Unin de los materiales

Introduccin a la soldadura

L. Koellhoffer et al. Manual de soldadura, Limusa.

H. Horwitz. Soldadura: Aplicaciones y prctica, Alfaomega.

AWS A2.4: Standard symbols for welding, brazing, and nondestructive examination.

AWS A3.0: Standard welding terms and definitions.

AWS D1.1: Structural welding code steel.

Referencias

1. Mtodos de unin

Unin: Trmino genrico que indica que dos

o ms elementos fueron puestos en contacto

para su funcionamiento.

Motivos:

Imposible manufacturar productos en una sola pieza.

Ms prctico y econmico fabricarlos en partes para luego unirlas.

Clasificacin: Fijacin mecnica y unin

metalrgica.

La soldada sucede cuando los tomos de las dos piezas son mezclados de

forma tal que consiguen formar una estructura macroscpicamente

continua y microscpicamente uniforme, siendo indistinguible la divisin

inicial entre las piezas.

Unin metalrgica

Mediante procesos de unin por soldadura.

En la unin no son distinguibles fronteras entre uno u otro elemento.

La unin es a nivel atmico.

Soldadura es el proceso de unin ms importante.

La soldadura es abordada como: unin, recubrimiento y corte de materiales.

No confundir, soldadura corresponde a unin de materiales.

Campo de aplicacin irrestricto.

Multidisciplinaria: Metalurgia, mecnica, electrotcnica, qumica, fsica, materiales, control de calidad, seguridad, etc.

La historia de la electricidad: https://www.youtube.com/watch?v=qsGTpqrdOZE Historia de la ciencia: https://www.youtube.com/watch?v=hdNKYmJZlKE

Videos recomendados

Definicin de soldadura: Normalmente el trmino Soldadura est acuado a los mtodos de unin de materiales metlicos. Sin embargo, muchos procesos de soldadura, o variantes de estos, son usados para el depsito de materiales sobre superficies metlicas buscando la recuperacin de piezas desgastadas o la formacin de revestimientos con caractersticas especiales. Algunas definiciones de soldadura: a) Proceso de unin de materiales por fusin. b) Operacin que busca la unin de dos o ms piezas, asegurando la continuidad de las

propiedades fsicas, qumicas y metalrgicas. c) Proceso y unin de materiales basado en el establecimiento de fuerzas de unin

qumica de naturaleza similar a las que actan en el interior de los propios materiales.

Acercando dos piezas a una distancia r0 ests quedaran soldadas.

tomos

La rugosidad de los sistemas evita la adherencia atmica.

La presencia de contaminacin u xidos evita el contacto.

200 capas atmicas o 500

Fuente: P.J. Modenesi et al. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia, UFMG, 2005

Formacin de una junta soldada

Calor Metal de adicin

Metal base

Junta soldada

Estructura de la junta soldada

Mtodos para unir las superficies: 1. Deformacin y presin para acercar las

superficies. 2. Calor para fundir los dos metales.

Presin

Presin

xido

Tipos de procesos Por arco (Arc Welding, AW) Con electrodo revestido (SMAW) Con electrodo con ncleo fundente (FCAW) Por arco metlico protegido por gas (GMAW) Por arco de tungsteno protegido por gas (GTAW)

Por resistencia (Resistence Welding, RW) Por punto con resistencia (RSW)

Blanda (Soldering, S) Por resistencia (RS) Por antorcha (TS)

Fuerte (Brazing, B) Por resistencia (RB) Por antorcha (TB)

Estado slido (Solid State Welding, SSW) Por difusin Por explosin Por forja Por friccin

Con oxgeno y gas combustible (Oxifuel Gas Welding, OFW) Por aire acetileno Por oxgeno acetileno

Fuente: AWS A3.0, 1994

Fuente: AWS A3.0, 2010

PROCESOS DE

SOLDADURA POR

ARCO CAW

FCAW

GMAW

PAW

SMAW

SAW

SW

BRAZING &

SOLDERING

DFB

DB

DS

RS

SOLDADURA POR

RESISTENCIA

RSW

FW

RSEW

OTROS PROCESOS

PROCESOS

ASOCIADOS

Soldadura con fusin por arco elctrico

a) Fusin y solidificacin del metal.

b) Unin atmica.

c) Los procesos ms utilizados en la actualidad.

d) Gran cantidad de procesos, equipos e insumos.

e) Qu se necesita para obtener juntas soldadas adecuadas?

i. Una fuente de energa (Calor o presin).

ii. Mtodo para remover elementos contaminantes.

iii. Proteger el metal fundido.

iv. Control de la estructura (metalurgia).

TAREA

Buscar videos de todos los procesos de soldadura por arco mostrados en la carta.

Buscar videos de los procesos en estado slido y por corto circuito.

Se produce fusin en la soldadura en estado slido? Si una soldadura por regla debe producir unin metalrgica, estos son procesos de unin?

Segn la AWS A3.0 la soldadura por bisel y por filete son dos tipos diferentes de soldadura?

Cul es la diferencia ente groove, bevel y slot?

Cul es la diferencia entre procesos de soldadura, tipos de soldadura y tipo de bisel?

La soldadura de esprragos (Stud) solo se puede obtener mediante SMAW en filete

Cules son los tipos y las partes del bisel?

Cul es la diferencia de soldadura aplana y horizontal?

Cul soldador es ms capacitado el 6GR o el 2F?

Lectura recomendada 1: J. Unfried, E.A. Torres, Introduccin a los componentes de los smbolos de soldadura.

2. Terminologa

Proceso: Grupo de elementos operacionales usados en

soldadura, aspersin trmica y procesos de corte.

Soldadura: Proceso de unin de materiales metlicos.

Soldabilidad: Capacidad de un material de ser soldado en

una aplicacin especfica, bajo las condiciones impuestas

de fabricacin y para cumplir con condiciones de servicio.

Metal de base: Material de la pieza que sufre el proceso de

soldadura.

Metal de aporte: Metal o aleacin a ser aadido con el fin

de realizar una soldadura.

Definiciones

Metal base

Charco de soldadura

Metal de adicin

Cordn

Penetracin

Charco de soldadura: Regin que permanece fundida

durante la soldadura.

Penetracin: Distancia desde la superficie del metal de

base hasta el punto final de la fusin.

Junta: Regin entre las dos piezas que sern fundidas.

Tipos de junta

Tope En T En esquina

De borde Traslapada

El tipo de junta depende de la disposicin de los elementos a soldar.

Las soldaduras pueden ser de penetracin total o con penetracin parcial.

La junta est definida por la forma, las dimensiones y la configuracin.

Tope

En T

En esquina

De borde

Traslapada

Juntas con componente curvo? (Flanged Joints)

Tope

En T En esquina

Traslapada

De borde

Tipos de soldadura

El tipo de depsito puede ser en cordn (Bead), en bisel (Groove) o filete (Fillet).

1. Soldaduras de filete (Fillet).

2. Soldadura en tapn (Plug).

3. Soldaduras en canal (Slot).

4. Soldadura de esprragos (Stud).

5. Soldadura por puntos (Spot).

6. Soldadura por costura (Seam).

7. Soldadura de respaldo (Backing).

8. Soldaduras de recubrimiento (Surfacing).

9. Soldadura de borde (Edge).

Tipos de soldadura

Segn la AWS 2.4 de 2007

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Bisel (Groove): Corte realizado en el metal base para

permitir y facilitar la realizacin de la soldadura.

I (Cuadrada) V V (Bevel)

Tipos de bisel

Inclinado U J

V ensanchado V ensanchado

Bisel doble

X (Doble V) K

Doble J Doble U

Todos los tipos de bisel cuentan con un bisel doble.

Juntas soldadas con un solo bisel

Flare groove: Bisel ensanchado

Juntas soldadas con un doble bisel

Juntas soldadas con componente curvo

Juntas a tope

Juntas en esquina

Juntas de borde

Juntas traslapada

Juntas en T

I I con abertura

I ambos lados V

Doble V o X V

K U

V V y filete En filete

I V

En filete Filete doble

En filete Filete doble

V K

Partes de la bisel

Cara de la raz (s).

Ancho de raz (f).

ngulo del bisel ( ).

ngulo de chafln ( ).

f

s

Taln

Respaldo

Raz

Refuerzo

Pase

Pases de relleno Pases de raz

Pases de acabado

Capa

Designacin:

a. Tipo de junta: Bisel (Groove, G), filete (Fillet, F). b. Posicin en placa: Plana (1), horizontal (2), vertical (3), sobre-cabeza (4). c. Posicin en tubo: Plana (1), horizontal (2), vertical (3), sobre-cabeza (4), mltiples

posiciones con tubo horizontal (5), mltiples posiciones con tubo inclinado (6). d. Tubo con restriccin: Tercer dgito (R).

Posicin de soldadura: Posicin relativa entre el charco de

soldadura, la junta, los elementos de la junta y la fuete de

calor.

1G 2G

3G 4G

1F 3F

2F 4F

1F 3F

2F 4F

1G

2G

5G

1F 4F

2F

5F

1F 4F

2F 5F

6GR

6G

2FR 2FR 6F 6F

Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=sDOOv-VCr6Y

https://www.youtube.com/watch?v=6wAsGG6bLZ0

Aporte trmico: Cantidad de energa suministrada el

sistema durante el proceso de unin.

ZAT: Zona afectada trmicamente; regin del metal de base

afectado por el calor oriundo del proceso de soldadura.

Discontinuidad: Interrupcin en la estructura de un material. No se considera necesariamente un defecto.

Defectos: Discontinuidad que por su naturaleza o por efecto acumulado genera una inconformidad ante el cumplimiento de

cierta especificacin.

END: Ensayos no destructivos; realizados a las uniones soldada para descartar la presencia de

defectos.

Procedimiento (Welding procedure specification, WPS): Elementos detallados de un proceso o mtodo utilizado

para producir ciertos resultados.

Variables esenciales: Variables en las cuales un cambio se considera que afecta las propiedades mecnicas de la

soldadura y requiere recalificacin del WPS.

Variables no esenciales: Variables cuyo cambio no afecta las propiedades mecnicas. No requiere recalificar el WPS.

Variables esenciales suplementarias: variables requeridas para metales para los cuales existan especificaciones con

requisitos de impacto.

Cmo es el smbolo bsico usado en soldadura?

Qu significa una flecha quebrada?

Cmo se indican varios procesos de soldadura usando una sola flecha?

Cules son los smbolos complementarios de soldadura?

Cules son los materiales de los insertos?

Un ejemplo de un arreglo 3x5 de soldaduras por tapn de dimetro 9 mm.

Segn la AWS A2.4, cul es la diferencia entre back weld y backing? Presente un ejemplo de cada uno.

Disee el smbolo correspondiente a la junta soldada (a) y el esquema de la junta soldada mostrada en (b).

TAREA

(a) (b)

3. Smbolos de soldadura

http://resume10.com/drafting-examples.html

Smbolo de acabado Smbolo de contorno

ngulo de chafln Abertura de raz

Longitud de la soldadura

Paso (Soldadura intermitente)

Soldadura en campo

Soldadura en todo el contorno

Lnea de referencia

Lado de la flecha

Lado opuesto

Cola

Especificacin, proceso u otro

Profundidad del bisel

Penetracin soldadura

Seccin Smbolo

Seccin Smbolo

Seccin Smbolo

Las flechas

a. Rectas: El bisel puede ser en cualquier lado del elemento.

b. Quebradas: El bisel debe ser elaborado nicamente en el lado sealado por la flecha.

1ra operacin

2da operacin

3ra operacin

1ra

3ra

2da

Soldadura de respaldo

Soldadura con ranura en V despus de la soldadura de respaldo

Seccin Smbolo Seccin Smbolo

Smbolos complementarios

Contorno Sold.

contorno Sold. en campo

Fusin lado-lado

Inserto consumible

Platina respaldo

Espaciador Plana Cncavo Convexo

a. Soldadura de contorno: Alrededor de toda la junta.

b. Soldadura en campo: Por fuera de instalaciones, al aire libre.

c. Fusin lado-lado: La zona fundida atraviesa completamente la junta soldada.

d. Inserto consumible: Elemento introducido en la junta que ser fundido (AWS A5.30).

e. Platina de respaldo: Placa colocada en la raz para asegurar y/o enfriar.

f. Espaciador: Elemento introducido en la junta, con la misma composicin del metal base, que ser parcial o completamente fundido.

Weld all around Field weld Melt through

Consumable insert Backing Spacer

Inserto clase 1

Clase 1

Clase 2

Clase 3

Clase 4

Especiales

Filete al mismo lado

Filete al lado opuesto

Filete a ambos lados

Bisel en V al mismo lado

Bisel en doble V o X

Filete al mismo lado

Filete al lado opuesto

Filete a ambos lados

Bisel en V y filete al mismo lado

Bisel en V con dimensiones

Bisel en V ensanchado

Bisel en V ensanchado

Elemento B

Pie de en B

Qu es un arco elctrico?

Cmo se forma el plasma?

Cul es la diferencia entre un plasma fro y uno caliente?

Un circuito casero posee voltaje alto y corriente baja; si se toman los cables de ese circuito y se conectan a un electrodo y una pieza es posible soldar?

Qu es potencial de ionizacin de un gas?

Cul arco es ms caliente, el producido con hidrgeno o con helio?

Cules gases son monoatmicos, biatmicos y triatmicos?

El gas argn se disocia?

Cul es el efecto de la conductividad del gas en la forma del cordn de soldadura?

TAREA

Lecturas recomendadas: 2. http://www.io.csic.es/PagsPers/FGordillo/files/art10-Popular.pdf 3. http://www.teledynereynolds.com/product/7micacapacitor/transient.asp 4. http://www.metalactual.com/revista/26/insumos_gas.pdf