Manual de conceptos básicos en soldadura y corte Soldadura y corte con gas de protección para procesos: GMAW (MIG/MAG) GTAW (TIG/TAG) FCAW (Tubular) PAW (Plasma) OAW (Oxiacetileno) OFC-A (Oxicorte-Acetileno)

MANUAL DE CONCEPTOS BÁSICOS EN SOLDADURA Y CORTE

SOLDADOR SOLDADURA Y OXICORTE CON GAS DE PROTECCIÓN

ÍNDICE Introducción

6-9

Proceso de soldadura MIG/MAG

10-13

Proceso de soldadura TIG

14-20

Proceso de soldadura PAW (Soldadura por arco plasma)

21

Tipos de uniones

22-27

Defectos y causas en las soldaduras

28-29

Gases de protección

30-33

•

Soldadura MIG/MAG

•

Soldadura TIG

Datos de soldadura •

Soldadura MIG/MAG

•

Soldadura alambre tubular – FCAW

•

Soldadura TIG

34-40

Corte con oxiacetileno

41

La seguridad siempre

49

Gases de protección

Gases para la soldadura MIG/MAG Aceros al Carbono y de baja aleación Los gases FERRO D y G, INFRA MIXX 200/25, INFRA MIXX 200/20, INFRA MIXX 200/8, INFRA MIXX 200/2, INFRA MIXX 200/02, INFRA MIXX 200/05, se emplean para soldar aceros al Carbono. La elección depende de la composición del acero y de los requerimientos de operación.

Líneas generales La penetración se incrementa cuanto mayor es el contenido de CO2.

INFRA MIXX 200/20

El nivel de salpicaduras se incrementa cuando aumenta el contenido en CO2. Se debe elegir FERRO D para espesores pequeños (menores a 10 mm), INFRA MIXX 200/8 para espesores intermedios (menores a 15 mm), mientras que el gas INFRA MIXX 200/20 y/o FERRO G dan mejores resultados para materiales más gruesos (mayores a 15 mm) y para el trabajo en posición. La mezcla INFRA MIXX 200/05 puede emplearse en lugar del INFRA MIXX 200/02, FERRO G cuando se requiera mayor velocidad de soldadura.

CO2

Los aceros que contienen Cromo necesitan un tratamiento especial. Existe el riesgo de que el CO2 pueda reaccionar con el Cromo para formar carburos de Cromo, lo que disminuye las propiedades del acero. La cantidad de CO2 que puede tolerar el acero, depende del contenido de Cromo del mismo. Sin embargo el CO2 se debe de mantener al mínimo.

RECOMENDACIÓN “ Reduzca el nivel de salpicaduras y mejore el perfil de la unión con el empleo de mezclas FERRO D e INFRA MIXX 200 minimice el esmerilado post-soldadura.”

30

Gases de protección

Gases para la soldadura MIG/MAG Acero al Carbono INFRA MIXX 200/2 ( Ar + CO2 )

INFRA MIXX 200/8 ( Ar + CO2 )

INFRA MIXX 200/25 ó INFRA MIXX 200/20 ( Ar + CO2 )

FERRO D ( Ar + CO2 + O2 )

Recomendado para la soldadura de aceros al Carbono y de baja aleación (CromoMolibdeno) y aceros inoxidables de espesores menores a 10 mm en cortocircuito y en arco spray. Recomendada para alambres sólidos. Recomendado para la soldadura de aceros al Carbono y de baja aleación (CromoMolibdeno) de espesores menores a 15 mm en cortocircuito y en arco spray. Recomendada para alambres sólidos. El alto contenido de CO2 le garantiza excelente penetración para espesores mayores a 15 mm, ideal para corto circuito con penetraciones y relaciones de aporte cercanos al CO2 puro. Recomendada para alambres sólidos y tubulares. Recomendado para la soldadura de aceros al Carbono de espesores nenores a10 mm en arco spray pulsado. Confiere unas propiedades excelentes para procesos automáticos de soldadura: incremento de velocidad y nivel mínimo de proyecciones. Recomendada para alambres sólidos y tubulares.

Beneficios de las mezclas FERRO D e INFRA MIXX 200

31

Gases de protección

Gases para la soldadura MIG/MAG Acero Inoxidable INFRA MIXX 200/2 ( Ar + CO2 )

Excelente para soldadura convencional y MIG-sinérgico. La adición de CO2 aumenta la excelente penetración. Aceros al carbón e inoxidable.

INFRA MIXX 200/02 INFRA MIXX 200/05

Para la transferencia en spray. La adición de O2 estabiliza el arco y disminuye las socavaciones.

( Ar + O2 )

Aluminio y sus aleaciones ARGÓN

Arco estable y controlable. Utilizado para el aluminio puro y sus aleaciones, el cordón final requiere limpieza.

ALUMIXX

La adición de Helio proporciona un arco eléctrico de mayor aporte térmico que asegura una mejor fusión del material en diversos espesores, incrementa la velocidad de aplicación y la penetración.

( Ar + He )

Cobre y sus aleaciones ARGÓN

Empleado para láminas y placas menores a 9 mm de espesor, el cordón final requiere limpieza.

ALUMIXX

La adición de Helio proporciona un arco eléctrico de mayor aporte térmico que asegura una mejor fusión del material en diversos espesores menores a 6 mm, en espesores mayores garantiza excelente penetración y mayor velocidad de aplicación.

( Ar + He )

Níquel y sus aleaciones ARGÓN

Se emplea para láminas y placas menores a 9 mm de espesor. Válido para la aplicación por arco pulsado, el cordón final requiere limpieza.

ALUMIXX

La adición de Helio proporciona un arco eléctrico de mayor aporte térmico que asegura una mejor fusión del material en diversos espesores, garantiza excelente penetración y mayor velocidad de aplicación.

( Ar + He )

RECOMENDACIÓN Las mezclas para soldar línea INFRA MIXX, garantizan: - Incremento de la productividad - Mejora considerable de la calidad de la soldadura - Mayor seguridad al reducir la emisión de humos tóxicos y menores radiaciones infrarrojos y ultravioleta

32

Gases de protección

Gases para la soldadura TIG Gas protección

Metal

ARGÓN

Todos los metales. Aceros al carbón, inoxidables, aluminio, cobre y aleaciones. Garantiza la estabilidad de arco.

ALUMIXX

Recomendado para aceros Inoxidables no compatibles con HIDROGENO Serie 400500, metales y aleaciones de alta conductividad térmica (Aluminio y Cobre). La adición de Helio proporciona una soldadura más rápida que con ARGÓN.

( Ar + He )

INOXX TAG ( Ar + H2 )

INOXX TAG X-1 ( Ar + H2 )

Recomendado para soldadura manual de acero Inoxidable serie 200 y 300, CuproNíquel y aleaciones de Níquel. Ofrece excelente limpieza y altas velocidades de aplicación. Para espesores mayores y para aumento de velocidad de aplicación. Recomendado para soldadura automática de aceros Inoxidables serie 200 y 300, Cupro-Níquel y aleaciones de Níquel.

Beneficios de la mezcla Alumixx

Beneficios de las mezclas INOXX TAG

Facilitan la transferencia de calor.

Incremento en la velocidad de soldadura.

Válido para emplear en metales con una elevada conductividad térmica, especialmente con espesores gruesos.

Mejora de la penetración.

Mayor profundidad de penetración.

Menor consumo de gas y mejora en los costos.

Velocidades de soldadura mayores.

Menor limpieza post-soldadura.

Disminuye el nivel de oxidaciones.

Menor consumo de energía eléctrica.

33

Datos de soldadura

Datos útiles para la soldadura MIG/MAG Valores de corriente óptimos para alambres sólidos de acero Diámetro del electrodo (mm)

Rango de corriente (A)

0.8

50-140

0.9

65-200

1.1

140-300

1.6

180-375

Longitud de alambre sólido por Kilogramo Diámetro del electrodo (mm)

Longitud aproximada por Kilogramo (m) Acero al Carbono

Acero Inoxidable

Aluminio

0.8

125

122

364

0.9

95

93

276

1.1

55

54

160

1.6

30

29

87

Velocidad de fusión de alambres sólidos de aporte de Acero al Carbono

34

Datos de soldadura

Condiciones típicas para la soldadura de láminas de espesor bajo por el proceso MIG/MAG

Espesor de lámina

(mm)

Separación

Diámetro del electrodo

Corriente

Voltaje

(A)

(V)

Gas (1)

(in)

(mm)

0.9

1/32

0.8

0.9

55-65

16-17

INFRA MIXX 200/05

1.2

3/64

0.8

0.9

80-100

17-19

INFRA MIXX 200/05

1.6 2.0

1/6 5/64

0.8 0.8

0.9 0.9

90-100 110-130

17-19 18-20

INFRA MIXX 200/2

3.2

1/8

0.8

1.1

(mm)

Acero al Carbono

INFRA MIXX 200/8 FERRO D FERRO D FERRO D

4.0

5/32

1.2

1.1

6.0 (2)

1/4

1.6

1.1

1.6

1/16

1.0

0.9

70-90

19-20

INFRA MIXX 200/02

2.0 3.2

5/64 1/8

1.0 1.0

0.9 0.9

75-95 90-130

19-20 18-21

INFRA MIXX 200/02

6.0 (2)

1/4

1.6

1.1

180-240

22-26

INOXX MAG

180-200

20-23

Acero Inoxidable

INOXX MAG

Aluminio y sus aleaciones 1.6 (3) 2.0 (3)

1/18 5/64

1.0 1.0

0.9 0.9

70-100 70-100

17-18 17-18

ARGÓN

3.2 6.0 (2)

1/8 1/4

1.0 1.6

1.1 1.1

100-130 150-200

19-20 26-29

ALUMIXX

ARGÓN

ALUMIXX

Notas: (1) (2) (3)

Flujo de gas para la línea de gases FERRO e INFRA MIXX 200: de 12 a 14 L/min. (25-30 pie3/h). Flujo de gas para línea de gases ALUMIXX: de 18 a 25 L/min. (40-50 pie3/h). Soldadura por ambos lados. Modo de transferencia arco pulsado. Los rangos de flujo recomendados aplican en condiciones donde no existen corrientes de aire.

35

Datos de soldadura

Condiciones típicas para la soldadura de placas de espesor medio y alto por el proceso MIG/MAG Uniones a tope en posición plana Cordón

Diámetro del alambre (mm)

Corriente (A)

Soldaduras en ángulo en posición plana Voltaje (V)

Longitud Diámetro Corriente Voltaje Nº de de garganta del alambre (A) (V) pasos

(mm)

(mm)

6

1.1

300-320

Aceros al carbono - INFRA FERRO D / FERRO G Raíz

0.9

90-100

17-18

Segundo Relleno

1.1 1.1

260-270 280-300

29-30 31-33

31-33

1

10

1.1

290-310

30-32

2

12

1.1

290-310

30-32

4

Espesor

Diámetro del

Corriente (A)

Voltaje (V)

Nº de pasos

0.9

80-95

17-18

1

Acero Inoxidable - INOXX MAG Raíz

0.9

80-85

19-20

Segundo

1.6

220-230

22-24

Relleno

1.6

265-275

25-26

Aluminio y sus aleaciones - ALUMIXX Raíz

1.1

85-95

21-22

Segundo

1.6

210-220

24-26

Relleno

1.6

230-240

24-26

Soldaduras a tope y en ángulo en posición vertical

Emplear una onda triangular

de placa/ Longitud

de garganta

alambre

(mm)

(mm) 6 Asegurar la fusión en la raíz

10

0.9

70-180

19-20

1

12 (1)

0.9

80-95

17-18

2

12 (2)

0.9

70-180

19-20

2

Notas: (1) (2)

Pasada de raíz depositada en vertical descendente. Resto de pasadas (de relleno) depositadas con oscilación del electrodo.

36

Datos de soldadura

Datos útiles para alambre tubular - FCAW Rangos de corriente óptimos para electrodos de acero Diámetro del alambre (mm)

Corriente (A)

1.1

100-280

1.6

140-350

2.0

200-425

2.4

300-525

3.2

400-650

Los rangos de corriente varían de acuerdo al tipo de alambre tubular Condiciones de soldadura óptimas para alambres tubulares - FCAW Placas de acero:

Gases de protección INFRA MIXX 200/25, 200/20 ó CO2 en función de FCAW Flujo de gas de protección: 15 L/min (30 pie3/h)

Soldaduras a tope – Posición plana Pasos

Diámetro de alambre (mm)

1.1 Raíz 1.6 Segunda 1.6 Relleno Todas las soldaduras – Posición vertical

Corriente (A)

Voltaje (V)

140-180 280-350 280-350

20 28-30 28-30 Voltaje (V)

Pasos

Diámetro de alambre (mm)

Corriente (A)

Raíz Segunda Relleno

1.1 1.1 1.1

130-165 150-170 170-200

18 18 20

Soldadura en ángulo – Posición plana, horizontal y vertical – Pasada simple Longitud de garganta (mm) 4.5 6.0 10.0

Diámetro de alambre (mm)

Corriente (A) 325-375 400-450 450-525

1.6 2.4 2.4

37

Voltaje (V) 25 30 32

Datos de soldadura

Condiciones típicas para la soldadura TIG Uniones a tope Preparación de bordes recomendada:

Respaldo eliminable espesor menor a 3.2 mm Espesor del metal

Sin separación de raíz espesor menor a 3.2 mm

Diámetro del electrodo de tungsteno (mm)

Diámetro de la varilla de aporte (mm)

espesor mayor o igual 4.8 mm Corriente de soldadura (A)

Flujo de gas de protección (L/min)

Acero al Carbono – Corriente continua – Electrodo aleado con Torio 1.6

1.6

1.6

60-70

5

3.2

1.6 a 2.4

2.4

75-95

6

4.8

2.4

3.2

110-130

7

6.0

3.2

4.8

155-175

8

Acero Inoxidable – Corriente continua – Electrodo aleado con Torio 1.6

1.6

1.6

60-70

5

3.2

2.4

2.4

70-95

6

4.8

2.4

3.2

100-120

7

6.0

3.2

4.0

135-160

8

6

Aluminio – Corriente alterna – Electrodo aleado con Circonio 1.6

2.4

1.6

60-80

3.2

3.2

2.4

125-145

7

4.8

4.0

3.2

180-220

10

6.0

4.8

4.8

235-275

12

Nota: La velocidad del flujo del gas de protección está basada en el gas ARGÓN. Para mezclas con alto contenido en Helio (línea ALUMIXX) el flujo de gas debe ser entre un 20% y un 30% superior que el de Argón puro.

38

Datos de soldadura

Condiciones típicas para la soldadura TIG Uniones en T - Soldaduras en ángulo

Espesor del metal (mm)

Diámetro del electrodo de tungsteno (mm)

Diámetro de la varilla de aporte (mm)

Intensidad de soldadura (A)

Caudal de gas de protección (L/min)

Acero al Carbono – Corriente continua – Electrodo aleado con Torio 1.6

1.6

1.6

50-70

5

3.2

1.6 a 2.4

4.8

2.4

2.4

90-120

5

3.2

135-175

6

6.0

3.2

4.8

170-200

7

Acero Inoxidable – Corriente continua – Electrodo aleado con Torio 1.6

1.6

1.6

50-70

5

3.2

2.4

4.8

2.4

2.4

85-105

5

3.2

120-145

6

6.0

3.2

4.0

165-180

7

Aluminio – Corriente alterna – Electrodo aleado con Circonio 1.6

2.4

1.6

60-80

5

3.2

3.2

2.4

130-160

6

4.8

3.2 a 4.0

3.2

195-230

7

6.0

4.0 a 4.8

4.8

260-295

10

Nota: La velocidad del flujo del gas de protección está basada en el gas ARGÓN. Para mezclas con alto contenido en Helio (línea ALUMIXX) el flujo de gas debe ser entre un 20% y un 30% superior que el de Argón puro.

39

Datos de soldadura

Condiciones típicas para la soldadura TIG

Uniones en esquina

Espesor del metal (mm)

Diámetro del electrodo (mm)

Diámetro de la varilla de aporte (mm)

Intensidad de soldadura (A)

Caudal de gas de protección (L/min)

Acero al Carbono - Corriente continua - Electrodo aleado con Torio 1.6

1.6

1.6

40-60

3.2

1.6 a 2.4

2.4

70-90

6 7

4.8

2.4

3.2

110-130

8

6.0

3.2

4.8

155-175

10

Acero Inoxidable - Corriente continua - Electrodo aleado con Torio 1.6

1.6

1.6

40-55

6

3.2

2.4

2.4

50-75

7

4.8

2.4

3.2

90-110

8

6.0

3.2

4.0

125-150

10

Aluminio - Corriente alterna - Electrodo aleado con Circonio 1.6

2.4

1.6

50-70

6

3.2

2.4 a 3.2

2.4

100-120

7

4.8

3.2 a 4.0

3.2

175-210

10

6.0

4.0 a 4.8

4.8

220-260

12

Nota: La velocidad del flujo del gas de protección está basada en el gas ARGÓN. Para mezclas con alto contenido en Helio (línea ALUMIXX) el flujo de gas debe ser entre un 20% y un 30% superior que el de Argón puro.

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Corte con oxiacetileno Principios El oxiacetileno es ampliamente utilizado para cortar: Placas de acero al carbón en línea recta y diversas formas (redondeadas, ángulos, cuadradas) Bizelado de extremos de tuberías Chatarra

Metal

Respuesta al calor

Acero al bajo y mediano carbono Acero inoxidable

Muy buena calidad de corte Pobre calidad de corte

Aluminio y cobre

No aplicable

La acción de corte depende de la reacción química entre el oxígeno y el hierro o el acero al carbón. Una flama de precalentamiento es usada para elevar la temperatura de la superficie de la placa a cortar. El calor de la reacción fuende el metal el cual es impulsado de la ranura de corte por el chorro de oxígeno.

RECOMENDACIÓN El corte con acetileno garantiza: * Menor consumo de oxígeno * Mejor calidad de corte * Mayor velocidad de corte * Menor zona aectada por el calor

41

Equipo El equipo requerido para oxicorte incluye: Aditamento de corte Regulador para oxígeno y acetileno Manguera para oxígeno y acetileno Oxígeno gas Acetileno gas El tipo de boquilla está definida por el gas combustible a utilizar.

Por su seguridad los equipos deben incluir arrestadores de flama a la salida del regulador y una válvula check a la entrada del aditamento de corte.

42

Flama de precalentamiento Calienta el metal para iniciar la acción de corte. Calienta la superficie a lo largo de la línea de corte para mantener la acción de corte. Desecha la pintura, grasa y óxido de la superficie

43

Calidad de corte El objetivo es producir un corte con: Ranura uniforme y angosta Acabados definidos Superficies limpias Sin adherencia de escoria La calidad de una superficie de corte depende de las siguientes variables:

Variable Separación de la boquilla a la placa Presión de oxígeno de corte

Velocidad de corte

Flama de precalentamiento

Condición

Efecto

Muy corta

ángulo superior redondeado

Muy alta

socavamiento

Muy baja

interrupción del corte

Muy alta

acabado irregular, ancho de ranura de corte variable

Muy baja

fusión excesiva, adherencia de escoria a la superficie de corte

Muy alta

socavado, escoria en la parte baja del corte

Débil

interrupción del corte

Fuerte

ángulo superior del corte muy redondeado

RECOMENDACIÓN El acetileno usado en corte de acero: a) 30% menos consumo de oxígeno b) mayor velocidad de avance en el corte c) menor desperdicio de material al dejar ranuras de corte menores d) mejor acabado en el corte que elimina trabajos de limpieza posterior e)menor área afectada por el calor resultando en menor afectación de propiedades mecánicas de material base

44

Técnicas de operación Corte manual Es utilizado para cortes de longitudes hasta 30 cm (12 pulg). Es difícil lograr un corte uniforme. Las variaciones en la velocidad de avance, así como de la distancia de la boquilla a la placa, provocan acabados irregulares en las superficies cortadas. Es posible lograr mejores resultados con el uso de guías rectas y circulares.

Corte mecanizado Los cortes con equipos mecanizados producen mejores acabados. Existen variedad de equipos mecanizados, con ajustes de velocidad y que se desplazan en línea recta, circunferencia o en formas definidas.

Los sistemas mecanizados permiten preparar para soldar las superficies cortadas.

Se pueden realizar varios cortes simultáneamente.

Sistema de corte mecanizado

RECOMENDACIÓN Para mayor información sobre los beneficios del corte de acero con acetileno, consulte con un asesor, quién le demostrará los beneficios descritos

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Condiciones de operación típicas Espesor de placa

mm pulg

6 1/4

9 3/8

12 1/2

18 3/4

25 1

35 1 3/8

50 2

Tamaño de la boquilla

mm (pulg)

.8 (1/32)

.8 (1/32)

1.2 (3/64)

1.2 (3/64)

1.6 (1/16)

1.6 (1/16)

1.6 (1/16)

Velocidad de corte

mm/s in/min

10.2 24

9.3 22

8.9 21

6.3 15

5.5 13

5.1 12

4.9 11.5

Presión

kg/cm2 PSI

1.8 25

1.8 25

2.1 30

2.1 30

2. 40

3.2 45

3.2 45

Flujo

l/hr

650

950

1150

1600

2000

2500

3300

Gas de precalentamiento Presión

kg/cm2 PSI

0.14 2

0.21 3

0.21 3

0.21 3

0.30 4

0.30 4

0.30 4

Relación de flujo l/hr

Acetileno

310

320

340

340

400

430

430

Oxígeno

340

355

375

375

440

475

475

Oxígeno de corte

Gas LP

Butano

255

265

300

300

350

400

400

Oxígeno

1080

1125

1275

1275

1475

1720

1720

Nota: Estas condiciones representan un ajuste inicial. Ajustes más precisos dependen del tipo de boquilla, la separación boquilla placa y las condiciones de la superficie.

La seguridad en soldadura La seguridad de soldadura requiere seguir las reglas básicas de seguridad. Manténgalas siempre presentes. Reglas de seguridad 1. Ningún objeto que pretenda soldar es tan importante como usted. Evite la asfixia y enfermedades derivadas de la inhalación de humos generados durante la aplicación de soldadura. Asegúrese que siempre exista una buena circulación de aire puro para respirar. 2. Evite riesgos de fuego, removiendo los materiales combustibles que existan en su área de trabajo. Las chispas generadas durante la aplicación de soldadura tienen un alcance mayor al que se pueda imaginar, especialmente cuando la aplicación se realiza en partes elevadas. Nunca suelde en un área en la que existan líquidos combustibles, papel, tela, grasas. 3. Utilice lentes de seguridad aprobados pr Norma ANSI, para prevenir daños a los ojos. En muchas ocaciones las chispas de soldadura saltan al interior de la careta protectora. 4. Nunca ingrese a espacios cerrados sin la vigilancia de otra (s) persona (s). La aplicación de soldadura en espacios cerrados genera peligros como: fuego, explosión, asfixia o choque eléctrico. 5. Siempre tenga presente las rutas de salida en caso de emergencia.

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6. Nunca suelde material galvanizado sin la adecuada extracción de humos o ventilación, los humos de zinc son tóxicos. 7. Los humos producidos durante la aplicación de soldadura afectan la salud. Mantenga su cabeza alejada de la corriente de humos. Así mismo, utilice el equipo de respiración adecuado. 8. Poliéster y otras fibras sintéticas no son recomendadas para realizar actividades de soldadura por su alto grado de inflamabilidad. Utilice siempre ropa de algodón natural. 9. Nunca tire residuos de electrodos al piso, pueden estar lo suficientemente calientes para incendiar materiales combustibles. Así mismo, pueden funcionar como rodillos que le provoquen resbalar y una caída. 10. Las máquinas de soldar elevan los valores de la corriente eléctrica. Prevenga los daños por choques eléctricos, asegurándose que los cables y conexiones se encuentran en buenas condiciones. 11. Nunca suelde si su ropa está húmeda o Ud. está parado en un charco de agua. 12. Nunca suelde ningún material que contenga sustancias volátiles como gasolina. El contenedor puede explotar aún si esta vacío. Seguir éstas sencillas reglas le garantiza desarrollar la actividad de soldadura por largo tiempo.

47

NOTAS

50

NOTAS

51

NOTAS

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