SOLDADURA ELÉCTRICA Y

OXIACETILÉNICA

SENATI U.C.P. HUARMEY

OBJETIVO GENERAL

Al concluir el Modulo Formativo el aprendiz/participante estará en condiciones de realizar tareas básicas de soldadura eléctrica y oxiacetilénica utilizando herramientas y equipos adecuados, verificando la calidad del trabajo efectuado y considerando aspectos de Seguridad e Higiene Industrial y ambiental.

DEFINICIÓN DE SOLDADURA

• Se define como la unión permanente de metales donde la coalescencia (posibilidad de dos o mas materiales de unirse en un único cuerpo) se produce por el calentamiento a una temperatura adecuada con o sin la aplicación de presión y finalmente con o sin la aplicación de metal de aporte.

HISTORIA DE LA SOLDADURAAun cuando la soldadura es una de las formas mas nuevas de

trabajar el metal, puede ser encontrada alrededor de 1000 A.C, durante la Edad Media, fue desarrollada a un alto grado por los herreros.

En los primeros años del 1800,Humphrey Davy, estableció las bases para la soldadura por gas, cuando descubrió el acetileno. Su segunda contribución a la soldadura fue la producción de un arco entre dos electrodos de carbón, usando una batería(acumulador) como fuente de poder.

Con la invención y el desarrollo del generador eléctrico a mediados de los años 1800, la soldadura eléctrica fue mas factible, lo que permitió otros descubrimientos relacionados con ella.

Alrededor de 1925, la soldadura al arco con electrodos revestidos ocupaba muchas de las técnicas y equipos usados hoy día.

IMPORTANCIA DE LA SOLDADURALa soldadura es un sistema eficiente para unir metales, se usa fuertemente en la construcción o reparación de prácticamente cualesquier elemento hecho de metal.

Cuando se usan remaches, la unión en la estructura se debilita dado que se tiene que perforar, mientras que una unión soldada agrega una cantidad no importante de peso y puede mantener la resistencia total del material.

Elementos metálicos grandes, que se fabricaban por fundición, se pueden manufacturar mas fácilmente y económicamente con soldadura.

PROCESOS DE UNIÓN POR SOLDADURALos procesos mas comunes de soldadura son:Soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido (SMAW).

Soldadura por arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas (GTAW).

Soldadura por arco eléctrico sumergido (SAW).Soldadura por arco eléctrico con alambre solido y gas (GMAW).

Soldadura por arco eléctrico con alambre tubular (FCAW).

Soldadura por oxiacetilénico (OAW).

SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO (SMAW: SHIELD METAL ARC WELDING)

Soldar es unir dos o más metales, asegurando la continuidad de la materia.

Para realizar este proceso es necesario producir calor a través del paso de una corriente eléctrica que genera un arco entre el electrodo y la pieza, alcanzando una temperatura que varia entre 4000 y 5000 °C.

Existen dos tipos de soldadura: Homogénea, la cual se realiza cuando el metal de aporte es igual al metal de base y, heterogénea, cuando el metal de aporte es diferente al metal de base.

EL ARCO ELÉCTRICOEl calor necesario para la lograr la fusión de los componentes

se obtiene de un ARCO ELECTRICO formado entre un electrodo recubierto, en forma de varilla, y la pieza de trabajo.

El ARCO ELECTRICO , es una gran descarga continuada entre dos conductores separados ligeramente, por donde pasa la corriente, al hacerse conductor el aire o gas comprimido entre los mismos.

El arco , por otra parte , es la fuente de calor que utilizan muchos de los procesos de soldeo por dos razones fundamentales :

1. Proporcionan altas intensidades de calor .2. Es fácil controlable a través de medios eléctricos .

FUNDAMENTOS DEL ARCO ELÉCTRICO

Al formarse el arco eléctrico se genera un intenso calor, que produce:

La fusión del núcleo metálico del electrodo y que formará parte del depósito.

La descomposición del recubrimiento que formará una atmósfera rica en CO2, y la escoria que es necesaria para la protección del metal líquido.

Durante la solidificación, la capa de escoria ocupará la parte superior del cordón y protegerá al metal del depósito durante el enfriamiento.

FUNDAMENTOS DEL ELECTRODOEl recubrimiento del electrodo tiene las siguientes funciones: a.- Función eléctrica: Encendido y estabilidad del arco eléctrico. Facilitar el trabajo con corriente alterna. b.- Función Física: Proporcionar un gas - evitar que el metal líquido

que está siendo transferido al depósito se contamine.

Formar el cráter el cual sirve para dirigir y concentrar la gota del metal fundido.

c.- Función Metalúrgica:Adicionar elementos refinadores, desoxidantes y fundentes, para la limpieza del depósito y prevenir un excesivo crecimiento de grano.

Producir un escudo de escoria para la protección del depósito durante el enfriamiento y determinar las propiedades mecánicas, la geometría y limpieza del cordón.

Es un medio de adición de elementos de aleación, con objeto de modificar alguna propiedad específica del depósito.

VENTAJAS DEL PROCESO SMAW1. El equipo es relativamente simple, portátil y

económico.2. La protección del metal de aporte y del charco de

soldadura está incluida en el electrodo revestido.3. No requiere del suministro externo de un gas de

protección o fundente granular.4. Es menos sensible a las corrientes de aire que los

procesos que requieren de protección con gas.5. Puede ser utilizado en áreas de acceso limitado.6. Para la mayoría de las aleaciones comerciales existe

disponibilidad de electrodos.

LIMITACIONES DEL PROCESO SMAW

1. El operador requiere de una mayor habilidad que en los procesos de alambre.

2. La aplicación es más lenta que los procesos de alambre.

3. Se requiere de mayor tiempo de limpieza para los cordones.

4. El electrodo revestido tiene la eficiencia más baja.

EFICIENCIA DEL PROCESO SMAW

MÁQUINAS DE SOLDAR

Son máquinas eléctricas de las cuales se exige además de la suficiente potencia, las características favorables y necesarias para el fácil encendido y mantenimiento del arco eléctrico, características que son indispensables para una buena soldadura.

CARACTERÍSTICAS DE UNA MAQUINA DE SOLDAR

Transformar el voltaje de la red eléctrica a un voltaje en vacío, que permita iniciar el arco. (voltaje en vacío: Es el que suministra la máquina antes de iniciar el arco y varía desde 30 hasta 90 voltios).

Una vez iniciado el arco, la maquina debe hacer una conversión automática e instantánea del voltaje en vacío a un voltaje de trabajo, que permita mantener el arco (voltaje de trabajo: Es el que proporciona la máquina cuando el arco está encendido y varia desde 17 hasta 45 voltios).

TIPOS DE MAQUINAS

Las máquinas de soldar son clasificadas con diferentes criterios. Adoptaremos la siguiente clasificación:•  a.- Máquinas estáticas  Transformadores Rectificadores Transformadores - rectificadores• b.- Máquinas rotativas De motor eléctrico. De motor a combustión interna pudiendo ser:1. A gasolina2. A petróleo (diésel)

TIPOS DE MÁQUINAS

Máquinas tipo transformador. Solo proporcionan corriente alterna para soldar. Máquinas tipo rectificador. Son máquinas transformadoras que, con rectificadores, cambian la corriente alterna a corriente continua para soldar.Equipos transformador-rectificador. Estas máquinas proporcionan tanto corriente continua como corriente alterna para soldar.

TIPOS DE MÁQUINAS

Máquinas estáticasSe dice que una máquina de soldar es estática, cuando para su funcionamiento, no requiere que giren sus piezas y su pieza principal es un transformador.Máquinas rotativas Las Máquinas Rotativas están compuestas básicamente por un motor, que proporciona una determinada velocidad de rotación a un dínamo, el cual produce la corriente eléctrica apropiada para soldar.

MÁQUINAS ROTATIVAS

El motor que produce el giro de rotación puede ser: Eléctrico, funcionando con la corriente eléctrica proveniente de una red general de electricidad.

 De combustión interna, sea a gasolina o petróleo.Estas máquinas son utilizadas preferentemente en los lugares que carecen de una red general de electricidad.

TIPOS DE MÁQUINAS

Máquinas de transformadores con rectificadores Estos aparatos presentan la particularidad de ser alimentados con corriente alterna (C.A.) y de proporcionar corriente alterna o continua para soldar.

Constan de un transformador, al igual que los anteriores, y además, de un rectificador. Pueden ser Monofásicas o Trifásicas.

El papel del rectificador es transformar la corriente alterna en corriente continua.

MÁQUINAS DE TRANSFORMADORES CON RECTIFICADORES

El uso de rectificadores tiene su aplicación principal en la soldadura de materiales delgados que requiere una intensidad exacta, usualmente en amperaje bajos.

Se usan los mismos electrodos que se emplea las máquinas de motor con generador; por consiguiente, se emplea la polaridad: Directa o la polaridad Invertida.

ACCESORIOS DE LAS MÁQUINAS PARA SOLDADURA ELÉCTRICA

Deben de permitir la regulación de la intensidad de corriente o amperaje necesario para soldar; ese amperaje varia según el diámetro o espesor de la pieza, posición del trabajo, diámetro del electrodo, etc.

Asegurar una alimentación constante de corriente, que permita mantener el arco eléctrico estable.

Además de las características señaladas, una fuente de poder o máquina de soldar debe reunir las condiciones de resistencia y solidez, que le permitan trabajar aun estando sometida a las más duras exigencias y condiciones en que se desenvuelve la labor del soldador.

EQUIPO BÁSICO DE SOLDADURA

Portaelectrodo

Fuente de poder

Electrodo

Cable de fuerza

Cable de tierra

Metal Base

FUENTE DE PODER

Transforma la corriente eléctrica de la línea de alimentación a valores de amperaje y voltaje adecuados para establecer y mantener el arco de soldadura.

Se prefieren del tipo de corriente constante y la característica más importante es la capacidad.

PORTA ELECTRODOTransfiere la corriente eléctrica del cable al electrodo.

Está aislado para permitir la manipulación por el operador.

Disponible en varias capacidades y calidades.

TENAZA DE TIERRAEs el medio de conexión del cable de fuerza a la pieza de trabajo.

Están disponibles en varios tamaños y configuraciones para diferentes aplicaciones.

Una buen tenaza de tierra es aquella que esta hecha de un metal o aleación que sean buen conductor de la corriente y una buena área de contacto.

CORRIENTE ALTERNA AC

El sentido del flujo de corriente cambia 120 veces por segundo (frecuencia de 60 Hz).

Se obtiene una penetración y una tasa de depósito media.

Se reduce el soplo magnético.

El equipo es más económico.

tCorriente

CORRIENTE DIRECTA DC

La corriente directa fluye continuamente en un solo sentido.

Puede usarse con todos los tipos de electrodos recubiertos.

Es la mejor opción para aplicaciones a bajos amperajes.

CORRIENTE DIRECTA DC

a.El encendido y la estabilidad de arco son mejores.b.Produce menos salpicadura.c.DCEP para alta penetración.d.DCEN para alto depósito.

DCEP

(+)

(-)

DCEN

(+)

(-)

AMPERAJE

Es la variable de mayor importancia en el proceso, determina:

La profundidad de penetración.La tasa de depósito.El volumen del cordón.Depende del tipo y diámetro del electrodo, posición y diseño de la junta.

VELOCIDAD DE AVANCE

Depende del operador y es la rapidez con la que el charco se desplaza a lo largo de la junta.

Al aumentar la velocidad de avance:1. Se reduce el tamaño del cordón 2. Se incrementa ligeramente la penetración.

VOLTAJE

• Está determinado por la longitud de arco (distancia de la punta del electrodo al charco).• Afecta principalmente el perfil, a mayor voltaje se obtiene un cordón más plano y ancho.

RIESGOS DE ACCIDENTES

• Los principales riesgos de accidente son los derivados del empleo de la corriente eléctrica, las quemaduras y el incendio y explosión. • El contacto eléctrico directo puede producirse en el circuito de alimentación por deficiencias de aislamiento en los cables flexibles o las conexiones a la red o a la máquina y en el circuito de soldadura cuando está en vacío (tensión superior a 50 V).

RIESGOS DE ACCIDENTES

• El contacto eléctrico indirecto puede producirse con la carcasa de la máquina por algún defecto de tensión.

• Las proyecciones en ojos y las quemaduras pueden tener lugar por proyecciones de partículas debidas al propio arco eléctrico y las piezas que se están soldando.

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL

Antes de soldar se debe comprobar que la pantalla o careta no tiene rendijas que dejen pasar la luz, y que el cristal contra radiaciones es adecuado a la intensidad o diámetro del electrodo.

Los ayudantes de los soldadores u operarios próximos deben usar gafas especiales con cristales filtrantes adecuados al tipo de soldadura a realizar.

Para colocar el electrodo en la pinza o tenaza, se deben utilizar siempre los guantes.

También se usarán los guantes para coger la pinza cuando esté en tensión.

NORMAS DE UTILIZACIÓN Y MANTENIMIENTO

NORMAS DE UTILIZACIÓN Y MANTENIMIENTO

En trabajos sobre elementos metálicos, es necesario utilizar calzado de seguridad aislante.

Para los trabajos de picado o cepillado de escoria se deben proteger los ojos con gafas de seguridad o una pantalla transparente.

En trabajos en altura con riesgo de caída, se utilizará un cinturón de seguridad protegido para evitar que las chispas lo quemen.

En general todo equipo de protección individual debe ser inspeccionado periódicamente y sustituido cuando presente cualquier defecto.

TRABAJOS A REALIZAR EN EQUIPO

1. Desarrolle el cuestionario propuesto sobre soldadura eléctrica.

2. Haga el proceso de ejecución para encender y mantener el arco eléctrico.

3. Haga el proceso de ejecución para apuntalar.