PCPI FABRICACIÓN POR MECANIZADO Soldadura en atmósfera natural

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Unidad de trabajo 1

UNIDAD DE TRABAJO 1

SOLDADURA EN ATMÓSFERA NATURAL

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SOLDADURA EN ATMÓSFERA NATURAL

Índice

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1. 2. 3. 4.

La ocupación del soldador Técnicas de unión Clasificación de los procesos de soldeo La soldadura eléctrica 4.1. Grupo de soldadura eléctrica 4.2. Partes del equipo de soldeo 4.3. Procedimiento de soldeo por arco eléctrico 5. La soldadura oxiacetilénica 5.1. La llama: tipos y partes 5.2. Retroceso y sus tipos 5.3. Procedimiento de soldeo Preguntas propuestas a la UT1

La ocupación del soldador

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Un soldador es el trabajador que realiza operaciones de corte y unión por soldadura, de cualquier tipo de piezas pertenecientes a una estructura metálica, tubería, caldera, depósito; usando para ello los métodos, técnicas y materiales adecuados. Lugares donde pueden trabajar son: la industria metálica de las construcciones y en la industria siderometalúrgica. También tienen sitio en las industrias de construcción de maquinaria, agrícola, textil, química, minera, obras públicas, trasportes, etc. Esta ocupación requiere una gran profesionalidad que exige estar adecuadamente formado y dispuesto a adaptarse a nuevas formas de trabajo, nuevos métodos, nuevas máquinas y herramientas. El futuro de la profesión depende la COMPETENCIA como soldador. La competencia atiende a tres adquisiciones que debe hacer el futuro soldador. COMPETENCIA =

SABER

+

SABER HACER +

SABER ESTAR

Las tareas del soldador se pueden relacionar así: - Examina los dibujos y especificaciones de las piezas a soldar - Elige el método y el material adecuados que se van a utilizar - Prepara las máquinas y equipos a soldar - Corta chapas, perfiles y tubos por oxicorte, con cizalla o con sierra. 2

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Suelda usando métodos de unión tales como oxiacetileno, arco eléctrico, arco sumergido, plasma, MIG/MAG, TIG. Realiza la soldadura, en cualquier posición, de forma automática o semiautomática. Cuida y mantiene el equipo de trabajo. Respeta las normas de trabajo en materia de seguridad e higiene y de protección del medio ambiente.

Para desarrollar su trabajo el soldador debe tener unas aptitudes que desarrollará durante su vida laboral, entre las que se encuentran: - Atención - Habilidad manual - Aptitud mecánica - Concentración También se requieren de soldador unas condiciones físicas: - Integridad física - No sufrir vértigo - Agudeza visual - Destreza manual

Técnicas de unión

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El soldeo es el proceso de unión que establece la continuidad entre las partes a unir con o sin calentamiento, con o sin aplicación de presión, con o sin aporte de material. A lo largo de la historia el hombre ha tenido la preocupación de unir piezas metálicas para generar conjuntos mecánicos más grandes. Es en la revolución industrial la que incentivó la introducción a escala industrial de las técnicas de remachado, soldeo fuerte y blando, soldeo por fusión, etc. Cuando fue posible el abastecimiento a nivel industrial de oxígeno, hidrógeno y acetileno a precios asequibles se inventaron los sopletes adecuados y se desarrollaron las técnicas de almacenamiento adecuadas de dichos gases. En 1916 el soldeo oxiacetilénico era un proceso completamente desarrollado capaz de producir soldaduras por fusión con calidad en chapas finas de acero, aluminio, cobre. Hasta entonces las uniones eran remachadas o atornilladas. Se diferencian dos conceptos distintos: soldeo y soldadura. - Soldeo se aplica a la serie de acciones conducentes a obtener uniones soldadas o soldaduras. (Parámetros de soldeo, posición de soldeo, etc.) 3

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Soldadura es la unión obtenida como resultado de diferentes acciones de soldeo.

UNIÓN ATORNILLADA

UNIÓN REMACHADA

Clasificación de los procesos de soldeo

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Una de las clasificaciones más extendidas de los procesos de soldeo es la que diferencia entre soldaduras en las que la unión se logra por la fusión de los metales que se van a soldar y aquellos en los que no hay tal fusión. Otra clasificación posible es la que se realiza en función de la fuente de energía primaria que se utiliza para realizar dicha unión. Así la unión entre metales se divide en tres grandes grupos: Sujeción metálica

SAN Soldeo por fusión

UNIÓN

Soldeo

SAP

Soldeo en estado sólido

En caliente Forja Explosión

Soldeo blando y fuerte

En frío Por presión Ultrasonidos

Enlace adhesivo

Así principalmente lo que se trabajará en el módulo de Soldadura en Atmósfera Natural es la soldadura por fusión y la soldadura fuerte y blanda.

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Otra clasificación posible se hace atendiendo a la fuente de energía primaria que se emplea en las operaciones de unión. De esta forma queda configurado el siguiente esquema:

Soldadura oxiacetilénica

E. química

Soldadura por explosión Soldadura aluminotérmica

Soldadura por arco eléctrico

Soldeo

E. eléctrica

Soldadura por resistencia Soldadura por haz de electrones Soldadura por láser Forja

E. mecánica

Por presión Por fricción Por ultrasonidos

SOLDADURA ELÉCTRICA

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La soldadura eléctrica es la soldadura por fusión de metal base con el metal de aporte. La energía primaria empleada es la energía eléctrica. Esta soldadura eléctrica puede hacerse en atmósfera natural (SAN) o en atmósfera protegida (SAP). En la SAP no hay protección gaseosa a diferencia de la SAP. Centrados en SAN eléctrica se darán varios conceptos necesarios para empezar: - Metal base: el metal base es la pieza sobre la que se va a soldar. - Metal de aportación: es el metal usado para realizar y reforzar la soldadura. - Corriente eléctrica: es el movimiento de electrones a través de un conductor. - Material conductor: aquel que permite el paso de la corriente eléctrica. - Material aislante: aquel que no lo permite. - Intensidad: es la cantidad de corriente que circula por un conductor en la unidad de tiempo. Se mide en amperios. - Resistencia eléctrica: es la oposición que ejercen los cuerpos al paso de la corriente. 5

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Tensión: es la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito eléctrico. Se mide en voltios. - Arco eléctrico: es el salto de la corriente eléctrica entre dos conductores próximos a través de un gas que se ioniza, con gran desprendimiento de luz y calor. Grupo de soldadura eléctrica -

Un grupo de soldadura eléctrica es aquel que proporciona unas características determinadas a la corriente eléctrica que permiten la acción de soldar, convirtiendo la alta tensión (220 – 400V) en baja tensión (45 – 100V) y la baja intensidad en alta intensidad. Los grupos de mayor tensión son los mejores para el soldeo. Existen dos tipos de equipos de soldadura atendiendo al tipo de corriente que suministran: - Grupos de corriente continua - Grupos de corriente alterna Los grupos de corriente continua son transformadores-rectificadores. Rectifican la corriente alterna, suministrada a la red por las compañías eléctricas, en corriente continua. En este grupo se distingue la polaridad en las conexiones de pinza y masa (polo + y polo -). Se puede usar uno u otro tipo de polaridad (directa o inversa) Polaridad directa. Consiste en conectar la pinza portaelectrodos al polo negativo y la masa al polo positivo. Este tipo de polaridad se utiliza para realizar cordones de penetración. La zona que más se calienta es la anódica (la positiva). En soldadura eléctrica con electrodos revestidos se encuentra que: - En general se obtienen cordones más anchos con menor penetración en el metal base - El electrodo soporta intensidades del orden de 8 veces mayores que si estuviese conectado al polo positivo, pues se calienta mucho menos. Polaridad inversa. Consiste en conectar la pinza portaelectrodos al polo positivo y la masa al polo negativo. En soldadura eléctrica con electrodos revestidos se encuentra que: - En general se obtienen cordones poco anchos, con mayor penetración. - Excesiva acumulación de calor en el electrodo puede provocar su sobrecalentamiento y rápido deterioro incluso a bajas intensidades de corriente. - Se produce el efecto de decapado o limpieza de óxidos facilitando el soldeo de algunas aleaciones como aluminio. 6

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Polaridad directa

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Polaridad inversa

Partes del grupo de soldadura Se pueden distinguir en un grupo de soldadura las siguientes partes: -

Equipo de soldadura Toma de tierra Pinza portaelectrodo Cable portaelectrodo Cable de conexión a masa Conexión a masa Electrodo Material base

Procedimiento de soldeo con arco Para empezar a soldar se deberá revisar que esté todo conectado correctamente. Una vez protegidos convenientemente “cebaremos” el arco para que arranque el proceso de soldadura. Cebar el arco es cerrar el circuito provocando un “cortocircuito” entre electrodo y 7

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pieza. Este fenómeno hace que se desprenda gran cantidad de energía entre electrodo y material base, energía tanto lumínica como calorífica. El calor desprendido, fundirá el acero del material base y habrá un transporte de material del electrodo a la pieza de trabajo. Una vez cebado el arco desplazaremos el electrodo siempre de izquierda a derecha y manteniéndolo inclinado entre 70–80º. Dejaremos siempre la escoria atrás evitando así defectos en nuestro cordón. La distancia entre el electrodo y la pieza será aproximadamente del tamaño del electrodo que estamos usando. Si usamos electrodos de ø2,5 mm la distancia será entre 2 y 3 mm. No ocurre así con electrodos básicos en los que la distancia será la mitad del diámetro del electrodo. Si la distancia entre pieza y electrodo es mayor se llama arco largo. Este tipo de arco calienta pero no aporta mucho material. Si la distancia es menor tendremos arco corto, que calienta menos pero aporta mayor cantidad de material al cordón.

Para cebar “rasparemos” como si de una cerilla se tratase, echaremos el cordón y después eliminaremos la escoria que cubre el material depositado. El electrodo permite el aporte de material en nuestra soldadura. Se pueden distinguir dos partes: Alma. Es la parte interior metálica del electrodo y cuya función es fundirse con el material base.

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Revestimiento. Es la parte exterior y su función principal es proteger el baño de fusión. Una vez solidifica se llama escoria. Sus funciones son: - Desoxida la zona a soldar, - Protege el cordón del aire, retrasando el enfriamiento, - Mejora la composición de los metales, - Estabiliza el arco, - Ioniza el aire existente facilitando la creación de plasma. SOLDADURA OXIACETILÉNICA

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Se define como el calentamiento hasta su fusión de las superficies a soldar puestas en contacto. Este calentamiento se produce por la acción de la llama oxiacetilénica y con la intervención o no de material de aporte. Grupos de soldadura oxiacetilénica Elementos y funciones: Botellas. Cuerpos cilíndricos que contienen acetileno una botella y oxígeno la otra. La parte superior, llamada ojiva, es de color diferente para distinguir el contenido. La botella de acetileno es de color rojo y tiene la ojiva de color marrón. El acetileno es un gas que en reacción con el oxígeno produce una reacción fuertemente exotérmica. Es un gas muy inestable y se descompone fácilmente. En dicha descomposición también desprende calor, es por lo que, la botella, se rellena de una masa porosa que evita la descomposición. Se mezcla con acetona para poder comprimirse hasta 15 kg/cm2. La botella de oxígeno es más alta, de color negro y ojiva blanca. El oxígeno nunca debe estar en contacto con grasas o aceites. Se envasa a 150 kg/cm2. Las botellas deben mantenerse alejadas de las fuentes de calor. La de oxígeno no debe golpearse y no pueden ser volteadas. Manorreductores Aparato que reduce la presión de las botellas y entrega a la red de tuberías una presión reducida, adecuada para trabajar. La presión de trabajo para el acetileno es 0,5 bar y la del oxígeno 5 bar. Válvulas antirretroceso Son válvulas unidireccionales y evitan el retorno de gas en caso de retroceso. 9

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Mangueras Tienen la misión de conducir los gases desde los manorreductores hasta el soplete. Son de dos colores, rojo para el acetileno y azul para el oxígeno. Se deberán colocar válvulas antirretroceso a la entrada del soplete por motivos de seguridad.

Soplete En el soplete se mezcla el acetileno y el oxígeno en proporciones adecuadas para producir la combustión necesaria para la llama. Al encender el soplete debemos actuar sus dos llaves, roja, que corresponde al acetileno y azul que corresponde al oxígeno. La llama tipos y partes La llama se produce por la combustión del acetileno con el oxígeno. Para encender el soplete debemos abrir la llave de acetileno después de la del oxígeno. Aunque el oxígeno necesario para iniciar la combustión se toma de la atmósfera, alimentaremos la llama con una cantidad pequeña de oxígeno para evitar la formación de carburos que flotarán sobre el aire en suspensión y son nocivos para la salud. Se distinguen cuatro tipos de llama: - Llama de acetileno puro. Inservible para soldar. La llama combustiona únicamente con el oxígeno del aire. Color amarillo anaranjado intenso. Una precaución a tener en cuenta es que la llama no se despegue del soplete antes de abrir el oxígeno pues se producirá retroceso. -

Llama carburante. Es la que tiene mayor proporción de acetileno que de oxígeno. Se obtiene abriendo poco a poco la llave de oxígeno. Es adecuada para aluminio y fundiciones. Dos partes bien diferenciadas. La parte interior, de un color más intenso y en forma de punta, es donde se produce la combustión del acetileno y el oxígeno. La parte exterior, de un color más claro y que rodea totalmente el dardo, se llama penacho. La combustión aquí es del oxígeno del aire y de restos no quemados en el dardo. El penacho protege la soldadura ya que evita el contacto directo con el oxígeno del aire.

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Llama neutra. Si seguimos actuando con el oxígeno hasta que coincidan el dardo de la llama carburante con otro más pequeño situado en la boquilla del soplete, encontraremos la llama neutra. Tiene la misma proporción de acetileno que de oxígeno. Esta llama la usamos para el acero al carbono. 10

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Llama oxidante. Tiene mayor proporción de oxígeno que de acetileno. Para conseguirla seguimos actuando sobre la llave del oxígeno. Se obtendrá una llama de sonido más vivo, dardo con tono azulado y el penacho más corto. Es útil para soldar latón.

Retroceso y sus tipos Retroceso es el momento en el que la llama retrocede al interior del soplete. Hay que tenerlo muy en cuenta. Distintos tipos: - Momentáneos. La llama retrocede al interior del soplete, causa una crepitación, la llama se apaga y se vuelve a encender en la punta de la boquilla. Es debido a:  Boquilla obstruida por suciedad  Válvula antirretroceso atascada  Orificio de la boquilla agrandado -

Ante   

Sostenidos. Se producen cuando la llama retrocede y continúa quemándose en el interior del soplete. La llama no vuelve a encenderse y al sonido de la detonación le sigue un silbido. Las causas que lo producen son:  Temperatura demasiado alta en la cámara de mezcla de gases del soplete o en la lanza.  Volumen alto de mezcla de gas en la lanza. un retroceso debemos: Cerrar el oxígeno y luego el acetileno Enfriar el soplete introduciéndolo en agua Examinar juntas y boquillas

Debemos tener mucho cuidado con las boquillas obstruidas. En este caso el gas de mayor presión entrará en la manguera del gas de menor presión si la válvula antirretroceso de la entrada al soplete no existiese. En caso de que esto ocurra cerraremos las llaves inmediatamente y observaremos si la botella de acetileno se calienta. En este caso el gas se podría estar descomponiendo. Procedimiento de soldeo Una vez regulado el soplete, lo acercaremos a la chapa a soldar y comenzaremos a calentar hasta que aparezca el baño de fusión. Sin tocar con el dardo, avanzaremos con el soplete, trasladando el baño de fusión con la misma velocidad siempre, manteniendo el soplete con la misma distancia y ángulo sobre la chapa.

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