Introducción a los procesos de soldadura: Tipos, metalurgía y preparación, Apuntes de Ingeniería Industrial

¡Descarga Introducción a los procesos de soldadura: Tipos, metalurgía y preparación y más Apuntes en PDF de Ingeniería Industrial solo en Docsity! Unidad 5.1.- Introducción a los procesos de soldadura  Procesos de soldadura.  Metalurgia de la soldadura.  Preparación de piezas.  Posiciones de soldeo.  Soldadura blanda y dura Ingeniería de Fabricación - Curso 2013/2014 Procesos de unión Unión de materiales Sujeción mecánica Soldadura Enlace adhesivo Soldadura en estado sólido Soldadura Por fusión Soldadura blanda y fuerte Metalurgia de la soldadura  La fusión conduce a considerar la soldadura bajo tres aspectos:  Operación de fundición  El material de la pieza (bordes) y el de aportación funden y solidifican en breves periodos de tiempo  La velocidad de la operación precisa fuentes de energía de alta densidad para reducir el tiempo de fusión.  Operación de tratamiento térmico  Zonas adyacentes a la fusión sufren un calentamiento en estado sólido, tanto la temperatura alcanzada como la velocidad de enfriamiento varían dentro de amplios límites.  Operación metalúrgica  Debido a las reacciones químicas que pueden producirse entre el metal fundido y el medio en que se realiza la fusión: atmósfera gaseosa, fundentes, escorias. Proceso de soldadura Densida de potencia (w/mm2) Oxigas 10 Arco 50 Resistencia 1000 Rayo láser 9000 Haz de electrones 10000 Metalurgia de la soldadura  Zona fundida  Modificaciones químicas  Pérdidas de elementos por oxidación  Fijación de elementos desfavorables  Absorción de gases: O - N – H  Sopladuras y burbujas  Segregaciones  Escorias  Modificaciones estructurales y mecánicas  Precipitación de compuestos en solución sólida  Transformaciones eutécticas  Zona afectada por el calor  Tratamiento térmico variable  Temple y fragilización  Recocido y ablandamiento  Crecimiento de grano Fenómenos que se presentan en la zona de soldadura Metalurgia de la soldadura  Aptitud que tienen los metales y aleaciones para ser soldados, de manera que las propiedades mecánicas y químicas de la unión sean equivalentes a las del metal base.  Concepto complejo, difícil de dominar con exactitud, ya que cada material presenta esta propiedad de manera distinta.  Sin embargo, es necesario que el soldador tenga unos conocimientos básicos de las propiedades de los materiales desde el punto de vista de la soldabilidad.  Tipos  Operativa: condiciones en las que debe realizarse la unión para que no existan defectos  Metalúrgica: modificaciones físico-químicas tras la soldadura (temple, baja resistencia a la corrosión)  Constructiva: tendencia al agrietamiento del montaje Soldabilidad Metalurgia de la soldadura  Elección del electrodo Los electrodos que desprenden H (ácidos y de rutilo), pueden originar grietas  usar electrodos básicos. Además, electrodos gruesos favorecen soldadura.  Método de soldeo, la primera pasada son las más tendentes al agrietamiento, por el pequeño volumen aportado en el metal frío  cordón grueso y continuo.  Empaste de juntas, dar una primera pasad de soldadura en las superficies laterales de la junta con acero suave.  Temperatura de precalentamiento, para evitar agrietamiento, dependerá de cada acero. 𝑇𝑝 ≈ 350 [𝐶] − 0.25 Siendo C el equivalente total de carbono en el acero soldado en porcentaje: 𝐶 = 𝐶 + 𝑀𝑛 6 + 𝐶𝑟 + 𝑀𝑜 + 𝑉 5 + 𝑁𝑖 + 𝐶𝑢 15 Factores prácticos que influyen en la soldabilidad Preparación de las piezas para soldadura  Preparar los bordes para la recepción del cordón de manera que se obtenga la mayor resistencia mecánica.  Situar los bordes en la posición relativa más conveniente desde el punto de vista de la resistencia y de la soldadura.  Colocar la junta en la posición más favorable para realizar la soldadura.  Por “junta” se entiende el espacio existente entre las piezas a soldar. Su diseño depende:  Proceso de soldeo  Tipo de material  Geometría de la pieza espesor  Esfuerzos  Costo Diseño de juntas de soldadura A tope En ángulo interior o T En ángulo exterior o esquina A solape o superpuesta De canto De tapón o con inserto De entalla o con ranura Tipos de uniones Diseño de juntas de soldadura Forma de la junta Espesor Separación Angalo Radio Electrodos (2: mm.) t (mm) a (mm) a r(mm.) Raíz Condones 1 0 L,5 y 2 A — 1,5 0,5 _ _ 2,5 _ — 2 1 2,5 y 3,25 An 3a6 1,583 3,25 y4 , sal , 3,25 4 a 8a 12 1,523 8609 - 4 5 > >12 4 sy6 a 5a8 3,25 4 Ti 8a12 2a3 60* - 4 5 + >12 4 sy6 , t7 102 12 3,25 4 MN : 122 30 L5a3 600 - 4 $ : > >30 4 sy6 , 377 102 12 3,25 4 - 3 12 a 30 223 60 - 4 5 >30 4 sy6 Posiciones de soldeo 1G-1F.- Soldadura plana o sobremesa. 2G-2F.- Soldadura horizontal o cornisa. 3G-3F.- Soldadura vertical ascendente o descendente. 4G-4F.- Soldadura bajo techo. 5G.- Tubería horizontal y fija: Plana, vertical y bajo techo 6G.- Tubería inclinada y fija: Plana, vertical y bajo techo Normas: UNE-CEN/TR 14633 UNE-EN-ISO 6947 Soldadura blanda  Se caracteriza porque la aleación que se emplea como material de aportación es de bajo punto de fusión – inferior a 450ºC - , siempre inferior al de los materiales a soldar que nunca llegan a fundirse.  El material de aportación va generalmente en forma de barra, lámina, pasta o polvo, y está formado por una aleación de plomo y estaño con pequeños porcentajes de antimonio.  La soldadura penetra por capilaridad entre las superficies a unir realizándose la unión por la adhesión entre el metal de aportación y el metal base. Soldadura blanda Soldadura en olas Con lámpara Con soplete Tipos Soldadura fuerte o dura Fundamentos  Similar a la soldadura blanda empleando como material de aportación aleaciones de punto de fusión más elevado – 650 a 950ºC – pero siempre inferior al de los metales base que no funden.  Los materiales de aleación más empleados son: el cobre, aleaciones de cobre y zinc y aleaciones de plata.  Mejores características mecánicas que la soldadura blanda.  Tipos  Cu  Ag Soldadura fuerte Metales de aportación y aplicaciones Procedimiento Suelda Composición de soldeo Metales base Latón para soldar 60% Cu, 40% Za Soplete Acero, cobre, aleaciones de cobre al- Homo to, niquel y sus aleaciones, acero Inmersión inoxidable Flujo Bronce 58% Cu, 1% Sn, Soplete Acero, cobre, aleaciones de cobre al- InAanganoso 1% Fe, 0,25% to, níquel y sus aleaciones, acero Mn, 39,5% Zn inoxidable Metal blanco 18% Ni, 55-65% Soplete Acero, níquel y sus aleaciones Cu, 27-17% Zn Inducción Cobre silicioso 1,5% Si, 0,25% Soplete Acero Mn, 98,25% Cu, 1,5% Si, 1,00% Zn, 97,5% Cu Aleaciones de 5-80% Ag, 15-52% Soplete Acero, cobre y sus aleaciones, níquel plata (sin Cu, el resto Zn + Homo y sus aleaciones, acero inoxidable fósforo) + Sn + Cd Inducción Resistencia Inmersión Aleaciones de 15% Ag, 5% P, Soplete Cobre y sus aleaciones plata (con 80% Cu Homo fósforo) Inducción Resistencia Inmersión Cobre fosforoso 93% Cu, 7% P Soplete Cobre y sus aleaciones Horno , Inducción Resistencia Soldadura blanda y fuerte Diseño de uniones ES EL) LES Incorrecto Correcto Correcto Correcto Correcto . Correcto | | £ Í) y € <X 7 Incorrecto. Correcto Incorrecto Correcto Correcto A E Y Eo y E Incorrecto Correcto Incorrecto Correcto Soldadura blanda y fuerte  Nombre metalúrgico que reciben ciertas sustancias que se incorporan a la soldadura con los siguientes fines:  Disolver y eliminar los óxidos que pueda formarse.  Favorecer el “mojado” del metal base por el metal de aportación fundido.  Aislar del contacto del aire.  Los fundentes solo eliminan las películas de óxidos producidas durante la soldadura, cualquier otro contaminante como grasa, polvo, debe ser eliminado con anterioridad.  Los fundentes son mezclas de muchos compuestos químicos, entre los que se pueden citar: Bórax, distintos tipos de cloruros, fluoruros y bisulfatos, resinas y agentes mojantes.  El tipo de fundente dependerá del material base, temperatura y tiempo del proceso. Fundentes