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INTRODUCCIÓN
En las siguientes
páginas estudiaremos en detalle el
proceso de soldadura a nivel de
ingeniería. A pesar de ser unos de
los procesos de fabricación más
antiguo, en la actualidad ocupa gran
nivel de importancia en los
diferentes tipos de empresa; debido
a sus bajos costos de aplicación,
facilidad de aplicación y
confiabilidad en la junta de
elementos. Todo esto la convierte en
área independiente de estudio por
parte del ingeniero mecánico; la
eficacia y eficiencia de un buen
diseño depende de la selección
adecuada del proceso de soldadura,
de los materiales de aporte, el
equipo correcto, la graduación en
amperios de la máquina y de los
costos en el procesos de aplicación
de las soldaduras.
En el desarrollo de
este pequeño ensayo tocaremos
elementos esenciales para el
ingeniero al momento de seleccionar
la unión de elemento a través del
proceso de soldadura. Existen otros
tipos de unión permanente de
elementos que no serán objeto de
estudio en este ensayo pero que
puede ser más económico y más eficaz
en un diseño.
Los elementos que
tendremos en cuenta en este ensayo
sobre uniones permanente por medio
de soldaduras serán:
Cálculo de
Soldadura: Es primordial calcular la
cantidad de soldadura y el tipo de
material de aporte, pues al no
realizar estos cálculos nuestra
estructura puede fallar por fatiga
del material o por rompimiento en la
unión; así mismo si calculamos mal
el material de aporte, puede
presentarse gritas que harán fallar
la estructura o ser demasiado duros
que hagan que se agriete el material
en lugar de la soldadura. Así mismo
debemos calcular cual será el
elemento fusible (Fusible: Elemento
que falla primero para conservar
otro que puede ser más costoso o de
difícil consecución o de difícil
acceso para reemplazarlo) en la
unión en caso de requerirse.
Selección del
Adecuado procesos de Soldadura: Es
muy importante que el ingeniero
mecánico conozca los diferentes
procesos de soldadura, junto con sus
ventajas y desventajas para
seleccionar el que más se ajuste a
la necesidad del momento.
Cálculo de Costos de
la soldadura: Este es un factor
determinante en algunos diseños,
pues siempre es necesario tener en
cuenta los costos al momento de
seleccionar un proceso de
fabricación.
Considero que estos
tres aspectos resumen en gran manera
lo que el ingeniero mecánico debe
conocer en cuanto a soldadura, estos
tres bloques son muy generales pero
ya los desglosaremos de manera que
al finalizar este ensayo, estemos en
condiciones de seleccionar y de
calcular un adecuado proceso de
soldadura.
Espero este de
ensayo sea de gran apoyo a
estudiantes y profesionales en el
área mecánica, principalmente me
inclinaré al área metalmecánica, no
queriendo con ello desconocer que en
otras áreas se manejan el proceso de
soldadura y tiene sus cálculos
correspondiente, al igual que un
exhaustivo análisis del proceso como
tal.
4.
El proceso de
fusionar las partes por unir, hace a
las estructuras realmente continuas.
Esto se traduce en la construcción
de una sola pieza y puesto que las
juntas soldadas son tan fuertes o
más que el metal base, no debe haber
limitaciones a las uniones. Esta
ventaja de la continuidad ha
permitido la erección de un sin fin
de estructuras de acero
estáticamente indeterminadas,
esbeltas y agraciadas, en todo el
mundo. Algunos de los más
prominentes defensores de la
soldadura se han referido a las
estructuras remachadas y
atornilladas, con sus pesadas placas
y gran número de remaches o
tornillos, semejantes a tanques o
carros blindados, al compararlas con
las limpias y suaves líneas de las
estructuras soldadas.
5.
Resulta más fácil
realizar cambios en el diseño y
corregir errores durante el montaje
(y a menor costo), si se usa
soldadura. En relación con esta
ventaja se tiene el caso de las
reparaciones realizadas con
soldadura en equipo militar en
condiciones de batalla durante las
décadas pasadas.
6.
Otro detalle que a
menudo es importante es lo
silencioso que resulta soldar.
Imagínese la importancia de este
hecho cuando se trabaja cerca de
hospitales o escuelas, o cuando se
realizan adiciones a edificios
existentes. Cualquiera que tenga un
oído cercano a lo normal, que haya
intentado trabajar en una oficina a
pocos cientos de pies de un trabajo
de remachado, estará de acuerdo con
esta ventaja.
7.
Se usan menos piezas
y, como resultado, se ahorra tiempo
en detalle, fabricación y montaje de
la obra.
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 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 metal y 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 o arco
sumergido
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, la soldadura por
fricción y otros métodos más
recientes como la soldadura por
ultrasonidos.
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
automatización1.
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TIPOS DE JUNTAS
Se entiende junta
como la separación existente entre
materiales que se van a unir por
medio de soldadura. Al momento de
seleccionar un proceso de soldadura
a aplicar es muy importante conocer
los tipos de juntas que existen y
los procesos a realizar para que
estas juntas queden bien realizadas.
A continuación describiremos los más
relevantes.
TIPO GRÁFICO
e(mm) s(mm) t(mm) a(°C) b(°C)
r(mm)
Recta
‡ 4 2 N/A N/A
N/A N/A
. 4 ‡ 15 2 2 50
N/A N/A
En “V” e s t 15 ‡
30 4 3 45 N/A N/A
Doble “V” 30‡100
4 3 45 70 N/A
En “U” > 100 4 4
N/A 8 6
Doble “U” > 100 4
3 N/A 8 6
Mixta > 100 4 3
60 8 6
La anterior tabla se
utiliza para el proceso de soldadura
MIG o (Metal Inerte Gas) o para
soldadura por arco eléctrico con
electrodo revestido, para el proceso
de soldadura por arco sumergido se
usa los mismos tipos de junta solo
que el valor “s” debe ser (0) cero;
al soldar tuberías donde no se puede
aplicar soldadura por ambos lados,
los 2 primeros cordones se debe
aplicar soldadura TIG (Tungsteno
Inerte Gas) y los cordones restante
se deben aplicar con MIG o soldadura
de arco eléctrico con electrodo
revestido.
Al momento de soldar
juntas circulares en obra en
posición de cornisa para espesores
menores e igual a 20mm el valor de
“s” se hace de 3mm, se bisela una de
las piezas en ángulo de 45° con
talón (t) de 2mm, para espesores
mayores de 20mm y menores e iguales
a 100mm, dejar una separación “s” de
3mm una pieza se bisela en ángulo de
30° ambas caras con talón (t) de 2mm
y la otra pieza en ángulo de 15° y
talón (t) de 4mm.2
Tipos de uniones
Los elementos que se
pueden unir por soldadura son muchos
pero la Asociación Americana de
Soldadura encargada de regular todos
los procesos de soldadura ha
clasificadazo las uniones soldadas
Tipos de Soldaduras
Los dos tipos
principales de soldaduras son las
soldaduras de filete y a tope o
biseladas. Existen además las
soldaduras de tapón y de muesca que
no son comunes en el trabajo
estructural. Estos cuatro tipos de
soldadura se muestran en la
siguiente gráfica. Las soldaduras de
filete han demostrado ser más
débiles que las soldaduras a tope o
biseladas, sin embargo, la mayoría
de las conexiones estructurales se
realizan con soldaduras de filete
(aproximadamente el 80%). Cualquier
persona que haya tenido experiencia
en estructuras de acero entenderá el
porqué las soldaduras de filete son
más comunes que las soldaduras de
ranura. Las soldaduras a tope o
biseladas se usan cuando los
miembros que se conectan están
alineados en el mismo plano. Usarlas
en cualquier situación implicaría un
ensamble perfecto de los miembros
por conectar, cosa que
lamentablemente no sucede en la
estructura común y corriente. Muchos
lectores han visto a los operarios
tirando de y golpeando miembros de
acero para ponerlos en posición.
Cuando se pueden traslapar los
miembros de acero, se permiten
tolerancias mayores en el montaje,
siendo las soldaduras de filete las
que se utilizan. Sin embargo, las
soldaduras a tope o biseladas son
bastante comunes en muchas
conexiones tales como los empalmes
en columnas y las conexiones de
patines de vigas a columnas, etc.
Las soldaduras a tope comprenden
alrededor del 15% de las soldaduras
estructurales. Una soldadura de
tapón es una soldadura circular que
une dos
2 Tomado del libro
“Soldadura de los Aceros
Aplicaciones”, de Manuel Reina Gómez
; página 31-35
piezas, en una de
las cuales se hace la o las
perforaciones necesarias para
soldar. Una soldadura de muesca es
una soldadura formada en una muesca
o agujero alargado que une un
miembro con otro a través de la
muesca. La soldadura puede llenar
parcial o totalmente la muesca.
Estos tipos de soldaduras pueden
utilizarse cuando los miembros se
traslapan y no se tiene la longitud
del filete de soldadura. También
pueden utilizarse para unir partes
de un miembro como en el caso de
tener que fijar las cubreplacas en
un miembro compuesto.
Las soldaduras de
tapón y las de muescas no se
consideran en general adecuadas para
transmitir fuerzas de tensión
perpendiculares a la superficie de
contacto. La razón es que usualmente
no se tiene mucha penetración de la
soldadura en el miembro situado
abajo del tapón o muesca; la
resistencia a la tensión la
proporciona principalmente la
penetración.
Algunos proyectistas
estructurales consideran
satisfactorias las soldaduras de
tapón y de muesca para conectar las
diferentes partes de un miembro,
pero otros no las consideran
adecuadas para transmitir fuerzas
cortantes. La penetración en estas
soldaduras es siempre dudosa y
además pueden contener poros que no
se detectan con los procedimientos
comunes de inspección.
Posición de las
soldaduras
Las soldaduras se
clasifican respecto a la posición en
que se realizan como: planas,
horizontales, verticales y
sobrecabeza, siendo las planas las
más económicas y las sobrecbeza las
más costosas. Un buen soldador puede
realizar una soldadura plana en
forma muy satisfactoria, pero sólo
los mejores soldadores pueden
hacerla sobrecabeza. Aunque las
soldaduras planas pueden hacerse
automáticamente, gran parte de la
soldadura estructural se realiza a
mano. Se ha indicado previamente que
no es necesaria la fuerza de la
gravedad para efectuar buenas
soldaduras, pero sí puede acelerar
el proceso. Los glóbulos de los
electrodos fundidos pueden forzarse
hacia los cordones de soldadura
Gráfico tomado de un
manual de soldadura de un
distribuidor y fabricante de
soldaduras (INDURA)
Símbolos de
soldaduras
La American Welding
Society (Sociedad Americana de
Soldadura) ha desarrollado un método
para la identificación de las
soldaduras, con este excelente
sistema taquigráfico, se da toda la
información necesaria con unas
cuantas líneas y números, ocupando
apenas un pequeño espacio en los
planos y dibujos de ingeniería.
Estos símbolos eliminan la necesidad
de dibujos de las soldaduras y hacer
largas notas descriptivas.
Ciertamente es conveniente para los
proyectistas y dibujantes utilizar
este sistema estándar. Si la mayoría
de las soldaduras indicadas en un
dibujo son de las mismas
dimensiones, puede ponerse una nota
y omitir los símbolos, excepto en
las soldaduras fuera de medida.
SÍMBOLOS BÁSICOS DE
SOLDADURA
POSTERI OR FILETE
TAPÓN O RANURA RANURA O A TOPE
SEPARA CIÓN V
BISEL U J ENSANC HAMIEN TO EN V
ENSANC HAMIEN TO DE BISEL
SÍMBOLOS
COMPLEMENTARIOS
RESPALDO ESPACIADO
SOLDAR TODO ALREDEDOR SOLDAR EN
SITIO CONTORNO Véase la AWS
A.2.4-79 para otros símbolos básicos
y complementario s de soldadura
NIVELADO CONVEXO
LOCALIZACIÓN
ESTÁNDAR DE LOS ELEMENTOS DE UN
SÍMBOLO DE SOLDADURA
Acabado F A Contorno
Angulo de ranura o Ángulo incluido
en soldadura de tapón L @ P Longitud
de soldadura Paso (espaciamiento
entre centros de soldaduras)
Soldadura en sitio Soldadura todo
alrededor (Ambos lados)
(Ladocercano) (Ladocercano) R
Abertura en la raíz, profundidad del
relleno en muescas y tapones S(E)
Cargante efectiva Profundidad de la
preparación o tamaño Línea de
referencia T Especificación, proceso
u otras referencias Símbolo básico o
referencia de detalle La flecha
conecta la línea de referencia al
lado cercano de la junta. Use un
quiebre como en A o B para
significar que la flecha señana al
elemento de la junta que debe
prepararse con algún tipo de bisel A
B
Nota: • Tamaño,
símbolo de la soldadura, longitud y
espaciamiento deben de leerse en ese
orden de izquierda a derecha sobre
la línea de referencia. Ni la
orientación de la línea de
referencia ni la localización de la
flecha alteran esta regla. El lado
perpendicular de los símbolos
Filete, En V, En U, En J y
ensanchamiento de bisel debe estar a
la izquierda. • Las soldaduras en
los lados cercano y alejado son del
mismo tamaño a menos que se indique
otra cosa. Las dimensiones de los
filetes deben mostrarse en ambos
lados. • La punta de la bandera del
símbolo de campo debe señalar hacia
la cola. • Los símbolos se aplican
entre cambios bruscos en la
dirección de la soldadura a menos
que se muestre el símbolo de “todo
al rededor” o se indique algo
diferente. • Estos símbolos no se
refieren al caso de ocurrencia
frecuente en las estructuras en
donde material duplicado (por
ejemplo atiesadores) se localiza en
el lado posterior de una placa de
nudo o alma. Los fabricantes han
adoptado la siguiente convención de
estructuras: cuando en la lista de
embarque se detecte la existencia de
material en el lado posterior. La
soldadura para ese lado será la
misma que para el lado anterior.
Puede resultar
confusa la interpretación del cuadro
anterior, por eso en la siguiente
figura colocamos algunos ejemplos de
como se representan algunos casos de
soldadura; afortunadamente para el
proyectista en la actualidad todos
los software de diseño (CAD) poseen
esta clasificación lo que ayudan en
gran manera.
Soldadura de filete
sobre el lado
1 cercano (lado de
la junta al que apunta6 la flecha).
El tamaño (1
4 4") se pone a la
izquierda del simbolo de la
soldadura y la longitud de (6") a la
derecha.
1
2
" 2-6
Filete de (1
2") en el lado
lejano de 2" de longitud a cada 6 "
entre centros (soldadura
intermitente)
1
46
Filete de (1
4") en ambos lados y
6" de longitud Como las soldaduras
son iguales en ambos lados, no es
necesario pero se permite indicar
sus dimensiones en ambos lados de la
línea. Soldadura en sitio
3
Filetes de (3
8") intermitentes
alternados, de 2" de longitud a 6 "
entre centros
Soldadura toda
alrededor de la junta
La cola indica
referencia a una cierta
especificación o proceso
A-2
INSPECCIÓN DE LAS
SOLDADURAS3
Para asegurarse de
una buena soldadura en un trabajo
determinado, deben seguirse tres
pasos: 1) establecer buenos
procedimientos de soldadura, 2) usar
soldadores calificados, y 3) emplear
inspectores competentes en el taller
y en la obra.
Cuando se siguen los
procedimientos establecidos por la
AWS y la AISC para buenas soldaduras
y cuando se utilizan los servicios
de buenos soldadores, que
previamente hayan demostrado su
habilidad, es seguro que se
obtendrán buenos resultados; sin
embargo, la seguridad absoluta sólo
se tendrá cuando
3 Información
consultada del libro Diseño de
Estructuras de Acero, Método LRFD;
Jack C. McCormac; 2000 Editorial
ALFAOMEGA S.A
se utilicen
inspectores capaces y calificados.
Para lograr una buena soldadura
existe una serie de factores entre
los que pueden mencionarse la
selección apropiada de electrodos,
corriente y voltaje; propiedades del
metal base y de aportación; posición
de la soldadura. La práctica usual
en los trabajos grandes es emplear
soldadores que tienen certificados
que muestran sus calificaciones.
Además, no es mala práctica que cada
soldador ponga una marca de
identificación en cada una de sus
soldaduras, de modo que las personas
que muy a menudo realizan un mal
trabajo puedan ser localizadas. Esta
práctica probablemente mejore la
calidad general del trabajo
realizado.
Inspección visual
Otro factor que
ayudará a los soldadores a realizar
un mejor trabajo, es justamente la
presencia de un inspector que ellos
consideren que sabrá apreciar un
buen trabajo cuando lo vea. Para
hacer de un hombre un buen
inspector, es conveniente que él
mismo haya soldado y que haya
dedicado bastante tiempo a observar
el trabajo de buenos soldadores. A
partir de esta experiencia, él será
capaz de saber si un soldador está
logrando la fusión y penetración
satisfactorias. También debe
reconocer buenas soldaduras en su
forma, dimensiones y apariencia
general. Por ejemplo, el metal en
una buena soldadura se aproximará a
su color original después de
enfriarse. Si se ha calentado
demasiado, tendrá un tono mohoso o
apariencia rojiza. Puede utilizar
diversas escalas y escantillones
para verificar las dimensiones y
formas de la soldadura. La
inspección visual de un hombre
capaz, probablemente dará una buena
indicación de la calidad de las
soldaduras, pero no es una fuente de
información perfecta por lo que hace
a la condición interior de la
soldadura. Existen diversos métodos
para determinar la calidad interna o
sanidad de una soldadura. Estos
métodos incluyen: tinturas
penetrantes y partículas magnéticas,
ensayos con ultrasonido y
procedimientos radiográficos, los
cuales permiten descubrir defectos
internos tales como porosidades,
faltas de fusión o presencia de
escorias.
Líquidos penetrantes
Diversos tipos de
tinturas pueden extenderse sobre las
superficies de soldadura; estos
líquidos penetrarán en cualquier
defecto como grietas que se
encuentren en la superficie y sean
poco visibles; después de que la
tintura ha penetrado en las grietas,
se limpia el exceso de ésta y se
aplica un polvo absorbente, el cual
hará que la tintura salga a la
superficie y revelará la existencia
de la grieta, delineándola en forma
visible al ojo humano. Una variante
de este método consiste en usar un
líquido fluorescente, que una vez
absorbido se hace brillantemente
visible bajo el examen con luz
negra.
Partículas
magnéticas
En este proceso, la
soldadura por inspeccionar se
magnetiza eléctricamente, los bordes
de las grietas superficiales o
cercanas a la superficie se vuelven
polos magnéticos (norte y sur a cada
lado de la grieta) y si se esparce
polvo seco de hierro o un líquido
con polvo en suspensión, el fantasma
magnético es tal que queda detectada
la ubicación, forma y aun tamaño de
la grieta. La desventaja del método
es que en caso de una soldadura
realizada con cordones múltiples, el
método debe aplicarse para cada
cordón.
Prueba ultrasónica
En años recientes,
la industria del acero ha aplicado
el ultrasonido a la manufactura del
acero; si bien el equipo es costoso,
el método es bastante útil también
en la inspección de soldadura. Las
ondas sónicas se envían a través del
material que va a probarse y se
reflejan desde el lado opuesto de
éste; la onda reflejada se detecta
en un tubo de rayos catódicos; los
defectos en la soldadura afectan el
tiempo de transmisión del sonido y
el operador puede leer el cuadro del
tubo, localizar las fallas y conocer
qué tan importantes son.
Procedimientos
radiográficos
Los métodos
radiográficos, que son más costosos,
pueden utilizarse para verificar
soldaduras ocasionales en
estructuras importantes. Mediante
estas pruebas es posible realizar
una buena estimación del porcentaje
de soldaduras malas en una
estructura. El uso de máquinas de
rayos-X portátiles, donde el acceso
no es un problema y el uso de radio
o cobalto radiactivo para tomar
fotografías, son métodos de prueba
excelentes pero costosos. Resultan
satisfactorios en soldaduras a tope
(por ejemplo; soldadura de tuberías
importantes de acero inoxidable en
los proyectos de energía atómica)
pero no son satisfactorios para
soldaduras de filete, ya que las
fotografías Son difíciles de
interpretar. Una desventaja
adicional de estos métodos es el
peligro de la radiactividad. Deben
utilizarse procedimientos cuidadosos
para proteger tanto a los técnicos
como a los trabajadores cercanos. En
el trabajo de las construcciones
normales, este peligro posiblemente
requiera la inspección nocturna
cuando sólo unos pocos trabajadores
se encuentran cerca del área de
inspección. (Por lo general se
requerirá una estructura muy grande
o importante antes de que el uso
extremadamente costoso del material
radiactivo pueda justificarse.)
Una conexión
soldada, bien hecha, puede resultar
mucho más resistente (tal vez 1½ o 2
veces) que las partes conectadas
como consecuencia, la resistencia
real es mucho mayor que la requerida
por las especificaciones. Las causas
de esta resistencia adicional son
las siguientes: los electrodos se
fabrican con acero especial, el
metal se funde eléctricamente (tal
como en la manufactura de los aceros
de alta calidad) y la rapidez de
enfriamiento es mayor. Por todo esto
es poco probable que un soldador
haga una soldadura con menor
resistencia que la requerida por el
diseño.
TIPOS DE SOLDADURA
Aunque se dispone
tanto de soldadura con gas como con
arco, casi toda la soldadura
estructural es de arco. En 1801, Sir
Humphry Davy descubrió cómo crear un
arco eléctrico al acercar dos
terminales de un circuito eléctrico
de voltaje relativamente alto.
Aunque por lo general se le da
crédito por el descubrimiento de la
soldadura moderna, en realidad
pasaron muchos años, antes de que la
soldadura se efectuara con el arco
eléctrico. (Su trabajo fue de la
mayor importancia para el mundo
estructural moderno, pero es
interesante saber que mucha gente
opina que su mayor descubrimiento no
fue el arco eléctrico, sino más bien
un asistente de laboratorio cuyo
nombre era Michael Faraday.) Varios
europeos idearon soldaduras de uno u
otro tipo en la década de 1880 con
el arco eléctrico, mientras que en
Estados Unidos la primera patente
para soldadura de arco fue expedida
a favor de Charles Coffin, de
Detroit, en 1889. En la soldadura de
arco eléctrico, la barra metálica
que se usa, denominada electrodo, se
funde dentro de la junta a medida
que ésta se realiza. Cuando se usa
soldadura por gas, es necesario
introducir una barra metálica
conocida como llenador o barra de
soldar.
En la soldadura por
gas, en la boquilla de un maneral o
soplete, ya sea manejado por el
soldador o por una máquina
automática, se quema una mezcla de
oxígeno con algún tipo adecuado de
gas combustible; el gas que se
utiliza comúnmente en soldadura
estructural, es acetileno, y el
proceso recibe el nombre de
soldadura oxiacetilénica. La flama
producida puede utilizarse tanto
para corte de metales como para
soldar. La soldadura por gas es muy
fácil de aprender y el equipo
necesario para efectuarla es
relativamente barato. Sin embargo,
es un proceso algo lento comparado
con algunos otros y normalmente se
usa para trabajos de reparación y
mantenimiento y no para la
fabricación y montaje de grandes
estructuras.
En la soldadura por
arco se forma un arco eléctrico
entre las piezas que se sueldan y el
electrodo lo sostiene el operador
con algún tipo de maneral o una
máquina automática. El arco es una
chispa continua, entre el electrodo
y las piezas que se sueldan,
provocando la fusión. La resistencia
del aire o gas entre el electrodo y
las piezas que se sueldan, convierte
la energía eléctrica en calor. Se
produce en el arco una temperatura
que fluctúa entre los 6000 y 10000
°F (3200 y 5500°C). A medida que el
extremo del electrodo se funde, se
forman pequeñas gotitas o globulitos
de metal fundido, que son forzadas
por el arco hacia las piezas por
unir, penetrando en el metal fundido
para formar la soldadura. El grado
de penetración puede controlarse con
precisión por la corriente
consumida. Puesto que las gotitas
fundidas de los electrodos, en
realidad son impulsadas en la
soldadura, la soldadura de arco
puede usarse con éxito en trabajos
en lo alto.
El acero fundido en
estado líquido puede contener una
cantidad muy grande de gases en
solución, y si no hay protección
contra el aire circundante, aquél
puede combinarse químicamente con el
oxígeno y el Nitrógeno. Después de
enfriarse, las soldaduras quedarán
relativamente porosas debido a
pequeñas bolsas formadas por los
gases. Esas soldaduras son
relativamente quebradizas y tienen
mucha menor resistencia a la
corrosión. Una soldadura debe
protegerse utilizando un electrodo
recubierto con ciertos compuestos
minerales. El arco eléctrico hace
que el recubrimiento se funda,
creando un gas inerte o vapor
alrededor del área que se suelda. El
vapor actúa como un protector
alrededor del metal fundido y lo
protege de quedar en contacto
directo con el aire circundante.
También deposita escoria en el metal
fundido, que tiene menor densidad
que el metal base y sale a la
superficie, protegiendo a la
soldadura del aire mientras se
enfría. Después del enfriamiento, la
escoria puede removerse fácilmente
con una piqueta, o con un cepillo de
alambre (esa remoción es
indispensable antes de la aplicación
de la pintura
o de otra capa de
soldadura). En la siguiente figura,
se muestran los elementos del
proceso de soldadura por arco
protegido. Este esquema se tomó del
Procedure Handbook of Arc Welding
Design & Practice (Manual de
procedimientos para el diseño y
práctica de la soldadura por arco),
publicado por la Lincoln Electric
Company.
El tipo de electrodo
utilizado es muy importante, y
afecta decididamente las propiedades
de la soldadura tales como
resistencia, ductilidad y
resistencia a la corrosión. Se
fabrican un buen número de
diferentes tipos de electrodos, y el
tipo por utilizar en cierto trabajo
depende del tipo de metal que se
suelda, la cantidad de material que
se necesita depositar, la posición
del trabajo, etc. Los electrodos se
dividen en dos clases generales los
electrodos con recubrimiento ligero
y los electrodos con recubrimiento
pesado.
Los electrodos con
recubrimiento pesado se utilizan
normalmente en la soldadura
estructural, porque al fundirse sus
recubrimientos se produce una
protección de vapor o atmósfera muy
satisfactoria alrededor del trabajo,
así como escoria de protección. Las
soldaduras resultantes son más
fuertes, más resistentes a la
corrosión y más dúctiles que las
realizadas con electrodos con
recubrimiento ligero. Cuando se usan
electrodos con recubrimiento ligero,
no se intenta prevenir la oxidación
y no se forma escoria. Los
electrodos se recubren ligeramente
con algún estabilizador químico del
arco, tal como la cal.
Otro tipo de proceso
es la soldadura por arco sumergido
(o escondido). En este proceso el
arco se cubre con un montón de
material fusible granular por lo que
queda oculto a la vista. Un
electrodo metálico desnudo se
desenrolla de un carrete, se funde y
se deposita como material de
aportación o relleno. Las soldaduras
por arco sumergido (SAS) se realizan
rápida y eficientemente, son de gran
calidad, con alta resistencia al
impacto y a la corrosión y muestran
muy buena ductilidad. Además, tienen
una mayor penetración, por lo que el
área efectiva para resistir cargas
es mayor. Un gran porcentaje de las
soldaduras hechas en estructuras de
puentes es SAS. Si se usa un solo
electrodo, el tamaño de la soldadura
que se obtiene con un solo pase es
limitada. Sin embargo, pueden usarse
múltiples electrodos, sin límite en
el tamaño de la soldadura. La
posición de trabajo para la SAS debe
ser plana u horizontal.
CLASIFICACIÓN DE LAS
SOLDADURAS
Existen tres
clasificaciones para las soldaduras;
se basan en el tipo de soldadura
realizada, posición de las
soldaduras y tipo de junta.
Soldaduras de Filete
Las pruebas han
mostrado que las soldaduras de
filete son más resistentes a la
tensión y a la compresión que al
corte, de manera que los esfuerzos
determinantes en soldaduras de
filete que se establecen en las
especificaciones para soldadura, son
esfuerzos de corte. Cuando sea
práctico usar soldadura de filete es
conveniente arreglar las conexiones
de modo que estén sujetas únicamente
a esfuerzos de corte, y no a la
combinación de corte y tensión, o
corte y compresión.
Cuando las
soldaduras de filete se prueban a la
ruptura, parecen fallar por corte en
ángulos de aproximadamente 45° a
través de la garganta. Por
consiguiente, su resistencia se
supone igual al esfuerzo de corte
permisible por el área teórica de la
garganta de la soldadura. El grueso
teórico de la garganta de diversas
soldaduras de filete se muestra en
la siguiente figura. El área de la
garganta es igual al grueso teórico
de ésta por la longitud de la
soldadura. En esta figura, la raíz
de la soldadura es el punto donde
las superficies de las caras de las
piezas de metal original se
intersecan, y la garganta teórica de
la soldadura es la distancia más
corta de la raíz de la soldadura a
la superficie externa de ésta. Para
el filete de 45 o o de lados
iguales, el grueso de la garganta es
0.707 veces. El tamaño de la
soldadura, pero tiene diferentes
valores para soldaduras de filete de
lados desiguales. La soldadura de
filete de preferencia debe tener una
superficie plana o ligeramente
convexa, aunque la convexidad de la
soldadura no se sume a su
resistencia calculada. A primera
vista, la superficie cóncava podría
parecer la forma ideal para la
soldadura de filetes porque
aparentemente los esfuerzos podrían
fluir suave y uniformemente
alrededor de la esquina con poca
concentración de esfuerzo. La
experiencia de años ha demostrado
que los cordones de paso simple de
forma cóncava, tienen gran tendencia
a agrietarse por efecto del
enfriamiento y este factor es de más
importancia que el efecto alisador
de esfuerzos debido a la forma.
(a) Superficie
convexa. (b) Superficie cóncava.
ranura en V, y de
soldaduras de ranura en doble-V. En
estas dos soldaduras, los miembros
se biselan o preparan antes de
soldarse, para permitir la
penetración total de la soldadura
(ver cuadro tipos de juntas). Se
dice que las soldaduras de ranura
tienen refuerzo. El refuerzo es
metal de aportación que hace mayor
la dimensión de la garganta que la
del espesor del material soldado. En
función del refuerzo, las soldaduras
de ranura se llaman soldaduras de
100%, 125%, 150% etc., según sea el
espesor extra en la soldadura.
Existen dos razones principales para
tener refuerzo, que son: 1 El
refuerzo de cierta resistencia extra
porque el metal adicional
contrarresta los poros y otras
irregularidades,
2 Al
soldador le es más fácil realizar
una soldadura un poco más gruesa que
el material soldado. El soldador
tendría dificultad, si no es que una
tarea imposible, para realizar
soldaduras perfectamente lisas, sin
que hubiera partes ni más gruesas ni
más delgadas que el material
soldado.
Es indudable que el
refuerzo origina soldadura de ranura
más fuertes, cuando van a estar
sujetas a cargas relativamente
estáticas. Sin embargo, cuando la
conexión va a estar a cargas
repetidas y vibratorias, el refuerzo
no resulta tan satisfactorio porque
las concentraciones de esfuerzos
parecen desarrollarse en el refuerzo
y contribuyen a una falla más
rápida. Para tales casos, una
práctica común es suministrar
refuerzo y luego rebajarlo
enrasándolo con el material
conectado. En páginas anteriores
tocamos el tema tipos de juntas
donde se muestra la preparación que
se le debe dar a cada material según
el espero y el tipo de soldadura a
aplicar. En alguno casos se hace
necesaria la utilización de
elementos cubrejuntas con el fin no
transmitir cargas directas a la
soldadura, y por el contrario sean
esto elemento los encargado de
transmitir esfuerzo a los otros
componentes de las juntas.
Soldadura
pequeños o en los
que los miembros fueron fabricados
un poco más largos y cortados en la
obra a las longitudes necesarias. En
ocasiones, las conexiones se diseñan
de manera que las soldaduras de
ranura no se extienden sobre el
espesor total de las partes
conectadas. Estas soldaduras se
denominan de penetración parcial. En
las especificaciones se presentan
requisitos especiales de diseño para
estas soldaduras.
RESISTENCIA DE LAS
SOLDADURAS4
El esfuerzo en una
soldadura se considera igual a la
carga P dividida entres el área de
la garganta efectiva de la
soldadura. Este método para
determinar la resistencia de las
soldaduras de filete, se usa sin
tomar en cuenta la dirección de la
carga. Las pruebas han demostrado
que los filetes transversales son un
tercio más resisten que las
soldaduras de filete longitudinales,
pero este hecho no es reconocido por
la mayor parte de las
especificaciones, con el fin de
simplificar los cálculos. Una de las
razones por la cual los filetes
transversales son más resistentes es
que el esfuerzo está distribuido más
uniformemente que en los filetes
longitudinales, pues en los filetes
longitudinales los esfuerzos mayores
están en los extremos de donde se
aplican las cargas y dependen mucho
de la calidad y uniformidad de la
soldadura aplicada5.
REQUISITOS DEL LRFD
En las soldaduras el
material del electrodo deberá tener
propiedades del metal base. Si las
propiesdades son comparables se dice
que el metal de aportación es
compatible con el metal base, en la
siguientes
4 Información
consultada del libro Diseño de
Estructuras de Acero, Método LRFD;
Jack C. McCormac; 2000 Editorial
ALFAOMEGA S.A 5 Información
consultada del libro Diseño de
Estructuras de Acero, Método LRFD;
Jack C. McCormac; 2000 Editorial
ALFAOMEGA S.A
tabla tomada de la
(tabla 4.1.1 de la AWS D1.1) se
proporciona información relativa a
los metales de soldadura
compatibles.
La tabla 12.3 de las
especificaciones LRFD, proporciona
las resitencias nominales de varios
tipos de la soldadura incluyendo las
de filete, de tapón, de mueca y las
de ranura con penetración completa y
parcial. Las resistencias de diseño
de una soldadura especifica se toma
como el menor de los valores ØFw (Fw
es la resistencia nominal de la
soldadura) y ØFBM (FBM es la
resistencia nominal del metal base)
Tabla 4.1.1 de la
AWS D1.1
Tipos de soldaduras
y Material Factor Ø de
Resistencia nominal Nivel de
resistencia
esfuerzos
resistencia FBM o FW requerido
Soldadura de ranura
con penetración completa
Tensión nominal al
área efectiva Base 0.90 Fy Debe
usarse soldadura “compatible”
Compresión normal
al Base 0.90 Fy
área efectiva.
Puede usarse un metal
Tensión o compresión
paralela al eje de la soldadura de
aportación (electrodo) con un nivel
o menor que el “compatible”
Cortante en el área
Base; electrodo 0.90 0.60 Fy
efectiva de
soldadura 0.80 0.60 FEXX
Soldadura de ranura
con penetración parcial
Compresión nominal
al Base 0.90 Fy
área efectiva
Puede usarse un
metal
Tensión o
compresión de aportación
paralela al eje de
la soldadura.d (electrodo) con un
nivel de resistencia igual o menor
que el
Cortante paralela al
eje Base; electrodo 0.75 0.60
FEXX
de la soldadura de
soldadura “comnpatible”
Tensión normal al
área Base; electrodo 0.90 Fy
efectiva de
soldadura 0.80 0.60 FEXX
Soldadura de filete
Esfuerzo en el área
Base; electrodo 0.75 0.60 FEXX
Puede usarse un metal
efectiva de
soldadura de aportación (electrodo)
con un nivel
Tensión o
compresión Base 0.90 FY
paralela al eje de
la de resistencia igual o
soldadura. menor
que el
“compatible”
Cortante paralelo a
las superficies de contacto (sobre
el área efectiva) Base; electrodo
de soldadura 0.75 0.60FEXX Puede
usarse un metal de aportación
(electrodo) con un nivel
de resistencia igual
o menor que el “compatible”
Para la soldadura de
filete la resistencia nominal por
esfuerzo en el área efectiva de las
soldadura es
0.60 FEXX (FEXX es
la resistencia por clasificación del
metal base) y Ø es igual a 0.75. si
se tiene tensión
o compresión
paralela al eje de la soldadura, la
resistencia nominal del metal base
es Fy y Ø es igual a
0.90. la resistencia
de diseño por cortante de los
mienbor conectados es ØFnAns donde
Ø=0.75, Fn = 0.6Fu y Ans es el área
neta sujeta a cortante.
Los electrodos para
la soldadura por arco protegido se
designan como E60XX, E70XX… en este
sistema de clasificación la letra E
significa Electrodo para soldadura
eléctrica y los 2 primero dígitos
indican la resistencia máxima a la
tensión de la soldadura en KPSS
(Kilo libra por pulgada cuadrada).
Los dígitos restantes designan la
posición para soldar, el tipo de
corriente y la polaridad de la
misma. Información necesaria para el
empleo correcto de un electrodo
especifico.
Además de los
esfuerzos nominales dados en la
anterior tabla existen otras
recomendaciones de la LRFD
aplicables a la soldadura; algunas
de las más importantes son las
siguientes:
1.
La longitud mínima
de una soldadura de filete no debe
ser menor de 4 veces la dimensión
nominal del lado de la soldadura. Si
su longitud real es menor de este
valor, el grueso de la soldadura
efectiva debe reducirse a ¼ de la
longitud de la soldadura.
2.
El tamaño máximo de
una soldadura de filete a lo largo
del material menor de ¼” de grueso
debe ser igual la grueso del
material. Para materiales más
gruesos, no debe ser mayor que el
espesor del material menos un 1/16”,
a menos que la soldadura se arregle
especialmente para dar un espesor
completo de la garganta. Para una
placa con un espesor de ¼” o mayor
es conveniente terminar la soldadura
por lo menos 1/16” antes del borde
para que el inspector pueda ver
claramente el borde de la placa y
determinar con exactitud las
dimensiones de la garganta.
3.
los filetes
permisibles mínimo según la LRFD se
dan en la siguiente tabla (tabla
12.5 de las especificaciones LRFD).
Estos valores entre 1/8” para
material de ¼” de espesor o menor
para la soldadura es de
aproximadamente 1/8” y el tamaño que
probablemente resulta más económico
es de alrededor de ¼” o 5/16”. La
soldadura de 5/16” es
aproximadamente la máxima que se
puede hacer en una sola pasada con
el proceso de arco protegido y la de
½” cuando se usa el proceso de arco
sumergido.
Espesor del material
de la parte unidad con Tamaño
mínimo de la soldadura de filete
mayor espesor
(pulgadas) (pulgada)
Hasta ¼” inclusive
1/8”
Mayor de ¼” hasta ½”
inclusive 3/16”
Mayor de ½” hasta ¾
inclusive ¼”
Mayor de ¾” 5/16”
son muy útiles en la
reducción de concentraciones de
esfuerzos que ocurren en las extremo
de la soldadura, sobre todo para
conexiones donde hay vibración
considerable y excentricidad en la
carga. Las especificaciones LRFD,
sección 12.2ª, establecen que la
longitud de la una soldadura de
filete incluirá las longitudes de
remate.
5.
Cuando se usan
soldadura de filetes longitudinales
para la conexión de placas o barras,
sus longitudes no deben ser menores
que la distancia perpendicular entre
ellas, debido al regazo del
cortante. Además, la distancia entre
soldadura de filete no deben ser
mayor de ocho pulgadas en las
conexiones de extremo, a menos que
el miembro se diseñe con base en el
área efectiva de acuerdo con la
especificación LRFD B3.
6.
En juntas
traslapadas, el traslado de mínimo
es igual a cinco veces el espesor de
la parte más delgada conectada, pero
no debe ser menor de una pulgada. El
propósito de éste trasplante mínimo
es impedir que la junta durante
excesivamente al aplicarse las
cargas.
SELECCIÓN DEL
ELECTRODO ADECUADO
Para escoger el
electrodo adecuado es necesario
analizar las condiciones de trabajo
en particular y luego determinar el
tipo y diámetro de electrodo que más
se adapte a estas condiciones. Este
análisis es relativamente simple, si
el operador se habitúa a considerar
los siguientes factores:
1.
Naturaleza del metal
base.
2.
Dimensiones de la
sección a soldar.
3.
Tipo de corriente
que entrega su máquina soldadora.
4.
En qué posición o
posiciones se soldará.
5.
Tipo de unión y
facilidad de fijación de la pieza.
6.
Si el depósito debe
poseer alguna característica
especial, como son: resistencia a la
corrosión, gran resistencia a la
tracción, ductilidad, etc.
7.
Si la soldadura debe
cumplir condiciones de alguna norma
o especificaciones especiales.
Después de
considerar cuidadosamente los
factores antes indicados, el usuario
no debe tener dificultad en elegir
un electrodo, el cual le dará un
arco estable, depósitos parejos,
escoria fácil de remover y un mínimo
de salpicaduras, que son las
condiciones esenciales para obtener
un trabajo óptimo
SEGURIDAD EN
SOLDADURA AL ARCO6
Cuando se realiza
una soldadura al arco durante la
cual ciertas partes conductoras de
energía eléctrica están al
descubierto, el operador tiene que
observar con especial cuidado las
reglas de seguridad, a fin de contar
con la máxima protección personal y
también proteger a las otras
personas que trabajan 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:
Protección Personal
Siempre utilice todo
el equipo de protección necesario
para el tipo de soldadura a
realizar. El equipo consiste en:
1.
Máscara de soldar,
Protege los ojos, la cara, el cuello
y debe estar provista de filtros
inactínicos de acuerdo al proceso e
intensidades de corriente empleadas.
2.
Guantes de cuero,
tipo mosquetero con costura interna,
para proteger las manos y muñecas.
3.
Coleto o delantal de
cuero, para protegerse de
salpicaduras y exposición a rayos
ultravioletas del arco. Para algunos
tipos de soldadura se hace necesario
la utilización de delantales con
alma de plomo para evitar que los
rayos X penetren.
4.
Polainas y casaca de
cuero, cuando es necesario hacer
soldadura en posiciones verticales y
sobre cabeza, deben usarse estos
aditamentos, para evitar las severas
quemaduras que puedan ocasionar las
salpicaduras del metal fundido.
5.
5. Zapatos de
seguridad, que cubran los tobillos
para evitar el atrape de
salpicaduras.
6.
Gorro, protege el
cabello y el cuero cabelludo,
especialmente cuando se hace
soldadura en posiciones.
IMPORTANTE:
Evite tener en los
bolsillos todo material inflamable
como fósforos, encendedores o papel
celofán. No
use ropa de material
sintético, use ropa de algodón.
Protección 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 calórica y cuya temperatura
alcanza sobre los 4.000°C, desprende
radiaciones visibles y no visibles.
Dentro de estas últimas, tenemos
aquellas de efecto más nocivo como
son los rayos ultravioletas e
infrarrojos. El tipo de quemadura
que el arco produce en los ojos no
es permanente, aunque sí es
extremadamente dolorosa. Su efecto
es como “tener arena caliente en los
ojos”. Para evitarla, debe
utilizarse un lente protector
(vidrio inactínico) que ajuste bien
y, delante de éste, para su
protección, siempre hay que mantener
una cubierta de vidrio transparente,
la que debe ser sustituida
inmediatamente en caso de
deteriorarse. A fin de asegurar una
completa protección, el lente
protector debe poseer la densidad
adecuada al proceso e intensidad de
corriente utilizada. La siguiente
tabla le ayudará a seleccionar el
lente adecuado.
6 Tomado de un
manual de soldadura de un Proveedor
local (INDURA)
Influencia de los
rayos sobre el ojo humano Grafico de
operario de soldadura con
indumentaria adecuada
PROCESOS Corriente
en Amperes
10 15 20 30 40
60 80 100 125 150 175 200
225 250 275 300 350 400 450
500
Arco manual 9 10
11 12 13 14
Sistema MIG
Espesores Altos 10 11 12 13 14
Sistema MIG
Espesores bajos 10 11 12 13 14
Sistema TIG 9 10
11 12 13 14
Sistema MIG con CO2
10 11 12 13 14 15
Torchado arco-aire
10 11 12 13 14 15
ningún trabajo se
haga en los cables, interruptores,
controles, etc., antes de haber
comprobado que la máquina ha sido
desconectada de la energía, abriendo
el interruptor para desenergizar el
circuito. Cualquier inspección en la
máquina debe ser hecha cuando el
circuito ha sido desenergizado.
Línea a 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 ejemplo,
llegue a poner una mano en la
carcaza de la máquina. Nunca opere
una máquina que no tenga su línea a
tierra.
Cambio de Polaridad:
El cambio de
polaridad se realiza para cambiar el
polo del electrodo de positivo
(polaridad invertida) a negativo
(polaridad directa). No cambie el
selector de polaridad si la máquina
está operando, ya que al hacerlo
saltará el arco eléctrico en los
contactos del interruptor,
destruyéndolos. Si su máquina
soldadora no tiene selector de
polaridad, cambie los terminales
cuidando que ésta no esté
energizada.
Cambio del rango de
amperaje:
En ninguna máquina
se recomienda efectuar cambios de
rango cuando se está soldando, esto
puede producir daños en las tarjetas
de control, u otros componentes
tales como tiristores, diodos,
transistores, etc.
Circuito de
Soldadura:
Cuando no está en
uso el porta electrodos, nunca debe
ser dejado encima de la mesa o en
contacto con cualquier otro objeto
que tenga una línea directa a la
superficie donde se suelda. El
peligro en este caso es que el
portaelectrodo, en contacto con el
circuito a tierra, provoque en el
transformador del equipo un corto
circuito.
La soldadura no es
una operación riesgosa si se
respetan las medidas preventivas
adecuadas. Esto requiere un
conocimiento de las posibilidades de
daño que pueden ocurrir en las
operaciones de soldar y una
precaución habitual de seguridad por
el operador.
Riesgos de Incendio:
Nunca se debe soldar
en la proximidad de líquidos
inflamables, gases, vapores, metales
en polvo o polvos combustibles.
Cuando el área de soldadura contiene
gases, vapores o polvos, es
necesario mantener perfectamente
aireado y ventilado el lugar
mientras se suelda. Nunca soldar en
la vecindad de materiales
inflamables o de combustibles no
protegidos.
Ventilación
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
restante, el operador queda expuesto
a severas molestias y enfermedades.
Humedad
La humedad entre el
cuerpo y algo electrificado forma
una línea a tierra que puede
conducir corriente al cuerpo del
operador y producir un choque
eléctrico. El operador nunca debe
estar sobre una poza o sobre suelo
húmedo cuando suelda, como tampoco
trabajar en un lugar húmedo. Deberá
conservar sus manos, vestimenta y
lugar de trabajo continuamente
secos.
Seguridad en
Soldadura de Estanques
Soldar recipientes
que hayan contenido materiales
inflamables o combustibles es una
operación de soldadura
extremadamente peligrosa. A
continuación se detallan
recomendaciones que deben ser
observadas en este tipo de trabajo:
a) Preparar el
estanque para su lavado:
La limpieza de
recipientes que hayan contenido
combustibles debe ser efectuada sólo
por personal experimentado y bajo
directa supervisión. No debe
emplearse hidrocarburos clorados
(tales como tricloroetileno y
tetracloruro de carbono), debido a
que se descomponen por calor o
radiación de la soldadura, para
formar fosfógeno, gas altamente
venenoso.
b) Métodos de
lavado:
La elección del
método de limpieza depende
generalmente de la sustancia
contenida. Existen tres métodos:
agua, solución química caliente y
vapor.
c) Preparar el
estanque para la operación de
soldadura:
Al respecto existen
dos tratamientos:
•
Agua
•
Gas CO2-N2 El
proceso consiste en llenar el
estanque a soldar con alguno de
éstos fluidos, de tal forma que los
gases inflamables sean desplazados
desde el interior.
COSTO DE LA
SOLDADURA
Cada trabajo de
soldadura presenta al diseñador y
calculista sus propias
características y dificultades, por
lo cual, el modelo de costos que a
continuación se desarrolla, propone
un rango de generalidad amplio que
permite abarcar cualquier tipo de
aplicación. Por otro lado, se
intenta enfocar el problema con un
equilibrio justo entre la exactitud
y la simplicidad, es decir
proponiendo fórmulas de costos de
fácil aplicación, aun cuando ello
signifique eliminar términos de
incidencia leve en el resultado
buscado.
Pmd (Kg
) ·rodo ValorElect (
$ Kg) rodoCostoElect
= m
%Eficiencia
Pmd: % Eficiencia:
() ·O ValorM + G G (
$ hr)
..
m
O CostoM -G G =
..
.
() · O F
() · () · ValorGas(
3)
m
CostoGas = m
()
.
nteCostoFunde =
() · Uso F (%) · VF
(
Kg )m
Peso de material
deposita el cual se calcula de
acuerdo al espesor de material a
unir lo que también es igual al
producto del área seccional *
Longitud del cordón de soldadura *
Densidad del material de aporte Es
la relación entre el peso del metal
depositado y la cantidad de
electrodos usados para lograr ese
deposito.
Proceso %
Eficiencia
Arco manual 60-70
Mig Sólido 90
MIG Tubular con
protección 83
MIG tubular sin
protección 79
TIG 95
Arco Sumergido 98
VD Velocidad de
deposición (Cantidad de material de
aporte depositado en una unidad de
tiempo) Factor de Operación Se
define como la relación entre el
tiempo en que ha existido arco y el
tiempo real o tiempo total pagado.
Flujo Gas Cantidad de gas necesario
para protección por unidad de
tiempo.
G.G Gastos
generales del proceso de soldadura.
Factor de Uso de
Fundente Cantidad de fundente
efectivamente empleado por kg. de
alambre depositado.
En el diseño o
fabricación de cualquier componente,
hay tres consideraciones
fundamentales que deben estar
siempre presentes. Eficiencia, costo
y apariencia.
Es especialmente
importante, cuando el costo es alto
o cuando representa una proporción
significativa del total estimado
para un proyecto o un contrato. Como
la soldadura está relacionada
directamente a otras operaciones,
nunca debe ser considerada y
costeada aisladamente. Cualquier
operación de fabricación de
productos incluye generalmente:
1.
Abastecimiento y
almacenamiento de materias primas.
2.
Preparación de estos
materiales para soldadura, corte,
etc.
3.
Armado de los
componentes.
4.
Soldadura.
5.
Operaciones
mecánicas subsecuentes.
6.
Tratamientos
Térmicos.
7.
Inspección.
Dado que cada una de
estas operaciones representa un
gasto, en algunas ocasiones el costo
de material, costo de soldadura y
operaciones mecánicas representan
30%, 40% y 15% respectivamente del
costo total; el costo de las tres
últimas operaciones constituye sólo
un 15% del total. Es por lo tanto
evidente, que la operación de
soldadura misma es importante y debe
ser adecuadamente costeada y
examinada en detalle, para
determinar donde efectuar
reducciones efectivas de costo.
El único consumible
cuyo costo no ha sido considerado es
la energía eléctrica. Para todos los
procesos de soldadura por fusión,
puede ser considerado
aproximadamente como 4,0 KW hr/kg.
de soldadura de acero depositado.
Esto toma en cuenta la pérdida de
energía
Composición del
Costo de Soldadura
Los principales
componentes del costo de soldadura
son:
a) Costo de
Consumibles (electrodo, fundente
gases de protección, electricidad,
etc.)
b) Costo de Mano de
Obra.
c) Gastos Generales.
Los dos primeros
items son costos directos de
soldadura. Sin embargo, gastos
generales incluye numerosos items
indirectamente asociados con la
soldadura, como son: depreciación,
manutención, capacitación de
personal, supervisión técnica, etc.
Costo de Consumibles
Al considerar que
existen numerosos procesos de
soldadura y que cada uno tiene
rendimientos diferentes, la cantidad
total de consumibles que deben ser
adquiridos varía considerablemente
entre uno y otro.
Costo Mano de Obra
Con excepción de
ciertas aplicaciones
semi-automáticas y automáticas, el
costo de mano de obra, hoy en día,
representa la proporción más
significativa del costo total en
soldadura. El costo de mano de obra
para producir una estructura
soldada, depende de la cantidad de
Soldadura necesaria, Velocidad de
Deposición, Factor de Operación y
Valor de Mano de Obra.
El factor de
operación
Ha sido definido
como la razón entre el tiempo real
de arco y tiempo total que se paga
al operador expresado en porcentaje.
Así el intervalo de factores de
operación, dependerá del proceso de
soldadura y su aplicación. El diseño
de la unión decide la cantidad de
soldadura requerida y a menudo la
intensidad de energía que se debe
emplear al soldar. Sin embargo, los
dos principales items que controlan
los costos de mano de obra son
velocidad de deposición y factor de
operación.
PROBLEMAS Y DEFECTOS
COMUNES EN LA SOLDADURA POR ARCO
ELÉCTRICO7
PROCESOS DE
SOLDADURA
La mayor parte de
procesos de soldadura se pueden
separar en dos categorías: soldadura
por presión, que se realiza sin la
aportación de otro material mediante
la aplicación de la presión
suficiente y normalmente ayudada con
calor, y soldadura por fusión,
realizada mediante la aplicación de
calor a las superficies, que se
funden en la zona de contacto, con o
sin aportación de otro metal. En
cuanto a la utilización de metal de
aportación se distingue entre
soldadura ordinaria y soldadura
autógena. Esta última se realiza sin
añadir ningún material. La soldadura
ordinaria o de aleación se lleva a
cabo añadiendo un metal de
aportación que se funde y adhiere a
las piezas base, por lo que
realmente éstas no participan por
fusión en la soldadura. Se distingue
también entre soldadura blanda y
soldadura dura, según sea la
temperatura de fusión del metal de
aportación empleado; la soldadura
blanda utiliza metales de aportación
cuyo punto de fusión es inferior a
los 450 ºC, y la dura, metales con
temperaturas superiores.
Soldadura con Gas
(oxiacetileno)
(a) Vista general y
(b) sección longitudinal de un
soplete para soldadura con
oxiacetileno. Se abre primero la
válvula de acetileno; el gas se
enciende con un chispero o una llama
piloto. A continuación se ajusta la
válvula del oxígeno y se ajusta la
llama. (c) Equipo básico para soldar
con oxígeno y combustible gaseoso.
Para asegurar que las conexiones
sean correctas, todas las roscas
para el acetileno son izquierdas,
mientras que para el oxígeno son
derechas. En general, los
reguladores de oxígeno se pintan de
verde y los de acetileno de rojo.
SOLDADURA POR ARCO
ELÉCTRICO (SMAW)
El proceso SMAW o
mejor conocido como soldadura por
electrodo revestido emplea el paso
de un arco eléctrico a través de un
electrodo metálico y el material a
soldar. Este arco eléctrico produce
el calor necesario para fundir el
material base y al aporte
originándose la mezcla de ambos en
estado liquido que al solidificarse
formarán el cordón de soldadura.
Como todos los metales al calentarse
es más fácil que se oxiden por lo
cual a este electrodo se le coloca
un revestimiento químico el cual
dará propiedades específicas a la
soldadura y formará una nube
protectora contra el medio ambiente.
Al solidificarse el fundente este
protegerá al metal sólido de
enfriamientos bruscos, así como
contaminaciones por absorción de
gases.
El circuito básico
para soldadura con arco.
FACTORES PARA
MANEJAR PROPIAMENTE EL PROCESO.
Diámetro correcto
del electrodo.
Tipo de corriente
apropiada
Correcta selección
de cantidad de corriente (amperaje y
voltaje).
Correcta longitud de
arco.
Correcta velocidad
de soldeo.
Ángulos correctos de
aplicación.
Soldadura con
electrodo de carbón
La mayoría de las
soldaduras de arco se hacen ahora
con electrodos metálicos. En la
soldadura de electrodo de carbón, el
arco produce una temperatura más
alta que la llama de oxiacetileno y
precisa metal de aporte. El proceso
tiene el defecto de no protegen al
metal caliente de la atmósfera.
Aunque hay una variante de arco de
carbón con gas que provee protección
gaseosa. Dada la facilidad de
control del arco, esta soldadura es
útil para fundición de hierro y
cobre.
Soldadura con
electrodo de metal
En teoría esta
soldadura funde el electrodo y el
metal original, suministrando el
aporte necesario y acelerando la
soldadura La soldadura de arco con
electrodos sin protección,
consumibles, es dificultosa porque
los arco tienden a ser inestables,
razón por la cual se utiliza poco.
Se desarrollaron dos
variantes de este proceso:
Soldadura con
electrodo de tungsteno
Soldadura de arco de
metal protegido
Soldadura de arco de
Tungsteno con gas (TIG)
Principios del
proceso con gas y arco de tungsteno
(GTAW). Si se requiere metal de
aporte, se alimenta al depósito
desde una barra de aporte separada.
La definición de la
A W S para la soldadura de gas y
arco de tungsteno llamada TIG, es un
proceso de soldadura con arco que
produce la unión mediante el
calentamiento con un arco entre un
electrodo de tungsteno y la pieza de
trabajo. Puede emplearse o no metal
de aporte. La protección se logra
con gas o una mezcla de gases.
En esencia, el
electrodo de tungsteno no consumible
es un soplete, un dispositivo de
calentamiento. Debajo de la cubierta
de gas protector, los metales que
van a unirse pueden calentarse
arriba de sus puntos de fusión para
que el material de una pieza se una
con el de la otra pieza; cuando se
solidifica la zona fundida se
produce la unificación. Además,
puede utilizarse presión cuando los
cantos que se van a unir estén cerca
de su estado de fusión con objeto de
ayudar a que se unan. Esta soldadura
no requiere metal de aporte.
Si la pieza de
trabajo es demasiado gruesa para la
simple fusión de los cantos
colindantes y si se requiere de
uniones de ranura o refuerzos tales
como filetes, debe agregarse metal
de aporte por medio de una barra de
aporte alimentada dentro del
depósito fundido en forma manual o
mecánica. Tanto la punta del
electrodo de tungsteno no consumible
como la punta de la barra de aporte
se mantienen debajo de la cubierta
de gas protector conforme avanza la
soldadura.
En la soldadura
automática el alambre de aporte es
alimentado a lo largo de una guía
dentro del depósito fundido. Cuando
van a colocarse uniones gruesas a
mano, una variante en el modo de
alimentación es colocar o presionar
la barra de aporte dentro o a lo
largo de la unión y fundirla junto
con los bordes de ésta. Con el
proceso TIG y metal de aporte pueden
soldarse todos los tipos estándar de
uniones.
Los materiales que
pueden soldarse con el proceso TIG
son casi todos los grados de aceras
al carbono, aleación e inoxidables;
aluminio y magnesio y la mayor parte
de sus aleaciones; cobre y diversos
latones y bronces; aleaciones de
diversos tipos para altas
temperaturas; numerosas aleaciones
de revestimiento duro, y metales
como titanio, zirconio, oro y plata.
Este proceso está adaptado en
especial para soldar materiales
delgados cuando hay requisitos
estrictos de calidad y acabado. Es
uno de los pocos procesos adecuado
para soldar objetos diminutos y de
pared delgada, como cajas de
transistores, diafragmas de
instrumentos y fuelles de expansión
delicados.
Soldadura de arco de
metal con gas (MIG)
Principios del
proceso de gas y arco metálico. Se
alimenta un electrodo continuo de
alambre macizo al arco protegido por
gas.
La soldadura con gas
y arco metálico, llamada MIG,
utiliza un electrodo continuo para
el metal de aporte y para la
protección, un suministro externo de
gas o mezcla de gas. El gas
protector, helio, argón, dióxido de
carbono o mezclas de ellos, protege
el metal fundido para que no
reaccione con los componentes de la
atmósfera. Aun cuando la protección
con gas es eficaz para proteger el
metal fundido de aire, se suelen
emplear desoxidantes como aleaciones
en los electrodos. A veces, se
aplican recubrimientos delgados en
los electrodos para estabilizar el
arco u otros fines. También, pueden
aplicarse películas de lubricante
para aumentar la eficiencia de la
alimentación del electrodo en equipo
semiautomático. Pueden incluirse
gases reactivos en las mezclas para
acondicionamiento del arco. La
soldadura MIG puede utilizarse con
todos los metales comerciales
importantes, como los aceros al
carbono, de aleación, inoxidables,
el aluminio, magnesio, cobre,
hierro, titanio y zirconio. Es el
proceso preferido para soldar
aluminio, magnesio, cobre y muchas
de las aleaciones de metales
reactivos. Casi todos los tipos de
hierro y acero pueden unirse con
MIG, incluso el hierro libre de
carbono y los aceros al bajo carbono
y baja aleación, los aceros de alta
resistencia enfriados por inmersión
y templados, los hierros y aceros al
cromo, los aceros al alto níquel y
algunos de los aceros llamados de
superaleación. Según sea el
material, las técnicas y
procedimientos para soldar pueden
variar mucho. Por tanto, el dióxido
de carbono o las mezclas de argón y
oxígeno son adecuadas para proteger
el arco cuando van a soldarse aceras
al bajo carbono y baja aleación;
mientras que el gas inerte puro
puede ser esencial al soldar aceros
de alta aleación. Con este proceso,
el cobre, muchas de sus aleaciones y
los aceros inoxidables se sueldan
con éxito.
La soldadura es
semiautomática con una pistola
manual, en la cual se alimenta el
electrodo en forma automática, o
puede utilizarse equipo automático.
Las pistolas o cabezas para soldar
son similares a las utilizadas para
la soldadura con núcleo de fundente
y gas protector.
Soldadura con
Hidrogeno atómico.
Se mantiene un arco
de corriente alterna entre dos
electrodos de tungsteno. El gas de
hidrogeno es disociado en el arco,
cuando este se pone en contacto con
la base de metal se combina,
abandonando importantes cantidades
de calor. El gas hidrogeno alrededor
de la soldadura provee la protección
contra el oxigeno y Nitrógeno de la
atmósfera.
Esta soldadura es de
alta calidad y es usada para aceros
de alta aleación, usándose también
para materiales muy delgados.
Soldadura de arco
sumergida.
En esta soldadura el
arco voltaico es mantenido debajo de
un fundente granular. Puede usar
corriente CA o CC. (CA: Corriente
Alterna y CC: Corriente Continua) El
fundente provee completa protección
del metal fundido y, por lo tanto,
se obtienen soldaduras de alta
calidad. Como procedimiento básico
el cabezal soldador se traslada a lo
largo de la pieza automáticamente
obteniéndose grandes velocidades de
soldadura y por ende siendo posible
soldar gruesas planchas y grandes
volúmenes.
Se la utiliza para
construcción de barcos o tubos de
acero de grandes diámetro o de
tanques. Una variante de esta es el
arco sumergido manual, en donde un
cañón o embudo contiene el fundente,
es sostenido y movido manualmente.
Soldadura de flujo
magnético
Es una modificación
de arco sumergido en donde se
utiliza un fundente magnetizado por
el campo eléctrico del electrodo de
alambre originado por la corriente
que fluye por el alambre. Tiene un
control de cantidad de fundente mas
preciso y virtualmente no hay
fundente sin usar.
Soldadura con perno
Es un proceso de
soldadura de arco donde la
coalescencia es producida
estableciendo un aro entre un perno
metálico y la pieza, hasta que se
produce la temperatura suficiente, y
luego presionando el perno contra la
pieza con suficiente presión para
completar la unión. Se hace
generalmente sin protección
atmosférica. La terminación del
perno se ahueca y el hueco se
rellena con fundente de soldar. El
operador tiene que colocar el perno
y el casquillo de sujeción en la
pistola, coloca la pistola en
posición sobre la pieza y aprieta el
gatillo. El ciclo es automático.
Soldadura con
Resistencia
La soldadura de
resistencia es producida por el
calor obtenido de la resistencia de
la pieza de trabajo a temperaturas
más bajas. No hay fusión del metal,
ya que la presión ejercida produce
un forjado resultando de grano más
fino la soldadura. La temperatura se
obtiene en fracción de segundo por
ende es muy rápida y económica y
apropiada para la producción en
masa.
El calor se obtiene
por el pasaje de corriente eléctrica
a través de la pieza a soldar, usa
corriente alterna. En este tipo de
soldadura el control de la presión
es de suma importancia dado que un
exceso de presión hace que el
material fundido salte de las
superficies de empalme, y la baja
presión provoca quemadura de las
superficies y picadura de los
electrodos. La corriente
generalmente se obtiene de un
transformador reductor.
Soldadura por Rayo
LASER
La soldadura con
rayo láser (LBW, de laser-beam
welding, en inglés) usa un rayo
láser de alto poder como fuente de
calor, y produce una soldadura por
fusión. Como el rayo se puede
enfocar en un área muy pequeña,
tiene gran densidad de energía y,
por consiguiente, capacidad de
penetración profunda. El rayo se
puede dirigir, conformar y enfocar
con precisión sobre la pieza. Por lo
anterior, este proceso es adecuado
especialmente para soldar uniones
profundas y delgadas, con relaciones
normales de profundidad, ancho entre
4” y 10”. En la industria
automotriz, la soldadura de
componentes de transmisiones es su
aplicación más difundida. Entre
muchas otras aplicaciones está la
soldadura de piezas delgadas para
componentes electrónicos.
El rayo láser se
puede pulsar (en milisegundos) para
tener aplicaciones como en soldadura
por puntos de materiales delgados,
con potencias hasta de 100 kW. Los
sistemas de láser continuo de varios
kW se usan para soldaduras profundas
en secciones gruesas.
Ventajas de la
soldadura con rayo LASER
Los procedimientos
de soldadura con rayo láser producen
soldaduras de buena calidad, con
contracción y distorsión mínimas.
Estas soldaduras tienen buena
resistencia y en general son
dúctiles y libres de porosidades. El
proceso se puede automatizar, de tal
modo que se use en diversos
materiales con grosores hasta de 25
mm (1 pulg); es especialmente eficaz
en piezas delgadas. En los metales y
aleaciones que normalmente se
sueldan están el aluminio, titanio,
metales ferrosos, cobre,
superaleaciones y los metales
refractarios. Las velocidades de
soldado van de 2.5 m/min hasta 80
m/min (8 a 250 pies/min), para
metales delgados.
Por la naturaleza
del proceso, la soldadura puede
efectuarse en lugares inaccesibles
por otros medios. En la soldadura
con rayo láser tiene especial
importancia la seguridad, por los
riesgos extremos a los ojos y a la
piel; el LASER de estado sólido
(YAG) son especialmente peligrosos.
No se requiere un
vacío, así que el rayo se puede
transmitir por el aire.
Los rayos láser se
pueden conformar, manipular y
enfocar ópticamente, usando fibras
ópticas, por
lo que el proceso se
puede automatizar con facilidad.
Los rayos no generan
rayos X (y sí se generan con el haz
de electrones).
Es mejor la calidad
de la soldadura y tiene menor
tendencia a fusión incompleta,
salpicaduras y
porosidades, y
produce menos distorsión.
Como en otros
sistemas análogos de soldadura
automatizada, es mínima la destreza
que se requiere en el operador. El
costo de los equipos de soldadura
láser va de 40,000 a 1 millón de
dólares.
Soldadura por Plasma
La soldadura por
arco de plasma (P.A.W.) es un
proceso con muchos puntos comunes
con el más conocido proceso T.I.G.
de soldadura. La diferencia
fundamental estriba en la forma que
adopta el arco eléctrico, dado que
en el proceso T.I.G. éste se crea
libremente entre el electrón y la
pieza, y tiene una forma cónica. En
el caso del proceso P.A.W., el arco
eléctrico pasa por un orificio de
constreñimiento situado en la
boquilla de la pistola, que da lugar
a una columna de plasma de forma
cilíndrica que concentra una gran
densidad de energía.
El nivel de energía
conseguido a través del arco de
plasma permite, en determinados
casos, aumentar las velocidades de
soldadura; en otros, aumenta el
nivel de penetración de los cordones
y, en general, permite una gran
estabilidad del arco, desde valores
inferiores a un Amperio
(micro-plasma) hasta valores
superiores a 300 Amperios
(macro-plasma), así como un mejor
control de la distorsión. Está
compuesto por tres elementos
principales y varios complementos
auxiliares
Características
Soldadura
longitudinal de tubos de diferentes
aleaciones aplicada en instalaciones
automatizadas con altas velocidades
de producción cercanas a 1 m/min en
función del espesor. Soldadura
orbital de tuberías por refusión de
bordes en tubos de hasta 6 mm de
espesor con una sola pasada.
Fabricación de recipientes de acero
inoxidable para almacenamiento de
diferentes productos Soldadura de
grandes espesores en una sola pasada
de materiales tales como titanio,
cobre, níquel y aleaciones
cromo-níquel utilizando la técnica
de Key-hole llegando a obtenerse
valores de 15 mm en el caso de las
aleaciones de titanio. Soldadura de
convertidores catalíticos de tubos
de escape para automoción
Macrografía de unión
realizado con plasma en aleación
base Titanio de 17 mm. De espesor (1
sola pasada).
Soldadura por
fricción
abrazadera para
sujetar el electrodo. Incluye una
válvula de oxígeno y las conexiones
para fijar el cable de soldar y una
manguera de oxígeno. Está equipado
para manejar electrodo tubular hasta
de 7.9mm (5/16") en este proceso se
inicia el arco del modo normal y él
oxigeno se alimenta a través del
agujero central del electrodo para
dar la sección de corte. Se emplean
las mismas conexiones eléctricas que
ya se mencionaron.
EVALUACIÓN
Aplicación práctica
El anterior
documento a pesar de nos ser
totalmente de mi autoría resumen lo
que necesita conocer un ingeniero
mecánico sobre el proceso de
soldadura de elementos, ya que este
ocupa más o menos un 80% de las
aplicaciones industriales y
metalmecánica. Dejando a un lado
tipos de uniones como los tornillos,
remaches entre otros.
A nivel profesional
se considera que el tener buen
conocimiento sobre un proceso de
fabricación en especial, en este
caso la soldadura, garantiza una
excelente asesoría por parte del
profesional y una buena supervisión
en la industria.
Este trabajo se
enfoca hacia el estudiante de
ingeniería cuya especialización sea
el sector metalmecánico en el área
de supervisión o de diseño, ya que
no solo se enfoca al cálculo del
tipo de soldadura sino que también
toca la parte de procesos, para que
el profesional pueda recomendar el
proceso que mejor convenga.
Aplicación Laboral
Cuando estaba
desarrollando este documento creía
conocer todos los procesos y
especificaciones de soldaduras, pero
descubrí que me hacía mucho camino
por recorrer, además me permitió
ofrecer una buena asesoría a mis
superiores y evaluar mejor, los
planos que estaba elaborando, para
proporcionarle a los operarios la
información correcta en el momento
que más lo necesitaban. Por eso
considero necesario que el
estudiante de ingeniería profundice
más en este proceso, pero este
documento se puede tomar como un
manual para realizar correctamente
los planos y seleccionar el proceso
de soldadura que se económico y
eficiente para la necesidad del
momento.
En la actualidad voy
a presentar este trabajo como
manual, para el departamento de
diseño que estoy liderando, con el
fin de que todos los planos y las
decisiones que se tomen frente a
este proceso, sean consultada en
este manual antes de plasmarse y
entregarse a los operarios.
Así como también se
entregará una copia al departamento
de Seguridad Industrial, para que
ellos hagan las recomendaciones
necesarias a los operarios de
soldadura en la empresa.
Ventajas:
1.
Reducción en
reproceso por mala aplicación de
soldaduras
2.
Correcta selección
del procesos antes durante y después
de la aplicación de la soldadura
3.
Correcta
representación gráfica en planos de
fabricación
4.
Reducción en la
accidentalidad por la no adecuada
selección de los elemento de
protección o por falta de precaución
al momento de usar los equipos de
soldadura
5.
Realización correcta
de los cálculos de los cordones de
soldadura a aplicar.
Desventajas:
1.
Demora en la toma de
decisiones.
2.
Documentación de
cada decisión que se tome
3.
Revisión de los
procesos aplicados actualmente
4.
Mucha investigación
para documentar los procesos
5.
El rechazo de
operarios empíricos que se resisten
a seguir un rutero de procedimiento.
Ruta Crítica de
implementación
1.
Evaluación de los
procesos actuales.
2.
Aplicación de
metodología de acuerdo a un manual
adecuado que se pueda aplicar en ese
sitio.
3.
Capacitación a
operarios para adoptar la
metodología.
4.
Reuniones periódicas
con el personal involucrado para
recoger experiencias y hacer
correcciones.
5.
Corrección del
manual.
6.
Evaluar
constantemente el avance del
proceso.
7.
Implementar
definitivamente el manual para que
operarios nuevos adopten como suya
la metodología de la empresa.
8.
Hacer
actualizaciones periódicas al
proceso y documentarlo para que no
se des-actualice.
Correlaciones:
1.
Se parte de una
necesidad para luego presentar
alternativas de soluciones.
2.
El proceso de
soldadura se puede dividir en
elemento pequeños.
3.
El ingeniero o
diseñador es responsable en la
selección en y/o aplicación de uno u
otro proceso de soldadura
4.
La soldadura acorta
tiempos de fabricación pero desplaza
mano de obra y produce gran
contaminación que debe buscarse la
forma de reducir al mínimo y
proporcionar alternativas para las
personas que son desplazadas.
5.
El proceso de
soldadura es un eslabón en la cadena
de la fabricación de un producto y
otros productos son parte del
proceso de soldadura.
6.
El conocimiento se
encuentra fácilmente en todos lados
pero prima la experimentación antes
que la documentación, puesto que
todo lo documentado en este trabajo
primero fue experimentado para luego
ser analizado y documentado.
7.
Alguno procesos de
soldadura fueron descubiertos por
accidente y otros solo son la
evolución de otro procesos.
8.
A través de la
discusión entre diseñadores,
ingenieros y operarios se ha
mejorado el proceso de soldadura y
se ha corregido la forma como se
aplica.
9.
Este documento es
una reunión de varios autores y de
experiencias propias, partiendo de
la premisa del no conocimiento
absoluto.
10.
En el proceso de
soldadura se ha mirado atrás para
mejorar los procesos que se hacen la
actualidad, partiendo de un proceso
complejo y haciéndolo en algo
sumamente sencillo.
CHECK LIST
•
Yo tengo una página
de cobertura similar al ejemplo de
la página 89 o 90 del Suplemento.
•
Yo incluí una tabla
de contenidos con la página
correspondiente para cada
componente.
•
Yo seguí el contorno
propuesto en la página 91 o 97 del
Suplemento con todos los títulos o
casi.
•
Yo usé referencias a
través de todo el documento según el
requisito de la página 92 del
Suplemento.
•
Mis referencias
están en orden alfabético al final
según el requisito de la página 92
del Suplemento.
•
Cada referencia que
mencioné en el texto se encuentra en
mi lista o viceversa.
•
Yo utilicé una
ilustración clara y con detalles
para defender mi punto de vista.
•
Yo utilicé al final
apéndices con gráficas y otros tipos
de documentos de soporte.
•
Yo utilicé varias
tablas y estadísticas para aclarar
mis ideas más científicamente.
•
Yo tengo por lo
menos 50 páginas de texto (15 en
ciertos casos) salvo si me pidieron
lo contrario.
•
Cada sección de mi
documento sigue una cierta lógica
(1,2,3…)
•
Yo no utilicé
caracteres extravagantes, dibujos o
decoraciones.
•
Yo utilicé un
lenguaje sencillo, claro y accesible
para todos.
•
Yo utilicé Microsoft
Word (u otro programa similar) para
chequear y eliminar errores de
ortografía.
•
Yo utilicé Microsoft
Word / u otro programa similar) para
chequear y eliminar errores de
gramática.
•
Yo no violé ninguna
ley de propiedad literaria al copiar
materiales que pertenecen a otra
gente. _____ Yo afirmo por este
medio que lo que estoy sometiendo es
totalmente mi obra propia.
09 de Marzo de 2006
Firma del Estudiante
Fecha
¿Cómo aplicaría su
trabajo a su vida profesional y
laboral?
¿De 5 ventajas y
desventajas que se obtendrían de la
aplicación de su trabajo; de
preferencia con datos
de variables
medibles a nivel local e
internacional?
¿Desarrolle una ruta
crítica o un sistema equivalente
para la implementación en un
proyecto específico
del tópico
desarrollado?
¿De un mínimo de 10
correlaciones de su trabajo con el
libro de “Las Conexiones Ocultas”
del autor
Fritjo
Capra?
|
