UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Área de Procesos Mecánicos

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Área de Procesos Mecánicos"

María Nieves Ávila Caballero
hace 7 años
Vistas:

1 1 INGENIERÍA CIVIL EN MECÁNICA PLAN 2012 GUÍA DE LABORATORIO SOLDADURA Manual Proceso SMAW ASIGNATURA PROCESOS MECÁNICOS II CODIGO EXPERIENCIA C607 PROCESOS DE SOLDADURA INDUSTRIAL MANUAL, SMAW, ELECTRODO REVESTIDO

2 2 PROCESOS DE SOLDADURA INDUSTRIAL 1. OBJETIVO GENERAL: Que el alumno internalice y comprenda los conceptos técnicos y parámetros de ajuste y control de las variables eléctricas que gobiernan el proceso de soldadura al arco eléctrico, manual con electrodos revestidos, cuyo acrónimo en ingles más conocido es SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Una buena soldabilidad es función de factores de interacción tales como: - Tipo de proceso - Medio Ambiente - Composición del material - Diseño y tamaño de la unión o junta. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS a) Identificar las ventajas y desventajas de un proceso de corriente constante (CC) b) Entregar al alumno la capacidad de cuantificar el aporte calórico del proceso. c) Entregar al alumno la capacidad de cuantificar el aporte calórico neto. d) Entregar al alumno la capacidad de cuantificar la tasa de depósito típica, de cada proceso de soldadura. e) Que el alumno adquiera la capacidad de comparar las capacidades y nivel de aporte calórico asociado a los proceso de soldadura industriales. f) El alumno deberá ser capaz de determinar la dilución presente en las uniones típicas. g) Que el alumno adquiera la capacidad de armar y ajustar variables claves de los proceso de soldeo, de modo de asegurar resultados adecuados.

3 3 3.- INTRODUCCIÓN TEÓRICA Como proceso eléctrico, es claro que rige la ley de ohm, en Watts [W] 3.1 GENERALIDADES 10 I < 2000 Amper 10 E < 50 Volts d = Diámetro del electrodo o alambre en [mm] I = Corriente eléctrica en [Coulomb/s] = [Amper] E = Tensión eléctrica o voltaje en [Trabajo/Coulomb]=[N m/coulomb]=[volts] Hneto = Aporte Calórico Neto [W/mm] η = Rendimiento del proceso de soldeo [ - ] E I V = Tensión o voltaje eléctrico utilizado [Volts] = Corriente eléctrica utilizada [Amper] = Velocidad de avance o soldeo [mm/s]

4 4 ; si I < 200 Amper Donde: p = Penetración en [mm] t = Espesor de plancha en [mm] V = Velocidad de soldeo en [cm/min] ; si I > 200 Amper Donde: %Col = Porcentaje de colilla final o perdida por colilla Lo = Longitud del electrodo inicial antes de ser usado Lf = Longitud final del electrodo después de ser usado, conocido como colilla final o residual.

5 5 Figura N 1 Conexión de polaridad en maquina de soldadura. Figura N 2 Polaridad porta electrodo y piza.

6 6 Figura N 3 Efecto de usar DCEP o DCEN.

7 7 Figura N 4 Porta electrodos en proceso SMAW.

8 8 Figura N 5 Tipo de revestimientos en SMAW y su codificación AWS.

9 9 Figura N 6 Tipo de revestimientos en proceso SMAW.

10 10 Tabla N 1 Clasificación Electrodos proceso SMAW según AWS A5.5

11 11 Figura N 7 Formulas básicas. CE = Costo electrodo [$/m] Wmd = Tasa de depósito por metro lineal [kg/m] Pel = Precio del electrodo [$/kg] η dep = Eficiencia deposito [ - ] CDE = Costo del aporte [$/m³] Cmo y gg = Costo de mano de obra y gastos generales [$/m]

12 12 Tmo y gg = Tarifa de mano de obra y gastos generales [$/h] Vdep = Velocidad de depósito [kg/h] FO = Factor de operación [ - ] CDMO = Costo de mano de obra [$/m³] Td = Tasa de depósito [kg/h] CG = Costo del gas [$/m] FG = Flujo del gas [m³/h] PG = Precio del gas [$/m³] Cgas = Costo de la utilización del gas en [$/m³] Cee = Costo de la energía eléctrica [$/kg] E = Tensión eléctrica o voltaje utilizado [Volts] I = Corriente eléctrica utilizada [Amper] Ckwh = Costo de le energía eléctrica inyectada [$/kwh]

13 13 Tabla N 2 Eficiencia Deposito. Tabla N 3 Factor de Operación. CD = Costo directo de la operación de soldeo [$] Donde: Precio del electrodo (Pel): Es el precio por unidad de masa que cuesta el aporte, se expresa, por ejemplo en [$/kg] o [US$/lb] Eficiencia de depósito (η dep): Es la razón de la masa de material utilizado y la masa de material depositado; esta varía de acuerdo a cada proceso y tipo de electrodo; se le expresa en tanto por uno o bien en porcentaje [ - ] o [ % ]. Tasa de depósito (Td): Es la razón de masa de electrodo consumido por unidad de tiempo; esta varía de acuerdo a cada proceso y parámetros de soldadura; se puede expresar por ejemplo en [kg/h] o [kg/min].

14 Factor de operación (FO): Corresponde a la razón de tiempo que esta el operario realizando el proceso de soldadura sobre el tiempo total transcurrido; varia con los distintos procesos y con la

14 14 Factor de operación (FO): Corresponde a la razón de tiempo que esta el operario realizando el proceso de soldadura sobre el tiempo total transcurrido; varia con los distintos procesos y con la pericia del soldador; se le expresa en tanto por uno o porcentual [ - ] o [%]. Densidad del metal de aporte (D): Corresponde al peso (masa) por unidad de volumen de cada aporte; se puede expresar, en [kg/l], [g/cm³] o [ton/m³]. Costo de Mano de Obra (Cmo): Corresponde al costo unitario de la mano de obra que realiza la operación, en este caso la soldadura, por lo que nos estaríamos refiriendo al soldador; se le puede expresar en [$/h]. Volumen de depósito (Vol): Es el volumen expresado en [cm³], [dm³] o [m³] que se va a rellenar con soldadura; es necesario considerar en el caso de biseles, la sobre monta o refuerzo que deja el cordón en el último pase. Costo de Energía Eléctrica (Cee): Es el costo de la utilización de la energía eléctrica, se expresa en [$/m³] Tabla N 4 Comparación entre procesos de soldadura.

15 15 Tabla N 5 Dilución y observaciones de algunos procesos de soldadura. Figura N 8 Determinación de dilución según geometría de junta o unión.

16 16 Figura N 9 Calculo peso de metal depositado en una unión de bisel simple en acero al carbono. Tabla N 6 Datos operacionales según proceso de soldadura.

17 17 Tabla N 7 Perdidas típicas según proceso de soldadura. Tabla N 8 Peso del metal depositado según ancho del cordón.

18 18 Tabla N 9 Material depositado zona B figura N 9. Tabla N 10 Material depositado zona C figura N 9.

19 19 Tabla N 11 Material depositado zona D figura N 9.

20 20 4. METODO A SEGUIR 4.1 En primer término, el profesor explica al alumno los equipos empleados en el laboratorio, con especial detenimiento en los instrumentos a usar en la medición del aporte calórico eléctrico y neto. 4.2 Para el soldeo, el alumno debe proponer las condiciones eléctricas a usar según sea el tipo y diámetro del aporte o alambre a usar en la experiencia basado en las mejores prácticas o bien de referencias o recomendaciones de catálogos o códigos. 4.3 Realizar la toma de datos de la corriente, tensión y velocidad de soldeo o avance para cada proceso y tipo de electrodo. 4.4 Controlar dimensiones y geométrica de las placas y uniones realizadas, de modo de lograr medir dimensiones finales en las mismas. 4.5 Tener presente y respetar las medidas de seguridad indicadas por el profesor. 5.- VARIABLES A CONSIDERAR 5.1. Procesos de soldeo usados en el laboratorio, (VC de tensión o voltaje constante/ CC de corriente constante). 5.3 Parâmetros de soldeo (CC/AC, Corriente, Voltaje, Velocidad de avance, diâmetro Del alambre o electrodo). 5.4 Condiciones límites de los procesos de soldeo utilizados (Posición, técnica de avance de arrastre o empuje), tipo de polaridad en el caso de usar corriente constante DC. 6.- TEMAS DE INTERROGACIÓN 6.1 Tipos de sistemas de medición usados para medir el aporte de calor neto, corriente y tensión, en un proceso de soldadura eléctrica. 6.2 Capacidades de medición de estos instrumentos. 6.3 Criterios de cálculo de las condiciones de aporte para los procesos ya citados. 6.4 Selección del aporte, alambre o electrodo.

21 EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR 7.1 Pié de metro universal. 7.2 Amperímetro de tenaza en CC/AC. 7.3 Voltímetro en CC/AC 7.4 Fuente de poder del tipo inversor, multipropósito LINCOLN Electric 350 PRO 7.5 Electrodos para el proceso SMAW del tipo E70xx y E60xx, según AWS A Placas o probetas de 100x300x8 en ASTM A36, (A42-27ES) cantidad 4 por ensayo. 8. LO QUE SE PIDE EN EL INFORME 8.1 Las características técnicas de los proceso de soldeo. 8.2 Descripción del método seguido. 8.3 Para cada proceso de soldadura ensayado, presentar los resultados procesados mediante gráficos y compararlos con los obtenidos mediante los modelos propuestos En catálogos y/o códigos de referencia (AWS, ASME, IIW, otros) 8.4 Análisis de los resultados obtenidos, comentarios y conclusiones personales. 8.5 La referencia bibliográfica. 8.6 El apéndice con: a.1. Fotografías o esquemas de los procesos de soldadura utilizados o experimentados y su interacción entre las variables eléctricas y el diámetro del aporte o electrodo. a.2 Desarrollo de los cálculos correspondientes a cada proceso ensayado. a.2. Presentación de resultados. a.3. Gráficos. a.4. Resultado de la investigación al tema propuesto por el profesor

22 Figura N 10 Formato seguimiento y control Laboratorio SMAW. 9.- BIBLIOGRAFÍA 9.1 Welding Handbook, Volume I, Seventh Edition, AWS, 1976 9.

22 22 Figura N 10 Formato seguimiento y control Laboratorio SMAW. 9.- BIBLIOGRAFÍA 9.1 Welding Handbook, Volume I, Seventh Edition, AWS, Apunte : Soldadura Toda una Experiencia, Maurizio Edwards Ackroyd 9.3 Código ASME II Parte C 9.4 Soldadura Aplicaciones y Practica, Horwitz, Editorial Alfaomega, Manual de Soldadura, INDURA.

Documentos relacionados

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Área de Procesos Mecánicos

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Área de Procesos Mecánicos 1 INGENIERÍA CIVIL EN MECÁNICA PLAN 2012 GUÍA DE LABORATORIO SOLDADURA Manual Proceso GMAW ASIGNATURA PROCESOS MECÁNICOS II CODIGO 15160 EXPERIENCIA C606 PROCESOS DE SOLDADURA INDUSTRIAL MANUAL, GMAW (MIG/MAG)