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Escuela Superior Politécnica del Litoral

Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción

Reporte: ‘‘Soldadura: SMAW, GMAW, FCAW, UFC-A’’

Alumno: José Ignacio Díaz Pilpe

Paralelo: #1

Profesor: Ing. Omar Serrano

Fecha de entrega: viernes 30 de noviembre del 2015

2015-2016

Resumen

Este reporte abarca las prácticas de soldadura realizadas en el

Laboratorio de Soldadura del LEMAT -- ESPOL y en la escuela de

soldadura de LINDE: SMAW, GMAW, FCAW, UFC-A. En las páginas

posteriores de este documentos se detallaran los materiales, ventajas,

desventajas, aplicaciones y procedimiento de los tipos de soldadura

mencionados anteriormente, además de profundizar aún más en la teoría

dictada por los instructores a cargo de las prácticas.

Introducción

La soldadura es un proceso de fijación en donde se realiza la unión de

dos o más piezas de un material, generalmente metales o

termoplásticos. Se logra a través de la fusión, en la cual las piezas

son soldadas fundiendo, se puede agregar un material de aporte (metal

o plástico) que, al fundirse, forma un charco de material fundido

entre las piezas a soldar (el baño de soldadura) y, al enfriarse, se

convierte en una unión fija a la que se le denomina cordón.

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SMAW -- Shielded Metal Arc Welding

Fundamento del proceso

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.

Elementos

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Plasma: Está compuesto por electrones que transportan la corriente y

que van del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del

polo positivo al negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y

estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de

la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una

atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del

proceso.

Llama: Es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura

que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan

desprendiendo calor por la combustión del revestimiento del electrodo.

Otorga al arco eléctrico su forma cónica.

Cráter: Surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y

profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo.

Cordón de soldadura: Está constituido por el metal base y el material

de aportación del electrodo y se pueden diferenciar dos partes: la

escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la

solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el

espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte

del metal base, la soldadura en sí.

Electrodo: Son varillas metálicas preparadas para servir como polo del

circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos,

sirven también como material fundente. La varilla metálica a menudo va

recubierta por una combinación de materiales que varían de un

electrodo a otro.

Tipo de Uniones: Tope, Unión T, Traslape, Esquina, Borde.

GMAW -- Gas Metal Arc Welding

Fundamentos del proceso

Se basa en la

alimentación automática

de un electrodo continuo

consumible que se protege

mediante un gas de

procedencia externa. El

proceso se ilustra a

continuación. Una vez que

el operador ha hecho los

ajustes iniciales, el

equipo puede regular

automáticamente las

características

eléctricas del arco. Por

todo esto, en efecto, los

únicos controles manuales

que el soldador requiere

para la operación

semiautomática son los de

velocidad y dirección del

desplazamiento, así como también el posicionamiento de la pistola.

Cuando se cuenta con equipo y ajustes apropiados, la longitud del arco

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y la corriente (es decir, la velocidad de alimentación del alambre) se

mantienen automáticamente.

Elementos:

Pistolas Soldadoras: Se han diseñado diversos tipos de pistolas

soldadoras para obtener el máximo de eficiencia sea cual sea la

aplicación, y van desde pistolas de trabajo pesado para trabajos de

producción de alto volumen con corriente elevada hasta pistolas

ligeras para soldadura fuera de posición con corriente baja.

Unidad de Alimentación del Electrodo: Consiste en un motor eléctrico,

rodillos impulsores y accesorios para mantener la alineación y la

presión sobre el electrodo. Estas unidades pueden incorporarse al

control de velocidad o ubicarse en una posición remota. El motor de

alimentación del electrodo por lo regular es de corriente continua, y

empuja el electrodo a través de la pistola hacia el trabajo. El motor

debe tener un circuito de control que varíe su velocidad dentro de un

intervalo amplio.

Control de Soldadura: En aplicaciones semiautomáticas, el control de

soldadura y el motor de alimentación del electrodo pueden estar

integrados en una sola unidad. La función principal del control de

soldadura es regular la velocidad del motor de alimentación del

electrodo, por lo regular mediante un gobernador electrónico.

Fuente de Potencia: Suministra energía eléctrica al electrodo y a la

pieza de trabajo a fin de producir el arco. En casi todas las

aplicaciones de GMAW se emplea corriente continua con el electrodo

positivo (CCEP); por tanto, la terminal positiva se conecta a la

pistola y la negativa a la pieza de trabajo.

Reguladores de Gas Protector: Sistema que proporcione una tasa de

flujo de gas protector constante a presión atmosférica durante la

soldadura. Un regulador de gas reduce la presión del gas fuente a una

presión de trabajo constante sin importar las variaciones en la

fuente. Los reguladores pueden ser de una o dos etapas y pueden tener

un medidor de flujo integrado. Los reguladores de dos etapas

suministran gas a una presión más consistente que los de una etapa

cuando la presión de la fuente varía.

Suministro de Electrodo: Provee una gran cantidad de alambre que pueda

alimentarse con facilidad a la pistola para elevar al máximo la

eficiencia del proceso.

Gases Protectores:

Inertes: Argón y Helio

Mezclas de Argón y Helio

Mezclas de Oxigeno y CO2 con Argón y Helio

CO2

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FCAW -- Flush Cored Arc Welding

Fundamentos del proceso

Proceso de soldadura por arco que

aprovecha un arco entre un electrodo

continuo de metal de aporte y el

charco de soldadura. Este proceso se

emplea con protección de un fundente

contenido dentro del electrodo

tubular, con o sin un escudo

adicional de gas de procedencia

externa, y sin aplicación de

presión.

Elementos

Pistolas Soldadoras: Están

diseñadas de modo que se sostengan cómodamente, sean fáciles de

manipular y duren largo tiempo. Las pistolas establecen un contacto

interno con el electrodo a fin de conducir la corriente de soldadura.

La corriente y la alimentación del electrodo se accionan con un

interruptor montado en la pistola.

Unidad de Alimentación del Electrodo: Suministra el electrodo continuo

al arco de soldadura con una velocidad constante previamente

establecida. La rapidez de alimentación del electrodo determina el

amperaje de soldadura suministrado por una fuente de potencia de

voltaje constante.

Control de Soldadura: En aplicaciones semiautomáticas, el control de

soldadura y el motor de alimentación del electrodo pueden estar

integrados en una sola unidad. La función principal del control de

soldadura es regular la velocidad del motor de alimentación del

electrodo, por lo regular mediante un gobernador electrónico.

Fuente de Potencia: La fuente de potencia recomendada es la de cc de

voltaje constante, similar a las que se usan para soldadura por arco

de metal y gas. Esta fuente deberá ser capaz de trabajar en el nivel

de corriente máximo requerido para la aplicación específica.

Reguladores de Gas Protector: Los gases protectores provienen de

cilindros, grupos de cilindros conectados con múltiples, o de tanques

de gran volumen que se conectan mediante tuberías a estaciones de

soldadura individuales. Los reguladores y medidores de flujo sirven

para controlar la presión y las tasas de flujo. Como los reguladores

pueden congelarse cuando se extrae CO2 gaseoso rápidamente de los

tanques de almacenamiento, se debe contar con calefactores a fin de

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evitar esa complicación. Se requieren gases con pureza de grado

soldadura porque cantidades pequeñas de humedad pueden producir

porosidad o absorción de hidrógeno en el metal de soldadura.

Gases Protectores:

Inertes: Argón y Helio

Mezclas de Argón y Helio

Mezclas de Oxigeno y CO2 con Argón y Helio

CO2

UFC-A -- Proceso Oxiacetileno

Fundamento del Proceso

El proceso de soldadura

oxigas consiste en una llama

dirigida por un soplete,

obtenida por medio de la

combustión de los gases

oxígeno-acetileno. El intenso

calor de la llama funde la

superficie del metal base

para formar una poza fundida.

Con este proceso se puede

soldar con o sin material de

aporte. El metal de aporte es

agregado para cubrir biseles

y orificios. A medida que la

llama se mueve a lo largo de

la unión, el metal base y el

metal de aporte se

solidifican para producir el cordón. Al soldar cualquier metal se debe

escoger el metal de aporte adecuado, que normalmente posee elementos

desoxidantes para producir soldaduras de buena calidad. En algunos

casos se requiere el uso de fundente para soldar ciertos tipos de

metales.

Elementos

Cilindros de Gases (Oxigeno, Acetileno): Los gases se encuentran

almacenados en cilindros de acero que tienen gran variedad de tamaños

y comprimen el fluido a 15 mPa y a 21°C. Estos cilindros tienen una

construcción especial para soportar estas fuertes presiones.

Válvulas de cilindros: Regulan el paso de los gases procedentes de los

cilindros, constan de un dispositivo hexagonal con agujeros pequeños.

Reguladores de presiones manométricas: Permiten aumentar o disminuir

la presión a la que salen los gases antes de pasar por las boquillas.

Este regulador es importante porque dependiendo del trabajo a

realizarse se colocan los gases a una determinada presión.