apuntes de clases elementos de maquinas I

2. “ La soldadura es un proceso de unión entre metales
por la acción del calor, con o sin aportación de
material metálico nuevo”

3.  Soldadura homogénea: Los
materiales que se sueldan y el
metal de aportación son de la
misma naturaleza.
Soldadura heterogénea: Unión
de materiales de distinta
naturaleza, con o sin metal de
aportación o entre metales
iguales, pero con distinto metal
de aportación. Puede ser
blanda o fuerte.

4. Tipos de soldadura

5. Soldadura heterogénea

6.  Se realiza a temperaturas por debajo de los 400°C.
 El material metálico de aportación más empleado es una aleación
de estaño y plomo, que funde a 230°C aproximadamente
Usos:
 Electrónica: Para soldar
componentes en placas de circuitos
impresos.
 Soldadura de cables eléctricos.
 Soldadura de chapas de hojalata.
Propiedades:
 Muy fácil de realizar
 Su resistencia mecánica es menor
que la de los metales soldados
 Da lugar a fenómenos de corrosión.

7. Propiedades:
 Es similar a la blanda, pero se
alcanzan temperaturas de hasta
800°C.
 Como metal de aportación se suelen
usar aleaciones de plata y estaño ó
cobre y zinc.
 Como material fundente para cubrir
las superficies, desoxidándolas, se
emplea el bórax.
 Un soplete de gas aporta el calor
necesario para la unión.
 Tiene una resistencia considerable en
la unión de dos piezas metálicas

8. Soldadura homogénea

10.  El calor aportado en este tipo de soldadura se debe
a la reacción de combustión del acetileno (C2H2) con
el oxigeno, que puede alcanzan temperaturas del
orden de los 3.200°C.
Como material de
aportación se emplean
varillas metálicas de la misma
composición que el metal que
se desea soldar.
El desoxidante se presenta
en forma de polvo que
recubre las varillas del
material de aportación

11.  Se pueden soldar distintos
materiales: acero, cobre,
latón, aluminio, magnesio,
fundiciones y sus
respectivas aleaciones
 El equipo de soldeo es de
bajo coste, portátil y muy
versátil
 Se puede utilizar para otras
operaciones como oxicorte,
enderezado, doblado, etc.
 Produce deformaciones por la gran
difusión de calor, lo cual puede
provocar deformaciones en las
piezas.
 Puede provocar la oxidación del
material en las áreas cerca al
cordón de soldadura
 La soldadura en espesores gruesos
tiene una ineficiencia y costo
elevado
Para soldar planchas delgadas de
acero. Tuberías complicadas.
Algunos otros metales como
acero inoxidable. Cuando no hay
energía eléctrica disponible ….
OXICORTE
VENTAJAS DESVENTAJAS
USOS

12. Soldadura de arco eléctrico

13.  El calor se genera mediante un arco eléctrico sostenido
para fundir los materiales a unir
Ventajas:
 Genera una concentración de calor en una
zona muy delimitada.
 Se alcanzan temperaturas muy elevadas (>
5.000 ºC).
 Se puede establecer atmósferas artificiales
 Permite la posibilidad de establecerse en
forma visible (arco descubierto) o invisible
(arco sumergido o encubierto).

14.  Es la variable de mayor importancia en el proceso,
determina:
La profundidad de penetración.
La tasa depósito.
El volumen del cordón.
Depende del tipo y diámetro del electrodo,
posición y diseño de la junta.
1) Amperaje

15. 2) Voltaje
 El Voltaje esta determinado por la longitud de arco
(distancia de la punta del electrodo al charco).
 A mayor voltaje se obtiene un cordón mas plano y
ancho.

16. 3) Velocidad de avance
 Depende del operador y es la rapidez con la que el charco se
desplaza a lo largo de la junta.
 A menor velocidad mayor la penetración
 Al aumentar la velocidad de avance se reduce el tamaño del
cordón y la cantidad de material depositado.
4) Posición del electrodo
 Tiene una influencia menor en la
penetración
5) Frecuencia de la corriente
 Tiene influencia sobre la estabilidad del arco
50 Hertz

17.  El sistema se denomina Arco Manual o SMAW
 Se unen dos metales mediante una fusión localizada,
producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico
revestido y el metal base que se desea unir
 Se llama arco manual por que de los cinco parámetros de
control la máquina solo regula la intensidad de corriente y la
frecuencia

18.  El electrodo consiste en un núcleo o varilla
metálica, rodeado por una capa de revestimiento

19. 1. Producir gases protectores para evitar
la oxidación del material fundido.
2. Ionizar el aire para posibilitar y
mantener el flujo de corriente
eléctrica.
3. Dirigir el arco hacia el cordón deseado
4. Producir escoria para proteger el
metal ya depositado hasta su
solidificación.
5. Suministrar en algunos casos
elementos de aleación y hierro en
polvo.

21. Se clasifican a partir de:
1. Las propiedades del material de aporte
2. Composición de su revestimiento
Clasificadas por un comité asociado a la American Welding
Society (A.W.S) y a la American Society Mechanical
Engineers (ASME).
El material de aporte de los electrodos se deberá
seleccionar en función de la composición química del material
que se vaya a soldar.
Aceros de bajo %C Aceros inox. Fundiciones Aluminio

23. TIPO DE
ELECTRODO
ULTIMA
CIFRA
POLARIDAD ARCO PENETRACION ESCORIA
METAL
DEPOSITADO
APLICACIONES
EXX10 CCPI
FUERTE-
INESTABLE
PROFUNDA POCA
MUCHO
HIDROGENO
TUBERIAS DE
OLEODUCTO
EXX11 CA -CCPI
FUERTE-
INESTABLE
PROFUNDA POCA
MUCHO
HIDROGENO
TUBERIAS DE
OLEODUCTO
EXX12 CA-CCPD
MEDIANO -
ESTABLE
MEDIANA MEDIANA
HIDROGENO -
MEDIO
ACERO DEBAJO %C -
MAYOR USO
EXX13 CA-CC SUAVE-ESTABLE LIGERA MEDIANA
HIDROGENO -
MEDIO
ACERO DEBAJO %C -
MAYOR USO
EXX14 CA-CCPI SUAVE-ESTABLE LIGERA MEDIANA
HIDROGENO -
MEDIO
ACERO DEBAJO %C -
MAYOR USO
EXX15 CCPI
MEDIANO -
ESTABLE
MEDIANA ABUNDANTE
LIBREDE
HIDROGENO
ACERO DEMEDIO %C
EXX16 CA-CCPI
MEDIANO -
ESTABLE
MEDIANA ABUNDANTE
LIBREDE
HIDROGENO
ACERO DEMEDIO %C
EXX17 CPI SUAVE-ESTABLE MEDIANA ABUNDANTE
LIBREDE
HIDROGENO
ACERO DEMEDIO %C
EXX18 CA-CCPI
MEDIANO -
ESTABLE
MEDIANA ABUNDANTE
LIBREDE
HIDROGENO
ACERO DEMEDIO %C
CELULOSICO
RUTILICO
BASICO
M
B

25.  Se sustituye el electrodo revestido por un hilo de alambre continuo
y el revestimiento por un gas que se hace llegar a la pistola.
 Según sea el gas así recibe el nombre de MIG = Metal Inert Gas) o
MAG si utiliza anhídrido carbónico que es un Gas Activo.
 Se llama semiautomática por la maquina ya regula la Intensidad
de corriente y el Voltaje del arco.

27. USOS:
Cordones largos en aceros al carbono
Aceros inoxidables, Aluminio, chapa
galvanizada, aleaciones ligeras

29.  El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungsteno
(que no se consume) y la pieza.
 El proceso puede ser con o sin aporte de material
 El metal de aportación es una varilla sin revestimiento de
composición similar a la del metal base.
 Como gas protector se puede emplear Argón o Helio, o una
mezcla de ambos.
 La diferencia con el arco manual es su alta frecuencia (>
300 Hertz)

30.  El arco es mas estable y permite soldar a
intensidades de corriente muy bajas
 La superficie queda limpia, sin escoria ni
residuos de fundentes
 Hay menos posibilidades de grietas por la acción
del hidrogeno
 No produce humos ni vapores dañinos para la
salud
 No produce chispas ni salpicaduras
 El arco es mas concentrado (áreas aledañas se
calientes menos) permite soldar chapas delgadas
o materiales de gran conductividad térmica.
 Los electrodos tienen mayor duración.
50 Hertz

31. • Dificultad para trabajar al aire libre
• Baja productividad para chapas gruesas
• Equipo poco versatil para soldadura en
alturas
• Mayor costo del equipo
• Mayor costo de gas
Usos
• Materiales de aluminio, acero inoxidable
• Chapas de acero muy delgadas

34. +
- +
cc cc
CA
+
+
-

35.  Utiliza un electrodo metálico
continuo y desnudo.
 El arco se produce entre el
alambre y la pieza sumergido
bajo una capa de fundente
granulado que se va
depositando desde una tolva
que se desplaza delante del
arco.
 Tras la soldadura se recoge el
fundente que no ha
intervenido en la operación.

36. Ventajas:
 Calidad superior en la soldadura debido a la
automatización del proceso ( los 5 parámetros de
soldadura son controlados por la maquina.)
 Permite depositar grandes volúmenes de metal de
soldadura de excelente calidad (tasas de deposición
de hasta 50 kg/hr).
 Bajo coste para una amplia gama de aplicaciones
(parte del flux que no se funde puede recuperarse y
reciclarse en el proceso.)
 No daña la vista por que el flux protege el arco y el
baño de fusión de la atmósfera circundante, de tal
manera que ambos permanecen invisibles durante el
proceso.

37. Desventajas
 Dificultad para trabajar al aire libre
 Equipo poco versatil para soldadura en
alturas
 Mayor costo del equipo
Usos
 Soldaduras de alta calidad
(recipientes de alta presión, tanques,
etc.)

38. Equipo Base
1- Fuente de poder de CC o CA
(100% ciclo de trabajo).
2- Sistema de control.
3- Porta carrete de alambre.
4- Alambre-electrodo.
5- Tobera para boquilla.
6- Recipiente porta-fundent

39.  Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el
calentamiento se produce al pasar una corriente
eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor
desprendido viene dado por la expresión:
Q = 0,24 x I2 x R x t
Q = Calor (en calorías).
I = Intensidad de corriente eléctrica (en amperios).
R = resistencia (en ohmios) al paso de la corriente
eléctrica.
t = tiempo (en segundos).

40.  Para unir las piezas se sujetan por medio de los
electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la
corriente eléctrica para que funda los puntos.
Cuando se solidifican, la pieza queda unida por
estos puntos, cuyo número dependerá de las
aplicaciones y de las dimensiones de las piezas que
se unen.

41.  Este tipo de soldadura por puntos tiene gran
importancia en la industria moderna, sobre todo en
chapa fina. Se emplea en la fabricación de
carrocerías de automóviles, electrodomésticos (por
ejemplo, neveras), y en las industrias eléctrica y de
juguetería.
 Existen algunas variantes de la soladura por
puntos: por puntos individuales, por puntos
múltiples, bilateral, unilateral, etc.

42.  La soldadura eléctrica por costura se basa en el
mismo principio que la soldadura por puntos, pero
en este caso las puntas de los electrodos se
sustituyen por rodillos, entre los cuales y,
presionadas por el borde de éstos, pasan las piezas
a soldar.

43. Fallas en la soldadura de
arco eléctrico

44. Fallas más importantes
Descolgaduras

51. Cálculo de uniones
soldadas

52. Hipótesis:
1.- Las cargas longitudinales se distribuyen uniformemente sobre todo el
cordón.
2.- En la soldadura en “L”, la zona más peligrosa es la garganta de la
soldadura.
3.- En la soldadura en “L” se desprecian los esfuerzos Normales (tracción,
compresión), considerándose peligrosos solo los esfuerzos tangenciales
(cortantes, torsores, etc.)
4.- En la soldadura a tope se toma la pieza como si fuera enteriza,
calculándose los esfuerzos en la sección soldada como realmente se
hace.
Cálculo de uniones soldadas
x
K
K
X= K cos 45º
X= 0,707 K
garganta

53. Cálculo de uniones soldadas
Uniones a tope:
σ = Tensión admisible del electrodo
Resistencia a la Tracción:

54. Cálculo de uniones soldadas
Uniones a solape:
τ = 0,5 σ (electrodo)
Resistencia al corte:
un filete
dos filetes

55. Cálculo de uniones soldadas
Uniones a filete
Transversal
Longitudinal

56. Cálculo de uniones soldadas
Mf
Mf
Uniones sometidas a flexión:

57. Cálculo de uniones soldadas
Uniones sometidas a flexión:
H

58. Cálculo de uniones soldadas
Propiedades a la flexión en soldadura a filetes

59. Cálculo de uniones soldadas
Uniones sometidas a torsión:
P
cg
X
H
Rmax
Rmax
α

60. Cálculo de uniones soldadas

61. Ejemplo 1.-

62. Resolucion:
Ejemplo 2.-

63. Ejemplo 3.-

64. Ejemplo 4.-

65. Ejemplo 4.-

66. En el punto A:
Ejemplo 4.-

67. Ejemplo 4.-