Profesor/a(s) Nivel o Curso/s Unidad/Sub Unidad FERNANDO EDUARDO SEPULVEDA ELIZONDO TERCEROS A B 1.1.1. Soldadura oxiacetilénica Contenidos 1.1.2. El oxígeno y el acetileno, 1.1.3. Tipos de llamas de soldar,1.1.4. Regulación de Presiones de soldar, 1.1.5. Soldadura del fe. negro: a tope y Traslapo con aporte ( TEORICO)1.1.8. Normas de seguridad, condiciones y acciones inseguras al manipular gases explosivos1.1.9. Regulación de equipos,1.1.10. Tablas de presiones,1.1.11. Práctica de corte térmico Aprendizajes Esperados 1. Realiza soldadura y corte térmico de chapas, perfiles y tubos INSTRUCCIONES: 1. Lee atentamente esta guía tematica. 2. Se sugiere ver las presentaciones y videos didacticos si fura necesario. 3. Cualquier consulta dejo mi correo. Cualquier consulta 1
Sub - Sector O Del Módulo: Trazado y Corte en perfiles y chapas en Construcciones Metálicas Nivel : Tercero Medio Unidad temática : Principio del la Soldadura y del Corte Térmico Oxiacetilénico Guía : Nº 2 2
Sistema Oxi gas Soldadura 3
INTRODUCCION. Descripción del Proceso: El proceso de soldadura oxigas consiste en una llama dirigida por un soplete, obtenida por medio de la combustión de los gases oxígeno-acetileno. El intenso calor de la llama funde la superficie del metal base para formar una poza fundida. Con este proceso se puede soldar con o sin material de aporte. El metal de aporte es agregado para cubrir biseles y orificios. A medida que la llama se mueve a lo largo de la unión, el metal base y el metal de aporte se solidifican para producir el cordón. Al soldar cualquier metal se debe escoger el metal de aporte adecuado, que normalmente posee elementos desoxidantes para producir soldaduras de buena calidad. En algunos casos se requiere el uso de fundente para soldar ciertos tipos de metales. Ventajas y Aplicaciones del Proceso: El proceso oxigas posee las siguientes ventajas: el equipo es portátil, económico y puede ser utilizado en toda posición. El proceso oxigas es normalmente usado para soldar metales de hasta ¼ de espesor. Se puede utilizar también para metales de mayor espesor, pero no es recomendable. Su mayor aplicación en la industria se encuentra en el campo de mantención, reparación, soldadura de cañerías de diámetro pequeño y manufacturas livianas. También puede ser usado como fuente de energía calórica para doblar, calentar, forjar, endurecer, etc. Equipos para Soldadura y Corte Oxigas: Es el conjunto de elementos que agrupados permiten el paso de gases (Oxígeno-Acetileno) hasta un soplete en cuyo interior se produce la mezcla. La misma, en contacto con una chispa, produce la combustión, base del sistema oxiacetilénico. 4
Funcionamiento del soplete y equipo 5
Ventajas y Desventajas de la Soldadura: La principal ventaja de la soldadura en general, es que permite la reparación de elementos que de otra manera deberían ser desechados y reemplazados por uno nuevo, como es el caso de estructuras metálicas (puentes, pasarelas, etc.), que si presentan roturas o fisuras, éstas pueden ser soldadas entregándole un alto nivel de resistencia y durabilidad a distintos tipos de esfuerzos (tracción, compresión, etc.) y alargando la vida útil de las estructuras. La gran desventaja de la soldadura es que para trabajos de alta precisión el costo es muy elevado, ya que se necesita un alto grado de los expertos y la técnica por parte del soldador, debido a que el producto final no debe tener poros ni imperfecciones, todo esto visto mediante inspección radiográfica. Siglas utilizadas A.W.S. : American Welding Society C.G.A. : Compressed Gas Asociation I.O.M.A. : International Oxygen Manufacturers Asociation En Chile, miembro integrante de: ACHS : Asociación Chilena de Seguridad ASIMET : Asociación de Industriales Metalúrgicos y Metalmecánica ICARE : Instituto de Administración Racional de Empresas ICHA : Instituto Chileno del Acero SOFOFA : Sociedad de Fomento Fabril A.W.S. : American Welding Society PROGIM AG: Asociación Productores de Gases Industriales y Medicinales de Chile 6
Procedimiento Básico de Soldadura Ajuste de llama En soldadura oxiacetilénica se utiliza una llama neutra (3.160 C), o sea, se suministra suficiente oxígeno para realizar la combustión de todo el acetileno presente. Aunque esta situación corresponde a una relación teórica oxígeno-acetileno de 2,5:1, en la práctica parte de la combustión se realiza con oxígeno del aire de modo que: Se consumen iguales cantidades de oxígeno y acetileno (Relación 1:1) Se produce un efecto de autoprotección, que minimiza la oxidación del metal base La llama carburante con exceso de acetileno se reconoce por una zona intermedia reductora que aparece entre el dardo y el penacho: se utiliza sólo en casos especiales. 7
La llama oxidante, con exceso de oxígeno se reconoce por su dardo y penacho más cortos y su sonido más agudo. Selección de la boquilla En la selección de la boquilla influyen los siguientes factores: 1. Tipo de material a soldar 2. Espesor del material 3. Tipo de unión (tope, filete, biselada, etc.) 4. Posición en que se soldará 5. Habilidad del operador Como norma de seguridad siempre debe utilizarse la boquilla a la presión recomendada por el fabricante. 8
Procedimiento para soldar con varillas de soldadura oxigas (bronce) Deben limpiarse muy bien las piezas, aplicándoles la llama sobre la superficie hasta que alcance un color rojo cereza. Ambas piezas deben estar a la misma temperatura, porque en caso contrario, la varilla fluirá hacia la pieza más caliente (fenómeno de capilaridad). Caliente la varilla con la llama e introdúzcala luego en el depósito de fundente. Note que el calor hace que el fundente se adhiera a la varilla. (Si se utiliza una varilla ya revestida con fundente, este paso debe eliminarse). Una vez que la varilla está impregnada con fundente y las piezas han alcanzado la temperatura adecuada, acerque la varilla hacia la unión y coloque la llama encima, fundiéndola. La varilla entonces se funde y fluye hacia el área calentada, uniendo fuertemente las piezas. Debe utilizarse bastante fundente. Si la cantidad de fundente es insuficiente, la varilla no unirá los metales. Descripción La soldadura de bronce permite obtener depósitos con características mecánicas sobresalientes en resistencia y ductilidad, además de ser muy homogénea. Aplicaciones Su principal campo de aplicación es: soldadura de hierro fundido, acero dulce, cobre y sus aleaciones. 9
La principal característica de estas soldaduras es la poca cantidad de gases que se genera en el cráter de metal fundido y su bajo punto de fusión, que permite una mejor y mayor fluidez del metal fundido. Como técnica operatoria, se recomienda precalentar el metal base hasta una temperatura cercana al punto de fusión del metal de aporte, luego fundir una gota de soldadura y aplicar calor adicional para obtener una fluidez adecuada en el depósito. 10
Manejo del soplete y del material de aporte Generalidades Prácticamente, la soldadura oxiacetilénica se realiza de acuerdo con el siguiente procedimiento: Las dos partes por unir, convenientemente preparadas, se funden por el calor emanado del soplete Con el mismo calor se funde también la extremidad de la varilla de aporte, la cual, goteando entre los chanfles de las partes por unir, los rellena, y luego, solidificándose, produce la unión estable de las piezas Si el espesor de las piezas es muy grande, se depositan varios cordones de soldadura, en el orden que indica la figura 11
Cómo se depositan los cordones de soldadura, para piezas de gran espesor. En el presente, no veremos sino las normas general y fundamental que aconseja la técnica operativa de soldar con soplete. Queda entendido que apenas regulada convenientemente la llama, antes de empezar a soldar, el operario se colocará las antiparras de protección. A diferencia de la soldadura eléctrica, acá no hay que preocuparse por la puesta a tierra del equipamiento de soldadura, pero tenga en cuenta que hay una peligrosa llama involucrada, por lo tanto sus proyectos de soldadura y las sesiones de práctica son mejor llevadas a cabo sobre ladrillos refractarios, que pueden conseguirse en el almacén de venta de productos de soldadura. Manejo del soplete El soplete se toma con la mano derecha -sin esfuerzo, pero con firmeza-, y se mueve paralelamente a la línea de soldadura, y no transversalmente a ésta 12
El soplete debe tener un ligero movimiento giratorio, describiendo espirales cerradas. Movimiento giratorio del soplete. Para piezas delgadas, el dardo se llevará inclinado a 45º; y para mayores espesores, podrá mantenerse vertical pero sin tocar las piezas que se están soldando. Manejo del material de aporte El metal de aporte no debe caer en gotas, ni ser desviado por el dardo: se mantendrá cerca de éste, en un estado próximo a la fusión, y en el momento oportuno se sumergirá en el baño de fusión (para piezas gruesas, el metal de aporte se tendrá continuamente sumergido en el baño). La varilla se toma suavemente con la mano izquierda, y se mantiene inclinada para piezas delgadas, y vertical para piezas gruesas. No se debe fundir el material de aporte antes que los bordes de la pieza, pues entonces se produciría una simple pegadura, No se debe demorar demasiado con el dardo sobre las partes ya fundidas, para no causar oxidaciones en los lugares ya soldados. 13
Para piezas gruesas se debe hacer el baño en el fondo de la soldadura, y luego depositar el metal más arriba, para evitar sopladuras y pérdidas de resistencia. Procúrese que los bordes de la pieza y el metal de aporte se fundan simultánea y continuamente, para aprovechar todo el calor en la mejor forma posible. Cómo deben resultar las soldaduras La línea de soldadura debe resultar algo convexa, pues las soldaduras planas o cóncavas son siempre débiles. Posiblemente, toda soldadura debe tener mucha penetración; es decir que ha de llegar al otro lado de la chapa. Cuando haya que tapar agujeros, se mantiene el dardo horizontal, y a medida que el borde se funde, se aplica el metal de aporte. El comienzo y la finalización de la soldadura exigen un cuidado especial, así como cuando se debe recomenzar la soldadura después de una suspensión momentánea, o por el cambio de varilla. El calor en la soldadura con gas es controlado adaptando la salida de gas y el tamaño de la punta al espesor del material. La velocidad de desplazamiento de soldadura y la distancia de la punta a la pieza de trabajo controlará el tamaño del cono y la penetración. Con todos los elementos en condiciones operativas, usted deberá poder calentar su primer fundición de metal en aproximadamente seis segundos, luego moverlo longitudinalmente para hacer su cordón de soldadura. 14
Defectologia de depósitos de soldadura A la izquierda se ve un cordón de soldadura hecho muy frío ( el cordón de soldadura se eleva), en el centro uno hecho muy caliente y muy rápido, y a la derecha un cordón de soldadura mejor con un buen ancho y penetración. Inconvenientes que pueden ocurrir durante la soldadura En el manejo del soplete pueden producirse algunos inconvenientes que conviene conocer, con el fin de poder eliminarlos prontamente. Los principales entre ellos, son los que a continuación se detallan, con las respectivas soluciones: Se apaga la llama, produciendo un fuerte estampido. Inconveniente que suele originarse de la improvisa obstrucción de la boquilla orificio. Esta falla puede remediarse limpiando la boquilla del soplete: externamente, con tela de esmeril fina lija e internamente, o con un juego de limas para boquillas. El soplete produce a intervalos una serie de estampidos, a causa del excesivo recalentamiento de la punta. 15
El soplete produce un chisporroteo continuo, con breves intervalos, por tener el agujero de la boquilla deformado, por estar mal enroscada la boquilla en el cuerpo del soplete, o porque en el tubo no hay gas en cantidad suficiente. Apenas advertida la anomalía, se cierra primero la salida de acetileno, y luego, la del oxigeno; se limpia cuidadosamente la boquilla, y se observa la cantidad de gas que todavía hay en los tubos. El soplete produce un silbido prolongado, y la llama se apaga, debido al fenómeno llamado retorno de llama, que puede ser peligroso. En este caso, se realizan lo más rápidamente posible las operaciones indicadas en el punto precedente. En presencia de cualquier otro inconveniente no previsto en estas páginas, ciérrese inmediatamente la válvula de cabeza del tubo de acetileno, con lo que se evitará todo peligro de explosión o incendio. Preparación de las piezas y métodos de soldadura. Generalidades Usted necesitará una gran cantidad de pequeñas piezas para limpiar la escoria del metal donde se practica, de variado espesor. Aún si usted piensa hacer soldaduras livianas sobre hojas de metal, comience con espesores de hasta ¼ de pulgada para familiarizarse con los diferentes tipos de puntas y ajustes de llama. Cuanto más limpias están las piezas, mejor serán las soldaduras, y esto se aplica a todos los tipos de soldaduras, a gas o eléctricas. Deberá usar abrasivos, arenar o limpiar mediante 16
amoladora las áreas a ser soldadas para quitar cualquiera capa de pintura, recubrimientos u óxido. No deberá usar para ensayos cualquier metal que esté galvanizado o recubierto con cinc o cualquier otro tipo de enchapado. No solo la soldadura será sucia y difícil, sino que los recubrimientos pueden causar gases peligrosos al ser vaporizados en la soldadura. Recomendamos el uso del fundente INDURA 10, a fin de obtener depósitos más limpios y de mejor apariencia. 17
Observa los siguientes videos didácticos proceso soldadura: Montaje del equipo oxi- acetileno http://www.youtube.com/watch?v=_pxsa-wnydk&feature=related (Regulación del equipo e inicio de forma de trabajo) http://www.youtube.com/watch?v=wkq8xwhnnic&feature=related (Realizar línea de fusión.) http://www.youtube.com/watch?v=dvbbfxazit4&feature=related 18
Identificación de riesgos Riesgos derivados de los envases a presión y de los gases: Existirán riesgos de rotura o explosión de las botellas si suceden caídas, golpes o aumentos de la temperatura. 19
El acetileno es un gas altamente inflamable que ocasiona mezclas explosivas cuando su concentración en volumen se encuentra entre el 2,3%-80%, en presencia de aire, y 2,3%-93% en presencia de oxigeno. Este gas es incompatible con materiales que contengan plata, mercurio y cobre. El acetileno no es un gas tóxico, pero puede producir asfixia por desplazamiento del aire. El oxigeno acelera rápidamente la combustión y, a medida que aumenta su concentración, determinados materiales incombustibles dejan de serlo. Riesgos derivados de las operaciones de soldadura: El retroceso de la llama, Un retroceso del oxigeno por la manguera del acetileno engendra grandes riesgos de explosión si alcanza la botella de acetileno. Durante las operaciones de soldadura, pueden producirse proyecciones de material fundido. Existirán riesgos de quemaduras durante la ejecución de la soldadura. En este proceso se generan rayos ultravioletas que afectan a los ojos y a la piel. La cantidad generada de humos y gases tóxicos puede ser elevada. 20
Acciones para reducir los riesgos Frente a los riesgos derivados de los envases a presión: En la manipulación de las botellas de los gases deberán respetarse las directrices marcadas en la Instrucción Técnica Complementaria. En dicha instrucción se señalan, entre otras, las siguientes obligaciones: Las botellas llenas y vacías se almacenaran en lugares distintos. Está prohibido fumar o usar llamas abiertas en las áreas de almacenamiento. En el almacén existirán las instrucciones de seguridad de cada gas depositado. Antes de usar una botella, hay que asegurarse de que esté bien sujeta para evitar su caída. El protector o sombrerete de la válvula debe estar acoplado en la botella hasta el momento de su utilización. El usuario deberá establecer un plan de mantenimiento preventivo de los elementos del equipo. Las botellas no deben rodar en posición horizontal. No se deben emplear llamas para detectar fugas. La válvula debe estar siempre cerrada, excepto cuando se emplee el gas. Frente a los riesgos derivados de los gases: No engrasar nunca los grifos, válvulas o mano reductores de las botellas o canalizaciones de oxígeno. Las canalizaciones de ambos gases deberán contar con válvulas anti retroceso o dispositivos de retención. No se debe trabajar ni manipular las botellas de los gases en zonas cerradas, sin la ventilación adecuada. 21
Estos gases deben mantenerse alejados de sustancias inflamables durante su manipulación. Frente a los riesgos derivados de las operaciones de soldadura: Mantener en perfecto estado de funcionamiento todos los elementos del equipo. El soplete debe emplearse adecuadamente y no usarse a modo de martillo. Resultaría interesante dotar a puesto de trabajo de un soporte especial en el que se pueda colocar el soplete encendido sin riesgo alguno. Equipos de protección personal Gafas para soldadura oxiacetilénica, ropa de protección integral, mascarillas adecuadas, guantes de protección mecánica y calzado de seguridad. 22