SOLDADURA SMAW VARIACION DE PARAMETROS ELECTRICOS

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    22-Jul-2015

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SOLDADURA SMAW VARIACION DE PARAMETROS ELECTRICOS

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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Analizar como el cambio de los parmetros elctricos en el proceso de soldeo afecta la geometra de la soldadura y el rendimiento de esta. Evaluar el gasto de soldadura con los diferentes amperajes y la penetracin de est a. OBJETIVOS ESPECFICOS Reconocer como la corriente, el amperaje y la polaridad afectan la soldadura. Mejorar nuestra destreza en el manejo de electrodos Realizar un buen cordn de soldadura Realizar el anlisis de los resultados.

INTRODUCCION La soldadura por arco manual o elctrico, es un sistema que utiliza una fuente de calor (arco elctrico) y un medio gaseoso generado por la combustin del revestimien to del electrodo, mediante el cual es posible la fusin del metal de aporte y la p ieza, generando con esto una unin metlica resistente a todos los esfuerzos mecnicos . La Soldadura por Arco manual o elctrico, es un sistema que utiliza una fuente de calor( arco elctrico ) y un medio gaseoso generado por la combustin del revestimiento del electrodo, mediante el cual es posible la fusin del metal de aporte y la pieza, generando con esto una unin metlica resistente a todos los esfuerzos mecnicos. La soldadura con electrodos revestidos SMAW (Shield Metal Arc Welding) o Manual Metal Arc Welding (MMAW); es un proceso en el que se unen dos metales mediante u na fusin localizada producida por un arco elctrico entre la pieza a soldar y un el ectrodo metlico recubierto, La complejidad de los procesos de soldadura es muy gr ande. Hay aproximadamente una docena de variables que influye directa o indirect

amente en la geometra del cordn de soldadura y a su calidad; como lo son el ampera je, la velocidad de soldeo y la longitud del arco; en este caso analizaremos el amperaje.

MARCO TEORICO VARIABLES DEL PROCESO Las Variables de soldadura son los factores que pueden ser ajustados para contro lar una soldadura. Para obtener los mejores resultados en el proceso, es necesar io conocer el efecto de cada variable sobre las diversas caractersticas o propied ades del proceso de soldadura. Ciertas variables -que pueden ser continuamente r eguladas o fcilmente medidas- constituyen controles mejores que aqullas que no pue den ser medidas o slo pueden ser modificadas indirectamente. Para iniciar el proceso de soldadura, es necesario definir previamente algunas d e estas variables, a las que denominaremos de Variables Preseleccionadas. Estas son: Dimetro del alambre-electrodo, Composicin qumica del mismo, Tipo de gas y su C audal. Los criterios que permiten una adecuada seleccin de estas Variables son: T ipo de material a ser soldado, su Espesor, Posicin de soldadura, Rgimen de transfe rencia metlica deseada y Propiedades mecnicas necesarias. Las Variables Primarias son las que controlan el proceso despus que las Variables Preseleccionadas fueron seleccionadas: Controlan la forma del cordn, la estabili dad del arco, el rgimen de soldadura (velocidad de aporte y cantidad de metal adi cionado) y la calidad de soldadura. Estas variables son: Tensin de arco, Corrient e de soldadura y la Velocidad de avance (3). Figura N 1 Esquema del cordn de soldadura y la regin de la tobera de la torcha

Efecto de las Variables de soldadura Cada Variable controla, de manera ms o menos sensible, varias caractersticas del c ordn, de manera que cada una de stas influye en las otras.

Fuente de electricidad (potencia) Para la soldadura efectiva por arco, se requiere una corriente constante. La mq uina soldadora deber tener una curva descendiente de voltamperios, en la que se p roduce una cantidad relativamente constante de corriente con solamente un cambio limitado en la carga de voltaje. En otros aparatos elctricos la demanda por corriente generalmente queda algo cons tante, pero en la soldadura por arco la potencia flucta mucho. Por lo tanto, cu ando se establece el arco con el electrodo, el resultado es un cortocircuito lo que inmediatamente induce un oleaje repentino de corriente elctrica, a menos que la mquina est diseada para evitar esto. Igualmente, cuando los glbulos de metal po r soldar se lleven a travs del flujo de arco, stos tambin crean un cortocircuito. Una fuente de corriente constante est diseada para reducir estos oleajes repentin os de cortocircuitos y as evitar salpicadura excesiva durante la soldadura. En la soldadura por arco, el voltaje de circuito abierto (el voltaje cuando la mq uina est operando y no se est soldando) es mucho ms alto que el voltaje de arco ( e l voltaje despus de establecer el arco). El voltaje de circuito abierto puede v ariar de 50 a 100 y el voltaje de arco, de 18 a 36. Durante el proceso de sold ar, el voltaje de arco tambin cambiar con las diferencias en la longitud del arco. Debido a que es difcil mantener una longitud uniforme del arco a todo momento, an para un soldador experimentado, una mquina con una curva empinada de voltamperios producir un arco ms estable, porque habr muy poco cambio en la corriente de soldar an con cambios en el voltaje de arco. Una curva de voltamperios indica el volt aje de salida disponible a cualquier corriente determinada de salida, dentro de los lmites del ajuste de corriente mnima y mxima en cada escala. La corriente utilizada directamente afecta la velocidad de derretimiento. A me dida que se aumenta la velocidad de corriente, tambin se aumenta la densidad de c orriente en la punta del electrodo. La cantidad de corriente requerida para cu alquier operacin de soldar est dictada por el grosor del metal por soldar. Esta corriente est controlada por una rueda o un arreglo de palancas. Un control aju sta la mquina para un ajuste aproximado de corriente y otro control proporciona u n ajuste ms preciso de corriente. Hay tres mquinas bsicas de soldar utilizadas en la soldadura por arco: Generadores generalemente de corriente directa. Transformadores- para corriente alterna. Rectificadores- para seleccin de corriente. Las mquinas soldadoras son graduadas segn su capacidad de salida, la que puede var iar de entre 150 y 600 amperios. La capacidad de salida est basada sobre un ciclo de rendimiento del 60 por ciento . Esto quiere decir que una fuente de potencia puede entregar su plena potenci a de rgimen bajo carga por seis de cada diez minutos. En la soldadura manual, la fuente de potencia no tiene que proporcionar una corriente continua como es requ erida en otras mquinas elctricas. Para algunos aparatos elctricos, una vez que se prenda la potencia el aparato deber entregar su capacidad de rgimen hasta el mome nto que se apague. Con una fuente de potencia para soldar, la mquina muchas veces no trabaja parte del tiempo mientras el operador cambia electrodos, ajusta el m etal por soldar, o cambia posiciones de soldar. As que el mtodo normal de fijar la capacidad de una mquina es la de indicar el porcentaje del tiempo que sta realmen te deber entregar potencia. (Por esta razn, la capacidad de rgimen en unidades de potencia completamente automticas est indicada al 100 por ciento del ciclo de r endimiento.) El tamao de la mquina soldadora por utilizar depende de la clase y cantidad de sol dadura por hacer. La siguiente es una gua general para seleccionar una mquina so ldadora: 150-200 amperios- Para soldadura liviana-a-mediana. Excelente para toda fabr icacin y suficientemente robusta para operacin contnua en trabajo liviano o mediano de produccin. 250-300 amperios- Para requerimientos normales de soldadura. Utilizada en fbri cas para trabajo de produccin, mantenimiento, reparacin, trabajo en sala de herram ienteas, y toda soldadura general de taller.

400-600 amperios- Para soldadura grande y pesada. Especialmente buena para t rabajos estructurales, fabricacin de partes pesadas de mquina, tubera y soldadura e n tanques. Generador CD La fuente de corriente directa consiste de un generador impulsado por un motor e lctrico o de gasolina. Una de las caractersticas de un generador de corriente di recta de soldar es la de que la soldadura puede hacerse con polaridad directa o inversa. La polaridad indica la direccin de flujo de corriente en un circuito. En polaridad directa, el electrodo es negativo y el metal por soldar es posit ivo, y los electrones fluyen del electrodo al metal por soldador. La polaridad puede ser cambiada intercambiando los cables, aunque en las mquinas modernas se puede cambiar la polaridad simplemente accionando un interruptor. La polaridad afecta el calor liberado pues es posible controlar la cantidad que pasa al metal por soldar. Cambiando la polaridad, se puede concentrar el mayor calor dnde ste ms se requiera. Generalmente, es preferible tener ms calor en el metal por soldar porque el rea de l trabajo es mayor y se requiere ms calor para derretir el metal que para fundir el electrodo. Por lo tanto, si se vayan a hacer grandes depsitos pesados, el me tal por soldar deber estar ms caliente que el electrodo. A este efecto, la polar idad directa es ms efectiva. En cambio, en la soldadura sobre cabeza es necesario rpidamente congelar el metal de relleno para ayudar a sostener el metal fundido en su posicin contra la fuerz a de la gravedad. Utilizando la polaridad inversa, hay menos calor generado en el metal por soldar, dando mayor fuerza de retencin al metal de relleno para sol dar fuera-de-posicion. En otras situaciones, puede que sea mejor conservar el metal por soldar tan fro c omo sea posible, por ejemplo para reparar una pieza fundida de hierro. Con pol aridad inversa, se produce menos calor en el metal por soldar y ms calor en el el ectrodo. El resultado de esto es que se pueden aplicar los depsitos rpidamente mientras que se evita sobrecalentamiento del metal por soldar. Transformador La mquina soldadora tipo transformador produce corriente alterna. La potencia es tomada directamente de una lnea de fuerza elctrica y transformada en un voltaje re querido para soldar. El transformador CA ms sencillo tiene una bobina primaria y una bobina secundaria con un ajuste para regular la salida de corriente. La bobi na primaria recibe la corriente alterna de la fuente elctrica y crea un campo mag ntico, lo que cambia constantemente en direccin y potencia. La bobina secundaria no tiene ninguna conexin elctrica a la fuente de fuerza pero est afectada por las lneas dew fuerza cambindose en el campo magntico; por la induccin sta entrega una cor riente transformada a un valor ms alto al arco de soldar. Algunos transformadores CA estn equipados con un interruptor amplificador de arco lo que proporciona un oleaje de corriente para facilitar el establecimiento del arco cuando el electrodo hace contacto con el metal para soldar. Despus de for mar el arco, la corriente automticamente vuelve a la cantidad ajustada para el tr abajo. El interruptor amplificador de arco tiene varios ajustes para permitir establecimiento rpido del arco para soldar planchas delgadas o placas gruesas. Una ventaja de la mquina soldadora CA es la libertad del soplo magntico del arco l o que muchas veces ocurre al soldar con mquinas de CD. El soplo magntico del arc o causa oscilacin del arco al soldar en esquinas en metales pesados o al usar ele ctrodos revestidos grandes. El flujo de corriente directa a travs del electro do, metal por soldar, y grapa para puesta a tierra genera un campo magntico alred edor de cada una de estas unidades, lo que puede causar que el arco se desve de s u va intentada. El arco generalmente es desviado sea hacia adelante o hacia atrs a lo largo de la va de soldar y puede que cause salpicadura excesiva y fusin inco mpleta. Tambin tiende a atraer gases atmosfricos al arco, terminando en porosidad. La deflexin del arco se debe a los efectos de un campo magntico desequilibrado. A s que cuando se desarrolle una gran concentracin de flujo magntico en un lado del a rco, ste tiende a soplarse fuera de la fuente de la mayor concentracin. Rectificadores

Los rectificadores son transformadores que contienen un dispositivo elctrico que cambia la corriente alterna en corriente directa. Los rectificadores para la soldadura por arco generalmente son del tipo de corri ente constante donde la corriente para soldar queda razonablemente constante par a pequeas variaciones en la longitud del arco. Los rectificadores estn construidos para proporcionar corriente CD solamente, o a mbas, corriente CD y CA. Por medio de un interruptor, los terminales de salida pueden cambiarse al transformador o al rectificador, produciendo corriente CA o CD directa o corriente CD de polaridad inversa. Zona afectada trmicamente El rea azul resulta de la oxidacin en una temperatura correspondiente a 316 C. Esto es una manera precisa de identificar la temperatura, pero no representa el anch o de la zona afectada trmicamente (ZAT). La ZAT es el rea estrecha que inmediatame nte rodea el metal base soldado. Los efectos de soldar pueden ser perjudiciales en el material rodeando la soldad ura. Dependiendo de los materiales usados y la entrada de calor del proceso de s oldadura usado, la zona afectada trmicamente (ZAT) puede variar en tamao y fortale za. La difusividad trmica del material base es muy importante - si la difusividad es alta, la velocidad de enfriamiento del material es alta y la ZAT es relativa mente pequea. Inversamente, una difusividad baja conduce a un enfriamiento ms lent o y a una ZAT ms grande. La cantidad de calor inyectada por el proceso de soldadu ra tambin desempea un papel importante, pues los procesos como la soldadura oxiace tilnica tienen una entrada de calor no concentrado y aumentan el tamao de la zona afectada. Los procesos como la soldadura por rayo lser tienen una cantidad altame nte concentrada y limitada de calor, resultando una ZAT pequea. La soldadura de a rco cae entre estos dos extremos, con los procesos individuales variando algo en entrada de calor. Para calcular el calor para los procedimientos de soldadura d e arco, puede ser usada la siguiente frmula: En donde Q = entrada de calor (kJ/mm), V = voltaje (V), I = corriente (A), S = velocidad de la soldadura (mm/min) El rendimiento depende del proceso de soldadura usado, con la soldadura de arco de metal revestido teniendo un valor de 0,75.La soldadura por arco metlico con ga s y la soldadura de arco sumergido es 0,9 y la soldadura de arco de gas tungsten o es 0,8. Desarrollo De La Experiencia 1. Realizamos el primer cordn de soldadura, y medimos el amperaje al que est trabajando la mquina y el tiempo respectivo. 2. Con otro electrodo realizamos el Segundo cordn de soldadura, y medimos el amperaje al que est trabajando la mquina y el tiempo respectivo. 3. Finalmente con otro electrodo realizamos el tercer cordn de soldadura, y medimos el amperaje al que est trabajando la mquina y el tiempo respectivo. 4. Tomamos las medidas de longitud inicial del electrodo, longitud final de l electrodo, longitud soldada y Ancho del Cordn Refuerzo y Penetracin. Seleccin Del Material Maquinas, Herramientas Y Equipos Utilizados Rectificadores: son transformadores que contienen un dispositivo...