Semana de la Tecnología de Ingeniería en
Materiales
03-Noviembre-2015
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Procesos Convencionales de Soldadura
• Objetivo: El docente y alumno conocerá los parámetros
operativos de los procesos de unión más adecuados en función de
la aplicación y el material a unir.
Tiempo del curso: Teoría: 2 hrs y Laboratorio 2 hrs
Fechas: 3-5 Noviembre 2015
Docentes:
M en C. Enrique Alejandro López Baltazar
M en C. Cecilio Jesús Martínez González
Líneas de investigación:
- Procesos y Materiales
- Caracterización y soldabilidad de aleaciones metálicas
- Maquinabilidad de materiales CAD-CAM-CNC
-Tratamientos térmicos
https://sites.google.com/site/enriquealejandrolopezbaltazar/
Responsable:
-Taller de Maquinas-Herramientas y usos Múltiples
-ASME- HPVC
Contacto:
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I. INTRODUCCIÓN
II. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE SUJECIÓN Y UNIÓN DE LOS
METALES
III. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA
IV. PROCESOS DE SOLDADURA POR FUSIÓN
V. PROCESO SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
VI. PROCESO FCAW (Flux Cored Arc Welding)
VII. PROCESO GMAW (Gas Metal Arc Welding)
VIII.PROCESO GTAW (Gas Metal Arc Welding)
IX. PROCESO SAW (Submerged Arc Welding)
X. PROCESO ESW (Electroslag Welding)
XI. PROCESO OAW (Oxygen Acetylene Welding)
Temas
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CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA
Clasificación de los métodos de unión y sujeción de materiales dentro del contexto
general de los procesos de fabricación.
Procesos Básicos
de Manufactura
Fundición
Deformación plástica
Arranque de viruta
I. Introducción
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Fundición Deformación
Plástica
Arranque de
Viruta
Métodos de
Unión y Fijación
Producto funcional
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Sujeción Mecánica
Unión permanente
Permanente
Temporal
Adherencia
(acción capilar)
Cohesión
Juntas
Sujetadores
Metales
Plásticos
Otros
Soldadura
Son la configuración mecánica de las
piezas para que queden soportadas o
retenidas por interferencia física e
incluyen costuras y ensamblaje
(engargolado y machi-hembrado )
Incluye todos los tipos de tornillos,
pasadores, pernos, clavos, grapas,
remaches, etc., para unir dos o más
piezas por medio de un elemento
separado que es el sujetador pegamentos
II. Clasificación de los métodos de sujeción y unión de los metales
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Operación Métodos
de Unión Proceso
Unión de
materiales Adhesivos
Soldadura
Por fusión
Estado sólido
Fuerte y blanda (Brazing
and Soldering)
Mecánica
III. Clasificación de los Procesos de Soldadura de acuerdo a la AWS
(American Welding Society-Sociedad Americana de Soldadura)
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Soldadura por
Fusión
Tipo de proceso
Soldadura de
Estado Sólido
Soldadura Fuerte y
Blanda (Brazing and
Soldering
Tipo de interacción
Líquido/Líquido
Sólido/Sólido
Sólido/Líquido
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Soldadura Fuerte
(Brazing)
Soldadura Blanda
(Soldering)
TMA > 427 °
TMA < 427°
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Soldadura es toda la zona de la unión que está afectada por el
ciclo térmico, el cual induce cambios microestructurales tanto
en el metal base y en el cordón de soldadura, de manera que
ello provoca modificaciones en las propiedades mecánicas.
MA
Q
MB MB
P
Q
P
Q
MB MB
P MB MB
MB MB P
- Fuente de energía
-Eléctrica
-Química
-Mecánica
- Aporte térmico
-Eléctrica -Arco
-Resistencia
-Radiación
-Conducción
-Inducción
-Química -Flama en contacto
-Sólidos reactantes
- Aporte mecánico -Presión
-Presión/deformación
- Protección -Gas
-Fundente
-vacío
AAW Air Acetylene Welding (Soldadura de aire acetileno)
AHW Atomic Hydrogen Welding (Soldadura de hidrógeno atómico)
BMAW Bare Metal Arc Welding (Soldadura con arco metálico de barra)
CAW Carbon Arc Welding (Soldadura con arco de carbón)
EBW Electronbeam Welding (Soldadura con haz de electrones)
ESW Electroslag Welding (Soldadura con electroescorias)
FLOW Flow Welding (Soldadura de flujo)
FCAW Flux Cored Arc Welding (Soldadura de arco con electrodo tubular)
FW Flash Welding (Soldadura de destello)
GCAW Gas Carbon Arc Welding (Soldadura de arco con carbón con gas)
GMAW Gas Metal Arc Welding (Soldadura de arco metálico con gas)
GTAW Gas Tungsten Arc Welding (Soldadura de arco de tungsteno con gas)
IW Induction Welding (Soldadura por inducción)
LBW Laser Beam Welding (Soldadura de rayo laser)
OAW Oxyacetylene Welding (Soldadura oxiacetilénica)
OHW Oxyhydrogen Welding (Soldadura oxi-hidrógeno)
PAW Plasma Arc Welding (Soldadura con arco plasmático)
PEW Percussion Welding (Soldadura de percusión)
PGW Pressure Gas Welding (Soldadura a presión con gas)
RPW Projection Welding (Soldadura de proyección)
RSEW Resistance Seam Welding (Soldadura de costura por resistencia)
RSW Resistance Spot Welding (Soldadura de puntos por resistencia)
SCAW Shielded Carbon Arc Welding (Soldadura con arco de carbón protegido)
SAW Submerged Arc Welding (Soldadura de arco sumergido)
SMAW Shielded Metal Arc Welding (Soldadura de arco metálico protegido)
SW Stud Welding (Soldadura de espárragos)
TW Thermit Welding (Soldadura de termita)
USW Upset Welding (Soldadura recalcada)
Clasificación de los Procesos de soldadura por fusión
Carta de los procesos de soldadura por fusión
Clasificación de los Procesos de soldadura de estado sólido
CW Cold Welding (Soldadura en frío)
DFW Diffusion Welding (Soldadura por difusión)
EXW Explosion Welding (Soldadura por explosión)
FOW Forge Welding (Soldadura por forja)
FRW Friction Welding (Soldadura por fricción)
HFRW High Frequency Resistance Welding (Soldadura de resistencia con
alta frecuencia)
HPW Hot Pressure Welding (Soldadura a presión en caliente)
IW Induction Welding (Soldadura por inducción)
PGW Pressure Gas Welding (Soldadura a presión con gas)
RSEW Resistance Seam Welding (Soldadura de costura por resistencia)
RSW Resistance Spot Welding (Soldadura de puntos por resistencia)
ROW Roll Welding (Soldadura por rolado)
USW Ultrasonic Welding (Soldadura ultrasónica)
UW Upset Welding (Soldadura recalcada)
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Clasificación de los Procesos Brazing and Soldering
ABW Arc Brazing Welding (Soldadura fuerte de arco)
BBW Block Brazing Welding (Soldadura fuerte de bloque)
DSW Dip Soldering Welding (Soldadura blanda por inmersión)
DFBW Difussion Brazing Welding (Soldadura fuerte por difusión)
FBW Furnace Brazing Welding (Soldadura fuerte en horno)
FSW Furnace Soldering Welding (Soldadura blanda en horno)
FLBW Flow Brazing Welding (Soldadura fuerte de flujo)
IBW Induction Brazing Welding (Soldadura fuerte por inducción)
ISW Induction Soldering Welding (Soldadura blanda por inducción)
IRBW Infrared Brazing Welding (Soldadura fuerte infraroja)
INSW Iron Soldering Welding (Soldadura blanda con cautín)
RBW Resistance Brazing Welding (Soldadura fuerte por resistencia)
RSW Resistance Soldering Welding (Soldadura blanda por resistencia)
TSW Torch Soldering Welding (Soldadura blanda con soplete)
TBW Torch Brazing Welding (Soldadura fuerte con soplete)
TCABW Twin Carbon Arc Brazing Welding (Soldadura fuerte de arco con dos carbones)
WSW Wave Soldering Welding (Soldadura blanda por ondas)
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Arco eléctrico
IV. Procesos de soldadura por fusión
SMAW GMAW
FCAW GTAW
SAW
ESW
Oxigas (llama)
OAW AAW AHW
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Soldabilidad
El término soldabilidad independientemente de que es conocido a nivel
internacional en el campo de la soldadura, es interpretado con significados
diferentes según los puntos de vista de determinadas organizaciones o
normas.
Por otra parte la AWS, define la soldabilidad como la
capacidad de un material a ser soldado bajo las condiciones
impuestas de acuerdo a una especificación de fabricación de
acuerdo al diseño de la estructura que responda
satisfactoriamente a las condiciones de servicio.
En particular la ISO-581-80, el concepto de soldabilidad donde
tiene en cuenta el proceso de soldadura plantea que un acero se
considera soldable en un grado prefijado, por un procedimiento
determinado y para una aplicación específica cuando mediante
una técnica adecuada se puede conseguir la continuidad
metálica de la unión de tal manera que ésta cumpla con las
exigencias prescritas con respecto a sus propiedades locales y su
influencia en la construcción de la que forma parte integrante.
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Implicaciones de la soldadura por fusión
Soldadura
Aptitud para el
servicio
Supervisión, Calificación, Certificación, Control y
Aseguramiento de Calidad
Selección de aleaciones
metálicas
Tratamientos Térmicos
Recuperación de
piezas
Procesos
Agrietamiento
Metalurgia Física
Costos
Seguridad e higiene
Caracterización
de metales
Impacto ambiental Diseño
Etica Profesional
V. INTRODUCCIÓN AL PROCESO SMAW
El proceso de soldadura de arco metálico protegido (SMAW-Shielded Metal Arc Welding)
Proceso de soldadura de arco eléctrico, en la cual el calor requerido para la unión es generado por un arco eléctrico que se produce entre un electrodo de metal revestido y la pieza de trabajo. El metal de aporte es depositado desde el electrodo y el revestimiento del electrodo proporciona la protección.
Soldar metales ferrosos y no ferrosos
Todas posiciones
Aceros de bajo, medio carbono
así como para los aceros de baja
y media aleación
5.1. Métodos de aplicación
5.2. Características del Proceso SMAW
Manual - La alimentación del electrodo, longitud de arco, el avance y los ángulos del
electrodo son controlados por el soldador.
- El equipo es bastante simple y flexible, ya que el soldador solo necesita
posicionar el porta-electrodo y la pinza a tierra sobre la pieza de trabajo.
- Puede ser usado para soldar metales ferrosos y no ferrosos.
- Es posible soldar espesores hasta del calibre 18 (1.2 mm) en todas
posiciones (plana, horizontal, vertical y sobrecabeza).
- El proceso deja una escoria sobre la superficie del cordón de soldadura, la
cual deberá ser removida una vez que haya solidificado el cordón.
- Los electrodos pueden ser doblados para soldar en áreas o espacios de
difícil acceso.
- Pueden usarse cables largos para soldar en muchos lugares a mayores
distancias de la fuente de potencia que otros procesos de arco.
- Tiene una eficiencia de depositación relativamente baja.
- La escoria deberá ser removida del cordón de soldadura después de cada
pasada.
- El proceso SMAW no puede ser usado para soldar algunos metales no
ferrosos (por ejemplo el antimonio debido al aporte térmico alto).
El proceso es ampliamente usado debido a su versatilidad, portabilidad y
comparativamente simple y compacto el equipo con respecto a otros procesos.
VENTAJAS Y LIMITACIONES
Plana (F) Vertical (V) Horizontal (H) Sobrecabeza (OH).
Desventajas
• Tiene una eficiencia de depositación relativamente baja.
• Electrodos tienen una longitud fija por lo que el proceso debe interrumpirse después de que se ha consumido cada electrodo.
• La escoria deberá ser removida del cordón de soldadura después de cada pasada .
• No puede ser usado para soldar algunos metales no ferrosos (por ejemplo el antimonio debido al aporte térmico alto)
Principios de Operación SMAW
1. Fuente de potencia
2. Porta-electrodos
3. Pinza para tierra
4. Cables
Sistemas de Arco
Característica externa voltaje-amperes para el proceso SMAW
(corriente constante)
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5.3. Transferencia de metal
Transferencia de corto circuito
Transferencia globular
Transferencia de rocío (spray)
El arco es envuelto con un gas protector proporcionado por la desintegración de algunos de los constituyentes del revestimiento del electrodo. La gran parte del electrodo es transferido a través del arco, pero pequeñas partículas escapan desde el área corno salpicaduras, y una pequeña porción se va del área de soldadura como humo.
Transferencia de metal de
rocío o spray
Transferencia de
metal tipo globular.
La temperatura del arco es
aproximadamente de 5000 ºC
Fuente de potencia
CD CA
Tipo de corriente
Polaridad directa Polaridad invertida
70% electrodo
30% metal base 30% electrodo
70% metal base
50% electrodo
50% metal base
Fuente de potencia
Ciclo de trabajo
El ciclo de trabajo está definido como la relación que existe entre la duración del arco con respecto a
un tiempo dado o total. Para una máquina de soldar el tiempo dado es de 10 minutos. Por ejemplo,
una máquina con un ciclo de trabajo del 60%, el tiempo de carga que puede ser aplicado
continuamente será de 6 minutos y sin carga 4 minutos.
Por ejemplo, si una máquina de soldar está tasado su ciclo
de trabajo del 60% a 300 amperes, el ciclo de trabajo de la
máquina cuando es operada a 350 amperes, deberá ser:
% ciclo de trabajo = (300)2 / (350)2 (60) = 44%
% ciclo de trabajo = (corriente tasada)2 / (corriente de carga)2 ciclo de trabajo