Unidad modular soldadura smaw i completa

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UNIDAD MODULAR

SOLDADURA SMAW I

MANUAL SOLDADURA SMAW I

Instructor: Tglo. VICTOR COELLO

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SOLDADURA PROCESOS DE SOLDADURA DE ACUERDO AWS La soldadura manual por arco requiere de un alto nivel de habilidad para manipular las piezas por parte del soldador, sin embargo hay más de un método de aplicación de los diferentes procesos de soldadura y algunos requieren de escasa habilidad de maniobra. El ultimo que usamos para el individuo que hace la soldadura indica el nivel de habilidad implícita por definición el soldador, es aquel ejecuta la operación de soldadura manual o semiautomática y el operario de soldadura es aquel que opera un equipo de soldadura de maquinas o automático. La American Welding Society. (AWS) ha establecido cuatro métodos específicos de aplicación para los múltiples procesos de soldadura. Estos se basan en las siguientes interpretaciones:  MANUAL: realizada, fabricada, operada o utilizada con una o dos manos.  SEMIAUTOMÁTICA: Operada parcialmente de modo automático y parcialmente de modo manual..  DE MAQUINA: Mecanismo que sirve para transmitir y modificar la fuerza y el movimiento en la ejecución de algún tipo de trabajo.  AUTOMATICA: Que tiene un mecanismo automático o auto regulador que ejecuta un acto requerido con punto predeterminado en la ejecución.

SOLDADURA ELECTRICA POR ARCO CON ELECTRODO AL CARBON CON ALAMBRE TUBULAR CON ALAMBRE SÓLIDO Y BAJO PROTECCION GASEOSA. CON ELECTRODO DE TUGSTENO Y BAJO PROTECCIÓN DE GAS INERTE POR PLASMA CON ELECTRODO REVESTIDO CON ARCO SUMERGIDO SAW

CAW FCAW GMAW GTAW PAW SMAW

SOLDADURA FUERTE POR DIFUSIÓN POR INMERSIÓN POR HORNO. POR INDUCCIÓN. POR INFRARROJOS. POR RESISTENCIA. CON GAS

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DFB DB FB IB IRB RB TB

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SOLDADURA ELECTRICA POR RESISTENCIA DE CONTACTO POR CHISPA CON ALTA FRECUENCIA CON PERCUSIÓN POR PROYECCIÓN POR COSTURA POR PUNTOS

FW HFRW PEW RPW RSEW RSW

SOLDADURA OXICOMBUSTIBLE GASEOSA OXIACETILÉNICA OXHÍDRICA POR PRESION CON GAS

OAW OAW PGW

CODIGOS STANDARES CONOCIDOS DE SOLDADURA  TUBERÍA DE PRESION ANSI B 31.1. ASME S IX.  PARA PUENTES Y ESTRUCTURAS SIMILARES AWS D1.1.  TUBERÍA DE TENDIDO INDUSTRIAL API 11.04 tuberías soldadas ASME B31 tubería de presión  TANQUES DE ALMACENAMIENTO API 650 tanques de almacenamiento de petróleo ASME SECCION IX  MAQUINAS INDUSTRIALES AWS D.14.1 máquinas industriales AWS D.14.2 herramientas

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SEGURIDAD EN LA SOLDADURA Cuando se realiza una soldadura al arco, durante ciertas partes conductoras de energía eléctrica están al descubierto, el operador tiene que obsebar con especial cuidado ciertas reglas de seguridad, afin de contar con la maxima protección personal y también proteger a las otras personas que estan a su alrededor. En la mayor parte de los casos, la seguridad es una cuestión de sentido común. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas. PROTECCION PERSONAL (EPP) Siempre utilice todo el equipo de protección necesario para el tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en:

1. MASCARA DE SOLDAR, proteje los ojos, la cara el cuello y debe estar provista de filtros de vidrios, de acuerdo a la norma correspondiente. 2. GUANTES DE CUERO, tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y las muñecas. 3. COLETO O DELANTAL DE CUERO, para proteger de las salpicaduras y a exposición a rayos ultravioletas del arco. 4. POLAINAS Y CASACA DE CUERO, cuando es necesario hacer soldaduras en posiciones verticales y sobre cabeza. 5. ZAPATOS DE SEGURIDAD, que cubra los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras. IMPORTANTE: Evite tener en los bolsillos todo material inflamable tal como fósforos, encendedores o papel celofán.

PROTECCION DE LA VISTA. La protección de la vista es un asunto tan importante que merece consideración aparte, el arco eléctrico que se utiliza como fuente calorífica y MANUAL SOLDADURA SMAW I

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que cuya temperatura alcanza los 4000 ºC. Desprenden radiaciones visibles e invisibles. Dentro de estas ultimas, tenemos los de efecto mas nocivo son los rayos ultra violetas y los infrarojos. El tipo de quemadura que produce en los ojos no es permanente, aun si es extremadamente dolorosa, el nombre común de resta quemadura es “llamarada” y su efecto es como tener arena caliente en los ojos, para evitar debe utilizar un lente protector (vidrio inactínico) que ajuste bién y delante de éste , para su protección, siempre hay que tener una cubierta de vidrio transparente, el protector debe tener debe poseer la densidad suficiente. MAXIMO AMPERAJE 30 – 75 Amp 75 –200 Amp 200 – 400 Amp SOBRE 500 Amp

GRADO LENTE 8 10 12 14

INFLUENCIA DE LOS RAYOS SOBRE EL OJO HUMANO LUMINOSO

INFRAROJOS

ULTRAVIOLETAS.

SEGURIDAD AL USAR LA MAQUINA DE SOLDAR.

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Antes de usar la máquina de soldar al arco debe guardarse ciertas precauciones, conocer su operación y manejo, como también sus accesorios y herramientas adecuadas. Para ejecutar el trabajo con facilidad y con seguridad, deben observarse ciertas reglas muy simples. MAQUINA SOLDADORA FUENTE DE PODER. CIRCUITO CON CORRIENTE: En la mayoria de los talleres el voltaje utilizado es de 220 – 360 V , el operador debe tener en cuenta el echo que estos son altos voltajes, capaces de infrijir graves lesiones. Por tal motivo es necesario que ningun trabajo se haga en los cables, interruptores, controles,etc. Antes de comprobar que la máquina ha sido desconectada de la energía, cualquier inspección en la máquina debe ser echa cuando el circuito ha sido desenergizada.

LINEA DE TIERRA: Todo circuito eléctrico debe tener una línea a tierra para evitar que la posible formación de corrientes parásitas produzca un choque eléctrico al operador, cuando éste, por ejm, cuando éste llege a poner la mano en la carcaza de la máquina, que no tenga línea a tierra.

CAMBIO DE POLARIDAD: Este cambio de polaridad nunca debe ser echo mientras la máquina esta en funcionamiento, todos estos cambios debe ser echo mientras la máquina no esté en uso y el circuito de soldadura ha sido desconectado.

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CAMBIO DE AMPERAJE: La palanca de cambio de amperaje no debe ser movida mientras la máquina está soldando.

CIRCUITO DE SOLDADURA: Cuando no esta en uso el porta electrodo, nunca debe ser dejado ensima de la mesa o en contacto con cualquier otro objeto que tenga una línea directa a la superficie donde se suelda. Corre el peligro de que en contacto con la mesa u otro obeto produzca un corto circuito dañando el porta electrodo, la mesa o materiales que haga contacto. SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN DE SOLDADURA. RIESGO DE INCENDIO: Nunca se debe soldar en proximidad de líquidos inflamables, gases, vapores, metales en polvo o polvos combustibles. Cuando pudiera ser que el área de soldadura contuviera gases, vapores es necesario tener completamente aireados el lugar mientras se suelda..

VENTILACION: Soldar en áreas confinadas sin ventilación adecuada puede considerarse una operación arriesgada, porque al consumirse el oxígeno disponible, a la par con el calor de la soldadura y el humo resultante, el operador queda expuesto a severas molestias y enfermedades. HUMEDAD: La umedad entre el cuerpo y algo eléctrificado , forma una línea a tierra que puede conducir corriente al cuerpo del operador y producir un choque eléctrico. El soldador nunca debe estar sobre una posa o suelo húmedo cuando suelda, como tampoco trabajar en un lugar húmedo. Deberá conservar sus manos, vestimenta y lugar de trabajo continuamente seco.

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SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO (SMAW) Es un proceso de soldadura, donde la unión es producida por el calor generado por un arco eléctrico, con o sin aplicación de presión y con o sin metal de aporte. La energía eléctrica se transforma en energía térmica, pudiendo llegar esta energía hasta una temperatura de aprox. 4 000ºC. La energía eléctrica es el flujo de electrones a través de un circuito cerrado. Cuando ocurre una pequeña ruptura dentro de cualquier parte, o apertura del circuito, los electrones se mueven a gran velocidad y saltan a través del espacio libre entre los dos terminales, produciendo una chispa eléctrica, con la suficiente presión o voltaje para hacer fluir los electrones continuamente. A través de esta apertura, se forma el arco eléctrico, fundiéndose el metal a medida que se avanza. Es un proceso manual o semiautomático donde podemos unir dos o más materiales con o sin fusión de éstos. El proceso de la soldadura con electrodo revestido puede ser usado para soldar la mayoría de los aceros y algunos de los metales no ferrosos, también como para depositar superficial materiales de adición para así obtener determinadas propiedades o dimensiones. Se presenta las posibilidades de soldar metales bases en rango de dos milímetros hasta 200mm, dependiendo del calentamiento o requerimiento del control de distorsión y la técnica utilizada . El control de energía de soldadura ( heat input) durante la operación es un factor relevante en algunos materiales, tales como aceros templados, revenidos , aceros inoxidables y aceros de baja aleación con contenido de molibdeno . El control inadecuado de la energía de soldadura durante la operación fácilmente puede causar grietas o pérdida de las propiedades primas del material base, como la pérdida de la resistencia a la corrosión en los aceros inoxidables. El éxito del proceso de soldadura con electrodo revestido depende mucho de la habilidad y técnica del soldador , pues toda manipulación de soldadura es ejecutada por el soldador . Hay cuatro aspectos que el soldador debe estar capacitado para controlar la ejecución de un correcto cordón de soldadura .  LONGITUD DEL ARCO  ANGULO DEL ELECTRODO  VELOCIDAD DE AVANCE DEL ELECTRODO MANUAL SOLDADURA SMAW I

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 AMPERAJE . PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LA SOLDADURA SMAW Para establecer el circuito completo de soldadura es necesario contar con : 1.- GENERADOR DE CORRIENTE 2.- CABLES DE CONECCION 3.- PORTA ELECTRODO 4.- ELECTRODO 5.- PIEZA A TRABAJAR

El circuito se cierra momentáneamente tocando con la punta del electrodo la pieza de trabajo y reintentándolo inmediatamente a una altura preestablecida , formándose de esta manera el arco el calor funde un área restringida del material base y la punta del electrodo, formando pequeños glóbulos metálicos cubiertos de escoria líquida. Los cuales son transferidos al metal base por una fuerza electromagnética con el resultado de fusión de dos metales y su solidificación a medida de que el arco avanza según puede demostrarse en la figura.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Alma del electrodo Revestimiento Gota en formación Excoria líquida Arco eléctrico Metal base Baño de fusión y cráter del metal base 8. Escoria sólida 9. Escoria líquida 10. Cráter del electrodo 11. Protección gaseosa 12. Transferencia del metal (globular) 13. Cordón depositado 14. Penetración

MAQUINAS DE SOLDAR CON ARCO ELÉCTRICO (SMAW). Son máquinas eléctricas de las cuales se exige además de la suficiente potencia las características que son indispensables para la buena soldadura. MANUAL SOLDADURA SMAW I

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Estas características son:  Transformar el voltaje de la red en voltaje en vacío, que permita iniciar el arco (voltaje en vacío es el que suministra la máquina antes de iniciar el arco, varia de 30 a 90 amperios).  Una ves iniciado el arco, debe permitir una conversión automática e instantánea del voltaje en vacío a un voltaje de trabajo que permita mantener el arco (voltaje de trabajo es el que proporciona la máquina cuando el arco está encendido, varia de 17 a 45 voltios.  Permitir la regulación de la intensidad de corriente o amperios necesarios para soldar, ese amperaje varía según el diámetro del electrodo, el espesor de la pieza a soldar, posición de trabajo.  Asegura una alimentación constante de corriente, que permita mantener el arco estable. Además de las características señaladas, una fuente de poder o máquina de soldar debe reunir las siguientes condiciones de RESISTENCIA Y SOLIDES, que le permita trabajar aún estando sometida a las más duras exigencias y condiciones en que se desenvuelve la labor del soldador Las máquinas de soldar son clasificadas con diferentes criterios adoptando las siguiente clasificación :  MAQUINAS ESTATICAS a) Transformadores b) Rectificadores c) Transformador – Rectificador  MAQUINAS ROTATIVAS a) De motor eléctrico b) De motor a combustión interna , pudiendo ser. o A gasolina. o A petróleo diesel

MAQUINAS ESTATICAS EL TRANSFORMADOR. MANUAL SOLDADURA SMAW I

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El transformador de soldadura recibe la alta tensión de la red de energía eléctrica y la transforma en baja tensión , el bajo amperaje lo transforma en alto amperaje para soldar. En una máquina de corriente alterna no es posible diferenciar los polos, porque cambia en forma continua su sentido y dirección en 60 ciclos, o a su ves 120 veces por segundo la dirección de la corriente. Cuando la regulación del transformador es escalonada no se puede cambiar el amperaje durante el tiempo de soldadura, porque esto provocaría un corto circuito de las bobinados. En máquinas de corriente alterna TRANSFORMADORES se encuentran en 110 – 220 voltios con un rango de amperaje de 25 – 225 amperios. Ventajas: no produce soplo magnetico, es mas barato ideal para soldar planchas gruesas

RECTIFICADOR. El transformador es una máquina que transforma y rectifica la corriente alterna, en corriente continua pulsatoria, muy similar a la corriente del generador.

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Ventajas: El suministro de esta clase de corriente, permite realizar soldaduras con cualquier tipo de electrodos.

CONSTITUCIÓN.- Un rectificador esta constituido por en transformador y un rectificador de corriente. Consta además de un ventilador, para la refrigeración de las placas rectificadoras. Los rectificadores mas usados y de mayor efectividad, son los formados por placas de selenio, conocidos como rectificadores secos.

VENTAJAS. Se dispone de corriente continua.  Suministra corriente de gran estabilidad y de afinado, regulación especialmente de rangos bajos. MANUAL SOLDADURA SMAW I

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 Permite una carga uniforme en las tres fases de alimentación.  Es silenciosa.  Se puede soldar con todo tipo de electrodo revestido..  Se puede utilizar las polaridades directa e inversa.

MAQUINAS ROTATIVAS Las máquinas rotativas o convertidores están compuestas básicamente de un motor, que proporciona una determinada velocidad de rotación a un dínamo, el cual produce la corriente eléctrica apropiada para soldar. El motor puede ser: • Eléctrico, funcionando con la corriente eléctrica proveniente de una red general de electricidad. • De combustión, sea gasolina o petróleo. Las motosoldadoras son máquinas utilizadas preferentemente en los lugares que carecen de una red general de electricidad.

EL GENERADOR. Las máquinas de este tipo producen corriente de baja tensión utilizada para soldar. Están compuestas por un motor trifásico de accionamiento con arranque estrella triángulo, con la cual es posible la obtención de energía mecánica bajo la forma de movimiento giratorio, este movimiento es transmitido a un generador de corriente continua y un equipo de control. El motor y generador están acoplados en el mismo eje, en el cual se encuentra también un ventilador de refrigeración. El generador recibe la corriente trifásica de la red, la cual acciona el motor eléctrico y esta a su ves el generador de corriente continua, en el cual induce una tensión. El inducido del generador con sus devanados gira en campo magnético.

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CARACTERISTICAS ESTATICA Y DINAMICA. El objetivo primordial, que debe cumplir una fuente de poder para soldadura, es entregar una corriente controlable a la tensión que demanda el proceso que se trate. Dependiendo de las características de voltaje- amperaje, las fuentes podrían ser:

FUENTES DE CORRIENTES CONSTANTE. FUENTES DE TENSION CONSTANTE. La norma NEMA (National Electrical Manufacturers Association ) define a la primera como: Aquella que poseen una característica voltios – amperios descendente, entregando una corriente relativamente constante para cambio moderados en la tensión de la carga. Las fuentes de tensión constante son, en cambio, definidas como: Aquella que la característica voltio – amperio es esencialmente horizontal, produciendo una tensión relativamente constante para cambios moderados de la corriente.

V V MANUAL SOLDADURA SMAW I

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I

I

Las curvas indicadas representan las características ESTATICAS de las fuentes de soldadura. Las primeras tienen, como veremos, una gran importancia en relación con el modo de operación del proceso de que se trate. No obstante, un arco eléctrico es por su misma naturaleza inestable. Por tanto, las características DINAMICAS de una fuente, es decir la capacidad de respuesta de la máquina a rápidas variaciones de la corriente o tensión en el circuito de carga, tiene una influencia decisiva sobre la estabilidad del arco y por tanto, del proceso de soldadura. Para cebar y mantener el arco se necesitan determinadas tensiones e intensidades. Sus magnitudes se comportan en el arco inversamente como deberían hacerlo según la ley de Ohm. Lo que se ha dado en llamar característica del arco decrece según una pendiente muy rápida y nos muestra la tensión que se necesita para hacer pasar una determinada intensidad a través del arco. La característica de que cae bruscamente significa, en la práctica , que para cebar el arco se necesita, forzadamente, una tensión mayor que para la soldadura propiamente dicha. Como corresponde a la peculiaridad de soldadura, han de considerarse tres etapas distintas: Funcionamiento en vació. Cebado. Soldadura . El primer caso entre el borde del dispositivo de soldar y la pieza existe una tensión de funcionamiento en vacío aproximadamente de 75 voltios y una intensidad igual a cero.

V

A B I

Al cebar (corto circuito), desciende prácticamente la tensión a cero y la intensidad alcanza cierto máximo bien determinado que ha menudo se encuentra por en sima del valor de la corriente de soldadura. Al ocurrir esto MANUAL SOLDADURA SMAW I

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aumenta la tensión entre 15 a 45 voltios (tensión del arco) y la intensidad se estabiliza en un valor al que corresponde al de la soldadura. CICLO DE TRABAJO. Es indudable, que no todos los procesos de soldadura impondrán la misma demanda a una fuente. Por ejemplo, en los procesos automáticos el tiempo de arco (tiempo real de la soldadura) será mucho mayor en los procesos normales, en los cuales la fatiga del operador, etc. Hacen necesario frecuentemente interrupciones. Por este motivo es esencial definir el CICLO DE TRABAJO, como el porcentaje de tiempo. Durante la máquina debe suministrar corriente eléctrica nominal a la carga. Este ciclo de trabajo se determina sobre 10 minutos, de modo tal que, por ejemplo, para una fuente con el ciclo de trabajo del 60%, la misma debe ser capaz de entregar corriente nominal durante 6 minutos de cada 10. Para procesos automáticos, el ciclo de trabajo se especifica en el 100%. TENSION EN VACIO O DE CIRCUITO ELÉCTRICO. En general, en una fuente de poder para soldadura es deseable disponer de una tensión en vacío elevada, para facilitar el arranque del arco. Sin embargo, Por razones de seguridad, el mismo se limita a valores que reduzca los riesgos de electrocución. La norma NEMA por ejemplo, limita esa tensión a 80 voltios para equipos manuales, y a 100 voltios para equipos de soldadura semi automática. CAIDA DE TENSION Si la máquina tiene un multímetro, esté indicará el voltaje de salida total, suma de voltaje del arco más las caídas en cables, electrodo, porta electrodo, pieza a soldar y conexión de la masa. Puesto que la soldadura es siempre una soldadura de alta corriente, la caída de voltaje son muy pronunciadas. Particularmente los cables pueden ocasionar una considerable pérdida de voltaje, debido a su resistencias.

NOCIONES DE ELECTRICIDAD CON RELACION AL ARCO ELECTRICO Para comprender mejor la aplicación del Arco Eléctrico a la soldadura, es necesario conocer ciertos principios fundamentales relacionados con la electricidad. MANUAL SOLDADURA SMAW I

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EL CIRCUITO ELÉCTRICO. Una corriente eléctrica no circula si no tiene un camino cerrado sobre sí; este camino se llama Circuito Eléctrico. EL CIRCUITO DE SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO La corriente fluye a partir del borde de la máquina de soldar, donde se fija el cable del electrodo 1, y termina en el borde de la máquina, donde se fija el cable de tierra o de trabajo. Como se puede observar en la figura, a partir del punto 1 la corriente fluye al porta electrodo y por éste al electrodo; Por el extremo del electrodo salta la electricidad a la pieza, formando el arco eléctrico, sigue fluyendo la electricidad por el metal base al cable de la tierra 2 y vuelve a la máquina. El circuito esta establecido sólo cuando el arco se encuentra encendido.

CLASES DE CORRIENTE ELECTRICA CORRIENTE ALTERNA (CA) El flujo de corriente varía de una dirección a la opuesta. Este cambio de dirección se efectúa 100 a 120 veces por segundo. El tiempo comprendido entre los cambios de dirección positiva o negativa se conoce con los nombres de ciclos o períodos ( 50 a 60 ciclos).

CORRIENTE CONTINUA (CC) El flujo de corriente conserva siempre una misma dirección, del polo negativo al positivo. Actualmente utilizamos, por lo general, la corriente alterna de 220 y 60 ciclos, esta corriente es transportada por redes monofásicas, que utilizan dos cables, o bien es conducida por redes eléctricas trifásicas, que utilizan tres cables de MANUAL SOLDADURA SMAW I

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transportación. Las maquinas monofásicas como trifásicas.

de

soldar

pueden

utilizar

tanto

redes

POLARIDADES En la corriente continúa es importante saber la dirección del flujo de la corriente. La dirección de flujo de corriente en el circuito eléctrico de soldadura es expresada en el término de POLARIDAD. Si el cable del porta – electrodo es conectado al polo negativo (-) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo positivo, el circuito es denominado POLARIDAD DIRECTA. O NORMAL. Cuando el cable del porta electrodo esta conectado al polo positivo (+) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo negativo, el circuito es denominado POLARIDAD INVERTIDA O INDIRECTA. En algunas máquinas no es necesario cambiar los cables en los bornes, porque poseen una manija o llave de conmutación que permite cambiar de polaridad con un simple movimiento. En las máquinas de corriente alterna no es posible diferenciar los cables por sus polos, porque la electricidad fluye por ellos alternado su sentido de dirección. Un soldador debe estar familiarizado con los efectos de la polaridad en el proceso de soldadura. Generalmente el porta electrodo conectado al polo positivo (polaridad invertida) permite una mayor penetración, mayor cantidad de calor esta en la pieza a soldar (70%), y menor calor en el electrodo (30%). Conectado al polo negativo (polaridad directa) da una mayor velocidad de fusión, por lo tanto existe mayor calor en el electrodo (70%) y menor cantidad de calor en la pieza a soldar (30%). Sin embargo, los componentes químicos del revestimiento del electrodo puede hacer variar los efectos de la polaridad y, por ello es conveniente seguir la MANUAL SOLDADURA SMAW I

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instrucciones del fabricante del electrodos para conectar el electrodo correctamente, ya sea al polo positivo o negativo.

FENOMENO DEL ARCO ELÉCTRICO PARA SOLDAR En los polos del arco, el voltaje varía según la longitud de esté. Al rozar el electrodo con la pieza, el voltaje es cero y va aumentando a medida que la longitud del arco se hace mayor, hasta que por alejarse demasiado el electrodo el arco se interrumpe y la máquina vuelve a su “voltaje en vacío” que es siempre mas elevado que el voltaje de trabajo. La intensidad de corriente o amperaje necesario para fundir el electrodo y , por tanto, la pieza a soldar debe elevarse a medida que aumenta el diámetro del electrodo utilizado. La regulación o aumento del amperaje lo hace el soldador. ARCO VOLTAICO Es el fenómeno físico producido por el paso de una corriente eléctrica a través de una masa gaseosa, generando en éstas zonas altas temperaturas la cual es aprovechada como fuente de calor en todos los procesos de soldadura en arco eléctrico. CARACTERÍSTICAS El arco eléctrico también llamado arco voltaico, desarrolla una elevada energía en forma de luz y calor, alcanzando una temperatura de 4.000ºC aproximadamente , se forma por contacto eléctrico y posterior separación a una determinada distancia fija de polos positivo y negativo. VENTAJAS Se aprovecha como fuente de calor en el proceso de soldadura por arco con el fín de fundir los metales en los puntos que han de unirse, de manera que fluyan y formen una masa sólida única. DESVENTAJAS Provoca irradiaciones de rayos: cuales producen trastornos.

Luminosos, ultravioletas

e infla rojos los

PRECAUCIONES Debe evitar exponerse sin equipo de seguridad a los rayos, por la influencia de éstos sobre el organismo, ya que los mismos causan las siguientes afecciones.

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LUMINOSOS: INFLA ROJOS: ULTRA VIOLETA:

Encandilamiento Quemadura de la piel Quemadura de la piel y ojos

ELECTRODOS METALICOS CON REVESTIMIENTO GENERALIDADES. Los materiales de aporte son propiamente los electrodos, varillas, alambres, flujos, etc. Que constituye el material de aporte en la soldadura. Técnicamente sería muy confuso y muchas veces imposible seleccionar el material de aporte entre la gran variedad de marcas y tipos educados para cada trabajo, proceso de soldadura y metal base, si no existe educados sistemas de normalización para estos materiales. La Norma Técnica de mayor difusión y empleo mas generalizado es la establecida por la American Welding Society. AWS, (Sociedad Americana De Soldadores) con la que normalmente una marca de cada país establece la respectiva equivalencia de sus productos, Esta Norma nos servirá como guía para el estudio esquemático de los materiales de aporte en los procesos de soldadura de mayor empleo de cada país. Una información detallada puede obtener por AWS, Serie A5.X. LOS ELECTRODOS REVESTIDOS. Constituye un factor de gran importancia para obtener buenos resultados en la soldadura. Están compuestos de un núcleo metálico y un revestimiento químico. NUCLEO. Es una varilla metálica con una definida composición química para cada metal que está destinado el electrodo, que se va a utilizar en el proceso de soldadura, sea para soldar aceros o materiales no ferrosos. El núcleo metálico constituye la base del material de aporte, que es transferido a la pieza en forma de gotas, impulsado por la fuerza del arco eléctrico. EL REVESTIMIENTO. Que se aplica en torno del núcleo metálico, es un compuesto de composición química definida para cada tipo de electrodo. FUNCIONES DEL REVESTIMIENTO. Cumple funciones indispensables y decisivas en la ejecución y calidad de la soldadura. Estas funciones podemos clasificar en: MANUAL SOLDADURA SMAW I

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 FUNCIONES ELECTRICAS.  FUNCIONES METALURGICAS.  FUNCIONES MECANICAS. FUNCIONES ELECTRICAS.  Permite el empleo de corriente Alterna, puesto que este tipo de corriente es de gran inestabilidad, este problema ha sido solucionado, agregado en el revestimiento elementos químicos que al quemarse produce gases ionizantes que mantienen la continuidad en el arco.  Facilita el encendido en el arco y mantenerlo con facilidad durante la ejecución de la soldadura. FUNCIONES METALURGICAS.  Protege la soldadura de gases daninos del aire. Que al quemar el revestimiento no deja pasar al oxígeno que puede formar los óxidos y al nitrógeno que forma los nitruros, que estos debilitan a la soldadura, haciendo poros, frágiles, y menos resistentes a la tracción y al impacto.  Formar escoria protectora en caliente.  Compensar ciertos elementos que, por acción de las altas temperaturas del arco eléctrico tiende a desaparecer durante el proceso de fusión. FUNCIONES MECANICAS.  El revestimiento tiende a fundirse inmediatamente después del núcleo metálico, formando una concavidad, de forma tal que el revestimiento permite dirigirla la fuerza del arco y las gotas del metal fundido en la dirección deseada.  Permite realizar cordones arrastrados. COMPISICION BASICA DEL REVESTIMIENTO.    

ELEMENTOS O MATERIALES IONIZANTES. ELEMENTOS GENERADORES DE GASES PROTECTORES. ELEMENTOS PRODUCTORES DE ESCORIA. ELEMENTOS APORTANTES DE MATERIALES DE ALEACION. MATERIAS PRIMAS

FUNCION PRINCIPAL

FUNCION SECUNDARIA

AGENTE OXIDANTE DA CARACTERISTICA

ESTABILIDAD EN EL ARCO

MINERALES OXIDO DE HIERRO

DE ACIDEZ AL REVETIMIENTO RUTILO TiO2

FORMA ESCORIA ESTABILZA EL ARCO

CUARZO SiO2

FORMA ESCORIA

_ _

FUNDENTES

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FLUORITA

FLUIDIFICA LA ESCORIA

CAOLIN

FORMA ESCORIA

ESTABILIDAD EN EL ARCO

TALCO

FORMA ESCORIA

FELDESPATO

FORMA ESCORIA

AMIANTO

FORMA ESCORIA , R AL REVESTIMIENTO

SILICATO DE POTASIO

FORMA ESCORIA AGLOMERA

SILICATO DE SODIO

DA PROTECCION GASEOSA, ESTABILIZA EL ARCO

ESTABILIDAD EN EL ARCO

CALCITA

DA BASICIDAD A LA ESCORIA

DOLOMITA

DA PROTECCION GASEOSA, ESTABILIZA EL ARCO DA PROTECCION GASEOSA, ESTABILIZA EL ARCO DA PROTECCION GASEOSA

CELULOSA

DA PROTECCION GASEOSA

RESISTENCIA AL REVESTIMIENTO

FERROMANGANESO

FORMA LA ESCORIA, REDUCTOR

REPONE Mn AL BAÑO

POLVO EN HIERRO

AUMENTA EL RENDIMIENTO

FERRO ALEACIONES

APORTA ELEMENTOS DE ALEACION

MAGNESITA

DA BASICIDAD A LA ESCORIA DA BASICIDAD A LA ESCORIA

METALES

NORMA AWS DE ELECTRODOS PARA ACEROS DULCES Y ACEROS DE BAJA ALEACION

ELECTRODO REVESTIDO

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POSICION DE SOLDADUR A

0,5% Mo

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RESISTENCIA MINIMA A LA TRACCION

TIPO DE CORRIENTE Y REVESTIMIENTO

INTERPRETACION DE LA NORMA.  La letra E designa el producto: Electrodo para soldadura eléctrica manual.  Los primeros dos dígitos señalados la resistencia mínima a la tracción: E 60 XX E 70 XX E 110 XX

60.000 libras de resistencia a la tracción por cada pulgada cuadrada. 70.000 libras de resistencia a la tracción por cada pulgada cuadrada 110.000 libras de resistencia a la tracción por cada pulgada cuadrada

 El penúltimo dígito indica la posición de trabajo. E XX 1X EXX 2X EXX 3X

Toda posición Plana Y horizontal Posición plana

 El ultimo dígito íntimamente relacionado con el penúltimo, es indicativo del de corriente eléctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo. DESIGNACION E XX10 E XX11 EXX 12 EXX 13 EXX 14 EXX 15 EXX 16 EXX 18 EXX 20 EXX 24 EXX 27

CORRIENTE ELECTRICA CC (+) SOLAMENTE CC (+) O CA CC (-) O CA CC (-) O CA CC (+-) O CA CC (-) SOLAMENTE CC (+) O CA CC (+) O CA CC (+) O CA CC (+-) O CA CC (+-) O CA

EXX 28

CC (-) O CA

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TIPO DE REVETIMIENTO ORGANICO CELULOSICO ORGANICO- CELULOSICO RUTILICO RUTILICO RUTILICO HIERRO EN POLVO BAJO IDROGENO RUTILICO HIERRO EN POLVO BAJO IDROGENO ALTO OXIDO DE HIERRO RUTILI, HIERRO EN POLVO MINERAL DE HIERROEN POLVO

BAJO HIDROGENO, POLVO.

HIERRO

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EN


TIPOS DE UNIONES. La soldadura se ejecutan en unión se da distintas piezas que constituyen la construcción soldada, estas uniones de partes se llama juntas o uniones y se define como “la unión de partes o de orillas o partes que se han de juntar o que se han de unir.” Las partes que se unen para producir la construcción soldada puede estar en forma de placa rolada, laminada, forma estructural, tubo, o puede ser fundiciones, forja o lingotes. Hay cinco tipos de uniones básicas.  B UNIÓN A TOPE .- Una unión a tope entre dos pieza alineados aproximadamente en los dos planos.  C UNIÓN EN ESQUINA O RINCÓN.- Una unión entre dos piezas localizadas aproximadamente en ángulo recto entre sí.  E UNIÓN EN ORILLA.- Una unión entre las orillas de dos o más piezas paralelas.  L UNIÓN A TRASLAPE O SOLAPE.- Una unión entre dos piezas que se traslapan en planos paralelos.  T UNIÓN EN T.- Una unión entre dos miembros localizados aproximadamente a ángulo recto entre sí en forma de una T.

TIPOS DE SOLDADURA. 1. SOLDADURA DE CHAFLAN. 2. SOLDADURA DE BISEL – VARIOS TIPOS. 3. SOLDADURA DE SESPALDO. 4. SOLDADURA DE TAPON O DE RANURA. 5. SOLDADURA DE PROYECCION DE PUNTO. 6. SOLDADURA DE COSTURA. 7. SOLDADURA DE FUSIÓN COMLETA. 8. SOLDADURA DE BRIDA. 9. SOLDADURA DE PERNO. 10. SOLDADURA SUPERFICIAL O DE REVESTIMIENTO.

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SOLDADURA DE CHAFLANEs el tipo de soldadura que mas se usa. La soldadura de chaflán se llama así debido a la forma de la sección transversal. El chaflán se considera sobre la unión y se define como “ una soldadura de sección transversal aproximadamente triangular, que une a dos superficies en ángulo aproximadamente recto entre sí.

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

METAL BASE. LINEA DE UNIÓN. PROFUNDIDAD DE FUSION. CARA DE LA SOLDADURA. LADO DE LA SOLDADURA DE CHAFLAN. RAIZ DE UNA SOLDADURA. GARGANTA DE UNA SOLDADURA DE CHAFLAN. ORILLA DE UNA SOLDADURA

SOLDADURA DE TAPON O DE RANURA.

SE USA CON AGUJEROS PREPARADOS

Se usa con agujeros o ranuras preparadas. El tapón y la ranura se los considera juntos porque el símbolo que los específica es el mismo. La diferencia es el tipo de agujero en el miembro preparado que se va a unir, si el agujero es redondo, se lo considera como una soldadura de tapón, y si es alargado como una soldadura de ranura.

SOLDADURA DE PROYECCIÓN DE PUNTOS

SE UTILIZA SIN AGUJEROS PREPARADOS, EMPLEAR ARCO O RESISTENCIA

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En ambos casos se usa el mismo símbolo de soldadura, éstos tipos de soldadura se los puede aplicar , por distintos procesos que cambia la soldadura real, por ejemplo, cuando se usa el proceso de soldadura de resistencia , la soldadura está en interfase de las partes a unir , si se usa el proceso de haz de electrones, Instructor: Tglo. VICTOR COELLO

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rayo laser o de arco, el metal se funde desde la parte superior hacia la inferior . SOLDADURA DE COSTURA Esta soldadura, en su sección transversal se asemeja a una soldadura de punto. La geometría de la soldadura está influía por el proceso de soldadura que se emplea. Con la soldadura de resistencia queda entre la interfase de las partes que se unen, pero los procesos de soldadura de haz electrónico, láser o de arco funde a través de los miembros para unirlos al segundo no hay agujeros preparados ni en la soldadura de puntos ni en la costura. SOLDADURA DE BISEL. Es el segundo tipo mas popular de soldadura, se define como una soldadura ejecutada en el surco entre dos partes que se han de unir. La soldadura de bisel se le considera como que esta en la unión. Hay siete tipos básicos de biseles, y se puede usar como soldadura sencilla o doble.

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1. ANGULO DEL BISEL.- El ángulo formado entre la orilla preparada de una pieza y un plano perpendicular a la superficie de la pieza. 2. ANGULO DEL SURCO.- El ángulo total incluido del bisel entre las partes por unir por una soldadura por bisel. 3. CARA DEL BISEL.- La superficie de una pieza incluida el bisel. 4. CARA DE LA RAIZ.- Aquella parte de la cara del bisel adyacente ala raíz de unión. 5. ABERTURA DE LA RAIZ.- La separación entre las piezas por unir, en la raíz de la unión. SOLDADURA DE RESPALDO. Es un tipo especial de soldadura ejecutado en el lado posterior o el lado de la raíz de las soldadura original se bisela o se hace surco en ella, se limpia o cincela hasta llegar al metal macizo, antes de que se haga la soldadura de respaldo. Esto aumenta la calidad de la unión soldada, asegurando la penetración completa

SOLDADURA DE REVESTIMIENTO. Este tipo de soldadura compuesta de uno o mas cordones depositados en el metal base, en forma de superficie interrumpida. Se usa para aumentar las dimensiones superficiales, para aportar metales de distintas propiedades, o para dar proyección al metal base contra un ambiente hostil. SOLDADURA DE BRIDA O DE ORILLA. Esta se usa principalmente para uniones de laminas o placas delgadas. SOLDADURA DE BRIDAS EN ESQUINA. También se usa para partes de laminas o placas delgadas. En ambos casos se debe MANUAL SOLDADURA SMAW I

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preparar las partes según específicos de la unión.

los

detalles

LA JUNTAS.- La Junta es la parte a rellenar de metal situada entre 2 o más planchas o piezas, que tienen los bordes convenientemente preparados. Las figuras siguientes muestran las formas fundamentales de juntas. FINALIDAD DE LA JUNTA.- La finalidad de la preparación de la junta es asegurar la penetración deseada en la soldadura y facilitar la operación de soldar con miras a obtener una unión de excelente calidad. ELECCIÓN DEL TIPO DE JUNTA.- Una cuestión de suma importancia en el trabajo de soldar por arco es la selección del mejor y más adecuado tipo de junta a utilizar en cada aplicación concreta. La mejor junta es la que, con un mínimo costo, satisface todas las condiciones de servicio. Al seleccionar la junta, deben tomarse en cuenta tres factores: • La carga y sus características, es decir si la carga es de tracción o de comprensión y si existe alguna combinación de esfuerzos de doblado, fatiga o choque. La forma en que la carga es aplicada, o sea si su acción es contínua, variable o instantánea. • El costo de preparación y de la ejecución, propiamente dicha de la soldadura. Otros aspectos, que deben tenerse en cuenta, son los efectos del alabeo, la comodidad para soldar y la uniformidad y apariencia de la soldadura.

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JUNTAS A TOPE JUNTA A TOPE • Satisfactoria para todas las cargas corrientes. • Requiere fusión completa y total. • Recomendable para espesores menores de 6 mm. • Preparación sencilla.

• La separación de los bordes depende del espesor de las planchas. El costo de preparación es bajo, sólo requiere el emparejamiento MANUAL SOLDADURA SMAW I

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de los bordes de las planchas a soldar. JUNTA A TOPE EN "V" • Apropiada para todas las condiciones de carga. • Aplicable en planchas de 5 a 12 mm, no siendo muy corriente aplicarla en espesores menores. • El ángulo de la junta es de 60º. La preparación de la junta es más cara que para la junta a tope simple. JUNTA A TOPE EN "DOBLE V" O "X" • Satisfactoria para todas las condiciones normales de carga. • Para planchas de un espesor mayor de 12 hasta 20 mm, siempre y cuando sea posible soldar por ambos lados.

La junta en X consume más o menos la mitad de electrodos que la junta a tope en V, pero en cambio es más costosa su preparación. JUNTA A TOPE EN "U" SIMPLE • Para trabajos de la más alta calidad. • Apropiada para todas las condiciones de carga. • Sustituye a las juntas en V o X en la unión de planchas de un espesor entre 12 a 20 mm.

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Esta junta consume menos electrodos que la junta en V o X, pero su costo de preparación es mucho más elevado. La soldadura se realiza por un solo lado, con excepción de un único cordón que se aplica al final por el lado opuesto. JUNTA A TOPE EN "DOBLE U" • Satisfactoria para todas las cargas. • Para planchas de espesor superior a 20 mm, siempre y cuando sea posible soldar por ambos lados.

Esta junta consume menos electrodos que una junta en U simple. El costo de su preparación es mucho más elevado que en todos los demás tipos de junta estudiados. OTROS TIPOS DE JUNTAS A TOPE

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JUNTA EN "T" - TIPOS DIVERSOS DE SOLDADURA EN ÁNGULO JUNTA EN “T” CON BORDE PLANO

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• No requiere mecanizado alguno para la preparación de los bordes de las planchas. Se usa para todas las planchas de espesores corrientes. • Especialmente para trabajos en que las cargas sometan a la soldadura a un esfuerzo cortante longitudinal.

De todos los tipos de juntas en T, ésta es la que consume mayor cantidad de electrodos, lo que es compensado por el bajo costo de la preparación. JUNTA EN "T" CON BORDE EN "V" • Apta para soportar mayores cargas que la junta de borde plano, ya que las tensiones están mejor distribuidas. • Empleada usualmente para planchas de 12 mm o menos, cuando las piezas pueden soldarse sólo por una cara. Consume menos electrodos que la junta de borde plano, pero la preparación de los bordes es de un costo mayor.

JUNTA EN "T" DOBLE "V"

CON BORDES EN

• Usada para la unión de planchas gruesas, cuando las piezas pueden soldarse por ambos lados.

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• Apropiada para soportar grandes esfuerzos de corte, longitudinales o transversales.

El maquinado es más caro que para la junta en V, pero el consumo de electrodos es menor que en la junta de bordes planos para iguales espesores de plancha.

REPRESENTACIÓN DE JUNTAS O CHAFLANES

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FORMA BÁSICA DEL SÍMBOLO DE SOLDADURA

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POSICIONES PARA SOLDAR UNIONES POSICION DE SOLDAR. Frecuentemente hay que soldar en los techos, en las esquinas, en los pisos. La soldadura se debe ejecutar en la posición en la posición en la posición en la que se ha de usar la parte, cuando esta es grande, o ya no sea necesario moverlo después de soldarlo. Hay que describir o definir estas distintas posiciones para soldar. La AWS define cuatro posiciones para soldar.  PLANA.- La posición que se usa para soldar desde el lado superior de la unión, la cara de la soldadura es aproximadamente horizontal.  HORIZONTAL.- La posición que se suelda sobre la cara superior de una superficie aproximadamente horizontal y con la superficie mas o menos vertical. Para soldadura de tubos, el eje de la soldadura queda en el plano aproximadamente horizontal y la cara de la soldadura queda en el plano mas o menos vertical.  VERTICAL.- La posición de la soldadura en que el eje de la soldadura es aproximadamente vertical.  SOBRE CABEZA.- La posición de la soldadura se ejecuta desde el lado inferior de la unión.

La AWS utiliza letras y números para identificar el tipo de unión y posición para soldar.

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Para indicar que es una UNION DE CHAFLAN, indica la letra F, y 1 posición plana,2 horizontal, 3 vertical, 4 sobre cabeza. Los mismos números se aplica en la soldadura de BISEL O SURCO, que se identifica con la letra G

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PROBLEMAS Y DEFECTOS COMUNES EN LA SOLDADURA SMAW

DEFECTO

CAUSA Y SOLUCION Mal aspecto.

Penetración excesiva

CAUSA PROBABLE 1. Conexiones defectuosas. 2. Recalentamiento. 3. Electrodo inadecuado. 4. Longitud de arco y amperaje inadecuado. RECOMENDACIONES. 1. Usar la longitud de arco, el ángulo (posición) del electrodo y velocidad de avance adecuados. 2. Evitar el recalentamiento 3. Usar un movimiento uniforme. 4. Evitar usar corriente demasiado elevada. CAUSA PROBLABLES. 1. Corriente muy elevada. 2. Posición inadecuada del electrodo. RECOMENDACIONES. 1. Disminuir la intensidad de corriente. 2. Mantener el electrodo a un ángulo que facilite el llenado del bisel.

Salpicaduras excesivas

CAUSAS PROBLABLES. 1. Corriente muy elevada. 2. Arco muy largo. 3. Soplo magnético excesivo. RECOMENDACIONES. 1. Disminuir la intensidad de corriente. 2. Acortar el arco. 3. Ver lo indicado para arco desviado o soplado.

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Arco desviado

CAUSAS PROBABLES. 1. El campo magnético generado por la CC, que produce la desviación del arco (soplo magnético). RECOMENDACIONES. 2. Usar CA. 3. Contrarrestar la desviación del arco con la posición del electrodo, manteniéndolo a un ángulo apropiado. 4. Cambiar de lugar la grapa de tierra. 5. Usar un banco de trabajo no magnético. 6. Usar barras de cobre o bronce para separar la s piezas del banco.

Soldadura porosa.

Soldadura agrietada.

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CAUSAS PROBABLES. 1. Arco corto. 2. Corriente inadecuada. 3. Electrodo defectuoso. RECOMENDACIONES. 1. Averiguar si hay impurezas en el metal base. 2. Usar corriente adecuada. 3. Utilizar el vaivén para evitar sopladuras. 4. Usar un electrodo adecuado para el CAUSAS trabajo.PROBLABLES. 1. 5. Electrodo Mantener inadecuado. el arco más largo. 2. relación entre el tamaño de 6. Falta Usar de electrodos de bajo contenido la desoldadura hidrógeno.y la pieza que se unen. 3. Soldadura defectuosa. 4. Mala penetración. 5. Unión muy rígida. RECOMENDACIONES. 1. Eliminar la rigidez de la unión con un buen proyecto de la estructura y un procedimiento de la soldadura adecuado. 2. Recalentar las piezas. 3. Evitar las soldaduras con primeras pasadas. 4. Soldar desde el centro hacia los extremos del borde. 5. Seleccionar un electrodo adecuado. 6. Adaptar el tamaño de la soldadura al Instructor: Tglo. VICTOR COELLO 43 de la pieza. 7. Dejar en las uniones una separación adecuada y uniforme.


CAUSA PROBABLES. 1. Diseño inadecuado. Combadura. 2. Contracción del metal de aporte. 3. Sujeción defectuosa de una pieza. 4. Preparación deficiente. 5. Recalentamiento en la unión. RECOMENDACIONES. 1. Corregir el diseño. 2. Martillar (con martillo de peña). Los bordes de la unión antes de soldar. 3. Aumentar la velocidad de trabajo. 4. Evitar la separación excesiva entre la pieza. 5. Fijar lasSoldadura piezas adecuadamente. quebradiza. 6. Usar un respaldo enfriador. 7. Adoptar una secuencia de trabajo. 8. Usar electrodos de alta velocidad y moderada penetración.

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CAUSAS PROBABLES. 1. Electrodo inadecuado. 2. Tratamiento térmico deficiente. 3. Soldadura endurecida al aire. 4. Enfriamiento brusco. RECOMENDACIONES. 1. Usar un electrodo con bajo contenido de hidrógeno o del tipo austenítico. 2. Calentar antes o después de soldar o en ambos casos. 3. Procurar poca penetración dirigiendo Instructor: Tglo. VICTOR el arco hacia el cráter.COELLO 44 4. Asegurar un enfriamiento lento.


Penetración incompleta.

CAUSAS PROBABLES. 1. Velocidad excesiva. 2. Electrodo de diámetro excesivo. 3. Corriente muy baja. 4. Penetración deficiente. 5. Electrodo de diámetro pequeño. RECOMENDACIONES. 1. Usar una corriente adecuada. Soldar con lentitud necesaria para lograr buena penetración de raíz. 2. Velocidad adecuada. 3. Calcular correctamente la penetración del electrodo. 4. Elegir un electrodo de acuerdo con el tamaño del bisel. 5. Asegurar un enfriamiento lento.

Distorsión deformación CAUSA PROBABLES. 1. Calentamiento desigual o irregular. 2. Orden (secuencia) inadecuado de operación. 3. Contracción del metal de aporte.

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RECOMENDACIONES. 1. Puntear la unión o sujetar la piezas con prensas. 2. Conformar las piezas antes de soldarlas. 3. Eliminar las tensiones resultantes de la laminación o conformación antes de soldar. 4. Distribuir la soldadura para que el calentamiento sea uniforme. Instructor: Tglo. VICTOR COELLO 45 5. Inspeccionar la estructura y disponer una secuencia (orden) lógica de trabajo.


Socavado.

CAUSAS PROBABLES. 1. Manejo defectuoso del electrodo. 2. Selección inadecuada del tipo de electrodo. 3. Corriente muy elevada. RECOMENDACIONES. 1. Usar vaivén uniforme en las soldaduras a tope. 2. Usar electrodos adecuados. 3. Evitar el vaivén exagerado. 4. Usar corrientes moderadas y soldar lentamente. 5. Sostener el electrodo a una distancia prudente del plano vertical al soldar filetes horizontales.

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