Capitulo 30 - Preguntas de repaso PDF

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INTEGRANTESAdrián SanchoPablo sagbayPREGUNTAS DE REPASO30 Describa la fusión, por lo que se refiere a las operaciones de soldadura.Es el procedimiento de unir dos metales donde el material base se calienta a una alta temperatura superando su punto de fusión, entonces aprovechando su estado líquido s...

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INTEGRANTES Adrián Sancho Pablo sagbay PREGUNTAS DE REPASO 30.1 Describa la fusión, por lo que se refiere a las operaciones de soldadura. Es el procedimiento de unir dos metales donde el material base se calienta a una alta temperatura superando su punto de fusión, entonces aprovechando su estado líquido se mezclan para formar una unión con la fusión de todas las partes implicadas, incluyendo materiales de aporte 30.2 Explique las características de las flamas neutrales, reductoras y oxidantes. ¿Por qué se le llama así a una flama reductora? Llama neutral: Tiene cantidades iguales de oxígeno y acetileno, tiene una temperatura de 3090 a 3260 grados Celsius y se puede reconocer por el color azul claro de su interior con una llama azul oscuro en su exterior.( Aceros suaves e inoxidables, hierro, aluminio y cobre.) Llama reductora: Contiene menor cantidad de oxígeno, produciendo un gas rico en acetileno. Tiene una temperatura entre 2980 y 3040 grados Celsius. Tiene tres niveles de color, un cono de azul muy claro en la boquilla, rodeada por una envoltura de color azul más obscuro, y estas dos capas rodeadas por un azul más obscuro. (Aceros de alto carbono y otros metales que no absorben el carbono rápidamente) Llama oxidante: Se incrementa el oxígeno en la mezcla. Tiene una temperatura entre 3315 y 3482 grados Celsius. La llama es más corta y más azul y el cono interior es más agudo. (Acero, hierro y manganeso.) 30.3 Explique los principios básicos de los procesos de soldadura por arco. Formación del arco eléctrico En el momento que se aproximan entre sí dos conductores metálicos conectados cada uno de ellos a uno de los polos de una fuente de alimentación de corriente continua o alterna, se produce un arco eléctrico que se caracteriza por la fuerte radiación luminosa y por una elevada temperatura.

El arco como foco de calor Aplicando este principio a la soldadura eléctrica, el arco actúa como foco de calor que provoca la fusión de la pieza a soldar y, en este caso, los dos conductores son el electrodo y las piezas a soldar. Choque de electrones y iones en el arco eléctrico Como hemos dicho, debido al choque de electrones y de los iones que se produce en el arco eléctrico, se produce una elevada fuente térmica que calienta las piezas entre las que se produce el arco. En el momento en que se sobrepasa el punto de fusión se forma un pequeño baño en la pieza y simultáneamente se empieza a fundir la extremidad del electrodo, formándose pequeñas gotas de metal que se proyectan sobre el baño del metal fundido. Separación del electrodo Cuando se separa el electrodo se interrumpe el arco y se enfría el baño, solidificándose el meta Inestabilidad y corrección del arco El arco, en condiciones normales, es inestable y salta de forma errática entre el electrodo y la pieza. Las gotas de metal fundido generadas en el electrodo se dirigen hacia zonas de la pieza que están frías, por lo que no se produce entonces la soldadura deseada, sino “pegadura”. Para corregir esta situación, y en función del tipo de soldadura eléctrica, se recurre a diversos procedimientos que permiten estabilizar el arco, pudiéndose, así, controlar la dirección del arco y su comportamiento. 30.4 ¿Por qué la soldadura por arco metálico protegido es un proceso utilizado comúnmente? ¿Por qué se le llama soldadura con varilla?  

Dado que es uno de los más “económicos” y con mejor resultados en la pieza. Porque la varilla está siendo consumida por el electrodo y está formando parte de la soldadura.

30.5 Describa las funciones y características de los electrodos. ¿Qué funciones tienen los recubrimientos? ¿Cómo se clasifican los electrodos? Se entiende como material de aportación, todo aquel material que se utiliza para la realización de un cordón de soldadura de buena calidad y donde distinguimos, por un lado. El núcleo del electrodo y el revestimiento , y por otro lado, la varilla de aporte y los fundentes , estos los usaremos en función del tipo de soldadura que vayamos a realizar 30.6 ¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre los electrodos consumibles y los no consumibles? Los electrodos consumibles utilizan un tipo especial de recubrimiento, mientras que los no consumibles utilizan un gas inerte para evitar la oxidación de la soldadura. Ambos tipos de electrodos son utilizados en la soldadura por arco

30.7 Explique cómo se realiza el corte cuando se utiliza un soplete con oxígeno y combustible gaseosos. ¿Cómo se efectúa el corte bajo el agua? Se parece a la soldadura con oxígeno y combustible gaseosos, pero en este caso la fuente de calor sirve para retirar una zona delgada de una placa o lámina metálica, el corte se produce principalmente por la oxidación (quemado) del acero; también ocurre alguna fusión. Con este método se pueden cortar además hierros fundidos y piezas de acero colado El corte bajo el agua se efectúa con sopletes de diseño especial que producen una cubierta de aire comprimido entre la flama y el agua circundante. 30.8 ¿Cuál es el propósito del fundente? ¿Por qué no se necesita en la soldadura por arco de tungsteno y gas? Sirve, entre otras funciones, para aislar del contacto del aire, disolver y eliminar los óxidos que pueden formarse y favorecer la permeabilidad del material base por el metal de aportación fundido, consiguiendo que el metal de aportación pueda fluir y se distribuya en la unión. Debido a que en esta operación no se consume el electrodo de tungsteno, se mantiene una abertura de arco constante y estable en un nivel constante de corriente. Los metales de aporte son similares a los que se van a soldar y no se usa fundente. 30.9 ¿Qué implica la calidad de la soldadura? Discuta los factores que la afectan. 

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El tipo de soldadura que se va a emplear, no son los mismos resultados la soldadura por láser que una soldadura por arco-eléctrico. Todo depende del presupuesto y el acabo que requiera la pieza a soldar. La experiencia del operario. Velocidad de avance. Angulo del electrodo respecto a la pieza.

30.10 Explique por qué tienen que precalentarse algunas uniones antes de soldarlas. Modificación de la estructura del metal aumentando la dureza de la zona afectada por el calor y produciendo fragilidad 30.11 ¿Cómo se define la soldabilidad? Las soldabilidad es la mayor o menor facilidad con la que un metal permite que se obtengan soldaduras homogéneas y de gran calidad, que respondan a las necesidad para las que fueron diseñadas en un proceso de manufactura metálica o de infraestructura. 30.12 Describa los tipos comunes de discontinuidades en las uniones soldadas. Las discontinuidades existen en un número de formas diferentes, incluyendo fisuras, falta de fusión, falta de penetración, inclusiones, porosidad, socavaciones entre otra. Conociendo como pueden formarse estas discontinuidades 30.13 ¿Qué significa diseño de punto? Es un método de soldadura por resistencia que se basa en presión, intensidad y tiempo. En esta soldadura se calientan una parte de las piezas a soldar por corriente eléctrica a temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una presión entre las mismas 30.14 ¿Qué tipos de pruebas destructivas se realizan en las uniones soldadas?

Las pruebas más comunes realizadas en los ensayos destructivos son doblez, tracción, impacto, tensión y dureza. También puede realizarse un corte de la sección de la soldadura para inspeccionar de forma microscópica sus características geométricas y estructurales. PROBLEMAS CUALITATIVOS 30.15 Explique las razones por las que se han desarrollado tantos procesos diferentes de soldadura Se ha desarrollado una amplia variedad de procesos de soldadura por varias razones. Hay muchos tipos de metales y aleaciones con una amplia gama de propiedades y características mecánicas, físicas y metalúrgicas. Además, existen numerosas aplicaciones que involucran una amplia variedad de formas y espesores de componentes 30.16 ¿Cuál es el efecto de la conductividad térmica de la pieza de trabajo en la anchura de la ranura en el corte mediante oxígeno y combustible gaseosos? La flama deja líneas de arrastre en la superficie cortada (fig. 30.16b), que produce una superficie más rugosa que las que se obtienen por procesos como el aserrado, troquelado u otras operaciones con herramientas de corte mecánico. En el OFC, la distorsión causada por la distribución no uniforme de temperatura puede ser un problema serio. 30.17 Describa las diferencias entre el corte con oxígeno y combustible gaseosos de las aleaciones ferrosas y no ferrosas. ¿Qué propiedades son importantes? El oxicorte consta de dos etapas: en la primera, el acero se calienta a alta temperatura (900 °C) con la llama producida por el oxígeno y un gas combustible; en la segunda, una corriente de oxígeno corta el metal y elimina los óxidos de hierro producidos. Cuanto mayor sea el contenido de carbono en el acero, mayor será la temperatura de precalentamiento requerida y el corte se produce principalmente por oxidación 30.18 ¿Podría utilizar el corte con oxígeno y combustible gaseosos para una pila de láminas metálicas? (Nota: Para el corte de pilas, véase la fig 24.25e.) Explique su respuesta No, por que no todos los metales pueden procesarse mediante oxicorte. Así, si los aceros al carbono y los de baja aleación son idóneos, las fundiciones o los aceros inoxidables sólo se pueden cortar mediante oxicorte si se usan varillas de aportación que provoquen la combustión. La temperatura de inflamación del metal debe ser inferior a la de fusión 30.19 ¿Cuáles son las ventajas de la soldadura por haz de electrones y por rayo láser si se comparan con la soldadura por arco? Una de las principales ventajas es que el haz de electrones tiene un diámetro relativamente pequeño, pero aun así la soldadura alcanza un alto nivel de profundidad gracias al elevado nivel energético que desprenden. Sin embargo, a pesar de lo que podría pensarse, no transmite mucho calor a la pieza, lo que permite un resultado mucho más limpio y sin alterar la estructura. Esto permite que incluso puedan unirse distintos materiales siempre y cuando la reacción a la temperatura sea lo más idéntica posible.

Porque prácticamente no existe ninguna herramienta que pueda emplearse de forma tan diversa como el láser: con él se pueden crear de manera muy rápida puntos de soldadura fina de 1 mm de diámetro, así como cordones de soldadura profunda de varios metros de largo. 30.20 Discuta acerca de la necesidad de, y el papel de los soportes para la sujeción de las piezas de trabajo en las operaciones de soldadura descritas en este capítulo. Utilizar los soportes fijos es muy importante para colocar y sostener las piezas desde el comienzo y al final del proceso de soldadura para evitar el alabeo y la deformación de las piezas. 30.21 Describa los tipos comunes de discontinuidades en las soldaduras y explique los métodos por los cuales se pueden evitar. Primeramente, iniciamos con que es discontinuidades. En general, una discontinuidad es descripta como una interrupción en la naturaleza uniforme de un ítem. Por eso, un pozo en una autopista puede ser considerado como un tipo de discontinuidad, porque interrumpe la superficie suave y uniforme del pavimento. En soldadura. los tipos de discontinuidades que nos preocupan son cosas como: fisuras, poros, falta de fusión, socavación. TIPOS DE DISCONTINUIDADES Como generalidad diremos que una discontinuidad puede producirse en cualquier momento de la vida de una pieza metálica • Discontinuidad inherente: Se crea durante la producción inicial desde el estado de fusión. • Discontinuidad de proceso: Se produce durante procesos posteriores de fabricación o terminado. • Discontinuidades de servicio: Se producen durante el uso del producto debido a circunstancias ambientales, o de carga, o ambas. Las discontinuidades se pueden también clasificar en: • Superficiales: Se ven a simple vista, no importa su profundidad. • Internas: Se encuentran en el interior del material y no alcanzan la superficie. LAS DISCONTINUIDADES EN SOLDADURA Una forma simple de clasificar las discontinuidades y defectos en soldadura es en superficiales e internas Discontinuidades superficiales Exceso de penetración Se produce por efecto de un movimiento que causa la penetración del electrodo dentro de los biseles, los cuales son distribuidos en esas áreas. Causa que el material chorree al interior y puede retener escoria o no en su interior. Este defecto puede producir en soldadura de gasoductos, desgaste por erosión. La imagen radiográfica da una densidad más clara en el centro del ancho de la imagen, ya sea extendida a lo largo de la soldadura o en gotas circulares aisladas, pudiendo presentar en su interior una mancha deforme negra. 30.22 Explique la importancia de la rigidez de los componentes que se sueldan tanto en la calidad de la soldadura como en la forma de la pieza. En primer lugar, la rigidez es la capacidad que tienen los elementos de las estructuras de aguantar los esfuerzos sin perder su forma (deformarse) manteniendo sus uniones. Las

estructuras rígidas se dice que son indeformables. Las estructuras no rígidas pueden perder su forma tras un esfuerzo, se dice que son deformables. En la soldadura es la forma más común de conexión del acero estructural y consiste en unir dos piezas de acero mediante la fusión superficial de las caras a unir en presencia de calor y con o sin aporte de material agregado. 30.23 ¿Cómo haría para detectar grietas bajo el cordón en una soldadura? Para detectar una grieta en una soldadura lo más común seria utilizar placas de rayos X en la zona del cordón, o utilizando partículas magnéticas o ultrasonido. En caso de que las grietas en el cordón hayan aflorado, se puede usar líquidos penetrantes como ser espráis o repelente, por último, esmerilar la zona hasta renovar toda la soldadura y con la ayuda de un multímetro revisar la conductividad a lo largo de la soldadura. 30.24 ¿Podría utilizarse el corte por arco de plasma para materiales no metálicos? De ser así, ¿seleccionaría un tipo de arco transferido o no transferido? Explique su respuesta. No debido a las condiciones que se trabaja ya que son temperaturas muy altas la cual tendríamos nosotros algún accidente. 30.25 ¿Qué factores influyen en el tamaño de los dos cordones de soldadura que se muestran en la figura 30?14? Primeramente, hacemos una comparación del tamaño de los cordones de soldadura:

(a) soldadura por rayo láser o por haz de electrones En este tipo de soldadura debemos tener en cuenta lo que es las propiedades como el láser y su velocidad (b) soldadura por arco de tungsteno. Es este otro tipo de soldadura debemos tener los gases que se le darán al tungsteno. 30.26 ¿Qué procesos descritos en este capítulo no son portátiles? ¿Pueden hacerse portátiles? Explique su respuesta. Los procesos de soldadura que se describen en este capítulo implican la unión de metales Se pueden hacer soldaduras circulares en tubos y cilindros, siempre que éstos se hagan girar durante el proceso. 30.27 Describa sus observaciones en relación con el contenido de la tabla 30.1.

Ayuda a desarrollar las respuestas teniendo en cuenta la importancia de las perlas de soldadura en capas y la calidad de sus interfaces. Por ejemplo, puede haber preocupaciones con respecto a la resistencia de la soldadura ya que las interfaces entre las perlas adyacentes pueden tener algunos escombros o contaminantes de la superficie que no se han eliminado. La zona afectada por el calor y las implicaciones de fatiga de tales soldaduras también es una preocupación importante. 30.28 ¿Qué determina si cierto proceso de soldadura se puede utilizar para piezas de trabajo en posición horizontal, vertical o invertida (o en cualquier posición)? Explique su respuesta y dé ejemplos de aplicaciones apropiadas. Los procesos de soldadura que se describen en este capítulo Ésta es la fuente de calor se utiliza para soldar los metales en la unión a soldaduras en posición plana u horizontal, con una pieza de respaldo. 30.29 Explique los factores comprendidos en la selección de electrodos en los procesos de soldadura por arco. Los factores para la selección de los electrodos son básicamente 3 generales y otros más específicos • La resistencia del metal para soldadura depositado. • La corriente (CA o CD). • El tipo de recubrimiento. Dichos factores tendrán un impacto a la hora de la soldadura si es una soldadura por penetración se tendrá que usar un electrodo para penetración. De igual forma para un proceso de corte se tendrá que usar un electrodo especial para poder llevar a cabo la operación. El recubrimiento del electrodo y si es electrodo de aporte de material o no también debe ser considerado a la hora de elegir el electrodo. En particular en el caso del recubrimiento este puede ayudar a: • Estabilizar el arco

• Controlar la velocidad a la que se funde el electrodo • Actúa como fundente para proteger la soldadura contra la formación de óxidos nitruros y también para proteger el charco de soldadura (con la escoria). Un aspecto a resaltar es que le recubrimiento del electrodo o la escoria depositada deben eliminarse después de cada pasada para asegura que la soldadura sea buena. Además de hacerlo por medios mecánicos, una pieza de material se puede dividir en dos o más partes, o en diversos contornos, mediante una fuente de calor que funde y retira una zona angosta de la pieza de trabajo. Las fuentes de calor pueden ser sopletes, arcos eléctricos o láseres. Los procesos de corte por arco se basan en los mismos principios que la soldadura por arco. Con ellos se pueden cortar diversos materiales a grandes velocidades, pero, como en la soldadura, también dejan una zona afectada por el calor que se debe tener en cuenta, en particular en las aplicaciones críticas. La American Welding Society (AWS) y el American National Standards Instituto (ANSI) publican las especificaciones para los electrodos y metales de aporte (incluyendo tolerancias dimensionales, procedimientos y procesos de control de calidad). Algunas especificaciones aparecen en las Especificaciones para Materiales Aeroespaciales (AMS, por sus siglas en inglés) editadas por la Society of Automotive Engineers (SAE). Los electrodosse venden por peso y están disponibles en varios tamaños y especificaciones. Como se dijo anteriormente la resistencia de un electrodo estará en función a la utilidad que se vaya a darle en la siguiente tabla podemos apreciar la designación de electrodos. 30.30 En la tabla 30.1 existe una columna sobre la distorsión de los componentes soldados que está ordenada de la menor a la mayor distorsión. Explique por qué varía el grado de distorsión entre los diferentes procesos de soldadura.

Nos permite desarrollar las respuestas teniendo en cuenta la importancia de las perlas de soldadura en capas y la calidad de sus interfaces. Por ejemplo, puede haber preocupaciones con respecto a la resistencia de la soldadura ya que las interfaces entre las perlas adyacentes

30.31 Explique la importancia de los esfuerzos residuales en las estructuras soldadas. Los esfuerzos residuales son un factor muy importante al momento de la soldadura estos esfuerzos son los causales de la mayor parte de fallas que se presentan después de la soldadura que pueden ser:   

Distorsión Alabeo Pandeo

Agrietamiento Al momento de soldar dos placas independientes de su geometría se pueden presentar múltiples fallas después del enfriamiento a temperatura ambiente de la zona soldada como alabeo, como la zona de soldado al enfriarse se contraerá y el resto de la placa se deformará longitudinalmente.

30.32 Comente sus observaciones en relación con la forma de los cordones de soldadura mostrados en la figura 30.5. ¿Cuáles recomendaría para hojas metálicas delgadas?

Efecto de la polaridad y el tipo de corriente en los cordones de soldadura: (a) corriente directa con polaridad directa; (b) corriente directa con polaridad invertida; (c) corriente alterna 30.33 ¿Por qué está limitada la soldadura por arco de oxígeno y de combustible gaseosos más bien a secciones delgadas? La temperatura de una flama reductora es menor, por lo que resulta adecuada para las aplicaciones que requieren poco calor, como la soldadura fuerte y blanda, y las operaci...