Informe Soldadura 3x5b6b

Laboratorio de Procesos de Manufactura PROCESOS DE UNIÓN: PRÁCTICA DE SOLDADURA (SMAW y GMAW) 12/02/2018 - II Término Julio Humberto Iñiguez Valarezo Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIM) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil - Ecuador

[[email protected]] RESUMEN La práctica se realizó en el laboratorio de soldadura la misma que tuvo como principal objetivo realizar una serie de cordones mediante el proceso de soldadura SMAW a diferentes amperajes y voltajes, con diferentes movimientos y, en base a ello detectar los diferentes tipos de defectos que se pueden presentar y observar visualmente en una junta soldada. Para llevar a cabo la práctica se utilizó electrodos E6011 y E6013, se empezó con una breve introducción acerca de las normas de seguridad que se deben tener presente en el laboratorio, debido a las altas temperaturas a las cuales se trabajará, ocasionada por el proceso de soldadura como siguiente paso nos colocamos el equipo de seguridad. La práctica consta de 2 partes: en la primera parte de la práctica se realizaron 3 cordones de soldadura en una placa de acero con el electrodo E6011 con amperajes de referencia a 70, 90 y 110 amperios respectivamente en la cual se iban tomando datos de los voltajes que se generaban para cada valor de amperaje. La segunda parte de la práctica se la realizo de igual forma que la primera solo que haciendo uso del electrodo E6013. En esta parte de la práctica fue donde resaltó la destreza del estudiante y las habilidades del mismo para realizar el proceso de soldadura. Después de haber realizado el proceso se pudo observar la diferencia que se presentan en los cordones tanto para diferentes voltajes como para el tipo de electrodo, por ejemplo; la zona afectada por el calor y el ancho de los cordones aumenta con el incremento de voltaje que a su vez depende de la velocidad con la que el soldador manipula el electrodo en el proceso de soldadura y, finalmente que el acabado superficial depende del electrodo que se use. Palabras clave: Soldadura, electrodos, material de aporte, acabado superficial.

ABSTRACT The practice was carried out in the welding laboratory, the main objective of which was to make a series of strands through the SMAW welding process at different amperages and voltages, with different movements and, based on this, to detect the different types of defects that It can be presented and observed visually in a welded t. To carry out the practice, electrodes E6011 and E6013 are used, it was started with a brief introduction about the safety standards that must be kept in mind in the laboratory, due to the high temperatures that will be worked on, caused by the welding process. As a next step we put the security team. The practice consists of 2 parts: in the first part of the practice 3 welding cords were made on a steel plate with electrode E6011 with reference amperages at 70, 90 and 110 degrees respectively in which data of the voltages was taken. they were generated for each amperage value. The second part of the practice is performed in the same way as the first that makes use of the E6013 electrode. In this part of the practice, the student's skill and the skills of the student to perform the welding process were highlighted. After having carried out the process, it was possible to observe the difference that occurs in the cords for different voltages as well as for the type of electrode, for example; the zone affected by the heat and the width of the cords increases with the increase in voltage which in turn depends on the speed with which the welder manipulates the electrode in the welding process and, finally, that the surface finish depends on the electrode that It was used. Key words: Welding, electrodes, filler material, surface finish. 1

INTRODUCCIÓN La Soldadura implica la fusión o unión de dos piezas metálicas en sus superficies de empalme. Éstas son las superficies de la pieza que están en o o muy cercanas para poder ser unidas. Por lo general, se realiza la soldadura sobre piezas hechas del mismo metal, siendo posible unir metales diferentes. Se han catalogado más de 50 tipos diferentes de operaciones de soldadura que utilizan diversos tipos o combinaciones de energía para proporcionar la energía requerida. Los procesos de soldadura pueden dividirse en dos grupos principales: 1) soldadura por fusión y 2) soldadura de estado sólido. Los procesos de soldadura por fusión usan calor para fundir los metales base; en muchas de las operaciones se agrega un metal de relleno a la combinación fundida para facilitar el proceso y proporcionar volumen y resistencia a la unión soldada. Es la categoría más importante e incluye: 1) la soldadura con arco eléctrico, 2) la soldadura por resistencia, 3) la soldadura con oxígeno y gas combustible y 4) otros procesos de soldadura por fusión (los que no pueden clasificarse en alguno de los primeros tres tipos). Soldadura con arco eléctrico (AW). Se refiere a un grupo de procesos de soldadura en los cuales el calentamiento de los metales se obtiene mediante un arco eléctrico, como se muestra en la figura 1. Algunas de las operaciones de soldadura con arco también aplican presión durante el proceso y la mayoría utiliza un metal de relleno.

Figura 1. Soldadura con arco

La soldadura metálica con arco protegido (en inglés shielded metal arc welding, SMAW), es un proceso de soldadura con

arco eléctrico que usa un electrodo consumible y consiste en una varilla de metal de aporte recubierta con materiales químicos que proporcionan un fundente y protección. El metal de aporte usado en la varilla debe ser compatible con el metal que se va a soldar y, por tanto, la composición debe ser muy parecida a la del metal base. El recubrimiento consiste en celulosa pulverizada (polvos de algodón y madera) mezclados con óxidos, carbonatos y otros ingredientes integrados mediante un aglutinante de silicato. En ocasiones se incluyen en el recubrimiento polvos metálicos para aumentar la cantidad de metal de aporte y agregar elementos de aleación. El calor del proceso de soldadura funde el recubrimiento y proporciona una atmósfera protectora y escoria para la operación de soldadura. También lleva a cabo varias funciones al elevarse su temperatura: a) Produce un gas protector para evitar la oxidación del metal líquido. b) Deja una capa protectora (escoria) en la superficie soldada para proteger contra la oxidación y enfriamientos rápidos c) Estabiliza el arco eléctrico mediante agentes ionizables como el potasio y carbonato de litio, ayudando así al arco a conducir corriente. d) Agrega elementos de aleación a la soldadura e) y regula la velocidad a la que se funde el electrodo. Por lo general, la soldadura metálica con arco protegido se ejecuta en forma manual y sus aplicaciones comunes incluyen la construcción, instalación de tuberías, estructuras de maquinaria, construcción de embarcaciones, tiendas de manufactura y trabajos de reparación. Se prefiere sobre la soldadura con oxígeno y gas combustible para secciones más gruesas que 4.8 mm debido a su mayor densidad de energía. La desventaja de la soldadura metálica con arco protegido como operación de producción proviene del uso de varillas de electrodos consumibles, porque éstos deben

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cambiarse en forma periódica a causa del desgaste. Esto reduce el tiempo de arco eléctrico en este proceso de soldadura. Otra limitación es el nivel de corriente que puede usarse, porque la longitud del electrodo varía durante la operación y ésta afecta el calentamiento de la resistencia del electrodo, los niveles de corriente deben mantenerse dentro de un rango seguro o el recubrimiento se sobrecalentará y fundirá prematuramente cuando se empiece a usar una nueva varilla de soldadura. Algunos de los otros procesos de soldadura con arco eléctrico superan las limitaciones de la longitud de la varilla de soldadura en este proceso, usando un electrodo de alambre que se alimenta en forma continua. Soldadura de estado sólido se refiere a los procesos de unión en los cuales la fusión proviene sólo de la aplicación de presión o de una combinación de calor y presión. Si se usa calor, la temperatura del proceso está por debajo del punto de fusión de los metales que se van a soldar.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS  Pedazos de lámina de acero al

Figura 2. Elementos de Protección

PROCEDIMIENTO Para la parte que corresponde a la unión de juntas se deberá cepillar el material (placas de acero) hasta dejarlas limpias de suciedad y escamas. Ambas platinas se colocarán en el banco con los bordes paralelos y se sujetara firmemente la terminal de tierra a una de las placas a soldar. Se deberá ajustar el amperaje de acuerdo con la recomendación del fabricante como se muestra en la tabla 1. Luego se procederá a realizar el cordón de unión usando E6010 y luego otra unión usando E6013. Proceso

Electrodo

Diámetro

Amperaje Recomendado (DC)

Resistencia Tracción

SMAW

E6011 E6013

1/8”

70-110

60 kPsi

Tabla 1. Tabla de información para proceso SMAW

 Cable

El procedimiento para realizar los cordones en las placas de acero es el mismo para los dos tipos de electrodos, se deberá repetir el procedimiento anterior en la parte que corresponde a cepillar la placa de acero hasta dejarlas limpias de suciedad y escamas. Luego, tomar un electrodo E6011 o E6013 de 1/8 de pulgadas y sujetarla en el porta electrodo y aplicar un amperaje, en este caso utilizaremos amperajes de 70, 90 y 110 amperios. Finalmente elaborar los cordones variando los amperajes y voltajes para luego analizar qué efectos tiene al hacer esto.

 Careta de protección

ANALISIS DE RESULTADOS

carbono  Electrodos (E6011 y E6013) de 1/8 de pulgada  Máquina de soldadura multifuncional

ELEMENTOS DE PROTECCION  Pistola de soldar

 Cepillo de alambre  Guantes

Electrodo E6011 Amperaje [Amp]

Voltaje [V]

90

32,3

70

41,9

110

49,2

3

Electrodo E6013 Amperaje [Amp]

Voltaje [V]

90

41,4

70

56,8

110

33,4

Tabla 2. Tabla de amperajes y voltajes registrados para soldadura con dos tipos de electrodos.

En la figura 3 (ver anexos) se observa las diferencias que existen entre los tres cordones con los diferentes amperajes de 70, 90 y 110 Amperios (de derecha a izquierda). Se observa que a medida que se aumenta el amperaje del equipo, se producirá mayor cantidad de calor, por lo que será posible fundir mayor cantidad de material de aporte en menor tiempo, y a su vez existirá mayor penetración en la pieza trabajada; por estas razones, la zona afectada por el calor (ZAC) para el cordón realizado con un amperaje mayor es más ancho y el movimiento de mano efectuado por el soldador será a mayor velocidad. En la figura 4 (ver anexos) al igual que la figura 2 se observa las diferencias que existen entre los tres cordones con los diferentes amperajes de 70, 90 y 110 Amperios (de izquierda a derecha). Se observa que a medida que se aumenta el amperaje del equipo, se producirá mayor cantidad de calor, por lo que será posible fundir mayor cantidad de material de aporte en menor tiempo, y a su vez existirá mayor penetración en la pieza trabajada; por estas razones, la zona afectada por el calor (ZAC) para el cordón realizado con un amperaje mayor es más ancho y el movimiento de mano efectuado por el soldador será a mayor velocidad. Finalmente realizando una comparación entre las dos figuras (tipo de electrodo) se muestra los efectos de soldadura a 70 Amperios en ambos electrodos. Debido a que se utilizó un amperaje menor, se produjo menos calor por lo que fue más difícil añadir material de aporte, haciendo que el movimiento de la mano del soldador sea más lento por lo que se requirió mayor tiempo para depositar el material del electrodo. También se observó que los cordones de

soldadura con el electrodo E6011 es de manipulación más difícil que el electrodo E6013, debido a que este (E6013) solo brinda penetración superficial a diferencial del E6011 que, si presenta profundidad de penetración y es mucho mayor, por lo que se observa perfectamente la diferencia entre acabados superficiales, el electrodo E6013 tiene un mejor acabado superficial que el E6011. CONCLUSIONES. Se puede concluir que, en el proceso de soldadura a mayor amperaje se producen altas temperaturas por lo tanto se consumirá el electrodo de manera más rápida, se da mayor facilidad para soldar la pieza de trabajo, depositando así mayor cantidad de material de aporte y elaborando cordones más gruesos de una manera más ágil y rápida. Mientras que, a menor amperaje, la dificultad para soldar aumenta por lo que no se dan altas temperaturas y la fusión no se ve favorecida por lo que habría que soldar de una manera más lenta para obtener los mismos resultados. También apreciando la calidad del acabado superficial se observa que el acabado superficial del electrodo E6013 es mejor que el del E6011, pero su profundidad de penetración es baja (E6013) a diferencia del otro (E6011). Además de esto se demostró que la manipulación del electrodo E6013 es más sencilla y también se logró observar e identificar los defectos que existen en la soldadura como poros, cortes y soldadura incompleta.

REFERENCIAS [1] ESPOL, (2017) Guía de laboratorio de Procesos de Manufactura, Práctica: “Procesos de unión: práctica de soldadura (smaw y gmaw)”. Guayaquil, Ecuador: FIM [2] Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales– SMITH (McGraw – Hill). [3] Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros – SHACKELFORD (Prentice Hall). [4] Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales – CALLISTER (Reverté)

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ANEXOS

Figura 3. Cordones de electrodo E6011 con amperajes de 110, 90,70 respectivamente

Figura 5. Placas de acero cepilladas.

Figura 4. Cordones de electrodo E6013 con amperajes de 70, 90, 110 respectivamente

Figura 6. Maquina de soldadura multifuncional

Figura 7. Elementos de protección

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