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SOLDADURA DE ARCO

UNIONES CON SOLDADURA AL ARCO

INTRODUCCION

Una vez que se ha aprendido a correr un cordón en la soldadura de arco, puede ensamblar las cinco uniones básicas y unirlas, una de cada vez, con un solo cordón sencillo con soldadura de arco. La soldadura de arco es la más adecuada para metal grueso, es decir, un metal más grueso que en el que se usa soldadura de oxiacetileno. Una ventaja de la soldadura de arco es que los metales gruesos se pueden soldar con más rapidez. Además, hay me nos deformación, porque el metal se empieza a fundir tan pronto se forma el arco. Por tanto, no es necesario precalentar el metal, como en la soldadura de oxiacetileno.

Veremos solamente la soldadura de metales de 6 mm y más de espesor, aunque se puede soldar cualquier espesor de metal con arco si el soldador tiene la experiencia necesaria.

Para empezar veremos cuales son las cinco uniones básicas.

CINCO UNIONES BASICAS.

Después de aprender a hacer soldaduras, el siguiente paso es aprender a ensamblar dos piezas de metal con diferentes uniones y lograr una buena soldadura de estas uniones.La mayoría de las soldaduras que se hacen en la industria son las uniones de piezas de metal para obtener formas particulares, tales como un automóvil, un barco o un carro de ferrocarril. Existen sólo cinco tipos de uniones básicas, pero hay muchas variaciones dentro de ellos.Por ejemplo en un astillero. Hay miles de uniones en un barco y kilómetros de soldaduras. Sin embargo, si pudiéramos examinar este barco, encontraríamos que todas las uniones recaen dentro de uno de los cinco tipos básicos:

1. Unión a tope2. Unión T3. Unión traslapada4. Unión a escuadra5. Unión de canto

LA UNIÓN A TOPE.

La unión a tope es la que más se utiliza en la industria debido a lo sencillo que es ensamblarla. Alrededor del 70% de todas las uniones utiliza das en la industria son a tope. En esa unión siempre se usa la varilla de soldadura.

LA UNIÓN T.

La unión T también tiene un uso muy extenso en la industria. Alrededor de 30% de todas las uniones son uniones T. Esta unión tiene el aspecto de una "T" invertida. Las uniones T se conectan con una soldadura de filete y se necesita utilizar varilla de soldadura

LA UNIÓN TRASLAPADA.

La unión traslapada se usa a veces en lugar de la unión a tope. En lugar de poner los extremos uno junto a otro, se traslapan o superponen. Los tanques para combustible son un buen ejemplo de la unión traslapada. La soldadura que se utiliza para unir las piezas de metal se llama soldadura de filete. En la unión traslapada es necesario usar varilla de soldadura.

LA UNIÓN A ESCUADRA.

Cuando se sueldan dos piezas de metal para formar una "carpa", la unión se llama unión a escuadra. Una unión a escuadra se puede soldar con o sin varilla de soldadura. Esta unión se usa en la fabricación de artículos tales como cajas, tanques y protectoras (guardas) de maquinaria.

LA UNIÓN DE CANTO.

La unión de canto se llama a veces unión de brida y su uso más frecuente es con metales de calibre delgado. Se puede soldar con o sin varilla de soldadura. Sin embargo, se suele soldar sin varilla, porque las bridas proveen suficiente metal llenador para la unión. Cuando esta unión está terminada, su aspecto es muy semejante al de una unión a tope .

SOLDADURAS DE FILETE

La soldadura que se deposita en una unión T se llama soldadura de filete. A la unión T se le llama con frecuencia unión de filete. Hay dos clases de soldadura de filete: la horizontal y hacia abajo . Ambas son de uso frecuente en la industria.

Siempre que sea posible se colocan las piezas a unir de modo de soldar la unión en la posición hacia abajo. En esta posición hacia abajo, la unión se puede soldar con más rapidez porque es posible usar electrodos más grandes y amperajes más altos que en la posición horizontal.

SOLDADURAS DE FILETE.

PASOS PARA HACER UNA SOLDADURA DE FILETE

HORIZONTAL.

1. Ensamble una unión T o una unión traslapada.

2. Obtenga un electrodo y gradúe el amperaje en la máquina.

3. Ponga a funcionar la máquina.4. Sostenga el electrodo de modo que apunte

hacia la esquina de la unión a un ángulo de 45 ° con la placa horizontal (Fig. 13-3).

5. El electrodo se debe inclinar de 15° a 20° en la dirección de movimiento (Fig. 13-3).

6. Bájese la careta frente a los ojos y forme el arco.

7. Suelde a lo largo de la unión.8. Observe con cuidado si el cordón está muy

alto o socavado. Aumente la velocidad o cambie el ángulo del electrodo para corregir estos defectos, si es que aparecen.

SOLDADURA DE FILETE HACIA ABAJO.

Este ejercicio es similar al de la soldadura de file te horizontal, excepto que se cambian la posición de la unión y el ángulo del electrodo.Para hacer una soldadura de filete hacia abajo, siga el procedimiento para la soldadura de filete horizontal, pero ponga la unión en el banco de soldar a un ángulo de 45 °, como se ilustra en la figura 13-4, en vez de ponerla plana o acostada en el banco. Además, cuando empiece a soldar, sostenga el electrodo en posición horizontal, inclinado 15° a 20° en la dirección de movimiento (Fig. 13-4).

PARA HACER UNA SOLDADURA DE FILETE HORIZONTAL DE TRES

PASADAS.

Esta soldadura se puede aplicar en una unión T o traslapada. Se utiliza para metal muy grueso. A fin de obtener la máxima resistencia, la soldadura debe ser más grande que la soldadura de filete de una pasada.


HORIZONTAL DE TRES PASADAS.

1. Prepare una unión T o traslapada.

2. Obtenga algunos electrodos.

3. Gradúe la máquina al amperaje correcto y póngala a funcionar. Bájese la careta sobre los ojos.

4. Corra el primer cordón en la esquina como soldadura de filete de una sola pasada (Fig. 13-5).



5. Limpie con cincel y cepillo y examine el cordón.

6. Corra el segundo cordón, la mitad sobre el primer cordón y la otra mitad sobre la placa, con el electrodo a un ángulo de 70° a 80° con la placa horizontal (Fig. 13-6).




8. Corra el tercer cordón, la mitad sobre el segundo cordón y la otra mitad sobre la placa vertical, con el electrodo a un ángulo de 35° a 45° con la placa vertical (Fig. 13-7).




Se puede depositar cualquier número de pasadas (Fig. 13-8). Sin embargo, se debe seguir el procedimiento antes descrito, es decir, todos los cordones en la placa o pierna horizontal se deben correr a un ángulo de 70° a 80° con la placa horizontal. Todos los cordones en la placa vertical se deben correr a un ángulo de 35° a 45° con ella.

En la figura 13-8 se ilustra una soldadura de filete de 16 pasadas hecha en una placa de 32 mm de espesor.



En la figura 13-11 se ilustran las fallas típicas en soldaduras de filete horizontales.

PASOS PARA HACER UNA SOLDADURA DE FILETE HACIA

ABAJO DE TRES PASADAS.1. Prepare la unión T.2. Coloque la unión T a un ángulo de 45°

con el banco de soldadura (Fig. 13-13A).

3. Obtenga un electrodo. Recuerde el amperaje más alto.

4. Gradúe el amperaje en la máquina. Ponga a funcionar la máquina y póngase la careta.

5. Forme el arco y corra una soldadura de filete sencilla en la esquina de la unión.

6. Sostenga el electrodo vertical a un ángulo de 15° a 20° en el sentido de avance.

7. Acabe de hacer la soldadura. Limpie con cincel, cepillo de alambre y examínela.

PASOS PARA HACER UNA SOLDADURA DE FILETE HACIA

ABAJO DE TRES PASADAS.

8. Suelde una segunda capa encima de la primera, con un ligero movimiento de costura o vaivén.

9. Cuando termine la soldadura, límpiela con cincel y cepillo y vuelva a examinarla.

10. Suelde la tercera y última capa con un movimiento de costura un poco más ancho (Fig. 13-13B). En los movimientos de costura, vibre un momento en los lados (x) para eliminar el socavado (Fig. 13-13B).

TIPOS DE SOLDADURAS DE

FILETE.

Hay tres tipos o formas generales de soldaduras de filete. En la figura 13-17 se muestra la forma ideal de una soldadura de filete. Todas las soldaduras de filete deben verse como ésta. pero como esa forma sólo se puede obtener con medios mecánicos, tales como maquinado y esmerilado, resultaría muy costosa.


FILETE.

En la figura 13-18 se ilustra una soldadura de filete convexa. La mayoría de las soldaduras de filete tienen ese aspecto, en especial cuando se hacen con electrodos convencionales, tales como E6012 o E6013. La cantidad de prominencia o que sobresale suele ser de 1.5 mm a 3 mm. Cualquier cantidad adicional es innecesaria y producirá desperdicio de metal de electrodo, pérdida de tiempo y mayor deformación.


FILETE.

La mayoría de las soldaduras de filete hechas con los nuevos electrodos con recubrimiento grueso y hierro en polvo, tienen el aspecto de la soldadura de filete cóncavo mostrada en la figura 13-19. La depresión o concavidad debe ser entre 1.5 mm y 3 mm. Si se excede de estas medidas, habrá soldadura débil y posibilidad de roturas.

CALIBRADORES DE

SOLDADURA DE FILETE.

La medida de una soldadura de filete se determina por la longitud de las piernas. En una soldadura de filete hecha en forma correcta, las longitudes de las piernas deben ser iguales (Fig. 13-20). Hay diferentes tipos de calibradores para filetes, pero todos están destinados a medir la longitud de las piernas y la garganta (Fig. 13-21).

LA UNIÓN A ESCUADRA.

No es difícil soldar una unión a escuadra, porque la V natural que forman las placas ayuda a guiar el electrodo y a mantener el metal de la soldadura en su lugar (Fig. 13-22A).

PASOS PARA SOLDAR UNA

UNIÓN A ESCUADRA. 1. Obtenga dos piezas de metal de alrededor de 50

mm x 150 mm x 6 mm.2. Prepare la unión a escuadra.3. Prepare la máquina, bájese la careta y suelde la

unión por puntos.4. Tome la misma posición como si fuera a correr

un cordón.5. Apunte el electrodo hacia la V e inclínelo a un

ángulo de 20° en la dirección del movimiento (Fig.13-22B). Recuerde mantener el electrodo a un ángulo de 90° con la unión (Fig. 13-22A).

6. Forme el arco y corra un cordón a lo largo de la unión.

7. Mantenga corto el arco y no permita que el me tal de la soldadura se derrame sobre los bordes de la V.

8. Si el metal tiende a derramarse o rebasar, aumente la velocidad del movimiento.

9. Deténgase, limpie con cincel y cepillo e inspeccione la soldadura.

PARA HACER UNA UNIÓN A ESCUADRA CON PASADAS

MÚLTIPLES.

Esta soldadura se utiliza para llenar las V de tamaño grande que se forman al unir placas muy gruesas a escuadra. Estas uniones no se pueden llenar con un cordón de soldadura. Esta unión es similar a la unión a tope en V sencilla y se puede usar para practicar una unión a tope en V sencilla (Fig. 13-24).

PASOS PARA HACER UNA UNIÓN A ESCUADRA CON PASADAS

MÚLTIPLES.

1. Prepare la unión a escuadra.2. Obtenga el electrodo y gradúe la máquina.3. Ponga a funcionar la máquina y bájese la

careta.4. Corra el primer cordón en la esquina como

cuando suelda una escuadra con una pasada.

5. Limpie con cincel y cepillo e inspeccione la soldadura.

6. Las pasadas siguientes se pueden aplicar como cordones sencillos o como costuras (Fig. 13-25).

7. Limpie con cincel cada pasada antes de aplicar la siguiente.

8. Siempre se debe mantener el electrodo a un ángulo de 90° con la unión e inclinado 20° en la dirección del movimiento.

LA UNIÓN A TOPE.

La unión a tope es la más difícil para llegar a do minarla. Requiere práctica y tiene un uso muy ex tenso en la industria. Se deben observar los siguientes aspectos con todo cuidado. Amperaje. Igual que en cualquier otra soldadura, un amperaje demasiado alto produce una quema dura pasada o perforación del metal. Un amperaje muy bajo produce penetración deficiente o nula. Alineación. La alineación es importante en cualquier unión, pero es esencial en la unión a tope.

LA UNIÓN A TOPE.

En la figura 13-27 se muestran los métodos correcto e incorrecto para la alineación de una unión a tope.

PREPARACIÓN DE LA UNIÓN.

Para que la unión quede fuerte, la soldadura debe penetrar por completo. Hay muchos soldadores que descuidan este punto tan importante y el resultado es una soldadura o unión deficientes. Si el espacio o separación son muy pequeños, será imposible la penetración en la unión (Fig. 13-28). Pero, si el espacio o separación entre las piezas es muy grande, la quemadura pasada producirá agujeros y demasiada penetración (Fig. 13-29).

PREPARACIÓN DE LA UNIÓN.

Con metal hasta de cierto espesor (más o menos 6 mm), es posible obtener penetración completa si se suelda en ambos lados de la unión (Fig. 13-30). Otras veces, no será posible obtener la penetración completa sin hacer alguna preparación de las orillas o bordes.

PREPARACIÓN DE LAS

ORILLAS O BORDES.

Conforme aumenta el espesor del metal, se hace más difícil o imposible obtener la penetración completa, salvo que se haga una preparación especial de las orillas del metal. Por ello, se modifican los bordes del metal para darles una conformación que permita buena penetración de la soldadura.

1. En metal de 1.5 mm a 6 mm, se puede formar una unión a tope sin necesidad de preparación especial de los bordes y se tendrá buena penetración,

2. En metal con espesor entre 6 mm y 19 mm, se forma una V sencilla (Fig. 13-31).

PREPARACIÓN DE LAS

ORILLAS O BORDES.

3. En metales de más de 19 mm de espesor, es mejor hacer una preparación en doble V (Fig. 13-32).

PASOS PARA SOLDAR UNA UNIÓN A TOPE.

1. Obtenga dos piezas de metal de alrededor de50 mm x 150 mm x 6 mm.

2. Prepare la unión a tope y suéldela por puntos, como se ilustra en la figura 13-33.

3. Forme el arco y suelde a lo largo de la línea de la unión, en donde los bordes del metal están sol dados por puntos.

4. Haga la soldadura como si corriera un cordón. Consulte los ángulos correctos del electrodo en la figura 13-33.

PASOS PARA SOLDAR UNA UNIÓN A TOPE.

5. Compruebe que el metal de la soldadura o charco se extiende y cubre ambas piezas de metal.

6. Después de concluir la soldadura, deténgase, limpie con cincel y cepillo de alambre y examínela. El centro de la soldadura debe alinear con el centro de la unión. El metal de soldadura de be estar distribuido con uniformidad en ambos la dos de la unión. El aspecto de la soldadura debe ser el mismo que el de un cordón sencillo (liso, ondulaciones uniformes, etc.) y habrá penetración completa.

Defectos comunes en uniones soldados con arco y su corrección.

HISTORIA

A finales del siglo XIX se hicieron experimentos con un electrodo de carbón y el intenso calor del arco eléctrico para unir metales. Unos cuantos años más tarde, se sustituyó el electrodo de car bón con una varilla o alambre de hierro desnudo, lo cual eliminó la necesidad de usar una varilla separada para relleno. A principios del siglo XX, se descubrió que se mejoraban las propiedades fí sicas, mecánicas y químicas de la soldadura, si se aplicaba un recubrimiento sobre el alambre de hie rro desnudo.

CARACTERISTICAS

El propósito del núcleo de alambre es conducir la energía eléctrica para el arco y suministrar el metal adecuado para el depósito.

IDENTIFICACION

Para poder mostrar la identificación daremos un ejemplo con un electrodo E6024 el cual nos dará la siguiente información:E : electrodo para soldadura de arco 60 : multiplicado por 1 000 es igual a una resistencia a la tracción de 60 000 psi 2 : posición plana (horizontal o hacia abajo) 4 : ca y ce (directa e inversa)

MEDIDA Y AMPERAJE

La medida del electrodo que se debe usar depen de de varios factores:

1. Espesor del metal;

2. Preparación de los bordes o filos de la unión,

3. Posición de la unión (plana, vertical, sobre cabeza);

4. Destreza del soldador.

MEDIDA Y AMPERAJE

El amperaje, por supuesto, dependerá dé lo siguiente:

1. Medida del electrodo seleccionado;

2. Tipo de electrodo seleccionado (un electrodo del tipo con polvo de hierro funcionará con un amperaje mucho mayor que uno que no tiene polvo)

3. La destreza del soldador.

MEDIDA Y AMPERAJE

MEDIDA Y AMPERAJE

Para determinar la medida de un electrodo, se mide el diámetro del núcleo de alambre. En conse cuencia, un método para determinar el amperaje consiste en medir el diámetro del núcleo de alam bre y encontrar el equivalente decimal de ese diámetro. Después, se puede usar el equivalente decimal para encontrar el amperaje aproximado para ese electrodo. Por ejemplo, un electrodo de 1/8 pulg, tiene un diámetro de 1/8 pulg. El equiva lente decimal de 1/8 es 0.125.

ELECTRODO CONHIERRO EN POLVO

Muchos electrodos contienen hierro en polvo en el recubrimiento. La cantidad de hierro en polvo agregada al recubrimiento puede ser desde canti dades muy pequeñas, hasta 60%. Cuando se suel da con corriente alterna y electrodos comunes, existe el problema de la estabilidad del arco. Con una máquina de ciclo de trabajo de 60% y la in versión de la corriente alterna, se intenta cortar el arco 120 veces por segundo. Esto hace que se extinga el arco o que se pegue el electrodo, pero se elimina con la adición de hierro en polvo.

VENTAJAS DELHIERRO

En muchos casos, la escoria forma un rizo y se separa de la soldadura. Aunque la escoria no forme el rizo, se puede eliminar con muy poco esfuerzo.

1. FACIL ELIMINACION DE LA ESCORIA

VENTAJAS DELHIERRO

Observe la diferencia entre la figura A y la figura B. La soldadura de la figura A se hizo con un electrodo E6012; la soldadura de la figura B se hizo con un electrodo con hierro en polvo. Con el electrodo de hierro en polvo se trabajó 30% más rápido y el aspecto de la soldadura fue mejor.

2. VELOCIDAD

A B

VENTAJAS DELHIERRO

Observe la diferencia en los recubrimientos que se muestra en la figura. Es un electrodo de la misma medida, pero el de la derecha tiene hierro en polvo y un recubrimiento mucho más grueso. Debido a la profunda taza o concavidad que se forma en el extremo del electrodo, se puede trabajar con un amperaje mucho mayor que con los electrodos sin hierro en polvo.

3. TRABAJOS A MAYOR AMPERAJE

VENTAJAS DELHIERRO

En la figura se muestra la excelente ductilidad de estos electrodos. Se corrió un cordón sobre una pieza de metal y después se dobló ésta a la forma ilustrada.

4. DUCTILIDAD

VENTAJAS DELHIERRO

Otra ventaja de los electrodos con hierro en polvo es la facilidad con que se pueden usar. Pero, debido al mayor amperaje, mayor velocidad y charco más grande que producen, se pueden experimentar ciertas dificultades para seguir formas curvas, como la ilustrada en la figura.

5. TRABAJABILIDAD

CALCULO DELOS ELECTRODOS

Para determinar la masa de acero depositada, es necesario calcular primero el volumen del metal depositado (área de la ranura o unión multiplicada por su longitud). Luego, este valor volumétrico se convierte en masa mediante el factor de 7.8 g/cm3 para el acero, finalmente este valor se divide por el rendimiento de la soldadura (aprox. 0,65). Cuando hay que incluir refuerzo para la solda dura, se suma a los requisitos para las soldaduras netas, sin esfuerzo.

SOLDADURA POR ARCO METALICO

• La soldadura de arco o soldadura de arco eléctrico es un proceso que tiene un uso muy extenso. Es un proceso en el cual funde los metales que se van a soldar. Este método se emplea en la construcción naval, de locomotoras, en calderas, en estructuras y otras ramas de la ingeniería.

• El arco es de temperatura muy alta (alrededor de 3.593 °C), hace que se fundan el metal que se va a soldar y el electrodo.

CIRCUITO PARA SOLDADURA

• El circuito empieza en A, en donde el cable del electrodo se conecta con una terminal y en B, es donde el cable de tierra (masa) se conecta a la otra terminal de la máquina soldadora. La corriente para soldadura fluye por el cable del electrodo hasta el porta electrodo; luego pasa al electrodo. Desde el metal que se va a soldar, retorna por el cable de tierra hasta la máquina de soldar, como lo indican las flechas.

SEGURIDAD EN LA SOLDADURA EN ARCO

• Con el equipo de seguridad se evitan:

- Descarga eléctrica.

- Deslumbramiento.

- Quemadura por el arco.

DESCARGA ELECTRICA

• Descarga o choque eléctrico puede ocasionar una violenta reacción e incluso la muerte. Para evitar las descargas se deben considerar lo siguiente:

- Apague la maquina cuando no esta en uso.- Use guantes cuando maneja el equipo.- Mantenga seco el equipo. - No se pare sobre agua cuando este soldando.- Tenga cuidado con la humedad de cualquier clase. Incluso la transpiración dentro de los guantes en un día muy caluroso puede ocasionar una descarga eléctrica.

Deslumbramiento

• La intensa luz que se produce en la soldadura de arco incluye rayos ultravioleta e infrarrojos. Estos rayos son similares a los del sol y pueden producir efectos semejantes.

• El deslumbramiento se produce cuando se ve un arco eléctrico sin tener una protección adecuada.

• Se puede decir si ha ocurrido o no deslumbramiento hasta unas seis a ocho horas más tarde y los síntomas incluyen sensación de ardor y una irritación semejante a la causada por la arena en los ojos. Es doloroso tanto con los ojos abiertos como cerrados.

• Por lo general los deslumbramientos ocasionales no producen daños permanentes en los ojos, pero si se repiten pueden causar cataratas y hasta ceguera permanente.

QUEMADURAS POR EL ARCO

• Los rayos ultravioleta y los infrarrojos también pueden ocasionar una seria quemadura por el arco.

• Para evitar quemaduras por el arco:

- use camisas de manga larga.

- conserve abotonado el frente de la camisa.

- use el equipo protector.

- revise la careta antes de empezar a soldar, para comprobar que el vidrio oscuro no este agrietado ni roto.

EQUIPOS DE SEGURIDAD

• Caretas

Las caretas se deben hacer de un material aislante fuerte, tal como fibra, con piezas laterales de 50 mm de anchura.Deben ser ligeras de peso. El casco o yelmo más adecuado es el que tiene la parte delantera movible, de modo que le permita levantar el lente o vidrio oscuro cuando no está soldando. Si no usa este tipo de casco, se deben emplear gafas protectoras especiales para quitar la escoria.

LENTES• Permitir que el soldador

pueda ver mientras está soldando, estos filtran los rayos perjudiciales de la soldadura de arco, se utiliza un lente de color en el casco o en la careta.

• Estos lentes suelen ser verdes, están graduados por número y están disponibles en tamaños estándar.

CORTINAS

• Todas las zonas o casetas para soldadura deben estar equipadas con cortinas de asbesto (amianto) o de lona resistente al fuego. El soldador que utiliza la caseta debe correr estas cortinas para evitar el peligro de un deslumbramiento para quienes pasen o trabajen en las inmediaciones.

OTROS EQUIPOS

• Guantes, traje

• Picasal, cepillos

MAQUINA PARA SOLDAR

• Maquina corriente alterna

• Maquina corriente continua

PORTA ELECTRODO

• Deben ser livianos

• Capaz de conducir corriente sin sobrecalentarse.

CONECTORES

• Permiten hacer cambios de cables, ya sea para conectar o desconectar.

GRAPAS PARA TIERRA

• Va en la pieza que se soldara

• Completa el circuito de sodadura

FORMACION DEL CORDON

• EXISTEN DIVERSAS FORMAS PARA REALIZAR UN CORDON

VERIFICACION DE CORDONES

• A. Un buen cordón con amperaje y velocidad correctos.

• B. Un cordón aceptable, pero con muy bajo amperaje.

• C. Un cordón deficiente: el amperaje fue muy alto.

• D. Un cordón aceptable: el amperaje fue muy bajo e hizo que el metal de la soldadura se acumulara en el metal que se soldó.

• E. Un cordón deficiente; también en este caso se usó una corriente incorrecta.

• F. Un buen cordón, pero la velocidad de avance fue muy baja. Observe que el cordón está muy ancho y muy alto.

• G. Un cordón deficiente: el amperaje estaba correcto, pero la velocidad de avance fue muy alta.

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