SOLDADURA AUTOMATICA

“AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL

Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA”

FACULTAD DE INGENIERIA

CURSO: PROCESO DE MANUFACTURA II.

TEMA: SOLDADURA AUTOMATICA.

DOCENTE: ING.

CICLO: VII.

INTEGRANTES:

CASTILLO CARHUACHÍN, JHOSIMAR. CADILLO ACHON, LUIS. REGALADO LAVERIANO, CRISTIAN CARRERA TORRES, YURI

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE

FAUSTINO SANCHEZ CARRION

HUACHO – PERÚ

2013

INTRODUCCION

La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes

innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy

ligadas a los sucesos económicos mundiales

Los primeros robots empezaron producirse a comienzos de la década del 60 y estaban

diseñados principalmente para trabajos difíciles y peligrosos. Los trabajos tediosos,

laborioso y repetitivos en la industria manufacturera como la carga y descarga de hornos

de fundición, fueron les áreas donde los robots fueron aplicados hasta finalizar el decenio

de 1960.

Como los continuos avances en microelectrónica e informática a partir de 1970, que

fueron desarrollados los robots programabas para manipulaciones complejas. Se

comenzaron a utilizar como auxiliares de la producción en serie muy grandes, tanto en las

líneas de ensamble en la industria mecánica como en la industria automotriz. En esta

última aparecieron los robots de pintura y los de soldadura.

El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora

(CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última

tendencia en automatización de los procesos de fabricación. Estas tecnologías conducen

a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos.

Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las

posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a

los avances tecnológicos en sensoria, los cuales permitirán tareas más sofisticadas como

el ensamble de materiales.

PROCESO DE MANUFACTURA II

SOLDADURA AUTOMATICA

SOLDADURA.

Importancia de la Soldadura.

Ha llegado el momento de dar a cada uno la importancia que se merece, como, por

ejemplo, a la técnica de la soldadura, tan necesaria y tan poco valorada. En este sentido,

y aunque todavía existan métodos tradicionales de soldadura, soplete y pantalla de

soldar, es un terreno que va evolucionando a pasos agigantados. Se utilizan métodos

avanzados para conseguir acabados de primera calidad y al alcance de todas las

empresas.

La tecnología punta en soldadura permite agilizar los procesos de soldadura, mejorar el

control de calidad y conseguir un coste menor por soldadura a una gran variedad de

industrias. Se trata de la soldadura orbital, un método de soldadura TIG automática, que

produce cordones de soldadura de alta calidad, con un porcentaje muy bajo o nulo de

rechazo.

Clasificación General de los Procesos de la Soldadura.


Las Ventajas En Cuanto A Calidad Y Tersura Se Traducen En Menos Posibilidad De

Contaminación De Los Procesos.

Las uniones se logran con alta resistencia y elevada pureza metalúrgica, y como además

presentan un buen acabado superficial, son ideales para soldaduras de responsabilidad

como las empleadas en la industria energética, nuclear, aeronáutica, alimenticia y

biotecnológica entre otras.


Las ventajas en cuanto a calidad y tersura se traducen en menos posibilidad de

contaminación de los procesos. La limpieza y pasividad de las tuberías se realiza de

manera más eficiente, dando por resultado una mejora económica en estas labores.

Este método de soldadura ha encontrado aplicaciones en diversos sectores industriales,

no sólo debido a una mejora de la confiabilidad y la calidad de las uniones, sino también,

por razones de incremento de productividad debido a la automatización del proceso y que

mejora la uniformidad de las costuras y la resistencia a la corrosión.

Podemos diferenciar tres tipos de procesos de soldadura:

Proceso semiautomático

Es la aplicación más común, en la que algunos parámetros previamente ajustados por el

soldador, como el voltaje y el amperaje, son regulados de forma automática y constante

por el equipo, pero es el operario quien realiza el arrastre de la pistola manualmente. El

voltaje, es decir la tensión que ejerce la energía sobre el electrodo y la pieza, resulta

determinante en el proceso: a mayor voltaje, mayor es la penetración de la soldadura. Por

otro lado, el amperaje (intensidad de la corriente), controla la velocidad de salida del

electrodo. Así, con más intensidad crece la velocidad de alimentación del material de

aporte, se generan cordones más gruesos y es posible rellenar uniones grandes.

Normalmente se trabaja con polaridad inversa, es decir, la pieza al negativo y el alambre

al positivo. El voltaje constante mantiene la estabilidad del arco eléctrico, pero es

importante que el soldador evite los movimientos bruscos oscilantes y utilice la pistola a

una distancia de ± 7 mm sobre la pieza de trabajo.

Proceso automático

Al igual que en el proceso semiautomático, en este, la tensión y la intensidad se ajustan

previamente a los valores requeridos para cada trabajo y son regulados por el equipo,

pero es una boquilla automatizada la que aplica la soldadura. Generalmente, el operario

interviene muy poco en el proceso, bien sea para corregir, reajustar los parámetros,

mover la pieza o cambiarla de un lugar a otro.

Proceso robotizado

Este proceso es utilizado a escala industrial. Todos los parámetros y las coordenadas de

localización de la unión que se va a soldar se programan mediante una unidad CNC. En


las aplicaciones robotizadas, un brazo mecánico puede soldar toda una pieza,

transportarla y realizar los acabados automáticamente, sin necesidad de la intervención

del operario.

IMPORTANCIA DE LA SOLDADURA AUTOMATICA.

Aunque hay muchos trabajos de soldadura que se manejan mejor manualmente, y

muchos más que se puede hacer manualmente si es necesario.

Como, por ejemplo: si una operación de soldadura es demasiado pequeño para tener

una máquina de soldadura automática, o si las reparaciones deben ser llevadas a cabo

lejos de uno de estos dispositivos.

También hay muchas soldaduras que se puede manejar muy adecuadamente por un

proceso de soldadura automática. Algunos, como la soldadura de tuberías en el caso de

tubos grandes en muchas aplicaciones industriales (tales como plataformas de

perforación de petróleo y fábricas de productos químicos, por citar sólo dos ejemplos),

debe ser manejado por una máquina de soldadura automática, como una soldadora

orbital, debido a la precisión que necesita para evitar un salto de peligro potencial de

fugas.

SITUACIONES QUE REQUIEREN SOLDADURA AUTOMATICA

Hay dos situaciones diferentes, donde suele ser una máquina de soldadura automática

utilizada. soldadura semiautomática utiliza una máquina de soldadura automática pre-

programados, pero las partes están realmente cargados en el banco de soldadura (o su

equivalente) por un operador, que organice y luego se enciende la máquina de soldadura

hasta que la soldadura se ha completado. El operador retira entonces la pieza acabada y

repite el proceso tantas veces como sea necesario.

Totalmente de soldadura automática elimina el elemento humano, excepto en calidad de

observador en general para asegurarse de que las máquinas están funcionando

correctamente. En estos montajes, las partes y piezas terminadas son movidos por otros

equipos, tales como cintas transportadoras, y la operación de soldadura a menudo es

continua en un gran número de piezas individuales. Se trata de un uso verdaderamente

industrial de la máquina de soldadura automática, y se encuentra principalmente en

operaciones muy grandes, como las fábricas de automóviles.


Máquina de soldadura automática de los beneficios y desventajas

Máquinas automáticas de soldadura tienen sus ventajas y desventajas, y como es el caso

con tantas cosas, una ganancia en un solo lugar se compensa por una pérdida en otro.

Máquinas automáticas de soldadura son mucho más rápidos que los soldadores hábiles

humanos nunca pueden aspirar a ser, y producir mano de obra decente a pesar de su

mayor velocidad.

Un soldador automático es aproximadamente ocho veces más rápido que un soldador

manual. Estos soldadores no poner en pausa o neumáticos, aunque puede llegar a

sobrecalentarse y la necesidad de ser cerrada por un tiempo. Dado que una gran cantidad

de desechos de soldadura se genera por la fatiga del soldador cuando un ser humano

está manejando el electrodo, habrá menos desperdicio en el transcurso de un largo día de

trabajo cuando los sistemas de soldadura automática son los principales "los

trabajadores".

Máquinas automáticas de soldadura también proporcionan una alta calidad de soldadura,

ya que son totalmente uniformes en su aplicación de la herramienta de soldadura de arco

eléctrico o de otro tipo. Las máquinas están siempre en el trabajo, a menos que se

produzcan a romper, y una vez que han sido comprados, no hay que pagar.

Procesos de Soldadura Automática con Fundentes.

Soldadura automática bajo arco sumergido.

La fusión de los bordes de las piezas a unir durante este tipo de soldadura se logra por el

arco, que surge entre el metal base (1) y el alambre de soldadura (7). Observe la figura 1.

El fundente (2) durante la fusión forma protección de escoria (5). La columna del arco

arde en la burbuja de gas (4). Bajo la influencia del calor del arco se derriten los bordes

del metal a soldar, el alambre electrodo y parte del fundente, que se encuentra en

contacto con el baño de soldadura (3). A medida que se traslada el arco ocurre la

cristalización del baño de soldadura y la formación del cordón (6), en la superficie del cual

se forma la capa de escoria (8).


Este método de soldadura constituye el más antiguo y difundido en el mundo, en

comparación con los restantes método que emplean fundentes. La soldadura automática

bajo arco sumergido goza de muy buena reputación por la calidad de las uniones

soldadas que produce, tanto por su aspecto, como por las propiedades mecánicas de las

uniones soldadas. Es uno de los métodos de soldadura más productivos.

Soldadura automática en capa fina de fundente.

Una de las particularidades del procedimiento de soldadura automática en capa fina de

fundente, precisamente lo constituye la relativamente diminuta capa de fundente, en

comparación con el procedimiento de soldadura bajo arco sumergido. Observe la figura 2.

Sobre las placas a soldar (4) se vierte una capa fina de fundente (1). El arco (2) arde en

condiciones de libre acceso al aire circundante. El metal derretido, del alambre electrodo

(7), durante el paso a través del espacio del arco no tiene protección de escoria. El

enfriamiento del metal del baño de soldadura (3) forma la capa de escoria (5) y el cordón

(6). Con el empleo de la soldadura bajo capa fina de fundente se protege pobremente al

metal del cordón, además de que la radiación del arco, el intenso desprendimiento de

humo y los vapores perjudican a la salud de los operadores.

El procedimiento descrito se utiliza, generalmente, durante la soldadura de piezas de

materiales no ferrosos, como el aluminio y el titanio, donde en calidad de fundentes se


81

7

2

365

4

1. Material base.2. Fundente de soldadura.3. Baño de soldadura4. Burbuja gaseosa.5. Fundente fundido.6. Metal de la unión

solidificado.7. Electrodo.

Figura 1:

utilizan capas de mezclas, bajo las cuales el proceso por arco cambia espontáneamente a

electroescoria.

Figura 2: Esquema del proceso de soldadura en capa fina de fundente.

Soldadura automática con fundentes magnéticos.

La figura 3 muestra el esquema del proceso de soldadura automático por arco eléctrico

con fundentes magnéticos. En el momento del encendido del arco (2), entre la pieza a

soldar (4) y el alambre (7), pasa por ellos una corriente eléctrica que excita un polo

magnético. Bajo su influencia junto con el alambre se aproxima el fundente (1), que

contiene adiciones ferrosas, cayendo ambos al arco, derritiéndose e ingresando en el

baño de soldadura (3).


1

7

2 365

4

1. Fundente de soldadura.

2. Arco de soldadura.3. Metal líquido.4. Material base (pieza).5. Escoria.6. Metal de la unión

solidificado.7. Material de aporte

(electrodo).

Figura 3: Esquema del proceso de soldadura con fundentes magnéticos.

Los fundentes magnéticos logran también protección gaseosa del baño de soldadura,

aunque a decir verdad esta es leve. Durante la cristalización del metal del baño se forma

el cordón de soldadura (6), cubierto por la capa de escoria (5). El proceso de soldadura

con fundentes magnéticos se asemeja, por presentar un arco abierto y por la forma de la

protección del baño de soldadura, al procedimiento manual con electrodos revestidos.

El método nombrado se utiliza ampliamente en la soldadura semiautomática en las

condiciones de montaje, durante la realización de cordones en diferentes posiciones

espaciales o en condiciones de grandes vientos, es decir en tales condiciones donde no

se pueda utilizar el procedimiento habitual de soldadura automática bajo arco sumergido.

Soldadura por electroescoria (soldadura rusa).

En los procedimientos de soldadura con utilización de fundentes, vistos anteriormente,

como fuente de calor se emplea el arco eléctrico. En otro principio está basada la

soldadura por electroescoria. Durante este proceso la conversión de la energía eléctrica

en calórica ocurre en el baño de escoria, que funciona como conductor y resistencia de la

corriente eléctrica. El proceso se inicia con un arco eléctrico, que permite elevar la

temperatura del fundente hasta derretirlo. Posteriormente el fundente se torna

electroconductor y destruye el arco de soldadura. Durante el paso de la corriente la


1. Fundente de soldadura.2. Arco de soldadura.3. Baño de soldadura.4. Material Base (metal)5. Escoria.6. Metal de la unión soldada.7. Material de aporte

(electrodo).

1

7

2

3

654

escoria líquida se calienta y cede su calor al metal que se suelda y al electrodo, los que se

derriten simultáneamente.

El esquema del proceso de soldadura por electroescoria se muestra en la figura 4. En el

espacio entre los bordes de las piezas a unir (6) y las placas auxiliares (4) se encuentra el

baño de escoria derretida (3), en el cual se encuentra sumergido el electrodo metálico (5).

El metal derretido del alambre de soldadura, de los bordes de las piezas a unir y la

escoria forman el baño de soldadura (2). Durante el enfriamiento se forma el cordón (1),

unido a los bordes de las piezas.

Figura 4.: Esquema de la soldadura por electroescoria.

A medida que se derrite el alambre de soldadura se incorpora este automáticamente,

elevándose de esta forma la altura del baño metálico, hasta tanto la pieza no sea soldada

completamente. Como se puede observar durante todo el proceso el metal del baño de

soldadura y el cordón son protegidos por la capa de escoria líquida.

El proceso de electroescoria se utiliza también en metalurgia durante la obtención de

lingotes de metales especiales de alta calidad (fundición por electroescoria), debido a que


3

2

1

5

6

4 1. Cordón.

2. Baño metálico.

3. Escoria fundida.

4. Placas auxiliares.

5. Material de aporte

(electrodo).

6. Material base (pieza).

durante este proceso se puede obtener alto grado de limpieza del metal líquido con

escorias activas de acuerdo a la composición y a la estructura del lingote.

Acerca de la efectividad de la zona protegida de la soldadura, la influencia del aire en el

caso de la soldadura de aceros, se puede juzgar por el contenido de nitrógeno en el metal

del cordón. El contenido medio de nitrógeno en los cordones, soldados en acero al

carbono, con soldadura bajo arco sumergido es de 0,002 %, en soldadura eléctrica con

fundentes magnéticos es de 0,02 0,03 % y con soldadura por electro escoria es de

0,001 %.

Como se ha observado son diversos los procedimientos de soldadura empleando

fundentes. Precisamente, por tan diversas aplicaciones, los fundentes se fabrican también

con diferentes características, las que los diferencian no solo por su designación, sino

también por las propiedades y su influencia en el comportamiento de los mismos.

Clasificación de los fundentes para soldadura automática

Existen varios criterios para la clasificación de fundentes, recogidos en la literatura

especializada, los cuales se encuentran, fundamentalmente enmarcados en el campo de

su designación, proceso de fabricación, basicidad, composición química, estructura y

grado de aleación, entre otros. A continuación se exponen diversas formas de clasificar

los fundentes fundidos para la soldadura automática.

1. Atendiendo al proceso a realizar:

a) Fundentes para soldadura;

b) Fundentes para relleno superficial.

2. Atendiendo al proceso de soldadura:

a) fundentes para soldadura automática y semiautomática por arco sumergido;

b) fundentes para soldadura por electroescoria;

c) fundentes magnéticos.

3. Atendiendo al tipo de material a soldar:

a) fundentes para la soldadura de aceros:

baja aleación;

mediana aleación;

inoxidables.


b) fundente para la soldadura de metales no ferrosos.

4. Según el proceso de obtención los fundentes se clasifican de la siguiente manera:

a) Fundidos:

Con granulación por vía húmeda;

Con granulación por vía seca.

b) No fundidos:

Sin aglomeración o sinterizados.

Aglomerados

Con sinterización (Matriz cerámica)

Semi-sinterizados (Matriz cuasi-cerámica)

Sin sinterización

c) Mezclas:

Mecánicas;

Aglomeradas.

5. Por su estructura los fundentes se dividen en:

a) Fundidos:

Cristalinos ( 60 % de los granos cristalinos);

Vítreos (< 60 % de los granos cristalinos):

Vítreo - espumoso (20 40 % de granos espumosos);

Espumoso (< 40 % de los granos vítreos).

b) No fundidos:

Cerámicos;

Cuasi - cerámicos (seudocerámicos)

Sin transformación estructural de las materias primas.

6. Por el carácter básico los fundentes se dividen en:

a) Acidos (B < 1). Son generalmente reductores;

b) Neutros (B = 1);

c) Básicos (B > 1). Son ligeramente oxidantes.

B =0,018⋅CaO+0,025⋅MgO+0,006CaF2+0 ,014⋅(Na2O+K 2O )+0 ,007⋅(MnO+FeO )

0 ,017⋅SiO2+0 ,005⋅(Al2O3+TiO2+ZrO2 )


7. Por el nivel de aleación se dividen en:

a) No aleados;

b) Medianamente aleados:

Fundidos (5 10 % de elementos de aleación);

aglomerados ( 15 % de elementos de aleación).

c) Alta aleación:

Fundidos ( 10 % de elementos de aleación);

Aglomerados ( 30 % de elementos de aleación).

8. Por la composición química, según el Instituto Internacional de Soldadura, se

clasifican, según la tabla 1.

Tabla 1: Denominación de los fundentes según el IIS.

9. Por el tamaño de los granos se clasifican, según la GOST 9087-81:


a) Para soldadura semiautomática (0,25 1.6 mm);

b) Para soldadura automática:

De granos pequeños (0,25 2,5 mm); De granos grandes (0,.35 4 mm).

De forma general los fundentes poseen una granulometría entre 0,25 y 4 mm, aunque existen fundentes con granulometría que llega hasta los 4,5 mm.

Denominación de los fundentes para la soldadura automática.

Según la antigua URSS y otros países los fundentes se marcan de la siguiente forma:

Los escaques B, C y D son designados a los parámetros tecnológicos:

B se refiere la velocidad de soldadura máxima ("s" si permite la soldadura con más de 60 m/h, si es menor entonces no se coloca la letra "s");

C se refiere al tipo de corriente con que se puede soldar utilizando ese tipo de fundente ("a" para soldadura tanto en corriente continua como alterna, o "b" solo para corriente continúa);

D se refiere al voltaje de vacío necesario en la fuente, para el encendido del arco de soldadura ("x" si Uxx 65 V, "y" si 65 < Uxx 80 V, "z" si Uxx > 80 V.

Los escaques restantes (E F G) muestran el coeficiente de transferencia del carbono, manganeso y silicio, respectivamente, hasta el metal del cordón. Estos coeficientes se determinan según la tabla 2, de acuerdo a la composición del metal depositado.

TABLA 2.: Coeficiente de variación de la concentración de carbono, manganeso y silicio durante la soldadura bajo fundente.


En calidad de ejemplo descifraremos la denominación del fundente 10 saz 443.

Esta nomenclatura indica que el fundente puede trabajar con una corriente máxima de soldadura de 1000 A, comprobada con un electrodo de 5 mm de di metro, que puede realizar la soldadura con velocidades de m s de 60 m/h (alta velocidad). También se conoce que puede utilizarse tanto con corriente continua como alterna y con un voltaje de vacío superior a los 80 V, para un correcto cebado del arco. Los escaques 4, 4 y 3 indican los por cientos de carbono, manganeso y silicio en el metal depositado puro obtenido con dicho fundente: C (0,01 % 0,03 %), Mn (0,16 % 0,35 %), Si (0,31 % 0,60 %).

La Sociedad Americana de Soldadura (AWS) marca los fundentes según las normas AWS A5: 17 y AWS A5: 23.

En la primera norma se hace el marcaje atendiendo a los siguientes aspectos:

a) Mínima resistencia a la tracción del material del cordón (en decenas de miles de libras por pulgada cuadradas);

b) La realización de tratamientos térmicos al metal de la costura;

c) La temperatura a la cual deben obtenerse, como mínimo, 27 Joule de energía absorbida en el ensayo de impacto de Charpy;

d) Clasificación del alambre electrodo utilizado para la realización de la probeta.

En la segunda norma, además de los par metros anteriormente descritos se añaden:

e) Si se realizó la soldadura con alambre tubular o macizo;

f) Si el material es apto o no para el uso en zonas de seguridad de un reactor nuclear;

g) Se indica la composición del metal del cordón puro.

nota: las tablas, a partir de las cuales se realiza el mercado, así como la forma aparecen en dichas normas.

Póngase, por ejemplo, el fundente F9PO - EB3 - B3.

Indica un fundente que producir un metal de soldadura, que con tratamiento térmico previo, tendrá una resistencia mecánica a la tracción de 90 000 p.s.i y una resistencia al impacto (Charpy con probeta de entalla en V) no menor de 27 Joule a 0 ºF (18 ºC), cuando se lo deposita con un alambre EB3 bajo las condiciones establecidas bajo la especificación. La composición del metal de soldadura ser la correspondiente a la de B3, que según la tabla 2 de la norma AWS A5 23 - 80, es la siguiente:

C Mn Si S P Cr Mo Cu

1,15 1,20 0,80 0,040 0,030 2,0 2,5

0,90 1,2 0,35


BIBLIOGRAFÍA

El Fuego Cose al Metal. V.E. Patón. 1988.

Fundentes para Soldadura. V.V. Padgaietski. 1989.

Fundente fundido para la saas de aceros de bajo contenido de carbono y baja

aleación. Gómez, C y Quintana. R. 1996.

Materiales para Soldadura por Arco Eléctrico. N.N, Potapov. 1989.

Norma AWS A5: 17. Marcaje de fundentes.

Norma AWS A5: 23. Marcaje de fundentes.

Norma GOST 9087-81. Clasificación de Fundentes.

Revista: "Conarco. Alambres y Soldaduras. Boletín Técnico. N8 76, Marzo 1983.

Revista: "Conarco. Alambres y Soldaduras. Boletín Técnico. N8 78, mayo 1983.


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