Tipos de Soldadura: Procesos, Fuentes de Energía y Aplicaciones, Resúmenes de Mecánica

¡Descarga Tipos de Soldadura: Procesos, Fuentes de Energía y Aplicaciones y más Resúmenes en PDF de Mecánica solo en Docsity! UNIVERSIDAD SANTO TOMAS PRIMER CLAUSTRO UNIVERSITARIO DE COLOMBIA RENO. a 77 Taller De Fabricación Cód. Asignatura: 30240 Trabajos de Soldadura Carlos Eduardo Baquero Sáenz, Sergio Alejandro Cisneros Londoño Universidad Santo Tomas, Villavicencio, Meta E-mail: carlosbaquero(Dusantotomas.edu.co , sergiocisneros(Dusantotomas.edu.co Recibido: 20/11/2020 Resumen: Elemento obligatorio, que consiste en una secuencia de oraciones concisas y objetivas, en forma de texto. Debe presentar los objetivos, los métodos empleados, los resultados/discusion y las conclusiones. El resumen debe estar escrito en un solo párrafo, generalmente no debe sobrepasar las 300 palabras. Resumen: En este escrito, se explicará manera conceptual, el proceso de la soldadura, primeramente, partir en que la soldadura es el proceso de fijación de 2 o más piezas mediante calor y presión, los diversos factores que componen soldar, así como herramientas necesarias para ello. Además de las diferentes soldaduras que se pueden llegar a hacer, todo esto con el fin de tener una noción concisa de este proceso. Para esto se indago en diferentes fuentes, tales como libros o en internet, existen muchos tipos de soldadura, además de las fuentes de energía necesarias y diversidades de métodos con lao que se pueden soldar. Palabras clave: Soldadura, fusion, revestimiento, arco, electrodos, fundicion, gas. Abstract: In this writing, the welding process will be explained conceptually, firstly, starting from the fact that welding is the process of fixing 2 or more pieces by means of heat and pressure, the various factors that make up welding, as well as tools necessary for it. . In addition to the different welds that can be done, all this in order to have a concise notion of this process. For this, different sources were investigated, such as books or on the Internet, there are many types of welding, in addition to the necessary energy sources and diversities of methods with which they can be welded. Keywords: Welding, fusion, coating, arc, electrodes, foundry, gas. 1. Introducción El proceso de soldar consta de fijar dos o más piezas, comúnmente metálicas, por medio de calor y/o presión. El procedimiento estándar es disponer las piezas de modo que hagan contacto en la parte que se quieren soldar, y por medio de “shoks térmicos” fundir parte de dichas piezas, luego se deja enfriar. El proceso de soldar data de hace más de 2000 años. Las primeras evidencias de esto datan de la Edad de Bronce, donde se hacían pequeñas cajas de oro, con algunas piezas unidas da ellas a presión a modo de soldadura. No obstante, el proceso de soldadura como tal, no se desarrolló hasta el siglo XIX. 2. Soldaduras por Arco con Electrodo (SMAW) Se trata de una técnica en donde el calor de soldadura se genera de un arco eléctrico entre el metal base y el metal de aporte. La soldadura se inicia cuando se enciende un arco eléctrico entre la punta del electrodo y el trabajo. El intenso calor de la punta del electrodo (aproximadamente 3500*C), derrite la punta del electrodo y la superficie del trabajo cerca del arco. En la punta del electrodo se forma con rapidez pequeños glóbulos de metal fundido, los cuales se transfieren a través del chorro del arco hasta el charco de soldadura fundida. Sin embargo, al ser su aplicación esencialmente manual, no se puede implementar en procesos de automatización. La longitud de los electrodos es corta, de 2302 a 700mm, lo que la hace una técnica principalmente para hacer soldaduras a pequeña escala UniversiDan Saxto Towas [espesa PRIMER CLAUSTRO UNIVERSITARIO DE COLOMBIA Taller De Fabricación Cód. Asignatura: 30240 Virada MEDUCACIÓ, -5AES 20 Este método se empezó a usar desde principios del siglo pasado, ya que las herramientas necesarias para su desarrollo son relativamente económicas, los metales y aleaciones de uso común son “compatibles” con este método, no se necesita un gran espacio para efectuarlo correctamente, además que se puede hacer en exteriores. Se suele usar en proyectos de construcción pesada como en la industria naval, mayormente para unir la mayoría de los aceros, tales como de bajo carbono, baja aleación, templados, revenidos, inoxidables etc. No obstante, también funciona muy bien para unir metales y aleaciones no ferrosas. ELECTRODO Fuente Revestimiento es Arca Charco de soldadura Protector- > A Imagen 1. Ejemplo grafico Soldadura SMAW 3. Electrodos Revestidos En soldadura, un electrodo es una varilla de metal que casi siempre está recubierta por alguna combinación de materiales diversos, dependiendo de con qué fin se necesite. Este electrodo sirve para generar un arco eléctrico en uno de sus extremos, cuando se usa como polo de circuito. También se usa de material fundente. Naturalmente, estos electrodos vienen recubiertos de un revestimiento en forma de “pasta”. Este revestimiento, tiene los revestimientos necesarios para proporcionar al arco las características deseadas. El revestimiento sirve para afinar el grano del metal fundido, crear una barrera de protección de las gotas de metal fundido del efecto del oxígeno y nitrógeno presente en el aire, aportar material para realizar la unión de piezas a soldar, etc. Los diferentes tipos de recubrimientos se diferencian por: + Ácidos(A): El revestimiento está compuesto por óxidos de hierro, manganeso y silicio. Aportan buena penetración, son fáciles de manejar y tienen alto rendimiento. + —Rutilos medios (R): El revestimiento de este tipo de electrodos contiene una gran cantidad de rutilo u óxido de titanio, junto con materiales celulósicos en cantidades inferiores al 15% de su peso total. + Ácido rutilo (AR): Tienen un contenido de óxido de titanio del orden del 35% con características similares a los electrodos con revestimiento ácido. + Básicos (B): El revestimiento está compuesto de carbonato de cálcico. Con ellos se puede soldar en cualquier posición, lo cual lo hace ideal para uniones complejas como puentes, no se generan grietas con facilidad. + Celulósico (C): El revestimiento está compuesto en mayoría de componentes orgánicos como celulosa. Se usan especialmente en soldaduras verticales descendentes y en soldaduras de gasoductos UNIVERSIDAD SANTO TOMAS PRIMER CLAUSTRO UNIVERSITARIO DE COLOMBIA ACREDITACIÓN INSTIT.CONAL DEALTACAL a Virada MEDUCACIÓ, -5AES 20 Taller De Fabricación Cód. Asignatura: 30240 Biomasa Procesos diversos Luz de sol Paneles fotovoltaicos Calor de sol Paneles térmicos mareomotriz Turbina de agua 4.3 Aplicaciones de les fuentes de energía en la soldadura Se puede usar dos dispositivos eléctricos para producir une combinación de corriente de bajo volteje y alto Amperaje, que es necesario para la soldadura por arco. Por ejemplo, se usen tipos de motores eléctricos o motores de combustión interne para manejar los alternadores o generadores; mientras el otro tipo utiliza transformadores reductores. Esto es debido a que les maquines son silenciosas. Son más eficientes con le energía, aparte de que son más baratas. Sin embargo, estos generadores ayudan a facilitar a que sea una soldadura portátil. Transformadores Un transformador de soldadura utiliza corriente alterna alimentada desde el taller de soldadura a un alto voltaje, esto con el fin de producir una corriente de alto voltaje, esto es gracias a los electrones que fluyen por el alambre, generando asi un campo magnético, este campo magnetico es producido por una primera bobina, tambien conocida como bobina primaria, procedente a eso, se le introduce una corriente de bobina secundaria, esto con el fin de aumentar el campo magnetico. Un transformador para soldadura es un transformador reductor NÚCLEO BOBINA DE HIERRO PRIMARIA / PS BOBINA SECUNDARIA. 120 VOLTIOS AA 30 VOLTIOS x_30 AMPERIOS ENTRADA——> SALIDA ——> x_120 AMPERIOS 3.600 VATIOS y 3.600 VATIOS Imagen 3. Diagrama de transformador reductor y ES TIPO CLAVIJAS NUCLEO MÓVIL BOBINA MÓVIL Imagen 3b. Tipos de transformadores de soldadura ajustables Cálculo de asignación de amperaje Con la maquina ajustada en un rango medio, de 50A a 250A, se resta el amperaje mayor del amperaje mayor (Q50A . 50A = 2004), ahora se divide el rango de amperaje por el mismo número de unidades mostradas en el UniVERSIDAD SaNTO TOMAS [rerrass Virada MEDUCACIÓ, -5AES 20 Taller De Fabricación Cód. Asignatura: 30240 botón de ajuste fino (200/10=20). Es decir, cada unidad es igual a un incremento de 20 amperios, a continuación se ilustrará en la siguiente tabla. O | o50A 1 =50 +20, | o70A 2 =50+40, 0904 3 = 50 + 60, | o110A 4 = 50 + 80, o 130A 5 = 50 + 100, | 01504 6=50+ 120, o 170A 7 =50+ 140, | o 190A 8 = 50 + 160, 0210A 9 = 50 + 180, 0230A 10 = 50 + 200, 02504 Tabla 1. Cálculo de la asignación de amperaje Bobina o núcleo móvil Estas máquinas se ajustan girando un mando que mueve las parte internas, uniéndolas o separándolas. El ajuste puede hacerse moviendo una palanca, estas pueden tener un rango alto y bajo, pero no tienen un botón de ajuste fino, cuanto más cerca esta la bobina primaria y secundaria, mayor es la corriente que será inducida, al mover el núcleo más hacia el centro, hace una concentración magnética mucho más superior, es por esa razón, que el núcleo tiene que tener una carga concentrada, ya que, al sacarlo, toda su energía se disipara poco a poco. UniVERSIDAD SaNTO TOMAS [rerrass PRIMER CLAUSTRO UNIVERSITARIO DE COLOMBIA. || DEATACALDAS Taller De Fabricación Vat MENICADO: «ES 20 Cód. Asignatura: 30240 | BAJA ALTA .1.: Imagen de una bobina móvil Inversor La máquina de soldadura inversoras es mucho más pequeña que otro tipo de máquinas del mismo rango de amperaje. Esto ayuda a que la maquina inversora sea mucho más portátil, facilitando así el rendimiento energético. En los transformadores de soldadura estándar el núcleo de hierro ayuda a concentrar el campo magnético en las bobinas para obtener un tamaño especifico, esto ayuda a determinar la cantidad de tiempo que se necesita en un campo magnético para generarse y desaparecerse. Al utilizar partes electrónicas de estado sólido, la corriente que entra por la soldadura inversora, cambia a 50 ciclos por segundo a varios miles de ciclos por segundo. El uso de las partes electrónicas en las soldaduras de tipo inversor 1, permite producir la corriente deseada. Antes de la invención de esta máquina, cada tipo de soldadura requiere una maquina diferente. Ahora una máquina de soldadura puede producir un tipo de corriente especifica. Generadores y alternadores Los generadores y alternadores producen electricidad a partir de una fuente de potencia mecánica, ambos dispositivos tienen una armadura que gira y un estator que estator estacionario. En un alternador, las líneas magnéticas de fuerza giran dentro de una bobina de alambre. Un alternador solo puede producir CA (corriente alterna) o CC (corriente continua), para eso toca utilizar diodos, es decir, un interruptor unidireccional, con el fin de cambiar de corriente alterna a corriente continua en soldadura. En los generadores la corriente de soldadura se produce en armadura y se recoge en escobillas, en los alternadores, la corriente de soldadura se produce en el estator y solo la corriente pequeña del campo de fuerza electromagnética pasa a través de las escobillas en un alternador, son más pequeños en tamaño y más ligeros que los generadores y aun así producen la misma cantidad de energía. Taller de Fabricación ónoS LÍQUIDO. Ni SÓLIDO A SÓLIDO SECCIÓN A-A. SECCIÓN 8-8 SECCIÓN 0-C SECCIÓN D-D Imagen 6. Progresión de un cordón de soldadura $ Soldadura filete: Es el tipo de soldadura que más se usa, es llamado así por la forma de su sección trasversal y se define como “una soldadura de sección transversal aproximadamente recto entre sí”. A continuación, se mostrarán los detalles de esta soldadura. * Soldadura convexa: Si la punta toca la soldadura mientras toca la parte vertical del material, la soldadura es del tamaño indicado Imagen 7. Ilustración de soldadura convexa * Soldadura cóncava: A diferencia de la soldadura convexa, esta es menor en la parte media y superior en los lados. 10 Taller de Fabricación Imagen 8. Ilustración de soldadura cóncava. + Partes dela soldadura filete Imagen 9. Partes de una soldadura de filete, con sus partes y términos 1 Taller de Fabricación 6. Métodos y Tipos de Soldadura Desde el siglo XIX, se han desarrollado diferentes métodos para hacer una soldadura “aceptable”, gracias a esto, también se han desarrollado diferentes tipos de soldadura dependiendo de las propiedades que se quieran obtener. 6.1 Métodos de soldadura + Soldadura MiG: En esta soldadura, se use un arco eléctrico entre el electrodo y le pieza a soldar. La protección del arco de soldadante y de le pieza depende del gas que se use. En le soldadura MiG, se usan gases inertes. Esta soldadura, se caracteriza por que es mucho mas eficiente, debido a que no se emplea tiempo en reponer electrodos consumidos. Se diferencia de le soldadura MEG, ya que en esa se usan gases activos. + Soldadura por láser: Esta soldadura usa energía emitida por un rayo láser para calentar los materiales a unir fusionando ambas partes. No es muy usual este método por el elevado costo de conseguir estos aparatos. + Soldaduras autógenas: Se basa en quemar gases a altas presiones, que producen flamas oxiacetilénicas que mediante un gas combustible y uno carburante alimentan las llamas a mucha presión en puntos concentrados, fundiendo las uniones de las partes que se pretenden soldar. Es un método muy eficiente para soldar, ya que mejora la formación de enlaces entre los materiales. + Soldadura con plomo: Este tipo de soldadura era muy frecuente en las épocas de antaño, ya que el plomo tiene un punto de fusión relativamente bajo, lo cual lo hacía un material económico para soldar. No obstante, se ha dejado de usar a lo largo del tiempo por su toxicidad, (ya que este se solía usar en trabajos de plomería), y se ha optado por materiales más “agradables con el ambiente” como el estaño, el cobre y la plata + Soldaduras en estado sólido: En esta soldadura los materiales no alcanzan a llegar a su fase liquida. Estas se dividen en: O Soldadura por fricción: Los materiales son sometidos a altas cantidades de fricción y compresión para calentarlos uniéndolos mediante la presión que se les pone. O Soldadura por difusión: en esta se calientan los materiales y se comprimen entre ellos para unirlos. O Soldadura por rodillos y presión: En esta, los materiales se pasan entre dos rodillos que les ejercen una presión muy grande haciéndolos unirse sin necesidad de calor. 6.2 Tipos de soldadura