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Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre, Extensión Barquisimeto
Escuela de Tecnología Mecánica
Procesos de fabricación IV Semestre.
UNIDAD 4
SOLDADURA.
INTRODUCCIÓN
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. A veces la
presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste
con la soldadura blanda (en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican el
derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos,
sin fundir las piezas de trabajo.
Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas,
un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para
formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para
soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas
caliente.
Mientras que con frecuencia es un proceso industrial, la soldadura puede ser hecha en muchos ambientes
diferentes, incluyendo al aire libre, debajo del agua y en el espacio. Sin importar la localización, sin embargo, la
soldadura sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica,
humos venenosos, y la sobreexposición a la luz ultravioleta.
Hasta el final del siglo XIX, el único proceso de soldadura era la soldadura de fragua, que los herreros
han usado por siglos para juntar metales calentándolos y golpeándolos. La soldadura por arco y la soldadura a
gas estaban entre los primeros procesos en desarrollarse tardíamente en el siglo, siguiendo poco después la
soldadura por resistencia. La tecnología de la soldadura avanzó rápidamente durante el principio del siglo XX
mientras que la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial condujeron la demanda de métodos de
junta confiables y baratos. Después de las guerras, fueron desarrolladas varias técnicas modernas de soldadura,
incluyendo métodos manuales como la Soldadura manual de metal por arco, ahora uno de los más populares
métodos de soldadura, así como procesos semiautomáticos y automáticos tales como Soldadura GMAW,
soldadura de arco sumergido, soldadura de arco con núcleo de fundente y soldadura por electro escoria. Los
progresos continuaron con la invención de la soldadura por rayo láser y la soldadura con rayo de electrones a
mediados del siglo XX.
Hoy en día, la ciencia continúa avanzando. La soldadura robotizada está llegando a ser más corriente en
las instalaciones industriales, y los investigadores continúan desarrollando nuevos métodos de soldadura y
ganando mayor comprensión de la calidad y las propiedades de la soldadura.
Se dice que es un sistema porque intervienen los elementos propios de este, es decir, las 5M: mano de
obra, materiales, máquinas, medio ambiente y medios escritos (procedimientos). La unión satisfactoria implica
que debe pasar las pruebas mecánicas (tensión y doblez). Las técnicas son los diferentes procesos (SMAW,
SAW, GTAW, etc.) utilizados para la situación más conveniente y favorable, lo que hace que sea lo más
económico, sin dejar de lado la seguridad.
HISTORIA RESIENTE
La Primera Guerra Mundial causó un repunte importante en el uso de los procesos de soldadura, con las
diferentes fuerzas militares procurando determinar cuáles de los varios procesos nuevos de soldadura serían los
mejores. Los británicos usaron primariamente la soldadura por arco, incluso construyendo una nave, el Fulagar,
con un casco enteramente soldado. Los estadounidenses eran más vacilantes, pero comenzaron a reconocer los
beneficios de la soldadura de arco cuando el proceso les permitió reparar rápidamente sus naves después de los
ataques alemanes en el puerto de Nueva York al principio de la guerra. También la soldadura de arco fue
aplicada primero a los aviones durante la guerra, pues algunos fuselajes de aeroplanos alemanes fueron
construidos usando el proceso.
Durante los años 1920, importantes avances fueron hechos en la tecnología de la soldadura, incluyendo la
introducción de la soldadura automática en 1920, en la que el alambre del electrodo era alimentado
continuamente. El gas de protección se convirtió en un tema recibiendo mucha atención, mientras que los
científicos procuraban proteger las soldaduras contra los efectos del oxígeno y el nitrógeno en la atmósfera. La
porosidad y la fragilidad eran los problemas primarios, y las soluciones que desarrollaron incluyeron el uso del
hidrógeno, argón, y helio como atmósferas de soldadura. Durante la siguiente década, posteriores avances
permitieron la soldadura de metales reactivos como el aluminio y el magnesio. Esto, conjuntamente con
desarrollos en la soldadura automática, la corriente alterna, y los fundentes alimentaron una importante
extensión de la soldadura de arco durante los años 1930 y entonces durante la Segunda Guerra Mundial.
A mediados del siglo XX, fueron inventados muchos métodos nuevos de soldadura. 1930 vio el
lanzamiento de la soldadura de perno, que pronto llegó a ser popular en la fabricación de naves y la
construcción. La soldadura de arco sumergido fue inventada el mismo año, y continúa siendo popular hoy en
día. En 1941, después de décadas de desarrollo, la soldadura de arco de gas tungsteno fue finalmente
perfeccionada, seguida en 1948 por la soldadura por arco metálico con gas, permitiendo la soldadura rápida de
materiales no ferrosos pero requiriendo costosos gases de blindaje. La soldadura de arco metálico blindado fue
desarrollada durante los años 1950, usando un fundente de electrodo consumible cubierto, y se convirtió
rápidamente en el más popular proceso de soldadura de arco metálico. En 1957, debutó el proceso de soldadura
por arco con núcleo fundente, en el que el electrodo de alambre auto blindado podía ser usado con un equipo
automático, resultando en velocidades de soldadura altamente incrementadas, y ése mismo año fue inventada la
soldadura de arco de plasma. La soldadura por electro escoria fue introducida en 1958, y fue seguida en 1961
por su prima, la soldadura por electrogas.
Otros desarrollos recientes en la soldadura incluyen en 1958 el importante logro de la soldadura con rayo
de electrones, haciendo posible la soldadura profunda y estrecha por medio de la fuente de calor concentrada.
Siguiendo la invención del láser en 1960, la soldadura por rayo láser debutó varias décadas más tarde, y ha
demostrado ser especialmente útil en la soldadura automatizada de alta velocidad,. Sin embargo, ambos
procesos continúan siendo altamente costosos debido al alto costo del equipo necesario, y esto ha limitado sus
aplicaciones.
TIPOS DE SOLDADURAS
Soldadura eléctrica.
Uso de la electricidad como fuente de energía para la unión metálica.
Soldadura por arco.
Estos procesos usan una fuente de endurecida para crear y mantener un arco eléctrico endurecido y duro.
Pueden usar tanto corriente continua (DC) como alterna (AC), y electrodos consumibles o no consumibles los
cuales se encuentran cubiertos por un material llamado revestimiento. A veces, la región de la soldadura es
protegida por un cierto tipo de gas inerte o semi inerte, conocido como gas de protección, y el material de
relleno a veces es usado también.
Soldadura por combustión (autógena).
Es un procedimiento de soldadura homogénea. Esta soldadura se realiza llevando hasta la temperatura de
fusión de los bordes de la pieza a unir mediante el calor que produce la llama oxiacetilénica que se produce en
la combustión de un gas combustible mezclándolo con gas carburante (temperatura próxima a 3055 °C).
Se trata de un proceso de soldadura con fusión, normalmente sin aporte externo de material metálico. Es
posible soldar casi cualquier metal de uso industrial: cobre y sus aleaciones, magnesio y sus aleaciones,
aluminio y sus aleaciones, así como aceros al carbono, aleados e inoxidables
Soldeo blando y fuerte.
La soldadura blanda y fuerte son procesos en los cuáles no se produce la fusión de los metales base, sino
únicamente del metal de aportación. Siendo el primer proceso de soldeo utilizado por el hombre, ya en la
antigua Sumeria.
La soldadura blanda se da a temperaturas inferiores a 450ºC.
La soldadura fuerte se da a temperaturas superiores a 450ºC.
Y el soldeo fuerte a altas temperaturas se da a temperaturas superiores a 900ºC.
PROCESOS DE SOLDADURA.
Uno de los tipos más comunes de soldadura de arco es la soldadura manual con electrodo revestido
(SMAW, Shielded Metal Arc Welding), que también es conocida como soldadura manual de arco metálico
(MMA) o soldadura de electrodo. La corriente eléctrica se usa para crear un arco entre el material base y la
varilla de electrodo consumible, que es de acero y está cubierto con un fundente que protege el área de la
soldadura contra la oxidación y la contaminación por medio de la producción del gas CO2 durante el proceso de
la soldadura. El núcleo en sí mismo del electrodo actúa como material de relleno, haciendo innecesario un
material de relleno adicional.
Figura. Soldadura manual con electrodo
revestido: (a) proceso total; (b) área de
soldadura ampliada
El proceso es versátil y puede realizarse con un equipo relativamente barato, haciéndolo adecuado para
trabajos de taller y trabajo de campo. Un operador puede hacerse razonablemente competente con una modesta
cantidad de entrenamiento y puede alcanzar la maestría con experiencia. Los tiempos de soldadura son algo
lentos, puesto que los electrodos consumibles deben ser sustituidos con frecuencia y porque la escoria, el
residuo del fundente, debe ser retirada después de soldar. Además, el proceso es generalmente limitado a
materiales de soldadura ferrosos, aunque electrodos especializados han hecho posible la soldadura del hierro
fundido, níquel, aluminio, cobre, acero inoxidable y de otros metales.
La soldadura de arco metálico con gas (GMAW, Gas Metal Arc Welding), también conocida como
soldadura de metal y gas inerte o por su sigla en inglés MIG (Metal inert gas), es un proceso semiautomático o
automático que usa una alimentación continua de alambre como electrodo y una mezcla de gas inerte o semi-
inerte para proteger la soldadura contra la contaminación. Como con la SMAW, la habilidad razonable del
operador puede ser alcanzada con entrenamiento modesto. Puesto que el electrodo es continuo, las velocidades
de soldado son mayores para la GMAW que para la SMAW. También, el tamaño más pequeño del arco,
comparado a los procesos de soldadura de arco metálico protegido, hace más fácil hacer las soldaduras fuera de
posición (ej, empalmes en lo alto, como sería soldando por debajo de una estructura).
Figura. Soldadura de arco metálico con
gas: (a) proceso total; (b) área de soldadura
ampliada
El equipo requerido para realizar el proceso de GMAW es más complejo y costoso que el requerido para
la SMAW, y requiere un procedimiento más complejo de disposición. Por lo tanto, la GMAW es menos
portable y versátil, y debido al uso de un gas de blindaje separado, no es particularmente adecuado para el
trabajo al aire libre. Sin embargo, debido a la velocidad media más alta en la que las soldaduras pueden ser
terminadas, la GMAW es adecuada para la soldadura de producción. El proceso puede ser aplicado a una
amplia variedad de metales, tanto ferrosos como no ferrosos.
Un proceso relacionado, la soldadura de arco de núcleo fundente (FCAW), usa un equipo similar pero
utiliza un alambre que consiste en un electrodo de acero rodeando un material de relleno en polvo. Este alambre
con núcleo de metal es más costoso que el alambre sólido estándar y puede generar humos y/o escoria, pero
permite incluso una velocidad más alta de soldadura y mayor penetración del metal.
Figura. Soldadura de arco de núcleo
fundente: (a) proceso total; (b) área de
soldadura ampliada
La soldadura de arco, tungsteno y gas (GTAW, Gas Tunsteng Arc Welding), o la soldadura de tungsteno
y gas inerte (TIG) (también a veces designada erróneamente como soldadura heliarc), es un proceso manual de
soldadura que usa un electrodo de tungsteno no consumible, una mezcla de gas inerte o semi-inerte, y un
material de relleno separado. Especialmente útil para soldar materiales finos, este método es caracterizado por
un arco estable y una soldadura de alta calidad, pero requiere una significativa habilidad del operador y
solamente puede ser lograda en velocidades relativamente bajas.
Figura. Soldadura de tungsteno y gas
inerte: (a) proceso total; (b) área de
soldadura ampliada
La GTAW puede ser usada en casi todos los metales soldables, aunque es aplicada más a menudo a
metales de acero inoxidable y livianos. Con frecuencia es usada cuando son extremadamente importantes las
soldaduras de calidad, por ejemplo en bicicletas, aviones y aplicaciones navales. Un proceso relacionado, la
soldadura de arco de plasma, también usa un electrodo de tungsteno pero utiliza un gas de plasma para hacer el
arco. El arco es más concentrado que el arco de la GTAW, haciendo el control transversal más crítico y así
generalmente restringiendo la técnica a un proceso mecanizado. Debido a su corriente estable, el método puede
ser usado en una gama más amplia de materiales gruesos que el proceso GTAW, y además, es mucho más
rápido. Puede ser aplicado a los mismos materiales que la GTAW excepto al magnesio, y la soldadura
automatizada del acero inoxidable es una aplicación importante del proceso. Una variación del proceso es el
corte por plasma, un eficiente proceso de corte de acero.
La soldadura de arco sumergido (SAW) es un método de soldadura de alta productividad en el cual el
arco se pulsa bajo una capa de cubierta de flujo. Esto aumenta la calidad del arco, puesto que los contaminantes
en la atmósfera son bloqueados por el flujo. La escoria que forma la soldadura generalmente sale por sí misma,
y combinada con el uso de una alimentación de alambre continua, la velocidad de deposición de la soldadura es
alta. Las condiciones de trabajo están muy mejoradas sobre otros procesos de soldadura de arco, puesto que el
flujo oculta el arco y casi no se produce ningún humo. El proceso es usado comúnmente en la industria,
especialmente para productos grandes y en la fabricación de los recipientes de presión soldados.21 Otros
procesos de soldadura de arco incluyen la soldadura de hidrógeno atómico, la soldadura de arco de carbono, la
soldadura de electro escoria, la soldadura por electro gas, y la soldadura de arco de perno.
Figura. Soldadura de arco sumergido: (a)
proceso total; (b) área de soldadura ampliada
GEOMETRÍA
Tipos comunes de juntas de soldadura
(1) La junta de extremo cuadrado, recomendado hasta 8mm de espesor
(2) Junta de preparación solo-V, se recomiendan angulosos de 45 entre las dos caras, por dar
mejores resultados de costes y calidad
(3) Junta de regazo o traslape
(4) Junta-T.
Las soldaduras pueden ser preparadas geométricamente de muchas maneras diferentes. Los cinco tipos
básicos de juntas de soldadura son la junta de extremo, la junta de regazo, la junta de esquina, la junta de borde,
y la junta-T. Existen otras variaciones, como por ejemplo la preparación de juntas doble-V, caracterizadas por
las dos piezas de material cada una que afilándose a un solo punto central en la mitad de su altura. La
preparación de juntas solo-U y doble-U son también bastante comunes en lugar de tener bordes rectos como la
preparación de juntas solo-V y doble-V, ellas son curvadas, teniendo la forma de una U. Las juntas de regazo
también son comúnmente más que dos piezas gruesas dependiendo del proceso usado y del grosor del material,
muchas piezas pueden ser soldadas juntas en una geometría de junta de regazo.
A menudo, ciertos procesos de soldadura usan exclusivamente o casi exclusivamente diseños de junta
particulares. Por ejemplo, la soldadura de punto de resistencia, la soldadura de rayo láser, y la soldadura de rayo
de electrones son realizadas más frecuentemente con juntas de regazo. Sin embargo, algunos métodos de
soldadura, como la soldadura por arco de metal blindado, son extremadamente versátiles y pueden soldar
virtualmente cualquier tipo de junta. Adicionalmente, algunos procesos pueden ser usados para hacer soldaduras
multipasos, en las que se permite enfriar una soldadura, y entonces otra soldadura es realizada encima de la
primera. Esto permite, por ejemplo, la soldadura de secciones gruesas dispuestas en una preparación de junta
solo-V.
La sección cruzada de una junta de extremo soldado, con el gris más oscuro representando la zona de la soldadura o la fusión, el gris medio la zona
afectada por el calor ZAT, y el gris más claro el material base.
Después de soldar, un número de distintas regiones pueden ser identificadas en el área de la soldadura. La
soldadura en sí misma es llamada la zona de fusión más específicamente, ésta es donde el metal de relleno fue
puesto durante el proceso de la soldadura. Las propiedades de la zona de fusión dependen primariamente del
metal de relleno usado, y su compatibilidad con los materiales base. Es rodeada por la zona afectada de calor, el
área que tuvo su microestructura y propiedades alteradas por la soldadura. Estas propiedades dependen del
comportamiento del material base cuando está sujeto al calor. El metal en esta área es con frecuencia más débil
que el material base y la zona de fusión, y es también donde son encontradas las tensiones residuales.
SOLDADURA MANUAL DE METAL POR ARCO ELECTRICO
Es la forma más común de soldadura. Se suele utilizar la denominación abreviada SMAW (del inglés
Shielded metal arc welding) o MMA (manual metal arc welding). Mediante una corriente eléctrica (ya sea
corriente alterna o corriente continua) se forma un arco eléctrico entre el metal a soldar y el electrodo utilizado,
produciendo la fusión de éste y su depósito sobre la unión soldada. Los electrodos suelen ser de acero suave, y
están recubiertos con un material fundente que crea una atmósfera protectora que evita la oxidación del metal
fundido y favorece la operación de soldeo. El electrodo recubierto utilizado en la soldadura por arco fue
inventado por Oscar Kjellberg.
La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soldadura electrógena, fue propuesta a
principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy, pero ya en 1885 dos investigadores rusos
consiguieron soldar con electrodos de carbono. Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura
con varilla metálica. Sin embargo, este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que el
sueco Oscar Kjellberg inventó, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años
1950.
La técnica de la soldadura por arco eléctrico tomó importancia en el sector industrial cuando el sueco
Oscar Kjellberg en 1.904 descubre el electrodo revestido. Este hecho es de suma importancia y el punto de
inflexión que permitió posteriormente el gran desarrollo de la soldadura por arco. Hasta entonces se habían
podido hacer experimentos de soldar electrodos desnudos, pero su uso acarreaba muchos inconvenientes como
son:
a. La fijación de elementos nocivos en el baño de fusión;
b. La generación de una fuerte porosidad dentro de la soldadura por los gases ocluidos;
c. Hay problemas de estabilización y soplado del arco eléctrico;
d. Y en general, se consigue una soldadura de mala calidad.
El desarrollo del arco revestido va a permitir solventar todas estas cuestiones, y tendrá una aplicación
fundamental para la soldadura de metales férreos.
Principios del Proceso
El proceso de la soldadura manual por arco eléctrico con electrodo revestido (SMAW, del inglés Shielded
Metal Arc Welding) comienza con el cebado o establecimiento del arco entre el extremo del electrodo y la pieza
a soldar.Una vez conseguido el mantenimiento y estabilización del arco, el calor generado funde el
revestimiento y la varilla metálica del electrodo, a la vez que la combustión del revestimiento sirve para originar
una atmósfera protectora que impide la contaminación del material fundido. Así, las gotas de metal fundido
procedentes de la varilla metálica del electrodo van a depositarse en el baño de fusión rodeadas de escoria. Esta
escoria, por efecto de la viscosidad, flota en el baño protegiéndolo contra un enfriamiento rápido y de la
contaminación del aire circundante. Una vez frío el cordón, se procede a eliminar esta escoria que queda como
una especie de costra en la superficie del cordón.
Equipo de Soldadura
Básicamente, el equipo de soldadura está compuesto por los siguientes elementos:
a. Una fuente de corriente continua o alterna;
b. Pinza porta-electrodo y pinza de masa;
c. Cables de conexión;
d. Electrodos revestidos.
En general, los electrodos revestidos están constituidos por un alma metálica que contiene el metal de
aporte, y un revestimiento que rodea al anterior. Con respecto a los equipos para soldadura por arco en tres tipos
básicos:
1. Equipo de Corriente Alterna: Consisten en un transformador. Transforman la tensión de red o de
suministro (que es de 110 ó 220 Volt en líneas monofásicas, y de 380 Volt entre fases de
alimentación trifásica) en una tensión menor con alta corriente. Esto se realiza internamente, a
través de un bobinado primario y otro secundario devanados sobre un núcleo o reactor
ferromagnético con entrehierro regulable.
2. Equipo de Corriente Continua: Se clasifican en dos tipos básicos: los generadores y los
rectificadores. En los generadores, la corriente se produce por la rotación de una armadura
(inducido) dentro de un campo eléctrico. Esta corriente alterna trifásica inducida es captada por
escobillas de carbón, rectificándola y convirtiéndola en corriente Continua. Los rectificadores son
equipos que poseen un transformador y un puente rectificador de corriente a su salida.
3. Equipo de Corriente Alterna y Corriente Continua: Consisten en equipos capaces de poder
proporcionar tanto CA como CC. Estos equipos resultan útiles para realizar todo tipo de soldaduras,
pero en especial para las del tipo TIG ó GTAW.
Elementos presentes en el proceso
Existen una serie de características que permiten que la soldadura por arco eléctrico pueda llevarse acabo,
entre ellas tenemos:
 Plasma: está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al
positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo, de átomos gaseosos que se van
ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como
vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor
temperatura del proceso.
 Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos
que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustión del revestimiento del electrodo.
Otorga al arco eléctrico su forma cónica.
 Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de éste se
mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez
solidificado.
 Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán dadas por el
poder de penetración del electrodo.
 Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del electrodo, y se
pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la
solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del
material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí.
 Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito; en su extremo se
genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica a
menudo va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El
recubrimiento en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las siguientes:
a. Función eléctrica del recubrimiento
b. Función física de la escoria
c. Función metalúrgica del recubrimiento
Funciones de los recubrimientos
Los revestimientos de los electrodos son mezclas muy complejas de materiales que actúan durante el
proceso de fusión del electrodo para cumplir las funciones que a continuación se relacionan. Existen tres
mecanismos que permiten que el revestimiento actué correctamente.
Función eléctrica del recubrimiento
La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia serie de factores, como es la ionización
del aire para que fluya adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización se añaden al
revestimiento del electrodo productos químicos consistentes en sales de sodio, potasio y bario, los cuales tienen
una tensión de ionización baja y un poder termoiónico elevado.
Función fisica del recubrimiento
El recubrimiento, también contiene en su composición productos como los silicatos, los carbonatos, los
óxidos de hierro y óxidos de titanio, que favorecen la función física de los electrodos, que facilitan la soldadura
en las diversas posiciones de ejecución del soldeo.
Función metalúrgica de los recubrimientos
Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de contribuir
físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia decisiva en la calidad de la
soldadura.
Tipos de Revestimiento.
La composición química del revestimiento influye de manera decisiva en aspectos de la soldadura, tales
como, la estabilidad del arco, la profundidad de penetración, la transferencia de material, la pureza del baño,
etc. A continuación se indican los principales tipos de revestimientos utilizados para los electrodos:
Revestimiento celulósico
Su composición química está formada básicamente por celulosa integrada con aleaciones ferrosas
(magnesio y silicio). La celulosa va a desprender gran cantidad de gases en su combustión, lo que va a reducir la
producción de escorias en el cordón, a la vez que va a permitir ejecutar la soldadura en posición vertical
descendente. El baño de fusión que se obtiene con este tipo de revestimiento va a ser "caliente", con la fusión de
una notable cantidad de material base, lo que provoca cordones con una gran profundidad de penetración. Ello
es debido al elevado desarrollo de hidrógeno, presente en la composición química de este tipo de revestimiento.
En general, las características mecánicas de la soldadura que se obtienen con este tipo de revestimientos son
óptimas, aunque el aspecto final del cordón pueda ser mejorable. Ello es debido a la casi total ausencia de la
protección líquida ofrecida por este revestimiento, lo cual va a impedir una modelación óptima del baño durante
su solidificación. Para electrodos que utilicen este revestimiento, la corriente de soldadura, dada la escasa
estabilidad del arco, es normalmente en corriente continua (CC) con polaridad inversa.
Revestimiento ácido
Su composición química se basa principalmente en óxidos de hierro, y en aleaciones ferrosas de
manganeso y silicio. Va a generar un baño muy fluido, lo que no va a permitir ejecutar la soldadura en
determinadas posiciones. Por otro lado, este tipo de revestimiento no va a dotar al flujo de un gran poder de
limpieza en el material base, por lo que puede generar grietas en el cordón. Su aplicación se centra
fundamentalmente en aceros de bajo contenido en carbono, azufre y fósforo. La escoria que produce se elimina
fácilmente y presenta una estructura esponjosa. Las características mecánicas que va a presentar el cordón son
aceptables, aunque de resiliencia baja. Este tipo de revestimiento va a garantizar una buena estabilidad del arco,
lo que los hace idóneos tanto para el empleo de corriente alterna (CA) como para la corriente continua (CC).
Revestimiento de rutilo
En su composición química predomina un mineral denominado rutilo, compuesto en un 95% de bióxido
de titanio, que ofrece mucha estabilidad y garantiza una óptima estabilidad del arco y una elevada fluidez del
baño, lo que se traduce en un buen aspecto final del cordón de soldadura. El revestimiento de rutilo, en
cualquier caso, va a garantizar una fusión dulce, de fácil realización, con formación abundante de escoria de una
consistencia viscosa y de fácil eliminación, lo cual va a permitir un buen deslizamiento, sobre todo en posición
plana. Se aconseja su uso para aquellos casos donde el material base no presente muchas impurezas, debido a
que estos revestimientos no tienen efectos limpiadores. Además, no secan bien y por lo tanto pueden desarrollar
mucho hidrógeno ocluido en el cordón de soldadura.
Para aplicaciones donde se requiera mejorar el rendimiento, manteniendo la estabilidad del arco, se
pueden emplear electrodos donde se combina el revestimiento de rutilo con otros componentes, como la
celulosa (electrodos rutilo-celulósicos) o la fluorita (electrodos rutilo-básicos). Debido a la gran estabilidad del
arco que presenta este tipo de revestimiento en los electrodos, se hace posible su empleo tanto con corriente
alterna (CA) como con corriente continua (CC) en polaridad directa o inversa. Tiene gran aplicación cuando los
espesores a soldar son reducidos.
Revestimiento básico
La composición química de este revestimiento está formada básicamente por óxidos de hierro, aleaciones
ferrosas y por carbonatos de calcio y magnesio a los cuales, añadiendo fluoruro de calcio se obtiene la fluorita,
que es un mineral muy apto para facilitar la fusión del baño. Este tipo de revestimiento posee una gran
capacidad de depuración del metal base, con lo que se obtienen soldaduras de calidad y de buenas propiedades
mecánicas. Los electrodos con este tipo de revestimiento soportan elevadas temperaturas de secado, y por lo
tanto el baño no se contamina con hidrógeno. Tienen una escoria poco abundante, aunque muy densa y de
difícil eliminación. Los electrodos con este tipo de revestimientos son aptos para ejecutar soldaduras en
posición, verticales, por encima de la cabeza, etc.
Por otro lado, la fluorita hace que el arco sea muy inestable, con un baño menos fluido, que da lugar a
frecuentes cortocircuitos debidos a una transferencia del material de aporte a base de grandes gotas. Sin
embargo, el arco debe mantenerse muy corto debido a la escasa volatilidad de este revestimiento. En definitiva,
todo esto hace necesario que el soldador que haga uso de este revestimiento para los electrodos de soldadura
tenga mucha experiencia y buena pericia en el proceso. Para electrodos con este tipo de revestimiento se
recomienda el empleo de generadores de corriente continua (CC) en polaridad inversa. Los electrodos básicos
se distinguen por la gran cantidad de material depositado, y son buenos para la soldadura de grandes espesores.
Los electrodos con revestimiento básico son muy higroscópicos, por lo que se recomienda mantenerlos en
ambiente seco y en recipientes cerrados.
Electrodos
En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se genera el arco
eléctrico. En algunos casos, también sirve como material fundente. El electrodo o varilla metálica suele ir
recubierta por una combinación de materiales diferentes según el empleo del mismo. Las funciones de los
recubrimientos pueden ser: eléctrica para conseguir una buena ionización, física para facilitar una buena
formación del cordón de soldadura y metalúrgica para conseguir propiedades contra la oxidación y otras
características.
Mecanismo de actuación del electrodo
El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el
extremo del electrodo se funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para
que se produzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el
material base. Además, los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy fuertes.
Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión del recubrimiento del
arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de soldadura, una capa protectora del
metal fundido. Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será necesario
reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento.
El alma o varilla es un alambre (de diámetro original 5,5 mm) que se comercializa en rollos continuos o
en varillas individuales. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el
óxido y aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro. El revestimiento se produce
mediante la combinación de una gran variedad de elementos (minerales varios, celulosa, mármol, aleaciones,
etc.) convenientemente seleccionados y probados por los fabricantes, que mantienen el proceso, cantidades y
dosificaciones en riguroso secreto. La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está regulada por
AWS (American Welding Society), organismo de referencia mundial en el ámbito de la soldadura.
Clasificación, Propiedades y aplicaciones
Para la soldadura de los aceros, los electrodos se clasifican atendiendo al tipo de revestimiento que
incorporan. Se va ciertas características de los electrodos en lo que se refiere a tipo de escoria generada, metal
depositado, tipo de arco eléctrico, características mecánicas del cordón resultante, y sobre aplicaciones y
precauciones a tener en cuenta para cada tipo. Así se tiene la siguiente clasificación típica:
Electrodos Celulósicos
 Tipo de escoria: este tipo de electrodos genera una escoria poco voluminosa y de fácil eliminación.
 Metal depositado: el cordón depositado va a contener gran cantidad de hidrógeno ocluido.
 Arco eléctrico: posee una gran penetración y abundantes pérdidas por salpicaduras.
 Características mecánicas:
 Carga de rotura: 48 kg/cm2
; Alargamiento en rotura: 28%; Límite elástico: 40 kg/cm2
; Resiliencia a
0º C: 75 Julios
 Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos se utilizan principalmente para soldadura de
tuberías, siendo su uso generalizado en soldaduras de oleoductos. Es adecuado su uso para ejecutar
soldaduras en posición y producen una gran cantidad de humos.
Electrodos Ácidos
 Tipo de escoria: genera una escoria poco viscosa (por el Mn) y de fácil eliminación. A su vez es de
color negro y de estructura esponjosa;
 Metal depositado: el cordón va a resultar con un alto contenido en impurezas. No obstante, la
presencia de hidrógeno va a ser menor que en el caso de los celulósicos. Existe peligro de figuración
en caliente del cordón si el contenido de C es elevado;
 Arco eléctrico: para este tipo de electrodo normalmente se empleará corriente continua (CC) con
polaridad directa, aunque debido a la buena estabilidad del arco se puede emplear también con
corriente alterna (CA);
 Características mecánicas: Carga de rotura: 48 kg/cm2
; Alargamiento en rotura: 27%; Límite
elástico: 38 kg/cm2
; Resiliencia a -20º C: 50 Julios
 Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos tiene un escaso uso, su consumo está en trono
del 2%. Básicamente su utilización se restringe para soldaduras de aceros de construcción.
Electrodos de Rutilo
 Tipo de escoria: genera una escoria con una viscosidad adecuada que se elimina con facilidad. Su
aspecto es globular.
 Metal depositado: el cordón va a presentar un nivel de impurezas intermedios entre ácidos y básicos.
No obstante, el contenido de hidrógeno con este tipo de electrodo puede llegar a fragilizar la unión.
 Arco eléctrico: para este tipo de electrodo se puede utilizar tanto con corriente alterna (CA) como
continua (CC) en polaridad directa o inversa.
 Características mecánicas: Carga de rotura: 48 kg/cm2
; Alargamiento en rotura: 25%; Límite
elástico: 42 kg/cm2
; Resiliencia a -20º C: 50 Julios.
 Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos encuentra su aplicación principalmente en la
soldadura de aceros. Su consumo actual se estima en un 55%. Tiene un uso generalizado en
calderería, construcción naval, estructuras metálicas, etc. Es adecuado para la ejecución de
soldaduras en posición.
Electrodos Básicos
 Tipo de escoria: genera una escoria densa, pero poco abundante que sube a la superficie del cordón
con rapidez. De color pardo y brillante, se elimina de una forma aceptable.
 Metal depositado: el cordón se presenta casi exento de impurezas y libre de hidrógeno.
 Arco eléctrico: para este tipo de electrodo se puede utilizar tanto con corriente alterna (CA) como
continua (CC) en polaridad inversa.
 Características mecánicas: Carga de rotura: 54 kg/cm2
; Alargamiento en rotura: 28%; Límite
elástico: 44 kg/cm2
; Resiliencia a 0º C: 130 Julios
 Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos están recomendado para la soldadura de aceros.
Su uso está generalizado en calderería, construcción naval, estructuras metálicas, maquinaria, etc.
Electrodos de Auto-contacto o de Gran Rendimiento
 En estos electrodos el revestimiento contiene hierro (Fe) en polvo. El arco salta de forma
espontánea, y su rendimiento gravimétrico es superior al 100%.
Electrodos de Gran Penetración
 Estos electrodos presentan un revestimiento muy grueso con objeto de soportar una intensidad de
corriente mayor.
Diámetro de los electrodos
El diámetro de los electrodos está en correspondencia directa con los espesores de chapas a unir. En la
siguiente tabla se indica esta relación para electrodos normales, y la intensidad de corriente necesaria, según la
American Welding Society (AWS) y a la American Society Mechanical Engineers (ASME), para cada caso:
Espesor de la chapa (mm) Diámetro del electrodo (mm) Intensidad (Amp)
2 a 4 2,5 a 3,00 60 – 100
4 a 6 3,00 a 4,00 100 – 150
6 a 10 4,00 a 5,00 150 – 200
Más de 10 6,00 a 8,00 200 – 400
Fuente: American Society Mechanical Engineers (ASME).
Nomenclatura de los electrodos.
La A W.S. y la A.S.M.E. son las máximas autoridades en el mundo de la soldadura que dictan las normas
de clasificación de los electrodos para soldadura eléctrica que son más reconocidas internacionalmente. La
especificación AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros al carbono, trabaja con la
siguiente designación para electrodos revestidos:
E – XXYZ – 1HZR
Indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica
manual.
Son dos dígitos (o tres si se trata de un número de electrodo de
cinco dígitos) que designan la mínima resistencia a la tracción,
sin tratamiento térmico post soldadura, del metal depositado, en
Ksi (Kilo libras/pulgada2
, como se indican en los ejemplos
siguientes:
E 60XX ... 62000 lbs/pulg2
mínimo (62 Ksi)
E 70XX ... 70000 lbs/pulg2
mínimo (70 Ksi)
E110XX ... 110000 lbs/pulg2
mínimo (110 Ksi)
El tercer dígito indica la posición en la que se puede soldar
satisfactoriamente con el electrodo en cuestión.
1: PLANA, HORIZONTAL, VERTICAL, SOBRECABEZA.
2: PLANA Y HORIZONTAL.
4: PLANA, HORIZONTAL, VERTICAL DESCENDENTE.
Tipo de revestimiento, corriente a usar y polaridad.
Digito Tipo de Revestimiento Polaridad
0 CELULOSA CON SODIO CD (+)
1 CELULOSA CON POTASIO CA o CD (+ o -)
2 RUTILO CON SODIO CA o CD (-)
3 RUTILO CON POTASIO CA o CD (-)
4 RUTILO CON POLVO DE HIERRO CA o CD (+ o -)
5 DE BAJO HIDRÓGENO CON SODIO CD (+)
6 DE BAJO HIDRÓGENO CON POTASIO CA o CD (+)
7 HIERRO EN POLVO Y ÓXIDOS DE HIERRO CA o CD (+ o -)
8 BAJO HIDRÓGENO CON POLVO DE HIERRO CA o CD (+)
Por otro lado, los códigos para designación que aparecen
después del guion son opcionales e indican lo siguiente:
1: designa que el electrodo (E 7016, E 7018 ó E 7024) cumple
con los requisitos de impacto mejorados E y de ductilidad
mejorada en el caso E 7024;
HZ: indica que el electrodo cumple con los requisitos de la
prueba de hidrógeno difusible para niveles de "Z" de 4.8 ó 16 ml
de H2 por 100gr de metal depositado (solo para electrodos de
bajo hidrógeno).
R: indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de
absorción de humedad a 80°F y 80% de humedad relativa (sólo
para electrodos de bajo hidrógeno).
SOLDADURA MANUAL OXIACETILÉNICA
La soldadura oxiacetilénica es un tipo de soldadura autógena. Se puede efectuar como soldadura
homogénea o como soldadura heterogénea,1 dependiendo de si el material de aportación es o no del mismo tipo
que el de base, o sin aporte de material como soldadura autógena.
Se usa un soplete que utiliza oxígeno como comburente y acetileno como combustible. Se produce una delgada
llama color celeste, que puede llegar a una temperatura aproximada de 3500 °C. Se puede soldar cobre, acero,
aluminio, latón, etc.
Elementos del equipo.
Figura. Elementos principales de una instalación
móvil de soldadura por gas.
La principal función de los equipos de soldadura oxiacetilénica es suministrar la mezcla de gases combustible y
comburente a una velocidad, presión y proporción correcta. El equipo oxiacetilénico está formado por:
 Las botellas o cilindros de oxígeno y acetileno: entre ambas hay que destacar varias diferencias, pero
la más representativa, aparte el tamaño, es el color. La botella de oxígeno tiene el cuerpo negro y la ojiva
blanca, mientras que la de acetileno tiene el cuerpo rojo y ojiva marrón. Internamente la botella de
oxígeno es hueca de una pieza, mientras que la de acetileno tiene una sustancia esponjosa en su interior,
ya que para almacenarlo se disuelve en acetona debido a que si se comprime solo explota.
 Los manorreductores o reguladores: su propósito o función principal es reducir la presión muy alta de
una botella a una presión de trabajo más bajo y seguro y además de permitir una circulación continua y
uniforme del gas.
 Las mangueras: que son tubos flexibles de goma por cuyo interior circula el gas, siendo por tanto las
encargadas de transportarlo desde las botellas hasta el soplete. Los diámetros interiores son
generalmente de 4 a 9 mm para el oxígeno y de 6 a 11 mm para el acetileno. La manguera por la que
circula el oxígeno es de color azul y de color rojo por la que circula el acetileno.
 Las válvulas de seguridad o anti retorno: son las encargadas de prevenir un retroceso de la llama
desde el soplete hacia las mangueras o de las mangueras a las botellas. También impiden la entrada de
oxígeno o de aire en la manguera y en la botella del acetileno.
 El soplete o antorcha: cuya misión principal es asegurar la correcta mezcla de los gases, de forma que
exista un equilibrio entre la velocidad de salida y la de inflamación.
Soplete
Son dispositivos destinados a mezclar los gases para generar su perfecta combustión. El soplete tiene en
la parte central el dispositivo mezclador de gases, dentro del cual y por medio de unas llaves se regula la
cantidad de uno y otro gas que se necesitan para conseguir la llama deseada. Dicha mezcla fluye hasta la
boquilla de salida a través de un tubo acodado denominado lanza. Todos los sopletes tienen en su parte posterior
las tomas donde van conectadas las mangueras, para evitar errores, la entrada de oxigeno lleva las letras OX y
es de rosca a derecha y la de acetileno lleva las letras AC y es de rosca a izquierda. Están equipados con un
juego de boquillas calibradas que se identifican por la numeración que tiene marcada. A mayor numeración
mayor diámetro de salida y por tanto mayor caudal de gases. El consumo practico de oxigeno deberá de ser el
triple que el del acetileno.
Partes de que se compone un soplete.
Tipos de sopletes de soldar.
Los sopletes de soldar se clasifican según la presión con la cual se emplea el acetileno en: sopletes de baja
presión y sopletes de alta presión.
Gases combustibles
Acetileno (C2H2)
Es un gas altamente inflamable, incoloro y más ligero que el aire (densidad del acetileno, 0.907 kg/m3
). De los
gases combustibles, el que dispone de mayor poder calorífico es el acetileno (poder calorífico del acetileno,
11.600 kcal/kg), lo que permite alcanzar temperaturas de llama más elevada (superior a los 3.000ºC) y posee
una gran intensidad de llama y velocidad de combustión, por lo que es universalmente utilizado en muchos
procesos industriales: soldadura y corte, tratamientos por calor, escarificado, enderezado, temple y revenido de
partes mecánicas.
Las botellas de acetileno se cargan a 15 bares (1500 KPa o 217,557 psi) a una temperatura de 15°C (59o
F).
Estas botellas son de paredes gruesas. Las materias primas que se utilizan para su fabricación son el carburo de
calcio y el agua. Se obtiene por reacción del carburo con el agua. El gas que se obtiene es el acetileno, que tiene
un olor particular que proviene sobre todo de la presencia de hidrógeno fosforado.
El acetileno explota si se comprime, para almacenarlo se disuelve en acetona y se guarda en botellas rellenas de
una sustancia esponjosa. Para su identificación, se pinta de color rojo las botellas y en su parte superior se pinta
de color marrón.
La presión de servicio deberás utilizar una presión entre 0,5 y 1 Kg/cm2
(0,49 a 0,981 bar o 7,112 a 14,223 psi)
y la velocidad de salida no deberá ser mayor de 7 m/s.
PRECAUCIÓN: El acetileno es explosivo en contacto con plata, mercurio o aleaciones con más de un 70 % de
cobre, por lo que las tuberías no deberían ser de ninguno de estos materiales.
Oxígeno (O2)
Es un gas inodoro, incoloro e insípido y es el gas carburante para soldadura oxiacetilénica. Se extrae
industrialmente del aire o del agua. No es un gas inflamable pero inicia y mantiene la combustión de materiales
combustibles por lo que se no debe almacenar cerca de los gases combustibles.
Se suele suministrar en botellas a 200 kg aunque actualmente se suministran en botellas de menores
dimensiones. El oxígeno se suministra igualmente en botellas de acero a presiones elevadas, superiores a los
150 kg/cm2
(2133,501 psi o 14,71 MPa). Al ser intensamente oxidante, deberá evitarse todo contacto con
sustancias fácilmente combustibles, ya que podrá provocar su combustión. Todos los accesorios y elementos
que puedan entrar en contacto con el oxígeno deberán estar exentos de grasa, aceites y lubricantes.
Las presiones para trabajar, el oxígeno deberán estar entre 6 y 10 Kg/cm2
(85,24 y 142,233 psi), la presión que
utilices dependerá de la boquilla y esta del espesor del metal a soldar, y también del tipo de llama que te interese
utilizar, oxidante, reductora o neutra, lo que dependerá de la proporción oxigeno-acetileno que utilices. La ojiva
se pinta de color blanco con las letras OX en negro y el cuerpo es de color negro
Llama oxiacetilénica
Se denomina llama a la combustión de una sustancia con el oxígeno puro o una mezcla que lo contenga cuando
en la combustión se necesita. Este fenómeno desarrolla luz y calor. Las llamas para soldar se consiguen
variando la proporción de acetileno y oxígeno, obteniéndose diferentes tipos de llama. Variando las
proporciones de acetileno y oxígeno y las presiones de salida respectivas pueden obtenerse las siguientes clases
de llamas oxiacetilénicas:
1. Llama Neutra: es de color azul brillante, es llama reductora adecuada para soldar hierro, ya que no
precisa desoxidante, y el oxígeno del aire se utiliza para completar la combustión. Las proporciones
teóricas en que deben estar ambos gases para obtener una llama neutra son de un volumen de
oxigeno por un volumen de acetileno.
2. Llama Oxidante: es aquella que en la zona soldante se encuentra abundancia de oxígeno. Esto se
consigue aumentando la proporción de oxigeno hasta un 25% o 30% abriendo la llave de paso
correspondiente de este gas. Esta llama es de color azulado y su cono es más corto que en la llama
neutra. La llama oxidante oxida y quema los metales base y de aportación produciéndose por esto
muchas chispas.
3. Llama carburante: La llama carburante se produce aumentando la proporción de acetileno, abriendo
para esto la llave correspondiente del soplete. Esta llama se caracteriza por tener un dardo más largo
que la llama neutra.
Material de aportación
Sabemos que para realizar este tipo de soldadura se puede hacer simplemente calentando las piezas a soldar
hasta que estas se unan por fusión o con un material que aportamos entre los metales a soldar para conseguir
mayor consistencia y que es la forma más frecuente de soldar. El material de aportación es de un material de
composición parecía ala del material a unir, pero recocidas y aleadas con otros materiales apropiados para
facilitar su función. Se suministra en varillas de diámetro en función del espesor del material a soldar.
En el caso del cobre, según sea fuerte o blando, la composición de la aleación tendrá más o menos plata y otros
metales con el fin de obtener un punto de fusión y dureza apropiadas. El latón también se utiliza como suelda en
forma de varilla, con el desoxidante incorporado. Para que el material suelda agarre a la soldadura se le añade
un desoxidante que suele comercializarse en forma de polvos, bolas.
Se suministran en varillas de metal que se funden con la llama y se depositan sobre los bordes de la pieza a
soldar o sobre la superficie para compensar desgastes. Además, pueden ser utilizados para conferir ciertas
propiedades mecánicas al metal base. Para la elección del material de aporte se debe tener en cuenta los
siguientes factores:
 Que sea de la mejor calidad posible.
 Que las propiedades mecánicas del metal de aporte sean tales que la unión soldada que resulte posea
mejores propiedades mecánicas que el metal base.
 Se recomienda que en su composición química haya exceso de manganeso (Mn), silicio (Si) y carbono
(C).
 El diámetro de la varilla será en función del método de ejecución y del espesor de la pieza a soldar.
Según la naturaleza del metal base, el tipo de varilla de aporte en la soldadura fuerte puede clasificarse en:
 Cobre puro.
 Aleaciones a base de plata.
 Aleaciones a base de cobre.
 Aleaciones a base de aluminio.
Dentro de los materiales de aporte, también se encuentran los llamados fundentes, que son; sustancias con
importantes funciones en este tipo de soldadura, los fundentes se aplican a las piezas a unir para deshacer los
óxidos superficiales y formar una película protectora para evitar la oxidación durante el proceso. El
calentamiento de la superficie de un metal acelera la formación de óxidos, que son el resultado de una reacción
química entre el metal caliente y el oxígeno del aire.
Los trabajos que desempeña un fundente son:
 Fundir y llegar a estar activo por debajo del punto de fusión del material de aporte.
 Ser capaz de disolver y eliminar los óxidos de la superficie del metal, además de proteger las
superficies de los metales base de nuevas oxidaciones. Al suprimirse los productos de oxidación
permite que el material de aporte moje con mayor eficacia el material base.
 Debe permanecer activo a la temperatura de soldeo y durante el tiempo suficiente como para
permitir que la operación de soldadura pueda ser llevada a cabo adecuadamente.
 La mayoría se presentan en disolución acuosa y estado pastoso.
Pueden agruparse en 3 tipos:
 Para materiales férreos: mezclas con bases de bórax, bicarbonato sódico, sílice y sosa.
 Para cobre y sus aleaciones: mezclas con bases de bórax, ácido bórico, cloruros y fosfato sódico.
 Para aluminio y sus aleaciones: mezclas con bases de sulfato sódico, cloruros de sodio, de potasio,
de magnesio, fluoruros de potasio y sodio.
Metodología del proceso
El trabajo con estos equipos exige una serie de cuidados y precauciones que se relacionan a continuación:
1. Abrir y cerrar con suavidad las dos llaves de paso para eliminar la dureza de apertura.
2. Colocar la boquilla que corresponda al espesor de las piezas a soldar.
3. Abrir los grifos de las botellas.
4. Regular los manorreductores, mediante los tronillos de expansión, para obtener una presión de 0,3 a 0,5
bar (4,351 a 7,252 psi) para el acetileno y 1,5 a 2 bar (21,756 a 29,008 psi) para el oxígeno.
5. Abrir un poco el grifo del oxígeno y regular con poco caudal.
6. Abrir el grifo de acetileno e inflamar los gases empleando una llama piloto.
7. Regular el caudal de acetileno y oxígeno para conseguir la llama deseada.
8. Una vez encendida y regulada la llama oxiacetilénica hay que acercar la boquilla en la zona de
soldadura, manteniendo de 3 a 5 mm de distancia entre el dardo y la pieza a soldar.
Técnicas para el soldado.
Método Clásico o "a izquierdas"
Es el método más utilizado para chapas de hasta 6 mm de espesor. Los inconvenientes que presenta este método
que es lento el volumen de gases que consumen, es alto. La varilla va delante, formando un ángulo de 60-70°
respecto a la superficie de material y la inclinación de la varilla estará entre 45° y 60°.
 Ventajas:
 Es de aplicación en piezas con espesores de hasta 6 mm;
 Ejecución fácil y de buena penetración;
 Buen aspecto del cordón.
 Inconvenientes:
 Coste elevado debido a la baja velocidad de soldeo y alto consumo de gases;
 Deformaciones residuales importantes.
Método "a derechas"
El metal de aportación se sitúa por detrás de la boquilla, el sentido de avance es tal que la llama se dirige hacia
la zona ya soldada. La soldadura se realiza directamente sobre el ángulo formado por los bordes de las piezas a
unir. El soplete se desplaza de derecha a izquierda para piezas de mayor espesor.
 Ventajas:
 Es de aplicación para espesores de 12-15 mm;
 Menor consumo de gases y gran velocidad de ejecución;
 Menores distorsiones en la pieza base.
 Inconvenientes:
 No está recomendado para soldar piezas con espesores menores de 6 mm.
Soldadura en vertical ascendente
Está dentro de las llamadas soldaduras en posición, por lo que su ejecución reviste más dificultad. Se realiza
sobre una chapa que está en una posición vertical y el cordón se realiza de forma paralela al suelo. La boquilla
del soplete debe inclinarse hacia arriba unos 60° para que el chorro de los gases sostenga el baño de fusión
mientras se solidifica.
El oxicorte
El oxicorte es un procedimiento de corte, consiste en calentar el material hasta que adquiera un rojo vivo y se
quema rápidamente en el oxígeno. En ese momento el metal se quema, separándose y propagándose
rápidamente la combustión a todo el espesor de la chapa.
Precauciones de uso y seguridad
Peligro por retroceso de llama
Las causas más comunes por las que puede producirse el retroceso de la llama son: boquilla sucia, soplete en
mal estado, distancia desde la boquilla a la pieza a soldar inadecuada, etc. Como norma general de actuación se
recomienda cerrar primero la salida de oxígeno para que cese la combustión.
Incendio o explosión de mangueras
Las causas más comunes por las que puedan originarse accidentes con las mangueras pueden ser debidas a su
mal estado de conservación, mal reglaje de presión en los manorreductores, mala colocación de las mangueras
durante el proceso de soldeo, etc. Como en el caso anterior se debe actuar cerrando los cilindros de presión, y en
primer lugar el oxígeno.
Normas de almacenamiento y uso de los cilindros de presión
 Se debe evitar golpearlos, no exponerlos al sol, ni calentarlos con llamas. En general mantener los
cilindros almacenados por debajo de 50ºC, en lugar bien ventilado.
 Los cilindros de oxígeno no se deben manipular en contacto con materiales aceitosos o grasos.
 Para el caso del acetileno, evitar su contacto directo con cobre puro, mercurio, plata y latón que
tenga más del 70% de cobre.
 En general, se recomienda cada 5 años realizar una prueba hidrostática sobre los cilindros.
A continuación se relacionan otras recomendaciones de seguridad sobre el uso del acetileno:
 El acetileno es extremadamente inflamable y explosivo. Su uso a presiones superiores a 1 kg/cm2
supone un riesgo alto de explosión. Por lo tanto nunca se debe utilizar acetileno fuera del cilindro a
presiones superiores a 1 kg/cm2
.
 Nunca abrir la válvula con más de ¼ de vuelta.
 Nunca agotar el cilindro a menos de 2 kg/cm2
de presión.
 Soltar el diafragma del regulador antes de la abertura.
SEGURIDAD GENERAL EN PROCESOS DE SOLDADURA
La soldadura sin las precauciones apropiadas puede ser una práctica peligrosa y dañina para la salud. Sin
embargo, con el uso de la nueva tecnología y la protección apropiada, los riesgos de lesión o muerte asociados a
la soldadura pueden ser prácticamente eliminados. El riesgo de quemaduras o electrocución es significativo
debido a que muchos procedimientos comunes de soldadura implican un arco eléctrico o flama abiertos. Para
prevenirlas, las personas que sueldan deben utilizar ropa de protección, como calzado homologado, guantes de
cuero gruesos y chaquetas protectoras de mangas largas para evitar la exposición a las chispas, el calor y las
posibles llamas. Además, la exposición al brillo del área de la soldadura produce una lesión llamada ojo de arco
(queratitis) por efecto de la luz ultravioleta que inflama la córnea y puede quemar las retinas.
Las gafas protectoras y los cascos y caretas de soldar con filtros de cristal oscuro se usan para prevenir
esta exposición, y en años recientes se han comercializado nuevos modelos de cascos en los que el filtro de
cristal es transparente y permite ver el área de trabajo cuando no hay radiación UV, pero se auto oscurece en
cuanto esta se produce al iniciarse la soldadura. Para proteger a los espectadores, la ley de seguridad en el
trabajo exige que se utilicen mamparas o cortinas translúcidas que rodeen el área de soldadura. Estas cortinas,
hechas de una película plástica de cloruro de polivinilo, protegen a los trabajadores cercanos de la exposición a
la luz UV del arco eléctrico, pero no deben ser usadas para reemplazar el filtro de cristal usado en los cascos y
caretas del soldador.
A menudo, los soldadores también se exponen a gases peligrosos y a partículas finas suspendidas en el
aire. Los procesos como la soldadura por arco de núcleo fundente y la soldadura por arco metálico blindado
producen humo que contiene partículas de varios tipos de óxidos, que en algunos casos pueden producir cuadros
médicos como el llamado fiebre del vapor metálico. El tamaño de las partículas en cuestión influye en la
toxicidad de los vapores, pues las partículas más pequeñas presentan un peligro mayor. Además, muchos
procesos producen vapores y varios gases, comúnmente dióxido de carbono, ozono y metales pesados, que
pueden ser peligrosos sin la ventilación y la protección apropiados. Para este tipo de trabajos, se suele llevar
mascarilla para partículas de clasificación FFP3, o bien mascarilla para soldadura. Debido al uso de gases
comprimidos y llamas, en muchos procesos de soldadura se plantea un riesgo de explosión y fuego. Algunas
precauciones comunes incluyen la limitación de la cantidad de oxígeno en el aire y mantener los materiales
combustibles lejos del lugar de trabajo.
Medidas de seguridad personal para soldar
Siempre se debe utilizar todo el equipo de protección necesario para el tipo de soldadura a realizar. El
equipo consiste en:
1. GORRO: Protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en
posiciones.
2. MASCARILLAS RESPIRATORIAS PARA HUMOS METÁLICOS: Esta mascarilla debe usarla
siempre debajo de la máscara para soldar. Estas deben ser reemplazadas al menos una vez a la semana.
3. MÁSCARA DE SOLDAR: Protege los ojos ,la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos
de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas.
4. GUANTES DE CUERO: Tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas.
5. COLETO O DELANTAL DE CUERO: Para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos
ultravioletas del arco.
6. POLAINAS Y CASACA DE CUERO: Cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y
sobre cabeza, deben usarse estos aditamentos, para evitar las severas quemaduras que puedan ocasionar
las salpicaduras del metal fundido.
7. ZAPATOS DE SEGURIDAD: Que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras.
Métodos de control.
Con el fin de evitar todos los riesgos asociados a los procesos de soldadura y corte, a continuación se
mencionan las soluciones más apropiadas para su minimización:
1. Aislamiento del lugar donde se realizan los procesos.
2. Equipos de extracción localizada
3. Dilución por ventilación personal.
4. Equipos de Protección Personal
Otros métodos de control son el uso de electrodos que emiten menos humo, así como pistolas de soldar
que pueden extraer hasta un 95% de las emisiones:
1. Los trabajadores, en todo caso, deben estar, al tanto de otras medidas de protección, tales como:
2. Remoción de todo tipo de recubrimiento sobre el metal antes de soldar o cortar, tales como pinturas o
solventes.
3. Mantener la extracción local entre 10 y 16 centímetros de distancia a la fuente de los humos y gases.
4. Utilizar sopladores de aire para disipar los humos y gases que quedan cerca de los soldadores.
5. Mantener alejada la cara de los humos de la soldadura.
6. Si la ventilación del lugar no es buena, se deberían usar respiradores.

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Guía 4. soldadura.

  • 1. Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre, Extensión Barquisimeto Escuela de Tecnología Mecánica Procesos de fabricación IV Semestre. UNIDAD 4 SOLDADURA. INTRODUCCIÓN 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. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura blanda (en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo. Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente. Mientras que con frecuencia es un proceso industrial, la soldadura puede ser hecha en muchos ambientes diferentes, incluyendo al aire libre, debajo del agua y en el espacio. Sin importar la localización, sin embargo, la soldadura sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, y la sobreexposición a la luz ultravioleta. Hasta el final del siglo XIX, el único proceso de soldadura era la soldadura de fragua, que los herreros han usado por siglos para juntar metales calentándolos y golpeándolos. La soldadura por arco y la soldadura a gas estaban entre los primeros procesos en desarrollarse tardíamente en el siglo, siguiendo poco después la soldadura por resistencia. La tecnología de la soldadura avanzó rápidamente durante el principio del siglo XX mientras que la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial condujeron la demanda de métodos de junta confiables y baratos. Después de las guerras, fueron desarrolladas varias técnicas modernas de soldadura, incluyendo métodos manuales como la Soldadura manual de metal por arco, ahora uno de los más populares métodos de soldadura, así como procesos semiautomáticos y automáticos tales como Soldadura GMAW, soldadura de arco sumergido, soldadura de arco con núcleo de fundente y soldadura por electro escoria. Los
  • 2. progresos continuaron con la invención de la soldadura por rayo láser y la soldadura con rayo de electrones a mediados del siglo XX. Hoy en día, la ciencia continúa avanzando. La soldadura robotizada está llegando a ser más corriente en las instalaciones industriales, y los investigadores continúan desarrollando nuevos métodos de soldadura y ganando mayor comprensión de la calidad y las propiedades de la soldadura. Se dice que es un sistema porque intervienen los elementos propios de este, es decir, las 5M: mano de obra, materiales, máquinas, medio ambiente y medios escritos (procedimientos). La unión satisfactoria implica que debe pasar las pruebas mecánicas (tensión y doblez). Las técnicas son los diferentes procesos (SMAW, SAW, GTAW, etc.) utilizados para la situación más conveniente y favorable, lo que hace que sea lo más económico, sin dejar de lado la seguridad. HISTORIA RESIENTE La Primera Guerra Mundial causó un repunte importante en el uso de los procesos de soldadura, con las diferentes fuerzas militares procurando determinar cuáles de los varios procesos nuevos de soldadura serían los mejores. Los británicos usaron primariamente la soldadura por arco, incluso construyendo una nave, el Fulagar, con un casco enteramente soldado. Los estadounidenses eran más vacilantes, pero comenzaron a reconocer los beneficios de la soldadura de arco cuando el proceso les permitió reparar rápidamente sus naves después de los ataques alemanes en el puerto de Nueva York al principio de la guerra. También la soldadura de arco fue aplicada primero a los aviones durante la guerra, pues algunos fuselajes de aeroplanos alemanes fueron construidos usando el proceso. Durante los años 1920, importantes avances fueron hechos en la tecnología de la soldadura, incluyendo la introducción de la soldadura automática en 1920, en la que el alambre del electrodo era alimentado continuamente. El gas de protección se convirtió en un tema recibiendo mucha atención, mientras que los científicos procuraban proteger las soldaduras contra los efectos del oxígeno y el nitrógeno en la atmósfera. La porosidad y la fragilidad eran los problemas primarios, y las soluciones que desarrollaron incluyeron el uso del hidrógeno, argón, y helio como atmósferas de soldadura. Durante la siguiente década, posteriores avances permitieron la soldadura de metales reactivos como el aluminio y el magnesio. Esto, conjuntamente con desarrollos en la soldadura automática, la corriente alterna, y los fundentes alimentaron una importante extensión de la soldadura de arco durante los años 1930 y entonces durante la Segunda Guerra Mundial. A mediados del siglo XX, fueron inventados muchos métodos nuevos de soldadura. 1930 vio el lanzamiento de la soldadura de perno, que pronto llegó a ser popular en la fabricación de naves y la construcción. La soldadura de arco sumergido fue inventada el mismo año, y continúa siendo popular hoy en día. En 1941, después de décadas de desarrollo, la soldadura de arco de gas tungsteno fue finalmente
  • 3. perfeccionada, seguida en 1948 por la soldadura por arco metálico con gas, permitiendo la soldadura rápida de materiales no ferrosos pero requiriendo costosos gases de blindaje. La soldadura de arco metálico blindado fue desarrollada durante los años 1950, usando un fundente de electrodo consumible cubierto, y se convirtió rápidamente en el más popular proceso de soldadura de arco metálico. En 1957, debutó el proceso de soldadura por arco con núcleo fundente, en el que el electrodo de alambre auto blindado podía ser usado con un equipo automático, resultando en velocidades de soldadura altamente incrementadas, y ése mismo año fue inventada la soldadura de arco de plasma. La soldadura por electro escoria fue introducida en 1958, y fue seguida en 1961 por su prima, la soldadura por electrogas. Otros desarrollos recientes en la soldadura incluyen en 1958 el importante logro de la soldadura con rayo de electrones, haciendo posible la soldadura profunda y estrecha por medio de la fuente de calor concentrada. Siguiendo la invención del láser en 1960, la soldadura por rayo láser debutó varias décadas más tarde, y ha demostrado ser especialmente útil en la soldadura automatizada de alta velocidad,. Sin embargo, ambos procesos continúan siendo altamente costosos debido al alto costo del equipo necesario, y esto ha limitado sus aplicaciones. TIPOS DE SOLDADURAS Soldadura eléctrica. Uso de la electricidad como fuente de energía para la unión metálica. Soldadura por arco. Estos procesos usan una fuente de endurecida para crear y mantener un arco eléctrico endurecido y duro. Pueden usar tanto corriente continua (DC) como alterna (AC), y electrodos consumibles o no consumibles los cuales se encuentran cubiertos por un material llamado revestimiento. A veces, la región de la soldadura es protegida por un cierto tipo de gas inerte o semi inerte, conocido como gas de protección, y el material de relleno a veces es usado también. Soldadura por combustión (autógena). Es un procedimiento de soldadura homogénea. Esta soldadura se realiza llevando hasta la temperatura de fusión de los bordes de la pieza a unir mediante el calor que produce la llama oxiacetilénica que se produce en la combustión de un gas combustible mezclándolo con gas carburante (temperatura próxima a 3055 °C). Se trata de un proceso de soldadura con fusión, normalmente sin aporte externo de material metálico. Es posible soldar casi cualquier metal de uso industrial: cobre y sus aleaciones, magnesio y sus aleaciones, aluminio y sus aleaciones, así como aceros al carbono, aleados e inoxidables
  • 4. Soldeo blando y fuerte. La soldadura blanda y fuerte son procesos en los cuáles no se produce la fusión de los metales base, sino únicamente del metal de aportación. Siendo el primer proceso de soldeo utilizado por el hombre, ya en la antigua Sumeria. La soldadura blanda se da a temperaturas inferiores a 450ºC. La soldadura fuerte se da a temperaturas superiores a 450ºC. Y el soldeo fuerte a altas temperaturas se da a temperaturas superiores a 900ºC. PROCESOS DE SOLDADURA. Uno de los tipos más comunes de soldadura de arco es la soldadura manual con electrodo revestido (SMAW, Shielded Metal Arc Welding), que también es conocida como soldadura manual de arco metálico (MMA) o soldadura de electrodo. La corriente eléctrica se usa para crear un arco entre el material base y la varilla de electrodo consumible, que es de acero y está cubierto con un fundente que protege el área de la soldadura contra la oxidación y la contaminación por medio de la producción del gas CO2 durante el proceso de la soldadura. El núcleo en sí mismo del electrodo actúa como material de relleno, haciendo innecesario un material de relleno adicional. Figura. Soldadura manual con electrodo revestido: (a) proceso total; (b) área de soldadura ampliada El proceso es versátil y puede realizarse con un equipo relativamente barato, haciéndolo adecuado para trabajos de taller y trabajo de campo. Un operador puede hacerse razonablemente competente con una modesta
  • 5. cantidad de entrenamiento y puede alcanzar la maestría con experiencia. Los tiempos de soldadura son algo lentos, puesto que los electrodos consumibles deben ser sustituidos con frecuencia y porque la escoria, el residuo del fundente, debe ser retirada después de soldar. Además, el proceso es generalmente limitado a materiales de soldadura ferrosos, aunque electrodos especializados han hecho posible la soldadura del hierro fundido, níquel, aluminio, cobre, acero inoxidable y de otros metales. La soldadura de arco metálico con gas (GMAW, Gas Metal Arc Welding), también conocida como soldadura de metal y gas inerte o por su sigla en inglés MIG (Metal inert gas), es un proceso semiautomático o automático que usa una alimentación continua de alambre como electrodo y una mezcla de gas inerte o semi- inerte para proteger la soldadura contra la contaminación. Como con la SMAW, la habilidad razonable del operador puede ser alcanzada con entrenamiento modesto. Puesto que el electrodo es continuo, las velocidades de soldado son mayores para la GMAW que para la SMAW. También, el tamaño más pequeño del arco, comparado a los procesos de soldadura de arco metálico protegido, hace más fácil hacer las soldaduras fuera de posición (ej, empalmes en lo alto, como sería soldando por debajo de una estructura). Figura. Soldadura de arco metálico con gas: (a) proceso total; (b) área de soldadura ampliada El equipo requerido para realizar el proceso de GMAW es más complejo y costoso que el requerido para la SMAW, y requiere un procedimiento más complejo de disposición. Por lo tanto, la GMAW es menos
  • 6. portable y versátil, y debido al uso de un gas de blindaje separado, no es particularmente adecuado para el trabajo al aire libre. Sin embargo, debido a la velocidad media más alta en la que las soldaduras pueden ser terminadas, la GMAW es adecuada para la soldadura de producción. El proceso puede ser aplicado a una amplia variedad de metales, tanto ferrosos como no ferrosos. Un proceso relacionado, la soldadura de arco de núcleo fundente (FCAW), usa un equipo similar pero utiliza un alambre que consiste en un electrodo de acero rodeando un material de relleno en polvo. Este alambre con núcleo de metal es más costoso que el alambre sólido estándar y puede generar humos y/o escoria, pero permite incluso una velocidad más alta de soldadura y mayor penetración del metal. Figura. Soldadura de arco de núcleo fundente: (a) proceso total; (b) área de soldadura ampliada La soldadura de arco, tungsteno y gas (GTAW, Gas Tunsteng Arc Welding), o la soldadura de tungsteno y gas inerte (TIG) (también a veces designada erróneamente como soldadura heliarc), es un proceso manual de soldadura que usa un electrodo de tungsteno no consumible, una mezcla de gas inerte o semi-inerte, y un material de relleno separado. Especialmente útil para soldar materiales finos, este método es caracterizado por un arco estable y una soldadura de alta calidad, pero requiere una significativa habilidad del operador y solamente puede ser lograda en velocidades relativamente bajas.
  • 7. Figura. Soldadura de tungsteno y gas inerte: (a) proceso total; (b) área de soldadura ampliada La GTAW puede ser usada en casi todos los metales soldables, aunque es aplicada más a menudo a metales de acero inoxidable y livianos. Con frecuencia es usada cuando son extremadamente importantes las soldaduras de calidad, por ejemplo en bicicletas, aviones y aplicaciones navales. Un proceso relacionado, la soldadura de arco de plasma, también usa un electrodo de tungsteno pero utiliza un gas de plasma para hacer el arco. El arco es más concentrado que el arco de la GTAW, haciendo el control transversal más crítico y así generalmente restringiendo la técnica a un proceso mecanizado. Debido a su corriente estable, el método puede ser usado en una gama más amplia de materiales gruesos que el proceso GTAW, y además, es mucho más rápido. Puede ser aplicado a los mismos materiales que la GTAW excepto al magnesio, y la soldadura automatizada del acero inoxidable es una aplicación importante del proceso. Una variación del proceso es el corte por plasma, un eficiente proceso de corte de acero. La soldadura de arco sumergido (SAW) es un método de soldadura de alta productividad en el cual el arco se pulsa bajo una capa de cubierta de flujo. Esto aumenta la calidad del arco, puesto que los contaminantes en la atmósfera son bloqueados por el flujo. La escoria que forma la soldadura generalmente sale por sí misma, y combinada con el uso de una alimentación de alambre continua, la velocidad de deposición de la soldadura es
  • 8. alta. Las condiciones de trabajo están muy mejoradas sobre otros procesos de soldadura de arco, puesto que el flujo oculta el arco y casi no se produce ningún humo. El proceso es usado comúnmente en la industria, especialmente para productos grandes y en la fabricación de los recipientes de presión soldados.21 Otros procesos de soldadura de arco incluyen la soldadura de hidrógeno atómico, la soldadura de arco de carbono, la soldadura de electro escoria, la soldadura por electro gas, y la soldadura de arco de perno. Figura. Soldadura de arco sumergido: (a) proceso total; (b) área de soldadura ampliada GEOMETRÍA Tipos comunes de juntas de soldadura (1) La junta de extremo cuadrado, recomendado hasta 8mm de espesor (2) Junta de preparación solo-V, se recomiendan angulosos de 45 entre las dos caras, por dar mejores resultados de costes y calidad (3) Junta de regazo o traslape (4) Junta-T.
  • 9. Las soldaduras pueden ser preparadas geométricamente de muchas maneras diferentes. Los cinco tipos básicos de juntas de soldadura son la junta de extremo, la junta de regazo, la junta de esquina, la junta de borde, y la junta-T. Existen otras variaciones, como por ejemplo la preparación de juntas doble-V, caracterizadas por las dos piezas de material cada una que afilándose a un solo punto central en la mitad de su altura. La preparación de juntas solo-U y doble-U son también bastante comunes en lugar de tener bordes rectos como la preparación de juntas solo-V y doble-V, ellas son curvadas, teniendo la forma de una U. Las juntas de regazo también son comúnmente más que dos piezas gruesas dependiendo del proceso usado y del grosor del material, muchas piezas pueden ser soldadas juntas en una geometría de junta de regazo. A menudo, ciertos procesos de soldadura usan exclusivamente o casi exclusivamente diseños de junta particulares. Por ejemplo, la soldadura de punto de resistencia, la soldadura de rayo láser, y la soldadura de rayo de electrones son realizadas más frecuentemente con juntas de regazo. Sin embargo, algunos métodos de soldadura, como la soldadura por arco de metal blindado, son extremadamente versátiles y pueden soldar virtualmente cualquier tipo de junta. Adicionalmente, algunos procesos pueden ser usados para hacer soldaduras multipasos, en las que se permite enfriar una soldadura, y entonces otra soldadura es realizada encima de la primera. Esto permite, por ejemplo, la soldadura de secciones gruesas dispuestas en una preparación de junta solo-V. La sección cruzada de una junta de extremo soldado, con el gris más oscuro representando la zona de la soldadura o la fusión, el gris medio la zona afectada por el calor ZAT, y el gris más claro el material base. Después de soldar, un número de distintas regiones pueden ser identificadas en el área de la soldadura. La soldadura en sí misma es llamada la zona de fusión más específicamente, ésta es donde el metal de relleno fue puesto durante el proceso de la soldadura. Las propiedades de la zona de fusión dependen primariamente del metal de relleno usado, y su compatibilidad con los materiales base. Es rodeada por la zona afectada de calor, el área que tuvo su microestructura y propiedades alteradas por la soldadura. Estas propiedades dependen del comportamiento del material base cuando está sujeto al calor. El metal en esta área es con frecuencia más débil que el material base y la zona de fusión, y es también donde son encontradas las tensiones residuales.
  • 10. SOLDADURA MANUAL DE METAL POR ARCO ELECTRICO Es la forma más común de soldadura. Se suele utilizar la denominación abreviada SMAW (del inglés Shielded metal arc welding) o MMA (manual metal arc welding). Mediante una corriente eléctrica (ya sea corriente alterna o corriente continua) se forma un arco eléctrico entre el metal a soldar y el electrodo utilizado, produciendo la fusión de éste y su depósito sobre la unión soldada. Los electrodos suelen ser de acero suave, y están recubiertos con un material fundente que crea una atmósfera protectora que evita la oxidación del metal fundido y favorece la operación de soldeo. El electrodo recubierto utilizado en la soldadura por arco fue inventado por Oscar Kjellberg. La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soldadura electrógena, fue propuesta a principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy, pero ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono. Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica. Sin embargo, este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que el sueco Oscar Kjellberg inventó, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años 1950. La técnica de la soldadura por arco eléctrico tomó importancia en el sector industrial cuando el sueco Oscar Kjellberg en 1.904 descubre el electrodo revestido. Este hecho es de suma importancia y el punto de inflexión que permitió posteriormente el gran desarrollo de la soldadura por arco. Hasta entonces se habían podido hacer experimentos de soldar electrodos desnudos, pero su uso acarreaba muchos inconvenientes como son: a. La fijación de elementos nocivos en el baño de fusión; b. La generación de una fuerte porosidad dentro de la soldadura por los gases ocluidos; c. Hay problemas de estabilización y soplado del arco eléctrico; d. Y en general, se consigue una soldadura de mala calidad. El desarrollo del arco revestido va a permitir solventar todas estas cuestiones, y tendrá una aplicación fundamental para la soldadura de metales férreos. Principios del Proceso El proceso de la soldadura manual por arco eléctrico con electrodo revestido (SMAW, del inglés Shielded Metal Arc Welding) comienza con el cebado o establecimiento del arco entre el extremo del electrodo y la pieza a soldar.Una vez conseguido el mantenimiento y estabilización del arco, el calor generado funde el revestimiento y la varilla metálica del electrodo, a la vez que la combustión del revestimiento sirve para originar
  • 11. una atmósfera protectora que impide la contaminación del material fundido. Así, las gotas de metal fundido procedentes de la varilla metálica del electrodo van a depositarse en el baño de fusión rodeadas de escoria. Esta escoria, por efecto de la viscosidad, flota en el baño protegiéndolo contra un enfriamiento rápido y de la contaminación del aire circundante. Una vez frío el cordón, se procede a eliminar esta escoria que queda como una especie de costra en la superficie del cordón. Equipo de Soldadura Básicamente, el equipo de soldadura está compuesto por los siguientes elementos: a. Una fuente de corriente continua o alterna; b. Pinza porta-electrodo y pinza de masa; c. Cables de conexión; d. Electrodos revestidos. En general, los electrodos revestidos están constituidos por un alma metálica que contiene el metal de aporte, y un revestimiento que rodea al anterior. Con respecto a los equipos para soldadura por arco en tres tipos básicos: 1. Equipo de Corriente Alterna: Consisten en un transformador. Transforman la tensión de red o de suministro (que es de 110 ó 220 Volt en líneas monofásicas, y de 380 Volt entre fases de alimentación trifásica) en una tensión menor con alta corriente. Esto se realiza internamente, a través de un bobinado primario y otro secundario devanados sobre un núcleo o reactor ferromagnético con entrehierro regulable. 2. Equipo de Corriente Continua: Se clasifican en dos tipos básicos: los generadores y los rectificadores. En los generadores, la corriente se produce por la rotación de una armadura (inducido) dentro de un campo eléctrico. Esta corriente alterna trifásica inducida es captada por
  • 12. escobillas de carbón, rectificándola y convirtiéndola en corriente Continua. Los rectificadores son equipos que poseen un transformador y un puente rectificador de corriente a su salida. 3. Equipo de Corriente Alterna y Corriente Continua: Consisten en equipos capaces de poder proporcionar tanto CA como CC. Estos equipos resultan útiles para realizar todo tipo de soldaduras, pero en especial para las del tipo TIG ó GTAW. Elementos presentes en el proceso Existen una serie de características que permiten que la soldadura por arco eléctrico pueda llevarse acabo, entre ellas tenemos:  Plasma: está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del proceso.  Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustión del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.  Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado.  Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo.  Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del electrodo, y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí.  Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las siguientes: a. Función eléctrica del recubrimiento b. Función física de la escoria c. Función metalúrgica del recubrimiento
  • 13. Funciones de los recubrimientos Los revestimientos de los electrodos son mezclas muy complejas de materiales que actúan durante el proceso de fusión del electrodo para cumplir las funciones que a continuación se relacionan. Existen tres mecanismos que permiten que el revestimiento actué correctamente. Función eléctrica del recubrimiento La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia serie de factores, como es la ionización del aire para que fluya adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización se añaden al revestimiento del electrodo productos químicos consistentes en sales de sodio, potasio y bario, los cuales tienen una tensión de ionización baja y un poder termoiónico elevado. Función fisica del recubrimiento El recubrimiento, también contiene en su composición productos como los silicatos, los carbonatos, los óxidos de hierro y óxidos de titanio, que favorecen la función física de los electrodos, que facilitan la soldadura en las diversas posiciones de ejecución del soldeo. Función metalúrgica de los recubrimientos Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de contribuir físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia decisiva en la calidad de la soldadura. Tipos de Revestimiento. La composición química del revestimiento influye de manera decisiva en aspectos de la soldadura, tales como, la estabilidad del arco, la profundidad de penetración, la transferencia de material, la pureza del baño, etc. A continuación se indican los principales tipos de revestimientos utilizados para los electrodos: Revestimiento celulósico Su composición química está formada básicamente por celulosa integrada con aleaciones ferrosas (magnesio y silicio). La celulosa va a desprender gran cantidad de gases en su combustión, lo que va a reducir la producción de escorias en el cordón, a la vez que va a permitir ejecutar la soldadura en posición vertical descendente. El baño de fusión que se obtiene con este tipo de revestimiento va a ser "caliente", con la fusión de una notable cantidad de material base, lo que provoca cordones con una gran profundidad de penetración. Ello es debido al elevado desarrollo de hidrógeno, presente en la composición química de este tipo de revestimiento.
  • 14. En general, las características mecánicas de la soldadura que se obtienen con este tipo de revestimientos son óptimas, aunque el aspecto final del cordón pueda ser mejorable. Ello es debido a la casi total ausencia de la protección líquida ofrecida por este revestimiento, lo cual va a impedir una modelación óptima del baño durante su solidificación. Para electrodos que utilicen este revestimiento, la corriente de soldadura, dada la escasa estabilidad del arco, es normalmente en corriente continua (CC) con polaridad inversa. Revestimiento ácido Su composición química se basa principalmente en óxidos de hierro, y en aleaciones ferrosas de manganeso y silicio. Va a generar un baño muy fluido, lo que no va a permitir ejecutar la soldadura en determinadas posiciones. Por otro lado, este tipo de revestimiento no va a dotar al flujo de un gran poder de limpieza en el material base, por lo que puede generar grietas en el cordón. Su aplicación se centra fundamentalmente en aceros de bajo contenido en carbono, azufre y fósforo. La escoria que produce se elimina fácilmente y presenta una estructura esponjosa. Las características mecánicas que va a presentar el cordón son aceptables, aunque de resiliencia baja. Este tipo de revestimiento va a garantizar una buena estabilidad del arco, lo que los hace idóneos tanto para el empleo de corriente alterna (CA) como para la corriente continua (CC). Revestimiento de rutilo En su composición química predomina un mineral denominado rutilo, compuesto en un 95% de bióxido de titanio, que ofrece mucha estabilidad y garantiza una óptima estabilidad del arco y una elevada fluidez del baño, lo que se traduce en un buen aspecto final del cordón de soldadura. El revestimiento de rutilo, en cualquier caso, va a garantizar una fusión dulce, de fácil realización, con formación abundante de escoria de una consistencia viscosa y de fácil eliminación, lo cual va a permitir un buen deslizamiento, sobre todo en posición plana. Se aconseja su uso para aquellos casos donde el material base no presente muchas impurezas, debido a que estos revestimientos no tienen efectos limpiadores. Además, no secan bien y por lo tanto pueden desarrollar mucho hidrógeno ocluido en el cordón de soldadura. Para aplicaciones donde se requiera mejorar el rendimiento, manteniendo la estabilidad del arco, se pueden emplear electrodos donde se combina el revestimiento de rutilo con otros componentes, como la celulosa (electrodos rutilo-celulósicos) o la fluorita (electrodos rutilo-básicos). Debido a la gran estabilidad del arco que presenta este tipo de revestimiento en los electrodos, se hace posible su empleo tanto con corriente alterna (CA) como con corriente continua (CC) en polaridad directa o inversa. Tiene gran aplicación cuando los espesores a soldar son reducidos. Revestimiento básico
  • 15. La composición química de este revestimiento está formada básicamente por óxidos de hierro, aleaciones ferrosas y por carbonatos de calcio y magnesio a los cuales, añadiendo fluoruro de calcio se obtiene la fluorita, que es un mineral muy apto para facilitar la fusión del baño. Este tipo de revestimiento posee una gran capacidad de depuración del metal base, con lo que se obtienen soldaduras de calidad y de buenas propiedades mecánicas. Los electrodos con este tipo de revestimiento soportan elevadas temperaturas de secado, y por lo tanto el baño no se contamina con hidrógeno. Tienen una escoria poco abundante, aunque muy densa y de difícil eliminación. Los electrodos con este tipo de revestimientos son aptos para ejecutar soldaduras en posición, verticales, por encima de la cabeza, etc. Por otro lado, la fluorita hace que el arco sea muy inestable, con un baño menos fluido, que da lugar a frecuentes cortocircuitos debidos a una transferencia del material de aporte a base de grandes gotas. Sin embargo, el arco debe mantenerse muy corto debido a la escasa volatilidad de este revestimiento. En definitiva, todo esto hace necesario que el soldador que haga uso de este revestimiento para los electrodos de soldadura tenga mucha experiencia y buena pericia en el proceso. Para electrodos con este tipo de revestimiento se recomienda el empleo de generadores de corriente continua (CC) en polaridad inversa. Los electrodos básicos se distinguen por la gran cantidad de material depositado, y son buenos para la soldadura de grandes espesores. Los electrodos con revestimiento básico son muy higroscópicos, por lo que se recomienda mantenerlos en ambiente seco y en recipientes cerrados. Electrodos En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, también sirve como material fundente. El electrodo o varilla metálica suele ir recubierta por una combinación de materiales diferentes según el empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: eléctrica para conseguir una buena ionización, física para facilitar una buena formación del cordón de soldadura y metalúrgica para conseguir propiedades contra la oxidación y otras características. Mecanismo de actuación del electrodo El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo se funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material base. Además, los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de soldadura, una capa protectora del metal fundido. Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento.
  • 16. El alma o varilla es un alambre (de diámetro original 5,5 mm) que se comercializa en rollos continuos o en varillas individuales. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el óxido y aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro. El revestimiento se produce mediante la combinación de una gran variedad de elementos (minerales varios, celulosa, mármol, aleaciones, etc.) convenientemente seleccionados y probados por los fabricantes, que mantienen el proceso, cantidades y dosificaciones en riguroso secreto. La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está regulada por AWS (American Welding Society), organismo de referencia mundial en el ámbito de la soldadura. Clasificación, Propiedades y aplicaciones Para la soldadura de los aceros, los electrodos se clasifican atendiendo al tipo de revestimiento que incorporan. Se va ciertas características de los electrodos en lo que se refiere a tipo de escoria generada, metal depositado, tipo de arco eléctrico, características mecánicas del cordón resultante, y sobre aplicaciones y precauciones a tener en cuenta para cada tipo. Así se tiene la siguiente clasificación típica: Electrodos Celulósicos  Tipo de escoria: este tipo de electrodos genera una escoria poco voluminosa y de fácil eliminación.  Metal depositado: el cordón depositado va a contener gran cantidad de hidrógeno ocluido.  Arco eléctrico: posee una gran penetración y abundantes pérdidas por salpicaduras.  Características mecánicas:  Carga de rotura: 48 kg/cm2 ; Alargamiento en rotura: 28%; Límite elástico: 40 kg/cm2 ; Resiliencia a 0º C: 75 Julios  Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos se utilizan principalmente para soldadura de tuberías, siendo su uso generalizado en soldaduras de oleoductos. Es adecuado su uso para ejecutar soldaduras en posición y producen una gran cantidad de humos. Electrodos Ácidos  Tipo de escoria: genera una escoria poco viscosa (por el Mn) y de fácil eliminación. A su vez es de color negro y de estructura esponjosa;  Metal depositado: el cordón va a resultar con un alto contenido en impurezas. No obstante, la presencia de hidrógeno va a ser menor que en el caso de los celulósicos. Existe peligro de figuración en caliente del cordón si el contenido de C es elevado;  Arco eléctrico: para este tipo de electrodo normalmente se empleará corriente continua (CC) con polaridad directa, aunque debido a la buena estabilidad del arco se puede emplear también con corriente alterna (CA);
  • 17.  Características mecánicas: Carga de rotura: 48 kg/cm2 ; Alargamiento en rotura: 27%; Límite elástico: 38 kg/cm2 ; Resiliencia a -20º C: 50 Julios  Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos tiene un escaso uso, su consumo está en trono del 2%. Básicamente su utilización se restringe para soldaduras de aceros de construcción. Electrodos de Rutilo  Tipo de escoria: genera una escoria con una viscosidad adecuada que se elimina con facilidad. Su aspecto es globular.  Metal depositado: el cordón va a presentar un nivel de impurezas intermedios entre ácidos y básicos. No obstante, el contenido de hidrógeno con este tipo de electrodo puede llegar a fragilizar la unión.  Arco eléctrico: para este tipo de electrodo se puede utilizar tanto con corriente alterna (CA) como continua (CC) en polaridad directa o inversa.  Características mecánicas: Carga de rotura: 48 kg/cm2 ; Alargamiento en rotura: 25%; Límite elástico: 42 kg/cm2 ; Resiliencia a -20º C: 50 Julios.  Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos encuentra su aplicación principalmente en la soldadura de aceros. Su consumo actual se estima en un 55%. Tiene un uso generalizado en calderería, construcción naval, estructuras metálicas, etc. Es adecuado para la ejecución de soldaduras en posición. Electrodos Básicos  Tipo de escoria: genera una escoria densa, pero poco abundante que sube a la superficie del cordón con rapidez. De color pardo y brillante, se elimina de una forma aceptable.  Metal depositado: el cordón se presenta casi exento de impurezas y libre de hidrógeno.  Arco eléctrico: para este tipo de electrodo se puede utilizar tanto con corriente alterna (CA) como continua (CC) en polaridad inversa.  Características mecánicas: Carga de rotura: 54 kg/cm2 ; Alargamiento en rotura: 28%; Límite elástico: 44 kg/cm2 ; Resiliencia a 0º C: 130 Julios  Aplicaciones y precauciones: este tipo de electrodos están recomendado para la soldadura de aceros. Su uso está generalizado en calderería, construcción naval, estructuras metálicas, maquinaria, etc. Electrodos de Auto-contacto o de Gran Rendimiento  En estos electrodos el revestimiento contiene hierro (Fe) en polvo. El arco salta de forma espontánea, y su rendimiento gravimétrico es superior al 100%.
  • 18. Electrodos de Gran Penetración  Estos electrodos presentan un revestimiento muy grueso con objeto de soportar una intensidad de corriente mayor. Diámetro de los electrodos El diámetro de los electrodos está en correspondencia directa con los espesores de chapas a unir. En la siguiente tabla se indica esta relación para electrodos normales, y la intensidad de corriente necesaria, según la American Welding Society (AWS) y a la American Society Mechanical Engineers (ASME), para cada caso: Espesor de la chapa (mm) Diámetro del electrodo (mm) Intensidad (Amp) 2 a 4 2,5 a 3,00 60 – 100 4 a 6 3,00 a 4,00 100 – 150 6 a 10 4,00 a 5,00 150 – 200 Más de 10 6,00 a 8,00 200 – 400 Fuente: American Society Mechanical Engineers (ASME). Nomenclatura de los electrodos. La A W.S. y la A.S.M.E. son las máximas autoridades en el mundo de la soldadura que dictan las normas de clasificación de los electrodos para soldadura eléctrica que son más reconocidas internacionalmente. La especificación AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros al carbono, trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos:
  • 19. E – XXYZ – 1HZR Indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual. Son dos dígitos (o tres si se trata de un número de electrodo de cinco dígitos) que designan la mínima resistencia a la tracción, sin tratamiento térmico post soldadura, del metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada2 , como se indican en los ejemplos siguientes: E 60XX ... 62000 lbs/pulg2 mínimo (62 Ksi) E 70XX ... 70000 lbs/pulg2 mínimo (70 Ksi) E110XX ... 110000 lbs/pulg2 mínimo (110 Ksi) El tercer dígito indica la posición en la que se puede soldar satisfactoriamente con el electrodo en cuestión. 1: PLANA, HORIZONTAL, VERTICAL, SOBRECABEZA. 2: PLANA Y HORIZONTAL. 4: PLANA, HORIZONTAL, VERTICAL DESCENDENTE. Tipo de revestimiento, corriente a usar y polaridad. Digito Tipo de Revestimiento Polaridad 0 CELULOSA CON SODIO CD (+) 1 CELULOSA CON POTASIO CA o CD (+ o -) 2 RUTILO CON SODIO CA o CD (-) 3 RUTILO CON POTASIO CA o CD (-) 4 RUTILO CON POLVO DE HIERRO CA o CD (+ o -) 5 DE BAJO HIDRÓGENO CON SODIO CD (+) 6 DE BAJO HIDRÓGENO CON POTASIO CA o CD (+) 7 HIERRO EN POLVO Y ÓXIDOS DE HIERRO CA o CD (+ o -) 8 BAJO HIDRÓGENO CON POLVO DE HIERRO CA o CD (+) Por otro lado, los códigos para designación que aparecen después del guion son opcionales e indican lo siguiente: 1: designa que el electrodo (E 7016, E 7018 ó E 7024) cumple con los requisitos de impacto mejorados E y de ductilidad mejorada en el caso E 7024; HZ: indica que el electrodo cumple con los requisitos de la prueba de hidrógeno difusible para niveles de "Z" de 4.8 ó 16 ml de H2 por 100gr de metal depositado (solo para electrodos de bajo hidrógeno). R: indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de absorción de humedad a 80°F y 80% de humedad relativa (sólo para electrodos de bajo hidrógeno).
  • 20. SOLDADURA MANUAL OXIACETILÉNICA La soldadura oxiacetilénica es un tipo de soldadura autógena. Se puede efectuar como soldadura homogénea o como soldadura heterogénea,1 dependiendo de si el material de aportación es o no del mismo tipo que el de base, o sin aporte de material como soldadura autógena. Se usa un soplete que utiliza oxígeno como comburente y acetileno como combustible. Se produce una delgada llama color celeste, que puede llegar a una temperatura aproximada de 3500 °C. Se puede soldar cobre, acero, aluminio, latón, etc. Elementos del equipo. Figura. Elementos principales de una instalación móvil de soldadura por gas. La principal función de los equipos de soldadura oxiacetilénica es suministrar la mezcla de gases combustible y comburente a una velocidad, presión y proporción correcta. El equipo oxiacetilénico está formado por:  Las botellas o cilindros de oxígeno y acetileno: entre ambas hay que destacar varias diferencias, pero la más representativa, aparte el tamaño, es el color. La botella de oxígeno tiene el cuerpo negro y la ojiva blanca, mientras que la de acetileno tiene el cuerpo rojo y ojiva marrón. Internamente la botella de oxígeno es hueca de una pieza, mientras que la de acetileno tiene una sustancia esponjosa en su interior, ya que para almacenarlo se disuelve en acetona debido a que si se comprime solo explota.  Los manorreductores o reguladores: su propósito o función principal es reducir la presión muy alta de una botella a una presión de trabajo más bajo y seguro y además de permitir una circulación continua y uniforme del gas.
  • 21.  Las mangueras: que son tubos flexibles de goma por cuyo interior circula el gas, siendo por tanto las encargadas de transportarlo desde las botellas hasta el soplete. Los diámetros interiores son generalmente de 4 a 9 mm para el oxígeno y de 6 a 11 mm para el acetileno. La manguera por la que circula el oxígeno es de color azul y de color rojo por la que circula el acetileno.  Las válvulas de seguridad o anti retorno: son las encargadas de prevenir un retroceso de la llama desde el soplete hacia las mangueras o de las mangueras a las botellas. También impiden la entrada de oxígeno o de aire en la manguera y en la botella del acetileno.  El soplete o antorcha: cuya misión principal es asegurar la correcta mezcla de los gases, de forma que exista un equilibrio entre la velocidad de salida y la de inflamación. Soplete Son dispositivos destinados a mezclar los gases para generar su perfecta combustión. El soplete tiene en la parte central el dispositivo mezclador de gases, dentro del cual y por medio de unas llaves se regula la cantidad de uno y otro gas que se necesitan para conseguir la llama deseada. Dicha mezcla fluye hasta la boquilla de salida a través de un tubo acodado denominado lanza. Todos los sopletes tienen en su parte posterior las tomas donde van conectadas las mangueras, para evitar errores, la entrada de oxigeno lleva las letras OX y es de rosca a derecha y la de acetileno lleva las letras AC y es de rosca a izquierda. Están equipados con un juego de boquillas calibradas que se identifican por la numeración que tiene marcada. A mayor numeración mayor diámetro de salida y por tanto mayor caudal de gases. El consumo practico de oxigeno deberá de ser el triple que el del acetileno. Partes de que se compone un soplete.
  • 22. Tipos de sopletes de soldar. Los sopletes de soldar se clasifican según la presión con la cual se emplea el acetileno en: sopletes de baja presión y sopletes de alta presión. Gases combustibles Acetileno (C2H2) Es un gas altamente inflamable, incoloro y más ligero que el aire (densidad del acetileno, 0.907 kg/m3 ). De los gases combustibles, el que dispone de mayor poder calorífico es el acetileno (poder calorífico del acetileno, 11.600 kcal/kg), lo que permite alcanzar temperaturas de llama más elevada (superior a los 3.000ºC) y posee una gran intensidad de llama y velocidad de combustión, por lo que es universalmente utilizado en muchos procesos industriales: soldadura y corte, tratamientos por calor, escarificado, enderezado, temple y revenido de partes mecánicas. Las botellas de acetileno se cargan a 15 bares (1500 KPa o 217,557 psi) a una temperatura de 15°C (59o F). Estas botellas son de paredes gruesas. Las materias primas que se utilizan para su fabricación son el carburo de calcio y el agua. Se obtiene por reacción del carburo con el agua. El gas que se obtiene es el acetileno, que tiene un olor particular que proviene sobre todo de la presencia de hidrógeno fosforado. El acetileno explota si se comprime, para almacenarlo se disuelve en acetona y se guarda en botellas rellenas de una sustancia esponjosa. Para su identificación, se pinta de color rojo las botellas y en su parte superior se pinta de color marrón. La presión de servicio deberás utilizar una presión entre 0,5 y 1 Kg/cm2 (0,49 a 0,981 bar o 7,112 a 14,223 psi) y la velocidad de salida no deberá ser mayor de 7 m/s. PRECAUCIÓN: El acetileno es explosivo en contacto con plata, mercurio o aleaciones con más de un 70 % de cobre, por lo que las tuberías no deberían ser de ninguno de estos materiales. Oxígeno (O2) Es un gas inodoro, incoloro e insípido y es el gas carburante para soldadura oxiacetilénica. Se extrae industrialmente del aire o del agua. No es un gas inflamable pero inicia y mantiene la combustión de materiales combustibles por lo que se no debe almacenar cerca de los gases combustibles. Se suele suministrar en botellas a 200 kg aunque actualmente se suministran en botellas de menores dimensiones. El oxígeno se suministra igualmente en botellas de acero a presiones elevadas, superiores a los 150 kg/cm2 (2133,501 psi o 14,71 MPa). Al ser intensamente oxidante, deberá evitarse todo contacto con
  • 23. sustancias fácilmente combustibles, ya que podrá provocar su combustión. Todos los accesorios y elementos que puedan entrar en contacto con el oxígeno deberán estar exentos de grasa, aceites y lubricantes. Las presiones para trabajar, el oxígeno deberán estar entre 6 y 10 Kg/cm2 (85,24 y 142,233 psi), la presión que utilices dependerá de la boquilla y esta del espesor del metal a soldar, y también del tipo de llama que te interese utilizar, oxidante, reductora o neutra, lo que dependerá de la proporción oxigeno-acetileno que utilices. La ojiva se pinta de color blanco con las letras OX en negro y el cuerpo es de color negro Llama oxiacetilénica Se denomina llama a la combustión de una sustancia con el oxígeno puro o una mezcla que lo contenga cuando en la combustión se necesita. Este fenómeno desarrolla luz y calor. Las llamas para soldar se consiguen variando la proporción de acetileno y oxígeno, obteniéndose diferentes tipos de llama. Variando las proporciones de acetileno y oxígeno y las presiones de salida respectivas pueden obtenerse las siguientes clases de llamas oxiacetilénicas: 1. Llama Neutra: es de color azul brillante, es llama reductora adecuada para soldar hierro, ya que no precisa desoxidante, y el oxígeno del aire se utiliza para completar la combustión. Las proporciones teóricas en que deben estar ambos gases para obtener una llama neutra son de un volumen de oxigeno por un volumen de acetileno. 2. Llama Oxidante: es aquella que en la zona soldante se encuentra abundancia de oxígeno. Esto se consigue aumentando la proporción de oxigeno hasta un 25% o 30% abriendo la llave de paso correspondiente de este gas. Esta llama es de color azulado y su cono es más corto que en la llama neutra. La llama oxidante oxida y quema los metales base y de aportación produciéndose por esto muchas chispas.
  • 24. 3. Llama carburante: La llama carburante se produce aumentando la proporción de acetileno, abriendo para esto la llave correspondiente del soplete. Esta llama se caracteriza por tener un dardo más largo que la llama neutra. Material de aportación Sabemos que para realizar este tipo de soldadura se puede hacer simplemente calentando las piezas a soldar hasta que estas se unan por fusión o con un material que aportamos entre los metales a soldar para conseguir mayor consistencia y que es la forma más frecuente de soldar. El material de aportación es de un material de composición parecía ala del material a unir, pero recocidas y aleadas con otros materiales apropiados para facilitar su función. Se suministra en varillas de diámetro en función del espesor del material a soldar. En el caso del cobre, según sea fuerte o blando, la composición de la aleación tendrá más o menos plata y otros metales con el fin de obtener un punto de fusión y dureza apropiadas. El latón también se utiliza como suelda en forma de varilla, con el desoxidante incorporado. Para que el material suelda agarre a la soldadura se le añade un desoxidante que suele comercializarse en forma de polvos, bolas. Se suministran en varillas de metal que se funden con la llama y se depositan sobre los bordes de la pieza a soldar o sobre la superficie para compensar desgastes. Además, pueden ser utilizados para conferir ciertas propiedades mecánicas al metal base. Para la elección del material de aporte se debe tener en cuenta los siguientes factores:  Que sea de la mejor calidad posible.  Que las propiedades mecánicas del metal de aporte sean tales que la unión soldada que resulte posea mejores propiedades mecánicas que el metal base.  Se recomienda que en su composición química haya exceso de manganeso (Mn), silicio (Si) y carbono (C).  El diámetro de la varilla será en función del método de ejecución y del espesor de la pieza a soldar. Según la naturaleza del metal base, el tipo de varilla de aporte en la soldadura fuerte puede clasificarse en:  Cobre puro.
  • 25.  Aleaciones a base de plata.  Aleaciones a base de cobre.  Aleaciones a base de aluminio. Dentro de los materiales de aporte, también se encuentran los llamados fundentes, que son; sustancias con importantes funciones en este tipo de soldadura, los fundentes se aplican a las piezas a unir para deshacer los óxidos superficiales y formar una película protectora para evitar la oxidación durante el proceso. El calentamiento de la superficie de un metal acelera la formación de óxidos, que son el resultado de una reacción química entre el metal caliente y el oxígeno del aire. Los trabajos que desempeña un fundente son:  Fundir y llegar a estar activo por debajo del punto de fusión del material de aporte.  Ser capaz de disolver y eliminar los óxidos de la superficie del metal, además de proteger las superficies de los metales base de nuevas oxidaciones. Al suprimirse los productos de oxidación permite que el material de aporte moje con mayor eficacia el material base.  Debe permanecer activo a la temperatura de soldeo y durante el tiempo suficiente como para permitir que la operación de soldadura pueda ser llevada a cabo adecuadamente.  La mayoría se presentan en disolución acuosa y estado pastoso. Pueden agruparse en 3 tipos:  Para materiales férreos: mezclas con bases de bórax, bicarbonato sódico, sílice y sosa.  Para cobre y sus aleaciones: mezclas con bases de bórax, ácido bórico, cloruros y fosfato sódico.  Para aluminio y sus aleaciones: mezclas con bases de sulfato sódico, cloruros de sodio, de potasio, de magnesio, fluoruros de potasio y sodio. Metodología del proceso El trabajo con estos equipos exige una serie de cuidados y precauciones que se relacionan a continuación: 1. Abrir y cerrar con suavidad las dos llaves de paso para eliminar la dureza de apertura. 2. Colocar la boquilla que corresponda al espesor de las piezas a soldar. 3. Abrir los grifos de las botellas. 4. Regular los manorreductores, mediante los tronillos de expansión, para obtener una presión de 0,3 a 0,5 bar (4,351 a 7,252 psi) para el acetileno y 1,5 a 2 bar (21,756 a 29,008 psi) para el oxígeno. 5. Abrir un poco el grifo del oxígeno y regular con poco caudal. 6. Abrir el grifo de acetileno e inflamar los gases empleando una llama piloto. 7. Regular el caudal de acetileno y oxígeno para conseguir la llama deseada.
  • 26. 8. Una vez encendida y regulada la llama oxiacetilénica hay que acercar la boquilla en la zona de soldadura, manteniendo de 3 a 5 mm de distancia entre el dardo y la pieza a soldar. Técnicas para el soldado. Método Clásico o "a izquierdas" Es el método más utilizado para chapas de hasta 6 mm de espesor. Los inconvenientes que presenta este método que es lento el volumen de gases que consumen, es alto. La varilla va delante, formando un ángulo de 60-70° respecto a la superficie de material y la inclinación de la varilla estará entre 45° y 60°.  Ventajas:  Es de aplicación en piezas con espesores de hasta 6 mm;  Ejecución fácil y de buena penetración;  Buen aspecto del cordón.  Inconvenientes:  Coste elevado debido a la baja velocidad de soldeo y alto consumo de gases;  Deformaciones residuales importantes. Método "a derechas" El metal de aportación se sitúa por detrás de la boquilla, el sentido de avance es tal que la llama se dirige hacia la zona ya soldada. La soldadura se realiza directamente sobre el ángulo formado por los bordes de las piezas a unir. El soplete se desplaza de derecha a izquierda para piezas de mayor espesor.  Ventajas:
  • 27.  Es de aplicación para espesores de 12-15 mm;  Menor consumo de gases y gran velocidad de ejecución;  Menores distorsiones en la pieza base.  Inconvenientes:  No está recomendado para soldar piezas con espesores menores de 6 mm. Soldadura en vertical ascendente Está dentro de las llamadas soldaduras en posición, por lo que su ejecución reviste más dificultad. Se realiza sobre una chapa que está en una posición vertical y el cordón se realiza de forma paralela al suelo. La boquilla del soplete debe inclinarse hacia arriba unos 60° para que el chorro de los gases sostenga el baño de fusión mientras se solidifica. El oxicorte El oxicorte es un procedimiento de corte, consiste en calentar el material hasta que adquiera un rojo vivo y se quema rápidamente en el oxígeno. En ese momento el metal se quema, separándose y propagándose rápidamente la combustión a todo el espesor de la chapa. Precauciones de uso y seguridad Peligro por retroceso de llama Las causas más comunes por las que puede producirse el retroceso de la llama son: boquilla sucia, soplete en mal estado, distancia desde la boquilla a la pieza a soldar inadecuada, etc. Como norma general de actuación se recomienda cerrar primero la salida de oxígeno para que cese la combustión. Incendio o explosión de mangueras Las causas más comunes por las que puedan originarse accidentes con las mangueras pueden ser debidas a su mal estado de conservación, mal reglaje de presión en los manorreductores, mala colocación de las mangueras
  • 28. durante el proceso de soldeo, etc. Como en el caso anterior se debe actuar cerrando los cilindros de presión, y en primer lugar el oxígeno. Normas de almacenamiento y uso de los cilindros de presión  Se debe evitar golpearlos, no exponerlos al sol, ni calentarlos con llamas. En general mantener los cilindros almacenados por debajo de 50ºC, en lugar bien ventilado.  Los cilindros de oxígeno no se deben manipular en contacto con materiales aceitosos o grasos.  Para el caso del acetileno, evitar su contacto directo con cobre puro, mercurio, plata y latón que tenga más del 70% de cobre.  En general, se recomienda cada 5 años realizar una prueba hidrostática sobre los cilindros. A continuación se relacionan otras recomendaciones de seguridad sobre el uso del acetileno:  El acetileno es extremadamente inflamable y explosivo. Su uso a presiones superiores a 1 kg/cm2 supone un riesgo alto de explosión. Por lo tanto nunca se debe utilizar acetileno fuera del cilindro a presiones superiores a 1 kg/cm2 .  Nunca abrir la válvula con más de ¼ de vuelta.  Nunca agotar el cilindro a menos de 2 kg/cm2 de presión.  Soltar el diafragma del regulador antes de la abertura. SEGURIDAD GENERAL EN PROCESOS DE SOLDADURA La soldadura sin las precauciones apropiadas puede ser una práctica peligrosa y dañina para la salud. Sin embargo, con el uso de la nueva tecnología y la protección apropiada, los riesgos de lesión o muerte asociados a la soldadura pueden ser prácticamente eliminados. El riesgo de quemaduras o electrocución es significativo debido a que muchos procedimientos comunes de soldadura implican un arco eléctrico o flama abiertos. Para prevenirlas, las personas que sueldan deben utilizar ropa de protección, como calzado homologado, guantes de cuero gruesos y chaquetas protectoras de mangas largas para evitar la exposición a las chispas, el calor y las posibles llamas. Además, la exposición al brillo del área de la soldadura produce una lesión llamada ojo de arco (queratitis) por efecto de la luz ultravioleta que inflama la córnea y puede quemar las retinas. Las gafas protectoras y los cascos y caretas de soldar con filtros de cristal oscuro se usan para prevenir esta exposición, y en años recientes se han comercializado nuevos modelos de cascos en los que el filtro de cristal es transparente y permite ver el área de trabajo cuando no hay radiación UV, pero se auto oscurece en cuanto esta se produce al iniciarse la soldadura. Para proteger a los espectadores, la ley de seguridad en el trabajo exige que se utilicen mamparas o cortinas translúcidas que rodeen el área de soldadura. Estas cortinas,
  • 29. hechas de una película plástica de cloruro de polivinilo, protegen a los trabajadores cercanos de la exposición a la luz UV del arco eléctrico, pero no deben ser usadas para reemplazar el filtro de cristal usado en los cascos y caretas del soldador. A menudo, los soldadores también se exponen a gases peligrosos y a partículas finas suspendidas en el aire. Los procesos como la soldadura por arco de núcleo fundente y la soldadura por arco metálico blindado producen humo que contiene partículas de varios tipos de óxidos, que en algunos casos pueden producir cuadros médicos como el llamado fiebre del vapor metálico. El tamaño de las partículas en cuestión influye en la toxicidad de los vapores, pues las partículas más pequeñas presentan un peligro mayor. Además, muchos procesos producen vapores y varios gases, comúnmente dióxido de carbono, ozono y metales pesados, que pueden ser peligrosos sin la ventilación y la protección apropiados. Para este tipo de trabajos, se suele llevar mascarilla para partículas de clasificación FFP3, o bien mascarilla para soldadura. Debido al uso de gases comprimidos y llamas, en muchos procesos de soldadura se plantea un riesgo de explosión y fuego. Algunas precauciones comunes incluyen la limitación de la cantidad de oxígeno en el aire y mantener los materiales combustibles lejos del lugar de trabajo. Medidas de seguridad personal para soldar Siempre se debe utilizar todo el equipo de protección necesario para el tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en: 1. GORRO: Protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones. 2. MASCARILLAS RESPIRATORIAS PARA HUMOS METÁLICOS: Esta mascarilla debe usarla siempre debajo de la máscara para soldar. Estas deben ser reemplazadas al menos una vez a la semana. 3. MÁSCARA DE SOLDAR: Protege los ojos ,la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas. 4. GUANTES DE CUERO: Tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas. 5. COLETO O DELANTAL DE CUERO: Para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas del arco. 6. POLAINAS Y CASACA DE CUERO: Cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y sobre cabeza, deben usarse estos aditamentos, para evitar las severas quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido. 7. ZAPATOS DE SEGURIDAD: Que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras.
  • 30. Métodos de control. Con el fin de evitar todos los riesgos asociados a los procesos de soldadura y corte, a continuación se mencionan las soluciones más apropiadas para su minimización: 1. Aislamiento del lugar donde se realizan los procesos. 2. Equipos de extracción localizada 3. Dilución por ventilación personal. 4. Equipos de Protección Personal Otros métodos de control son el uso de electrodos que emiten menos humo, así como pistolas de soldar que pueden extraer hasta un 95% de las emisiones: 1. Los trabajadores, en todo caso, deben estar, al tanto de otras medidas de protección, tales como: 2. Remoción de todo tipo de recubrimiento sobre el metal antes de soldar o cortar, tales como pinturas o solventes. 3. Mantener la extracción local entre 10 y 16 centímetros de distancia a la fuente de los humos y gases. 4. Utilizar sopladores de aire para disipar los humos y gases que quedan cerca de los soldadores. 5. Mantener alejada la cara de los humos de la soldadura. 6. Si la ventilación del lugar no es buena, se deberían usar respiradores.