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• Pedro Cuevas Martínez

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Prof.: SMG

Procesos de Manufactura - Soldadura

Características generales de los procesos de soldadura por fusión

2.2.- Procesos de soldadura por fusión Introducción La soldadura por fusión se define como la fusión y coalescencia de materiales mediante calor. Se pueden usar metales de aporte. Las soldaduras por fusión realizadas sin agregar metales de aporte se denominan soldaduras autógenas. Estos procesos incluyen soldado mediante oxígeno y combustible gaseosos, de arco y de haces de alta energía.

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Proceso de unión

Operacíon

Ventaja

Nivel de habilidad

Posición de soldado

Tipo de corriente

Distor sión

Costo del equipo dól

Arco metálico protegido

Manual

Portátil y flexible

Alto

Todas

CA, CD

1a2

Bajo (1500+)

Arco sumergido

Automátic a

Deposición alta

Bajo a medio

Plana y horizontal

CA, CD

1a2

Medio (5000+)

Arco metálico y gas

Semi o auto

Trabaja con la mayoría de los metales

Bajo a alto

Todas

CD

2a3

Medio (3000+)

Arco de tungsteno y gas

Manual o auto

Trabaja con la mayoría de los metales

Bajo a alto

Todas

CA, CD

2a3

Medio (5000+)

Arco con núcleo de fundente

Semi o auto

Deposición alta

Bajo a alto

Todas

CD

1a3

Medio (2000+)

Oxígeno y combustible gaseosos

Manual

Portátil y flexible

Alto

Todas

----

2a4

Bajo (500+)

Haz de electrones

Semi o auto

Trabaja con la mayoría de los metales

Medio a alto

Todas

----

3a5

Alto (100000 – 1 millón)

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Soldadura con oxígeno y combustible gaseosos OFW
Es un término utilizado para describir cualquier proceso de soldadura que use un gas combustible combinado con oxígeno para producir flama.
El proceos más común emplea acetileno OAW.


Tipos de flamas


Metales de aporte

Los metales de aporte se utilizan para suministrar material adicional a la zona de soldadura durante la operación. Se consiguen como varillas de aporte o alambre y pueden ser desnudas o estar recubiertas con un fundente. 3

SMG

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SMG

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Procesos de Manufactura - Soldadura

Práctica y equipo de soldadura

Práctica y equipo de soldadura
Preparar los extremos a unir, fijar y mantener su posición

apropiada mediante el uso de prensas de banco y soportes.
Abrir la válvula de acetileno y encender el gas en la punta del

soplete. Abrir la válvula de oxígeno y ajustar la flama para la operación particular. ˚
Sostener el soplete a unos 45˚ del plano de la pieza de trabajo, con la flama interior cerca de ella y la varilla de aporte a alrededor de 30˚ a 40˚.
Tocar la union con la varilla de aporte y controlar su movimiento a lo largo de la unión mediante la observación de su velocidad de fusión y llendo. 5

SMG

˚

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Soldadura con gas a presión
La soldadura de dos componentes comienza calentando la

interfaz mediante un soplete, cuando la interfaz comienza a fundirse, se retira el soplete y se aplica una fuerza para prensar los dos componentes y se mantiene hasta que se solidifica la interfaz.

SMG

Procesos de soldadura por arco: electrodo no consumible
Soldadura por arco de

tungsteno y gas.
Soldadura por arco de

plasma.
Soldadura con hidrógeno

atómico.

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En la soldadura por arco el calor requerido se obtiene de la energía eléctrica. El proceso puede implicar un electrodo consumible o no consumible 8

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Procesos de Manufactura - Soldadura

Soldadura por arco de tungsteno y gas

Procesos de soldadura por arco: arco: electrodo consumible

En GTAW que antes se concocía como soldaduraTIG (“gas inerte y tungsteno”), el metal de aporte es suministrado por un alambre de aporte. Debido a que en esta operación no se consume el electrodo de tungsteno se mantiene una abertura de arco constante.

Soldadura con arco y metal protegido. Maquina soldadora de CA o CD, fuente de potencia y controles. Cable de trabajo

Porta electrodo

Arco

Soldadura por arco de plasma PAW Se produce un arco concentrado de plasma que

se dirige hacia el área de la soldadura. El arco es estable y alcanza temperaturas de hasta 33000˚. Un plasma es un gas caliente ionizado. 9

Cable de electrodo 10

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Soldadura por arco sumergido.

Gas protector Recubrimiento

Escoria solidificada

Carrete de alambre electrodo

Electrodo Tolva de fundante

Tubo de contacto

Metal de soldadura

SMG

Motor

Tubo de recuperacion de fundante no fundido

Arco

Pieza de trabajo 11

electrodo

Trabajo

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Cable del electrodo

Soporte de la soldadura

Terminales de toma de voltaje

Control de voltaje y corriente

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Procesos de Manufactura - Soldadura

Soldadura por arco metálico y gas

Soldadura por arco metálico y gas

Transferencia de metal Alambre sólido de electrodo

Gas protector

Conductor de corriente

• Por Aspersión: Pequeñas gotas del metal fundido pasan al área de soldadura con una frecuencia alta. • Transferencia globular: Utilizan gases ricos en bióxido de carbono y los glóbulos se impulsa mediante las fuerzas de transferencias del arco eléctrico.. •Cortocircuito: El metal se transfiere por gotitas individuales cuando la punta del electrodo toca el metal fundido de soldadura y hace cortocircuito.

Desplazamiento Alambre guía y tubo de contacto

Boquilla

Metal de soldadura solidificado

Gas protector

arco

Metal base 13

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Soldadura por arco con nucleo de fundante

SMG

Soldadura eléctrica por gas

Tubo guía portador de corriente Protección del arco integrada por compuestos vaporizados y formadores de escoria que protegen la transferencia de metal a través del arco

Punta extendida aislad

Metal en polvo, materiales generadores de vapor o gas desoxidantes y limpiadores

Escoria solidificada

Arco Metal de soldadura 15 solidificado

Metal base Metal de soldadura fundido

Gotas de metal cubiertas con un delgado recubrimiento de escoria que forma la mezcla fundida

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Electrodos para soldadura por arco

Soldadura con electro escoria

La resistencia del metal para soldadura depositado

La corriente CA o CD

El tipo de recubrimiento.

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Electrodos para soldadura por arco Recubrimiento de electrodo:

Soldadura por haz de electrones Características:

Están recubiertos con materiales arcillosos que incluyen aglutinantes de silicato, óxidos, carbonatos, fluoruros, aleaciones metálicas y celulosa. Actuar como fundante

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• Genera calor mediante un fino haz de electrones de alta velocidad. • La energía cinética de los electrones se convierte en calor al chocar contra la pieza de trabajo.

Estabilizar el arco

• A mayor vacío mayor penetración del haz. • No se requiere gas. Controlar la velocidad

Funciones básicas

Generar gases protectores

• Alta calidad en las soldadura profundas y estrechas • La distorsión y contracción en el área de soldadura son mínimas. • Genera rayos X

19 Agregar elementos de aleacion

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Corte

Soldadura por rayo láser Características:

Con oxígeno y combustible gaseoso características:

• Utiliza un rayo láser. • Gran densidad de energía y capacidad de penetración profunda. • Alta precisión. • Se puede generar en pulsos para aplicaciones con potencia de hasta 100kW. • Las soldaduras son dúctiles y libres de porosidades. • La distorsión y contracción en el área de soldadura son mínimas. • Las velocidades van desde 2.5m/min hasta 80m/min

• La fuente de calor sirve para retirar una zona delgada de una placa o lámina. • Proceso adecuado para los aceros. • Puede producir un aumento de temperatura de casi 870°C. • La pieza es necesaria precalentarla con un gas combustible. • A mayor carbono en el acero mayor temperatura requerida de precalentamiento. • Distorsión no uniforme.

Ventajas : • No requiere vacío. • Se le puede dar forma al rayo láser. • No generan rayos X. • Calidad mejor 21

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SMG

Corte Por arco características: • Materiales grandes. • Dejan una zona afectada por el calor .

Unión Soldadura
1.-Metal Base
2.-Zona Afectada por el Calor
3.-Metal de Soldadura

Por arco de carbono en aire : • Se emplea un electrodo de carbono y el metal fundido se sopla con un chorro de aire a gran velocidad.


Solidificación del Metal de Soldadura
Formación de granos

Por arco de plasma características:


Estructura Colada • Se producen altas temperaturas. • Se utilizan para cortes rápidos. •Para metales No ferrosos y de acero inoxidable. •Producen buen acabado superficial. 23

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Zona Afectada por el Calor 24


Sufre cambios estar sometidos a temperaturas elevadas.

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Orígenes

CALIDAD DE SOLDADURA Porosidad Revelado de Esfuerzos

Esfuerzos Residuales

Inclusiones de Escoria

PoroPorosidad


Las reacciones químicas durante el soldado
Los contaminantes


Reducción
Técnicas mejoradas de soldadura

Soldadu ra

Daño Superficial


Limpieza apropiada

Fusión y Penetración incompletas


Reducción de la velocidad de soldadura


Orígenes
Compuestos óxidos, fundentes y materiales de

Perfil de soldadura Hojeamiento

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Los gases liberados durante la fusión el área soldada

Inclusion es de Escoria

Grietas

SMG

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SMG


Limpiando la superficie del cordon de soldadura antes

de depositar la siguiente capa
Aportando suficiente gas de protección


Llenado incompleto
Se produce cuando la unión no se llena con la cantidad apropiada


Elevando la temperatura del metal base
Limpiando el are de soldadura antes de soldar


Reducción

Perfil de soldadura

Fusión y Penetración incompleta
Mejoras en la Fusión

recubrimiento que quedan atrapados en la zona de soldadura

de metal de soldadura
El socavado
Es el resultado de la fusión lejos del metal base y la consecuente


Mejoras en la penetración

generación de la ranura con la forma de una depresión


Reduciendo la velocidad de desplazamiento

Ejemplos de diversas defectos en la soldadura

Ejemplos de diversas discontinuidades

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SOLDABILIDADSOLDABILIDAD- Metales Ferrosos

Grietas


Aceros al carbon: Excelentes para los aceros de bajo carbón
Aceros de baja Aleación: Similar a los aceros al medio carbón
Aceros de Alta Aleación: Es buena, en buenas condiciones
Aceros inoxidables: Aplican diferentes técnicas
Aceros Fundidos: En general son soldables

SOLDABILIDADSOLDABILIDAD-Materiales No Ferrosos
Aleaciones de Aluminio, cobre magnesio, níquel, titanio,

tantalio: Alta rapidez en el suministro de calor, Escudo de gas inerte
Tungsteno, Molibdeno: Soldable en condiciones bien

controladas 29


Niobio: La soldadura es buena

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Pruebas Destructivas Ensayos de tension Ensayos de Tenacidad a la Fractura Ensayos de Tension y cortante Pruebas de Doblado

Pruebas No Destructivas Ultranicas Visuales Radiograficas De liquidos Penetrantes De particular Magneticas 31

SMG


Diseño de la unión y

selección del proceso
El diseño del producto debe minimizar el número de soldaduras.
Evitar esfuerzos excesivos.
Los componentes deben coincidir antes de soldarlos.
Mantener un mínimo el tamaño de cordón de soldadura y mejorar su apariencia. 32

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