Soldadura por arco electrico

REFRIGERACION ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO SMAW La selección y control de la corriente son aspectos muy importantes en el proceso de soldadura. La cantidad de corriente que fluye a través de un arco es proporcional al calor aplicado a la junta que se va a soldar. Si se incrementa la corriente se obtiene un efecto calorífico mayor del arco. Se pueden encontrar dos tipos de fuentes de poder: las de corriente alterna y las de corriente continua. MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA Como su nombre lo indica, proporcionan un voltaje y corriente alterna. Como su grafica es senoidal, y el arco depende de la intensidad de la corriente, habrá momentos en que el valor de la corriente es cero; a causa de esto, hay algunos electrodos que no deberían usarse con este tipo de corriente. MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA Estas máquinas tienen un voltaje directo y por tanto una corriente de tipo directo o que fluye en una sola dirección. En la maquina se puede cambiar la polaridad, así que se puede definir cual será el cátodo y el ánodo dependiendo del tipo de material a soldar. El tipo de polaridad a escoger depende en muchos casos de lo que ocurre en un arco eléctrico ELECTRONES IONES Cuando un arco se forma, el gas que esta en ese arco se ioniza, osa que los átomos del gas se le “ salen “ algunos electrones quedando cargados positivamente llamándose iones positivos y son mucho mas pesados que los electrones liberados. En otras palabras en el arco se encuentran juntos electrones con carga negativa y mucho mas pequeños que los iones con carga positiva y mucho mas pesados. Los iones positivos y pesados se dirigirán hacia en cátodo de la fuente y los electrones hacia ánodo de la fuente. Los electrones por ser mas ágiles y rápidos, chocarán con el anodo de la fuente, creando mayor impacto y por tanto mayor calor en la pieza conectada a dicho ánodo. Los iones positivos mucho mas pesados y menos ágiles, en su choque con la pieza conectada al cátodo de la fuente, originarán menos calor. Dependiendo de esto hay dos tipos de conexión: Refrigeración Ing. Antonio Favio Ospino 2 CONEXIÓN DE POLARIDAD DIRECTA O NORMAL El electrodo se conecta al polo negativo de la fuente y la pieza al polo positivo de la fuente. Al formarse el arco , los electrones se dirigen hacia la pieza, y los iones hacia el electrodo. La pieza se calentará mucho mas que el electrodo ELECTRODO MAQUINA SOLDAR + PIEZA Con la polaridad directa, los electrones golpea la pieza de trabajo a alta velocidad y el material se calienta muchos más rápido que le electrodo. Esta situación en una ventaja en la soldadura de piezas grandes, debido a que aplica calor donde se necesita. CONEXIÓN DE POLARIDAD INVERSA El electrodo se conecta al polo positivo de la fuente y la pieza al polo negativo de la fuente. Al formarse el arco, los electrones se dirigen hacia el electrodo, y los iones hacia la pieza. El electrodo se calentará mucho mas que la pieza ELECTRODO MAQUINA SOLDAR + PIEZA Esta situación es recomendable para soldar piezas delgadas.Muchas operaciones de soldadura se hacen con corriente directa, debido a que se puede manejar en todas las situaciones y trabajos; ordinariamente suministra un arco más estable. Si bien no se puede hacer todo el trabajo con corriente alterna, cerca del 90% de todos los trabajos puede hacerse con ella y por otro lado, el equipo es mas sencillo y barato que el de corriente directa. EQUIPOS PARA SOLDADURA POR ARCO FUENTE DE PODER Se pueden conseguir con su propia fuente de poder o sin fuente de poder. CABLES PARA SOLDAR Los cables que conectan un porta electrodo y un metal común a una fuente de soldadura deben tener el tamaño adecuado. Mientras más largo sea el cable, tanto mayor será su diámetro. Refrigeración Ing. Antonio Favio Ospino 3 TAMAÑO DE LA MAQUINA EN AMPERIOS PORCENTAJE DE CICLO DE SERVICIO EN QUE FUNCIONA LA MAQUINA EN UN PERIODO DE 10 MINUTOS 100 200 300 20% 50% 60% LONGITUD COMBINADA DEL ELECTRODO Y EL TRABAJO O CABLE DE TIERRA TAMAÑO Y TAMAÑO Y TAMAÑO Y DIAMETRO DIAMETRO DIAMETRO PARA PARA 0 – 50 FT PARA 50 – 100 100 – 150 FT FT 8 3 1/0 4 3 1/0 3 2 1/0 PINZAS DE CONEXIÓN A TIERRA La conexión del metal común a un cable de tierra debe ser correcta y firme para evitar pérdidas eléctricas en dicha conexión. PORTALECTRODO Es un dispositivo empleado para unir un electrodo a un cable para soldar. La elección de un buen portaelectrodo se basa en: • • • • Facilidad de operación mientras se porten guantes pesados. Aislamiento contra cortocircuitos Escala de temperaturas. Sujeción positiva de los electrodos. ELECTRODOS NORMAS DE LONGITUD La longitud normal a los electrodos para soldadura al arco metálico es normalmente de 35,56 cms o 14”. Los electrodos de diámetros pequeño ( hasta 1/16” ) pueden tener longitudes de 9” a 12 “. Los electrodos de diámetro grande ( hasta 3/8” ) se consiguen en longitudes de hasta 18”. Los diámetros comerciales son 3/32” , 1/8”, 5/32” y 3/16”. NORMAS DE DIÁMETRO Los electrodos para arco metálico se encuentran en diámetros desde 1/16” hasta ½”. NORMAS DE ETIQUETADO Según la AWS el sistema de etiquetado o nomenclatura es: E–UXYZ Donde: E es una letra estandar y fija que va con todos los Electrodos. U: Primer digito de la resistencia a tensión en miles de Psi X: Segundo dígito de la resistencia a tensión en miles de Psi. Y: Posición de soldadura Z: Tipo de revestimiento y corriente con borde de conexión a la fuente de soldadura. Refrigeración Ing. Antonio Favio Ospino 4 VALORES DE Y Todas las posiciones Filete plano y horizontal Plana, horizontal y vertical descendente 1 2 3 VALOR DE Z TIPO REVESTIMIENTO 0 CELULÓSICO CON SODIO CELULÓSICO CON POTASIO RUTILO CON SODIO RUTILO CON POTASIO RUTILO CON POLVO DE HIERRO BAJO HIDRÓGENO CON SODIO BAJO HIDROGENO CON POTASIO HIERRO EN POLVO Y OXIDO DE HIERRO BAJO HIDROGENO CON POLVO DE HIERRO 1 2 3 4 5 6 7 8 TIPO CORRIENTE A EMPLEAR CD POLARIDAD CA o CD +o- CA o CD CA o CD CA o CD +o- CD + CA o CD + CA o CD +o- CA o CD + + De acuerdo a lo anterior, hay varios tipos de electrodos: • • • • Celulósicos: Tienen alta penetración, se emplean en todas las posiciones y la escoria es delgada. Rutílicos: Para baja y media penetración, pueden utilizar corriente alterna o continua, la escoria que dejan es densa. Bajo Hidrógeno: Bajo contenido de hidrógeno, de media penetración, arco suave, se emplean para todas las posiciones y para aceros de difícil soldabilidad. Otros: Para soldaduras especiales. Ejemplo un electrodo E 7024, dice que: • • • • Resistencia a tensión de 70.000 Psi. Posición de soldadura: Filete plano y horizontal. Tipo de revestimiento: Rutilo con sodio Tipo de corriente : alterna o continua ( conectada a la terminal - ) ELEMENTOS DE PROTECCIÓN LENTES Es uno de los elementos de protección mas importantes y se definen por el número de sombra o filtro, a mayor número mas oscuro será. Refrigeración Ing. Antonio Favio Ospino 5 NUMERO DE FILTRO O SOMBRA Nº 2 Nº 5 Nº 6 Nº 8 Nº 10 Nº 12 Nº 14, ADEMAS DE ANTEOJOS TEÑIDOS CONTRA DESTELLOS TIPO DE TRABAJO Operaciones o inspecciones de soldadura y corte distantes, o trabajo cerca de soldadura Soldadura con gas, boquillas delgadas y corte con secciones delgadas Soldadura de arco metálico empleando menos de 30 amperios; soldadura con acetileno; cortes de espesor mediano. Soldadura con arco metálico hasta 75 amperios, soldadura con gas; corte de secciones gruesas Soldadura de arco metálico y corte con amperajes de 75 a 200; soldadura de protección con gas y corte hasta 30 amperios Soldadura de arco metálico y corte con amperajes de 200 a 400; soldadura de protección con gas y corte de 150 a 200 amperios Soldadura de arco metálico y corte de mas de 400 amperios; soldadura de protección con gas y corte de mas de 200 amperios CARETA DE PROTECION De color negro plomado. PETO O DELANTAL Debe ser en cuero y en caso de excesivo trabajo, con estructura plomada. PROTECTORES DE BRAZO Del mismo material del peto. GUANTES Ser en cuero grueso, u otro material flexible resistente al calor y radiaciones. POSICIONES PARA SOLDADURA POR ARCO En el proceso de soldadura por arco eléctrico se puede aplicar con las siguientes posiciones POSICION PLANA Refrigeración Es aquella en que el trabajo está debajo de la mano y el metal se deposita sobre un plano horizontal. La ejecución de cordones en esta posición es fácil y económica. POSICION VERTICAL Los cordones de soldadura se ejecutan siguiendo la dirección de un eje vertical. El electrodo se puede desplazar de dos formas: de arriba hacia abajo o viceversa. POSICION HORIZONTAL Los cordones de soldadura se ejecutan siguiendo la dirección de un eje horizontal. El electrodo se puede desplazar de dos formas: de izquierda a derecha o viceversa. POSICION SOBRECABEZA 6 Ing. Antonio Favio Ospino Refrigeración 7 Ing. Antonio Favio Ospino A diferencia de la posición plana, la mano se coloca debajo del trabajo. TECNICA PARA SOLDAR CON ARCO Antes de encender el arco, el operario debe realizar las siguientes comprobaciones: 1. Asegure al trabajo las líneas conectadas a tierra. 2. Ajuste la carátula del selector de corriente de la máquina de soldar para que genere el calor apropiado. 3. Ajuste el switch de polaridad de la maquina soldadora para trabajar con el electrodo apropiado. 4. Conecte el switch de potencia. 5. Sujete el extremo expuesto del electrodo firmemente en el porta electrodo. El operario queda entonces preparado para cubrirse los ojos con un casco y formar la chispa. En el instante en que el extremo del electrodo toca al trabajo, fluye una corriente intensa a través del electrodo, calentándolo, y si no se mueve el electrodo, originará que se suelde al trabajo o quedándose pegado. Refrigeración 8 Ing. Antonio Favio Ospino Por lo tanto, se sugiere que el operario soldador arrastre el electrodo una distancia de unos 5 centímetros sobre la superficie de la pieza de trabajo con el fin de hacer saltar el arco. A continuación, puede alzarse el electrodo hasta una distancia aproximadamente igual al diámetro del electrodo a medida que la acción de la formación del arco se vuelve continua. Otro método consiste en golpear ligeramente el extremo del electrodo contra la pieza de trabajo para hacer que el electrodo salte una distancia corta por efecto de elasticidad. Al saltar el electrodo se debe mantener una longitud de arco apropiada. Una vez iniciado el arco es necesario mantener una longitud de arco cercana a los 6 milímetros durante unos dos segundos para permitir que el metal común ( el trabajo ) alcance la temperatura adecuada para soldar. Las soldaduras de mejor calidad se aplican mediante longitudes de arco cortas, mas o menos iguales al diámetro del electrodo. MOVIMIENTO DEL ELECTRODO No existe un solo patrón que sea el mejor para todos los trabajos de soldadura. Tres movimientos de los electrodos forman base para la mayoría de los trabajos de soldadura de posición plana: circular, zigzag y semicircular Refrigeración Ing. Antonio Favio Ospino 9 El tipo de movimiento circular y semicircualrt se emplea para presentación de soldadura; el tipo zigzags para relleno de soldadura. El movimiento circular se emplea también para soldadura horizontal pero el movimiento descendente es más rápido que el movimiento ascendente. MOVIMIENTO ELECTRODO DIRECCION AVANCE Para hacer la soldadura en la raíz y rellenar el talón, se emplea un movimiento del electrodo de adelante hacia a tras lentamente mientras se avanza en la pieza de trabajo. AJUSTE DE LA MAQUINA SOLDAR El ajuste correcto de la fuente de poder es importante para que la operación de soldadura sea eficaz, en cuanto al tipo y la intensidad de la corriente a aplicar en cual depende generalmente del electrodo a emplear. ALGUNOS TIPOS DE ELECTRODOS E 6110 E6011 CORRIENTE EN AMP POLARIDAD 80 – 120 80 – 130 ELECTRODO DE CC + ELECTRODO DE CA O CC + Refrigeración E6012 E6013 E6024 10 80 – 120 80 – 120 120 – 150 Ing. Antonio Favio Ospino ELECTRODO DE CA O CC ELECTRODO DE CA O CC ELECTRODO DE CA O CC + O CC - El control del amperaje es muy importante pues si el amperaje es demasiado bajo se obtendrá una fusión deficiente y penetración inadecuada; si el amperaje es demasiado alto ocurrirán cortes más profundos y el deterioro del recubrimiento fundente. Si se desean mas detalles de los amperajes para cada electrodo, se deben consultar los manuales del fabricante. EL ANGULO DEL ELECTRODO Se puede decir que el ángulo entre el electrodo y la pieza de trabajo debe ser tal que se aproveche la fuerza del arco para penetrar en el metal común y obligarlo a que regrese al crater de la soldadura que oscila entre los 70º y 75º LONGITUD DEL ARCO La longitud del arco tiene una relación con la entrada de calor total a la junta. Un arco corto produce menos calor que un arco largo porque la longitud del arco controla el voltaje a través del arco y la entrada de calor ( watios ) es el producto del voltios por amperios. Refrigeración 11 Ing. Antonio Favio Ospino Si el electrodo esta muy separado de la pieza de trabajo, se creará sobre calentamientos en la pieza de trabajo que pueden dañar el proceso de soldadura. Recuerde que puede alzarse el electrodo hasta una distancia aproximadamente igual al diámetro del electrodo a medida que la acción de la formación del arco se vuelve continua. Trate de mantener esa distancia durante el proceso de soldeo. ALGUNAS POSICIONES PARA SOLDAR JUNTA A TOPE EN POSICIÓN PLANA Tecnica y resultados de una junta a tope en posición plana soldada desde ambos lados A ) primer paso. B ) segundo paso JUNTA A TOPE EN POSICIÓN VERTICAL Juntas a tope en posición vertical. A ) Vertical hacia arriba. B ) Vertical hacia abajo Refrigeración Ing. Antonio Favio Ospino 12 JUNTA T EN POSICIÓN HORIZONTAL Juntas T en posición horizontal. A ) paso sencillo. B ) paso multiple. JUNTAS T EN POSICION PLANA Juntas T en posición plana. A ) paso sencillo. B ) Pasos multiples JUNTA RECUBRIMIENTO VERTICAL JUNTA A TOPE SOBRECABEZA Refrigeración 13 JUNTA A TOPE EN POSICION HORIZONTAL Ing. Antonio Favio Ospino JUNTA T POSICION VERTICAL PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR CON ELECTRODO REVESTIDO • • • • • • • • • • • • Tener en cuenta las medidas de seguridad en cuanto a caretas, lentes o sombras, petos o delantal de soldadura, guantes y demás prendas de seguridad. Identificar el material a soldar. Preparar la junta a soldar verificando sus dimensiones, que este libre de óxidos, grasas, pinturas u otras sustancias. Sujetar la pieza de trabajo a la mesa de soldadura ya sea por una prensa u otro medio de sujeción. Seleccionar el electrodo adecuado al material y a la posición de soldadura. Conectar el cable de tierra o de trabajo a la mesa de trabajo. Establecer en la maquina el tipo de corriente, rango de amperaje y tipo de polaridad en la máquina de soldadura. Encender la máquina de soldadura. Conectar el electrodo en el porta electrodo de la maquina de soldadura. Colocar el electrodo cerca de la pieza de trabajo para encender el arco y realizar el procedimiento de soldeo. Después de haber hecho el cordón de soldadura quite el electrodo del sitio de trabajo para suspender el arco. Apague la maquina de soldadura.