Soldadura por arco eléctrico: significado, procedimiento y equipos.
Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: 1. Significado de la soldadura por arco eléctrico 2. Procedimiento de la soldadura por arco eléctrico 3. Corriente eléctrica para la soldadura 4. Significación de la polaridad 5. Equipos 6. Preparación de los bordes de una junta 7. Electrodos.
Significado de la soldadura por arco eléctrico:
La soldadura por arco es un proceso de soldadura por fusión en el que el calor requerido para fundir el metal se obtiene de un arco eléctrico entre el metal base y un electrodo.
El arco eléctrico se produce cuando dos conductores se tocan juntos y luego se separan por un pequeño espacio de 2 a 4 mm, de manera que la corriente continúa fluyendo, a través del aire. La temperatura producida por el arco eléctrico es de aproximadamente 4000 ° C a 6000 ° C.
Se utiliza un electrodo de metal que suministra el metal de relleno. El electrodo puede estar recubierto de flujo o desnudo. En caso de electrodo desnudo, se suministra material de flujo adicional. Tanto la corriente continua (CC) como la corriente alterna (CA) se utilizan para la soldadura por arco.
La corriente alterna para el arco se obtiene de un transformador reductor. El transformador recibe la corriente de la fuente principal a 220 a 440 voltios y baja al voltaje requerido, es decir, de 80 a 100 voltios. La corriente directa para el arco generalmente se obtiene de un generador impulsado por un motor eléctrico, o un motor de patrulla o diesel.
Un voltaje de circuito abierto (para golpear el arco) en caso de soldadura de CC es de 60 a 80 voltios, mientras que un voltaje de circuito cerrado (para mantener el arco) es de 15 a 25 voltios.
Procedimiento de soldadura por arco eléctrico:
En primer lugar, las piezas metálicas a soldar se limpian a fondo para eliminar el polvo, la suciedad, la grasa, el aceite, etc. Luego, la pieza de trabajo debe sujetarse firmemente en los accesorios adecuados. Inserte un electrodo adecuado en el portaelectrodo en un ángulo de 60 a 80 ° con la pieza de trabajo.
Seleccione la corriente y la polaridad adecuadas. Los puntos están marcados por el arco en los lugares donde se realizará la soldadura. La soldadura se realiza haciendo contacto del electrodo con el trabajo y luego separando el electrodo a una distancia adecuada para producir un arco.
Cuando se obtiene el arco, el calor intenso producido de este modo, funde el trabajo debajo del arco y forma una piscina de metal fundido. Se forma una pequeña depresión en el trabajo y el metal fundido se deposita alrededor del borde de esta depresión. Se llama arc crator. La escoria se quita fácilmente después de que la junta se haya enfriado. Una vez que finaliza la soldadura, el portaelectrodo debe sacarse rápidamente para romper el arco y el suministro de corriente se apaga.
Corriente eléctrica para soldar:
Tanto la CC (corriente continua) como la CA (corriente alterna) se utilizan para producir un arco en la soldadura por arco eléctrico. Ambos tienen sus propias ventajas y aplicaciones.
La máquina de soldadura de CC obtiene su energía de un motor de CA o un generador de diesel / gasolina o de un rectificador de estado sólido.
Las capacidades de la máquina DC son:
Corriente:
Hasta 600 amperios.
Abra el circuito de voltaje:
50 a 90 voltios, (para producir arco).
Voltaje de circuito cerrado:
18 a 25 voltios, (para mantener el arco).
La máquina de soldadura de CA tiene un transformador reductor que recibe corriente de la fuente de alimentación principal de CA. Este transformador reduce el voltaje de 220 V-440V al voltaje normal de circuito abierto de 80 a 100 voltios. El rango actual disponible hasta 400 amperios en los pasos de 50 amperios.
Las capacidades de la máquina soldadora AC son:
Alcance actual:
Hasta 400 amperios en pasos de 50 amperios.
Voltaje de entrada:
220V- 440V
Voltaje requerido real:
80 - 100 voltios.
Frecuencia:
50/60 HZ.
Significado de la polaridad:
Cuando se usa corriente continua para soldar, están disponibles los siguientes dos tipos de polaridad:
(i) Polaridad recta o positiva.
(ii) Polaridad inversa o negativa.
Cuando el trabajo se hace positivo y el electrodo como negativo, la polaridad se denomina polaridad recta o positiva, como se muestra en la figura 7.16 (a).
En polaridad recta, aproximadamente el 67% del calor se distribuye en el trabajo (terminal positivo) y el 33% en el electrodo (terminal negativo). La polaridad recta se utiliza cuando se requiere más calor en el trabajo. El metal ferroso, como el acero suave, con mayor velocidad y soldadura de sonido, utiliza esta polaridad.
(a) Polaridad recta.
(b) polaridad inversa
Por otro lado, cuando el trabajo se hace negativo y el electrodo es positivo, la polaridad se conoce como polaridad inversa o negativa, como se muestra en la Fig. 7.16 (b).
En polaridad inversa, aproximadamente el 67% del calor se libera en el electrodo (terminal positivo) y el 33% en el trabajo (terminal negativo).
La polaridad inversa se utiliza cuando se requiere menos calor en el trabajo como en el caso de soldadura de chapa fina. Los metales no ferrosos como el aluminio, el latón y el níquel bronce se sueldan con polaridad inversa.
Equipos requeridos para la soldadura por arco eléctrico:
Los diversos equipos necesarios para la soldadura por arco eléctrico son:
1. Máquina de soldadura:
La máquina soldadora utilizada puede ser una máquina soldadora de CA o CC. La máquina de soldadura de CA tiene un transformador reductor para reducir el voltaje de entrada de 220- 440V a 80-100V. La máquina de soldadura de CC consiste en un grupo motor-generador de CA o un grupo motor-diesel / gasolina o un equipo de soldadura transformador-rectificador.
La máquina de CA normalmente funciona con una fuente de alimentación de 50 hertz o 60 hertz. La eficiencia del transformador de soldadura AC varía del 80% al 85%. La energía consumida por Kg. El metal depositado es de 3 a 4 kWh para la soldadura de CA, mientras que de 6 a 10 kWh para la soldadura de CC. La máquina de soldadura de CA por lo general funciona con un factor de potencia bajo de 0, 3 a 0, 4, mientras que el motor en soldadura de CC tiene un factor de potencia de 0, 6 a 0, 7. La siguiente tabla 7.9 muestra el voltaje y la corriente utilizados para la máquina de soldadura.
2. Portaelectrodos:
La función del portaelectrodo es mantener el electrodo en el ángulo deseado. Estos están disponibles en diferentes tamaños, de acuerdo con la clasificación de amperios de 50 a 500 amperios.
3. Cables o conductores:
La función de los cables o cables es llevar la corriente de la máquina al trabajo. Estos son flexibles y están hechos de cobre o aluminio. Los cables están hechos de 900 a 2000 alambres muy finos retorcidos entre sí para proporcionar flexibilidad y mayor resistencia.
Los cables están aislados con una cubierta de goma, una cubierta de fibra reforzada y además con una cubierta de goma pesada.
4. Conectores de cable y terminales:
Las funciones de los conectores de cable son hacer una conexión entre los interruptores de la máquina y el soporte del electrodo de soldadura. Se utilizan conectores de tipo mecánico; Como pueden ser ensamblados y retirados muy fácilmente. Los conectores están diseñados de acuerdo con la capacidad actual de los cables utilizados.
5. Martillo picador:
La función del martillo triturador es eliminar la escoria después de que el metal de soldadura se haya solidificado. Tiene forma de cincel y se apunta a un extremo.
6. Cepillo de alambre, rueda de alambre de alimentación:
La función del cepillo de alambre es eliminar las partículas de escoria después del astillado con un martillo astillado. A veces, si está disponible, se utiliza una rueda de alambre eléctrico en su lugar con un cepillo de alambre manual.
7. Ropa protectora:
Las funciones de la ropa de protección utilizada son proteger las manos y la ropa de la soldadora del calor, las chispas, los rayos ultravioleta e infrarrojos. La vestimenta de protección que se usa es un delantal de cuero, gorra, guantes de cuero, mangas de cuero, etc. El soldador debe usar los zapatos de cuero en el tobillo.
9. Pantalla o protector de cara:
La función de la pantalla y el protector facial es proteger los ojos y la cara del soldador de las dañinas radiaciones ultravioleta e infrarroja producidas durante la soldadura. El blindaje se puede lograr desde el casco de cabeza o casco de mano.
Preparación del borde de una articulación:
La eficiencia y la calidad de la unión soldada también dependen de la preparación correcta de los bordes de las placas a soldar. Es necesario quitar todas las escamas, óxido, grasa, pintura, etc. de la superficie antes de soldar.
La limpieza de la superficie debe llevarse a cabo mecánicamente con un cepillo de alambre o con una rueda eléctrica, y luego químicamente con tetracloruro de carbono. Se debe dar una forma adecuada a los bordes de la placa para producir una unión adecuada.
La forma de los bordes puede ser simple, en forma de V, en forma de U, remodelada, etc. La elección de varias formas de borde depende de la clase, el espesor del metal a soldar. Algunos tipos diferentes de ranuras para los bordes de la obra se muestran en la Fig. 7.17. BaDD
(i) Cuadrado:
Se utiliza cuando el espesor de la placa es de 3 a 5 mm. Los dos bordes a soldar deben tener una separación de 2 a 3 mm, como se muestra en la figura 7.17 (a).
(ii) Solo V-Butt:
Se utiliza cuando el espesor de las placas es de 8 a 16 mm. Ambos bordes están biselados para formar un ángulo de aproximadamente 70 ° a 90 °, como se muestra en la Fig. 7.17 (b).
(Iii) Doble V-Butt:
Se utiliza cuando el grosor de las placas es superior a 16 mm y cuando la soldadura se puede realizar en ambos lados de la placa. Ambos bordes están biselados para formar una doble V, como se muestra en la Fig. 7.17 (c).
(iv) Butt simple y doble en U:
Se utiliza cuando el espesor de la placa es superior a 20 mm. La preparación del borde es difícil pero las uniones son más satisfactorias. Requiere menos metal de relleno, como se muestra en la Fig. 7.17 (d) y (e).
Electrodos de soldadura por arco:
Los electrodos de soldadura por arco se pueden clasificar en dos categorías amplias:
1. Electrodos no consumibles.
2. Electrodos consumibles.
1. Electrodos no consumibles:
Estos electrodos no se consumen durante la operación de soldadura, por lo que se denominan electrodos no consumibles. Generalmente están hechos de carbono, grafito o tungsteno. Los electrodos de carbono son más suaves, mientras que los electrodos de tungsteno y grafito son duros y quebradizos.
Los electrodos de carbón y grafito pueden usarse solo para soldadura de CC, mientras que los electrodos de Tungston pueden usarse para soldadura de CC y CA. El material de relleno se agrega por separado cuando se utilizan estos tipos de electrodos. Como los electrodos no se consumen, el arco obtenido es estable.
2. Electrodos consumibles:
Estos electrodos se funden durante la operación de soldadura y suministran el material de relleno. Generalmente se fabrican con una composición similar a la del metal a soldar.
La longitud del arco se puede mantener moviendo el electrodo hacia o lejos del trabajo.
Los electrodos consumibles pueden ser de los siguientes dos tipos:
(i) Electrodos desnudos:
Estos están disponibles en forma de alambre continuo o varillas. Deben usarse solo con polaridad recta en soldadura DC. Los electrodos desnudos no proporcionan ningún tipo de protección al charco de metal fundido contra el oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera.
Por lo tanto, las soldaduras obtenidas por estos electrodos son de menor resistencia, menor ductilidad y menor resistencia a la corrosión. Encuentran un uso limitado en reparaciones menores y trabajos de mala calidad. Solían soldar hierro forjado y acero dulce. En la práctica moderna no se utilizan o rara vez se utilizan. También son conocidos como electrodos planos.
(ii) Electrodos recubiertos:
Estos a veces también son llamados como electrodos convencionales. Se aplica un recubrimiento (capa fina) de material de flujo alrededor de la varilla de soldadura y, por lo tanto, se denomina electrodo revestido. El flujo, durante la soldadura, proporciona un blindaje a la zona de metal fundido del oxígeno y el nitrógeno atmosférico. Este flujo también evita la formación de óxidos y nitruros. El fundente reacciona químicamente con los óxidos presentes en el metal y forma una escoria fusible a baja temperatura de fusión.
La escoria es flotante en la parte superior de la soldadura y se puede cepillar fácilmente después de la solidificación de la soldadura. La calidad de la soldadura producida por el electrodo revestido es mucho mejor en comparación con la de los electrodos desnudos.
Según el factor de recubrimiento o el espesor del recubrimiento de fundente, los electrodos recubiertos se dividen en tres grupos:
(a) Electrodos ligeramente recubiertos.
(b) Electrodos de recubrimiento medio.
(c) Electrodos muy recubiertos.
En la Tabla 7.10 se ofrece una comparación de tres tipos de electrodos revestidos:
Ventajas de los electrodos recubiertos de fundente:
El revestimiento de fundente en los electrodos de soldadura tiene muchas ventajas. Algunos de ellos son los siguientes:
1. Protege la zona de soldadura de la oxidación al proporcionar una atmósfera de inter gas alrededor del arco.
2. Produce escoria de baja temperatura de fusión, que disuelve las impurezas presentes en el metal, como los óxidos y nitruros, y flota en la superficie de la piscina de soldadura.
3. Refina el tamaño de grano del metal soldado.
4. Agrega elementos de aleación al metal soldado.
5. Estabiliza el arco al proporcionar ciertos químicos que tienen esta habilidad.
6. Reduce las salpicaduras de metal de soldadura.
7. Concentra la corriente de arco y reduce las pérdidas térmicas. Esto resulta en un aumento de la temperatura del arco.
8. Reduce la velocidad de enfriamiento de la soldadura y acelera el proceso de endurecimiento.
9. Aumenta la tasa de deposición de metales y la penetración obtenida.
Constituyentes de los recubrimientos de electrodos:
El recubrimiento del electrodo puede consistir en dos o más ingredientes. Diferentes tipos de recubrimientos utilizados para diferentes tipos de metales a soldar.
Los componentes de los recubrimientos de electrodos típicos y sus funciones se muestran en la tabla 7 11. Algunos de ellos se analizan aquí:
1. Constituyentes formadores de escoria:
Los ingredientes que forman la escoria son óxido de silicio (Sio 2 ), óxido de manganeso (Mno 2 ), óxido de hierro (F e O), asbesto, mica, etc. En algunos casos, el óxido de aluminio (Al 2 o 3 ) también se usa pero hace que el arco sea menos estable.
2. Constituyentes para mejorar las características del arco:
Los ingredientes para mejorar las características del arco son los óxidos de sodio (Na 2 O), los óxidos de calcio (CaO), los óxidos de magnesio (MgO) y el óxido de titanio (TIO 2 ).
3. Constituyentes desoxidantes:
Los ingredientes desoxidantes son grafito, aluminio en polvo, harina de madera, carbonato de calcio, almidón, celulosa, dolomita, etc.
4. Constituyentes obligatorios:
Los materiales aglutinantes utilizados son el silicato de sodio, el silicato de potasio y el asbesto.
5. Aloir los constituyentes:
Los elementos de aleación utilizados para mejorar la resistencia de la soldadura son cobalto de vanadio, molibdeno, aluminio, cromo, níquel, circonio, tungsteno, etc.
Especificación de los electrodos:
La especificación de los electrodos es proporcionada por la Oficina de la norma india IS: 815-1974 (segunda revisión).
De acuerdo con esto, los electrodos recubiertos están especificados por:
(i) Una letra de prefijo.
(ii) Un número de código de seis dígitos.
(iii) Una letra de sufijo.
(i) Letra del prefijo:
La letra del prefijo indica el método de fabricación de los electrodos.
Estas letras de prefijo con el método de fabricación de los electrodos se dan en la Tabla 7.12:
(ii) Un número de código de seis dígitos:
El número de código de seis dígitos indica las características de rendimiento y las propiedades mecánicas del depósito de metal de soldadura.
El significado de cada dígito individual de uno a seis se da en la Tabla 7.13:
(iii) Carta del sufijo:
La letra del sufijo indica las propiedades o características especiales del electrodo.
Estos se dan en la Tabla 7.14:
Los primeros dígitos del número de código explican esencialmente el tipo de cubierta utilizada en el electrodo y esta cobertura significa las características de rendimiento.
Hay siete tipos de cobertura que representan el primer número de dígitos que se dan en la Tabla 7.15:
El segundo dígito del código indica la posición de soldadura, según la Tabla 7.16 que se muestra a continuación:
El tercer dígito del número de código indica las condiciones de corriente de soldadura recomendadas por el fabricante del electrodo.
Estos se dan en la Tabla 7.17:
Los dígitos cuarto, quinto y sexto del número de código representan la resistencia a la tracción, la tensión de rendimiento máxima y el alargamiento porcentual con el valor de impacto.
Estos se dan en la Tabla 7.18:
Además de la codificación dada anteriormente, todos los electrodos deben cumplir con los requisitos de prueba de IS: 814 (parte I y II) - 1974. Cada paquete de electrodos debe tener una marca que indique la codificación y la especificación.
Ejemplo:
IS: 815 codificación: E 315 - 411K
Especificación: Ref: 814 (Parte-1)
El significado del ejemplo anterior es que:
(i) El electrodo se fabrica por extrusión sólida y es adecuado para la soldadura por arco metálico de acero dulce. [MI].
(ii) El recubrimiento del electrodo tiene una cantidad apreciable de titanio con materiales básicos y producirá escoria fluida. [3].
(iii) El electrodo es adecuado para soldar en posición plana, horizontal, vertical y superior. [1].
(iv) El electrodo es adecuado para soldadura con corriente continua, con el electrodo siendo + ve o -ve. También es adecuado para la soldadura con una corriente alterna con un voltaje de circuito abierto inferior a 90 voltios. [5].
(v) El electrodo tiene un rango de tensión de tracción del metal depositado de 410 a 510 N / mm 2 . [411].
(vi) El electrodo tiene un límite máximo de rendimiento de metal depositado de 330 N / nm 2 . [411].
(vii) El electrodo tiene un porcentaje mínimo de alargamiento en la prueba de tracción del metal depositado que es 20 por ciento en una medida de calibre de 5.65 √So y el valor promedio de la prueba de impacto del metal depositado es 47J a 27 ° C. [411].
(viii) El electrodo tiene polvo de hierro en la cubierta, lo que da una recuperación de metal de 130 a 150 por ciento.
(ix) El electrodo se ajusta a IS: 814 (Parte I) -1974.
