UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA

FACULTAD DE INGENIERIA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIÓN

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL INDUSTRIAL MENCION MECANICA

FUNDAMENTOS DE INGENIERIA.

TIPOS DE SOLDADURA

“SOLDADURA AL ARCO, OXIACETILENICA Y MIG”

Profesor

Nelson Silva

Alumno

Francisco Martinez Castillo

Diciembre de 2011, Ciudad Universitaria, Temuco.

Índice

Contenido Número de página

- Índice…………………………………………………………………..2

- Resumen……………………………………………………………….3

- Propósitos del trabajo y planteamiento del problema…………………..4

- Teoría…………………………………………………………………..5

Soldadura al arco…………………………………5

a) Máquinas utilizadas…………………………..6b) Portaelectrodo………………………………...8c) Como soldar por arco………………………...9d) Establecimiento del arco……………………..10e) Posiciones del electrodo……………………...12f) Dificultades en la soldadura de arco……..…...15

Soldadura MIG (Metal Inerte Gas)……………….15

a) El proceso puede ser………………………….15b) Las transferencias metálicas……………….….17c) Equipo para la soldadura MIG……………….18d) Diagrama esquemático del equipo MIG….…..19e) Pistola De Soldadura………………………….19f) Beneficios del sistema MIG…………………..20

Soldadura al Oxigeno……………………………..20

a) Características de los elementos utilizados en la soldadura al oxigeno……………………..21

b) Regulación de la llama oxiacetilénica………….21c) Técnica operativa……………………….……..22

- Aparatos, accesorios y materiales usados………………………..…….24

- Procedimientos experimentales de análisis de cálculo, Datos y Resultados………………………………………………………….…25

- Discusión de los resultados……………………………………….……26

- Conclusión……………………………………………………….……..27

- Bibliografía……………………………………………………….…….28

- Anexo (fotografías de la experiencia)……….………………….……….29

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Resumen

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 fusión, en la cual las piezas son soldadas derritiendo ambas y agregando un material de relleno derretido (metal o plástico), el cual tiene un punto de fusión menor al de la pieza a soldar, para conseguir un baño de material fundido que, al enfriarse, se convierte en una unión fuerte. 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 y la soldadura fuerte, 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.

En taller, se trabajó con soldadura oxiacetilénica, mezcla de oxígeno y gas acetileno, montados en dos botellas móviles que contienen ambos gases, los elementos principales que intervienen en el proceso de soldadura oxiacetilénica son los mano reductores, el soplete, las válvulas anti retroceso y las mangueras. Se procedió a la unión de dos placas de metal de 1 milímetro de espesor. Lo que se esperaba, era la concepción completa y potente de ambas placas, que al momento de doblar ambas, resistiera a esta acción sin que la soldadura fallase.

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Propósitos del trabajo y planteamiento del problema

Se posee conocimiento de tres métodos diferentes de soldadura: Soldadura al Arco, Soldadura con Máquina MIG y por último Soldadura al oxígeno u oxiacetilénica, con la cual se procedió a trabajar en el taller.

La problemática se manifiesta al momento de realizar la soldadura, ya que no se posee la experticie necesaria para la utilización de este método. Al utilizar el método con oxiacetilénica, existe una mayor dificultad en contraste con los demás métodos planteados en el taller. Con la base teórica y el total de información recopilada, se pueden plantear los siguientes objetivos:

Los objetivos principales manifestados en el taller fueron los siguientes:

1.- Soldar dos piezas de Metal con oxígeno.

2.- Mantener las piezas unidas luego de doblar los metales con tenazas para comprobar que la soldadura esté firme.

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Teoría

Previo a entrar de lleno a trabajar, se toma conocimientos de tres métodos de soldadura.

Soldadura al arco

La idea de la soldadura por arco eléctrico 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 descubrió, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años 1950. El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la creación y mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica llamada electrodo, y la pieza a soldar. El electrodo recubierto está constituido por una varilla metálica a la que se le da el nombre de alma o núcleo, generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias no metálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según las características que se requieran en el uso. El revestimiento puede ser básico, rutílico y celulósico. Para realizar una soldadura por arco eléctrico se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual se ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el circuito. El calor del arco funde parcialmente el material de base y funde el material de aporte, el cual se deposita y crea el cordón de soldadura.

La soldadura por arco eléctrico es utilizada comúnmente debido a la facilidad de transporte y a la economía de dicho proceso.

Para la soldadura efectiva por arco, se requiere una corriente constante. La máquina soldadora deberá tener una curva descendiente de voltamperios, en la que se produce una cantidad relativamente constante de corriente con solamente un cambio limitado en la carga de voltaje.En otros aparatos eléctricos la demanda por corriente generalmente queda algo constante, pero en la soldadura por arco la potencia fluctúa mucho. Por lo tanto, cuando se establece el arco con el electrodo, el resultado es un cortocircuito lo que inmediatamente induce un oleaje repentino de corriente eléctrica, a menos que la máquina esté diseñada para evitar esto. Igualmente, cuando los glóbulos de metal por soldar se lleven a través del flujo de arco, éstos también crean un cortocircuito. Una fuente de corriente constante está diseñada para reducir estos oleajes repentinos de cortocircuitos y así evitar salpicadura excesiva durante la soldadura.

En la soldadura por arco, el voltaje de circuito abierto (el voltaje cuando la máquina está operando y no se está soldando) es mucho más alto que el voltaje de arco ( el voltaje después de establecer el arco). El voltaje de circuito abierto puede variar de 50 a 100 y el voltaje de arco, de 18 a 36. Durante el proceso de soldar, el voltaje de arco también cambiará con las diferencias en la longitud del arco.

Debido a que es difícil mantener una longitud uniforme del arco a todo momento, aún para un soldador experimentado, una máquina con una curva empinada de voltamperios producirá un arco más estable, porque habrá muy poco cambio en la corriente de soldar aún con cambios en el voltaje de arco. Una curva de voltamperios indica el voltaje de salida disponible a cualquier corriente determinada de salida, dentro de los límites del ajuste de corriente mínima y máxima en cada escala.

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La corriente utilizada directamente afecta la velocidad de derretimiento. A medida que se aumenta la velocidad de corriente, también se aumenta la densidad de corriente en la punta del electrodo. La cantidad de corriente requerida para cualquier operación de soldar está dictada por el grosor del metal por soldar. Esta corriente está controlada por una rueda o un arreglo de palancas. Un control ajusta la máquina para un ajuste aproximado de corriente y otro control proporciona un ajuste más preciso de corriente.

a) Hay tres máquinas básicas de soldar utilizadas en la soldadura por arco:

* Generadores – generalmente de corriente directa. * Transformadores- para corriente alterna.

* Rectificadores- para selección de corriente.

Las máquinas soldadoras son graduadas según su capacidad de salida, la que puede variar de entre 150 y 600 amperios. La capacidad de salida está basada sobre un ciclo de rendimiento del 60 por ciento. Esto quiere decir que una fuente de potencia puede entregar su plena potencia de régimen bajo carga por seis de cada diez minutos. En la soldadura manual, la fuente de potencia no tiene que proporcionar una corriente continua como es requerida en otras máquinas eléctricas. Para algunos aparatos eléctricos, una vez que se prenda la potencia el aparato deberá entregar su capacidad de régimen hasta el momento que se apague. Con una fuente de potencia para soldar, la máquina muchas veces no trabaja parte del tiempo mientras el operador cambia electrodos, ajusta el metal por soldar, o cambia posiciones de soldar. Así que el método normal de fijar la capacidad de una máquina es la de indicar el porcentaje del tiempo que ésta realmente deberá entregar potencia. (Por esta razón, la capacidad de régimen en unidades de potencia completamente automáticas está indicada al 100 por ciento del ciclo de rendimiento.) El tamaño de la máquina soldadora por utilizar depende de la clase y cantidad de soldadura por hacer. La siguiente es una guía general para seleccionar una máquina soldadora:

150-200 amperios- Para soldadura liviana-a-mediana. Excelente para toda fabricación y suficientemente robusta para operación continua en trabajo liviano o mediano de producción.

250-300 amperios- Para requerimientos normales de soldadura. Utilizada en fábricas para trabajo de producción, mantenimiento, reparación, trabajo en sala de herramientas, y toda soldadura general de taller.

400-600 amperios- Para soldadura grande y pesada. Especialmente buena para trabajos estructurales, fabricación de partes pesadas de máquina, tubería y soldadura en tanques.

Generadores: La fuente de corriente directa consiste de un generador impulsado por un motor eléctrico o de gasolina. Una de las características de un generador de corriente directa de soldar es la de que la soldadura puede hacerse con polaridad directa o inversa. La polaridad indica la dirección de flujo de corriente en un circuito. En polaridad directa, el electrodo es negativo y el metal por soldar es positivo, y los electrones fluyen del electrodo al metal por soldar. La polaridad puede ser cambiada intercambiando los cables, aunque en las máquinas modernas se puede cambiar la polaridad simplemente accionando un interruptor. La polaridad afecta el calor liberado pues es posible controlar la cantidad que pasa al metal por soldar. Cambiando la polaridad, se puede concentrar el mayor calor dónde éste más se requiera. Generalmente, es preferible tener más calor en el metal por soldar porque el área del trabajo es mayor y se requiere más calor para derretir el metal que para fundir el electrodo. Por lo tanto, si se vayan a hacer grandes depósitos pesados, el metal por soldar deberá estar más caliente que el electrodo. A este efecto, la polaridad directa es

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más efectiva. En cambio, en la soldadura sobre cabeza es necesario rápidamente congelar el metal de relleno para ayudar a sostener el metal fundido en su posición contra la fuerza de la gravedad. Utilizando la polaridad inversa, hay menos calor generado en el metal por soldar, dando mayor fuerza de retención al metal de relleno para soldar fuera de posición.En otras situaciones, puede que sea mejor conservar el metal por soldar tan frío como sea posible, por ejemplo para reparar una pieza fundida de hierro. Con polaridad inversa, se produce menos calor en el metal por soldar y más calor en el electrodo. El resultado de esto es que se pueden aplicar los depósitos rápidamente mientras que se evita sobrecalentamiento del metal por soldar.

Transformadores: La máquina soldadora tipo transformador produce corriente alterna. La potencia es tomada directamente de una línea de fuerza eléctrica y transformada en un voltaje requerido para soldar. El transformador CA más sencillo tiene una bobina primaria y una bobina secundaria con un ajuste para regular la salida de corriente. La bobina primaria recibe la corriente alterna de la fuente eléctrica y crea un campo magnético, lo que cambia constantemente en dirección y potencia. La bobina secundaria no tiene ninguna conexión eléctrica a la fuente de fuerza pero está afectada por las líneas de fuerza cambiándose en el campo magnético; por la inducción ésta entrega una corriente transformada a un valor más alto al arco de soldar. Algunos transformadores CA están equipados con un interruptor amplificador de arco lo que proporciona un oleaje de corriente para facilitar el establecimiento del arco cuando el electrodo hace contacto con el metal para soldar. Después de formar el arco, la corriente automáticamente vuelve a la cantidad ajustada para el trabajo. El interruptor amplificador de arco tiene varios ajustes para permitir establecimiento rápido del arco para soldar planchas delgadas o placas gruesas. Una ventaja de la máquina soldadora CA es la libertad del soplo magnético del arco lo que muchas veces ocurre al soldar con máquinas de CD. El soplo magnético del arco causa oscilación del arco al soldar en esquinas en metales pesados o al usar electrodos revestidos grandes. El flujo de corriente directa a través del electrodo, metal por soldar, y grapa para puesta a tierra genera un campo magnético alrededor de cada una de estas unidades, lo que puede causar que el arco se desvíe de su vía intentada. El arco generalmente es desviado sea hacia adelante o hacia atrás a lo largo de la vía de soldar y puede que cause salpicadura excesiva y fusión incompleta. También tiende a atraer gases atmosféricos al arco, terminando en porosidad. La deflexión del arco se debe a los efectos de un campo magnético desequilibrado. Así que cuando se desarrolle una gran concentración de flujo magnético en un lado del arco, éste tiende a soplarse fuera de la fuente de la mayor concentración. El soplo magnético del arco muchas veces puede ser corregido cambiando la posición de la grapa para puesta a tierra, soldando en una dirección fuera de la grapa a tierra, o cambiando la posición del metal por soldar en el banco.

Rectificadores: Los rectificadores son transformadores que contienen un dispositivo eléctrico que cambia la corriente alterna en corriente directa. Los rectificadores para la soldadura por arco generalmente son del tipo de corriente constante donde la corriente para soldar queda razonablemente constante para pequeñas variaciones en la longitud del arco.

Los rectificadores están construidos para proporcionar corriente CD solamente, o ambas, corriente CD y CA. Por medio de un interruptor, los terminales de salida pueden cambiarse al transformador o al rectificador, produciendo corriente CA o CD directa o corriente CD de polaridad inversa. En la actualidad, los dos materiales rectificadores utilizados para máquinas soldadoras son el selenio y el silicio. Ambos son excelentes, aunque el silicio muchas veces permitirá operación con densidades de corriente más altas.

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b) Portaelectrodo:

Este portaelectrodo es utilizado para agarrar el electrodo y guiarlo sobre la costura por soldar. Un buen portaelectrodo deberá ser liviano para reducir fatiga excesiva durante la soldadura, para fácilmente recibir y eyectar los electrodos, y tener la aislación apropiada. Algunos de los portaelectrodos son completamente aislados, mientras que otros tienen aislación en el mango, solamente.

Al usar un portaelectrodo con quijadas no aisladas, nunca coloque éste en la plancha del banco con la máquina operando, pues esto causará un destello. Siempre conecte los portaelectrodos firmemente al cable. Una conexión floja donde el cable se une con el portaelectrodo puede sobrecalentar el mismo. El uso de cables de tamaño suficiente es necesario para la soldadura correcta. Un cable conductor de 9 metros de un tamaño determinado puede ser satisfactorio para llevar la corriente requerida, pero si de agregue otros 9 metros de cable, la resistencia combinada de los dos conductores reducirá la salida de corriente de la máquina. Si la máquina entonces se ajuste para mayor salida, la carga adicional puede que cause que se sobrecaliente la fuente de fuerza y también aumente su consumo de potencia.

El cable primario que conecta la máquina soldadora a la fuente de electricidad también es significante. La longitud de este cable ha sido determinada por el fabricante de la unidad de fuerza eléctrica, y representa una longitud que permitirá operación eficiente de la máquina sin una caída apreciable en el voltaje. Si se usa un cable más largo, se requerirá mas voltaje para el trabajo por hacer, y si no hay disponible más voltaje, la caída de voltaje resultante afectará gravemente a la soldadura.

Grapa para puesta a tierra: La grapa para puesta a tierra es vital en un equipo soldador eléctrico. Sin tener la conexión correcta a tierra, el pleno potencial del circuito no producirá el calor requerido para soldar.

Tipos de Conexiones a Tierra: Hay varias maneras de lograr una conexión buena a tierra. El cable a tierra puede estar sujeto al banco de trabajo por una grapa-C, una abrazadera especial para puesta a tierra, o abulonando o soldando una oreja en el extremo del cable al banco.

Escudo Protector: Un casco soldador o escudo de mano adecuado es necesario para toda soldadura por arco. Un arco eléctrico produce una luz brillante y también emite rayos ultravioleta e infrarrojos invisibles, los cuales pueden quemar los ojos y la piel. Nunca vea el arco con los ojos descubiertos dentro de una distancia de 16 metros.Ambos, el casco y el escudo de mano están equipados con lentes teñidos especiales que reducen la intensidad de la luz y filtran los rayos infrarrojos y ultravioleta.

Los lentes vienen en diferentes colores para varios tipos de soldadura. En general, la práctica recomendada es la siguiente:

Color No 5 para soldadura liviana por puntos. Colores No 6 y 7 para soldar con hasta 30 amperios. Color No. 8 para soldar con entre 30 y 75 amperios. Color No. 10 para soldar con entre 75 y 200 amperios. Color No. 12 para soldar con entre 200 y 400 amperios. Color No. 14 para soldar con más de 400 amperios.

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Ropa Del Soldador: El soldador tiene que estar completamente vestido para seguridad en la soldadura. Los guantes deberán ser de tipo para servicio pesado con puños largos. Hay disponibles guantes de soldador hechos de cuero. Use guantes de asbesto para trabajar en calor intenso. Sin embargo, use grapas – no los guantes – para recoger el metal caliente.Las mangas del soldador dan protección adicional contra chispas y calor intenso. Los delantales de cuero o asbesto son recomendados para soldadura pesada o para la cortadura.Vístase en zapatos gruesos y nunca enrolle las piernas de los pantalones, pues les puede caer el metal fundido. Si es posible, remueva o cubra los bolsillos delanteros de los pantalones y camisa. Cubra la cabeza con un gorro protector y siempre lleve el escudo protector colocado correctamente.

c) Como soldar por arco:

Antes de comenzar a soldar, observe todas las reglas de seguridad y limpieza del metal por soldar.

Observe usted todas las precauciones para seguridad. He aquí las reglas básicas:

1. Compruebe que el área de soldar tenga un piso de cemento o de mampostería.2. Guarde todo material combustible a una distancia prudente.3. No use guantes ni otra ropa que contenga aceite o grasa.4. Esté seguro que todo alambrado eléctrico esté instalado y mantenido correctamente. No

sobrecargue los cables de soldar.5. Siempre compruebe que su máquina está correctamente conectada a la tierra. Nunca trabaje

en un área húmeda.6. Apague la máquina soldadora antes de hacer reparaciones o ajustes, para evitar choques.7. Siga las reglas del fabricante sobre operación de interruptores y para hacer otros ajustes.8. Proteja a otros con una pantalla y a usted mismo con un escudo protector. Las chispas

volantes representan un peligro para sus ojos. Los rayos del arco también pueden causar quemaduras dolorosas.

9. Siempre procure tener equipo extinguidor de fuego al fácil alcance en todo momento.

Para Limpiar el Material por Soldar: Limpie todo, escamas, pintura, o polvo de las juntas del metal por soldar. Asegúrese también que los metales estén libres de aceite.

Posiciones Para Soldar: La soldadura por arco puede hacerse en cualesquiera de las cuatro siguientes posiciones:

1. Horizontal2. Plano3. Vertical4. Sobrecabeza

La posición plana generalmente es más fácil y rápida, además de proporcionar mayor penetración.

Tipos De Juntas: Las juntas de tope pueden ser de tipo cerrado o abierto. Una junta de tope cerrada tiene las aristas de las dos placas en contacto directo una con la otra. Esta junta es adecuada para soldar placas de acero que no exceden a 3.2 a 4.8 mm de grosor. Se puede soldar metal más pesado pero solamente si la máquina tiene la capacidad suficiente de amperaje y si se usan electrodos más pesados. La junta de tope abierta tiene las aristas ligeramente separadas para proporcionar mejor

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penetración. Muchas veces se coloca una barra de acero, cobre, o un ladrillo como respaldo debajo de la junta abierta para evitar que se quemen las aristas inferiores.

Cuando el grosor del metal excede a 3.2 a 4.8 mm, las aristas tienen que estar biseladas para mejor penetración. El bisel puede estar limitado a una de las placas, o las aristas de ambas placas pueden estar biseladas, dependiendo en el groso del metal. El ángulo del bisel generalmente es del 60° entre las dos placas.

d) Establecimiento Del Arco:

Para establecer el arco, ligeramente golpee o rasque el electrodo en el metal por soldar.Tan pronto como se establezca el arco, inmediatamente levante el electrodo a una distancia igual al diámetro del electrodo. El no levantar el electrodo lo causará a pegarse al metal. Si se lo deja quedar en esta posición con la corriente fluyendo, el electrodo se calentará al rojo.Cuando un electrodo se pegue, se lo puede soltar rápidamente torciendo o doblándolo. Si este movimiento no lo desaloja, suelte el electrodo del portaelectrodo.

Para Ajustar La Corriente: La cantidad de corriente por usar depende de:

1. El grosor del metal por soldar.2. La posición actual de la soldadura, y3. El diámetro del electrodo.

Como una regla general, se pueden usar corrientes más altas y electrodos de diámetros mayores para soldar en posiciones planas que en la soldadura vertical o sobrecabeza.El diámetro del electrodo está regulado por el grosor de la plancha de metal por soldar y la posición de soldar. Para la mayor parte de la soldadura plana, los electrodos deberán ser de 8 o 9.5 mm máximo, mientras electrodos de 4.8 mm deberán ser el tamaño máximo para soldadura vertical y de sobrecabeza. Los fabricantes de electrodos generalmente especifican una gama de valores de corriente para electrodos de varios diámetros. Sin embargo, debido a que el ajuste de corriente recomendada es aproximado solamente, el ajuste final de corriente es hecho durante la soldadura.Por ejemplo, si la gama de corriente para un electrodo es de 90-100 amperios, la práctica usual es la de ajustar el control en un punto medio distante entre los dos límites. Después de comenzar a soldar, haga un ajuste final, aumentando o reduciendo la corriente.Cuando la corriente se demasiado alta, el electrodo se fundirá demasiado rápidamente y la mezcla de los metales fundidos estará demasiado grande e irregular. Cuando la corriente esté demasiado baja, no habrá suficiente calor para fundir el metal por soldar y la mezcla de metales fundidos estará demasiado pequeña. El resultado no solo será fusión inadecuada sino que el depósito se amontonará y será de una forma irregular.Una corriente demasiado alta también puede que produzca socavación, dejando una ranura en el metal por soldar a lo largo de ambos bordes del depósito de soldadura. Una corriente demasiada baja causará la formación de capas superpuestas donde el metal fundido del electrodo cae en el metal por soldar sin suficientemente fundir o penetrar el metal por soldar. Ambas, la socavación y las capas superpuestas, terminan en soldaduras débiles

La Longitud Del Arco: Si el arco está demasiado largo, el metal se derrite del electrodo en grandes glóbulos que oscilan de un lado al otro a medida que el arco oscila. Esto produce un depósito ancho, salpicado, e irregular sin suficiente fusión entre el metal original y el metal depositado.

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Un arco que está demasiado corto no genera suficiente calor para correctamente derretir el metal por soldar. Además, el electrodo se pegará frecuentemente y producirá depósitos desiguales con ondas irregulares.

La longitud del arco depende del tipo de electrodo que se usa y el tipo de soldadura por hacer. Por lo tanto, para electrodos con diámetro pequeño, se requiere un arco más corto que para electrodos más grandes. Generalmente, la longitud del arco deberá ser aproximadamente igual al diámetro del electrodo. Un arco más corto normalmente es mejor para soldadura vertical y de sobrecabeza porque se puede lograr mejor control de la mezcla de metales fundidos.

El uso de un arco corto también evita entrada a la soldadura de impurezas de la atmósfera. Un arco largo permite la atmósfera a fluir en el flujo del arco, permitiendo la formación de nitruros y óxidos. Además, cuando el arco esté demasiado largo, el calor del flujo de arco disipa demasiado rápidamente, causando salpicadura considerable.

Cuando el electrodo, la corriente, y la polaridad sean correctos, un buen arco corto producirá un sonido agudo de crepitación. Un arco largo puede reconocerse, por un silbido continuo muy parecido a un escape de vapor.

Para Formar El Cráter: Cuando el arco hace contacto con el metal por soldar, se forma un bolsillo o poza, lo que se llama cráter. El tamaño y la profundidad de un cráter indican la penetración. En general, la profundidad de la penetración deberá ser de entre una tercera parte y una media parte del grosor total del cordón de soldadura, dependiendo del tamaño del electrodo.

Para una soldadura buena, el metal depositado del electrodo deberá fundirse completamente con el metal por soldar. La fusión solamente resultará cuando el metal por soldar haya estado calentado al estado líquido y el metal fundido del electrodo fluya fácilmente al mismo. Así que, si el arco esté demasiado corto habrá una distribución insuficiente de calor, o si el arco esté demasiado largo el calor no está centralizado suficientemente para formar el cráter deseado. Un cráter llenado incorrectamente puede que cause una falla de la soldadura cuando se aplique una carga a la estructura soldada.

Al comenzar con un electrodo, hay siempre una tendencia de que se caiga un glóbulo grande de metal en la superficie de la placa con poca o ninguna penetración. Esto es especialmente verdadero cuando se comienza a trabajar con un electrodo nuevo en el cráter dejado por una soldadura previamente depositada. Para asegurar que el cráter se llene, el arco deberá establecerse a una distancia aproximada de 12.7 mm delante del cráter. El arco entonces deberá traerse a través del cráter hasta el otro punto más allá del cráter y luego, la soldadura deberá llevarse otra vez a través del cráter. Cuando el electrodo llega al final de una costura, esté seguro que el cráter esté lleno. Esto dicta que se deberá romper el arco en el momento apropiado.

Se usan dos procedimientos para romper el arco para un cráter lleno:

1. Acorte el arco y rápidamente mueva el electrodo lateralmente, fuera del cráter.2. Sostenga estacionario al electrodo justamente el tiempo necesario para llenar el cráter y

luego retire gradualmente del cráter.

De vez en cuando, el cráter puede sobrecalentarse y el metal fundido se derramará. Cuando esto sucede, levante el electrodo y muévalo rápidamente al lado o adelante del cráter. Este movimiento

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reduce el calor, permite que el cráter se solidifique momentáneamente, y para el depósito de metal del electrodo.

e) Posiciones Del Electrodo:

La posición angular del electrodo tiene una influencia directa sobre la calidad de la soldadura. Muchas veces la posición del electrodo determinará la facilidad con la que se deposite el metal de relleno, evita socavación y escorias, y mantiene uniforme al contorno de la soldadura.Dos factores primarios en la posición del electrodo son el ángulo de ataque y el ángulo de trabajo.El ángulo de ataque es el ángulo entre la junta, y el electrodo, visto en un plano longitudinal.El ángulo de trabajo es el ángulo entre el electrodo y el metal por soldar, visto de un plano terminal.

Soldaduras De Paso Simple Y De Paso Múltiple: Una soldadura de paso simple es el depósito de una sola capa de metal de soldar. Para soldar materiales livianos, un solo paso normalmente es suficiente. En planchas más pesadas y donde se requiera resistencia adicional, dos o más capas son requeridas con cada paso de soldadura solapando al otro. Siempre que se une un paso múltiple, las escorias en cada cordón de soldadura deberá removerse completamente antes de depositar la próxima capa.

Soldadura De Tejido: La soldadura de tejido es una técnica utilizada para aumentar la anchura y el volumen del depósito de soldadura. Este momento del tamaño del depósito de soldadura muchas veces es necesario en ranuras profundas o en soldaduras con filete donde una cantidad de pasos deberán hacerse. Los patrones utilizados dependen en gran parte de la posición de la soldadura.

Tipos De Electrodos: El tipo de electrodo seleccionado para la soldadura por arco depende de:

1. La calidad de soldadura requerida.2. La posición de la soldadura.3. El diseño de la juna.4. La velocidad de soldar.5. La composición del metal por soldar.

En general, todos los electrodos están clasificados en cinco grupos principales: de acero suave. De acero de alto carbono, de acero de aleación especial, de hierro fundido, y no ferroso. La mayor parte de soldadura por arco es hecha con electrodos en el grupo de acero suave.Los electrodos son fabricados para soldar diferentes metales y también están diseñados para CD de polaridad directa e inversa, o para soldadura con CA. Unos tantos electrodos funcionan igualmente bien con CD o CA. Algunos electrodos son mejor adaptados para soldadura plana, otros son intentados principalmente para soldadura vertical y de sobrecabeza, y algunos son utilizados en cualquier posición.

El electrodo revestido tiene una capa gruesa de varios elementos químicos tales como celulosa, dióxido de titanio, ferromanganeso, polvo de sílice, carbonato de calcio, y otros. Estos ingredientes son ligados con silicato de sodio. Cada una de las substancias en el revestimiento es intentado para servir, una función específica en el proceso de soldadura. En general, sus objetivos primarios son los de facilitar el establecimiento del arco, estabilizar el arco, mejorar la apariencia y penetración de la soldadura, reducir salpicadura, y proteger el metal fundido contra oxidación o contaminación por la atmósfera alrededor. El metal fundido a medida que éste esté depositado durante el proceso de

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soldadura, está atraído a oxígeno y nitrógeno. Debido a que el flujo del arco toma lugar en una atmósfera que consiste en gran parte de estos dos elementos, la oxidación ocurre a medida que el metal pasa del electrodo al metal por soldar. Cuando esto sucede, la resistencia y ductibilidad de la soldadura se reducen así como su resistencia a corrosión. El revestimiento en el electrodo evita esta oxidación. A medida que se derrite el electrodo, el revestimiento pesado descarga un gas inerte alrededor del metal fundido, excluyendo la atmósfera de la soldadura.

El residuo quemando del revestimiento forma una escoria sobre el metal depositado, reduciendo la velocidad de enfriamiento y produciendo una soldadura más dúctil.Algunos revestimientos incluyen hierro en polvo que se convierte en acero por el calor intenso del arco, y lo que fluye en el depósito de soldadura.

Identificación De Electrodos: Muchas veces se refiere a los electrodos por un nombre comercial del fabricante. Para asegurar algún grado de uniformidad en la fabricación de electrodos, la Sociedad Americana de Soldadura (AWS) y la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) han establecido ciertos requerimientos para los electrodos. Por lo tanto, los electrodos de diferentes fabricantes dentro de la clasificación establecida por la AWS y la ASTM pueden esperarse que tengan las mismas características de soldar.

En esta clasificación, se han asignado símbolos específicos a cada tipo de electrodo, por ejemplo E-6010, E-7010, E-8010, etc. El prefijo E identifica cómo será ele electrodo para soldadura por arco eléctrico. Los primeros dos números en el símbolo designan la resistencia mínima de tensión permisible del metal de soldar depositado, en miles de libras por pulgada cuadrada.Por ejemplo, los electrodos de la serie 60 tienen una resistencia mínima de tensión de 60,000 libras por pulgada cuadrada (4,222 kg por cm2); en la serie 70, una resistencia de 70,000 libras por libra cuadrada (4,925 kg por cm2).

El tercer número del símbolo indica las posibles posiciones de soldar. Se usan tres números para este propósito: 1, 2 y 3. El número 1 es para un electrodo que puede ser utilizado en cualquier posición. El número 2 representa un electrodo restringido para soldadura en posiciones horizontal y/o plana. El número 3 representa un electrodo para uso en la posición plana, solamente.El cuarto número del símbolo muestra alguna característica especial del electrodo, por ejemplo, la calidad de soldadura, tipo de corriente, y cantidad de penetración.

Para Seleccionar El Electrodo: Hay varios factores vitales para seleccionar un electrodo para soldar. La posición de soldar es especialmente significante. Como una regla práctica, nunca use un electrodo que tenga un diámetro más grande que el grosor del metal por soldar. Algunos operadores prefieren electrodos más grandes porque éstos permiten trabajos más grandes porque éstos permiten trabajo más rápido a lo largo de la junga y así aceleran la soldadura, pero esto requiere mucha destreza. La posición y el tipo de la junta también son factores que deben considerarse al determinar el tamaño del electrodo. Por ejemplo, en una sección de metal gruesa con una "V" estrecha, un electrodo con diámetro pequeño siempre es utilizado para hacer el primer paso. Esto se hace para asegurar plena penetración en el fondo de la soldadura. Los paso siguientes entonces son hechos con electrodos más grandes.

Para soldadura vertical y de sobrecabeza, un electrodo con diámetro de 0.2 mm es el más grande que se deberá utilizar, no obstante el grosor de la plancha. Los electrodos más grandes lo hacen demasiado difícil de controlar el metal depositado.

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Para economía, siempre use el electrodo más grande que sea práctico para el trabajo. Se requiere más o menos la mitad del tiempo para depositar una cantidad de metal de soldar de un electrodo revestido con acero suave con diámetro de 6.4 mm de lo que se requiere para hacerlo con un electrodo del mismo tipo con diámetro de 4.8 mm. Los tamaños más grandes no solo permiten el uso de corrientes más altas sino también requieren menos paradas para cambiar el electrodo. La velocidad de deposición y la preparación de la junta también son factores importantes que influyen la selección de electrodos. Los electrodos para soldar acero suave a veces son clasificados como del tipo de adhesión rápida, rellenar-adherir, y relleno rápido. Los electrodos de adhesión rápida producen un arco de penetración profunda y depósitos de adhesión rápida. Son llamados muchas veces electrodos de polaridad inversa, aunque algunos de estos pueden utilizarse con CA. Estos electrodos tienen poca escoria y producen cordones planos. Son ampliamente utilizados para soldadura en cualquier posición para ambos, la fabricación y trabajos de reparación.Los electrodos del tipo de relleno-adhesión tienen un arco moderadamente fuerte y una velocidad de depósito entre aquellas de los electrodos de adhesión rápida y relleno rápido. Comúnmente, se llaman electrodos de "polaridad directa" aunque pueden utilizarse con CA. Estos electrodos tienen cobertura completa de escorias y depósitos de soldadura con ondas distintas y uniformes. Estos son los electrodos para uso general en talleres de producción y además son utilizadas para reparaciones. Se pueden utilizar en toda posición, aunque los electrodos de adhesión rápida son preferidos para soldadura vertical y de sobrecabeza.

El grupo de relleno rápido incluye los electrodos revestidos pesados de hierro en polvo con un arco suave y velocidad alta de depósito. Estos electrodos tienen escorias pesadas y producen depósitos de soldadura excepcionalmente suaves. Generalmente son utilizados para soldadura de producción donde todo el trabajo puede colocarse en posición para soldadura plana.Otro grupo de electrodos es el tipo de bajo hidrógeno que contiene poco hidrógeno, sea en forma de humedad o de producto químico. Estos electrodos tienen una resistencia sobresaliente a las grietas, poca o ninguna porosidad, y depósitos de alta calidad bajo inspección por rayos X.

El soldar en acero inoxidable requiere un electrodo que contiene cromo y níquel. Todos los aceros inoxidables tienen conductividad térmica baja. En los electrodos, esto causa sobrecalentamiento y acción incorrecta del arco cuando se usen corrientes altas. En el metal por soldar, esto causa grandes diferencias de temperatura entre la soldadura y el resto del trabajo, lo que alabea la plancha. Una regla básica para soldar el acero inoxidable es la de evitar corrientes altas y calor alto en la soldadura. Otra razón para mantener enfriada a la soldadura es la de evitar corrosión de carbón.

Además, hay muchos electrodos para uso especial para revestimiento, y para soldadura de cobre y aleaciones de cobre, aluminio, hierro fundido, manganeso, aleaciones de níquel, y aceros de níquel-manganeso. La composición de estos electrodos generalmente está diseñada para complementar el metal básico por soldar. La regla básica en la selección de electrodos es la de escoger el electrodo que sea más parecido al metal por soldar.

Para Almacenar Los Electrodos: Guarda los electrodos en su bote sellado hasta que se usen. El aire y la humedad en el aire combinarán con elementos químicos en el revestimiento de los electrodos bajo la mayoría de las condiciones. La humedad se convierte en vapor al calentar el electrodo y el hidrógeno en el agua combina con los agentes químicos en el revestimiento. Al mezclarse con el metal fundido, esto cambia la composición de la soldadura, debilitándola. En resumen, procure que sus electrodos se queden secos.

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Dificultades En La Soldadura De Arco:

Síntomas Causas Remedios

1. Arco inestable, se mueve, el arco se apaga. Salpicadura distribuida sobre el trabajo

1. Arco demasiado largo. 1. Acorte el arco para penetración correcta.

2. La soldadura no penetra. El arco se apaga con frecuencia.

2. Insuficiente corriente para el tamaño del electrodo.

2. Aumentar corriente. Use electrodo más pequeño.

3. Sonido fuerte de disparo del arco. El fundente se derrite rápidamente. Cordón ancho y delgado. Salpicadura en gotas grandes.

3. Demasiada corriente para tamaño del electrodo. También podría haber humedad en revestimiento del electrodo.

3. Reducir corriente. Use electrodo más grande.

4. La soldadura se queda en bolas. Soldadura pobre.

4. Electrodo incorrecto para el trabajo.

4. Use el electrodo correcto para el metal por soldar.

5. Es difícil establecer el arco. Penetración, dando una soldadura inadecuada.

5. Polaridad incorrecta en portaelectrodo. Metal no limpiado. Corriente insuficiente.

5. Cambie polaridad o use corriente CA en vez de CD. O, aumente la corriente.

6. Soldadura débil. Es difícil hacer el arco. El arco se rompe mucho.

6. El metal por soldar no está limpio.

6. Limpie el metal por soldar. Quite toda escoria de soldadura previa.

7. Arco intermitente. Puede que cause arcos en grapa para puesta a tierra.

7. Puesta a tierra inadecuada. 7. Corrija la puesta a tierra. Mueva el electrodo más lentamente.

Soldadura MIG ( Metal Inerte Gas)

Este sistema está definido por la AWS como un proceso de soldadura al arco, donde la fusión se produce por calentamiento con un arco entre un electrodo de metal de aporte continuo y la pieza, donde la protección del arco se obtiene de un gas suministrado en forma externa, el cual protege de la contaminación atmosférica y ayuda a estabilizar el arco.

El proceso MIG/MAG está definido como un proceso, de soldadura, donde la fusión, se produce debido al arco eléctrico, que se forma entre un electrodo (alambre continuo) y la pieza a soldar. La protección se obtiene a través de un gas, que es suministrado en forma externa.

El proceso puede ser:

Semiautomático: La tensión de arco (voltaje), velocidad de alimentación del alambre, intensidad de corriente (amperaje) y flujo de gas se regulan previamente. El arrastre de la pistola de soldadura se realiza manualmente.

Automático: Todos los parámetros, incluso la velocidad de soldadura, se regulan previamente, y se aplican en forma automática.  

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Robotizado: Este proceso de soldadura, se puede robotizar a escala industrial. En este caso, todos los parámetros y las coordenadas de localización de la unión a soldar; se programan mediante una unidad específica para este fin. La soldadura la realiza un robot al ejecutar la programación.   Condiciones operacionales: El comportamiento del arco, el tipo de transferencia del metal a través del mismo, la penetración, forma del cordón, etc., están condicionados por una serie de parámetros entre los que se destacan:

Polaridad: Afecta al tipo de transferencia, penetración, velocidad de fusión del alambre, etc. Normalmente, se trabaja con polaridad inversa (DC +). Tensión de arco (Voltaje): Este parámetro puede regularse a voluntad desde la maquina soldadora y resulta determinante, en el tipo de transferencia.Velocidad de alimentación del alambre: En este proceso no se regula previamente, la intensidad de corriente (amperaje), sino que ésta, por el fenómeno de autorregulación, resulta de la velocidad impuesta al alambre. Naturaleza del metal base: Presenta una notable influencia, sobre el tipo de transferencia del metal, penetración, aspecto del cordón, proyecciones, etc. La porosidad: Dentro de los defectos típicos a saber, se encuentra la porosidad. Esta se debe en general, a deficiente protección gaseosa (exceso y/o insuficiencia) durante la operación de soldadura. El gas tiene por misión proteger el electrodo de alambre en fase de fusión y el baño de soldadura, del acceso de aire. Rodillos de arrastre inadecuados: Los rodillos de arrastre son elementos de la unidad de alimentación de alambre. El caso más simple del sistema es aquel que lleva un solo rodillo de arrastre y otro de apoyo presionado por un resorte regable contra el primero. El rodillo de arrastre presenta una ranura en la que se encaja el alambre. La ranura puede tener una sección semicircular y estar provistas de estrías, Así el arrastre es excelente, pero las estrías, muerden el alambre desprendiendo el recubrimiento de cobre como polvo metálico y viruta de acero que penetra e todos los elementos de la unidad de alimentación (devanadora, tubo guía del alambre, etc.). Por otro lado, las estrías o marcas producidas en el alambre actúan como una lima sobre las paredes internas del tubo de contacto o boquilla, acelerando el desgaste. Por esta razón se prefiere adoptar el perfil triangular (rodillo en "V").  Las distintas posibilidades de arrastre que se presentan con este tipo de perfil son:

1- Si el diámetro del alambre es mayor que el ancho del perfil entonces el alambre será mordido y se desprenderá cobre y viruta de acero. 

2- Si el diámetro del alambre es igual al ancho del perfil o ligeramente inferior y la presión de rodillos no es excesiva, entonces habrá un buen arrastre. 

3- Si el diámetro del alambre es inferior al ancho del perfil entonces no habrá arrastre, sino resbalamiento. 

4- Si la presión en rodillos es alta, el, alambre será deformado, y se produce desprendimiento de cobre. El perfil que presentara el alambre no será circular. 

5- Si la presión de rodillos es baja, no se producirá arrastre, sino resbalamiento.  El inconveniente del perfil triangular (rodillo en "V") es el exceso de presión que deforma el alambre. Una solución a esto último es la utilización de dos pares de rodillos para no ejercer toda la presión, sobre un mismo punto del alambre.

Sistema MIG pulsado enérgico: Los procesos semiautomáticos de soldadura, son los que han tenido el mayor desarrollo en la última década, debido a la necesidad de aumentar el producto final y reducir costos. Sin embargo, a pesar de la evolución lograda, aún existen soldaduras que no es posible realizar satisfactoriamente con este sistema, tal como la soldadura en toda posición de aceros inoxidables y aluminios. Para solucionar estos inconvenientes, KEMPPI, uno de los mayores

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fabricantes de equipos para soldar en el mundo, desarrolló un sistema que revolucionó a la soldadura moderna, llamado el sistema <<<MIG Pulsado Sinérgico>>>.

Estudios sobre la formación y transferencia de las gotas de metal en el proceso de la soldadura, han entregado información valiosa, sobre el calor necesario para fundir el alambre para soldar, así como sobre el efecto del gas protector en la transferencia del alambre en el baño de soldadura. En base a estos resultados, el instituto de soldaduras Inglés desarrolló un nuevo proceso denominado MIG Pulsado Sinérgico, que utiliza mezcla de gases para soldar aluminio, acero inoxidable y acero al carbono.

Hasta ahora las fuentes de poder utilizadas en el MIG Pulsado Sinérgico, fueron equipos especiales, fabricados para laboratorios de soldadura a un alto costo. Sin embargo, con el avance de las técnicas de circuitos de estado sólido y de microprocesador, fue posible desarrollar una fuente de poder para MIG Pulsado Sinérgico, basada en la técnica del ciclo convertidor de frecuencia; el resultado es de PS 5000, del Multisistema INDURA / KEMPPI. Este equipo de fácil manejo, puede ser operado en forma eficiente por personas no especializadas en soldadura. 

Las transferencias metálicas: La transferencia Spray: El metal es transportado a alta velocidad en partículas muy finas a través del arco. La fuerza electromagnética es bastante fuerte para expulsar las gotas desde la punta del electrodo en forma lineal con el eje del electrodo, sin importar la dirección a la cual el electrodo esta apuntado. Se tiene transferencia spray al soldar con argón, acero inoxidable y metales no ferrosos como el aluminio. Transferencia Globular: El metal se transfiere en gotas de gran tamaño, la reparación de las gotas ocurre cuando el peso de estas excede la tensión superficial que tiende a sujetarlos en la punta del electrodo. La fuerza electromagnética que actuaría en una dirección para reparar la gota es pequeña con relación a la fuerza de gravedad en el rango de transferencia globular ( sobre los 250 Amp. ). La transferencia globular se obtiene a soldar acero dulce en espesores mayores a 1/2" ( 12.7 mm ) en que se requiere gran penetración.

Transferencia de corto circuito, MIG – S: La sociedad americana de soldadura define el proceso MIG - S como "Una variación del proceso de soldadura al arco con electrodo metálico y gas en el electrodo consumible es depositado mediante corto - circuitos repetidos" El electrodo es alimentado a una velocidad constante, con un promedio que excede la velocidad de fusión. Cuando entra en contacto con el baño fundido se produce un corto circuito, durante el cual no existe arco. Luego la corriente comienza a elevarse y calienta el alambre hasta un estado plástico. Al mismo tiempo, el alambre comienza a deformarse o angostarse debido al efecto constrictor electromagnético. Debido a que no hay un arco establecido durante el corto circuito, el aporte total de calor es bajo, y la profundidad de calor es bajo, y la profundidad de calor también; por lo tanto, debe haber sumo cuidado al seleccionar el procedimiento y técnica de soldadura que aseguren una función completa cuando se esté soldando un metal grueso. Debido a sus características de bajo aporte de calor, el proceso produce pequeñas zonas de soldadura fundida de enfriamiento rápido que lo hacen ideal para soldar en todas posiciones.

La transferencia de corto circuito es también especialmente adaptable a la soldadura de láminas metálicas con un mínimo de distorsión y para llenar vacíos o partes más ajustadas con una tendencia menor al sobrecalentamiento de la parte que se está soldando.

Mig pulsado (MIG - P). En esta variación, la fuente de energía entrega dos niveles de salida: Un nivel de fondo constante, muy bajo en magnitud como para producir la transferencia, pero capaz de

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mantener un arco; y un nivel pulsado de alta intensidad que produce la fusión de las gotas del electrodo, que son luego transferidas a través del arco. Este pulso de salida (peak) se da en intervalos regulares controlados. La corriente puede tener ciclos entre un valor alto y bajo hasta varios cientos del ciclo, por segundo. El resultado neto es la producción de arco spray con niveles de corriente promedio mucho más bajos que la corriente de transición necesaria para un diámetro y tipo de electrodo determinados.

En la soldadura spray pulsada el gas de protección debe ser capaz de soportar la transferencia spray. El metal es transferido a la pieza a ser soldada sólo durante el pulso de alta corriente. Lo ideal es que una gota sea transferida por cada pulso. El nivel bajo de corriente promedio resultante permite la soldadura de metales base menores de 1/8" pulgada de espesor (3 mm) con una transferencia de metal del tipo spray. La soldadura spray pulsada se puede utilizar para soldar en todas las posiciones. 

Transferencia de metal con alta densidad de corriente: La transferencia de metal con una alta densidad de corriente es el nombre que se da al sistema MIG con características específicas creadas con una combinación única de velocidad de alimentación del alambre, extensión del alambre y gas de protección. Las velocidades de depositación del metal fluctúan entre 4.5 y 25 kg./hr., cuyo límite superior en la práctica es de 18 kg./hora. Este rango fluctúa entre 3.6 y 5.4 kg./hr para la mayoría de los sistema MIG spray pulsados. Las características del arco de alta densidad de transferencia de metal se pueden dividir además en transferencia spray rotacional y transferencia spray no-rotacional.

Equipo para la soldadura MIG:

Generador de soldadura: Los generadores más adecuados para la soldadura por el procedimiento MIG son los rectificadores y los convertidores (aparatos de corriente continua). La corriente continua con polaridad inversa mejora la fusión del hilo, aumenta el poder de penetración, presenta una excelente acción de limpieza y es la que permite obtener mejores resultados. En la soldadura MIG, el calor se general por la circulación de corriente a través del arco, que se establece entre el extremo del hilo electrodo y la pieza. La tensión del arco varía con la longitud del mismo. Para conseguir una soldadura uniforme, tanto la tensión como la longitud del arco deben mantenerse constantes. En principio, esto podemos lograrlo de dos formas; (1) Alimentando el hilo a la misma velocidad con que éste se va fundiendo; o (2), fundiendo el hilo a la misma velocidad con que se produce la alimentación.

Los generadores convencionales (de intensidad constante), utilizados en la soldadura por arco, con electrodos revestidos, suministran una corriente de soldadura que permanece prácticamente constante, aunque la tensión de arco varíe dentro de ciertos limites. La característica voltaje-intensidad nos indica como varia la intensidad, en relación con el voltaje, en el circuito de soldadura, desde la situación del circuito abierto (no circula corriente), hasta la condición cortocircuito (electrodo tocando la pieza). Los generadores de características descendentes suministran el máximo voltaje cuando el circuito esta abierto, es decir, cuando no circula corriente. Esto permite disponer de un voltaje elevado con vistas a cebar el arco. Durante la operación de cebado, en el momento en que el electrodo entra en contacto con la pieza, la intensidad alcanza su valor máximo, mientras el voltaje cae hasta su valor mínimo. A continuación, al separar el electrodo, el voltaje aumenta hasta alcanzar un valor adecuado para mantener al arco, y la intensidad disminuye estabilizándose al valor normal seleccionado para el trabajo a realizar. Durante la soldadura, el voltaje varia directamente, y la intensidad inversamente con la longitud del arco. Esto permite mantener un razonable control de la aportación de energía.

Cuando se utiliza uno de estos generadores en la soldadura MIG, la velocidad de alimentación del hilo debe ajustarse entre límites muy estrechos, para evitar que el extremo del

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mismo, se estrelle contra el baño, por no fundir suficientemente rápido; o se vaya quedando escondido en la boquilla, por fundir muy de prisa. Aunque el soldador puede ajustar la velocidad del hilo a una longitud de arco determinada, mediante dispositivos electrónicos de control, al variar la distancia desde, la boquilla de la pieza, variará la longitud del arco con la consiguiente alteración en el voltaje repercuten negativamente en la uniformidad de la soldadura.

Para atender a las particulares de este procedimiento y con vistas a conseguir un control más efectivo del arco de soldadura, se han desarrollado los generadores de potencial constante. Este tipo de aparatos presenta una característica voltaje-intensidad, casi horizontal. Aunque su voltaje en circuito abierto (tensión en vacío), es menor que en los generadores de característica descendente, mantiene, aproximadamente, el mismo voltaje, independiente de la corriente que circule. De acuerdo con esto, cuando se suelda con este tipo de generadores se dispone de una intensidad casi ilimitada para fundir el hilo de aportación.

La principal cualidad de estos generadores estriba en su capacidad de autorregulación, que les permite mantener un arco de longitud, prácticamente constante. De acuerdo con esto, para un reglaje dado del generador, el soldador puede variar la velocidad de la alimentación del hilo dentro de los amplios limites, que sin esto afecte a la longitud del arco. La estabilidad de la longitud del arco tampoco se ve afectada al variar la distancia entre la boquilla y la pieza. Por ejemplo, si el arco tiende a acortarse, automáticamente se produce un aumento de la intensidad de la corriente, que funde el hilo más rápidamente y restablece la longitud inicial. De la misma forma, si el arco intenta alargarse, la intensidad de la corriente disminuye automáticamente, el hilo, que se alimenta a velocidad constante, funde más despacio y el arco vuelve a su longitud normal.

En otras palabras, los generadores de potencial contante suministran la intensidad adecuada a la velocidad de alimentación que se establezca. Si la velocidad de alimentación aumenta o disminuye, la intensidad varia en el mismo sentido, de forma que la longitud de arco se mantenga constante. Gracias a esta propiedad de autorregulación, no se necesitan soldadores de gran habilidad para obtener buenas soldaduras. En cuanto al reglaje, sólo se actúa sobre dos elementos básicos: un reóstato, situado sobre el generador, que permite seleccionar el voltaje adecuado, y otro, sobre mecanismo de alimentación, para controlar la velocidad del hilo electrodo. En los generadores de potencial constante no se dispone de ningún sistema para el reglaje de la intensidad de corriente, pues ésta se adapta, automáticamente, a la velocidad de alimentación seleccionada

Diagrama esquemático del equipo MIG:

1.- Una máquina soldadura. 2.- Un alimentador que controla el avance del alambre a la velocidad requerida. 3.- Una pistola de soldar para dirigir directamente el alambre al área de soldadura. 4.- Un gas protector para evitar la contaminación del baño de fusión. 5.- Un carrete de alambre del tipo y diámetro especificado

Pistola De Soldadura:

Las Pistolas de soldadura tienen la misión de dirigir el hilo de aportación, el gas protector y la corriente hacia la zona de soldadura. Pueden ser de refrigeración natural (por aire) o de refrigeración forzada (mediante agua). Las primeras se utilizan, principalmente, en la soldadura de espesores finos. Cuando se emplea el argón como gas protector, pueden soportar intensidades de hasta 200 amperios. Por el contrario, cuando se protege con CO2, pueden soportar mayores intensidades (hasta 300 amperios), debido a la enérgica acción refrigerante de este gas. Las pistolas refrigeradas por agua suelen emplearse cuando se trabaja con intensidades superiores a 200 amperios.

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  Algunas pistolas llevan incorporado un sistema de tracción, constituidos por unos pequeños rodillos, que tiran del hilo electrodo, ayudando al sistema de alimentación. Otras, por el contrario, no disponen de este mecanismo de tracción, limitándose a recibir el hilo que viene empujado desde la unidad de alimentación. Las pistolas con sistema de tracción, limitándose a recibir el hilo que viene empujado desde la unidad de alimentación. Las pistolas con sistema de tracción incorporado son adecuadas cuando se trabaja con alambres de pequeño diámetro, o con materiales blandos como el aluminio y el magnesio. Las segundas se recomiendan para alambres de diámetros más gruesos y materiales de mayor rigidez, como los aceros al carbono y los aceros inoxidables.

Las pistolas de soldadura disponen de un gatillo (o un pulsador), que controla el sistema de alimentación de alambre, la corriente de soldadura, la circulación de gas protector y la del agua de refrigeración. Al soltar dicho pulsador, se extingue el arco y se interrumpe la alimentación del alambre, así como la circulación de gas y agua. La mayoría de los equipos incluyen un temporizador que, al extinguirse el arco, retrasa el cierre de la válvula de gas, manteniendo la circulación del mismo hasta que solidifica el extremo del cordón.

Beneficios del sistema MIG:

1.- No genera escoria. 2.- Alta velocidad de deposición. 3.- Alta eficiencia de deposición. 4.- Fácil de usar. 5.- Mínima salpicadura. 6.- Aplicable a altos rangos de espesores. 7.- Baja generación de humos. 8.- Es económica. 9.- La pistola y los cables de soldadura son ligeros haciendo más fácil su manipulación. 10.- Es uno de los más versátiles entre todos los sistemas de soldadura. 11.- Rapidez de deposición. 12.- Alto rendimiento. 13.- Posibilidad de automatización.

Soldadura al Oxigeno

La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura de fusión desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad de materiales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil para soldar metales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e importante pero su uso se ha restringido ampliamente a soldadura de chapa metálica, cobre y aluminio. El equipo de soldadura a gas puede emplearse también para la soldadura fuerte, blanda y corte de acero.

Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por fricción) y la llama resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones de zinc, estaño, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y es suministrado por el operador del soplete.

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Características de los elementos utilizados en la soldadura al oxigeno:

Además de las dos botellas móviles que contienen el combustible y el comburente, los elementos principales que intervienen en el proceso de soldadura oxiacetilénica son los mano reductores, el soplete, las válvulas anti retroceso y las mangueras.

Regulación de la llama oxiacetilénica:

La llama se caracteriza por tener dos zonas bien delimitadas, el cono o dardo, de color blanco deslumbrante y es donde se produce la combustión del oxígeno y acetileno y el penacho que es donde se produce la combustión con el oxígeno del aire de los productos no quemados.

La zona de mayor temperatura es aquella que esta inmediatamente delante del dardo y en el soldeo oxiacetilénico es la que se usa ya que es la de mayor temperatura hasta 3200ºC, no en el caso del brazing.

La llama es fácilmente regulable ya que pueden obtenerse llamas estables con diferentes proporciones de oxígeno y acetileno. En función de la proporción de acetileno y oxígeno se disponen de los siguientes tipos de llama:

Llama de acetileno puro: Se produce cuando se quema este en el aire. Presenta una llama que va del amarillo al rojo naranja en su parte final y que produce partículas de hollín en el aire. No tiene utilidad en soldadura.

Llama reductora: Se genera cuando hay un exceso de acetileno. Partiendo de la llama de acetileno puro, al aumentarse el porcentaje de oxígeno se hace visible una zona brillante, dardo, seguida de un penacho acetilénico de color verde pálido, que desaparece al igualarse las proporciones.

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Una forma de comparar la proporción de acetileno con respecto al oxígeno, es comparando la longitud del dardo con el penacho acetilénico medido desde la boquilla. Si este es el doble de grande, habrá por tanto el doble de acetileno.

Llama neutra: Misma proporción de acetileno que de oxígeno. No hay penacho acetilénico.

Llama oxidante: Hay un exceso de oxígeno que tiende a estrechar la llama a la salida de la boquilla. No debe utilizarse en el soldeo de aceros.

Tanto en este caso como en el anterior el penacho que se forma, produce la combustión del oxígeno con el aire de todos los productos que no se quemaron anteriormente.

Técnica operativa:

La soldadura fuerte de los aceros inoxidables, requiere de una llama ligeramente reductora o casi neutra con el fin de reducir la oxidación en las superficies de los materiales base durante el calentamiento. Para evitar el sobrecalentamiento o inclusive la fusión del metal base, se utilizará la zona exterior de la llama y no las zonas cercanas al cono interno o dardo, manteniendo el soplete en continuo movimiento para evitar puntos calientes.

Las piezas que forman la unión deben ser calentadas uniformemente para que alcancen la temperatura de soldeo al mismo tiempo, la antorcha debe estar en continuo movimiento para evitar sobrecalentamiento.

Al tratar de soldar dos piezas con diferentes secciones o distintas conductividad, siempre recibirá mayor aporte energético, la de mayor espesor o la de mayor conductividad, simplemente debido a que esta última disipará el calor más rápidamente. En cualquier caso, la mejor manera de comprobar la homogeneidad del calentamiento, radica en observar que los cambios que sufre el fundente se realizan de manera uniforme independientes de las secciones o conductividad de las superficies a soldar.

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El fundente también actúa como un indicador de temperatura. Cuando el fundente alcanza la temperatura adecuada para realizar el brazing, se muestra claro, transparente y fluye sobre la unión como agua líquida. Es en este momento, cuando se debería aplicar el material de aporte tocando con la varilla en la boca de la unión y continuando con el suministro de calor de manera indirecta. En algunas situaciones sucede que el fundente esta líquido pero el material base no esta listo para fundir la aleación, las temperaturas de fundente y material de aporte no están acordes, necesitando el conjunto mayor calor, en estos casos existe riesgo de que el fundente se sature antes y deje de actuar.

Debido a que el material fundido tiende a fluir hacia las zonas más calientes, la superficie exterior estará algo más caliente que la interior, por lo que el material tiene que ser aplicado exactamente en la unión. De lo contrario no fluirá por la unión, tendiendo a formar un recubrimiento en la pieza. Es una buena práctica calentar el lado opuesto del suministro de material de aporte. Por otro lado, si se trata de conseguir la temperatura de brazing fundiendo el   metal de aporte directamente bajo la llama, la acción capilar no va a acontecer, en su lugar el material de aporte se  acumulará de nuevo en la superficie. El calentamiento continuado en un intento de hacerlo fluir, va originar la alteración de la composición del material de aporte con el riesgo de liberar humos que pueden llegar a ser tóxicos.

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Aparatos, accesorios y materiales usados

En taller se utilizaron los elementos fundamentales para poder realizar el trabajo de soldar al oxigeno. En la figura que se muestra a continuación, se detallan los aparatos usados en el laboratorio;

En la figura anterior se detallan las partes del “grupo” de acetileno y de oxigeno, nombre de sus partes características y ubicación. Además se utilizaron elementos de protección al momento de efectuar el trabajo en taller, el detalle se presenta a continuación:

Botas de protección, gafas para esmerilar y para soldar oxiacetilénica, guantes, overol, protector de cuero para soldadores, pantalla soldadura oxiacetilénica (antiparras) con cristal verde para oxicorte y pantalla de fibra con cristal inactínico normalizado.

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Procedimientos experimentales de análisis de cálculo

Se procedió a preparar todo el equipo anteriormente especificado, los barómetros en sus respectivos valores, el lugar de trabajo limpio y despejado, medidas de protección, etc.

Se dio el oxigeno y el acetileno hasta los valores de presión indicados de acuerdo al grosor de los metales a soldar y de la puntilla utilizada (que se especificaran más adelante). Se procedió a obtener la “llama neutra” utilizando un chispero que generara “fuego” para así encender la llama. Se dio primero el acetileno (tan solo un poco) luego el oxigeno con el cual se regulaba para así obtener la llama que se requería. Cuando ésta se volvía de color azul, y la “puntita” de la flema era pequeña azulada, se procedía a comenzar el trabajo de soldadura.

Se practicó soldando placas de 1 milímetro de espesor, uniéndolas en sus bordes, varias veces hasta tener “practica” al acercar la llama a los metales sin que esta se extinguiera.

Datos

Los datos de presión utilizados en la experiencia, fueron de aproximadamente (tomando en cuenta que tanto el oxígeno como el acetileno se suministran en botellas de acero) a una presión de 15 kp/cm² para el acetileno y de 200 kp/cm² para el oxígeno.

Con respecto al espesor del material a soldar, se utilizaron dos trozos de 1 milímetro cada uno.

Resultados

Luego de haber realizado la experiencia, de haber soldado las placas metálicas con adhesión de material (alambre metálico), se procedió a comprobar el estado de la soldadura, se dobló las placas unidas, por el centro, cerca de donde se había efectuado la operación de soldadura. Se procedió a doblar la placa 5 veces, ésta partió en el extremo de la soldadura, hasta casi la mitad de como se muestra en la figura. La poca adhesión de material en los extremos de la soldadura llevo a conseguir estos resultados y no los que se esperaban.

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Discusión de los resultados

En los resultados obtenidos en la experiencia, influyeron variados factores que llevaron a que no se lograra lo que se esperaba:

- La poca adhesión de material en ambas placas.

- La llama puede que no haya sido la correcta lo que llevaba a que no se generara demasiada temperatura para fundir el material a tal punto que se volviera líquido, para así unir ambos metales en sus extremos.

- La zona donde se efectuó la operación de soldadura (mesón), no era lo suficientemente lisa como para que ambas placas quedaran alineadas en sus extremos, poseía “poros” de soldaduras efectuadas en talleres anteriores lo que impedía una correcta alineación que permitiera una correcta fundición de material.

- La poca experiencia del alumnado que efectuó soldadura, puesto que la experiencia en este tipo de trabajo es fundamental.

- La incorrecta fundición de ambas placas no permitió la unión solida de mediante la soldadura.

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Conclusión

Para efectuar una buena soldadura, se deben tener en cuenta varios aspectos que permitan una buena unión de materiales.

- Buena superficie o correcta posición de las piezas que se quiere soldar.

- Saber cómo obtener una correcta “llama neutra” que permita tener una temperatura adecuada que funda ambos materiales al mismo tiempo y así producir “agüita” (material fundido).

- La adhesión de material debe ser la correcta, en lo que a cantidad de refiere. La posición de esta, el lugar donde se dejara caer la gota de material, debe ser el adecuado, para así lograr un correcto y uniforme esparcimiento.

- Pulso adecuado que permita que el “agüita” que se forma cuando se funden ambos materiales, siga la línea correcta donde se pretende efectuar la soldadura.

- El no haber conseguido el objetivo principal, se produjo porque la soldadura no penetró lo suficiente en uno de los extremos, debido que la fundición y el esparcimiento del material, no fueron lo suficientemente uniforme al recorrer la trayectoria debida.

- La presión de oxígeno y acetileno, debe ser la correcta al momento de generar la llama neutra, eso dependerá del material que se quiere soldar y de la puntilla que se esté utilizando.

- Se debe tomar muy en cuenta el tema de la seguridad al momento de efectuar este tipo de trabajo, no estar cerca de material inflamable, proteger la ropa de chispas que puedan provocar fuego y sobretodo, proteger la vista de los grandes destellos que se producen.

- El buen trabajo que se logre, en lo que a soldadura por oxigeno se refiere, dependerá de la llama neutra que se genere y de la experiencia de la persona que efectué dicho procedimiento.

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Bibliografía

http://www.ambiente.gov.ar/archivos/web/MBP/File/buenas_practicas_SOLDADUR.pdf

http://www.monografias.com/trabajos7/soel/soel.shtml

http://www.mailxmail.com/curso-aprenda-soldar/soldadura-mig

http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_industrial/soldaduramig/default2.asp

http://www.monografias.com/trabajos41/soldadura-oxi-acetilenica/soldadura-oxi-acetilenica.shtml

http://www.syhrep.com/manual_catalogo_oerlikon.pdf

Apuntes tomados durante la experiencia en taller.

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Anexo

Fotografía de la unión por soldadura oxiacetilénica de dos placas de un milímetro de espesor.

Podemos observar que la soldadura está dividida en dos, una parte de esta está con una

soldadura profunda y firme, en cambio en la otra mitad podemos observar que la soldadura no penetró

el material

En esta fotografía, vemos como la unión de los dos metales se separó luego de doblarlos para

comprobar el estado de la soldadura.

Presenciamos la otra cara de los metales soldados, vemos que la soldadura penetró solo una parte de

ambas placas (lado izquierdo de la unión), no así el otro sector. Si bien se logró ver a simple vista una

soldadura correcta por la cara anterior, esta no penetró ambas caras.

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