a verde y ordinariamente el acero cambia a rojo. En el caso de acero, el hierro presente se combina con el oxígeno del aire para formar óxidos de hierro o “herrumbre”.

A principios del siglo XX algunos metalurgistas descubrieron que adicionando poco más de 10% de cromo al acero, éste no presentaba herrumbre bajo condiciones normales; la razón de ello es que el cromo suele unirse primeramente con el oxígeno del aire para formar una delgada película transparente de óxido de cromo sobre la superficie del acero y excluye la oxidación adicional del acero inoxidable. Esta película se llama capa pasiva. En el caso de que ocurra daño mecánico o químico, esta película es auto reparable en presencia de oxígeno

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ACEROS INOXIDABLES

El acero inoxidable es esencialmente un acero de bajo carbono, el cual contiene como mínimo un aproximado 10.5% de cromo en peso, lo que le hace un material resistente a la corrosión.

PROCESO DE FABRICACIÓN 1. Inicia con la fusión de hierro, chatarra y ferro-aleaciones de acuerdo

al grado de acero inoxidable a preparar.2. continúa con la refinación del acero para eliminar impurezas y reducir

el contenido de carbono.3. posteriormente el acero líquido se cuela en continuo, se corta en

planchones y se forman los rollos rolados en caliente. 4. El proceso termina con el molino de laminación en frío, recocido y

limpieza.

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ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS .Los aceros inoxidables austeníticos constituyen la familia con el mayor número de aleaciones disponibles, integra las series 200 y 300 AISI. Su popularidad se debe a su excelente formabilidad y superior resistencia a la corrosión. Sus características son las siguientes: Excelente resistencia a la corrosión Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico Excelente soldabilidad Excelente factor de higiene y limpieza Formado sencillo y de fácil transformación Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas Son no magnéticos

CLASIFICACION DE LOS ACEROS INOXIDABLE

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ACEROS INOXIDABLES MARTENSÍTICOS. Son la primera rama de los aceros inoxidables simplemente al cromo. Representan una porción de la serie 400, sus características son: Moderada resistencia a la corrosión Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos niveles de resistencia mecánica y dureza Son magnéticos Debido al alto contenido de carbono y a la naturaleza de su dureza, es de pobre soldabilidad

CLASIFICACION DE LOS ACEROS INOXIDABLE

ACEROS INOXIDABLES FERRÍTICOS. Estos aceros inoxidables de la serie 400 AISI (American Iron & Steel Institute) mantienen una estructura ferrítica estable desde la temperatura ambiente hasta el punto de fusión, sus características son: Resistencia a la corrosión de moderada a buena, la cual se incrementa con el contenido de cromo y algunas aleaciones de molibdeno Endurecidos moderadamente por trabajo en frío: no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico Son magnéticos Su soldabilidad es pobre por lo que generalmente se eliminan las uniones por soldadura a calibres delgados Usualmente se les aplica un tratamiento de recocido con lo que obtienen mayor suavidad, ductilidad y resistencia a la corrosión.

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DEFINICION DE ALEACCION

Se denomina aleación a una combinación, con propiedades principalmente metálicas, que están compuestas por dos o más elementos. En cada aleación uno de los elementos que se encuentran debe ser un metal, como el Fe (hierro), Al (aluminio), Pb (plomo), Cu (cobre), etc.

Las aleaciones presentan características únicas, como la presencia de un brillo metálico y, sobre todo, que son altos conductores de calor y electricidad aunque en menor proporción que los metales en estado puro.

Las Aleaciones contienen propiedades mecánicas, como dureza, tenacidad, ductilidad, etc. diferente a los metales. Su punto de fusión depende del tipo de aleación de que se trate.

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CLASIFICACIÓN DE ALEACIONES

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Clasificación de los aceros

Los aceros se pueden clasficiar en función de varios criterios, esto da lugar

a varias clasificaciones, la más utilizada de todas ellas es la clasificación en

función del porcentaje de carbono disuelto:

El porcentaje de carbono disuelto en el acero condiciona las propiedades

del mismo. Así cuanto mayor sea el porcentaje de carbono disuelto en el

acero, éste presenta más dureza y más resistencia a la tracción. Teniendo

esto presente es posible clasificar los aceros en:

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PROCESOS DE SOLDADURA MAS COMUNES EN LA INDUSTRIA METALMECANICA

En la actualidad la AWS (asociación Americana de Soldadura),tiene patentado 90 procesos de soldadura, de los cuales los mas usados son los procesos: OFW y SMAW.

1. OFW: SOLDADURA OXI COMBUSTIBLE ( Autogena)2. SMAW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ELECTRODO MANUAL REVESTIDO.3. GTAW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON TUNGSTENO Y GAS INERTE4. GMAW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON METAL Y GAS DE PROTECCIÓN . 5. FCAW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ALAMBRE TUBULAR 6. SAW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO SUMERGIDO7. PAW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON PLASMA8. EGW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ELECTRO-GAS9. ESW : SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ELECTRO-SCORIA10. ELW : SOLDADURA POR RAYO LASER .

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PROCESO GTAW - TIG Siglas: G: Gas T:TustenoT: Tusteno I: InerteA: Arco G:GasW:Welding

DefiniciónLa soldadura TIG es un tipo particular de soldadura manual que usa un electrodo no consumible y una cubierta de gas. TIG son las siglas en inglés de "gas inerte tungsteno", refiriéndose a los varios tipos de protección de gases utilizados, los cuales deben ser inertes para no combustionar o interactuar con el proceso de soldadura. Requiere de mayor grado de habilidad que otros tipos de soldadura que utilizan un electrodo consumible, la soldadura TIG produce resultados más estéticos y limpios.

El proceso TIG fue creado por primera vez a fines de la década del 30 y principios de los 40s, y usaba un electrodo no consumible y una cubierta protectora de gas. Ésta se conoció en principio como heliarco, y usaba helio como gas inerte. Luego se desarrolló un proceso con argón, un gas más abundante y económico.

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PROCESO DE SOLDADURA GMAW

Este Proceso de soldadura eléctrica es conocido como MIG-MAG se usa un Alambre como electrodo consumible de diámetro muy pequeño y protegido por un gas que de acuerdo al metal base puede ser Inerte o Activado. En donde MIG quiere decir: Metal, Gas Inerte y MAG Metal Gas Activado. En el Proceso GMAW se emplean Fuentes de Energía Eléctrica especiales, llamadas FUENTES RECTIFICADORAS DE POTENCIA CONSTANTE. Estas Maquinas suministran la intensidad adecuada a la velocidad de alimentación de alambre que se establezca

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SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

La soldadura por arco sumergido es un proceso semiautomático o automático. Se emplean uno o dos electrodos metálicos desnudos y el arco se protege mediante un suministro independiente de fundente granular fusible. En este proceso como su nombre lo indica el arco no es visible, este está sumergido por el fundente conductor granular de alta resistencia. La soldadura de arco sumergido fue diseñada para alta producción y se emplea en diseño de juntas rectilíneas y en posición plana. El diseño de la maquina va de acuerdo al tipo de producción

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PROPIEDADES DE LA ENERGÍA ELECTRICA

Las tres propiedades de importancia en la Electricidad son: 1. E – VOLTAJE = Fuerza Electromotriz 2. I - AMPERAJE = Intensidad 3. R – WATIAJE = Resistencia en ( Ohmios )

Es la fuerza Electromotriz que empuja una cantidad considerable de Electrones a través de un conductor o medio de energía conocida como corriente eléctrica. El medio conductor debe poseer una resistencia al bombardeo de electrones, fuerza impulsada por el voltaje. El VOLTIO :Es la unidad de la Fuerza Electromotriz ( F.E.M. = VOLTAJE ) NOTA: si no hay voltaje no existe Fuerza Electromotriz y por tanto no habrá corriente.

QUE ES EL VOLTAJE ( E )

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QUE ES EL AMPERAJE Amperaje representa en la corriente eléctrica la cantidad de Electrones que fluyen a través de un medio conductor. Esta medida o cantidad de electrones la representamos con el prefijo ( I ), que a su vez quiere decir AMPERIOS. ( I )

CORRIENTE ALTERNA (CA)

El fluido de los electrones varía de una dirección , a la opuesta. Este cambio de dirección se efectúa 100 a 120 veces por segundo. El tiempo comprendido entre los cambios de dirección de positiva a negativa, se conocen con los nombres de ciclo o periodos y van de 50 a 60 ciclos. La corriente tomada directamente de la cometida o de la calle es corriente alterna. La onda de la corriente alterna es SINUSOIDE y va del polo positivo al negativo a una velocidad de 100 a 120 veces por segundo.

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CORRIENTE CONTINUA (CC)El fluido de los electrones conserva siempre una sola dirección y va del polo positivo al negativo. En soldadura se usan dos clases de corriente continua: con polaridad normal o directa ( el electrodo va conectado al polo negativo), con polaridad invertida ( el electrodo va conectado al polo Positivo ) VENTAJAS DE LA CORRIENTE CONTINUA ( CC )

La corriente continua tiene mayor estabilidad de arco que la corriente alterna, debido a que los cambios de polaridad en la corriente alterna tienden a hacer cambiar la dirección del arco. Cuando se suelda con corriente continua ( CC ) y polaridad negativa (directa), hay mayor Penetración ya que los electrones fluyen de la pieza de trabajo al extremo del electrodo generándose mas calor en la junta.

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LA CORRIENTE CONTINUA CON POLARIDAD POSITIVA

Es recomendada para hierro fundido ( HF ) y metales no ferrosos, donde se desea que el metal base no se recaliente. La corriente continua tan bien es recomendada para recargas duras con electrodos de bajo hidrógeno básico.

QUE ES POLARIDAD

El termino Polaridad describe la conexión del porta-electrodo en relación con las terminales de la fuente de potencia de corriente continua ( Maquina de soldar ). Es sabido que los electrones al cerrarse el circuito fluyen a través del polo negativo y regresan a la maquina por el polo positivo. Esto es lo que conocemos como polaridad.

Las maquinas de soldar transformadores de corriente alterna no tienen polaridad definida, es por esto que invertimos los cables porta electrodo y masa para poder soldar con electrodos que exigen trabajar con polaridad invertida.

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CLASES DE POLARIDAD En el proceso de soldadura eléctrica con electrodo manual revestido se presentan dos tipos de polaridad y esta se selecciona de a cuerdo al tipo de electrodo a emplear. Dichas polaridades son a saber: POLARIDAD DIRECTA POLARIDAD INVERTIDA

POLARIDAD DIRECTA: ( PD )El cable Porta Electrodo va conectado al borne Negativo de la maquina. La Corriente Alterna con polaridad negativa, (CA - ) se usa para electrodos Rutílicos.

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POLARIDAD INVERTIDA: ( PI )

En este tipo de polaridad el Cable Porte-electrodo va conectado al borne del Polo Positivo y el Cable porta Masa va conectado al Polo Negativo (menor Penetración) (mayor calor en el Electrodo)

CORRIENTE CONTINUA POLARIDAD INVERTIDA: ( CC + )

NOTA: en algunas maquinas de Soldar, la polaridad puede cambiarse por medio de una palanca o selector de polaridad instalado en el panel frontal de esta, lo cual evita el tener que estar cambiando los cables tierra y masa de un lugar a otro en los bornes de la maquina.

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EL ARCO ELÉCTRICO

Es una corriente de Electrones que fluye continuamente a través de un medio gaseoso. El arco se forma al cerrarse el circuito eléctrico que se establece entre el extremo del electrodo y la pieza a soldar, generando una luz y calor intensos. Este calor hace que el electrodo y la zona a unir de la pieza se fundan homogéneamente.

El intenso calor generado en el arco eléctrico se debe a la gran energía cinética o a la altísima velocidad de los millones de electrones y al choque de los íones entre si. El total del calor desarrollado por el arco eléctrico es aproximadamente igual al:

VOLTAJE X AMPERAJE X TIEMPO DE ENCENDIDO. • el voltaje se expresa en kilovatios• la corriente en amperios• el tiempo en segundos.

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COMO SE GENERA EL ARCO ELECTRICO

El circuito que se establece entre el polo positivo y el negativo de la fuente de poder se cierra momentáneamente al hacer contacto la punta del electrodo con la pieza de trabajo y retirándolo inmediatamente a una altura igual a dos veces el diámetro del electrodo o menos, formándose de esta manera un Arco Eléctrico. El calor que genera el arco eléctrico funde un área restringida del metal base y el extremo del electrodo, formando pequeños glóbulos metálicos, los cuales son transferidos al metal base por fuerza electromagnética y no por gravedad El resultado de la fusión de dichos metales y su solidificación es la formación de un cordón de soldadura metálico.

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ESTABILIDAD DEL ARCO Se necesita un arco estable para aplicar cordones de soldadura de calidad. Cuando trabajamos con un arco inestable se generan defectos como por ejemplo fusión incompleta, inclusiones de escorias, porosidad etc. La inestabilidad del arco la produce los siguientes factores:

1. SOPLO MAGNETICO2. MANIPULACIÓN DEL ELECTRODO INCORRECTA 3. POLARIDAD INADECUADA 4. TIPO DE CORRIENTE INDEBIDA5. BISELES MUY PROFUNDOS6. ELECTRODO DESCENTRADO

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DEL ARCO

1. EL VOLTAJE DE CIRCUITO DE LA FUENTE DE POTENCIA 2. LAS CARACTERÍSTICAS DE RECUPERACIÓN DE VOLTAJES TRANSITORIOS DE LA FUENTE DE POTENCIA3. EL TAMAÑO DE LAS GOTAS DE METAL DE APORTE FUNDIDOY ESCORIA EN EL ARCO4. LA IONIZACION DEL TRAYECTO DEL ARCO DESDE EL ELECTRODO HASTA LA PIEZA DE TRABAJO.5. LA MANIPULACIÓN DEL ELECTRODO

NOTA: Los dos primeros factores tienen que ver con el diseño y las características de operación de la fuente de potencia. Los dos que siguen son funciones del electrodo. La ultima representa la habilidad del soldador.

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QUE ES EL SOPLO MAGNETICO el soplo magnético o golpe del arco se presenta con mayor frecuencia al soldar con corriente continua (CC) materiales magnéticos ( Hierro y Níquel ). El Soplo Magnético puede ocurrir con corriente alterna ( CA ) en ciertas condiciones, pero estos casos son poco frecuentes y la intensidad del golpe siempre es mucho menos severa. La corriente continua, al fluir por el electrodo y el metal base, crea campos magnéticos alrededor del electrodo que tienden a desviar el arco del trayecto deseado. El arco puede desviarse lateralmente, pero lo mas común es que desvíe hacia delante o hacia atrás a lo largo de la junta.El golpe o soplo magnético hacia atrás se presenta cuando se suelda hacia la conexión con la pieza de trabajo cerca del extremo de la unión o en una esquina. El golpe o soplo magnético hacia delante se presenta cuando se suelda alejándose del cable al principio de la unión.

COMO SE EVITA EL SOPLO MAGNETICO

Reducir el amperaje, alejar la toma de tierra lo más lejos posible de la soldadura, si el soplo magnético se genera en dirección contraria al avance, coloque la masa al principio de la soldadura y si sopla en dirección de avance coloque la masa al final de la soldadura. Mantenga el arco tan corto como le sea posible, cambie de corriente continua a alterna.

NOTA: Al trabajar con un equipo de soldadura tipo Transformador debemos conectar el cable porta ,Electrodo en el borne negativo y el cable de maza en el borne positivo.

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IMPORTANCIA Y EFECTOS Y PROPIEDADES DEL REVESTIMIENTO DE ELECTRODOS

El revestimiento de las varillas o electrodos tiene que cumplir las siguientes funciones:1. Elevar la conductividad eléctrica del arco.a. Facilitando el encendidob. Mejorando la soldabilidad

2. Formar escoria con fundentes para:a. Propiciar la formación de un determinado tamaño de gotas metálicasb. Proteger a las gotas y al baño de fusión contra la acción del aire circundante.c. Facilitar la solidificación uniforme de los cordones de soldadurad. Evitar el enfriamiento brusco del depósito de soldadura

3. Formar un flujo de gas protectora. Con materiales orgánicosb. Con carbonatos (por ejemplo CaCO3)

4. Desoxidación y aleación.

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DESIGNACIÓN DE LOS ELECTRODOS POR LA AWS

LA MERICAN WELDING SOCIETY ( AWS ) clasifica los electrodos de acero al carbón de la siguiente manera: AWS A.5.1 y les designa con una letra y cuatro dígitos para su respectiva clasificación así: E – XXXX En donde el prefijo “ E “ significa: Electrodo Manual Revestido SIGNIFICADO DE LOS DOS PRIMEROS DÍGITOS: ( E-XX )

Los dos primeros dígitos seguidos del prefijo “E” se refiere a la resistencia de la tracción de la Soldadura en miles de libras por pulgada cuadrada del metal depositado. Eje: E-60XX, esto quiere decir que se trata de un Electrodo Manual Revestido que produce un metal depositado del cual cada pulgada cuadrada de soldadura soporta 60.000 mil Libras de Tensión.

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SIGNIFICADO DEL TERCER DÍGITO: ( E – XXX )

El tercer digito, que puede ser: 1, 2 o 3, se refiere a las Posiciones a Soldar. Cuando el numero es:

“ 1 “ Quiere decir que el electrodo opera en todas las Posiciones ( 1G, 2G, 4G. )

“ 2 “ Opera en posición Plana y Horizontal ( 1G, 2G ) “ 3 “ Opera en posición Plana ( 1G. ) “ 4 “ Opera en posición Vertical. (4G)

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SIGNIFICADO DEL CUARTO DÍGITO: ( E – XXXX )El cuarto digito acompañado del tercero indican el tipo de revestimiento, tipo de corriente y polaridad con que trabaja el electrodo.

IDENTIFICACIÓN DEL REVESTIMIENTO DE ACUERDO AL CUARTO DIGITO

DE ACUERDO AL CUARTO DIGITO; El cuarto digito que la AWS le designa a los Electrodos Revestidos es muy importante en los Electrodos ya que indica el tipo de Revestimiento, en los cuales podemos fácilmente identificar y poder hacer la elección correcta para el tipo de trabajo especificado.

El “O” indica que el Revestimiento es de tipo Celulósico P.I. CC.• El “1” indica que es Celulósico P.I. CA. / CC.• El “2” indica que es de Rutilo P.D. CC.• El “3” indica que es de Rutilo PD. CA / CC. El “4” indica que es de Rutilo Polvo de Hierro P.I. CA /CC.• El “5” indica que es de Bajo Hidrógeno P.I. CC. • El “6” indica que es Bajo Hidrógeno P.I CA / CC. • El “7” indica que es Oxido Polvo de Hierro P.I. CA / CC.• El “8” indica que es Bajo Hidrógeno Polvo de Hierro P.I. CC.

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SIGNIFICADO DEL CUARTO DÍGITO: ( E – XXXX )

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CLASIFICACION DE LOS ELECTRODOS DE ACUERDO AL COMPUESTO QUIMICO

El tipo de compuesto químico que se usa para generar la atmósfera protectora en los electrodos revestidos, los subdividen en dos grandes grupos, dependiendo de si son Orgánicos O Inorgánicos de la siguiente forma:

COMPUESTOS ORGANICOS A este grupo pertenecen los electrodos de la familia:

Celulósicos sódicos ( Alta Penetración ) Rutílicos sódicos ( Baja Penetración, Buen Acabado )

Son electrodos de alta penetración, excelente fusión, fácil remoción de escoria, buena calidad radiográfica, arco suave, fácil de operar en todas las posiciones, buena resistencia y ductilidad. A esta familia pertenecen los electrodos del tipo E-6010-ZIP-10T, E-6011, E-6012 diseñados para trabajos en oleoductos, calderas, termoeléctricas, petroquímicas etc. COMPUESTOS INORGANICOS

En este grupo se encuentran los electrodos: Bajo Hidrógeno - Básicos

Bajo hidrogeno:A estos electrodos bajo hidrogeno, con polvo de hierro, están diseñados para las aplicaciones en los Aceros al carbono de hasta 70.000 Lbs /Pul cuadradas de resistencia a la tensión. Este tipo de soldadura se aplica en tuberías, de alta presión, tanques, estructuras y todo tipo de recipiente . A esta familia pertenecen los eléctrodos del tipo: E-7018 WIZ-18S, E-7018-1, E-7018G, E-7018 A1, WIZ 18ª1.

28/04/2023 Elaborado por :Marvin Montes Cristo -Gestion de la calidad -Tocoma.

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CLASIFICACION DE LOS ELECTRODOS DE ACUERDO A SU APLICACIÓN:

Los electrodos revestidos se agrupan de acuerdo a su aplicación así: A) Electrodos para aceros de bajo contenido de carbón. B) Electrodos para aceros de baja aleación.C) Electrodos para aceros de alta aleación.D) Electrodos para aceros inoxidables .E) Para hierros fundidos .F) Para recargues duros .G) Para materiales no ferrosos .