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• Catherine Andrea Olate Saavedra

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ÍNDICE “SOLDADURA DE REPARACIÓN EN EQUIPOS MOVILES” SECCIÓN I 1.-

TEORIA DE LA SOLDADURA - La soldadura como unión metálica - Naturaleza de las superficies reales. - Clasificación de los procesos.

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PROCESOS DE LA SOLDADURA POR ARCO - Soldadura manual con arco eléctrico. - Naturaleza y características del arco eléctrico.

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3.-

SEGURIDAD EN LA SOLDADURA AL ARCO - Protección personal. - Protección de la vista. - Influencia de los rayos sobre la vista. - Escala de lentes a usar.

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4.-

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD EN LA SOLDADURA

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1

2.2 3

5.-

CARACTERISTICAS DE LAS FUENTES DE PODER 4 - Transformador. 5 - Transformador rectificador. - Tipos de corrientes. - Polaridad directa o negativa. - Polaridad inversa o negativa.

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6.-

CLASIFICACION DE LOS ELECTRODOS

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7.-

SELECCIÓN DEL ELECTRODO ADECUADO

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8.-

PROPIEDADES DE LOS ELECTRODOS - Composición química. - Propiedades mecánicas

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9.-

PRINCIPIOS DE LA SOLDADURA POR ARCO CON ELECTRODOS REVESTIDOS - Descripción.

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10.- SISTEMA ARCO MANUAL 6 - Descripción del proceso. 7 11.- POSICIONES EN SOLDADURAS

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12.-

ESQUEMAS BASICOS

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13.-

TECNICAS GENERALES DE SOLDADURAS - Generalidades

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14.-

SOLDADURA EN ESTANQUE - Seguridad. - Lavado. - Preparación para la operación.

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SECCIÓN II 15.-

SISTEMA ARCO SUMERGIDO - Descripción del proceso. - Ventajas del proceso. - Aplicaciones. - Diagrama esquemático. - Materiales. - Requerimientos mecánicos del depósito.

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16.-

SISTEMA MIG. - Descripción del proceso. - Ventajas del proceso. - Resumen del proceso. - Transferencia metálica. - Electrodos y protección gaseosa - Tabla de regulaciones - Diagrama esquemático.

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17.- SISTEMA TIG 8 - Descripción del proceso. 9 - Características del Arco. - Polaridad. - Voltaje. - Penetración del Arco. - Encendido del Arco.

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18.-

PROCESO ARCO-AIRE (TORCHADO) - Descripción del proceso. - Aplicación. - Ventajas. - Diagrama esquemático. - Electrodos. - Proceso. - Seguridad.

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1.- TEORÍA de la SOLDADURA al ARCO 1.1.- La soldadura como unión metálica El primer paso hacia la comprensión de los procesos de soldadura lo constituye el análisis de los fenómenos que intervienen cuando se produce el contacto de dos superficies metálicas sólidas. Para ello recordemos que los metales están constituidos por cristales. Cada uno de estos es a su vez, un arreglo periódico especial de átomos o grupos de átomos que dan origen a lo que conocemos como retículo cristalino. El tamaño medio de estos cristales es variable entre algunos micrones y varios centímetros según el caso y cada cristal esta separado por sus vecinos por una zona de transición asimilable a una superficie, que se conoce como borde de grano, que es el lugar en el cual la orientación de los ejes cristalinos cambia para dar lugar a las que corresponden a los granos vecinos. Los bordes de grano desempeñarían un papel importante en la determinación de las propiedades mecánicas de un metal. En este sentido se ha comprobado que a bajas temperaturas los bordes de grano son en general por lo menos tan resistente como los granos mismos, es decir, no son causa de debilitamiento del material. Esto se comprueba mediante el análisis microscópico de piezas cuya rotura no se ha producido a temperaturas elevadas. En la posibilidad de reproducir en forma controlada este fenómeno, que da origen a los procesos de soldadura. 1.2.- Naturaleza de las superficies reales Para comprender los procesos de soldadura reales es necesario analizar las características reales tal como ocurren en la naturaleza. Cualquier de estas examinadas en la escala atómica es extremadamente irregular. La misma esta constituida por picos y valles variables entre unos doscientos diámetros atómicos correspondientes a las superficies más perfectas que el hombre puede preparar, hasta 10 elevado 4 diámetros atómicos para superficies desbastadas. Del análisis anterior surgen las dificultades que se presentan para lograr una unión metálica adecuada al poner dos cuerpos reales en contacto. Sin embargo la ciencia de la soldadura se ocupa de estudiar los medios prácticos para producir uniones átomo a átomo a través de las superficies metálicas preexistente y en un número suficiente para otorgar resistencia mecánica satisfactoria. Los recursos empleados para lograr este objetivo nos permitirá hacer una clasificación de los procesos de soldadura.

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1.3.- Clasificación de los procesos Una forma de lograr el contacto íntimo de dos superficies necesaria para la producción de una soldadura es someter a las mismas a una presión reciproca. Si esta es de magnitud adecuada será capaz de romper las capas de óxido y humedad y deformar la superficie de manera de lograr el contacto necesario. Esto da origen a lo que se conoce como soldadura por presión o más generalmente como soldadura en fase sólida. Este proceso puede o no ser asistido por energía térmica, pero debe tenerse en cuenta que cuando así ocurre la temperatura del proceso debe mantenerse por debajo del punto de fusión de los materiales que intervienen. El principal efecto buscado con el empleo de energía térmica es en este caso reducir la tensión de fluencia de los materiales que se suelen así como disociar óxidos y volatilizar la humedad. Otro camino para lograr una soldadura es emplear energía térmica para fundir localmente las piezas que se desean unir y de esta manera lograr la eliminación de las capas mencionadas y el íntimo contacto de las piezas por coalescencia de material en estado líquido. Este conoce en general como soldadura por fusión.

1.4.- Cuadro representativo de los procesos de soldadura

Por: Arco Soldadura

Autógena

Arco carbón Electrodo metálico recubierto Mig -Mag Tig Arco Sumergido Plasma Oxí-acetilénica

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2.- PROCESO de SOLDADURA por ARCO ELÉCTRICO 2.1.- Soldadura manual con arco eléctrico La soldadura manual con arco eléctrico, es un sistema que utiliza una fuente de calor (arco eléctrico) y un medio gaseoso generado por la combustión del revestimiento del electrodo, mediante el cual es posible la fusión del metal de aportación y la pieza. La fuente de energía para soldar proviene de una máquina de corriente continua (C.C.) o corriente alterna (C.A.), la cual forma un circuito eléctrico, a través de los cables conductores, del electrodo a la pieza. Este circuito se cierra al hacer contacto la pieza con el electrodo. El arco formado, es la parte donde el circuito encuentra mayor resistencia y es el punto donde se genera la fuente de calor. La alta temperatura generada en el arco, permite la fusión del metal base y la varilla de aporte. Esta temperatura permite también, combustionar los elementos componentes del revestimiento los que, al gasificarse, cumplen diversas funciones, tales como: desóxidar, eliminar impurezas facilitar el paso de la corriente y especialmente, proteger al metal fundido de las influencias atmosféricas. Este sistema se caracteriza por su versatilidad y economía. Puede este proceso aplicarse en la unión de diferentes metales, en trabajos pequeños, o de gran envergadura. NOTA El funcionamiento de este proceso deberá ajustarse a las indicaciones técnicas que exija el metal a soldar y los electrodos a usar. 2.2.- Naturaleza y características del arco eléctrico De los métodos mencionados en la clasificación de los procesos de soldadura se destaca entre los de fusión, la soldadura por arco. La misma consiste en emplear la energía térmica que provee un arco voltaico cuando éste se establece entre la pieza a soldar y un electrodo de características adecuadas. La importancia del arco en soldadura reside en primer lugar en el hecho de que el mismo provee el calor necesario para provocar la fusión. En segundo lugar porque es asiento de reacciones químicas internas que se producen entre su atmósfera y el material metálico a alta temperatura. Por último es responsable de la transferencia metálica desde el extremo del electrodo hacia la pileta de fusión.

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3.- SEGURIDAD en la SOLDADURA al ARCO Cuando se realiza una soldadura al arco durante la cual ciertas partes conductoras de energía eléctrica están al descubierto, el operador tiene que observar con especial cuidado las reglas de seguridad, a fin de contar con la máxima protección personal y también proteger a las otras personas que trabajan a su alrededor. En la mayor porte de los casos, la seguridad es una cuestión de sentido común. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas: 3.1.- Protección personal Siempre utilice todo el equipo de protección necesario para el tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en:  Máscara de soldar, protege los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas.  Guantes de cuero, tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas.  Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas del arco.  Polainas y casaca de cuero, cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y sobre cabeza, deben usarse estos elementos, para evitar las severas quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido  Zapatos de seguridad, que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicadura.  Gorro, protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones NOTA.- Evite tener en los bolsillos todo material inflamable como fósforos, encendedores o papel celofán. No use ropa de material sintético, use ropa de algodón. 3.2.- Protección de la vista La protección de la vista es un asunto tan importante que merece consideración aparte. El arco eléctrico que se utiliza como fuente calórica y cuya temperatura alcanza sobre los 4000°C, desprende radiaciones visibles y no visibles. Dentro de estas últimas, tenemos aquellas de efecto más nocivo como son los rayos ultravioletas e infrarrojos. El tipo de quemadura que el arco produce en los ojos no es permanente, aunque sí es extremadamente dolorosa. Su efecto es como “tener arena caliente en los ojos”. Para evitarla debe utilizarse un lente protector (vidrio inactínico) que ajuste bien y, delante de éste, para su protección, siempre hay que mantener una cubierta de vidrio transparente, la que debe ser sustituida inmediatamente en caso de deteriorarse. A fin de asegurar una completa protección, el lente protector debe poseer la densidad adecuada al proceso e intensidad de corriente utilizada.

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3.3.- Influencia de los rayos sobre el ojo humano

3.4.- Escala de lentes a usar (grados) de acuerdo al proceso de soldadura y torchado

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4.- PRECAUCIONES de SEGURIDAD en la SOLDADURA

-

Asegurar que el equipo de soldadura esté adecuadamente instalado, conectado y en buenas condiciones de trabajo. Usar siempre ropa de protección adecuada a la soldadura que se va a realizar. Protección ocular de acuerdo a la soldadura, corte o pulido. Evitar de absorber directamente el humo sobre el arco. Mantener el área de trabajo limpia y libre de riesgos, asegurar que no haya ningún material inflamable, volátil o explosivo dentro o cerca del área. Manejar los cilindros de gas con extremo cuidado y dejar siempre los capuchones puestos cuando no estén en uso. Asegurar que los cilindros de gas estén sujetos a la pared u otros soportes estructurales. Cuando los cilindros de gas estén vacíos, cierre la válvula y coloque un aviso de “vacío”. No soldar en espacios cerrados sin tomar precauciones. No soldar recipientes que hayan contenido combustibles sin antes tomar precauciones especiales. No soldar recipientes o compartimentos sellados sin proporcionar respiraderos y tomar precauciones especiales. Usar un escape mecánico (extractor, ventilación forzada) en el punto de soldadura, cuando suelde plomo, cadmio, cromo, manganeso, latón, bronce, cinc y fierro galvanizado y cuando este es espacio sumamente cerrado. Cuando sea necesario soldar en un área muy húmeda o mojada, calce botas de hule (goma)y párese en una plataforma seca y aislada. No usar cables con sus partes desgastadas, partidas o descubiertas en su material aislante. Cuando el porta - electrodo no este en uso, cuélguelo en su soporte respectivo. Nunca permita que el porta - electrodo toque un cilindro de gas. Deseche los restos de electrodos en un recipiente adecuado, si quedan en el suelo representan un riesgo. Proteger a las demás personas de los rayos de luz producidos por la soldadura. No soldar nunca cerca de operaciones de cambios de aceite y desengrase. Cuando trabaje en altura, asegurar el andamio, escalera o superficie de trabajo estén sólidamente afianzados. Use además cinturón de seguridad.

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4.1.- Precauciones y Seguridad en la Soldadura

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5.- CARACTRÍSTICAS de las FUENTES de PODER 5.1.- Transformador Es una fuente de poder, a la cual se le suministra corriente alterna y en su interior ésta por medio de una manivela o perilla ubicada en la carcaza, regula el amperaje a usar (intensidad). Esto quiere decir que si a la máquina entra corriente alterna de ella sale corriente alterna. 5.2.- Transformador rectificador A este tipo de fuente de poder se proporciona corriente alterna, pero en su interior tiene un rectificador que se encarga de rectificar la corriente, dejando en forma continua, en la cual se podrá distribuir el calor de mejor manera. 5.3.- Tipos de corrientes 

Alterna: Este tipo de corriente cambia alternativamente de dirección en un conductor. En la frecuencia de 50 ciclos por segundo (50Hz), la dirección de la corriente se invierte cien veces por segundo.



Continua Este tipo de corriente fluye por un conductor solamente en una dirección y está depende de las conexiones eléctricas que se efectúen ya sea en una batería o en otra fuente de corriente directa.

5.4.- Polaridad directa o negativa Este caso se denomina así por la forma en que se transmite el flujo de electrones, conectando el porta - electrodo al polo negativo y la pinza a tierra se conecta al polo positivo de máquina. Esto quiere decir que el flujo de electrones fluye desde el polo negativo de la máquina. Con esto el calor depositado se encuentra en un mayor porcentaje en la plancha por la dirección de los electrones, estos golpean la plancha provocando más calor en esta y la llaman polaridad directa porque uno dirige el flujo de electrones. 5.5.- Polaridad inversa o positiva Al contrario del caso anterior, aquí se encuentra el porta-electrodo conectado al polo positivo de la máquina y la pinza a tierra se conecta al negativo, entonces el flujo de electrones fluye del polo negativo, entonces el calor depositado será mucho mayor en el electrodo que en la plancha.

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5.6.- Características de las Fuentes de poder

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6.- CLASIFICACIÓN de los ELECTYRODOS AWS (AWSTM) La soldadura en nuestro medio se ha desarrollado fundamentalmente en torno a un proceso tradicional. La SOLDADURA con ELECTRODOS REVESTIDOS de aplicación manual, que cubre la gran mayoría de los trabajos industriales. En primer lugar es indispensable conocer los diferentes tipos de electrodos que se han desarrollado, para llenar los requisitos de diferentes aplicaciones. Existen especificaciones de entidades, tales como la AWS-ASTM para los electrodos revestidos en soldadura al arco convencional. 6.1.- Electrodos para soldar acero dulce Se especifican por 4 ó 5 dígitos con la letra E al comienzo, cuyo significado se especifica: E X X X X (a) (b) (c) (d) (a).(b).(c ).(d).-

Prefijo E Electrodo Resistencia a la tracción mínima del depósito en miles de libras por pulgada cuadrada. Posición de soldadura 1.- Toda posición 2.- Plana y horizontal Tipo de revestimiento y corriente eléctrica y polaridad a usar, sin embargo para una identificación completa es necesario leer los dos dígitos en conjunto

6.2. Tabla. Características del último dígito Clasificación Tipo de revestimiento AWS E-6010 Celulósico Sódico E-6011 Celulósico Potásico E-6012 Rutílico Sódico E-6013 Rutílico Potásico E-7014 Rutílico hierro en polvo E-7015 Rutílico Sódico bajo hidrógeno E-7016 Rutílico Potásico bajo hidrógeno E-7018 Rutílico Potásico B.H./H.P. E-6020 Oxido de hierro E-7024 Rutílico hierro en polvo E-7027 Oxido de hierro – hierro en polvo Nomenclatura: CC: Corriente Continua HP: Hierro en Polvo CA: Corriente Alterna BH: Bajo Hidrógeno AP: Ambas Polaridades P: Plana V : Vertical

Corriente y Posición a Polaridad Soldar CC. EP. P.V.SC.H. CA.CC.EP. P.V.SC.H.. CA.CC.EN. P.V.SC.H. CA.CC.AP. P.V.SC.H. CA.CC.AP. P.V.SC.H. CC.EP. P.V.SC.H. CA.CC.EP. P.V.SC.H. CA.CC.EP. P.V.SC.H. CA.CC.AP. P.H.Filete CA.CC.AP. P.H.Filete CA.CC.AP. P.H.Filete EP: Electrodo Positivo EN: Electrodo Negativo SC: Sobrecabeza H : Horizontal

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7.- SELECCIÓN del ELECTRODO ADECUADO Para escoger el electrodo adecuado es necesario analizar las condiciones de trabajo en particular y luego determinar el tipo y diámetro de electrodo que más se adapte a estas condiciones. Este análisis es relativamente simple, si el operador se habitúa a considerar los siguientes factores: 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6.

Naturaleza del metal base. Dimensiones de la sección a soldar. Tipo de corriente que entrega su máquina soldadora. En qué posición o posiciones se soldará. Tipo de unión y facilidad de fijación de la pieza. Si el depósito debe poseer alguna característica especial, como son: resistencia a la corrosión, gran resistencia a la tracción, ductilidad, etc. 7.7. Si la soldadura debe cumplir condiciones de alguna norma o especificaciones especiales

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8.-PROPIEDADES de los ELECTRODOS 8.1.- Composición química 8.1.1.- Valores típicos

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8.2.- Propiedades mecánicas 8.2.1.- Valores típicos

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8.3.- Acción de los elementos de aleación en los aceros ELEMENTO

SMBOLO

Aluminio Boro Carbono Cromo Cobalto Fierro Fósforo Manganeso Níquel Silicio Titanio Vanadio Tungsteno Wolframio NOTA.-

TRACCIÓN

CARACTERÍSTICAS

Al B C Cr Co Fe P Mn Ni Si Ti V

Resistencia a la corrosión Dureza Dureza, Resistencia Dureza, resistencia al desgaste y a la corrosión Resistencia a la corrosión, dureza en caliente Elemento base Dureza, resistencia Tenacidad, dureza, resistencia al desgaste Dureza, resistencia a la corrosión Fluidez Dureza, resistencia al desgaste Tenacidad, resistencia al desgaste

W

Dureza, resistencia al desgaste

TODOS los ELEMENTOS ARRIBA CITADOS se DISUELVEN en la FERRITA del ACERO.

CORROSIÓN

Proceso que altera la superficie de un cuerpo debido a la acción de agentes físicos o químicos.

DUREZA

Resistencia que opone un elemento al ser rayado por otro

DEFORMACIÓN

Alterar o cambiar la forma de una cosa

DESGASTE

Quitar o consumir poco a poco, por el uso o el roce, parte de una cosa

FLUIDEZ

Correr un líquido o un gas con facilidad

RESISTENCIA

Causa que se opone a la acción de una fuerza

TENACIDAD

Resistencia de un metal a la ruptura por tracción

Acción y efecto de tirar de algo para arrastrarlo o moverlo

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9.- PRINCIPIOS de la SOLDADURA por ARCO con ELECTRODOS REVESTIDOS .- Descripción La soldadura al arco con electrodos revestidos conocida también como soldadura manual con varillas o simplemente como soldadura al arco. Esta soldadura se logra con el calor que aporta un arco eléctrico el cual es mantenido entre un extremo de la varilla recubierta (electrodo) y la pieza de trabajo (metal base). El calor producido por el arco funde los borde del metal base, la varilla y el revestimiento, mientras el metal fundido del electrodo es transferido a través del arco hacia el metal fundido en el metal base. Los gases producidos por la combustión del revestimiento protegen el arco y el deposito de los gases atmosféricos. Además la escoria fundida flota en la superficie del metal líquido depositado a través de la varilla y lo protege de la atmósfera durante su solidificación y a la vez permite el enfriamiento más lento del cordón. Otras funciones del revestimiento son las de dar estabilidad al arco y controlar la geometría del deposito.

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10.- SISTEMA de ARCO MANUAL .- Descripción del proceso El sistema de soldadura Arco Manual se define como el proceso en que se unen dos metales mediante una fusión localizada, producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el metal base que se desea unir. La soldadura al arco se conoce desde fines del siglo pasado. En esa época se utilizaba una varilla metálica descubierta que servía de metal de aporte. Pronto se descubrió que el oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera eran causantes de fragilidad y poros en el metal soldado, por lo que al núcleo metálico se le agregó un revestimiento que al quemarse se gasificaba, actuando como atmósfera protectora, a la vez que contribuía a mejorar notablemente otros aspectos del proceso. El electrodo consiste en un núcleo o varilla metálica, rodeado por una capa de revestimiento, donde el núcleo es transferido hacia el metal base a través de una zona eléctrica generada por la corriente de soldadura. El revestimiento del electrodo, que determina las características mecánicas y químicas de la unión, está constituido por un conjunto de componentes minerales y orgánicos que cumplen las siguientes funciones:   

Producir gases protectores para evitar la contaminación atmosférica y gases ionizantes para dirigir y mantener el arco. Producir escoria para proteger el metal ya depositado hasta su solidificación. Suministrar materiales desoxidantes, elementos de aleación y hierro en polvo.

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11.- POSICIONES EN SOLDADURA .- Designación de acuerdo a las normas ANSI / AWS A-3.0 - 85

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12.- ESQUEMAS BÁSICOS

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13.- TÉCNICAS GENERALES de SOLDADURA 13.1.- Asegúrese que la pieza a soldar esté exenta de aceite, grasa o materias extraña a la pieza misma. 13.2.- Utilice el método siguiente para determinar la preparación adecuada de la  Asegúrese que la pieza a soldar esté exenta de aceite, grasa u otras materias extraña a la pieza. 

Utilice el método siguiente para determinar la preparación adecuada de la unión. .- Puntee la unión con una frecuencia de dos o tres veces más respecto a los aceros comunes. .- No oscile al soldar. Utilice cordones rectos .- Mantenga una longitud de arco corta. Esto evitará la pérdida de elementos de aleación. .- Nunca utilice amperaje excesivo, de otro modo el electrodo se recalentará y afectará seriamente la calidad de la soldadura.

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14.- SOLDADURA en TANQUE 14.1.- Seguridad Soldar recipientes que hayan tenido materiales combustibles o inflamables es una operación sumamente riesgosa, por lo que a continuación se detallan ciertos procedimientos a seguir. 14.2.- Lavado El método de limpieza dependerá de los elementos contenidos en el recipiente por lo que dividiremos esta en tres formas :  Agua  Solución química caliente  Vapor NOTA.-

La limpieza de los recipientes debe ser efectuada por personal calificado y bajo directa supervisión. Además no deberán usarse HIDROCARBUROS CLORADOS como por ejemplo TRICLOROETILENO, TETRACLORURO de CARBONO, ya que estos se descomponen con el calor o radiación de la soldadura y forman FOSFÓGENOS, gas altamente peligroso.

14.3.- Preparación para la operación de soldadura Existen dos formas de venteo para la operación de soldadura :  Con agua  Dióxido de carbono (CO2) o Nitrógeno (N) El proceso consiste en llenar cierto espacio del tanque con algunos de estos elementos de tal forma que los gases inflamables sean desplazados desde el interior.

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15.- SISTEMA ARCO SUMERGIDO .- Descripción del proceso Es un proceso automático, en el cual un alambre desnudo es alimentado hacia la pieza (Metal base), el arco se mantiene sumergido en una masa de fúndente que es provista desde una tolva, que se desplaza delante del electrodo. De esta manera el arco resulta invisible, lo que es una ventaja evitando así las protecciones contra los rayos infrarrojos y ultravioleta. Las corrientes utilizadas en este proceso varían en un rango de los 200 hasta los 2000 amperes y los espesores a soldar de los 4 a más de 40 mm. Generalmente se utiliza corriente continua con electrodo positivo, hasta intensidades inferiores a los 1000 amperes, para mayores se usa corriente alterna a fin de evitar lo que se conoce como soplo magnético. 15.1.- Ventajas del proceso      

Alta velocidad y rendimiento El fúndente actúa como decapante y desoxidante. Rendimiento 100% Calidad radiográficas 100% Soldaduras homogéneas Soldaduras con penetración uniforme.

15.2.- Aplicaciones El sistema de soldadura automática por Arco Sumergido, permite la máxima velocidad de deposición de metal, entre los sistemas utilizados en la industria, para producción de piezas de acero de mediano y alto espesor (desde 5 mm. Aproximado) que puedan ser colocadas para soldar en posición plana u horizontal: vigas, perfiles estructurales, estanques, cilindros de gas, bases de máquinas, fabricación de barcos, etc. También puede ser aplicado con grandes ventajas en relleno de ejes, ruedas de FF.CC. y polines.

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15.3.- Diagrama esquemático (Arco Sumergido)

.- Descripción del proceso (Arco sumergido)

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15.4.- MATERIALES 15.4.1.- Alambres En el sistema de Soldadura por Arco Sumergido, se utiliza un alambre sólido recubierto por una fina capa de cobre para evitar su oxidación y mejorar el contacto eléctrico. Generalmente contiene elementos desoxidantes, que junto a los que aporta el fundente limpian las impurezas provenientes del metal base o de la atmósfera y aportan elementos de aleación seleccionados según sean las características químicas y mecánicas del cordón de soldadura que se desee. 15.4.2.- Clasificación Según la AWS, los alambres se clasifican por 2 letras y 2 números, que indican la composición química de éstos. EX letras

XX dígitos

1° letra, “E” : Significa electrodo para soldadura al arco. 2° letra, “X”: Significa el contenido máximo de manganeso. L : 0,60% M : 1,25% H : 2,25%

Mn máx. Mn máx. Mn máx

(bajo contenido manganeso). (contenido mediano de manganeso). (alto contenido de manganeso).

Los 2 dígitos: Indican los porcentajes medio de carbono. Los alambres se entregan en rollos de 25 kgs. Aproximadamente y con diámetro interior de 300mm. Se ofrecen en los siguientes diámetros : 5/64”; 3/32”;7/64”;1/8”;5/32”;3/16” y ¼”.

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16.- SISTEMA MIG .- Descripción del proceso El sistema MIG (Metal Inerte Gas) fue introducido a fines del año 1940. El proceso es definido por la AWS como una soldadura al arco, donde la fusión se produce por calentamiento con un arco entre un electrodo de metal de aporte continuo y la pieza, en donde la protección del arco se obtienen de un gas suministrado en forma externa, el cual protege el metal líquido de la contaminación atmosférica y ayuda a estabilizar el arco. En el sistema MIG, un sistema impulsa en forma automática y a velocidad predeterminada el alambre electrodo hacia el trabajo o baño de fusión, mientras la pistola de soldadura se coloca a un ángulo adecuado y se mantiene una distancia tobera/pieza, generalmente de 10mm. 16.1.- Ventajas del proceso      

El arco siempre es visible para el operador. La pistola y los cables de soldadura son livianos haciendo fácil su manipulación. Es uno de los más versátiles entre todos los sistemas de soldaduras. Rapidez de deposición. Alto rendimiento. Posibilidad de automatización.

16.2.- Resumen del proceso El sistema MIG es un proceso de soldadura por arco eléctrico, en el cual un alambre es automática y continuamente alimentado hacia la zona de soldadura a una velocidad constante y controlada. El área de soldadura y arco están debidamente protegidas por una atmósfera gaseosa suministrada externamente, que evita la contaminación. El voltaje, amperaje y tipo de gas de protección, determinan la manera en la cual se transfiere el metal desde el alambre-electrodo al baño de soldadura. Para comprender mejor la naturaleza de estas formas de transferencia en el sistema MIG, a continuación las detallaremos:

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16.3.- Descripción del proceso (Sistema MIG)

16.4.- Diagrama esquemático

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16.5.- Transferencia metálica En soldadura MIG, las gotas de metal fundido son transferidas a través del arco, desde un alambre-electrodo alimentado continuamente, a la zona de soldadura. Para un diámetro dado de electrodo (d), con una protección gaseosa, la cantidad de corriente determina el tamaño de las gotas (D) y el número de ellas que son separadas desde el electrodo por unidad de tiempo: Zona A : A valores bajos de amperaje, las gotas crecen a un diámetro que es varias veces el diámetro del electrodo antes que éstas se separen. La velocidad de transferencia a bajos amperajes es sólo de varias gotas por segundo. Zona B : A valores intermedios de amperaje, el tamaño de las gotas separadas decrece rápidamente a un tamaño que es igual o menor que el diámetro del electrodo, y la velocidad de separación aumenta a varios cientos por segundo. Zona C : A valores altos de amperaje la velocidad de separación aumenta a medida que se incrementa la corriente, las gotas son bastante pequeñas. .- Existen tres formas de transferencia metálica 16.5.1.- Transferencia Spray El metal es transportado a alta velocidad en partículas muy finas a través del arco. La fuerza electromagnética es bastante fuerte para expulsar las gotas desde la punta del electrodo en forma lineal con el eje del electrodo, sin importar la dirección a la cual el electrodo está apuntando. Se tiene transferencia Spray al soldar, con Argón, acero inoxidable y metales no ferrosos como el aluminio. 16.5.2.- Transferencia Globular El metal se transfiere en gotas de gran tamaño. La separación de las gotas ocurre cuando el peso de estas excede la tensión superficial que tiende a sujetarlas en la punta del electrodo. La fuerza electromagnética que actuaría en una dirección para separar la gota, es pequeña en relación a la fuerza de gravedad en el rango de transferencia globular (sobre 250 Amps.) La transferencia globular se utiliza para soldar acero dulce en espesores mayores a ½” (12,7 mm.), en que se requiere gran penetración. 16.5.3.- Transferencia por Corto Circuito El metal no es transferido libremente a través del arco, sino que se deposita, cuando la punta del electrodo toca el metal base. Los cortos circuitos producidos por el contacto del electrodo con el baño fundido, ocurren con mucha regularidad, hasta 200 o más veces por segundo. El resultado final es un arco muy estable usando baja energía (inferior a 250 Amps.) y bajo calor. El bajo calor reduce a un mínimo la distorsión, deformación del metal y otros efectos metalúrgicos perjudiciales. Esta transferencia metálica se obtiene en presencia de dióxido de carbono (CO2) o Indurmig (Ar-CO2).

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16.5.1.- Transferencia metálica (Sistema MIG)

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16.6.- Electrodos y protección gaseosa El propósito principal del gas de protección es desplazar el aire en la zona de soldadura y así evitar su contaminación por nitrógeno, oxigeno y vapor de agua. Estas impurezas afectan las propiedades del metal de soldadura.  Gases protectores: Gases inertes y activos se emplean el sistema MIG. Cuando se desea soldar metales no ferrosos, se emplea gases inertes debido a que ellos no reaccionan con los metales. Los gases inertes usados en sistema MIG son: Argón, Helio y mezclas de Argón-Helio. Sin embargo, en la soldadura de metales ferrosos se puede emplear gases inertes o activos. Gases activos como: Dióxido de Carbono, Mezclas de Dióxido de Carbono, o gases protectores que contienen algún porcentaje de Oxígeno. Estos gases no son químicamente inertes y pueden formar compuestos con los metales. Hay varios factores que es necesario considerar al determinar el tipo de gas de protección a emplear. Estos son: 1. Tipo de metal base. 2. Características del arco y tipo de transferencia metálica. 3. Velocidad de soldadura. 4. Tendencia a provocar socavaciones. 5. Penetración, ancho y forma del depósito de soldadura. 6. Disponibilidad. 7. Costo del gas. 8. Requerimientos de propiedades mecánicas. El siguiente cuadro indica aplicaciones, características y mezclas más comunes empleadas en soldadura por sistema MIG: Metal Base Aceros Inoxidable

Transferencia Spray

Argón + 0,5% O2 Argón + 1% O2 Argón + 2% O2 Aceros al Carbono y Baja Argón + 1% O2 Aleación Argón + 2% O2 Argón + 5% O2 Argón + 5% CO2 Argón + 8% CO2 Aluminio y Magnesio Argón Helio Argón + 25% He Argón + 75% He Argón + 0,15% O2 Helio Cobre Argón + 1% O2 Argón + 75% He Argón + 0,3% O2

Transferencia Corto-Circuito 90% Helio+ 7,5% Argón + 2,5% CO2 CO2 Argón + 20% CO2 Argón + 8% CO2 Argón + 5% CO2

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16.7.- Tabla de regulación Sistema MIG Tabla de regulación para uniones a tope con alambre sólido en aceros de mediana y baja aleación Espesor Espesor en en pulg. mm.

5/64 1/8 3/16 ¼ 5/16 3/8 ½ ¾

0,77 0,92 1,25 2,1 3,17 4,76 6,25 7,93 9,5 12,5 19

O Electrodo en mm. 0,8 0,8 0,9 0,9 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,6

Amperajes Voltaje en en C.C: C.C. 35- 60 40- 70 70- 90 120-130 120-180 190-200 160-180 200-210 220-250 280 300

16-17,5 17-18 18-19 20-21 20-23 21-22 22,5-23 23-23,5 24-25 28-29 32

Velocidad avance m/min. 0,50 0,70 0,50-0,70 40-0,50 0,37-0,50 0,60-0,70 0,35-0,45 0,30-0,50 0,30-0,40 0,35 0,25

Litros por min. 7- 9 8- 9 8- 9 9-12 9-13 12-14 12-14 12-14 12-14 12-14 14-16

16.8.- Sistema de clasificación del alambre La AWS clasifica los alambres sólidos, usando una serie de números y letras. Para los aceros al carbono, la clasificación está basada en las propiedades mecánicas del deposito de soldadura y su composición química. Por ejemplo una típica clasificación de electrodos MIG para efectuar soldaduras en acero es: ER-70S-6 .- La letra E indica electrodo .- La letra R indica varilla .- Los dos dígitos que siguen (o tres), indican la resistencia a la tracción en miles de PSI. .- La letra S indica que el tipo de alambre es sólido. .- El dígito, o letra y dígito indica la composición química especial del electrodo.

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16.9.- Electrodos Sistema MIG Electrodo

Indura 308L AWS ER-308L C,0,025 Mn,1,80% P,0,02% S,0,02% Si,0,40% Ni,10,0% Cr,20,5%

Indura 1100 AWS ER-1100 Cu,0,05-0,020 % Mn,0,05% Si+Fe,0,8% Zn,0,1% Al,99,0% mínimo

Características Acero dulce Posición Toda

Acero inoxidable Toda

Aluminio Toda

Corriente CC,elect.positivo Revestimiento Cobrizado Aplicaciones Recipientes a presión Cañerías, carrocerías, Muebles, extinguidores

CC. elect. Positivo No tiene Aceros inoxidables Tipos: 308L, 304L, 308, 321 347.

Diámetros

0,9 1,2

CC. elect. Positivo No tiene Aluminio: 1060, 1350, 3303, 1100. Industria de alimentos, Lecherías, refrigeración Piezas de aluminio Fundiciones 1,2

Composición Química

Amperajes

Voltaje

Flujo l/min

Indura 70S-6 AWS ER-70S-6 CO,10% Mn,1,55% P,0,02% S,0,02 Si,0,95%

0,8 0,9 1,2 1,6 50-110 60-120 120-250 200-300 15-21 16-22 22-28 25-32 7-12 8-12 12-14 14-16

125-300 155-450

100-.250

18-32 20-34

18-23

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17.- SISTEMA TIG .- Descripción del proceso El sistema TIG (Tungsten Inert Gas) es un proceso de soldadura eléctrica donde se establece un arco entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, utilizando un gas inerte como atmósfera protectora. Puede realizarse con o sin metal de aporte. La soldadura puede hacerse en forma manual o automática. 17.1.- Características del arco En el arco la corriente eléctrica es transmitida a través de un gas ionizado a alta temperatura (plasma). Por lo tanto, para que esta descarga se mantenga, debe existir un suministro permanente de portadores de corriente, es decir de iones. Cuando se establece el arco, los electrones fluyen desde el cátodo (polo negativo) al ánodo (polo positivo). Los electrones son evaporados del cátodo (-) por efecto termo- electrónico, y acelerados por el campo eléctrico hacia la masa del gas, donde ceden parte de su energía por colisión, manteniendo así la temperatura del gas y la ionización del mismo. Los iones positivos, así producidos en el seno del gas, son acelerados hacia el cátodo (-) (electrodo de tungsteno), donde ceden su energía por colisión, elevando la temperatura de éste y manteniendo la emisión termo-electrónica. No obstante, los electrones pueden alcanzar velocidades mucho más alta que los iones positivos, así el bombardeo electrónico sobre el ánodo (+) (metal base ) genera considerablemente más calor que los iones que alcanzan el cátodo (-) (electrodo tungsteno). Considerando la explicación de este fenómeno, la condición de polaridad resulta importante en los procesos de soldadura con electrodos no consumibles, como es el sistema TIG.

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17.1.1.- Sistema TIG .- Descripción del proceso

17.1.2.- Diagrama esquemático

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17.2.- Polaridad El sistema puede funcionar con corriente continua (CC/DC) o alterna (CA/AC), además de polaridades directa (Electrodo negativo / cátodo) o invertida (Electrodo positivo/ánodo). 17.2.1.- Soldadura con corriente continua (CC/DC) Al soldar con corriente continua el circuito puede conectarse ya sea en : ** Polaridad directa (electrodo negativo). Los electrones circulan desde el electrodo al metal base, ejerciendo un efecto considerable de calentamiento sobre la pieza a soldar. Este calentamiento produce una soldadura angosta y de alta penetración ** Polaridad invertida (electrodo positivo). Los electrones circulan desde el metal base al electrodo. El electrodo absorbe gran cantidad de calor, lo cual tiende a fundir su extremo de allí, que se debe emplear un electrodo de mayor diámetro. Esta conexión produce soldaduras anchas y de baja penetración. Además en CCPI existe otro fenómeno eléctrico muy importante, que es el llamado “efecto limpiador” o “decapado” que tiende a desprender o romper las capas de óxidos en la superficie de los metales bases. 17.2.2.- Soldadura con corriente alterna (CA/AC) Al soldar con corriente alterna, se intercala en la corriente de soldadura otra adicional, de alta tensión, alta frecuencia y baja intensidad para obtener un arco estable. Con corriente alterna se logra una penetración media. 17.3.- Voltaje El voltaje que se produce en un arco protegido por helio es más alto que uno con argón de la misma longitud y corriente, lo que se debe al mayor potencial de ionización del helio, este tiene 24,5V y el argón 15,7V. El potencial de ionización es un voltaje necesario para quitar un electrón del átomo del gas haciéndolo un ion a un átomo cargado. 17.4.- Penetración del Arco Este depende de varios factores, siendo el más importante la polaridad, también influyen la corriente, gas de protección y configuración de la punta del electrodo.

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17.5.- Encendido del arco En sistema TIG existen dos métodos básicos de establecer el arco:  

Encendido por contacto. Encendido por Alta Frecuencia.

17.5.1.- Encendido por contacto La iniciación del arco en sistema TIG no es tan simple como parece. El método más sencillo para establecer el arco eléctrico, es tocar con el electrodo el metal base y generar con ello una pequeña chispa entre estos elementos. Luego, el electrodo se levanta levemente desde la pieza. Este método de encendido se denomina por “contacto” o “arrastre”, el encendido por contacto es un método útil donde se requiere simplicidad y no sea necesario una calidad radiográfica. 17.5.1.1.- Ventajas .- Uso simple .- No mecánico. 17.5.1.2.- Desventajas .- Contaminación por tungsteno de la pieza. .- Erosión del electrodo de tungsteno. .- Corriente inicial del arco elevada, debido al cortocircuito. .- Tiempo no exacto de encendido. .- No se asegura un 100% de encendido en cada contacto. .- Difícil encendido del arco por control remoto. 17.6.- Encendido por alta frecuencia Un método de encendido de arco, que evita muchas desventajas del método anterior, es el encendido por Alta Frecuencia. En este método, un voltaje alto (varios miles de volts) con una frecuencia (superior a miles de ciclos por segundo) se conecta a través de arco. Los altos voltajes provocan que la separación del arco llegue a estar ionizada. El tamaño de la separación que puede ser alcanzada depende cuanto voltaje se emplee a través de esta separación, tipo de gas, material y forma de electrodo. Un equipo de alta frecuencia adecuadamente ajustado puede fácilmente encender el arco desde 3 a 12mm. de separación entre electrodo de tungsteno y la pieza.

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17.7.- Electrodos para sistema TIG Los electrodos para sistema TIG, están fabricados con tungsteno o aleaciones de tungsteno, lo que lo hace prácticamente no consumibles, ya que su punto de fusión es sobre los 3.800 °C. Su identificación se realiza por el color de su extremo: Diámetros más utilizados : 1.6mm (1/16”), 2.4mm (3/32”), 3.2 mm (1/8”). Largos standard: 3” y 7”. La adición de 2% de torio permite una mayor capacidad de corriente, mejor iniciación y estabilidad del arco. Tipos de electrodos Electrodos de Tungsteno puro Electrodos de Tungsteno – Torio (1% Th) Electrodos de Tungsteno – Torio (2% Th) Electrodos de Tungsteno - Zirconio

Identificación Punto verde Punto amarillo Punto rojo Punto café

AWS EWP EWTh-1 EWTh-2 EW 2r

17.7.1.- Cuadro de selección de electrodos Material Aluminio Acero inox. Acero dulce Cobre Níquel Magnesio

Tipo Corriente CAAF CCEN CCEN CCEN CCEN CAAF

Penetración Media Alta Alta Alta Alta Media

Gas Argón Argón Argón o Helio Argón o Helio Argón Argón

Electrodo W W-Th W-Th W-Th W-Th W

Nota: CAAF : Corriente Alterna y Alta frecuencia W : Tungsteno CCEN : Corriente Continua, Electrodo Negativo W – Th: Tungsteno –Torio

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18.- PROCESO ARCO – AIRE (TORCHADO) .- Descripción del proceso El proceso arco-aire (proceso térmico), es un método de remoción o corte en donde intervienen un arco eléctrico que se crea al hacer contacto un electrodo de carbon (grafito) revestido en lamina de cobre, con el metal base. Produciendo el calor necesario para la fusión de un área localizada, la que es removida por el aire (nitrógeno) inyectado con una alta velocidad, desde una boquilla que esta ubicada en el porta paralelamente al electrodo justamente detrás del arco y que expulsa el metal fundido hacia fuera del área de trabajo. 18.1.- Aplicaciones Este proceso de cortado por aire se usa para diferentes tipos de trabajos como : cortar metales, extraer metales defectuosos, eliminar soldaduras inferiores, acanalados, biselados, eliminación de exceso en fundiciones y para preparar incisiones para soldaduras. El área de corte es pequeña y el metal que se funde se elimina rápidamente, lo cual reduce la tendencia a la distorsión y rotura. 18.2.- Ventajas Este proceso puede usarse en forma manual y en todas las posiciones referentes a la soldadura. No es recomendable en ciertas preparaciones para ciertos metales como : aceros inoxidables, titanio, cromo vanadio, circonio y otros similares sin una limpieza profunda, ya que generalmente la limpieza que se hace es por esmerilado, para lo cual debe quitarse toda la superficie del material carbonizado alrededor del corte. 18.3.- Diagrama esquemático El equipo necesario para el corte carbón/aire debe contar con : Una fuente de poder (CC/CA), cable de conexión dual, conductor eléctrico y neumático y a veces conductor de agua, porta electrodo especial que se compone de una boquilla giratoria donde se sujeta el electrodo además de contar con orificios y una válvula de control de aire. Compresor de aire o cilindro de nitrógeno, manómetros, reguladores, válvulas check y electrodos de carbón (grafito). La presión de aire oscila entre los 40 a 80 PSI. Y el volumen del flujo desde los 5 a 30 pies cúbicos por minuto.

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18.4.- Electrodos El electrodo esta compuesto de una mezcla de carbono y grafito revestidos con laminas de cobre (existen también sin revestimiento). La calidad del electrodo tiene una influencia importante en los resultados obtenidos con el proceso. Los revestidos con cobre proporcionan una mejor conductividad eléctrica y además mantiene el diámetro original durante la operación. Estos electrodos se dividen en dos tipos : corriente continua (CC) y corriente alterna (CA), la composición del carbón y del grafito es ligeramente distinta para estos dos tipos. 18.5.- Proceso Para hacer un corte o una operación de acanalado el soldador enciende el arco y casi inmediatamente comienza el flujo de aire/nitrógeno, el electrodo se dirige en la dirección del desplazamiento con un ángulo de impulsión de aproximadamente 45° respecto al eje de la canal. La velocidad de desplazamiento, el ángulo, el tamaño, y la corriente del electrodo determinan la profundidad de la ranura. 18.5.- Seguridad Las precauciones normales de seguridad son similares a las de la soldadura, pero se deben observar otras como: La ráfaga de aire causará que el metal fundido se desplace a una distancia muy larga, por lo que se deben poner placas deflectoras de metal, también se debe considerar que la masa de metal fundido extraída es bastante grande y se corre el riesgo de incendio, si ésta no se deposita adecuadamente. El alto nivel de ruido, por causa del alto amperaje y de la presión del aire produce un zumbido intenso por lo que el soldador debe usar protección para los oídos.

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18.6.- Descripción del proceso (Torchado)

18.7.- Diagrama esquemático (Torchado)

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