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República Bolivariana de Venezuela. Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. Seccion “F” Turno: Mañana Extensión Maturín. Profesor: Bachilleres: . Emanuel Huérfano CI: 22.621.684 Maturín, Julio de 2016 Introducción La soldadura es un proceso de unión de materiales, en el cual se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor o precisión. La integración de las partes que se unen mediante soldadura se llama ensamble soldado. La soldadura es un proceso importante en la industria. Proporciona una unión permanente y las partes soldadas se vuelven una sola unidad. La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si se usa un material de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores a la de los metales originales y se aplican las técnicas correctas de soldar. La soldadura es la forma más económica de unir componentes. Los métodos alternativos requieren las alteraciones más complejas de las formas (Ej. Taladrado de orificios y adición de sujetadores: remaches y tuercas). El ensamble mecánico es más pesado que la soldadura. La soldadura no se limita al ambiente de fábrica, se puede realizar en el campo. Además de las ventajas indicadas, tiene también desventajas: Por ser una unión permanente, no permite un desensamble adecuado. En los casos cuando es necesario mantenimiento en un producto no debe utilizarse la soldadura como método de ensamble. 1) Definir soldadura La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales, pero diferente de cuando se soldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unión soldada. En la industria de la electrónica, la aleación de estaño y plomo es la más utilizada, aunque existen otras aleaciones, esta combinación da los mejores resultados. La mezcla de estos dos elementos crea un suceso poco comun. Cada elemento tiene un punto elevado de fundición, pero al mezclarse producen una aleación con un punto menor de fundición que cualquiera de los elementos para esto debemos de conocer las bases para soldar. Sin este conocimiento es difícil visualizar que ocurre al hacer una unión de soldadura y los efectos de las diferentes partes del proceso. Antes de hacer una union, es necesario que la soldadura "moje" los metales básicos o metales base que formaran la unión. Este es el factor mas importante al soldar. Al soldar se forma una unión intermolecular entre la soldadura y el metal. Las moleculas de soldadura penetran la estructura del metal base para formar una extructura sólida, totalmemte metálica. Si la soldadura se limpia mientras esta aun derretida, sera imposible retirarla completamente. Se ha vuelto una parte integral de la base. Si unmetal graso se sumerge en agua no se "mojara" no importa que tan degado sea el aceite, se formarán bolitas de agua que se pueden sacudir de la superficie. Si el metal se lava en agua caliente utilizando detergente y se seca con cuidado, sumergiendolo de Nuevo en agua, el liquido se extendera completamente sobre la superficie y formara una pequeña capa. Esta capa de agua no se puede quitar a menos que se seque. El material esta entonces "mojado". Cuando el agua moje el metal entonces esta perfectamente limpio, de tal forma la soldadura mojara el metal cuando las superficies de la soldadura y del metal estan completamente limpias. El nivel de limpieza que se requiere es mucho mayor que con el agua sobre el metal. Para tener una Buena unión de soldadura, no debe de existir nada entre los dos metáles. Casí todos los metáles se oxidan con la exposición al aire y hasta la capa mas delgada impedira que la soldadura moje el metal. 2) Tipos de soldadura SOLDADURA ORDINARIA O DE ALEACIÓN Es el método utilizado para unir metales con aleaciones metálicas que se funden a temperaturas relativamente bajas. Se suele diferenciar entre soldaduras duras y blandas, según http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml http://www.monografias.com/trabajos7/expo/expo.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml http://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE http://www.monografias.com/trabajos/epistemologia2/epistemologia2.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/biocorrosion/biocorrosion.shtml http://www.monografias.com/trabajos53/estanio-peruano/estanio-peruano.shtml http://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtml http://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtml el punto de fusión y resistencia de la aleación utilizada. Los metales de aportación de las soldaduras blandas son aleaciones de plomo y estaño y, en ocasiones, pequeñas cantidades de bismuto. En las soldaduras duras se emplean aleaciones de plata, cobre y cinc (soldadura de plata) o de cobre y cinc (latonsoldadura). Para unir dos piezas de metal con aleación, primero hay que limpiar su superficie mecánicamente y recubrirla con una capa de fundente, por lo general resina o bórax. Esta limpieza química ayuda a que las piezas se unan con más fuerza, ya que elimina el óxido de los metales. A continuación se calientan las superficies con un soldador o soplete, y cuando alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación se aplica éste, que corre libremente y se endurece cuando se enfría. En el proceso llamado de resudación se aplica el metal de aportación a las piezas por separado, después se colocan juntas y se calientan. En los procesos industriales se suelen emplear hornos para calentar las piezas. Este tipo de soldadura lo practicaban ya, hace más de 2.000 años, los fenicios y los chinos. En el siglo I d.C., Plinio habla de la soldadura con estaño como procedimiento habitual de los artesanos en la elaboración de ornamentos con metales preciosos; en el siglo XV se conoce la utilización del bórax como fundente. SOLDADURA POR FUSIÓN Este tipo agrupa muchos procedimientos de soldadura en los que tiene lugar una fusión entre los metales a unir, con o sin la aportación de un metal, por lo general sin aplicar presión y a temperaturas superiores a las que se trabaja en las soldaduras ordinarias. Hay muchos procedimientos, entre los que destacan la soldadura por gas, la soldadura por arco y la aluminotérmica. Otras más específicas son la soldadura por haz de partículas, que se realiza en el vacío mediante un haz de electrones o de iones, y la soldadura por haz luminoso, que suele emplear un rayo láser como fuente de energía. Soldadura por gas La soldadura por gas o con soplete utiliza el calor de la combustión de un gas o una mezcla gaseosa, que se aplica a las superficies de las piezas y a la varilla de metal de aportación. Este sistema tiene la ventaja de ser portátil ya que no necesita conectarse a la corriente eléctrica. Según la mezcla gaseosa utilizada se distingue entre soldadura oxiacetilénica (oxígeno/acetileno) y oxihídrica (oxígeno/hidrógeno), entre otras. Soldadura por arco Los procedimientos de soldadura por arco son los más utilizados, sobre todo para soldar acero, y requieren el uso de corriente eléctrica. Esta corriente se utiliza para crear un arco eléctrico entre uno o varios electrodos aplicados a la pieza, lo que genera el calor suficiente para fundir el metaly crear la unión. La soldadura por arco tiene ciertas ventajas con respecto a otros métodos. Es más rápida debido a la alta concentración de calor que se genera y por lo tanto produce menos distorsión en la unión. En algunos casos se utilizan electrodos fusibles, que son los metales de aportación, en forma de varillas recubiertas de fundente o desnudas; en otros casos se utiliza un electrodo refractario de volframio y el metal de aportación se añade aparte. Los procedimientos más importantes de soldadura por arco son con electrodo recubierto, con protección gaseosa y con fundente en polvo. Soldadura por arco con electrodo recubierto En este tipo de soldadura el electrodo metálico, que es conductor de electricidad, está recubierto de fundente y conectado a la fuente de corriente. El metal a soldar está conectado al otro borne de la fuente eléctrica. Al tocar con la punta del electrodo la pieza de metal se forma el arco eléctrico. El intenso calor del arco funde las dos partes a unir y la punta del electrodo, que constituye el metal de aportación. Este procedimiento, desarrollado a principios del siglo XX, se utiliza sobre todo para soldar acero. Soldadura por arco con protección gaseosa Es la que utiliza un gas para proteger la fusión del aire de la atmósfera. Según la naturaleza del gas utilizado se distingue entre soldadura MIG, si utiliza gas inerte, y soldadura MAG, si utiliza un gas activo. Los gases inertes utilizados como protección suelen ser argón y helio; los gases activos suelen ser mezclas con dióxido de carbono. En ambos casos el electrodo, una varilla desnuda o recubierta con fundente, se funde para rellenar la unión. Otro tipo de soldadura con protección gaseosa es la soldadura TIG, que utiliza un gas inerte para proteger los metales del oxígeno, como la MIG, pero se diferencia en que el electrodo no es fusible; se utiliza una varilla refractaria de volframio. El metal de aportación se puede suministrar acercando una varilla desnuda al electrodo. Soldadura por arco con fundente en polvo Este procedimiento, en vez de utilizar un gas o el recubrimiento fundente del electrodo para proteger la unión del aire, usa un baño de material fundente en polvo donde se sumergen las piezas a soldar. Se pueden emplear varios electrodos de alambre desnudo y el polvo sobrante se utiliza de nuevo, por lo que es un procedimiento muy eficaz. Soldadura aluminotérmica El calor necesario para este tipo de soldadura se obtiene de la reacción química de una mezcla de óxido de hierro con partículas de aluminio muy finas. El metal líquido resultante constituye el metal de aportación. Se emplea para soldar roturas y cortes en piezas pesadas de hierro y acero, y es el método utilizado para soldar los raíles o rieles de los trenes. SOLDADURA POR PRESIÓN Este método agrupa todos los procesos de soldadura en los que se aplica presión sin aportación de metales para realizar la unión. Algunos procedimientos coinciden con los de fusión, como la soldadura con gases por presión, donde se calientan las piezas con una llama, pero difieren en que la unión se hace por presión y sin añadir ningún metal. El proceso más utilizado es el de soldadura por resistencia; otros son la soldadura por fragua (descrita más arriba), la soldadura por fricción y otros métodos más recientes como la soldadura por ultrasonidos (véase Sonido). Soldadura por resistencia Este tipo de soldadura se realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica. Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas, se colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una corriente eléctrica intensa durante un instante. La zona de unión de las dos piezas, como es la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se calienta y funde los metales. Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de metal, y se adapta muy bien a la automatización. 3) Electrodos y sus tipos Para la soldadura, los electrodos son dispositivos que conducen electricidad y que también pueden actuar como metal de soporte. Es bueno conocer los distintos tipos de electrodospara así tomar una decisión informada al momento de trabajar en el soldado de piezas de metal. Tipos de Electrodos Los electrodos podemos clasificarlos en dos tipos, los Desnudos y los Recubiertos Electrodos desnudos: Con estos electrodos, los materiales fundidos no están protegidos contra las acciones de los gases tales como el oxigeno y el nitrógeno, es por este factor que las soldaduras llegan a una calidad inferior. Estos electrodosúnicamente se usan en los cordones secundarios y en las cargas estáticas. Electrodos revestidos: Es un electrodo para soldaduras eléctricas, estos son los que generalmente se emplean en las estructuras metálicas. Este se encuentra protegido mediante un revestimiento compuesto de diversas sustancias, según las características que se deseen brindar al material de la soldadura y estas también protegen el metal fundido de la atmosfera y estabilizan el arco eléctrico. Debido a la gran cantidad de electrodos que se fabrican para efectuar trabajos específicos, es necesario saber qué métodos de identificación existe, como se clasifican y para qué trabajo específico fueron diseñados. Hay muchas maneras de clasificar los electrodos. Clasificación por color según norma internacional. El método más sencillo de identificar a un electrodo corriente es por el color de su revestimiento y un código de colores (extremo del electrodo) que ha sido establecido para los grandes grupos de vla clasificación por normalización internacional. Clasificación de los electrodos según su revestimiento: Se distinguen básicamente los siguientes tipos de revestimientos: – Celulosicos – Rutilicos – Minerales – Básicos – Hierro En Polvo CLASIFICACIÓN CELULOSICOS: Son llamados así por el alto contenido de celulosa que llevan en el revestimiento, siendo sus principales características: – Máxima penetración – Solidificación rápida – Buenas características de resistencia – Elasticidad y ductilidad – Presentación regular CLASIFICACIÓN RUTILICOS: Se denominan así por el alto contenido de rutilo (óxido de titanio) en el revestimiento, y sus principales características son: – Penetración mediana a baja – Arco suave – Buena presentación – Buena resistencia CLASIFICACIÓN MINERALES: Los principales componentes del revestimiento de estos electrodos son óxidos de hierro y manganeso siendo sus cualidades más relevantes: – Buena penetración – Buena apariencia del depósito – Buenas propiedades mecánicas – Alta velocidad de deposición CLASIFICACIÓN BÁSICOS O BAJO HIDRÓGENO: Su nombre se debe a la ausencia absoluta de humedad ( Hidrógeno ) en su revestimiento, y sus características principales son: – Alta ductibilidad – Máxima resistencia en los depósitos – Alta resistencia a los impactos a baja temperatura – Depósitos de calidad radiográfica – Penetración mediana a alta CLASIFICACIÓN HIERRO EN POLVO: A esta clasificación pertenecen todos los electrodos cuyo revestimiento contiene una cantidad balanceada de hierro en polvo, siendo sus cualidades más importantes: – Se aumenta el rendimiento del electrodo – Suaviza la energía del arco – Se mejora la presentación del cordón – Mejora la dúctilidad CLASIFICACIÓN AWS-ASTM Debido a que hay muchos tipos diferentes de electrodos en el mercado, puede resultar muy confuso escoger los correctos para el trabajo que se va a ejecutar. Como resultado la AWS (American Welding Society ) estableció un sistema numérico aceptado y utilizado por la industria de la soldadura. NOMENCLATURA DE LOS ELECTRODOS PARA ACERO DULCE Se especifican cuatro o cinco dígitos con la letra E al comienzo, detalladosa continuación: E XXYZ – 1 HZR donde, E, indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual; XX, son dos dígitos (ó tres si se trata de un número de electrodo de cinco dígitos) que designan la mínima resistencia a la tracción, sin tratamiento térmico post soldadura, del metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada2, como se indican en los ejemplos siguientes: E 60XX … 62000 lbs/pulg2 mínimo (62 Ksi) E 70XX … 70000 lbs/pulg2 mínimo (70 Ksi) E110XX … 110000 lbs/pulg2 mínimo (110 Ksi) Y, el tercer dígito indica la posición en la que se puede soldar satisfactoriamente con el electrodo en cuestión. Así si vale 1 (por ejemplo, E6011) significa que el electrodo es apto para soldar en todas posiciones (plana, vertical, techo y horizontal), 2 si sólo es aplicable para posiciones planas y horizontal; y si vale 4 (por ejemplo E 7048) indica que el electrodo es conveniente para posición plana, pero especialmente apto para vertical descendente. Z, el último dígito, que está íntimamente relacionado con el anterior, es indicativo del tipo de corriente eléctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo, e identifica a su vez el tipo de revestimiento, el que es calificado según el mayor porcentaje de materia prima contenida en el revestimiento. Por ejemplo, el electrodo E 6010 tiene un alto contenido de celulosa en el revestimiento, aproximadamente un 30% o más, por ello a este electrodo se le califica como un electrodo tipo celulósico. CC : Corriente contínua CA: Corriente alterna PD : Polaridad Directa (Electrodo negativo) PI : Polaridad invertida (Electrodo positivo) EJEMPLO: Electrodo E.6011 (AWS-ASTM) E- Electrodo para acero dulce 60- 60.000 Lbs/pul2 de resistencia a la tracción 4) simbología Símbolos de soldadura Los símbolos de soldadura se utilizan en la industria para representar detalles de diseño que ocuparían demasiado espacio en el dibujo si estuvieran escritos con todas sus letras. Por ejemplo, el ingeniero o el diseñador desea hacer llegar la siguiente información al taller de soldadura: El punto en donde se debe hacer la soldadura. Que la soldadura va ser de filete en ambos lados de la unión. Un lado será una soldadura de filete de 12 mm; el otro una soldadura de 6mm. Ambas soldaduras se harán un electrodo E6014. La soldadura de filete de 12mm se esmerilará con máquina que desaparezca Para dar toda esta información, el ingeniero o diseñador sólo pone el símbolo en el lugar correspondiente en el plano para trasmitir la información al taller de soldadura Los símbolos de soldadura son tan esenciales en el trabajo del soldador como correr un cordón o llenar una unión. La American Welding Society (AWS) ha establecido un grupo de símbolos estándar utilizados en la industria para indicar e ilustrar toda la información para soldar en los dibujos y planos de ingeniería. Partes del símbolo de soldadura 1) La línea de referencia siempre será la misma en todos los símbolos. Sin embargo, si el símbolo de soldadura está debajo (sig figura) de la línea de referencia, la soldadura se hará en el lado de la unión hacia el cual apuntara la flecha. Si el símbolo de la soldadura está encimada de la línea de referencia, la soldadura se hará en el lado de la unión, opuesto al lado en que apunta la flecha 2) La flecha puede apuntar en diferentes direcciones y, a veces, puede ser quebrada (Sig. figura) 3) Hay muchos símbolos de soldadura, cada uno correspondiente a una soldadura en particular. 4) Se agregan acotaciones (dimensionales) adicionales a la derecha del símbolo si la unión se va a soldar por puntos en caso de la soldadura de filete. La primera acotación adicional en la (Sig. fig.) indica la longitud de la soldadura; la segunda dimensional indica la distancia entre centros de la soldadura. 5) La cola quizá no contenga información especial y a veces, se pueda omitir. 6) Hay una gran variedad de símbolos complementarios, cada uno un signo deferente. Combinación de símbolos y resultados Algunos símbolos son muy complicados o parecen serlo a primera vista; pero si se estudian punto por punto, no son difíciles de entender. El primer punto que se observa en la figura (sig figura) es la parte del símbolo que indica doble chaflán (bisel) o doble V. Los chaflanes dobles, o doble V, se preparan en una sola de las piezas de metal, de modo que el trabajo se hará como se muestra a continuación: A continuación está el símbolo de soldadura de filete en ambos lados de la línea de referencia. Pero antes de poder aplicar una soldadura de filete, debe haber una superficie vertical. Por tanto, se rellena el chaflán con soldadura como se ve en la sigiente figura. Después de rellenar los chaflanes, se aplica la soldadura.. Esta combinación es poco común y rara vez se usa. Sólo se aplica en donde se requiere resistencia y penetrancia del 100%. Sin embargo, se ha utilizado como ejemplo para mostrar los pasos en la lectura de símbolos. Hay gran número de combinaciones que se pueden utilizar, pero los símbolos básicos de soldadura y los símbolos completamente mostrados en la sig. figura. acabaron la mayor parte de ellas. APLICACIONES DE LOS SÍMBOLOS DE SOLDADURA En las figuras anteriores se muestran los símbolos muy básicos para soldar y sus aplicaciones. Pero se debe recordar que son simples ilustraciones y que probablemente incluirá mucha más información si fuera parte de un plano real. PUNTOS QUE DEBEMOS RECORDAR Los símbolos de soldadura en los dibujos y planos de ingeniería representan detalles de diseño. Los símbolos de soldadura se utilizan en lugar de repetir instrucciones normales. La línea de referencia no cambia. La flecha puede apuntar en diferentes direcciones. En ocasiones, se puede omitir la cola del simbolito Hay muchos símbolos, dimensiones (acotaciones) y símbolos complementarios. Los símbolos no son complicados si se estudian punto por punto. Los símbolos de soldadura. Las normas A.W.S también incluyen una serie de símbolos para información técnica que no siempre es necesaria, pero que en algunos casos si la es, estos símbolos suplementarios se entregan en la siguiente tabla. Denominació Símbolo Significado n PERIFERICA Soldar completamente alrededor de la junta OBRA Soldar en montaje o terreno. PLANA Soldar a ras de la pieza, si recurrir a medios mecánicos. CONVEXA El cordón debe quedar reforzado. CONCAVA El cordón debe ser acanalado CINCELADO El acabado debe ser a cincel. ESMERILAD O El acabado debe ser a esmeril. MAQUINADO El acabado debe ser a maquina. NOTA: Los símbolos de acabado, indican el método y no el grado de terminación. El símbolo de soldadura Para utilizar los símbolos anteriormente nombrados se dibuja un símbolo de soldadura que este compuesto de una línea de referencia, una flecha y una cola, en la que se entrega la información técnica necesaria para realizar la unión. -Distancia mínima de la superficie a la raíz del cordón. -Diámetro en sold, por puntos y tapón (d). -Ancho en sold, puntos en continua y canal (c) -Lado y altura en sold, de filete (z a a). Con el objeto de simplificar en la mayor medida posible los dibujos, se recomienda que las instrucciones sobre la preparación de los bordes a soldar y/o los procedimientos de soldadura, sean materia de especificaciones particulares anexas, en lugar de que se presenten sobre los dibujos de los elementos soldados. En caso de no disponer de estas instrucciones, las dimensiones relativas a la preparación de bordes y/o los procedimientos de soldadura, deben colocarse cerca del símbolo. Simbolos elementales Las diversas categorías de soldadura, se caracterizan por un símbolo, que en general, es similar a la forma de soldadura a ejecutar. El símbolo no sugiere el proceso de soldadura a ejecutar.Los símbolos elementales se muestran en la siguiente tabla. N ° Designación Símbolo 1 Soldadura de tope con bordes lavantados (bordes completamente fundidos) * 2 Soldadura de tope a escuadra 3 Soldadura de tope en V 4 Soldadura de tope con bisel simple 5 Soldadura de tope en Y * = La soldadura de tope con bordes levantados (simbolo 1) no completament penetradas, se deben simbolizar con las soldaduras de tope a escuadra (simbolo 2), indicando la dimensión principal "s". N ° Designació n Simbolo 6 Soldadura de tope en Y con bisel simple. 7 Soldadura de tope en U 8 Soldadura de tope en J 9 Cordón de revés 1 0 Soldadura de filete 11 Soldadura de tapón Soldadura en canal 1 2 Soldadura por puntos 1 3 Soldadura continua por puntos Combinación de los símbolos elementales Si es necesario, pueden utilizarse combinaciones de los símbolos elementales. Símbolos suplementarios Los símbolos elementales pueden ser completados con un símbolo que caracterice la forma de la superficie externa de la soldadura. Los símbolos suplementarios recomendados, se indican en la tabla n°1. La ausencia de un símbolo suplementario, significa que no se necesita precisar la forma de la superficie de la soldadura. Símbolos suplementarios FORMA DE LA SUPERFICIE SIMBOLO a) plana b) convexa c) cóncava Conclusion Es muy importante hoy en dia gracias a que el proceso de soldadura fuerte es un medio efectivo de crear uniones resistentes, dúctiles, conductoras tantas térmicas como eléctricamente, además de ofrecer gran resistencia siempre cuando se conozcan y se aplique adecuadamente los fundamentos del proceso. Los expertos de soldadura fuerte consideran que para las aleaciones de base plata de baja temperatura, si no se alcanza un 70 % de recubrimiento en la unión, la técnica necesitaría ser mejorada, por otro lado no debería esperarse tener más de un 85 % de solidez en la junta. Algunas compañías que utilizan este procedimiento son más generosas y permiten tener hasta un 60 % de material de aporte en la unión para que se considere aceptable La soldadura no se limita al ambiente de fábrica, se puede realizar en el campo. Tipos de Electrodos Clasificación de los electrodos según su revestimiento: Se distinguen básicamente los siguientes tipos de revestimientos: CLASIFICACIÓN CELULOSICOS: CLASIFICACIÓN RUTILICOS: CLASIFICACIÓN MINERALES: CLASIFICACIÓN BÁSICOS O BAJO HIDRÓGENO: CLASIFICACIÓN HIERRO EN POLVO: CLASIFICACIÓN AWS-ASTM NOMENCLATURA DE LOS ELECTRODOS PARA ACERO DULCE
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