DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

Soldadura

Ing. Byron Criollo

Laboratorio # 5

TEMA:” SOLDADURA DE FILETE EN JUNTA EN T. POSICIÓN VERTICAL, FORMA ASCENDENTE Y DESCENDENTE CON MACROGRAFÍA”

NRC:4819

Autores: Cabezas Wilson

De la Cueva ChristianMontero JuanSalazar David

Sangolquí, 08/06/2012

Contenido1. Tema:...................................................................................................................................3

“Proceso GMAW: Soldadura de filete en junta en T. Posición vertical, forma ascendente y descendente con macrografía “.................................................................3

2. Objetivos.................................................................................................................................3

2.1. Objetivo General..........................................................................................................3

2.2. Objetivos Específicos..................................................................................................3

3. Marco Teórico........................................................................................................................3

3.1. Proceso GMAW..............................................................................................................3

3.1.1. Definición................................................................................................................3

3.1.2. Transferencia del metal.....................................................................................4

3.2. Soldadura de filete en junta en T...........................................................................5

4. Equipos y Materiales...........................................................................................................7

5. Procedimiento.......................................................................................................................8

6. Cuestionario.........................................................................................................................10

Macrografía..............................................................................................................................15

7. Conclusiones y Recomendaciones...............................................................................16

7.1. Conclusiones................................................................................................................16

7.2. Recomendaciones.....................................................................................................17

8. Bibliografía...........................................................................................................................17

Anexos...........................................................................................................................................18

9 Curva Voltios-Amperios...............................................................................................18

1. Tema: “Proceso GMAW: Soldadura de filete en junta en T. Posición vertical, forma ascendente y descendente con macrografía “

2. Objetivos2.1. Objetivo General

Manejar las variables del proceso GMAW (MIG), armando una viga tipo T y sometiéndola posteriormente a un ensayo de compresión.

Identificar las ventajas de este proceso de soldadura, comparándola con el proceso SMAW.

2.2. Objetivos Específicos Realizar una soldadura en una junta en T de filete, colocada en

posición vertical de manera descendente y ascendente con un proceso GMAW

Conocer sobre el proceso de soldadura con revestimiento gaseoso y sus características

Ejecutar una soldadura de junta T en filete, ascendente y descendente y comparar los resultados obtenidos

Determinar las características de penetración de los cordones de soldadura a través del análisis macrográfico

3. Marco Teórico

3.1. Proceso GMAW3.1.1.Definición

La soldadura GMAW (gas metal arc welding) o Soldadura MIG (metal inert gas) es también conocida como Gas Arco Metal o MAG, donde un arco eléctrico es mantenido entre un alambre sólido que funciona como electrodo continuo y la pieza de trabajo. El arco y la soldadura fundida son protegidos por un chorro de gas inerte o activo.

El proceso puede ser usado en la mayoría de los metales y la gama de alambres en diferentes aleaciones y aplicaciones es casi infinita.

El proceso G.M.A.W - MIG/MAG es una soldadura semiautomática que usa una pistola manual, en la cual el equipo alimenta el electrodo en forma continua. En este proceso, el soldador simplemente debe obturar y manejar la pistola durante el soldeo, mientras el equipo alimenta el alambre de aporte automáticamente, a diferencia de los procesos manuales, como el SMAW (electrodo revestido), en el que el operario tiene que recargar la pistola con una nueva varilla, cada vez que es necesario, hasta terminar el trabajo

3.1.2.Transferencia del metalComo en todos los procesos con arco, el consumible para la unión de las partes se puede depositar en varias capas de soldadura, y particularmente en el G.M.A.W - MIG/MAG, puede transferirse con tres métodos: cortocircuito, globular y spray (atomización).

• Transferencia por corto circuito: este sistema es el más utilizado en la aplicación MAG. El metal se deposita en forma de gotitas individuales, entre 50 y 200 por segundo, cuando la punta del electrodo toca el metal fundido de soldadura y hace cortocircuito. Se usan corrientes y tensiones bajas, los gases son ricos en dióxido de carbono y los electrodos son de alambre de diámetro pequeño.

Transferencia globular: es un método intermedio, se usa frecuentemente en la aplicación MAG y algunas veces en MIG. El metal se transfiere en gotas de gran tamaño y ocurre por gravedad cuando el peso de éstas excede la tensión superficial. Se usan gases ricos en dióxido de carbono y argón, produce altas corrientes que posibilitan mayor penetración de la soldadura y mayores velocidades que las que se alcanzan con la transferencia por corto

Transferencia spray (atomización): es el método clásico utilizado en la aplicación MIG. El metal de aporte es transportado a alta velocidad en partículas muy finas a través del arco, entre 500 y 2.000 por segundo. La fuerza electromagnética es alta, lo que permite atomizar las gotas desde la punta del electrodo en forma lineal hacia el área de soldadura. Se puede soldar a altas temperaturas, adicionalmente es preciso usar corriente continua y electrodo positivo para garantizar que las gotas se formen y se suelten a razón de centenares por segundo. El gas de protección es argón o una mezcla rica en argón.

3.2. Soldadura de filete en junta en TSe obtienen depositando un cordón de metal de aportación en el ángulo diedro formado por dos piezas. Su sección transversal es aproximadamente triangular.

Se usa para rellenar los bordes de las placas creadas mediante uniones de esquina, sobrepuestas y en T. Se usa un metal de relleno para proporcionar una sección transversal de aproximadamente la forma de un triángulo. Es el tipo de soldadura más común en la soldadura con arco eléctrico y en la de oxígeno y gas combustible porque requiere una mínima preparación de los bordes; se usan los bordes cuadrados básicos de las partes. Las soldaduras de filete pueden ser sencillas o dobles (esto es, soldarse en uno o ambos lados) y continuas o intermitentes (esto es, soldadas a lo largo de toda la longitud de la unión o con espacio sin soldar a lo largo de una orilla).

Parámetros de operación

La soldadura vertical puede realizarse en ascendente o descendente.

Dada la superior penetración de este sistema de soldadura respecto al del electrodo, se aconseja generalmente soldar en vertical descendente, obteniéndose una suficiente penetración y un aumento en la velocidad de avance de la antorcha, además de un buen aspecto del cordón.

En vertical los movimientos de soldadura pueden ser: a) MOVIMIENTO RECTILÍNEO: se aplica generalmente en el soldeo de chapas

finas y de cordón de raíz en chapas gruesas.

b) MOVIMIENTO EN ZIG-ZAG: apto para soldaduras de chapas medias y gruesas, y para soldaduras en pasadas superiores a la de raíz. El movimiento en zig-zag debe realizarse con rapidez para evitar descolgamientos del material fundido. Tanto en vertical ascendente como en descendente, la soldadura pendular debe realizarse reteniendo el movimiento en los extremos de la pasada y de forma rápida en el centro para que el cordón resulte plano y no se produzcan mordeduras. Para la soldadura en cornisa se utiliza el movimiento lineal en el caso de soldaduras de chapas finas. Si se trata de chapas gruesas, el movimiento lineal, al tenerse que realizar con escasa velocidad de avance, tiende a producir cordones descolgados de material; por tanto, para obtener un cordón más uniforme, se empleará el movimiento circular. Además, la longitud de arco debe ser corta, al igual que en la soldadura vertical.

La altura de la boquilla también influye en la Penetración; aumentando la altura, aumenta también el calentamiento de la zona de fusión, así la fuente de energía no necesita alimentar tanta corriente para fundir el alambre en un régimen de alimentación específico, debido a la característica autorreguladora de la fuente de tensión constante. Esto resulta en una disminución de la Penetración, de manera que cuando la altura disminuya, la Penetración aumenta y viceversa.

4. Equipos y Materiales 2 Placas de Acero de bajo contenido de carbono ( A36/ST-37) medidas

50x200x6mm. 2 Placas de Acero de bajo contenido de carbono ( A36/ST-37) medidas

50x200x6mm. Fuente de poder para soldadura GMAW

Electrodo E71T-11 Equipo de protección: Guantes, mandil, casco Piqueta y cepillo Soldadura MIG Millermatic 300

SOLDADORA MIG MILLERMATIC 300

PROVEEDOR COLIMPOMODELO MILLERMATIC 300PROCESOS: MIG(GMAW)

FLUX CORED (FCAW)

VOLTAJE DE ENTRADA: 200 / 230 / 460CORRIENTE DE ENTRADA: 54/ 47 / 23,5 aTIPO DE CONEXIÓN: TRIFÁSICAVELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN:

0.65-17.8 m/min (alambre)

TIPO DE FUENTE: CV(VOLTAJE CONSTANTE)TIPO DE CORRIENTE: DC(CORRIENTE CONTINUA)CICLO DE TRABAJO: 60% @ 300A / 32 VDCVOLTAJE DE CIRCUITO ABIERTO:

40 (MAX)

GASES DE TRABAJO: CO2, ARGÓN, AGA MIX

5. Procedimiento Fijar los parámetros de la máquina Realizar en una placa varios ensayos hasta adquirir destreza Mediante soldadura armar una viga tipo T con un cordón corrido

Someter la viga a un ensayo de CARGA a compresión. Punteamos a las chapas para formar el requerimiento de diseño de junta en T

Diseño de Junta

6. Cuestionario

A. Cuáles son las variables del proceso MIG

Las siguientes son algunas de las variables del proceso GMAW que afectan la penetración de la soldadura, la geometría del cordón y la calidad del depósito de soldadura en toda su extensión:

1. Corriente de Soldadura (Velocidad de Alimentación del Electrodo)2. Polaridad3. Voltaje de Arco (Longitud de Arco)4. Velocidad de Avance5. Extensión del Electrodo6. Orientación del Electrodo (Ángulo de Empuje o Ángulo de Arrastre)7. Posición de la Junta a Soldar8. Diámetro del Electrodo9. Composición del Gas de Protección y Flujo de Salida del Gas

B. Describa las propiedades del electrodo utilizado

Electrodo E71T-11

Es uno de los alambres tubulares de más amplio uso, por su versatilidad puede operar en toda posición en la soldadura de plancha fina hasta espesores de 1/2” en aceros al carbono. Su arco de soldar es suave, con poca salpicadura y excelente acabado en sus cordones. No necesita ningún gas de protección, o sea, es autoprotegido.

Además, garantiza cordones de soldadura con buen acabado sometidos a corrientes de aire moderadas. Por lo tanto, es una selección adecuada para el trabajo en campo. Puede ser empleado para pase simple o pases múltiples, en aplicaciones semiautomáticas o automáticas. No esta diseñado para ser usado en estructuras sometidas a condiciones sísmicas. Para los Ø: 0,9 mm a 1,2 mm, el espesor máximo recomendado de plancha a soldar debe ser hasta 7,9 mm (5/16”) y en los Ø: 1,7 mm, 2,0 mm y 2,4 mm, el espesor máximo recomendado de plancha a soldar debe ser hasta 12,7 mm (1/2”).

C. Cuál es la función del gas en el proceso de soldadura

Los gases tienen dos funciones importantes: Formar el arco voltaico (plasma térmico). Proteger la zona fundida y el electrodo de los gases contaminantes de la

atmósfera.

La energía que se genera en el arco depende de la naturaleza del gas de protección y de los vapores que se forman a partir del metal de base; por este motivo, con algunos gases se obtiene mayor penetración que con otros.En la atmósfera, existen gases como el hidrógeno y el oxígeno que -al entrar en contacto con el metal fundido- lo contamina, oxidando o fragilizando la

región soldada; de ahí, la gran importancia de que el gas usado proteja correctamente la región fundida y al electrodo incandescente. Para procesos MIG, los gases inertes más usados son Argón, Helio o una combinación de ambos.

Los gases activos (MAG) usados son: Dióxido de carbono (para soldar aceros no aleados), Nitrógeno (para cobre y soldaduras sin responsabilidad), Dióxido de carbono + Argón (para soldar aceros no aleados y de baja aleación). El alto precio del Argón hace que en la región se use más el proceso MAG con Dióxido de Carbono.Para lograr una mejor estabilidad del arco y hacer que la transferencia metálica sea de tipo Spray, se acostumbra a mezclar el Argón con un pequeño porcentaje de Oxígeno. El Argón, por su mayor estabilidad y disponibilidad, se puede usar para soldar cualquier tipo de material. Pero el Helio, por su mayor concentración enérgica, permite soldar con mayores penetraciones.

D. Cuáles son las ventajas y desventajas del proceso MIG frente al proceso SMAW

Ventajas

La soldadura G.M.A.W - MIG/MAG, cuenta con grandes ventajas frente a otros procesos de soldeo, entre las que se destacan:

Es la soldadura más limpia en la industria, no produce escoria, simplemente un polvillo de óxido que es muy fácil de retirar después del trabajo.

Gran velocidad de soldadura, ya que la aportación se realiza mediante un alambre continúo y no es necesario interrumpir el proceso para cambiar el electrodo.

Soldadura con bordes más cerrados y acceso a puntos difíciles en diferentes posiciones.

Su eficiencia reduce significativa del costo total de la operación de soldadura, el desperdicio de material y simplifica las operaciones de limpieza.

Obtención de uniones menos sensibles a la corrosión, debido a que al gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el charco de fusión.

Se puede trabajar en todas las posiciones independiente de la forma en que se realice el proceso, sin embargo, depende de la habilidad del soldador y el tipo de transferencia que se emplee, ya que para lograr la

transferencia spray y globular, por ejemplo, se recomienda trabajar en posición plana.

Capacidad de ser usada para soldar la mayor parte de los metales industriales como el aluminio, magnesio, aceros al carbón, aceros inoxidables, cobre, níquel, titanio y otros.

Limitaciones Este proceso requiere más inversión que otros y no es recomendable

para montajes al aire libre, ya que las corrientes de aire afectan la protección gaseosa, además, los equipos no son portátiles.

Es una soldadura multipropósito, pero por la variedad de consumibles que se requieren y el alto costo de los equipos, la inversión es mayor, por ello la eficiencia y productividad benefician, especialmente, la producción en serie.

El conocimiento y el control de estas variables son esenciales para la producción de soldaduras consistentes y de una calidad satisfactoria. Estas variables no son completamente independientes y el cambio en el valor de alguna de ellas generalmente requiere un cambio en alguna o en varias de las otras para producir los resultados esperados.

E. En los ensayos realizados para determinar la condición de las variables que intervienen en el proceso MIG, indique cuál de las condiciones fue la más favorable para obtener la mejor soldadura y porqué?

Cordón descendente

- variableso V=21.5(V)o VeAp=395

- Formamos el arco en la parte superior izquierda y procedemos a soldar, avanzando hacia la parte inferior

- Tomar en cuenta la dirección de la inclinación de la boquilla; contraria a la inclinación de avance del proceso SMAW, es decir, el avance debe ser en empuje

- El ángulo de trabajo es de 45º- El movimiento de avance debe ser en zig-zag- El avance debe ser probado dependiendo de la velocidad de aporte del

alambre, en este caso era un poco lentoEl cordon aparentemente esta formado estéticamente de una buena manera, es decir es un cordon son cráteres.

F. Con cuál de las condiciones se obtuvo la mayor penetración explique

Cordón ascendente

- Procedemos a calibrar la maquina.o V=20.5(V)o VeAp=310

- Formamos el arco en la parte inferior derecha y procedemos a soldar, avanzando hacia la parte superior

- Tomar en cuenta la dirección de la inclinación de la boquilla; el avance debe ser en empuje

- El ángulo de trabajo es de 45º- El movimiento de avance debe ser en zig-zag- En este caso la velocidad de avance era lenta

Macrografía

7. Conclusiones y Recomendaciones7.1. Conclusiones

Debido a la facilidad de manipulación en el proceso de soldadura descendente, los resultados obtenidos fueron notoriamente mejores que en el proceso de soldadura ascendente

Para la soldadura ascendente la alimentación del electrodo debe ser menor a la de soldadura descendente, debido a que necesitamos una fundición rápida.

Un proceso GMAW es superior en acabado y produce menor escoria que un proceso SMAW, además se puede acceder a puntos en los que la soldadura SMAW tendría dificultades

Las desventajas principales son el costo del equipo y la dificultad al realizar soldadura al aire libre

El alto precio del Argón hace que en la región se use más el proceso MAG con Dióxido de Carbono.

7.2. Recomendaciones Es importante tomar en cuenta los parámetros que diferencian una

soldadura realizada de forma ascendente o ascendente, para de esta manera tener una mejor regulación al momento de soldar

Mantener constante la altura del arco, para evitar defectos en la soldadura

8. Bibliografía http://www.serchtemuco.cl/soldaduras/Proceso%20MIG.pdf http://www.canbus.galeon.com/soldadura/proceso_gmaw.htm http://www.metalactual.com/revista/10/procesos_soldadura.pdf

Anexos9 Curva Voltios-Amperios