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Soldadura por arco elétrico con electrodo revestido

La soldadura es un proceso de unión de materiales, en el cual se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor. La integración de las partes que se unen mediante soldadura se llama ensamble soldado.Este poceso de soldadura, también llamado Manual Metal Arc (MMA), se caracteriza porque se produce un arco eléctrico entre la pieza a soldar y un electrodo metálico recubierto.Con el calor producido por el arco (4.000 ° C), se funde el extremo del electrodo y se quema el revestimiento, produciéndose la atmósfera adecuada para producir la soldadura.El objetivo fundamental de cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con las mismas características del metal a soldar (metal de base).Este resultado solo puede obtenerse si el metal fundido está completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo, de no ser así, tanto el oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la soldadura quedará porosa y fragil. Este efecto de protección se consigue con los gases producidos al quemarse el recubrimiento del electrodo.Puesta en marcha de la práctica de soldaduraLa mejor forma de aprender a soldar es practicando por períodos cortos en intervalos regulares.Para iniciar el proceso debemos encender el arco acercando el electrodo a aproximadamente a 5 mm del punto en el que se debe soldar con una inclinación de aproximadamente 70 u 80º respecto al plano de trabajo.

Tener cuidado de no tocar accidentalmente la pieza (para no producir golpes de arco), llevar la máscara delante de los ojos, dar un golpecito con el electrodo sobre la pieza y apenas se encienda el arco, alejar ligeramente el electrodo e iniciar la soldadura procediendo de izquierda a derecha, avanzar lentamente sin retroceder sobre la misma, si se interrumpe el proceso, sacar la escoria con la piqueta antes de continuar.

El largo óptimo del arco eléctrico (distancia del electrodo a la pieza) es mas o menos igual al diámetro del electrodo, debenos mantener esta distancia constante durante toda la operación de soldeo acercando el electrodo a la pieza a medida que se consume.

Electrodos, Fabricación.El material de aportación que se usa en el proceso MMA (Manual Metal Arc) se conoce como electrodo y consiste en una varilla metálica, generalmente acero, recubierta de un revestimiento concéntrico de flux extruido y seco. La fabricación de electrodos se realiza en dos líneas en paralelo: varilla o alma, y revestimiento.Para el revestimiento se suelen utilizar hasta cuarenta minerales y sustancias distintas, como arena de zirconio, rutilo (óxido de titanio), Feldespato, celulosa, caolín, mármol, polvo de hierro, hierro silicio (Fe-Si), hierro titanio (Fe-Ti), hierro manganeso (Fe-Mn), etc. El manganeso es un metal de transición blanco grisáceo, parecido al hierro. Es un metal duro y muy frágil, refractario y fácilmente oxidable.

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Función del recubrimiento del electrodoLos elementos que componen el revestimiento, al gasificarse, cumplen diversas funciones, tales como: desoxidar, eliminar impurezas, facilitar el paso de la corriente y especialmente, proteger al metal fundido de las influencias de la atmósfera.

Los fabricantes de electrodos han adoptado un código uniforme para marcar las varillas. A cada electrodo se le asigna una letra de prefijo y cuatro números. Cada uno de los números tiene un significado en particular. Por ejemplo, un electrodo de uso general está marcado E-6013.(es el que usamos para las prácticas de taller) La E significa que el electrodo es para aplicaciones de arco eléctrico.Los dos primeros números indican la resistencia al estiramiento mínima del metal depositado en miles de psi (del inglés Pound per Square Inch; libra por pulgada cuadrada). En este caso, 60 indica que la varilla en fusión tendrá una mínima resistencia a la tracción de 60.000 psi.( 60.000 psi = 42,2 kg/mm2)

El tercer dígito indica la posición en la cual el electrodo es capaz de realizar soldaduras satisfactorias:(1) Cubre todas las posiciones posibles: horizontal, plana, vertical ascendente, vertical descendente y sobrecabeza.(2) Para posiciones Plana y Horizontal únicamente.El último dígito indica el tipo de corriente que debe usarse, en nuestro ejemplo es un 3 que indica que puede utilizarse con corriente alterna o corriente contínua.

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LAS MÁQUINAS PARA SOLDADURA ELÉCTRICA Y SUS ACCESORIOSSon máquinas eléctricas de las cuales se exige además de la suficiente potencia, las características favorables y necesaria para el fácil encendido y mantenimiento del arco eléctrico, características que son indispensables para una buena soldadura.Estas características son:A) Transformar el voltaje de la red eléctrica a un voltaje en vacío, que permita iniciar el arco (voltaje en vacío es el que suministra la máquina antes de iniciar el arco; varía de 30 a 90 voltios).B) Una vez iniciado el arco, debe permitir una conversión automática e instantánea del voltaje en vacío a un voltaje de trabajo, que permita mantener el arco (voltaje de trabajo es el que proporciona la máquina cuando el arco está encendido; varia de 17 a 45 voltios).C) Debe permitir la regulación de la intensidad de corriente o amperaje necesario para soldar; ese amperaje varía según el diámetro, espesor de la pieza, posición del trabajo, diámetro del electrodo, etc.

Para calcular la intensidad normal de un electrodo, se toma como base 40 A por cada milímetro de espesor del núcleo

Ejemplo: Para un electrodo de 4 mm de diámetro la intensidad normal será:

Ø 4 mm x 40 A / mm =160 AØ 2 mm = 80 AØ 2,5 mm = 100 APara electrodos recubiertos con celulosa se consideran 35 A x milímetro de espesor del núcleo.

Ilustraciones sobre los cinco tipos de uniones por soldadura más comunes

Hay cinco (5) maneras fundamentales de lograr una unión por soldadura entre dos (2) objetos y se diferencian entre sí por la forma como se coloca uno en relación al otro. Las cinco (5) maneras son:

A) La unión a tope, B) la unión en T, C) superpuesta, D) la unión en escuadra, y E) la unión en el borde común.

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Máscara para soldar

Un casco de soldadura o escudo de mano es necasario para toda soldadurta por arco. Este arco eléctrico (también llamado arco voltáico) produce una luz brillante y tambien emite rayos ultravioletas (UV) e infrarrojos (IR) invisibles, los cuales pueden quemar los ojos y la piel. Nunca vea el arco eléctrico con los ojos descubiertos.Ambos, el casco y el escudo de mano estan equipados con lentes teñidos especiales que reducen la intensidad de la luz y filtran los rayos perjudiciales. Los lentes vienen en diferentes grados doscurecimiento para varios tipos de soldadura. Su graduación varía de acuerdo con la intensidad del arco que deben filtrar.En general para elegir el filtro de la máscara la práctica recomemdada en la siguiente:

Color número 5, para soldadura liviana por puntos o soldadura autógena.Colores número 6 y 7, para soldar con hasta 30 amperes.Colores número 8 y 9, para soldar con entre 30 y 75 amperes.Colores número 10 y 11, para soldar con entre 75 y 200 amperes.Colores número 12 y 13 para soldar con entre 200 y 400 amperes.Color número 14 para soldar con más de 400 amperes.En la mayoría de las máscaras automáticas fotosensibles el oscurecimiente se regula con un dial lateral de 5 posiciones, de nueve a trece.

Unidades de longitudLa longitud es una magnitud fundamental creada para medir la distancia entre dos puntos. Existen diversos sistemas de unidades para esta magnitud física.Sistema métricoLa unidad fundamental es el metroEn la siguiente tabla de posición se muestran el nombre, el símbolo y el valor de los múltiplos y submúltiplos más usuales del metro.

kilómetro hectómetro decámetro metro decímetro centímetro milímetro

km hm dam m dm cm mm

1.000 m 100 m 10 m 1 m 0,1 m 0,01 m 0,001 m

Como puede observarse en la tabla, el valor de cada unidad es 10 veces mayor que el de su derecha. Es decir: 1 km = 10 hm = 100 dam = 1.000 m = 10.000 dm = 100.000 cm = 1.000.000 mm Al poner mm, cm, km, etc. No colocamos un punto porque son símbolos, y no abrebiaturas.

Para convertir una unidad determinada en otra situada a su derecha (menor), tenemos que multiplicarla por la unidad seguida de tantos ceros como posiciones hay en la tabla entre ambas unidades.

Por ejemplo, pasar 20 km a m, de km a m hay en la tabla tres lugares hacia la derecha, entonces tenemos que 20 km es = a 20.000 m.Para convertir una unidad determinada en otra, situada a su izquierda (mayor), tenemos que dividirla por la unidad seguida de tantos ceros como posiciones hay en la tabla entre ambas unidades. Poe ejemplo, pasar 60 mm a dam, entre ambas unidades hay cuatro lugares hacia la izquierda, entonces tenemos que 60 mm es = a 0,0060 dam

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Sistema Anglosajón

La pulgadaEn el sistema anglosajón de unidades se sigue utilizando la pulgada (o inch, como se conoce en ingles)Existen deversas equivalencias entre la pulgada y sus múltiplos. Por ejemplo, un pié equivqle a 12 pulgadas, una yarda equivale a 36 pulgadas, una milla es igual a 63.360 pulgadas y una legua, a 190.080 pulgadas.

En 1958 se definio que la pulgada equivaldría a 25,4 mm, se representa con dos comillas (“) sobre el valor numéricoFracción de PulgadaUna pulgada es fraccionada en dos mitades que, a su vez, también son divididas a la mitad y así sucesivamente. Esta es la progresión que la división de las fracciones de pulgada produce:1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128, donde cada nuevo término representa la mitad del anterior.

Pasar de pulgadas a milímetros

Ejemplo: 3/16” = 25,4 x 3 = 4,76 mm 16

HierroEl hierro es un metal que como tal no se encuentra en estado puro en la naturaleza, sino que está formando parte de numerosos minerales. Para que un mineral pueda ser utilizado para la obtención de hierro metálico ha de cumplir dos condiciones:Ha de ser un mineral muy abundanteHa de presentar una elevada concentración de hierro puroLos minerales (llamados menas) más utilizados en la actualidad son

PRINCIPALES MENAS DE HIERRO· Hematita (mena roja) 70% de hierro· Magnetita (mena negra) 72.4% de hierroLa mena principal usada en la producción de hierro y acero es la hematita (Fe2 03)

Diferencias entre el hierro y el acero

El hierro es un elemento (lo encontramos en la tabla periódica) mientras que el acero es una aleación de hierro y carbono. Se pueden añadir varios otros metales al acero para producir aleaciones que tienen diferentes propiedades. Por ejemplo, si se añade cromo al acero, tendremos acero inoxidable, que dura mucho tiempo y no se oxida fácilmente. En la industria de la construcción el acero se utiliza a gran escala. Esto se debe a que el acero es más fuerte que el hierro y tiene mejores propiedades de tracción y compresión.Otra diferencia es el porcentaje de carbono. El hierro que contiene menos de 2% de carbono se llama acero mientras que contienen más de 2% de carbono se conoce como arrabio. Cuando el mineral de hierro se procesa con coque en un alto horno, se obtiene arrabio. Cuando el arrabio se procesa adicionalmente para reducir el porcentaje de carbono, en varios hornos, se obtiene el acero. Ahora, el acero se puede procesar adicionalmente para obtener diversos tipos de aleaciones. Elementos como el silicio, el manganeso y el cromo se añaden para la fabricación de aleaciones.Mediante un proceso matalúrgico se obtienen Los productos semiacabados cómo barras, alambres, planchas y perfiles que pasan a las industrias de conformado de metal: laminación, estampación, extrusión, embutición, mecanizado, troquelado, trefilado; y se obtienen piezas de coches, barcos, vigas, trenes, etc.

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Silicio (Si), un elemento químico no metálico de la familia del carbono. Punto de fusión: 1.410 °C. El silicio constituye el 27,7 por ciento de la corteza terrestre; es el segundo elemento más abundante en la corteza, siendo superado sólo por el oxígeno.

METALES NO FERROSOS En general los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica, para mejorar sus propiedades, se alean con otros metales.

De acuerdo a su densidad, se los puede clasificar:

El decímetro cúbico (símbolo dm3) es una unidad de volumen. Equivale a la milésima parte de un metro cúbico y también a un litro.

COBRE (símbolo cu) – funde a 1050° C -Las propiedades de este metal son: • Es uno de los metales no ferrosos de mayor utilización. • Tiene un color rojo-pardo. • Su conductividad eléctrica y térmica es elevada (solo superada por la plata) • Es un metal bastante pesado, su densidad es 9 5 gr/cm3 . • Resiste muy bien la corrosión y la oxidación. • Es muy dúctil y maleable.Aplicaciones del cobre: Su principal aplicación es como conductor eléctrico. Pues su ductilidad le permite transformarlo en cables de cualquier diámetro.

Aleaciones del cobre

Bronces: Son aleaciones de cobre y estaño; y en ocasiones, de otros elementos. Es mucho más duro resistente que el cobre. El cobre al berilio no es bronce ni latón; es la más resistente de las aleaciones, con resistencias que se acercan a la de los aceros aleados (1.380 MPa). Se suele utilizar en aquellos resortes que no deban ser magnéticos, que deban transportar electricidad o que tengan que estar en entornos corrosivos. Latones: Los latones, en general, son aleaciones de cobre y zinc en varias proporciones y se emplean en muchas aplicaciones, desde casquillos de artillería y balas, hasta lámparas y joyeríaLos latones comprenden una amplia zona de aleaciones de Cobre que contienen del 55% al 80% de Cobre y el resto de Zinc, con o sin la adición de cantidades relativamente pequeñas de otros elementos, principalmente Estaño, Plomo, Hierro, Manganeso, Níquel, Aluminio y Silicio.

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ALUMINIO (símbolo Al) Funde a 650°C

El aluminio es un metal de color plateado, muy blando, de baja densidad, conductividad eléctrica alta y muy dúctil y maleable.Puede ser laminado tanto en frío como en caliente. Mediante laminación en caliente, pueden obtenerse chapas de diferente grosor, hasta un mínimo de 5 mm. Si se lamina en frío, las planchas llegan a tener hasta 0,005 mm de espesor (papel de aluminio).Mediante procesos similares a los empleados con el cobre, se obtienen perfiles de diversos tipos, como tubos, barras e hilos.

- Es un metal muy ligero (2,75 gr/cm3 ) y muy resistente a la oxidación. - Es un buen conductor eléctrico y del calor.

•Aleaciones de aluminio •Los principales elementos aleantes del aluminio son los siguientes y se enumeran las ventajas que proporcionan. •. Hierro (Fe) : Incrementa la resistencia mecánica. • Silicio (Si) : Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecánica. • Cobre (Cu) : Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión. • Manganeso (Mn) : Incrementa las propiedades mecánicas y reduce la calidad de embutición. • Magnesio (Mg) : Tiene alta resistencia tras el conformado en frío. • Cromo (Cr) : Aumenta la resistencia mecánica cuando está combinado con otros elementos Cu, Mn, Mg. • Titanio (Ti) : Aumenta la resistencia mecánica. • Zinc (Zn) : Reduce la resistencia a la corrosión. •Aleaciones Al – Cu : (aluminio – cobre) (2-8)%: Automotores y estructuras ligeras •Aleaciones Al – Mg: (aluninio – magnesio) alta resistencia a tracción y alargamiento, baja densidad, productos para moldeo.•Aleaciones Al - Si – Mg: (aluminio – silicio – magnesio), resistente a corrosión y fácil de trabajar o mecanizar. •Aleaciones Al – Zn: (aluminio – cinc), mayor resistencia a tracción. • Una de las mayores ventajas del Al, es que puede ser reciclado una y otra vez, sin perder su calidad ni sus propiedades.

Plomo (símbolo Pb)El plomo es un metal blando, maleable y dúctil. Presenta una baja resistencia a la tracción y es un mal conductor de la electricidad. Al hacer un corte, su superficie presenta un lustre plateado brillante, que se vuelve rápidamente de color gris azulado y opaco, característico de este metal. Tiene un punto de fusión de 328 °C. El plomo se emplea en grandes cantidades en la fabricación de baterías y en el revestimiento de cables eléctricos. También se utiliza en aparatos de rayos X. Debido a su elevada densidad y propiedades nucleares, se usa como blindaje protector de materiales radiactivos.

Estaño Símb. Sn)PropiedadesElemento químico de núm. atóm. 50. Metal escaso en la corteza terrestre, se encuentra en la casiterita en forma de dióxido. De color y brillo como la plata, es dúctil y maleable. En forma de hojalata, se usa como capa protectora para recipientes de cobre y otros metales utilizados para fabricar latas, y artículos similares. El estaño es importante en las aleaciones comunes de bronce (estaño y cobre), en la soldadura (estaño y plomo). También se usa aleado con titanio en la industria

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aerospacial, y como ingrediente de algunos insecticidas. El sulfuro de estaño, conocido también como oro musivo, se usa en forma de polvo para broncear artículos de madera.

Zinc punto de fusión de 420 °CEl cinc puro es un metal cristalino, insoluble en agua caliente y fría, y soluble en alcohol, en los ácidos y en los álcalis. Es extremadamente frágil a temperaturas ordinarias, pero se vuelve maleable entre los 120 y los 150 °C, y se lamina fácilmente al pasarlo entre rodillos calientesAplicaciones:El metal se usa principalmente como capa protectora o galvanizador para el hierro y el acero, y como componente de distintas aleaciones, especialmente del latón. También se utiliza en las placas de las pilas (baterías) eléctricas secas. El óxido de cinc, conocido como cinc blanco, se usa como pigmento en pintura. También se utiliza como rellenador en llantas de goma y como pomada antiséptica en medicina. El cloruro de cinc se usa para preservar la madera y como fluido soldador. El sulfuro de cinc es útil en aplicaciones relacionadas con la electroluminiscencia, la fotoconductividad, la semiconductividad y otros usos electrónicos; se utiliza en los tubos de las pantallas de televisión y en los recubrimientos fluorescentes.

CROMO (símbolo Cr) punto de fusión es de 1.857 °CEs un elemento metálico de color gris, que puede presentar un intenso brilloEl cromo es un elemento común y ocupa el lugar 21 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Principalmente se utiliza en la creación de aleaciones de hierro, níquel o cobalto. Al añadir el cromo se consigue aumentar la dureza y la resistencia a la corrosión de la aleación. En los aceros inoxidables, constituye el 10% de la composición final. Debido a su dureza, la aleación de cromo, cobalto y wolframio se emplea para herramientas de corte rápido de metales. Al depositarse electrolíticamente, el cromo proporciona un acabado brillante y resistente a la corrosión. Debido a ello se emplea a gran escala en el acabado de vehículos.

WOLFRAMIO O TUNGSTENO (símbolo W)Es un elemento metálico con un punto de fusión más alto que cualquier otro metal. Tiene un punto de fusión de 3.410 °C,El volframio ocupa el lugar 57 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. No se da en estado puro en la naturaleza, pero aparece combinado con otros metales, en especial en la scheelita y la wolframita, las menas más importantes de volframio. Los principales usos del volframio son los filamentos de las lámparas incandescentes, los alambres en hornos eléctricos y la producción de aleaciones de acero duras y resistentes. También se utiliza en la fabricación de bujías de encendido, contactos eléctricos, herramientas de corte y placas en tubos de rayos X y electrodos no consumibles en soldadura TIG.

TITANIO (símbolo Ti) Punto de fusión: 1800 °C

Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los componentes de casi todas lasRocas de origen volcánico que contienen hierro. En la actualidad, los minerales de los que seObtiene el titanio son el rutilo y la ilmenita. Características fundamentales del titanio:Es un metal blanco plateado que resiste mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable.Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del acero, pero tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 °C.

APLICACIONES DEL TITANIO

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Debido a su resistencia y su peso ligero, el titanio se usa en aleaciones metálicas y como sustituto del aluminio. Aleado con aluminio y vanadio, se utiliza en los aviones para fabricar las puertas de incendios, la capa exterior, los componentes del tren de aterrizaje, el entubado hidráulico y las protecciones del motor. Los álabes del compresor, los discos y los revestimientos de los motores a reacción también están hechos de titanio. Un avión a reacción de transporte utiliza entre 318 y 1.134 kg del metal, y un avión supersónico, que vuela a velocidades entre los 2.410 y los 3.220 km/h, utiliza entre 14 y 45 toneladas. El titanio se usa ampliamente en misiles y cápsulas espaciales; las cápsulas Mercurio, Gemini y Apolo fueron construidas casi totalmente con titanio. También se emplea como sustituto de los huesos y cartílagos en cirugía.

MAGNESIO (símbolo Mg) Punto de fusión: 650 °C.

Los minerales de magnesio más importantes son: carnalita (es el más empleado y se halla en forma de cloruro de magnesio, que se obtiene del agua del mar)

Características del magnesioTiene un color blanco, parecido al de la plata. Es maleable y poco dúctil. Es más resistente que el aluminio En estado líquido o en polvo es muy inflamable (flash de las antiguas cámaras de fotos).Por tener la menor carga electrostática que cualquier otro metal se utiliza para proteger a otros metales de la corrosión, por ejemplo en los termotánques se emplea como ánodo de sacrificio.

La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material.

La maleabilidad es la propiedad de un material sólido de adquirir una deformación metálica mediante una compresión sin fracturarse. A diferencia de la ductilidad, que permite la obtención de hilos, la maleabilidad favorece la obtención de delgadas láminas de material