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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

INGENIERÍA MECÁNICA “PROCESOS DE FABRICACIÓN II” Séptimo Semestre PARALELO: “A” DOCENTE: Ing. María Belén Paredes ALUMNOS: Altamirano José Ballesteros Santiago Chiguano Wladimir Espin Jeferson Lopez Julio Salazar Leonel TEMA: SOLDADURA POR ELECTRO ESCORIA FECHA: 27 de Marzo del 2018 Semestre Marzo – Agosto 2018 AMBATO – ECUADOR

Contenido 1.

TEMA: ...................................................................................................................... 3

2.

OBJETIVO PRINCIPAL .......................................................................................... 3 2.1.

3.

MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 3 3.1.

HISTORIA ......................................................................................................... 3

3.2.

PROCESO ......................................................................................................... 4

3.3.

CRECIMIENTO DE GRANO........................................................................... 5

3.4.

TIPOS DE SOLDADURA POR ELECTROESCORIA ................................... 5

3.5.

TIPOS DE ESCORIAS ...................................................................................... 8

3.6.

CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO ........................................................... 8

3.7.

CARACTERÍSTICAS DEL CORDÓN .......................................................... 10

3.8.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO ......................................... 10

3.8.1.

VENTAJAS .............................................................................................. 10

3.8.2.

DESVENTAJAS ...................................................................................... 10

3.9.

4.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 3

ALTO COSTO. ................................................................................................ 11

3.11.

APLICACIONES EN EL FUTURO ............................................................ 12

3.12.

RIEGOS DE LAS DIVERSAS APLICACIONES ...................................... 12

CONCLUSIONES .................................................................................................. 12

5. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 13

2

1. TEMA: SOLDADURA POR ELECTROESCORIA 2. OBJETIVO PRINCIPAL 

Realizar una investigación sobre el proceso de soldadura por electroescoria y su análisis la operación del proceso de la soldadura.

2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Investigar cuando se emplea la soldadura por electroescoria y sobre que piezas puede ser soldada.



Indagar sobre la soldadura electroescoria cuanto de material puede ser soldado especialmente sus espesores.



Analizar los rangos de espesores que pueden ser soldados sobre las chapas u otros tipos de materiales que sean soldables.



Complementar con la investigación sobre las técnicas que sean importantes para este procedimiento de soldadura.

3. MARCO TEÓRICO 3.1. HISTORIA En los años de 1908, N. Bernardo descubrió un nuevo proceso que desarrolló un sistema de electro-escoria que marco en la historia siendo muy popular en su momento.Los electrodos fisionables, fueron desarrollando nuevas mejoras posteriormente en 1914 por el mismo creador, el sueco O. Kjellberg junto al inglés A. P. Strohmenger. Se procedió a construir por una varilla de una aleación metálica (metal de aporte) y un recubrimiento especial a base de asbesto, igual los que se utiliza hoy en día en las construcciones. [1] El proceso de soldadura por electroescoria fue patentado por Robert K. Hopkins en los Estados Unidos en febrero del año 1940 y posteriormente desarrollado y perfeccionado en la URSS por Patón, concretamente en Kiev, durante la década de 1940-1950. [2] El método de Patón fue introducido en la Feria de Comercio de Bruselas de 1950. El primer uso en los EE.UU. fue en 1959 en Chicago, por la dirección de General Motors, y se utilizó la soldadura por electroescoria para la fabricación de bloques de motor. [2] 3

Más tarde, en 1968 los Hermanos Hobart de Troy emitieron una serie de máquinas que utilizaban este proceso de soldadura para la construcción naval y de puentes; y para las grandes industrias de fabricación estructural. Se estima que entre 1960 y finales de los 80, sólo en California, fueron soldados más de un millón de refuerzos utilizando el proceso de soldadura por electroescoria. Ejemplos de este proceso son el edificio del Banco de América, en San Francisco y las torres de seguridad de los edificios del Pacífico, en Los Ángeles. Estos son dos de los edificios más altos de California. Este proceso era muy utilizado, pero en 1977 la Administración Federal de Carreteras lo prohibió para determinados usos debido a que las grandes cantidades de calor provocaban un grano grueso y frágil del material. [2] 3.2. PROCESO La soldadura con electro escoria, SEE (en inglés electroslag welding, ESW), usa el mismo equipo básico de algunos procesos de soldadura con arco eléctrico y utiliza un arco para iniciar la operación de soldadura. Sin embargo, no es un proceso de soldadura con arco eléctrico (AW) porque durante la soldadura no se usa el arco eléctrico. La soldadura, con electro escoria (ESW) es un proceso de soladura por fusión en el cual se obtiene la coalescencia mediante escoria fundida caliente y altamente conductiva que actúa sobre las partes base y el metal de aporte. [3]

Figura Nº1. Esquema Soldadura por Electro-escoria Fuente: [3]

Se lleva a cabo en orientación vertical (la que se muestra aquí es la soldadura empalmada), usando zapatas de moldeo enfriadas por agua para contener la escoria fundida y el metal soldado. Al principio del proceso, se coloca en la cavidad un fundente conductivo granulado. La punta de electrodo consumible se coloca cerca de la parte inferior de la cavidad y se genera un arco eléctrico por un momento para iniciar la fusión del fundente. Una vez creado el pozo de escoria, se extingue el arco eléctrico y la corriente pasa del 4

electrodo al metal base a través de la escoria conductiva, de modo que su resistencia eléctrica genera el calor necesario para mantener el proceso de soldadura. Dado que la densidad de la escoria es menor que la del metal fundido, ésta permanece en la parte superior para proteger el pozo de soldadura. La solidificación ocurre desde la parte inferior, en tanto que el electrodo y los bordes de las partes base proporcionan metal fundido adicional. El proceso continúa gradualmente hasta que llega a la parte superior de la unión. La desventaja de este proceso es que la alta cantidad de energía aplicada contribuye a que el proceso de enfriamiento se haga muy lento. [3] 3.3. CRECIMIENTO DE GRANO Hay que tener especial cuidado con el tamaño de grano ya que es el factor más importante en este proceso de soldadura. Si se reduce provoca al mismo tiempo el aumento de la tensión de fluencia y también de la resistencia al impacto. Los elementos más utilizados para el afinamiento de grano son los siguientes: niobio, vanadio, aluminio y titanio. Se utilizan en pequeñas cantidades y por eso se les denomina micro aleaciones. [2] 3.4. TIPOS DE SOLDADURA POR ELECTROESCORIA La soldadura por electroescoria tiene dos variantes: 

Soldadura con aportación de hilo continuo: El hilo de aportación es alimentado por la corriente.



Soldadura con aportación de hilo continuo y tobera consumible: Utiliza una tobera consumible.

Los consumibles que se pueden utilizar son: 

Alambre.



Flux. [2]

Existen dos modos de implementar el proceso de soldadura por electroescoria. El primer sistema es mediante el empleo de un dispositivo automático acoplado en una columna vertical permitiendo elevar las zapatas y el cabezal de soldadura a medida que la soldadura va progresando desde la zona inferior hasta la superior. Los problemas de esta primera opción son el alto coste que supone y el gran peso del dispositivo. Además, la superficie lateral debería ser tan lisa como se pudiera para que el desplazamiento de las zapatas fuera más fácil. [2] 5

En el segundo sistema se emplea una guía consumible para llevar el alambre hacia la zona de fusión del material. Este guía debe estar aislada eléctricamente para evitar que se produzcan arcos erráticos. Además, esta guía se va consumiendo a medida que la soldadura va progresando con lo que contribuye al volumen de metal depositado. Las ventajas de este método son que no necesita de un dispositivo de elevación para el cabezal ya que no existen partes móviles. Si la guía tiene la sección transversal suficientemente grande la velocidad de adición de aporte puede ser aumentada considerablemente. Si se desean agregar elementos de aleación, se puede variar la composición de la guía consumible. Como este método es auto-regulable se puede aumentar la velocidad de soldadura reduciendo el espacio entre las chapas a soldar. [2] EL FUNDENTE TIENE VARIAS FUNCIONES. ENTRE ELLAS DESTACAN: 

Es el responsable de transmitir la energía calorífica a la banda.



Protege al material fundido del contacto con la atmósfera para originar un enfriamiento lento y una protección ante la oxidación.



Proporciona elementos de aleación (o también denominado, compensación química) al depósito para obtener así la composición adecuada.



Ofrece estabilidad operacional.



Mejora la vistosidad del cordón. [8]

Una de las características especiales del fundente es que debe poseer una buena fluidez y ser electroconductora en su estado fundido. Para cumplir con estos requisitos el fundente contiene una gran cantidad de fluoruro de calcio (CaF2). El fundente se ha de almacenar en un lugar seco pues absorbe humedad y podría originar recargues con porosidad. [9]

Figura N° 2: Esquema del proceso de soldadura por Electroescoria Fuente: [3]

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Existen otras variantes del proceso, por ejemplo, la denominada electroescoria de alta velocidad, donde la velocidad de soldadura es superior, necesitándose también mayores amperajes. En este caso, el flux contiene una mayor cantidad de CaF2 (substancia que decrece la viscosidad del flux fundido, lo que facilita la fluidez del baño de fusión). [9]

Figura N° 3: Dirección de la soldadura Fuente: [3]

Figura N° 4: Ángulos posibles del depósito, siendo el inferior el más correcto Fuente: [3]

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Figura N° 5: Esquema del dibujo Fuente: [3]

3.5. TIPOS DE ESCORIAS Los tipos de escoria empleados pueden ser de tipo ácido con base de 𝑆𝑖 𝑂2 o de tipo básico con alto contenido de 𝐶𝑎 𝑂 − 𝐶𝑎 𝐹𝑒2 . La presencia de oxígeno empeora las propiedades a impacto de la soldadura. Las escorias de tipo básico presentan la ventaja de reducir el contenido de oxígeno disuelto en el metal fundido y además refinan el metal de impurezas como puede ser el azufre. Por lo tanto, las escorias de este tipo mejoran las propiedades mecánicas de la soldadura. [2] 3.6. CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO Algunas de las principales características del proceso de recargue por electroescoria se mencionan a continuación: 

Baja dilución (8-15%).



Baja penetración (