Uniones Soldadas

• Económica. Grandes ahorros en peso del acero utilizado • Zona de aplicación. Es mucho mayor que en tornillos y remaches • Rigidez. Las estructuras son soldadas directamente una con otra • Proceso de fusión. Hace estructuras continuas • Cambios de diseño. Trabajo de campo • Ruido. Proceso silencioso • Cantidad. Ahorro tiempo de detalles, fabricación y montaje

Soldadura es un procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse.

La soldadura constituye una unión fija entre dos o más piezas metálicas, por lo general de igual material, las cuales por medio de calor entregado a las mismas, y casi siempre a un material adicional de aporte, se funden y se combinan resultando una unión. Soldaduras Fuertes: Unión por Cohesión. Oxiacetilénica (autógena), soldadura eléctrica por arco voltaico, soldadura aluminotérmica y por resistencia eléctrica y presión. Soldaduras Blandas: Unión por Adhesión. Aleaciones de estaño y plomo, el material aportado es de menor resistencia y dureza que los que se unen Soldaduras con aporte de material: Unión por fusión de los materiales o del material de aporte Soldaduras sin aporte de material: Además de la fusión necesitan presión para la soldadura.

La resistencia de la soldadura depende de: - Calidad del metal de aportación

- Espesor de la junta - Tersura de las superficies

- Tipos de materiales a soldar - Temperatura del soldado

- Duración del contacto entre la soldadura y la parte a la temperatura de soldado.

Incluye: - Línea de referencia. - Flecha. - Símbolos básicos. - Dimensiones y otros datos - Símbolos complementarios. - Símbolos de acabado. - Cola de la flecha. - Especificación o proceso.

a. Soldadura en planta horizontal: El material de aporte se deposita, luego de fundido, por gravedad. b. Soldadura horizontal sobre pared: El material fundido tiende a escurrirse hacia abajo c. Soldadura vertical: presenta un grado de dificultad similar al anterior. d. Soldadura sobre cabeza: Mayor dificultad. El metal fundido tiende a desprenderse.

Garganta

No considero el esfuerzo normal

Potencio el esfuerzo cortante

Se funden las piezas a soldar y el aporte.

Se usa el calor del arco voltaico producido al circular una corriente eléctrica, a través del aire, entre los electrodos positivo y negativo, constituidos por la pieza a soldar que actúa de ánodo y la pinza con la varilla del material de aporte que es el cátodo. Se alcanzan temperaturas de hasta 3600 C Electrodo: Es la pinza con la varilla de aporte de material Pieza: Es el material a soldar.

•

ELEMENTOS AUXILIARES DE LA MAQUINA DE SOLDAR

–

A- Pinza Portaelectrodo

–

B- Grapa para puesta a tierra

–

C- Pinza de masa

–

D- Electrodos •

Electrodo de carbón

•

Electrodo metálico

•

Electrodo recubierto

Está constituido por una varilla de acero o aleación, las que actualmente vienen todas revestidas o recubiertas con un material especial

Recubrimientos: Revestimiento de rutilo óxido de titanio. Revestimiento ácido:

Ferro manganeso

Revestimiento básico:

Carbonato cálcico

Revestimiento orgánico:

Celulosa

ESPECIFICACIÓN PARA ACEROS AL CARBONO DE ELECTRODOS REVESTIDOS EXX1X - toda posición EXX2X -posición plana y horizontal EXX3 – posición plana solamente EXX4X - toda posición, vertical descendente

AWS

REVESTIMIENTO

CORRIENTE POLARIDAD

POSICIÓN

E-6010

Celulósico Sódico

CC EP

P V SC H

E-6011

Celulósico Potásico

CA CC EP

P V SC H

E-6012

Rutilio Sódico

CA CC EP

P V SC H

E-6013

Rutilio Potásico

CA CC AP

P V SC H

E-7014

Rutilico HP

CA CC AP

P V SC H

E-7015

Rutilio Sódico BH

CC EP

P V SC H

E-7016

Rutilio Potásico BH

CA CC EP

P V SC H

E-6020

Oxido de hierro

CA CC AP

P H Filete

E-7027

Oxido de hierro HP

CA CC AP

P H Filete

NOMENCLATURA: HP: Hierro en polvo, BH: bajo Hidrógeno, CA: Corriente Alterna, AP: Ambas Polaridades, EP: Electrodo Positivo, EN: Electrodo Negativo, SC: Sobre Cabeza, P: Plana, V: Vertical, H: Horizontal

Clasificación

Penetración

E6010

Profunda

E6011 E6012

E6013

Media

Media

E6020

Profunda media

E6027

Media

Aplicación Básica Buenas propiedades mecánicas, Especialmente en pases múltiples, como en edificios, puentes, recipientes a presión y tuberías Bueno para filetes horizontales de alta velocidad y un solo pase. Fácil de manejar. Especialmente para casos de pobre ajuste.

Para obtener soldaduras de buena calidad dentro del metal Para soldaduras de filete horizontal en secciones pesadas. Electrodo de polvo de hierro. Rápido y fácil de manejar.

Número de electrodo AWS

Resistencia a la tensión MPa (kpsi)

Límite Elástico MPa

Elongación (%)

E60xx

427 (60)

345

17- 25

E70xx

482 (70)

393

22

E80xx

551 (80)

462

19

E90xx

620 (90)

531

14 – 17

E100xx

689 (100)

600

13 – 16

E110xx

760 (110)

670

AWS: American Welding Society. 2 o 3 primeros dígitos: Resistencia a la tensión (kpsi – ksi) Penúltimo dígito: Posición del soldado:

1. Plana, horizontal, vertical y elevada 2. Filetes planos y horizontales 3. Solo en posición plana

Último dígito: Variables de la técnica de soldado como fuente de corriente.

Los diámetros varían entre 1/16 y 5/16 in o 2 a 8 mm

Espesor de la Chapa. mm

Diámetro del electrodo. mm

Intensidad de la corriente A

Energía absorbida kwh

Consumo de electrodos. kg

2

2

40 – 60

0,8

0,1

4

3a4

80 – 120

1,2

0,2

6

3a5

130 – 180

2

0,4

8

3a5

130 – 200

3

0,6

10

4a6

140 –210

4

0,8

12

4a6

150 – 220

5

1,0

14

4a6

160 – 230

6

1,2

16

4a6

170 – 240

7

1,4

18

4a6

175 – 250

8

1,6

20

4a6

175 – 260

9

1,8

22

4a6

180 – 260

10

2,1

24

4a6

185 – 260

11

2,4

26

4a8

190 – 260

12

2,7

30

4a8

200 – 260

14

3,3

El revestimiento se funde y forma una envoltura gaseosa que impide la penetración del nitrógeno y del oxígeno del aire, que causarían, el primero la fragilidad del material y, el segundo, inclusiones de óxidos, que debilitan la soldadura. Además el revestimiento contiene elementos que suplen las materias eliminadas por la combustión, como por ejemplo el manganeso y el carbono. Al ionizar el aire, estabiliza el arco eléctrico. Forma escorias que cubren el cordón de soldadura, disminuyendo la velocidad de enfriamiento con lo que se reducen las tensiones en el material además de absorber las impurezas del baño de fusión.

Diagrama esquemático del equipo MIG

1. Una máquina soldadora 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 soldadura. 5. Un carrete de alambre de tipo y diámetro específico.

Se usa el calor de la llama producida por la combustión del acetileno (C2H2) al reaccionar con Oxígeno, después de que se mezclan en el soplete (boquilla y tubo mezclador)

C2H2 + O2 2OC + H2 + calor 2OC2 + H2 +3/2O2 2CO2 + H2O + Calor 3200° c El acetileno entra a 0,3 y 0,6 kg/cm2 máximo 1,5 kg/cm2. El oxígeno entra a menos de 4 kg/cm2.

En generadores de acetileno: El carburo de calcio (CaC2) se combina químicamente con el agua (H2O) produciendo acetileno (C2H2) CaC2 + 2H2O

C2H2 + Ca(OH)2 + calor

Almacenado diluido en acetona en tubos de acero Masa porosa de asbesto, tierra de diatomeas y carbón vegetal P = 15 a 20 kg/cm2, Aproximadamente 6000 l a una presión absoluta de 19 kg/cm2 disueltos en 13 litros de acetona

Caída de agua sobre carburo Caída de carburo sobre agua Contacto en balde volcador

Almacenado en tubos a 125 kg/cm2 - 200 kg/cm2 un volumen de 10000 l O2 El regulador o reductor de presión reduce la presión de almacenamiento a la de trabajo.

Según la cantidad de O2 combinado. a. Zona fría de gases no quemados b. Cono luminoso de la llama

c. Zona de soldadura d. Llama dispersa por acceso de oxígeno del aire Combustión Neutra: Sin exceso de combustible o comburente en la llama. Proporción O2 – C2O2 = 1 : 1.1

Para soldar acero. Aporte hierro dulce Con exceso de O2: Núcleo pequeño y quema de material. Para aleaciones de CuZn. Con exceso de C2O2: Núcleo grande, sopladuras y soldadura defectuosa. Para Fundición gris. Aporte Bronce.

Soldadura a izquierda: La varilla del aporte va delante de la llama, (ambas en zigzag). Esta por soplado empuja el material fundido hacia delante. Para materiales de hasta 3 mm de espesor. Inconvenientes de pérdida de calor, enfriamiento rápido y textura con defectos

Soldadura a derecha: La varilla del aporte va siguiendo a la llama. (ambas en forma circular) Para espesores de más de 3 mm. La llama calienta la zona de fusión y retiene el material fundido por efecto de soplado

Al hacer circular una corriente eléctrica a través de dos piezas, la zona de contacto, al presentar mayor resistencia que el resto de las mismas, experimenta una elevación de temperatura por el paso de la corriente. Esto hace que las partes en contacto se fundan, y al presionarlas una contra otra se unan, soldándose al enfriarse y solidificarse nuevamente. La soldadura se realiza utilizando dos electrodos con los cuales se aplica una tensión eléctrica a las piezas haciendo circular una corriente. Con los mismos electrodos, se aplica una presión a ambas piezas con lo cual se logra que se suelden en las partes en contacto. El contacto donde se produce la soldadura puede ser puntual, lineal o con características especiales, utilizándose distintos tipos de electrodos

Los dos electrodos generalmente son cilíndricos y enfriados interiormente por agua, con un diámetro D en el cuerpo del electrodo y d en la punta de contacto. Se utilizan voltajes del 2V a 10V y corrientes de 3.000 A a 50.000 A, con fuerzas desde 10 N a los 100 N

Para materiales delgados:

d = 0,25 + 2t

para materiales gruesos:

d = (2.54.t)1/2

Longitud de solape:

L = d +2e emax = d

Es una serie de soldaduras por puntos en forma continua hechos por un electrodo circular que rueda sobre las piezas a unir al mismo tiempo que se aplica una tensión eléctrica y una fuerza mecánica. Las dimensiones son las mismas que para la soldadura por puntos. Los electrodos están constituidos por dos ruedas o rodillos de cobre de diámetros que varían, según el espesor del material a soldar, de 5 cm a 60 cm o más.

Soldadura con resaltos

Para piezas fabricadas en serie

Soldadura a tope

En aceros de bajo carbono, metales no ferrosos como cobre, aluminio y aleaciones de cobre y zinc

Soldadura por Chisporroteo Igual a la anterior, excepto que se separan para producir el calor. La soldadura queda sin impurezas Para aceros de alto carbono.