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DEPARTAMENTO DE SERVICIOS INDUSTRIALES DE OASA 1. ASESORIAS 2. INSPECCIONES 3. IMPARTICION DE CURSOS Y/O ENTRENAMIENTOS EN SOLDADUR 4. IMPARTICION DE CURSOS Y/O ENTRENAMIENTOS DE SEGURIDAD EN LA SOLDADURA 5. IMPARTICION DE CURSOS Y/O ENTRENAMIENTOS DE CALIDAD 6. IMPARTICION DE CURSOS Y/O ENTRENAMIENTOS PARA EL PROCESOS DE PRODUCCION 7. IMPARTICION DE CURSOS Y/O ENTRENAMIENTOS PARA PROCESOS DE CORTE 8. SERVICIOS ESPECIALES PERSONALIZADOS 3
SMAW 4
Objetivo del curso Que los participantes conozcan el proceso de soldadura de arco eléctrico SMAW, los diferentes tipos de máquinas para soldar, sus componentes, y accesorios, así como los electrodos básicos más comerciales (de aceros al carbón) que se utilizan en la actualidad y la importancia de la seguridad en soldadura. 5
Temario del curso: Introducción a las normas de la AWS. Introducción al proceso de soldadura SMAW. Equipo de seguridad para soldar. Tipos de máquinas para soldar. Tipos y especificación de electros básicos para soldar Acero al Carbón. Mantenimiento de los electrodos. Ventajas y desventajas del proceso. Procedimiento para soldar con electrodo revestido. 6
Beneficios de tomar el curso: Tener conocimiento del proceso de soldadura. Conocer los tipos de máquinas para soldar y sus diferencias. Poder recomendar una máquina de soldar. Tener conocimiento de los electrodos básicos para Acero al Carbón. Conocer tecnicismos de soldadura. Poder aclarar dudas. 7
Introducción a la AWS Sociedad Americana de Soldadura (American Welding Society) maneja todo tipo de normas para procedimientos, evaluaciones, técnica calificaciones y certificaciones en los procesos de soldadura. Las normas y certificaciones de la AWS son reconocidas y utilizadas en la mayoría de los países. Los países que centran su atención en el desarrollo de la infraestructura y el comercio mundial utilizan las normas y certificaciones de la AWS debido a su éxito probado en el apoyo del crecimiento económico, la seguridad y la calidad. La AWS proveen criterios para la producción y la evaluación de todos los tipos de productos y materiales soldados, utilizando todos los procesos de soldadura. 8
Introducción a la AWS La AWS se fundó en 1919 para facilitar el crecimiento de la recientemente desarrollada tecnología de soldadura eléctrica como una alternativa a otros métodos de uniones de metales. AWS define a la soldadura como: El proceso de unión de dos o más piezas de metales o no metales, que son producidas al calentar los materiales en las áreas de contacto a la temperatura de la soldadura, ya sea con o sin la aplicación de presión y con o sin el uso de metal de aporte. 9
SOLDADURA CON EL PROCESO SMAW (Soldadura de arco eléctrico con electrodo revestido) Es la más antigua y más versátil de todos los diferentes procesos de soldadura de arco. Este consiste en utilizar un electro (una varilla de soldar) con un determinado recubrimiento, este se realiza cuando una chispa se enciende entre un electrodo y la superficie de trabajo (con el metal), esta forma de soldadura implica sostener una pinza que mantiene a un electrodo en su lugar que proporcionara el material de aporte de la soldadura, a través del mismo se hace circular un determinado tipo de corriente eléctrica, puede ser de tipo alterna o directa. 10
SOLDADURA CON EL PROCESO SMAW (Soldadura de arco eléctrico con electrodo revestido) Entre el electrodo y la pieza se establece un corto circuito, este arco eléctrico puede alcanzar temperaturas alrededor de los (4,000ºC, a 5,500ºC), depositándose el núcleo del electrodo fundido al material que se está soldando, donde de paso genera la combustión del recubrimiento, y una atmosfera permite la protección del proceso, esta protección ayuda a evitar la penetración de humedad y posibles elementos contaminantes. En este proceso de soldadura se produce una escoria (forma de capa vidriosa) que recubre el cordón de soldadura que se genera. 11
Diagrama del equipo de SMAW Consiste en lo siguiente: 12
EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL BASICO PARA SOLDAR Camisa manga larga Pantalón Careta para soldar Lentes de seguridad Mascarilla para humos Mangas de carnaza Mandil de carnaza Guantes de carnaza Botas o zapato de seguridad 13
Tipos de máquinas de soldar Hoy en día en el mercado existe una gran variedad de marcas, tipos, tamaños y capacidades de máquinas soldadoras, pero todas cuentan con el tipo de salida: de A.C. (corriente alterna), D.C. (corriente directa) o ambas, A.C/D.C. Se pueden encontrar con alimentación desde 110 Volts, 220 volts, 440 Volts y hasta 575 Volts. Veamos algunas: 14
Tipos de Maquinas de soldar También son llamadas fuentes de poder y pueden ser clasificadas de acuerdo al Voltaje y Amperaje de salida, así como de acuerdo al tipo de corriente, estas son del tipo: AC= De transformador DC= De rectificador AC/DC= De transformador y Rectificador La corriente directa (D.C.) es corriente continua ya que el flujo de los electrones (es una partícula de la corriente negativa) fluye siempre hacia un mismo sentido en el circuito, la corriente puede ser negativa o positiva. La corriente alterna (A.C.) como su nombre lo dice, cambia de positivo a negativo aproximadamente 120 veces por segundo. 15
Diagramas de corriente directa ELECTRODO NEGATIVO ELECTRODO POSITIVO Flujo de electrones Flujo de electrones Flujo de electrones Flujo de electrones Corriente Directa Electrodo Negativo (DCEN) Polaridad Directa Corriente Directa Electrodo Positivo (DCEP) Polaridad Invertida 16
Tipos y especificación de electrodos básicos para soldar Acero al Carbón Electrodos revestidos para aceros al carbón Los electrodos están formados por un núcleo (varilla metálica) cubierta por un revestimiento, donde el núcleo es transferido hacia al metal base (metal a soldar) a través de una zona eléctrica (llamada arco) generada por la corriente de soldadura. Los electrodos revestidos son los de más amplia variedad a comparación con otros procesos de soldadura, y sirven para soldar casi cualquier tipo de metales. 17
Estructura de un electrodo revestido 18
El revestimiento del electrodo, determina las características mecánicas y químicas de la unión, está formado por un conjunto de componentes minerales y orgánicos que cumplen con lo siguiente: 1. Producir gases protectores para evitar la contaminación de la atmosfera y producir gases ionizantes (gas electrificado) para dirigir y mantener el arco. 2. Producir escoria para proteger el metal ya depositado hasta su solidificación (que se endurezca y forme el cordón). 3. Aportar materiales desoxidantes, elementos de aleación y hierro en polvo. 19
Diagrama del proceso de soldadura 20
Tipos de electros para soldar El material de aportación se obtiene por la fusión del electrodo en forma de pequeñas gotas. La protección se obtiene por la descomposición del revestimiento en forma de gases y en forma de escoria líquida que flota sobre el baño de la fusión que posteriormente se solidifica. 21
Tipos de electros para soldar Técnicamente sería muy confuso y en otras hasta imposible seleccionar el material de aporte entre la gran variedad de marcas y tipos adecuados para cada trabajo, proceso y metal base, si es que no existieran adecuados sistemas de normalización para estos materiales. A continuación se detalla el métodos de identificación para los diferentes tipos de electrodos que se mencionan. 22
Clasificación de AWS para los electrodos de soldadura de aceros al carbono La clasificación está conformada por la letra E seguida de cuatro o cinco dígitos cuyo significado es el siguiente: E significa electrodo. Los dos primeros dígitos en la clasificación de cuatro dígitos o los tres primeros en la clasificación de cinco representan la mínima resistencia a la tracción del depósito de soldadura medida en KSI (miles de PSI). El tercer dígito en la clasificación de cuatro o el cuarto dígito en la clasificación de cinco dígitos indica la posición de soldadura para la cual se diseñó el electrodo. El último dígito indica el tipo de revestimiento del electrodo, la corriente y la polaridad que deben utilizarse. 23
Identificación de un Electrodo Revestido por AWS Resistencia a la tensión En lbs/pulg. 2 de metal depositado X Ksi. Tipo de corriente, Tipo de fundente Y Características eléctricas E 70 18 E110 18 Electrodo Posición 1 todas las posiciones 2 plana y horizontal de filete 3 ya no se utiliza 4 vertical descendente 24
Identificación de un Electrodo Revestido por AWS El ultimo digito de un electro de 4 o 5 números significa el tipo de revestimiento corriente y polaridad. DIGITO TIPO DE REVESTIMIENTO CORRIENTE POLARIDAD 0 CELULOSA CON SODIO CD------------------(+) 1 CELULOSA CON POTASIO CA o CD------------(+ o -) 2 RUTILO CON SODIO CA o CD---------------(-) 3 RUTILO CON POTASIO CA o CD---------------(-) 4 RUTILO CON POLVO DE HIERRO CA o CD------------(+ o -) 5 DE BAJO HIDRÓGENO CON SODIO CD------------------(+) 6 DE BAJO HIDRÓGENO CON POTASIO CA o CD--------------(+) 7 HIERRO EN POLVO Y ÓXIDOS DE HIERRO CA o CD------------(+ o -) 8 BAJO HIDRÓGENO CON POLVO DE HIERRO CA o CD--------------(+) 25
Principales tipos de revestimiento Celulósico= 6010, 6011, 7010-1A= Alta penetración, fondeo y vista. Rutílicos= 6013, 7024= Baja penetración, relleno y vista. Básicos= 7018, 9018= Revestimiento duro de mediana penetración, relleno y vista. Especiales= Biselado, Hierros colados, revestimientos, y aplicaciones diversas. 26
Electrodos básicos para acero al carbón Soldadura E6010 Adecuado para los cordones de raíz en estructuras, tanques, soldaduras de planchas pesadas y láminas gruesas, como las usadas en la industria naval, fabricación de recipientes y principalmente para la soldadura en campo de varios tipos de tuberías tales como API 5LX Gr. X42, X46, X52, X56, y ASTM: A53Gr. A, B; A105; A106 Gr. A, B; A134; A 135 Gr. A,B; A 139 Gr. A, B, C y D, y sus similares. 27
Electrodos básicos para acero al carbón Soldadura E6011 Indicado para la soldadura de tubos con o sin costura para uso en condensadores, recipientes a presión, chasis de camiones, estructuras de puentes, tanques y edificación de montajes en general. Soldadura de tuberías en campo, concebido especialmente para cordones de raíz, pases en caliente y pases de relleno. Materiales por ASTM: A53Gr. A, B; A105; A106 Gr. A, B; A134; A 135 Gr. A,B; A 139 Gr. A, B, C y D, y sus similares. 28
Electrodos básicos para acero al carbón Soldadura E6013 Electrodo de amplia aplicación en soldadura de aceros de bajo carbono no aleados, de uso corriente en carpintería metálica: fabricación de muebles, ductos de ventilación, rejas, puertas. Ensamblaje de carrocerías, construcción de vagones, tanques. Soldadura de estructuras livianas en perfiles angulares y rectángulares, cerchas para techos, construcciones navales y reparación de equipos agrícolas. 29
Electrodos básicos para acero al carbón Soldadura E7018 Sirve para aceros de bajo y medio carbono hasta 0.45% C, aceros al carbonomanganeso, aceros de baja aleación con resistencia de hasta 70,000 psi, aceros con alto contenido de azufre y fósforo considerados difíciles de soldar. Soldadura de aceros de grano fino. Su campo de aplicación abarca temperaturas de trabajo desde 30 C hasta 350 C. Las aplicaciones específicas incluye plantas petroquímicas, estructuras de acero, minería, soldadura en ambientes de baja temperatura, vagones de trenes, rieles, equipos pesados. Construcciones navales en aceros de los grados A, B, D, y E, erección de plataformas costa afuera, construcción de calderas, tanques, gasoductos y oleoductos. 30
Electrodos básicos para acero al carbón Soldadura E7024 Por su alto rendimiento, es ideal para soldaduras en posición plana y filete horizontal, para soldar uniones de planchas gruesas de bisel amplio. Útil en la soldadura de aceros de bajo y medio carbono con resistencia a la tracción hasta 70,000 Psi. Especialmente indicado en la fabricación de estructuras metálicas tales como: vagones de trenes, estructuras navales, tanques, elementos de máquinas y en general, trabajos que requieran soldaduras de calidad radiográfica, rapidez de ejecución y alta velocidad. 31
Almacenamiento de los electrodos Todos los electrodos sin excepción, una vez que sean sacados de sus cajas o empaques para su uso, deberán ser guardados nuevamente en los mismo o bien en cilindros especiales especiales para electrodos, a fin de protegerlos de polvos, humedad u otro daño cualquiera que pueda ocurrirles. Imagen de un contenedor especial para soldadura (existen de varios tipos). 32
Resecado de los electrodos (Mantenimiento) Si los electrodos al estar expuesto a la intemperie, si absorbieron humedad (se dice que un electrodo no de be estar expuesto al ambiente si hay una humedad relativa mayor al 50%), si es así deberán ser resecados (eliminar humedad) en un horno especial para devolverle sus características, esto deberá ser de acuerdo a las normas establecidas por la AWS. Hornos especiales para resecado de los electrodos (Existen varios tipos) 33
Nota importante: Para obtener los mejores resultados apéguese de acuerdo a las especificaciones dadas por la AWS A5.1 que hace referencia a los electrodos para soldadura de aceros al carbono, ya que de no ser así, puede mal emplear técnicas para los diferentes tipos de electrodos. Tabla de recomendaciones para los electrodos. 34
Resecado de los electrodos (Mantenimiento) En el caso de los electrodos celulósicos (E6010, E6011) y rutílicos (E6013, E7024), si los mismos tienen un excesivo contenido de humedad, esto se traduce a tener problemas como (salpicaduras excesivas, cortes de arco), pero en el caso de los electrodos básicos es esencial que estén secos para poder garantizar las propiedades de dichos electrodos en soldaduras de gran responsabilidad. Nota: Hay que tomar en cuenta que no todos los electrodos son de la misma composición, cada uno de ellos tiene su procedimiento especial para el resecado. 35
Ventajas y desventajas del procesos VENTAJAS Equipo muy sencillo, económico y portátil. El revestimiento aporta el material de protección necesario. No requiere de gas auxiliar como lo es en otros procesos. Proceso menos sensible al viento. Se puede utilizar en áreas de acceso limitado. Gran versatilidad de aplicación de soldaduras. Costos de operación relativamente bajos. DESVENTAJAS Menor taza de depósito que con los procesos GMAW y FCAW. Riesgo de incendios por las chispas producidas. Choques eléctricos. Luz intensa. Genera humos y gases. Se debe remover la escoria resultante de los cordones de soldadura. Los electrodos son relativamente cortos por lo que hay que hacer más uniones que con los procesos GMAW Y FCAW. 36
Procedimiento para soldar con electrodo. Las instrucciones concretas en las máquinas de soldar son las siguientes: 1.- Preparación de la soldadura de acuerdo al procedimiento específico de soldadura a realizar, algunos ejemplos son: a) Asegúrese de que la máquina de soldar este completa y en buenas condiciones. b) Limpiar las piezas que se van a soldar; c) Sujetar las piezas con pinzas de presión o prensas para evitar que se muevan; d) Protegerse adecuadamente con el equipo de protección personal, guantes, ropa de trabajo y pantalla de protección, etc. e) E introducir el electrodo en la pinza (porta-electrodos); 37
Instrucciones para soldar con electrodo. 2.- Enganchar la pinza de tierra a una de las piezas a soldar. a) Conectar el equipo a un enchufe con toma de tierra. b) Encender la máquina y regular la intensidad del equipo (Amperaje deseado de acuerdo al tamaño del electrodo); c) Frotar el extremo del electrodo en el punto donde se va a soldar (acción de cebar). Este frotamiento enciende el electrodo, es fácil identificar cuando ocurre porque aparecen chispas. A continuación, debe alejar el electrodo unos 4 o 5 mm para establecer el arco eléctrico. Y Posteriormente acercar el electrodo a 2 o 3 mm de la pieza y comenzar a soldar. La distancia entre el electrodo y la pieza que se va a soldar, es equivalente al diámetro del electrodo y debe mantenerse constante a lo largo del proceso. Continuar soldando manteniendo el electrodo con una inclinación máxima de 30⁰; 38
Instrucciones para soldar con electrodo. d) Avanzar a una velocidad regular, respetando la separación entre el electrodo y la pieza. Para conseguirlo es necesario acercar progresivamente el portaelectrodos hacia la pieza para compensar la pérdida de material derivada de la fusión del electrodo; e) Adaptar la velocidad de avance para obtener un ancho de cordón igual a 1,5 y hasta 3 veces el diámetro del electrodo. f) Remover escoria con una piqueta y dejar enfriar la soldadura en proceso natural. No utilizar agua pues podría cristalizarse. 39
Preguntas? 40
Gracias. 41