Ciclo Formativo de Grado Básico Técnico en Fabricación y Montaje Módulo: Soldadura y carpintería metálica. Código: 3021 IES Francisco Garfias - Moguer - Huelva PRÁCTICA BÁSICA DE SOLDADURA DEL MODULO DE: - Soldadura y carpintería metálica. Nº 13 DENOMINACIÓN DE LA PRÁCTICA: Técnicas de la soldadura por arco eléctrico Nº DE ORDEN: 013 1 ALUMNO : 2 OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA I. Practicar la técnica de la soldadura con arco eléctrico de electrodo revestido en tubería de acero. II. Manipular con destreza las herramientas y equipos de la soldadura por arco eléctrico. III. Realizar toma de notas, bocetos y representación gráfica de la práctica, sus conceptos y símbolos. IV. Introducir al alumno en el dibujo técnico correspondiente a la práctica. V. Conocer los riesgos específicos y trabajar con las medidas de seguridad. 3 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Para el desarrollo de la práctica realizar las operaciones indicadas siguiendo el orden establecido siguiente: 1. Lectura y comprensión de la parte del desarrollo teórico del trabajo necesario de la práctica. 2. Manipulación de las máquinas de soldadura por puntos y por arco eléctrico. 3. Realizar un boceto a mano alzada según las instrucciones del plano adjunto. 4. Realización de la práctica siguiendo las instrucciones del profesor, utilizando los equipos y EPIs obligatorios, las herramientas específicas y los materiales de aportación, según el tipo de material utilizado en cada momento. 5. Expresar gráficamente con elementos técnicos apropiados, las diferentes piezas elaboradas en la práctica según el modelo de plano adjunto. 6. Realizar una memoria explicativa del proceso de elaboración completo de soldadura. 4 HERRAMIENTAS Y MEDIOS NECESARIOS PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Cabina de soldadura Mesa de soldar Piqueta Cepillo de puntas acero Electrodos revestidos Equipo de soldadura por arco Alicates universales Alicates de presión para Tubo EPI soldadura completo según las Normas UNE EN 169, UNE EN 388 y UNE EN 407 Mandil cuero Guantes cuero Manguitos cuero Polainas cuero Filtro pantalla de soldadura 5 DOCUMENTACIÓN A UTILIZAR. Para el desarrollo de la actividad se utilizaran los siguientes documentos. - Ficha de Actividad evaluable. - Presentación multimedia PPS conocimiento de herramientas. - Libro de texto y apuntes. 6 BIBLIOGRAFIA. - Libro Técnicas de mecanizado I LOE - Libro Técnicas de mecanizado II LOE - Técnica y práctica de la soldadura (Editorial Reverte) 1
7 MEDICIÓN DE OBJETIVOS ALCANZADOS PUNTOS DE EVALUACIÓN a. Se han identificado los materiales, el trazado, y las dimensiones. b. Se ha determinado el material de partida y su dimensionado. c. Se han identificando las diferentes vistas, secciones, cortes y detalles. d. Se han definido las fases y las operaciones del proceso. e. Se han representando a mano alzada vistas y cortes de la práctica. f. Se han identificado los diferentes instrumentos de medida (pie de rey, micrómetros, cinta métrica). g. Se han diferenciado los distintos equipos de corte y mecanizado según sus aplicaciones. h. Se han analizado las máquinas y los medios de trabajo para cada operación. i. Se han tenido en cuenta los tiempos previstos para el proceso. j. Se han respetado los criterios de calidad requeridos. k. Se ha elaborado la información correspondiente al proceso de mecanizado. Método evaluación l. Se han dibujado el croquis de las piezas. m. Se han reflejado las cotas. n. Se han respetado los criterios de calidad, seguridad y respeto al medio ambiente. o. Se han identificado los riesgos y el nivel de peligrosidad que suponen la manipulación de los materiales, herramientas, útiles, máquinas y medios de transporte. p. Se han respetado los tiempos previstos para el proceso. 2
Calibre Se emplea para realizar la medida de tres diferentes tipos de dimensiones: Las exteriores de objetos colocados entre sus pinzas, la medida de dimensiones interiores y profundidades de huecos (véase la figura.) Cinta métrica Es la herramienta más popular. Muestra una precisión de mm, y es fiable en esos márgenes. Los más usuales varían desde 2 m hasta 5 m. En la medida que aumenta la longitud la cinta metálica tendrá que ser más ancha y arqueada para facilitar que una persona sola lo pueda utilizar; existen flexómetros electrónicos que nos indican la medida en una pantalla lectora, tiene memorias Alicate Universal Es un alicate combinado que puede servir para varios usos. Se emplean para atornillar y cortar alambres. Esta especie de tenaza metálica provista de dos brazos suele ser utilizada para múltiples funciones como sujetar elementos pequeños o cortar y modelar conductores. Piqueta de soldador Es un utillaje empleado para golpear el cordón de la soldadura por arco y desprender la escoria adherida en el proceso de fusión del metal de aportación con electrodos revestidos. Cepillo metálico o carda Herramienta agresiva para utilizarse en la limpieza de la pieza soldada, eliminando los restos de la escoria y ver limpia la soldadura, así como sus posibles defectos para su corrección. 4
Equipo de soldadura por arco eléctrico Básicamente consiste en un transformador que permite modificar la corriente de la red de distribución, en corriente tanto alterna como continua de tensión más baja, ajustando la intensidad necesaria según las características del trabajo a efectuar. Pinza porta electrodos El porta electrodo es una pinza que está comunicada eléctricamente con el equipo de soldadura. Este sujeta el electrodo haciéndole llegar la corriente eléctrica con seguridad al operario; debe de ser de fácil manejo y poco pesada para hacer el trabajo lo menos penoso posible; debe estar aislado térmica y eléctricamente para que no se queme la mano del operario y no produzca desvíos del arco eléctrico. Pinza para puesta a tierra o de masa La pinza de masa a tierra es un elemento fundamental del equipo de soldadura. Su función es cerrar el circuito eléctrico entre el electrodo y la pieza a soldar; se puede conectar directamente en la pieza o sobre el banco de trabajo metálico. Alicates de presión para Tubo Es una mordaza ajustable mediante un tornillo que sirve para fijar la tubería a modo de brida, dejando un espacio entre los dos tubos que se desean soldar alineándolos, resultando así un ajuste muy apretado y compacto que asegura que el procedimiento de soldadura de la tubería sea de gran precisión. Mesa soldadura Es recomendable que los trabajos de soldadura se realicen en lugares fijos. Si el tamaño de las piezas a soldar lo permite es conveniente disponer de mesas especiales dotadas de extracción localizada lateral. En estos casos se puede conseguir una captación eficaz mediante una mesa con extracción a través de rendijas en la parte posterior o superior. Cabina de soldadura Siempre que sea posible se trabajará en zonas o recintos especialmente preparados para ello y dotados de sistemas de ventilación general y extracción localizada suficientes para eliminar el riesgo. 5
El proceso de la soldadura Riesgos de accidente Antes de iniciar una soldadura hay que considerar los Riesgos y factores de riesgo Los principales riesgos de accidente son los derivados del empleo de la corriente eléctrica, las quemaduras y el incendio y explosión. El contacto eléctrico directo puede producirse en el circuito de alimentación por deficiencias de aislamiento en los cables flexibles o las conexiones a la red o a la máquina y en el circuito de soldadura cuando está en vacío (tensión superior a 50 V). El contacto eléctrico indirecto puede producirse con la carcasa de la máquina por algún defecto de tensión. Las proyecciones en ojos y las quemaduras pueden tener lugar por proyecciones de partículas debidas al propio arco eléctrico y las piezas que se están soldando o al realizar operaciones de descascarillado La explosión e incendio puede originarse por trabajar en ambientes inflamables o en el interior de recipientes que hayan contenido líquidos inflamables o bien al soldar recipientes que hayan contenido productos inflamables. Riesgos higiénicos, Básicamente son tres: 1. Las exposiciones a radiaciones ultravioleta y luminosas. 2. La exposición a humos y gases. 3. La intoxicación por fosgeno. Las exposiciones a radiaciones ultravioleta y luminosas son producidas por el arco eléctrico. La inhalación de humos y gases tóxicos producidos por el arco eléctrico es muy variable en función del tipo de revestimiento del electrodo o gas protector y de los materiales base y de aporte y puede consistir en exposición a humos (óxidos de hierro, cromo, manganeso, cobre, etc.) y gases (óxidos de carbono, de nitrógeno, etc.). Finalmente, puede ocurrir intoxicación por fosgeno cuando se efectúan trabajos de soldadura en las proximidades de cubas de desengrase con productos clorados o sobre piezas húmedas con dichos productos. Comprobación y ajuste del equipo Para iniciar la primera operación de soldadura debe procederse como sigue: 1. Comprobar todas las conexiones de los cables para asegurarse de que están correctas. 2. Asegurarse de que la mesa y las piezas a soldar están secas y limpias de herrumbre, suciedad o grasa. 3. Si se utiliza un generador de corriente continua, seleccionar la polaridad adecuada al electrodo a utilizar. 4. Ajustar el equipo con la intensidad y voltaje adecuados al electrodo seleccionado. Recordar que la intensidad de corriente recomendada para cada electrodo es sólo aproximada. El ajuste definitivo de la intensidad de corriente se realizará a medida que se va desarrollando la soldadura y siempre de acuerdo con los requerimientos de la misma. Por ejemplo, la intensidad recomendada para un determinado electrodo puede ser entre 90 y 100 amperios. Para el principiante es recomendable que haga el ajuste inicial al valor intermedio entre los límites recomendados. En este caso, 95 amperios. 6
El proceso de la soldadura El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la creación y mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica llamada electrodo, y la pieza a soldar. El electrodo recubierto está constituido por una varilla metálica a la que se le da el nombre de alma o núcleo, generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias no metálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según las características que se requieran en el uso. El revestimiento puede ser básico, rutílico y celulósico. Para realizar una soldadura por arco eléctrico se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual se ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el circuito. El calor del arco funde parcialmente el material de base y funde el material de aporte, el cual se deposita y crea el cordón de soldadura. El metal fundido se solidifica, quedando la soldadura finalizada, con aspecto brillante y con buena resistencia mecánica. Función eléctrica del recubrimiento La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia serie de factores como es la ionización del aire para que fluya adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización se añaden al revestimiento del electrodo productos químicos denominados sales de sodio, potasio y bario los cuales tienen una tensión de ionización baja y un poder termoiónico elevado. El recubrimiento, también contiene en su composición productos como los silicatos, los carbonatos, los óxidos de hierro y óxidos de titanio que favorecen la función física de los electrodos, que facilitan la soldadura en las diversas posiciones de ejecución del soldeo. Función metalúrgica de los recubrimientos Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de contribuir físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia decisiva en la calidad de la soldadura. Una de las principales funciones metalúrgicas de los recubrimientos de los electrodos es proteger el metal de la oxidación, primero aislándolo de la atmósfera oxidante que rodea al arco y después recubriéndolo con una capa de escoria mientras se enfría y solidifica. 7
El proceso de la soldadura LOS ELECTRODOS Un electrodo es una varilla metálica, similar a la del metal a soldar y recubierta con una sustancia que recibe el nombre de revestimiento Partes de un electrodo: Un electrodo se compone de dos partes Alma. Que es la parte metálica del electrodo, es decir el cordón de soldadura y en uno de sus extremos se agarra a la pinza. Revestimiento. Es la parte exterior del electrodo y está destinada a proteger a este de los agentes externos (aire, impurezas, etc.) durante el baño de fusión. La naturaleza de los materiales que se emplean para estos revestimientos dan los tipos de electrodos ácidos, básicos, neutros u oxidantes. Los electrodos se denominan por el diámetro nominal. Los diámetros más comunes de los electrodos son 2, 2.5, 3.25, 4,5, y 6 mm. Funciones del revestimiento 1. Actuar como agente limpiador y desoxidante del baño de fusión 2. Liberar gases inertes que protejan el baño de fusión de la atmósfera circundante(oxigeno y nitrógeno) 3. Formar una capa de escoria para proteger el cordón hasta que se haya enfriado y haciendo este enfriamiento mas lento, mejorando así sus características metalúrgicas. 4. Facilitar el cebado y mantenimiento del arco con elementos ionizantes 5. Adicionar al metal fundido elementos del revestimiento que mejoren las propiedades del metal aportado 6. Hacer posible las soldaduras de vertical, cornisa y techo, influyendo sobre el llamado flujo del electrodo Puntos a recordar 1. Utilizar el tipo de electrodo adecuado. 2. El arco debe tener una longitud aproximadamente igual al diámetro del electrodo. 3. Soldar con la intensidad de corriente adecuada. 4. Desplazar el electrodo con la velocidad conveniente, para conseguir un cordón uniforme y con las aguas regularmente espaciadas. 5. La profundidad de la penetración debe estar comprendida entre un tercio y un medio del espesor total del cordón. 6. Vigilar que el metal de aportación procedente del electrodo ligue íntimamente con el metal base fundido. 7. Para realizar empalmes, cebar siempre el arco unos 10 o 12 mm. por delante del cráter y volver calentando hacia atrás. 8. Evitar mordeduras y pegaduras. 9. Limpiar siempre la escoria y para realizarla debe golpearse de forma que la escoria no salga proyectada hacia uno mismo. 8
El proceso de la soldadura El Cebado del arco 1. Coger un trozo de chapa de acero de 3 a 6 mm de espesor y situarla horizontalmente sobre la mesa. Colocar en la pinza un electrodo de 3 o 4 mm, de los tipos E-6010, E-6011 o E-6012 y ajustar el «grupo» a la intensidad adecuada. 2. En principio se pueden seguir dos métodos para establecer un arco: picando con el electrodo sobre la pieza o raspando. El primer método suele ser el preferido por los soldadores experimentados, mientras que el segundo, por su facilidad, es el recomendable para los principiantes. En el método de picado el electrodo se lleva perpendicularmente a la pieza hasta tocarla y se retira instantáneamente, como se muestra en la parte superior de la Fig. 1. Por el segundo método, el electrodo se lleva hacia la pieza bajo un cierto ángulo y con un movimiento de raspado similar al que se aplica para encender una cerilla. Ver la parte inferior de la Fig. 2. Independientemente del movimiento utilizado, en cuanto el extremo del electrodo entra en contacto con la pieza hay que elevarlo rápidamente hasta una distancia aproximadamente igual al diámetro del electrodo. En caso contrario, el electrodo se pegará a la pieza, y si se deja en esta posición, rápidamente se pondrá al rojo debido a la elevada corriente de cortocircuito que circula a través del mismo. Si a pesar de todo el electrodo se pega a la pieza, debe despegarse rápidamente mediante un movimiento brusco de giro o de flexión de la pinza. Si con esto aún no se despega, desconectar el electrodo de la pinza. 3. Practicar el cebado de arco hasta que esta operación se realice rápida y fácilmente. A. Corriente, voltaje y velocidad normales. B. Corriente muy baja. C. Corriente muy alta. D. Voltaje muy bajo. E. Voltaje muy alto. F. Velocidad de avance muy pequeña. C. Velocidad de avance excesiva. 9
El proceso de la soldadura Técnicas de soldadura La unión a tope de la tubería La unión a tope es el método utilizado universalmente de unión entre si de tuberías. Esta técnica de soldadura se aplica ampliamente en situaciones en las que la soldadura deba ser de la calidad deseada, y además deba ser investigada técnicamente por rayos X. Fig. 1 Una correcta preparación y la separación crea una penetración adecuada. Fig.2 Una separación insuficiente, puede ser causa de poca penetración dejando poros. Fig.3 Una gran separación, puede ser causa de una penetración demasiado profunda dejando gotas. Para favorecer la unión de las tuberías, es necesario que en los bordes de las mismas, se les realice un chaflán suficientemente amplio, de modo que la penetración de la soldadura sea la adecuada. También es necesario que la alineación de la tubería sea lo más correcta antes de iniciar el punteo de la misma, y para ello es necesario la utilización de medios de apoyo como alicates de presión o bien la sujeción por medios mecánicos de la tubería para que mantengan esta alineación mientras se realiza la soldadura. En algunos casos es necesario soldar un tubo de pequeño espesor de pared a una chapa plana mucho más gruesa. Aunque se trata de una soldadura en ángulo interior, habrá que modificar el ángulo de inclinación lateral recomendado anteriormente para adaptarlo al nuevo trabajo. Si se sostiene el electrodo en la posición indicada en la Fig., se conseguirá una mayor aportación de calor sobre la chapa más gruesa y se evitará de esta forma la perforación de la fina pared del tubo. 10
El proceso de la soldadura Problemas en la técnica de soldadura PROBLEMAS QUE PUEDEN PRESENTARSE EN LA SOLDADURA POR ARCO Algunos de los problemas que pueden presentarse durante la realización de cualquier operación de soldadura, así como sus caus as y posibles soluciones. CARACTERISTICAS CAUSA REMEDIO 1. Arco inestable y que se apaga con frecuencia. Muchas proyecciones. Arco largo. Acortar el arco para conseguir el grado de penetración adecuado. 2. No se produce penetración y el arco se apaga con frecuencia. Corriente insuficiente para el elec trodo utilizado. Aumentar corriente o emplear un electrodo más pequeño. 3. Arco muy ruidoso. El reves timiento funde muy deprisa. Cordón ancho y con muchas y grandes proyecciones. Corriente excesiva. También pue de ser debido a que el electrodo está húmedo. Disminuir corriente. Usar electrodos de mayor diámetro. 4. Soldadura de mal aspecto. Electrodo inadecuado. Seleccionar otro electrodo. 5. 6. Dificultades de cebado. Penetración escasa. Soldadura defectuosa. Difícil cebado. Polaridad equivocada. Corriente muy baja. Piezas sucias. 7. Se producen chispas en la toma de masa. Conexión defectuosa. Corregir conexión. Cambiar polaridad o aumentar corriente. Limpiar piezas de suciedad y escorias. 11
Equipo de protección individual Equipo básico de seguridad obligatorio para ser usado como mínimo en el trabajo de taller, este E.P.I. será ampliado en función de los diferentes tipos mecanizado y de herramienta utilizados 12
Normas de seguridad específicas No realizar trabajos de soldadura en locales húmedos o mojados. Contar con interruptor cerca del puesto de soldadura que permita cortar totalmente la corriente en caso necesario. Los cables de alimentación deben ser de la sección para no dar lugar a sobrecalentamientos. Su aislamiento será adecuado para una tensión nominal superior a 1000 V. Debe comprobarse periódicamente el correcto aislamiento de los bornes de conexión de la máquina y la clavija de enchufe. La carcasa debe estar conectada a tierra a través de una toma de corriente asociada a un interruptor diferencial. Los cables de soldadura soportarán las corrientes generadas por el tipo de trabajo (hay que tener en cuenta que la longitud disminuye su capacidad de transporte de corriente eléctrica). Es necesario comprobar periódicamente el estado de la conexión de los cables de soldadura a la máquina (conviene evitar la utilización de tornillos para fijar conductores trenzados, pues acaban por desapretarse) y a las pinzas y el aislamiento adecuado de dichas zonas. Se debe reemplazar cualquier cable de soldadura que presente cualquier defecto de aislamiento (o algún tipo de deformación a menos de 3 m del porta electrodos). Los cables del circuito de soldadura deben desenrollarse completamente antes de su uso y protegerse contra proyecciones incandescentes, grasas, aceites, etc., para evitar arcos o circuitos irregulares. Bajo ningún concepto se enrollarán sobre el cuerpo. Los cables deben disponerse procurando que no formen bucles ni atraviesen vías de circulación de vehículos o personas sin estar protegidos con apoyos de paso de suficiente resistencia a la compresión. El cable de soldar debe mantenerse con una mano y la soldadura se debe ejecutar con la otra. La pinza porta electrodos debe ser adecuada al tipo de electrodo utilizado, que debe quedar firmemente sujeto a la misma. Para colocar el electrodo en la pinza se deben utilizar siempre los guantes. También se usarán los guantes para coger la pinza cuando esté en tensión. No sustituir los electrodos con guantes mojados o sobre una superficie mojada o puesta a tierra. No utilizar electrodos mojados, húmedos o de longitud inferior a 50 mm (se pueden dañar los aislantes de los mismos dando lugar a cortocircuitos accidentales) ni enfriarlos sumergiéndolos en agua. La pinza de toma de tierra no debe unirse a cadenas, cables de un montacargas, tornos, tuberías y depósitos (en especial si son de gas o líquidos inflamables) o conducciones que contengan cables eléctricos. La base de soldar debe ser sólida y estar apoyada sobre objetos estables. Cortar la corriente antes de cambiar la polaridad. No se debe accionar el conmutador de polaridad mientras el puesto de soldadura esté trabajando. Picar la escoria depositada en las piezas soldadas con un martillo específicamente concebido para ello y de forma que los trozos salgan en dirección contraria al cuerpo. Previamente al inicio de la tarea se deben eliminar de las escorias las materias combustibles que pudieran inflamarse al ser picadas. Se deben proteger los ojos con gafas de seguridad o una pantalla transparente. En trabajos sobre elementos metálicos, es necesario utilizar calzado de seguridad aislante. Cuando los trabajos de soldadura se deban interrumpir durante un cierto periodo se deben sacar todos los electrodos de los porta electrodos, desconectando el puesto de soldar de la fuente de alimentación. Inspeccionar periódicamente (al menos semanalmente) todo el material de la instalación de soldadura. 13