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Taller Procesos de Manufactura Practica 1-Soldadura con Arco Eléctrico

Estudiante: Univ. Pablo Iván Soliz Rocha La Paz-Bolivia Carrera: Ing Electromecánica Docente: Ing Rubén Guzmán

Proc. De Manufactura I

Soldadura por Arco Eléctrico

Taller 1

TALLER 1 SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO

1. Introducción La soldadura eléctrica por arco, es el procedimiento por el que se realiza la unión entre dos partes metálicas, aprovechando el calor desarrollado por el arco eléctrico que se libera entre un electrodo (metal de adjunción) y el material por soldar. La alimentación del arco de soldadura se puede obtener con una máquina generadora de corriente alterna (soldadora). En práctica esta soldadora, es un transformador estático monofásico que la convierte en idónea para fundir electrodos tipo RUTILO (deslizable) y ácido 2. Objetivos 2.1 Objetivo General Dominar la soldadura por arco eléctrico, en diferentes posiciones y tipos de material 2.2  

Objetivo Especifico Estudiar los diferentes equipos que conforman la soldadura por arco eléctrico Conocer a profundidad los componentes que se encuentran en una fuente de poder

3. Fundamento Teórico 3.1 Elementos de soldadura por arco eléctrico 

Plasma: está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del proceso.

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Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustion del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.

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Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del

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material, donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado. Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y

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profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo y los valores eléctricos empleados. Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de

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aportación del electrodo, y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí. Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del

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circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las siguientes: Función eléctrica del recubrimiento Función física de la escoria Función metalúrgica del recubrimiento

3.2

Funciones del recubrimiento

Función eléctrica del recubrimiento La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia serie de factores, como es la ionización del aire para que fluya adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización se añaden al revestimiento del electrodo productos químicos consistentes en sales de sodio, potasio y bario, los cuales tienen una tensión de ionización baja y un poder termoiónico elevado. Función física del recubrimiento

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El recubrimiento, también contiene en su composición productos como los silicatos, los carbonatos, los óxidos de hierro y óxidos de titanio, que favorecen la función física de los electrodos, que facilitan la soldadura en las diversas posiciones de ejecución del soldeo. Función metalúrgica de los recubrimientos Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de contribuir físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia decisiva en la calidad de la soldadura.

3.3

Recomendaciones generales sobre soldadura con arco

Según la NASD (National Ag Safety Database), las medidas de seguridad necesarias para trabajar con soldadura con arco son las siguientes. Antes de empezar cualquier operación de soldadura de arco, se debe hacer una inspección completa del soldador y de la zona donde se va a usar. Todos los objetos susceptibles de arder deben ser retirados del área de trabajo, y debe haber un extintor apropiado de Polvo Químico Seco o de CO2 a la mano, no sin antes recordar que en ocasiones puede tener manguera de espuma mecánica. Los interruptores de las máquinas necesarias para el soldeo deben poderse desconectar rápida y fácilmente. La alimentación estará desconectada siempre que no se esté soldando, y contará con una toma de tierra Los portaelectrodos no deben usarse si tienen los cables sueltos y las tenazas o los aislantes dañados. La operación de soldadura deberá llevarse a cabo en un lugar bien ventilado. El techo del lugar donde se suelde tendrá que ser alto o disponer de un sistema de ventilación adecuado. La radiación de un arco eléctrico es enormemente perjudicial para la retina y puede producir cataratas, pérdida parcial de visión, o incluso ceguera. Los ojos y la cara del soldador deben estar protegidos con un casco de soldar homologado equipado con un visor filtrante de grado apropiado. La ropa apropiada para trabajar con soldadura por arco debe ser holgada y cómoda, resistente a la temperatura y al fuego. Debe estar en buenas condiciones, sin agujeros ni remiendos y limpia de grasas y aceites. Las camisas deben tener mangas largas, y los pantalones deben ser largos, acompañados con zapatos o botas aislantes que cubran. Deben evitarse por encima de todo las descargas eléctricas, que pueden ser mortales. Para ello, el equipo deberá estar convenientemente aislado (cables, tenazas, portaelectrodos deben ir recubiertos de aislante), así como seco y

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libre de grasas y aceite. Los cables de soldadura deben permanecer alejados de los cables eléctricos, y el soldador separado del suelo; bien mediante un tapete de caucho, madera seca o mediante cualquier otro aislante eléctrico. Los electrodos nunca deben ser cambiados con las manos descubiertas o mojadas o con guantes mojados. 3.4. Cebado y mantenimiento del arco El proceso de soldadura comienza con el cebado del arco. Para que se origine el arco eléctrico, imprescindible para que ocurra la soldadura, hay que seguir la siguiente secuencia: - 1º. Hacemos tocar la pieza con el electrodo. Al tocar el electrodo la pieza, se cierra el circuito y se produce un paso de corriente eléctrica. Como consecuencia se origina en el punto de contacto una elevación de la intensidad, y por ende, una elevación de la temperatura en la zona de contacto hasta la incandescencia. - 2º. Cualquier metal en estado incandescente emite electrones, es lo que se conoce como efecto termoiónico. - 3º. A continuación se procede a separar el electrodo de la pieza, lo que va a permitir que los electrones emitidos ionizan el aire circundante, haciéndolo conductor, es lo que se llama efecto ionización.

Una vez establecido el arco, éste se logra mantener debido a una serie de factores que coinciden en el proceso. Por un lado, los electrones que se emiten por el metal incandescente son atraídos por la pieza que hace de ánodo (en caso de C.C. polaridad directa, es la pieza a soldar). Estos electrones debido a la velocidad que adquieren poseen una gran energía cinética. Por otro lado, los iones, átomos cargados con carga positiva (+), resultado de la ionización del aire son atraídos por el cátodo (en caso de C.C. polaridad directa, es el electrodo). El consiguiente choque de los iones sobre el cátodo, origina un aumento de la temperatura del cátodo, y por efecto termoiónico producen la emisión de más electrones que se dirigen hacia el ánodo, por lo que se mantiene el arco, y de paso, vuelven a ionizar más átomos del aire, cerrándose así el proceso.

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La elevada energía cinética de los electrones debido a su alta velocidad, produce que la temperatura que se alcanza en el ánodo (T A) sea mayor que la originada en la pieza que actúa como cátodo (T C) TC < TA TA - TC ~ 600 ºC TA > 4000 ºC Lo expuesto anteriormente tiene validez para el caso de uso de corriente continua. No obstante, la corriente alterna también se puede utilizar en algunos procesos para establecer el arco eléctrico, aunque su estabilidad va a ser menor. La corriente continua permite una selección más amplia de electrodos y escalas de corriente con arco más estable, por lo que suele preferirse para trabajos en posiciones difíciles y chapas finas. Con corriente continua, los dos tercios del calor los proporciona el polo positivo y el tercio restante el polo negativo. Los electrodos de fusión difícil, como los electrodos básicos, se funden mejor conectándolos al polo positivo. Lo más habitual para la soldadura por arco es emplear corriente continua con polaridad directa (C.C.P.D.)

Con esta configuración se consigue una mayor penetración de soldadura, y se evita que el electrodo se deteriore más rápidamente, dado que la temperatura que alcanza el electrodo (cátodo en caso de C.C.P.D.) es inferior a la de la pieza No obstante, para algunos procesos se puede emplear la corriente continua polaridad inversa (C.C.P.I.).

En este caso, se alcanza una penetración menor que si se usara polaridad directa. También se usa para soldar aleaciones no férreas, básicamente aluminio. Ello es debido a que durante el proceso de soldadura del aluminio, tiende a formarse en la superficie del cordón una capa de alúmina (u óxido de aluminio) que es necesario romper. Para ello el empleo de la polaridad inversa supone que la pieza pase a ser el cátodo (-) y a ella se dirigen para

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chocar los aniones originados por la ionización del aire, que al ser de mayor masa que los electrones, pueden romper con mayor facilidad esta capa de alúmina. Por otro lado, en esta configuración los electrodos alcanzan mayor temperatura, por lo que su duración de vida útil disminuye.

Por último, decir que la corriente alterna (C.A.) sólo se puede emplear con electrodo revestido, dado que es lo que favorece para establecer el arco eléctrico.

Empleando C.A. se consiguen valores intermedios de penetración y deformaciones. Su uso es también idóneo para procesos de soldeo con electrodo no fusible (TIG) para soldadura de aluminio (Al). La corriente alterna consume menos energía y produce menos salpicaduras. También los transformadores requieren menos mantenimiento que las dinamos. La corriente alterna también se usa donde hay problemas de soplo del arco y en trabajos de soldadura en posición plana con chapas gruesas. 4.

Trabajo en laboratorio

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