SEP DGEST ITVERMECATRÓNICA

PROCESOS DE FABRICACIÓN 12-13 HRSPLAN 2005

SOLDADURA

E09021351 ZÚÑIGA RIVERA RAMÓN DE JESÚSE09020470 ACOSTA ESCAMILLA CHRISTIAN DE J.E09020534 MELCHOR MARTINEZ EDGAR OMAR

E09360730 CARRO MENDEZ JOSE JALET

FECHA DE SOLICITUD: 15/04/12

FECHA DE ENTREGA: 15/04/12

PROFESOR: MENDEZ BAUTISTA JERÓNIMO

H.VERACRUZ, VER. A 15/04/12

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1.- DEFINICION DEL PROCESO. 3

2.- OBJETIVOS DEL PROCESO. 4

3.- METALES O ALEACIONES USADAS EN EL PROCESO.

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4.- CLASIFICACION DEL PROCESO. 16

5.- OPERACIONES BASICAS DEL PROCESO. 18

6.- TEMPERATURA DEL PROCESO. 23

7.- MAQUINARIA, EQUIPO Y HERRAMIENTA USADA EN EL PROCESO.

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8.- VENTAJAS Y LIMITACIONES. 24

9.- TOLERANCIAS, NORMAS Y CALIDADES DEL PROCESO.

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10.- APLICACIONES INDUSTRIALES DEL PROCESO. 38

 11.- NORMAS DE SEGURIDAD PARA EL PROCESO. 38

BIBLIOGRAFIA 44

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SOLDADURA

1. DEFINICION

Una unión realizada entre dos o más materiales que es producido por un adecuado calentamiento de temperatura y presión. En la mayoría de los casos involucra metales pero también se unen plásticos por medio del mismo procedimiento básicamente.

SOLDADURA POR ARCO

Se realiza utilizando el calor producido al saltar un arco eléctrico entre 2 conductores de distinta polaridad denominados ELECTRODOS. Como la temperatura alcanzada por este procedimiento supera los 3500°, se llegan a fundir la zona de soldadura y por lo mismo puede considerarse este sistema como una verdadera soldadura de fusión.

FORMACION DEL ARCO

Cuando se pone en contacto los polos opuestos de un generador transformado o fuente de energía eléctrica se establece una corriente eléctrica de gran intensidad y todas las secciones de contacto de ambos polos es la de mayor resistencia eléctrica, se llega a poner incandescente si la fuente de energía suministra la intensidad necesaria.

Además por efecto de la incandescencia se ioniza la atmosfera que rodea la zona de contacto y por lo tanto prácticamente el aire se vuelve conductor aso al separar los polvos, se mantiene el paso de la corriente eléctrica de uno a otro a través del aire manteniéndose el arco perfectamente se la separación entre los electrodos está de acuerdo con la tensión, intensidad y sección de conductores.

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La tensión necesaria para mantener el arco 40 v por centímetro de separación entre los conductores. Como la separación puede considerarse como normal, la tensión de soldadura es de 20 volts.

Se ha de advertir que el arco eléctrico no solo salta entre dos polos opuestos de una fuente de corriente continua sino también entre conductores de corriente alterna en que la polaridad cambia constantemente aunque siempre uno de los conductores es de polaridad opuesta al otro, en este caso, sin embargo, resulta difícil el mantenimiento del arco.

2. OBJETIVOS DEL PROCESO

Preparación de piezas sueltas. Soldadura como procedimiento constructivo. Formar conjuntos muy robustos con uniones realizadas con mayor

rapidez, economía y garantía que si fuesen hechos por otros procesos. Reducción de materiales, tiempo de trabajo y mano de obra.

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3. METALES O ALEACIONES USADAS EN EL PROCESO

Consideraciones a seleccionar el material de aporte.

Hay dos tipos: base y aporte. BASE: el que será soldado, APORTE: electrodo que va a ceder a la base.

MATERIAL DE APORTE

a) Propiedades del material base.b) Grosor y forma del material base.c) Diseño y ajuste de la unión (ángulo de 30 y 60°).d) Especificaciones y condiciones del servicio.e) Eficiencia de la producción.f) Condiciones ambientales del trabajo.g) Norma y consideraciones de la misma.h) Composición química del metal base y metal aporte.i) Tipo de recubrimiento.j) Posición para soldar.

ELECTRODO (GENERALIDADES)

Varilla metálica especialmente preparada, para servir como material de aporte en los procesos de soldadura por arco.

Se fabrica de material ferroso y no ferroso.

TIPOS

Existen dos tipos: el electrodo revestido y el electrodo desnudo

ELECTRODO REVESTIDO

Tiene un núcleo metálico, un revestimiento a base de sustancias químicas y un extremo no revestido para fijarlo en el porta-electrodo (Fig. 2.12)

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El núcleo es la parte metálica del electrodo que sirve como material de aporte. Su composición química varía y su selección se hace de acuerdo al material de la pieza al soldar.

El revestimiento es un material que está compuesto por distintas sustancias químicas. Tiene las siguientes funciones:

a) Dirige el arco, conduciendo a una fusión equilibrada y uniforme.b) Crea gases que actúan como protección evitando el acceso de oxigeno

y de nitrógeno.c) Produce una escoria que cubre el metal de aporte, evitando el

enfriamiento brusco y también el contacto del oxigeno y del nitrógeno (Fig. 2.13).

d) Contiene determinados elementos para obtener una buena fusión con los distintos tipos de materiales.

e) Estabiliza el arco.

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CONDICIONES DE USO

1.- Debe estar libre de humedad y su núcleo debe ser concéntrico (Fig. 2.14)2.-Debe conservarse en un lugar seco

ELECTRODO DESNUDO (SIN REVESTIMIENTO)

Es un alambre estirado o laminado. Su uso es limitado por la alta absorción de oxigeno y nitrógeno del aire y a la inestabilidad de su arco

ELECTRODO REVESTIDO (TIPOS Y APLICACIONES)

Según la naturaleza del material de revestimiento, se conocen industrialmente tres tipos fundamentales para los electrodos revestidos, estos son: básicos que contienen en su revestimiento calcio o calcita. Rutílico el cual posee un alto contenido de oxido de rutilo (titanio) y el tipo celulósico, el revestimiento de estos electrodos, contiene más del 12% de materia orgánica combustible.

LA SOLDADURA es clasificada en 2 tipos:

Según por varilla Según por recubrimiento

A) SEGÚN POR VARILLA

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1. Electrodo para soldadura y electrodos suaves.2. Para soldadura de acero de gran resistencia.3. Soldadura de gran dureza.4. Para soldadura de acero inoxidable y resistencia a elevadas

temperaturas.5. Para la soldadura de la fundición.6. Para la soldadura de metales no férreos.

1. Electrodo para soldadura y electrodos suaves.Se utiliza muy distinto tipos de electrodos según el material a soldar (en general aluminio y aleaciones de cobre) para el aluminio se utiliza varilla y aluminio térmicamente puro con algo de silicio y magnesio. Para las aleaciones de obre se usan varillas de bronce fosforoso, bronce al manganeso y bronce al aluminio.

2. Para soldadura de acero inoxidable y resistencia a elevadas temperaturas.Soldadura para aceros inoxidables. Se sueldan en corriente continua (CC) con polaridad inversa; se utilizan electrodos específicos, que se diferencias por la composición metalúrgica del material a soldar (presencia del cromo (Cr) y del níquel (Ni) en porcentajes variables).

3. Para la soldadura de la fundición.Se suelda en corriente continua (CC) con polaridad inversa; la mayor parte de las estructuras y órganos mecánicos en fundición se obtienen por fusión, por lo tanto la soldadura se usa para corregir posibles defectos de fusión y para reparaciones. Se utilizan electrodos especiales y el material base debe calentarse adecuadamente antes de la utilización.

B) SEGÚN RECUBRIMIENTO

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1. Electrodo con recubrimiento ácido.2. Electrodo con recubrimiento básico.3. Electrodo con recubrimiento oxidante 4. Electrodo con recubrimiento de rutilo.5. Electrodo con recubrimiento distinto de los anteriores.

Recubrimiento

El revestimiento es la parte más importante del electrodo y tiene numerosas funciones. En primer lugar sirve para proteger la soldadura de la contaminación del aire, y lo hace tanto volatilizándose, y por lo tanto modificando la atmósfera alrededor del baño, como fundiéndose con retraso, y en consecuencia protegiendo el alma con el cráter que naturalmente se forma, como licuándose y flotando encima del baño. Además, el revestimiento puede contener también metal de aporte en polvo, para aumentar la cantidad del material depositado y por lo tanto la velocidad de la soldadura. Se habla en este caso de electrodo de alto rendimiento.

ELECTRODO CON RECUBRIMIENTO ÁCIDO.

Los revestimientos de estos electrodos están formados por óxidos de hierro, aleaciones ferrosas de manganeso y silicio. Garantizan una buena estabilidad del arco que los hace idóneos tanto para la corriente alterna (CA) como para la corriente continua (CC). Tienen un baño muy fluido que no permite soldaduras en determinadas posiciones; además no tienen un gran poder de limpieza en el material base y esto puede causar grietas.

No soportan elevadas temperaturas de secado, con el consiguiente riesgo de humedad residual y por lo tanto de inclusiones de hidrógeno en la soldadura.

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ELECTRODO CON REVESTIMIENTO BASICO

El revestimiento de los electrodos básicos está formado por óxidos de hierro, aleaciones ferrosas y sobre todo por carbonatos de calcio y magnesio a los cuales, añadiendo el fluoruro de calcio, se obtiene la fluorita, o sea, u n mineral adecuado para facilitar la fusión. Tienen una elevada capacidad de depuración del material base, por lo que se obtienen soldaduras de calidad y con una notable robustez mecánica. Además, estos electrodos soportan elevadas temperaturas de secado, y por lo tanto no contaminan el baño con hidrógeno.

*Espesor del revestimiento. Generalmente es de revestimiento grueso, pocas veces de revestimiento mediano.*Formación de gotas. Normalmente las gotas son de tamaño mediano.*Corriente y polaridad. Estos electrodos, se usan con corriente continua, Colocando el electrodo en el polo positivo. En algunos casos se puede soldar con corriente alterna.*Posición para soldar. Soldables en todas las posiciones.*Profundidad de penetración. La profundidad de penetración con este tipo de electrodo es mediana.*Manejo. El arco debe mantenerse corto.*Tipo de escoria. Densa de aspecto marrón.*Aplicaciones. Son apropiados para espesores gruesos como para construcciones rígidas, para aceros de baja aleación y para aceros de alto contenido de carbono.

ELECTRODO CON REVESTIMIENTO RUTILICO

El revestimiento de este electrodo está compuesto esencialmente por un mineral llamado rutilo. Este último está formado por un 95% de bióxido de titanio, un compuesto muy estable que garantiza una óptima estabilidad del arco y una elevada fluidez del baño, con un apreciable efecto estético en la soldadura. La tarea del revestimiento rutilo es, en cualquier caso, garantizar una fusión dulce, de fácil realización, facilitando la formación de una escoria

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abundante y viscosa que permite un buen deslizamiento en la soldadura, sobretodo en posición plana.

*Espesor del revestimiento. Es generalmente de revestimiento mediano o grueso, pocas veces de revestimiento delgado.*Formación de gotas. Gruesas cuando el revestimiento es delgado, medianas cuando el revestimiento es mediano; pequeñas cuando el revestimiento es grueso.*Corriente y polaridad. La mayoría de estos tipos de electrodos, pueden ser utilizados con ambas corrientes. Generalmente, el electrodo esta en el polo negativo; solamente en algunos casos en el polo positivo.*Posición para soldar. Se puede soldar en todas las posiciones.*Profundidad de penetración. Según el espesor del revestimiento*Manejo. Fácil, produciendo un arco suave y tranquilo.*Tipo de escoria. Densa, distribución uniforme. *Aplicación. Los de revestimiento delgado en espesores finos, los de revestimiento mediano o grueso para rellenar.

a) Volátiles con 25% de celulosa.b) Semivolátiles con 5% celulosa.c) No volátiles sin celulosa.

ELECTRODO CON REVESTIMIENTO CELULOSICO

El revestimiento de estos electrodos está formado sobre todo por celulosa integrada con aleaciones ferrosas (magnesio y silicio). El revestimiento gasifica casi completamente, permitiendo de esta manera la soldadura también en posición vertical descendiente, lo que no está permitido con otros tipos de electrodo; la elevada gasificación de la celulosa reduce la cantidad de escorias presentes en la soldadura. El elevado desarrollo de hidrógeno (derivado de la especial composición química del revestimiento) hace que el baño de soldadura sea "caliente", con la fusión de una notable cantidad de material base; se obtienen de esta manera soldaduras que penetran en profundidad, con pocas escorias en el baño.

*Espesor del revestimiento. El revestimiento en este caso es mediano.

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*Formación de gotas. Medianas hasta grandes*Corriente y polaridad. Estos electrodos se pueden usar con ambas corrientes. Generalmente se utiliza con corriente continua y polaridad invertida, es decir, el electrodo en el polo positivo y la pieza en el polo negativo.*Posición para soldar. En todas las posiciones.*Profundidad de penetración. Con este tipo de electrodo se consigue una penetración muy buena.*Manejo. De fácil manejo con el arco corto.*Tipo de escoria. Poca formación de escoria, forma capa delgada y se cristaliza fácilmente.*Aplicación. Aplicaciones dificultosas y para trabajos de gran resistencia.

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E = electrodo para arco eléctrico

Los dos primeros dígitos, indican la resistencia a la tracción en miles de libras por pulgada cuadrada.

El tercer dígito indica la posición para soldar. El numero uno significa: soldar en todas posiciones.

Los dos últimos dígitos en conjunto indican la clase de corriente a usas y la clase de revestimiento. El número trece significa revestimiento con rutilo, corriente continua o alterna, polo negativo.

Para determinar el significado del tercer dígito, se utiliza la equivalencia siguiente:

Para tercer digito

1. Todas las posiciones.2. Juntas en ángulo interior, en posición horizontal o plana.3. Posición plana únicamente.

Para tercer y cuarto dígito juntos:

10.C C (+) revestimiento celulósico. 11.C C (+) revestimiento celulósico. 12.C C ó C A (-) revestimiento con rutilo.

Ejemplo

E. 9012 es un electrodo que tiene una resistencia a la tracción de 90,000 libras por pulgada cuadrada, que equivale a 63.2 kg por milímetro cuadrado, se puede soldar con corriente continua, polo negativo o corriente alterna; su revestimiento es con rutilo, usándose en todas posiciones.

SIMBOLOS BASICO (REPRESENTACION SIMBOLICA DE LA SOLDADURA SEGÚN NORMATIVA AMERICANA)

1. Líneas de referencia.2. Flecha.

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3. Símbolo básico de soldar.4. Dimensiones u otra información.5. Símbolos suplementarios.6. Símbolos de acabado.7. Cola.8. Norma, proceso otra referencia.

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Símbolos básicos de soldadura.

Símbolos de soldadura complementarios.

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4. CLASIFICACION DEL PROCESO DE SOLDADURA

1. SOLDADURA POR ARCO. La coalescencia (unión) se obtiene por medio del calor producido por un arco eléctrico entre la pieza y el electrodo. El electrodo se calienta a un estado líquido y se deposita en la junta para efectuar la soldadura.se hace contacto entre el electrodo y la pieza para crear un circuito eléctrico y después, separando los conductores, se forma un arco.

2. SOLDADURA POR FLUJO.3. SOLDADURA FUERTE. Se introduce una aleación no ferrosa en

estado líquido entre las piezas del metal a unir y se deja solidificar. Se distribuye entre las superficies por atracción capilar.

4. SOLDADURA POR INDUCCIÓN. La coalescencia (unión) se produce por el calor obtenido al flujo de una corriente eléctrica inducida. Se emplea presión para completar la soldadura.

5. SOLDADURA POR RESISTENCIA. Se hace pasar por una alta corriente eléctrica a través de los metales la cual produce calor local en la junta, aplicándose presión para completar la junta.

6. SOLDADURA CON GAS. Incluye los procesos en que se emplean gases en combinación para obtener una flama caliente.

7. SOLDADURA POR FORJA. Calentamiento del metal en una fragua hasta un estado plástico y lego se une por presión.

8. SOLDADURA POR TERMITA. Se utiliza el calor de un metal u oxido metálico derretidos, supercalentados, para unir piezas metálicas. Puede efectuarse con o sin aplicación de calor o de metal de aporte.

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Soldadura con electrodo de

de METAL sin protección de revestimiento

arco con protección de revestimiento

CARBÓN

SOLDADIRA DE PUNTOS. Método de soldadura por resistencia eléctrica. La unión de los metales se produce en la interface de la soldadura por medio del calor producido por la resistencia que ofrece la propia pieza de trabajo al paso de una corriente eléctrica.

SOLDADURA DE COSTURA. Consiste en un enlace continuo sobre dos piezas de lámina de metal traslapadas. La unión se produce por el calentamiento obtenido de la resistencia a la corriente.

SOLDADURA DE METAL PROTEGIDO. El arco eléctrico se genera tocando la pieza de trabajo con la punta de un electrodo recubierto y retirándola con rapidez a la distancia suficiente para mantener el arco.

SOLDADURA CON HIDROGENO ATOMICO. se genera un arco entre dos electrodos de tungsteno, en una atmosfera protectora de hidrogeno. El arco se mantiene independiente de la pieza de trabajo o de las partes a soldar.

SOLDADURA DE METAL CON GAS.

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Por punto con arco

De costura por arco

De metal protegido

Con hidrógeno atómico

De metal con gas

De tungsteno y gas

De arco sumergido

Con perno y protección gas

SOLDADURA DE TUNGSTENO Y GAS. El metal de aporte es suministrado por un alambre de aporte. Se mantiene una abertura de arco constante y establece un nivel constante de corriente.

SOLDADURA CON ARCO SUMERGIDO. Utiliza un electrodo consumible para formar un arco que permanece sepultado bajo una pila de fundente en polvo.

SOLDADURA CON PERNO Y PROTECCION GAS. El soldador posiciona el alambre electrodo que sale del centro de la punta de contacto en el punto de la pieza de trabajo donde la soldadura está por iniciar y lo pone en contacto con el metal base. Deja pasar la corriente. El mecanismo alimentador de alambre suministra alambre-electrodo a través de la pistola a la punta de contacto y al charco de soldadura. Cuando se consume, suministra mas alambre a la velocidad apropiada para mantener un arco uniforme.

5. OPERACIONES BASICAS DEL PROCESO

Comprobación de la práctica correcta de la soldadura por arco eléctrico.

LAS PIEZAS: la soldadura por arco eléctrico se aplica principalmente al hierro fundido y al acero.

LA ACCESIBILIDAD.

EL ESPESOR: Para soldar las piezas de grosor no superior a 4mm, no es necesario achaflanar los bordes a unir. La distancia entre ellos será igual a la

mitad de su grosor las piezas más gruesas deberán ser chaflanadas con la

esmeriladora de ángulo: esto mejorara la penetración de la soldadura.

LA POSICIÓN: Materiales con espesores de 4.75 mm y mayores se sueldan mejor y más rápido en posición plana mientras que los materiales más ligeros se sueldan mejor en un ángulo de 45°.

MONTAJE: Se deben alejar los hilos de soldadura de los cables eléctricos principales para prevenir el contacto accidental con el de alta tensión así como

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cubrir los bornes para evitar un posible cortocircuito causado por un objeto metálico y situar el material de forma que no sea accesible a personas no autorizadas.

LIMPIEZA: La limpieza de toda clase de grasas, suciedad, óxidos y cuerpos extraños que puedan disminuir la resistencia de la soldadura. Los bordes a ensamblar pueden ser cepillados con fuerza (cepillo metálico) o limpiados con la esmeriladora de ángulo (por medio de accesorios especialmente previstos para ello).

RIGIDEZ

DISEÑO DE LA UNIÓN: La preparación del borde permite el acceso al interior de la unión. Sin esta preparación no se fundirá ni se mezclara la parte interna de la unión y el resultado será una soldadura débil.

Uniones traslapadas

Uniones a tope

Uniones en ángulo

Uniones en T

Uniones de borde

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OPERACIONES PREVIAS AL SOLDAR

1. CORRIENTE.

Alterna: Permite utilizar grandes magnitudes de corriente. Sin embargo, el arco se extingue y se enciende al doble de la frecuencia de la red eléctrica, lo hace inestable.

Continua: Genera arcos eléctricos estables. Permite obtener uniones de gran calidad

Las máquinas para corriente directa se construyen con capacidades hasta de 1,000 A, con corrientes de 40 a 95 V. Mientras se efectúa la soldadura el voltaje del arco es de 18 a 40 A.

2. VELOCIDAD DE AVANCE.

Es la distancia que recorre el arco a través de la línea de soldadura en determinado tiempo (pulgadas/ minuto o mm/minuto). Si la velocidad de avance es demasiado lenta, el electrodo se funde sobre la parte superior del charco de soldadura y la penetración es insuficiente. Si la velocidad de avance es ligeramente mayor, el alambre se funde al tocar metal base, incrementando la penetración. Una velocidad todavía mayor reduce la salida de calor a un nivel demasiado bajo para una buena penetración.

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3. TOMA DE MASA Y TIERRA.

Usan una fuente de alimentación para soldadura para crear y mantener un arco eléctrico entre un electrodo y el material base para derretir los metales en el punto de la soldadura. Pueden usar tanto corriente continua (DC) como alterna (AC), y electrodos consumibles o no consumibles. La instalación de las tomas de la puesta a tierra se debe hacer según las instrucciones del fabricante. Es preciso asegurarse de que el chasis del puesto de trabajo está puesto a tierra controlando en especial las tomas de tierra y no utilizar para las tomas de la puesta a tierra conductos de gas, líquidos inflamables o eléctricos.La toma de corriente y el casquillo que sirve para unir el puesto de soldadura a la fuente de alimentación deben estar limpios y exentos de humedad. Antes de conectar la toma al casquillo se debe cortar la corriente. Una vez conectada se debe permanecer alejado de la misma. Cuando no se trabaje se deben cubrir con capuchones la toma y el casquillo.

4. SECUENCIA.

5. EQUIPO. Casco de soldador con lentes de un sombreado apropiado para el

procedimiento y amperaje que se va a utilizar. Guantes y chaqueta de cuero para proteger la ropa de soldador de las

chispas. Capucha de soldador para protegerlo de las chispas. Respirador para suministro de aire fresco en lugares confinados. Lentes de seguridad para usarse dentro del casco. Una camisa de trabajo de manga larga hecha de algodón o de lana (no

de fibra sintética) con botones hasta el cuello para proteger de las chispas que se generen.

Unos gogles de seguridad con cristales filtrantes de numero 5 como mínimo.

Pinzas para sujetar metal caliente.

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PROCESO DE FABRICACION DE SOLDADURA

1. Limpieza de la pieza a soldar.2. Colocación del material sobre la mesa de trabajo.3. Encendido de la máquina.4. Regulación del amperaje de la máquina de acuerdo al electrodo a usar,

unido a la recomendación del fabricante.5. Fijación del contacto a masa (tierra).6. Colocación del electrodo en la pinza porta-electrodo.

3.1Se toma la pinza porta-electrodo con la mano más hábil.3.2De asegura en la pinza el electrodo con la parte desnuda.

4. Encendido del arco.4.1se aproxima el extremo del electrodo.4.2Se protege la vista con la careta con la careta para soldar.4.3Se toma la pieza con el electrodo y se retira para formar el arco.

5. Mantenimiento del arco.5.1se mantiene el electrodo a una distancia igual al diámetro de su

núcleo (varilla).6. Apagado del arco.

6.1se apaga el arco retirando el electrodo de la pieza.

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6. TEMPERATURA DEL PROCESO.

La temperatura del proceso por soldadura de arco varía de acuerdo al procedimiento empleado, 3 500° y 4 000° C temperatura en forma general.

7. MAQUINARIA, EQUIPO Y HERRAMIENTAS USADAS EN EL PROCESO.

A) Hay una máquina que suministra la corriente para soldadura.B) Una pinza portaelectrodo de punta intercambiable, cubierta de fibra de

vidrio y resina fenólica con tornillo opresor para retención del electrodo, unida a la máquina anterior por un cable aislado invencible.

C) Una mordaza (pinza de tierra de 225, 300 y 500 A de cobre) unido también por un cable aislado flexible a la máquina de soldar.

D) Pantalla y equipo de seguridad (peto, guantes, polainas, mangas, careta, lentes, cristales oscuros y claros, etc.).

E) Un casco (dieléctrico de alto impacto, fibra de vidrio o aluminio).F) Ropa de algodón, piquetas, cepillo de alambres, protección vía

respiratoria con uno o dos cartuchos.

MAQUINAS MAS COMUNES EMPLEADA PARA SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD PARA INTENSION

Para soldadura de arco son 2:

Maquina de corriente continua. Máquina de corriente alterno.

MAQUINA DE CORRIENTE CONTINUA. Pueden suministrar la corriente continua por conversión (puntos convertidores) o por rectificadores (grupos rectificadores).

MAQUINA DE CORRIENTE ALTERNA. Grupos formados por transformador que reduce la tensión de la red de 220 volts a la soldadura inferior a 720 volts. El inconveniente de grupos de corriente difásica es que

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desequilibra la red, lo que produce caídas de voltaje en lugares de débil consumo como pueblos pequeños, etc.

PRACTICA DE LA SOLDADURA POR ARCO

La primera operación de la soldadura de 2 piezas es la preparación de la superficie a soldar. Las posiciones más comunes y sus símbolos normalizados.

Como segundo paso una vez que la pieza está en su posición correcta se selecciona el electrodo más adecuado y el diámetro de acuerdo al espesor de la pieza a soldar. La intensidad de soldadura está también en relación con el espesor de la pieza del electrodo y se ajusta con el sistema de regulación que lleve el equipo. Una vez conectada la pieza a la pinza de masa (tierra) se ceda el arco, mediante un ligero frotamiento del electrodo con la pieza a soldar y separándola inmediatamente en cuanto se ponga incandescente su punta manteniéndola a una distancia de la pieza aproximadamente igual al diámetro del electrodo.

En general se mantiene éste (electrodo) inclinado y se le da movimientos similares a los mostrados en la tabla (trazar los más empleados en el movimiento del electrodo para la soldadura manual polar).

8. VENTAJAS Y LIMITACIONES POR SOLDADURA DE ARCO

Ventajas de las estructuras soldadas:

- Alta eficiencia de la junta.

- Eficiencia de las uniones.

- Estanqueidad de las uniones. Es difícil mantener sin fugas las estructuras remachadas en tanto que las soldadas presentan alta eficiencia en ese terreno.

- Ahorro en material.

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- Espesor limitado.

- Diseño estructural simple.

- Producción de tiempo de fabricación.

DESVENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS A SOLDAR

- DIFICULTAD PARA QUITAR FRACTURAS.

- DEFECTOS DE SOLDADURA. En las uniones mal soldadas aparecen defectos que influyen en la resistencia y calidad de la unión, la cual es más débil de lo que debería ser. Una soldadura defectuosa puede conducir a perdidas financieras.

- SENSIBILIDAD DE LOS MATERIALES.

- TÉCNICAS EN INSPECCIÓN COSTOSAS. La calidad de la soldadura es crítica. Las pruebas radiográficas requieren equipo costoso y necesitan mucho tiempo.

- ESFUERZOS RESIDUALES Y DISTORSIÓN. Debido al calentamiento y enfriamiento localizado durante la soldadura, la dilatación y contracción del área soldada provoca esfuerzos residuales en la pieza de trabajo. Puede causar distorsión, alabeo y pandeo de las partes soldadas.

FACTORES PARA DISEÑAR UNA ESTRUCTURA SANA.

1. Un diseño adecuado. 2. La selección apropiada de los materiales.3. Procedimiento del método de soldadura aprobado.4. Mano de obra calificada.5. Control de calidad estricto.

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9. TOLERANCIAS Y NORMAS DE CALIDAD DEL PROCESO

Estas pueden someterse a 2 tipos de inspección:

Pruebas destructivas y no destructivas.

PRUEBAS DESTRUCTIVAS: son aquellas en las que los materiales examinados ya no tienen ningún valor de aplicación (no se saca la línea). En los métodos de pruebas destructivas, la pieza soldada se somete a un esfuerzo especificado que la dobla, estira, rompe o destruye. Se utilizan como muestreo.

PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS: son aquellas que no reducen la habilidad de la pieza (se saca de la línea). Se llaman inspecciones porque la soldadura no se corta, flexiona, rompe ni destruye. Pueden determinarse grietas, porosidad, inclusiones, dala de fusión o cualquier discontinuidad.

EJEMPLO DE PRUEBAS DESTRUCTIVAS:

a) PRUEBAS DE TENSION. b) PRUEBAS DE DOBLADOc) PRUEBAS DE IMPACTOd) PRUEBAS DE RUPTURAe) PRUEBAS DE DUREZAf) PRUEBAS DE FATIGA g) PRUEBAS DE CORROSION

PRUEBAS DE TENSION.

Es la capacidad de la soldadura para resistir la separación por tensión, estiramiento o tracción.

Procedimiento: se separa una pieza de metal llamada muestra o probeta con determinadas dimensiones. Esta se introduce en una maquina que ejerce tracción en sentidos opuestos. La pieza o muestra se fija con mordazas o platos y la acción de tensión debe estar estable. Se aplica esta acción hasta

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que se rompe la muestra, en ese momento se una lectura en el cuadrante de la máquina. Esta lectura es la máxima resistencia a la tensión de la muestra.

PRUEBAS DE DOBLADO.

Para determinar la ductilidad y resistencia de las uniones soldadas. En una prueba común, es el espécimen soldado se dobla alrededor de un soporte (prueba de doblado en contorno). En otro ensayo, las muestras se prueban en el doblado en tres puntos. Estas pruebas ayudan a determinar la ductilidad relativa y la resistencia de las uniones soldadas.

PRUEBAS DE IMPACTO.

Se aplican a la capacidad de los metales para soportar cargas aplicadas repentinamente. La fuerza de impacto es la energía necesaria para fracturar una muestra entallada. Equipo: por medio de las pruebas de Charpy o de Izod.

Se mide sometiendo una muestra entallada al impacto de un péndulo. La altura a la que llega el péndulo después de fracturar la muestra indica cuanta energía fue utilizada para romperla. Equipo: máquina para la prueba de Izod de resistencia al impacto.

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PRUEBAS DE RUPTURA (fractura).

Capacidad de un metal para resistir la propagación de una grieta ya existente por una cara aplicada repentinamente. La unión que se va a probar se sujeta en un tornillo de banco. Después se rompe o se flexiona a su máxima con un martillo o una herramienta dobladora. Se experimenta en una muestra. Cuando se fractura, se hace inspección visual para determinar el defecto.

PRUEBAS DE DUREZA.

En una soldadura en la cual no puede penetrar ningún otro material. Equipo: probadores de dureza usando las escalas de Rockwell (bola penetradora de acero o carburo) y Brinell (penetrador de diamante en forma de cono).

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Procedimiento: se determinaba por la capacidad de un material para resistir las raspaduras. En la actualidad se utilizan maquinas complejas para medir la dureza o resistencia a la penetración. Una bola de acero o diamante se aplica a presión contra el material que se va a probar. Se mide con cuidado las indentaciones o penetraciones resultantes y se confrontan contra una escala que indica el grado de dureza.

PRUEBAS DE FATIGA.

La resistencia a la fatiga es la capacidad de un material para soportar aplicaciones repetidas de tensión o aplicaciones repetidas de liberación de esfuerzos. Cuando una pieza está sometida a muchos ciclos de esfuerzos, puede ocurrir una fractura por fatiga, aun cuando el máximo nivel de esfuerzo esté considerablemente por debajo del punto de ruptura.

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PRUEBAS DE CORROSION.

Es la capacidad de los metales para no corroerse al contacto con el agua o a reaccionar con químicos específicos, generalmente en solución.

EJEMPLO DE PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS

a) EXAMEN VISUAL.

Es la más rápida, fácil y económica y la que más se usa. Suministra muy poca información de la estructura interna o de la resistencia de la soldadura. Pueden detectarse y corregirse los errores en la preparación para soldadura.

Equipo que se usa: Se utiliza la lupa, un calibrador u otro medio.

Procedimiento: las fugas en los recipientes se detectan al cargar el recipiente con aire a presión y sumergirlo en un tanque con agua o aplicarle agua jabonosa en la unión soldada. Solo se deben usar presiones de 1.4 kg/cm2 (20 lb/pulg2 ) o menos. El aire a presión que escapa por una abertura en el recipiente soldado produce una cadena de burbujas ya sea en el tanque o en el agua jabonosa. Los recipientes que se deben probar a presiones mayores de 1.4 kg/cm2 se cargan con agua o aceite a presión que son incomprimibles y hay menos peligro de explosión que con aire comprimido a presiones muy altas.

Fig. Uso de un calibrador para la inspección visual de la soldadura.

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b) RAYOS X.c) RAYOS GAMMA.

Estas son las llamadas PRUEBAS RADIOGRAFICAS, se usan para explorar a fondo una pieza de trabajo soldada y determinar la calidad de la soldadura. Estas pruebas dan un registro permanente de los defectos en una pieza soldada mediante película especial para radiografía.

Equipo a usar: equipo costoso y necesitan mucho tiempo.

Procedimiento: se coloca una película radiográfica en un lado de la pieza de trabajo soldada. En el otro lado de la pieza se aplican los rayos X o gamma. La energía absorbida por la pieza de trabajo (opacidad) depende de su densidad y espesor. Las piezas gruesas o muy densas absorben más energía que las delgadas, llega poca energía a la película para exponerla. Al revelar la película, las áreas de baja densidad se verán oscuras e indicarán defectos en la soldadura. Al usar las máquinas de rayos X o gamma, el operador debe protegerse con ropa de plomo o detrás de un muro grueso de concreto.

FIG. Pruebas radiográficas para defectos de soldadura.

d) POLVOS MAGNETICOS.

Sirve para detectar imperfecciones en la superficie como costura, porosidad, inclusión de escoria y falta de fusión.

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Equipo que se utiliza: Esta inspección solo puede hacerse con materiales electromagnéticos (hierro y acero), la pieza pude ser de cualquier tamaño o forma. Imán permanente o electroimán.

Procedimiento: Se ponen partículas magnéticas, que son limaduras de hierro, en la superficie que se va a examinar y se establece un campo magnético en la pieza. El campo magnético atrae las partículas a las discontinuidades de la superficie y facilita descubrir los defectos. El campo magnético se establece en la pieza examinada por inducción con corriente eléctrica o por contacto directo con un imán permanente o electroimán. Desmagnetizar la pieza después de la prueba.

Fig. Grietas detectadas con inspección por partículas magnéticas.

e) ULTRASONIDO.

Se utilizan para probar la integridad de una soldadura. Los ultrasonidos pueden detectar discontinuidades en la superficie y debajo de ella, sin dañar la pieza.

Equipo a usar: Un osciloscopio. La unidad puede se portátil o para instalación permanente.

Procedimiento: un transductor transmite un haz de ultrasonido a través de la soldadura o de la pieza. Este haz atraviesa el material soldado con escasa

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pérdida, salvo que encuentre un defecto y lo retroalimente al transductor, el cual convierte las ondas reflejadas en una señal eléctrica que se exhibe en la pantalla de un osciloscopio (tubo de rayos catódicos). Un defecto en la soldadura aparecerá como un pico pequeño entre la señal inicial y la de eco desde la parte posterior de la pieza.

La distancia horizontal entre la señal inicial y la de eco es función del tiempo requerido para reflejar la onda sonora al transductor y se usa para determinar la profundidad de un defecto.

Fig. Aparato ultrasónico para probar soldaduras. Los trazos en el osciloscopio indican los defectos.

f) LIQUIDOS PENETRANTES.

Sirven para detectar discontinuidades diminutas en la superficie como grietas, porosidad o fusión incompleta. La superficie debe estar libre de mugre, pintura, aceite o grasa.

Equipo a usar: líquido penetrante hidrosoluble a base de aceite, en el área de la soldadura.

Procedimiento: después de limpiar y agregado el liquido penetrante, se deja un tiempo para que se extienda y penetre, se quita el líquido con el disolvente

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especificado. Cualquier abertura en el área soldada atraerá el líquido penetrante y no saldrá al limpiar con el disolvente. Después que se ha secado la pieza, se aplica un material pulverizado, absorbente, llamado revelador, que absorbe el líquido de las aberturas y las hace muy visibles. El líquido penetrante puede ser un tinte que absorbe el revelador. El tinte colorea el revelador y cualquier defecto se aprecia a simple vista.

DEFECTOS MÁS COMUNES EN LA SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO.

Apariencia de la soldadura:

Soldadura manchada, grietas internas, penetración incompleta, fusión pobre, distorsión (alabeo), torceduras, agrietamiento, porosidad, cristalización de la soldadura, corrosión, y soplo magnético en el arco.

GRIETAS.

Son el defecto más perjudicial en la soldadura y se deben evitar. La grieta es una rotura que ocurre lejos o cerca del metal del electrodo por los esfuerzos que se crean en la pieza soldada. Casi siempre son diminutas y difíciles de localizar. Son longitudinales o transversales y pueden variar mucho en cuanto a profundidad y longitud.

Causa que se originan: suelen ser el resultado de técnicas incorrectas para soldadura de una unión y material particulares. 1) El sobrecalentamiento es la causa más común de las grietas; el calor generado al soldar produce un grado

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mayor de dilatación, la cual produce un esfuerzo excesivo en la unión soldada. 2) enfriamiento muy rápido o disparejo, la rapidez de enfriamiento de una soldadura en un tipo de metal esta en relación directa con la intensidad de los esfuerzos internos generados en la unión soldada.

Remedios para solucionar: el material tiene sus especificaciones de temperatura y rapidez de enfriamiento correctas para un tipo dado de soldadura.

POROSIDAD.

Se debe a la presencia de un gran número de huecos o bolsas de gas pequeños en la soldadura, que le reducen su resistencia. La mayoría de l

Causa que lo originan: Es el resultado del gas que queda atrapado en el metal de aporte mientras se solidifica. La presencia de hidrogeno es la principal causa. El hidrogeno puede provenir de la atmosfera, dislocación del agua, recubrimiento del electrodo, etc.

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Remedio para solucionarlo: use un proceso de soldadura con bajo contenido de hidrogeno, metales de aporte con alto contenido de desoxidantes; incremente el flujo de has de protección.

DISTORSION (ALABEOS).

Combamiento de una pieza provocado por el calor producido por la soldadura.

Causas que lo originan: provocados por los esfuerzos residuales resultado del calentamiento localizado y desigual.

Remedios para solucionarlo:

FUSION POBRE (INCOMPLETA).

La fusión incompleta ocurre cuando no hubo fusión entre el metal de aporte y las superficies de contacto de la pieza de trabajo o los cordones de soldadura adyacentes.

Causas que lo originan: insuficiente corriente de soldar, falta de acceso a las superficies de la unión que requieren fusión, inadecuada limpieza previa de las superficies de la unión.

Remedios para solucionarlo: auméntese amperaje o voltaje de soldadura, bisélese de forma adecuada.

PENETRACION INCOMPLETA.

Es la discontinuidad que se ve en la raíz de una unión debido a que la penetración de a raíz es menor que la especificada en el diseño o en el código. Se da cuando el material aportado no funde la raíz y no se extiende por debajo de la superficie de las partes soldadas.

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Causas que lo originan: insuficiente calentamiento de la soldadura. Inapropiado diseño de la unión: demasiado metal que impide penetrar el arco de soldar. Incorrecto ángulo de bisel. Inadecuado control del arco de soldar.

Remedio para solucionarlo:

SOPLO MAGNETICO EN EL ARCO.

Se produce por fuerzas electromagnéticas, que actúan sobre el arco eléctrico, especialmente cuando se encuentra sobre bordes, extremos o partes de la pieza que tienen forma aguda, produciendo fluctuaciones en el arco, con direcciones diversas y movimientos violentos.

Causas que lo originan: la distorsión del campo eléctrico, es causada porque el arco no va por el camino más corto del electrodo a la pieza, sino se desvía por los campos magnéticos que aparecen en la misma, producida por la intensidad de corriente necesaria para soldar.

Remedios para solucionarlo: manténgase inclinado el electrodo. Colocar la conexión de masa o retorno, en el lugar más cercano posible a la pieza a soldar. Colocar dos conexiones a masa, una en la pieza y la otra en la mesa de trabajo. Usar bloques de acero, para alternar el curso magnético alrededor del arco. Usar un arco eléctrico corto. Soldar con corriente alterna.

AGRIETAMIENTO.

El agrietamiento en frío está limitado a los aceros, y está asociado a la formación del martensita mientras que la soldadura se enfría.

Causas que lo originan: 1. excesiva restricción de la unión. 2. Electrodo inapropiado insuficiente desoxidante o fundente inconsistente en el núcleo del electrodo.

Remedios para solucionarlo: 1. Reduzca la restricción. Precaliente la pieza de trabajo. Usar metal más dúctil. Emplear el martillo. 2. Revisar la formulación y el contenido del fundente.

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10. APLICACIONES INDUSTRIALES DEL PROCESO

a) Sustitución para piezas fundidas por conjuntos soldados.b) Sustitución de piezas remachadas por piezas soldadas.c) Sustitución de estructuras de concreto por estructuras metálicas.d) Fabricación de tuberías con soldaduras longitudinales o helicoidales de

gran diámetro y espesor.e) Fabricación de equipos para la industria con grandes espesores,

recargados mediante soldadura.f) Maquinaria para movimiento de tierra, se recubren las piezas criticas

con materiales altamente resistentes a la corrosión.

Todas estas altitudes de aplicaciones han tenido una consideración especial hacia este campo de la metalurgia y lo que es la tecnología que ha obligado un estudio cada vez más especifico y profundo de todos los cofactores que le sean inherentes y que requieren la autoridad una alta especificación dada la complejidad de los mismos.

11. NORMAS Y EQUIPOS DE SEGURIDAD

NORMAS

•AWS – American Welding Society.•ASME – American Society of Mechanical Engineers.•ASME B31, “Code for Pressure Piping”, conteniendo siete secciones, cada una de las cuales prescribe los requisitos mínimos para el diseño, materiales, fabricación, erección, ensayos e inspección de un tipo particular de sistema de cañerías.•BPVC – “The ASME Boiler and Pressure Vessel Code”, conteniendo once secciones, de las cuales las Secciones I, III, IV, VIII, y X cubren el diseño, construcción e inspección de calderas y recipientes a presión; las Secciones VI, VII, y XI cubren el cuidado y la operación de calderas o de componentes de plantas de potencia nuclear; y las Secciones II, V, y IX cubren respectivamente especificaciones de materiales, de ensayos no destructivos, y de calificaciones de soldadura.

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•ASNT – American Society of Nondestructive Testing.• API – American Petroleum Institute .•ANSI – “American National Standards Institute”.

•ASTM – Inicialmente era conocida como “American Society for Testing and Materials”, actualmente es una sigla sin significado aparente, porque la quieren hacer internacional.•EN – Normas Europeas (European Normalisation).•BSA (normas BS) – British Standard Association .•DIN – Instituto Alemán de Normalización (Deutsches Institute fuer Normung).•AFNOR (normas NF) – Asociación Francesa de Normalización. (Association Francaise de Normalisation).•JSA (normas JIS) – Japanese Standards Association.•ISO – International Organization for Standardization .•UL – Underwriter’s Laboratories, Inc.

Para los trabajos metalúrgicos, y específicamente hablando de las soldaduras, hay esencialmente tres tipos o clases o grupos de normas que pueden ser utilizadas en la fabricación, montaje, y reparación de los equipos que la componen:I) Normas para el diseño y la construcción del equipo (recipiente, tanque, cañería, intercambiador, caldera, horno, reactor, etc), y para la reparación del equipo.II) Normas para especificación y calificación de procedimientos de soldadura.III) Normas para calificación de soldadores.•Normas de empresas. Ej.: normas ANCAP•ICONTEC- Instituto Colombiano de Normas Técnicas.•En Colombia lo usual, para trabajos metalúrgicos, es utilizar normas API, ASME, ASTM, AWS, UL, ASNT y UNIT, y últimamente se están aplicando normas europeas EN para diversas temáticas relacionadas con construcciones soldadas.

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REGLAS DE SEGURIDAD PARA SOLDADURA DE ARCO

1. Use siempre la careta con filtro del grado correcto en los vidrios2. Vea que no estén rotos los vidrios antes de empezar a soldar3. Use ropas resistentes al fuego todo el tiempo 4. Asegúrese de que los demás están protegidos de los rayos de luz antes

de empezar a soldar5. Mantenga sus mangas desdobladas y abotónese hasta el cuello 6. Ponga el interruptor de la maquina en apagado al acabar el trabajo(off)7. No deje el electrodo en el porta-electrodo8. Compruebe que todas las conexiones estén apretadas de empezar el

trabajo 9. Nunca trabaje en una área húmeda o mojada10.Use lentes e seguridad cuando quite la escoria de la soldadura11.Asegúrese de que la pieza que va a soldar o el banco sobre el que

trabaja estén conectados a tierra correctamente12.Comunique inmediatamente, si han caído esquirlas en sus ojos13.Ponga la cola de los electrodos en una caja, no las arroje en el piso.

EQUIPO DE PROCTECCION

MASCARA

La máscara de protección está hecha de fibra de vidrio o fibra prensada y tiene una mirilla en la cual se coloca un vidrio neutralizado y los vidrios protectores de este, se usa para resguardar los ojos y para evitar quemaduras en la cara

TIPOS

En las mascaras para soldar hay diferentes diseños. Hay también mascaras combinadas con un casco de seguridad para realizar trabajos en construcciones y con adaptación para proteger la vista cuando haya que limpiar la escoria. Las pantallas de mano tienen aplicación en trabajos de armando y punteado por soldadura. Su uso no es conveniente en trabajos de altura o donde el operador requiera la sujeción de la pieza o herramienta

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El vidrio inactínico debe ser seleccionado de acuerdo al amperaje utilizado. Debe atenerse la buena visibilidad cambiado el vidrio protector, cuando esté presente exceso de proyección. Evite las filtraciones de luz en la máscara. Esta no debe ser expuesta al calor ni a golpes.

Debe ser livianas y su cintillo ajustable para la seguridad bien a la cabeza. Requiere un mecanismo que permita accionarla con comodidad. El recambio de vidrios debe hacerse mediante un mecanismo de fácil manejo.

VESTIMENTA DE CUERO

Está constituido por elementos confeccionados en cuero, y son usados por el soldador para protegerse del calor y de las irradiaciones producidas por el arco eléctrico.

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Este equipo está compuesto por: guantes, delantal, casaca, mangas y polainas

GUANTES

Son de cuero y su forma varía según pueden verse en las figuras

Debe evitarse tomar piezas muy calientes con los guates ya que estos se deforman y pierden su flexibilidad.

DELANTAL

Es de forma común o con protector para piernas. Su objetivo es proteger la parte anterior del cuerpo y las piernas hasta las rodillas.

CASACA

Su forma puede verse en la figura de abajo. Se utiliza para proteger especialmente los brazos y parte del pecho. Su uso es frecuente cuando se realiza en posición vertical, horizontal y sobre cabeza.

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MANGAS

Esta vestimenta tiene por objeto proteger solamente los brazos del soldador. Tiene mayor uso en soldaduras que se realizan en el banco de trabajo y en posición plana.

Existe otro tipo de manga en forma e chaleco que cubre a la vez parte del pecho.

POLAINAS

Este elemento se utiliza para proteger parte de la pierna y los pies del soldador

Las polainas pueden ser reemplazadas por botas altas y lisas con puntera de acero

CARACTERÍSTICAS

Son cueros curtidos, flexibles, livianos y tratados con sales de plomo para impedir las radiaciones del arco eléctrico

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CONSERVACIONES

Es importante mantener estos elementos en buenas condiciones de uso, libre de roturas, y su abotonadura en perfecto estado. Debe consrvanse limpios y secos, para asegurarse una buena aislación eléctrica.

BIBLIOGRAFIA

PROCESOS DE MANUFACTURA, VERSIÓN SI, de B. H. Amstead. P Ostwald y M. Begeman. Compañía Editorial Continental.

H.C. Kasanas, G.E. Baker, T.G. Gregor, PROCESOS BÁSICOS DE MANUFACTURA, Ed. Mc Graw Hill.

GUIA DE SOLDADURA para el técnico profesional, Galvery, Marlow. Editorial Limusa.

MANUFACTURA, INGENIERIA Y TECNOLOGIA, S. Kalpakjian. 5ª Edicion. Pearson.

MANUAL DEL INGENIERO MECANICO, Avallone, Eugene, Baumeister III, Theodore. 9ª. Edición.

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