CARRERA DE:INGENIERÍA MECÁNICA

ASIGNATURA Laboratorio de Soldadura II

DOCENTE Ing. Edwin Ocaña

TEMA Práctica N° 2: Procesos de soldadura mecanizado (Gmaw)

Integrantes:Armas Daniel

Canacuán CarlosGualavisí Mario

Quijije Juan Carlos

FECHA DE ENTREGA 12 DE MAYO DEL 2014

Grupo

1. OBJETIVO:

a) Realizar juntas soldadas a tope con procesos de soldadura de tipo manual, semiautomática y mecanizada

b) Desarrollar criterios para planificar, organizar y ejecutar procesos de soldadura mecanizada

2. TEORÍA:

Proceso Manual: Es aquel donde el soldador controla y varía todas las variables, como la distancia del arco, la velocidad de soldar y la cantidad de energía que se suministra. Siendo el soldador el que debe corregir el procesos en caso de que alguna variable no sea la adecuada.

Proceso Semi – Automático: En este proceso, el voltaje y amperaje son controlados y regulados por la máquina, mientras que el arrastre de la pistola lo realiza el soldador.

Proceso Mecanizado: En este proceso, hay ciertos parámetros que todavía controla el soldador como la dirección y velocidad de avance de la tortuga que se utiliza en este proceso, mientras que la máquina controla y corrige la mayoría de variables, como voltaje, amperaje y la longitud del arco.

3. MATERIALES Y EQUIPO:a. Probetas de acero ASTM A36

i. Long. mín.: 200 mmii. Espesor mín.: 8 mm

b. Proceso manual:i. Electrodos E6011 Ø 3mm

c. Proceso semi – automático y mecanizado: i. Alambre ER 70 S – 6 / ER 71 T 1

ii. Gas inerte CO2 o mezcla de Ar. – CO2d. Piquetae. Amoladora, Grataf. Llave inglesa, corta friog. Equipo de seguridad personal

4. PROCEDIMIENTO:

a. Atender la explicación del profesor sobre la práctica.b. Establecer las características de la junta a realizar (geometría, dimensiones, etc)c. Armar la junta a soldar: cortar, limpiar, amolar biseles, armar (soldar puntos).d. Preparar el equipo, accesorios y herramientas para la ejecución de la junta soldada.e. Establezca las variables para la ejecución de una junta con cada uno de los procesos.f. Realizar la junta soldada de cada proceso.g. Limpiar la junta soldada de cada proceso.h. Efectué una inspección visual de la junta soldada.i. Ejecuté ensayos/pruebas mecánicas para determinar la calidad de la junta soldada.j. Analizar la junta soldada de cada proceso y realizar un informe final sobre las fallas y

distorsiones, etc.

5. RESULTADOS:

a. Equipo mecanizado para proceso GMAW / FCAWMáquina: Soldadora MillerModelo: Millermatic 300Ciclo de Trabajo: 300A@32 VDC, 60% ciclo de trabajoRango de amperaje: 30-300 AConexión: ACRango de voltaje: 40 [V] (Max.)

Parámetros:Especificación del consumible: AlambreClasificación del consumible: E 71T-1 (AWS A5.20) φ1.1 [mm]Gas de protección: CO2, flujo 13 lt/minAmperaje: 300 [A] Cordón 1Voltaje: 25 [V]Velocidad salida del alambre: 303 [cm/min]Velocidad de soldeo: 180 [mm/min] Cordón 2Voltaje: 28 [V]Velocidad salida del alambre: 303 [cm/min]Velocidad de soldeo: 180 [mm/min]

Ilustración 1: Esquema de la junta

a1 = 13 mma2 = 15 mmb = 3 mmc1 = 5 mmc2 = 6 mms1 = 3 mm

s2 = 1.5 mmEspesor = 10 mm

1

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b. Haga un análisis de la junta ejecutadas estableciendo las fallas, distorsiones o cualquier tipo de observación que se obtengan de las juntas de cada proceso. (anexe fotografías de los procesos y discontinuidades).

L a inspección visual de la soldadura se la realizó según la norma AWS B1.1, en la que se especifica lo siguiente:

Previo a la Soldadura.

Previo a la soldadura, algunas acciones típicas requieren atención por el inspector visual incluye:

(1) Revisar dibujos y especificaciones. (2) Chequear la calificación de los procedimientos y del personal a ser utilizados. (3) Establecer los puntos de chequeo. (4) Establecer un plan para el registro de los resultados. (5) Revisar los materiales a ser utilizados (6) Chequear las discontinuidades del material base. (7) Chequear la disposición, alineamiento, de las juntas soldadas. (8) Chequear el precalentamiento, si es requerido.

Durante la Soldadura.

Durante la soldadura, hay un número de ítems los cuales requieren control de manera que la soldadura resultante será satisfactoria. El examen visual es el método primario para controlar este aspecto de la fabricación. Pude proveer a ser una herramienta invalorable del control del proceso. Algunos de los aspectos de la fabricación los cuales pueden ser chequeados incluyen:

(1) Calidad del pase de raíz de la soldadura (2) Preparación de la raíz de la junta, previo a la soldadura del segundo pase (3) Temperaturas de precalentamiento e interpases. (4) Secuencia de los pases de soldadura. (5) Capas subsecuentes para la calidad aparente de la soldadura (6) Limpieza entre pases. (7) Conformidad con el procedimiento aplicable: por ejemplo voltaje, amperaje, calor aportado, velocidad.

Después de la Soldadura.

Mucha gente siente que la inspección visual empieza cuando la soldadura ha sido terminada. Sin embargo, si todas las etapas discutidas han sido tomadas antes y durante la soldadura, esta etapa final de la inspección visual será cumplida fácilmente. Proveerá simplemente un chequeo para asegurar que las etapas tomadas han resultado en una soldadura satisfactoria. Algunas de los diversos ítems los cuales requieren atención después que la soldadura ha sido terminada son:

(1) Apariencia final de la soldadura (2) Tamaño final de la soldadura (3) Longitud de la soldadura

(4) Precisión dimensional (5) Cantidad de distorsión (6) Tratamiento post soldaduraLos defectos detallados en la norma AWS B1.1, que se presentaron en la soldadura mecanizada fueron las siguientes:

Salpicadura ExcesivaLado 1

Lado 2

Ilustración 2: Salpicadura en los cordones

Causas probables a. Corriente muy elevadab. Arco muy largo c. Soplo magnético excesivo

Recomendacionesi. Disminuir la intensidad de la corriente (Menor velocidad de alimentación del alambre)ii. Acortar el arco

Penetración Incompleta

Ilustración 3: Penetración incompleta

Causas Probables:i. Velocidad excesivaii. Electrodo de diámetro excesivoiii. Corriente muy bajaiv. Preparación deficientevi. Longitud de arco excesiva

Recomendacionesa. Usar velocidad de alimentación y voltaje adecuado.b. Velocidad de avance adecuada.c. Calcular correctamente la penetración del electrodod. Elegir un electrodo de acuerdo con el tamaño de juntae. Dejar suficiente separación en el fondo de la junta

Ensayo de tracción Según norma AWS D1.1 parte 4.9.3.4 y parte 4.9.3.5Procedimiento:

Por medio de oxicorte, realizar una probeta. Colocar la probeta en la máquina universal Aplicar carga a la probeta Registrar resultados

Para el ensayo se utilizó la maquina universal MTS de 50000 lb de capacidad, modelo661.23B-02, de la compañía Lebow Associates.

En el ensayo de tracción se obtuvieron los siguientes datos:Carga hasta elasticidad: 13520 kgfCarga hasta rotura: 18650 kgfÁrea transversal: 444 mm2

Resultados:Sy = 298.62 MPaSu = 411.92 MPa

Ilustración 4 Probetas después de realizar el ensayo de tracción

En este ensayo pudimos apreciar que la falla se produjo en la unión de la soldadura, la razón se debe a que no hubo una penetración completa en la soldadura, y por esto al someter a las cargar de tracción fue en esta zona donde se provocó la falla.

Ilustración 5 Probeta después de haber sido sometida al ensayo de tracción

Aquí se puede apreciar la penetración parcial en las uniones de soldadura por lo que aquí se produjo la falla al someter a las cargas de tracción .

Ilustración 6 Cara de la unión soldada

En esta imagen se aprecia de mejor manera que del espesor de la placa solo se produjo el cordón de soldadura en las partes extremas quedando un espacio intermedio sin soldar en las placas, por lo que al someter a las cargas de tracción se puede apreciar que es en este punto donde se tiene el inicio de la falla.

Ensayo de doblado

Procedimiento: Por medio de oxicorte, realizar una probeta. Colocar la probeta en la máquina universal Aplicar carga a la probeta Esperar los resultados

Para el ensayo se utilizó la maquina universal MTS de 50000 lb de capacidad, modelo661.23B-02, de la compañía Lebow Associates.

Ilustración 7 Especificaciones obtenida en la norma AWS. D1.11

En el ensayo de doblado utilizaremos el doblado guiado con rodillos, y con este se pudo observar los siguientes puntos:

Ilustración 8 Probeta realizado el ensayo de doblado en cara superior

1 Tabla recuperada de la NORMA AWS D1.1. Sección 4. CALIFICACIÓN. Pag: 178

En esta imagen se aprecia la falla que se produce en la soldadura formándose una grieta la cual no permite que se realice el ensayo de manera completa quedando la placa a medio doblar. Como conclusión se puede tener que hubo muy poca penetración en este lado de la placa por lo que se forma una grieta por un esfuerzo cortante en ese sentido en el cordón de soldadura.

Ilustración 9 Realización del ensayo de doblado en la máquina AMSLER

Ilustración 10 Resultado ensayo de doblado en cara superior

En este ensayo en la cara inferior se puede apreciar que la probeta tiene un mejor comportamiento respecto al ensayo de doblado para el cual tenemos un doblado completo en comparación a la probeta anterio, por lo que se puede determinar que hubo una mejor penetración en este segundo cordón. Sin embargo se nota presencia de una pequeña grieta la cual se inicia en un extremo del cordón, con lo cual se puede dar un inicio para la falla en esta probeta.

Ilustración 11 Resultado ensayo de doblado en cara inferior en la máquina AMSLER

c. El análisis de los tipos de procesos de soldadura desde el punto de vista de las actividades previas, durante y después de la ejecución de la junta.

1. Consultar la norma de AWS D1.1/D1.1M:2006 (página 101), para regirse en los parámetros y condiciones necesarias de soldadura automática mediante GMAW.

La abertura de la raíz está entre 0 y 3 mm, en posiciones de soldeo son todas aceptables y se debe soldar también por el reverso.2. Se realiza la limpieza de las juntas con la amoladora para librar de impurezas y poder realizar una soladura adecuada.3. Se suelda dos respaldos en los extremos de las placas con una separación de raíz de 3mm.4. Se observa el funcionamiento del equipo, se coloca la velocidad de avance, el voltaje y velocidad de salida de alambre. Se realiza pruebas previas en placas para observar si los parámetros son los correctos y verificar que el desplazamiento del carro sea el correcto. 5. Se procede a realizar el primer cordón de soldadura. Se realiza la remoción de escoria y se observa si la penetración ha sido adecuada.6. Se observó que la penetración fue bastante aceptable pero aun así para el segundo cordón

(reverso de la placa) se incrementó el voltaje para obtener mayor penetración.7. Finalmente se realiza un corte con la amoladora en la soldadura para poder observar la

penetración y analizar la calidad del cordón de soldadura obtenido mediante inspección visual y posteriormente un análisis metalográfico (micrografía) para determinar si el cordón tiene porosidades u otro tipo de discontinuidades.

d. Establezca campos de aplicación de los tipos de procesos de soldadura

Campos de aplicación del Proceso SMAW

El proceso SMAW se utiliza por su versatilidad en una amplia gama de aplicaciones tanto en taller como en obra en la soldadura de materiales de espesor superior a 1,5 mm. Los sectores de mayor aplicación son la construcción naval, de máquinas, estructuras, tanques y esferas de almacenamiento, puentes, recipientes a presión y calderería, etc. La selección de los electrodos tiene una influencia decisiva en la calidad y el coste de la soldadura.

Ilustración 12: Soldadura por SMAW

Campos de aplicación del Proceso GMAW

Los procesos de soldadura MIG-MAG cuentan con un gran número de aplicaciones en la industria por ser procedimientos que ofrecen la posibilidad de soldar prácticamente todos los metales, en casi todas las posiciones de soldeo y en un amplio intervalo de espesores, ofreciendo unas buenas características de la unión soldada. Se aplica a aceros al C y de baja aleación, a las aleaciones de base Ni para uso a altas temperaturas y a los cobres y sus aleaciones (excepto las que contengan Zn). Otros materiales, como los aceros de elevada resistencia, las aleaciones de Al de las series 2000 y 7000, fundición de hierro y aleaciones de Ti y de metales refractarios, entre otros. La soldadura MIG-MAG se emplea en un amplio intervalo de espesores desde 0,5 mm hasta 13 mm.

Campos de aplicación del Proceso FCAW

Las aplicaciones de las dos variantes del proceso FCAW se traslapan, pero las características específicas de cada una las hacen apropiadas para diferentes condiciones de operación. El proceso se emplea para soldar aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables y hierros colados. También sirve para soldar por puntos uniones traslapadas en láminas y placas, así como para revestimiento y deposición de superficies duras.

Ilustración 13: Soldadura por GMAW

La FCAW tiene amplia aplicación en trabajos de fabricación en taller, mantenimiento y construcción en el campo. Se ha usado para soldar ensambles que se ajustan al Código de calderas y recipientes de presión de la ASME, a las reglas del American Bureau of Shipping y a ANSI/AWS D1.1, Código de soldadura estructural – Acero. La FCAW tiene categoría de proceso precalificado en ANSI/AWS D1. 1. Factores de operación altos y mayores eficiencias de deposición Las desventajas más importantes, en comparación con el (no se desechan "colillas" de electrodo). Proceso SMAW, son el mayor costo del equipo, la relativa

Campos de aplicación del Proceso GTAW

Este proceso puede usarse para soldar más materiales que cualquier otro proceso de soldadura, incluso metales exóticos o aleaciones más pesadas. Entre esos materiales tenemos el acero inoxidable, aluminio, cromo-molibdeno, níquel y titanio. Por supuesto, también puede soldar con la GTAW el común y antiguo acero al carbón.Se puede soldar material hasta calibre 30 con GTAW, lo cual lo hace un buen proceso para cajas de computadoras, componentes electrónicos y tubería

6. CONCLUSIONES: La aplicación de regulaciones de higiene y seguridad industrial en soldadura, es de vital

importancia debido a que incentiva un comportamiento preventivo en el personal de soldadura, y si bien es cierto “Ningún accidente ocurre por casualidad. Todos pueden evitarse”2.

2 Decálogo de la prevención en el lugar de trabajo

Ilustración 14: Soldadura por FCAW

Ilustración 15: Soldadura por GTAW

En los respectivos ensayos que pudimos apreciar, pudimos determina que la soldadura no califica como unión aceptable acorde a lo que nos expresa la norma ya que se presentaron algunas falencias y punto negativos en la soldadura.

Los principales puntos a destacar en las fallas que se produjeron en la soldadura es por parte de la inspección visual que existe mucha salpicadura, hay una penetración incompleta de la soldadura en ambos extremos de los bordes de las placas por lo cual no responderá de manera correcta esta unión al ser sometido a esfuerzo como los que estuvieron en los ensayos.

En el ensayo de doblado se pudo apreciar que al hacer en diferentes lados el ensayo, se pudo apreciar que en el lado donde hubo una mejor penetración del cordón de soldadura, respondió mejor que la otra probeta en donde no se completo el doblado completamente.

Es importante considerar que para futuros procesos se debe realizar una mejor preparación de la junta, ajustar correctamente todos los parámetros de la soldadura que nos ayudarán a obtener mejores resultados y hacer que las placas sean correctas y pasen todas las evaluaciones por parte de la norma nos recomienda según las diferentes aplicaciones de esta.

7. RECOMENDACIONES Verificar los parámetros necesarios para las juntas. Preparar bien las juntas, verificar la separación en el momento del “punteo”. Procurar mantener una velocidad constante por parte del operador. Preparar la probeta para el ataque químico con lijas de agua hasta quedar como espejo. En los procesos mecanizados las boquillas deben estar bien ensamblados al equipo, es decir

calibradas para distintos tipos de boquillas, y así evitar que se muevan o estén desniveladas.8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

a. Norma ANSI Z49-1b. www.treballo.com/catalogo/proteccion_epis/normativas_epis/normativas_epis_ojos.asc. www.sprl.upv.es/IOP_RF_06.htmd. www.plymovent.com/intes/soluciones/humos_de_soldadura/sobre_humos_de_soldadura/

riesgos_para_la_salud_%E2%80%93_humos_de_soldadura.aspxe. trabajaconseguridad.blogspot.com/2011/11/equipos-de-oxiacetileno.htmlf. A Guide to Understanding New Designations in AWS Filler, Joseph Caprarola, JR., Harry W.

Ebert and Richard A. Lafave, AWSg. Manual de buenas prácticas de prevención de riesgos laborales para las actividades de

soldadura, euroquality, 2008.

COMPROMISO

Yo, Juan Carlos Quijije, C.I. 1714062781, y el grupo al que represento, estamos conscientes de los riesgos y peligros a lo que nos exponemos al realizar los trabajos de control de calidad de la soldadura por tanto nos comprometemos a seguir las normas de seguridad establecidas en este informe y en otra bibliografía del caso.

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Juan Carlos Quijije Mario Gualavisí

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Carlos Canacuán Daniel Armas

ANEXOS:Anexo 1:

Anexo 1: Hoja de datos de seguridad del material: Electrodo 6010Fuente: http://www.archerusa.com/soldaduraelectrodo/product_soldaduraelectrodo_sp.html

Anexo 2:

Anexo 2: Hoja de datos de seguridad del material: Electrodo 6011Fuente: http://www.archerusa.com/soldaduraelectrodo/MSDS-e6010%20(Spanish).pdf