Manual Del Soldador Editorial Cesol Ocr PDF

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ÍNDICE Introducción a la tecnología de soldeo Ensayos y propiedades mecánicas Fundamentos de la Electricidad y el Magnetismo Introducción a la Soldabilidad El arco eléctrico Tensiones y deformaciones durante el soldeo Fuentes de energía para el soldeo por arco Aceros al carbono Uniones soldadas y t...

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ÍNDICE Introducción a la tecnología de soldeo Fundamentos de la Electricidad y el Magnetismo El arco eléctrico Fuentes de energía para el soldeo por arco Uniones soldadas y técnicas de soldeo Simbolización de las soldaduras Seguridad e Higiene Procesos de corte y resanado Soldeo oxigas Soldeo por arco con Electrodos revestidos Introducción al soldeo por Arco protegido por gas Soldeo TIG Soldeo MIG/MAG Soldeo por Alambre tubular Soldeo por Arco sumergido Soldeo por Resistencia Soldeo Fuerte y Blando Obtención de productos metálicos

Ensayos y propiedades mecánicas Introducción a la Soldabilidad Tensiones y deformaciones durante el soldeo Aceros al carbono Aceros de baja aleación Aceros recubiertos y plaqueados Aceros inoxidables Aluminio y sus aleaciones Níquel y sus aleaciones Cobre y sus aleaciones Titanio y sus aleaciones Imperfecciones de las uniones soldadas Control de calidad de las construcciones soldadas Cualificación de los soldadores Sistema Europeo armonizado para la enseñanza y formación en la tecnología de soldeo Símbolos y siglas Unidades Bibliografía

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INDICE

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3

Capítlclo 1:

Introducción a la Tecnología del Soldeo

5

Capítulo 2:

Fundamentos de la Electricidad y del Magnetismo

13

Capítulo 3:

El Arco Eléctrico

31

Cap(tulo.J:

Fuentes de Energía para el Soldeo por Arco

47

Capítulo 5:

Uniones Soldadas y Técnicas de Soldeo

67

Capítulo 6:

Simbolización de las Soldaduras

91

Capíflllo 7:

Seguridad e Higiene

113

Capíflllo 8:

Procesos de Corte y Resanado

141

Capítulo 9:

Soldeo Oxigás

169

Capítulo 10: Soldeo por Arco con Electrodos Revestidos

191

Capítulo 11 : Introducción al Soldeo por Arco Protegido con Gas

229

¡

Capítulo 12: Soldeo TIG

243

I

Capítulo 13: Soldeo MIGIMAG

289

·1

Capítulo 1.J: Soldeo con Alambre Tubular

331

Capítulo 15: Soldeo por Arco Sumergido

347

I

'~'.

~

Marcos

- 1-

Índice ClIpíllllo /6: Soldeo por Resistencia

.377

ClIpíllllv /7: Soldeo Fuerte y Blando

387

ClIpítlllv 18: Obtención de los Productos Metálicos

.405

ClIpítlllv 19: Ensayos y Propiedades Mecánicas

.413

Capítlllo 20: Introducción a la Soldabilidad

.421

Capítlllo 21: Tensiones y Deformaciones Durante el Soldeo

.427

Capítlllo 22: Aceros al Carbono

441

Capítlllo 23: Aceros de Baja Aleación

.453

Capítlllo 24: Aceros Recubiertos y Plaqueados

.465

Capítulo 25: Aceros Inoxidables

.473

Capítlllo 26: Aluminio y sus Aleaciones

····

PRESENTACIÓN

.499

Capítlllo 27: Níquel y sus Aleaciones

.519

Capítulo 28: Cobre y sus Aleaciones

533

Capítulo 29: Titanio y sus Aleaciones

543

Capítulo 30: Imperfecciones de las Uniones Soldadas

555

Capítulo 31: Control de Calidad de las Construcciones Soldadas

573

Capítlllo 32: Cualificación de Soldadores

581

Cuando iniciamos en CESOL las actividades de formación de Soldadores, nos encontramos con la no existencia de una publicación que recogiese los conocimientos teóricos que dichos profesionales necesitan para la mejor comprensión del trabajo que realizan . Si tenemos en cuenta: • La repercusión directa del trabajo del Soldador en la calidad y producitividad de las fabricaciones soldadas, y • Que nadie comete errores a propósito

Capítulo 33: Sistema Europeo Armonizado para la Enseñanza y Formación en la Tecnología del Soldeo

607

ANEXO A: Símbolos y Siglas

619

ANEXO B: Unidades

625

BIBLIOGRAFÍA

629

es obvio que cuanto mejor esté preparado un Soldador, mayor será la calidad y rentabilidad de su trabajo y, por lo tanto. mayor también será su estabilidad labpral. Por otro lado, la experiencia adquirida por CESOL en la formaciór¡ de Soldadores, nos ha demostrado que al Soldador le gusta conocer el por qué lle lo que hace y, además. lo aprecia. . Todo lo anterior nos ha \levado a la realización de este MANUAL QEL SOLDADOR, el cual ha sido redactado con los siguientes objetivos: • El que necesita cualquier Soldador que emplee procesos de soldeo por fusión o de soldeo fuerte o blando. • De fácil comprensión, incidiendo en los conceptos fundamentales esencialmente de forma gráfica.

- 2-

-3-

P r e s e II t a ci Ó II

---------------------

• Completo. en cuanto a los conocimientos que hoy en día se contemplan en Normas. y Planes Formativos. especialmente los de la Federación Europea de Soldadura. • Una guía para los Formadores. El Manual del Soldador está estructurado en los siguientes cinco grandes grupos de conocimientos:

! Capítulo 1

l . Generales de la Tecnología del Soldeo, capítulos I a 7. 1. Procesos de corte y de soldeo de mayor aplicación. capítulos 8 a 17. 3. Básicos de los materiales metálicos, capítulos 18 a 2 J. 4. Específicos de los materiales que más se emplean en las construcciones soldadas, capítulos 22 a 29. 5. Generales sobre calidad y reglamentaciones construcciones soldadas, capítulos 30 a 33.

aplicables

a

Introducción a la Tecnología del Soldeo

las

Se completa con los Anexos A y B, que clarifican las abreviaturas y unidades utilizadas en el texto. y con la bibliografía consultada. Confiamos que cumpla los objetivos antes expuestos y que sirva para efevar el prestigio de la Sociedad Industrial Española.

INDICE 1.1. Presentación histórica

6

1.2. Tecnologías de unión

8

1.3. Clasificación de los procesos de soldeo

-4-

10

1.3.1 . Procesos de soldeo por fusión

10

1.3.2. Procesos de soldeo en estado sólido

II

1.3.3. Procesos de soldeo fuerte y blando

11

-5-

Introducción a la Tecnología del Soldeo

- - - - Introducción a la Tecnología del Soldeo

1.1. Presentación Histórica

con buenas propiedades mecánicas. Estos primeros electrodos revestidos fueron aceptados lentamente por su elevado coste.

Aunque los metales han sido utilizados durante miles de años, nadie está seguro de como se obtuvo el primer metal útil. Pudo ser a partir de restos de meteoritos o, más probablemente, al calentar inadvertidamente minerales que contenían cobre, obteniéndose una masa de cobre impuro que fácilmente podía conformarse. Independientemente de su origen, la antigüedad del empleo de los metales ha sido confirmada por los descubrimientos de rliferentes piezas de bronce. Hachas, puntas de ianza y ornamentos han sido extraídos de antiguos emplazamientos humanos y los arqueólogos han podido demostrar que fueron fabricados y utilizados durante el período que se conoce como Edad de Bronce.

A partir de 1.930 las aplicaciones del soldeo por arco crecieron rápidamente: En este año se construye en Carr;lina del Sur un barco mercante totalmente soldado. que fue el precursor de los miles de barcos soldados construidos durante la Segunda Guerra Mundial. En la misma época los alemanes construyen los acorazados de bolsillo utilizando el soldeo por arco, tres de los cuales fueron botados entre los años 1.931 y 1.93..k

El empleo que pudieron dar al metal descubierto, estuvo limitado por el hecho de que la tecnología ·entonces disponible no ofrecía técnicas capaces de producir grandes piezas totalmente de bronce. Esto no fue un gran problema para el caso de hachas o dardos, utensilios a los que pudieron acoplar como mango, por diferentes métodos, un material de buena tenacidad como la madera, pero el problema de conseguir uniones aceptables metal a metal quedó sin resolver. Independientemente del desarrollo de las técnicas de soldeo, la incapacidad de unir pequeñas piezas metálicas entre sí para conseguir otras de mayor tamaño, o más complejas de forma, no fue solucionada definitivamente hasta el siglo pasado. Fue la revolución industrial la que incentivó la introducción a escala comercial de las técnicas de remachado, soldeo fuerte y blando, soldeo por fusión, etc. El soldeo por llama se desarrolló cuando fueron posibles el abastecimiento a escala industrial de oxígeno, hidrógeno y acetileno a precios accesibles, se inventaron los sopletes adecl1ados y se desarrollaron las técnicas de almacenamiento de dichos gases. En el año 1916 el soldeo oxiacetilénico era ya un proceso completamente desarrollado capaz de producir soldaduras por fusión de calidad en chapas finas de acero, aluminio y cobre desoxidado, existiendo sólo ligeras diferencias con los procesos utilizados en la actualidad. El arco eléctrico fue descubierto por Sir Humphrey Davy en 1.801, sin embargo el descubrimiento permaneció durante muchos años como una mera curiosidad científica. Los primeros electrodos utilizados fueron alambres desnudos de hierro que producían soldaduras débiles y frágiles. El arco, a menudo, sobrecalentaba el metal de aportación y se fragilizaba el cordón de soldadura por reacción con el aire. Para evitar estas dificultades se desarrollaron electrodos ligeramente recubiertos con diferentes materiales orgánicos e inorgánicos, no obstante,. éstos estuvieron dirigidos más a establecer y estabilizar el arco que a conseguir la protección y purificación del cordón. No fue hasta 1.912 que Strohmenger patentó en U.S.A. un electrodo fuertemente recubierto, capaz de producir a escala industrial soldaduras

- 6-

Sobre 1.935 se introduce el empleo de la corriente alterna, que frente ~ las ventajas que ofrecía presentaba el inconveniente de producir un arco inest¿ble, problema que se solucionó desarrollando revestimientos que se ionizan con m¡lyor facilidad. En 1.932 se empezó a utilizar como protección un fundente granulado que se depositaba progresivamente por delante del electrodo. El calor del arco fundía y descomponía el fundente produciendo la escoria y atmósfera protectora necesarias. El empleo del fundente granular y alambre continuo como electrodo. dio lugar en 1.935 al nacimiento del proceso denominado "arco sumergido". cuyas principales aplicaciones fueron en construcción naval y en la fabricación de tubería. El primer proceso con protección gaseosa empleó un electrodo no consumible de volframio y helio como gas de protección, recibió la denominación de TIG. El proceso todavía se mejoró cuando se introdujo el empleo de la corriente alterna. a la que se superpone una corriente de alta frecuencia y voltaje para mejorar la estabilidad del arco. El TIG, que resolvió el problema del soldeo de los metales muy reactivos. no se reveló útil a la hora de soldar secciones gruesas o aleaciones altamente conductoras del calor. Para salvar este inconveniente, en 1.948 el electrodo de volframio se sustituyó por un alambre continuo consumible, dando lugar a un nuevo proceso de soldeo por arco que se denominó MIG. El elevado precio de los gases de protección, argón y helio. hizo que para el soldeo del acero éstos se sustituyeran por una mezcla más económica formada por el gas inerte, oxígeno y anhídrido carbónico, el cual se descompone y reacciona durante el soldeo produciendo arcos más estables y más energéticos. Este nllevo proceso recibió el nombre de MAG y, por su bajo coste, fue rápidamente adopr ado en la industria del automóvil y en todas aquellas en las que las exigencias de calidad no fueran excesivamente críticas. El soldeo con electrodo revestido no pudo, en principio, ser mecanizado debido a que el electrodo no podía enrollarse en una bobina para ser alimentado continuamente, su recubrimiento se agrietaba y desprendía. El problema se resolvió

- 7-

Introducción a la Tecnología del Soldeo

----Introducción a la Tecnología del Soldeo

en 1.958 cuando se desarrolló el "alambre tubular". Consiste este a[ambre/electrodo en una varilla metálica hueca en cuyo núcleo se aloja el fundente, que ofrece la ventaja de ser fácilmente enrollable en una bobina y empleada en equipos con alimentación automática. Este tipo de electrodo es utilizable con y sin gas de protecci~n.

En la actualidad los desarrollos tecnológicos se centran en la aplicación de la microelectrónica y de [a informática, para un mejor control del arco y de los par:í.metros de so[deo. Más que [a aparición de nuevos procesos, se está consiguiendo la ampliación del campo de aplicación de los ya existentes a nuevos materiales no metálicos y a aleaciones metálicas hasta ahora difícilmente soldaples, sin olvidar la mecanización, automatización, robotización y control de los procesos mediante ensayos no destructivos y registro o lo constante; también se muestra la característica del arco (caractenstlca y característica de arco corto) y se puede observar que aunque varíe la caractenstlca del arco la tensión permanece constante.

~ ·521 V

.~ 20V

Característica de la fuente

Característica de arco largo Característica de arco corto

~

Intensidad (A) FIGURA 4.16: VARIACIÓN DE

~ 100 A 125 A Intensidad (A)

LA CORRIENTE EN UNA FUENTE DE ENERGíA-DE

INTENSIDAD CONSTANTE

- 60-

FIGURA

4.18: CARACTERíSTICA DE UNA FUENTE DE TENSiÓN CONSTANTE

-61-

Fuentes de Energía para el Soldeo por Arco - -

--Fuentes de Energía para el Soldeo por Arco

En el soldeo MIG-MAG. FCAW y SAW el alambre es alimentado a una velocidad constante y. para conseguir unas condiciones estables de soldeo. es necesario mantener la longitud del arco tan constante como sea posible. Se puede demostrar que para obtener la máxima velocidad de recuperación de cualquier pequeña fluctuación en la longitud del arco. es conveniente disponer de máquinas con características de tensión constante. En la práctica el voltaje de tales generadores no es constante. sino que cae ligeramente al aumentar la corriente. Con una máquina de tensión constante la variación de la intensidad es grande al .variar la longitud del arco y, como consecuencia. se puede controlar la longitud de arco de forma automática.

El factor de marcha (o factor de operación) es el porcentaje de tiempo. durante un período cualquiera, en el que una fuente de energía, o sus accesorios, pueden funcionar en las condiciones previstas sin sobrecalentarse.

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~ Tiempo (minu:os)

Duración del período

Duración del p( ríodo

FIGURA

tiempo de soldeo

al "C al

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Tiempo de soldeo

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1

4.9. Factor de Marcha

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4.19

duracion del periodo = tiempo de soldeo + tiempo de descanso

Quizás es el factor de marcha el parámetro que mejor determina el tipo de servicio para el cual se ha diseñado una fuente de energía. Así por ejemplo, las fuentes de energía diseñadas para el soldeo manual tienen normalmente un factor de marcha del 60%. Los procesos automáticos y semiautomáticos suelen requerir que el factor de marcha sea del 100%.

El factor de marcha dependerá de los parámetros de soldeo. cuanto mayor sea la intensidad de soldeo menor será el factor de marcha de la máquina.

4.10. Placa de Características de la Fuente de Energía

duración del periodo de tiempo

Ejemplo: Si se utiliza una fuente de energía que tiene un factor de marcha del 60%, significa que no se puede utilizar más de 6 minutos por cada 10 minutos de trabjo (ver figura 4. 19).

-62-

En las siguientes figuras (4.20 Y 4.21) se representa la placa de características de una fuente de energía para soldeo, suele estar situada en la parte posterior de la máquina y, como su nombre indica, hace una descripción de la máquina incluyendo el tipo de corriente de entrada. la de salida, clasificación en cuanto al proceso de soldeo, el factor de marcha, etc.

-63-

Fllelltes de Ellergía para el Soldeo por Arco __

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lipo de fuente de corriente:

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. Símbolo de la característica de la máquina

AC Corriente alterna r;=raruiiOi;;mirl;:;;-;:¡;;::~:::::__+...!id~e~n:!!t!!!ifi~ca§!!c~ioQ!·nLJ CC Corriente I Transformador de soldeo -(l)-continua Rectificador de soldeo

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Convertidor de so/deo

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AC Transformador de Soldeo - -CD- - Standards: VOE 0541 T~p : T 47 K 511 No.:

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