(soldadura) Introduccion, terminologia y simbolos

Introducción a la soldadura

Edwar Torres

Unión de los materiales

Edwar Andrés Torres López



Edwar Torres

• L. Koellhoffer et al. Manual de soldadura, Limusa.

• H. Horwitz. Soldadura: Aplicaciones y práctica, Alfaomega.

• AWS D1.1: Structural welding code steel.

• AWS A2.4: Standard symbols for welding, brazing, and nondestructive

examination.

• AWS A3.0: Standard welding terms and definitions.

• Lectura recomendada 1: Unfried & Torres.

Referencias


Edwar Torres

1. Métodos de unión

Unión: Término genérico que indica que dos o más elementos fueron puestos en

contacto para su funcionamiento.

Motivos:

• Imposible manufacturar productos en una sola pieza.

• Más práctico y económico fabricarlos en partes para luego unirlas.

Unión de materiales

Mecánicos

Soldadura

Por fusión

En estado sólido

Blanda y fuerteAdhesivos

Operación Métodos Procesos


Edwar Torres

La soldada sucede cuando los átomos de las dos piezas son

mezclados de forma tal que consiguen formar una estructura

macroscópicamente continua y microscópicamente uniforme,

siendo indistinguible la división inicial entre las piezas.

Unión metalúrgica

Mediante procesos de unión por soldadura.

En la unión no son distinguibles fronteras entre uno u otro elemento.

La unión es a nivel atómico.

Soldadura es el proceso de unión más importante.

La soldadura es abordada como: unión, recubrimiento y corte de materiales.

No confundir, soldadura corresponde a unión de materiales.

Multidisciplinaria: Metalurgia, mecánica, electrotécnica, química, física, materiales,

control de calidad, seguridad, etc.


Edwar Torres

La historia de la electricidad.

Historia de la ciencia.

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Edwar Torres

Definición de soldadura:

Soldadura se refiere a los métodos de unión de materiales metálicos.

Sin embargo, existen variantes que son empleados para el depósito de materiales

sobre superficies metálicas buscando la recuperación de piezas desgastadas o la

formación de revestimientos con características especiales.

Algunas definiciones de soldadura:

a) Proceso de unión de materiales por fusión.

b) Operación que busca la unión de dos o más piezas, asegurando la

continuidad de las propiedades físicas, químicas y metalúrgicas.

c) Proceso y unión de materiales basado en el establecimiento de fuerzas de

unión química de naturaleza similar a las que actúan en el interior de los

propios materiales.


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Acercando dos piezas lo suficiente.

Átomos

La rugosidad de los sistemas evita la adherencia atómica.

La presencia de contaminación u óxidos evita el contacto.

200 capas

atómicas o

500 Å

Fuente: P.J. Modenesi et al. Soldagem: Fundamentos e Tecnologia, UFMG, 2005

Formación de una junta soldada

El valor y las

unidades

siempre van

separadas por

un espacio


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CalorMetal de adición

Metal base

Junta soldada

Estructura de la junta soldada

Métodos para unir las superficies:

1. Deformación en ocasiones a alta

temperatura, para acercar las

superficies.

2. Calor para fundir los elementos a unir.

Presión

Presión

Óxido


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Tipos de procesos

Por arco (Arc Welding, AW)• Con electrodo revestido (SMAW)

• Con electrodo con núcleo fundente (FCAW)

• Por arco metálico protegido por gas (GMAW)

• Por arco de tungsteno protegido por gas (GTAW)

Por resistencia (Resistence Welding, RW)• Por punto con resistencia (RSW)

Blanda (Soldering, S)• Por resistencia (RS)

• Por antorcha (TS)

Fuerte (Brazing, B)

• Por resistencia (RB)

• Por antorcha (TB)

Estado sólido (Solid State Welding, SSW)• Por difusión

• Por explosión

• Por forja

• Por fricción

Con oxígeno y gas combustible (Oxifuel Gas

Welding, OFW)Por aire acetileno

Por oxígeno acetileno

Fuente: AWS A3.0, 1994


Edwar TorresFuente: AWS A3.0, 2010


Edwar Torres

Modificada de AWS A3.0, 2010


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PROCESOS DE

SOLDADURA POR

ARCOCAW

FCAW

GMAW

PAW

SMAW

SAW

SW

BRAZING &

SOLDERING

DFB

DB

DS

RS

SOLDADURA POR

RESISTENCIA

RSW

FW

RSEW

OTROS PROCESOS

PROCESOS

ASOCIADOS


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Soldadura con fusión por arco eléctrico

a) Fusión y solidificación del metal.

b) Unión atómica.

c) Los procesos más utilizados en la actualidad.

d) Gran cantidad de procesos, equipos e insumos.

e) ¿Qué se necesita para obtener juntas soldadas adecuadas?

i. Una fuente de energía (Calor o presión).

ii. Método para remover elementos contaminantes.

iii. Proteger el metal fundido.

iv. Control de la estructura (metalurgia).


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2. Terminología

Lectura recomendada 1: J. Unfried, E.A. Torres, Introducción a los componentes

de los símbolos de soldadura.


Edwar Torres

• Proceso: Grupo de elementos operacionales usados en

soldadura, aspersión térmica y procesos de corte.

• Soldadura: Proceso de unión de materiales metálicos.

• Soldabilidad: Capacidad de un material de ser soldado en

una aplicación específica, bajo las condiciones impuestas

de fabricación y para cumplir con condiciones de servicio.

• Metal de base: Material de la pieza que sufre el proceso de

soldadura.

• Metal de aporte: Metal o aleación a ser añadido con el fin

de realizar una soldadura.

Definiciones


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Metal base

Charco de soldadura

Metal de adición

Cordón

Penetración

• Charco de soldadura: Región que permanece fundida durante la

soldadura.

• Penetración: Distancia desde la superficie del metal de base

hasta el punto final de la fusión. Puede ser total o parcial.

• Junta: Región entre las dos piezas que serán fundidas.


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Tipos de junta

Tope En T En esquina

De borde Traslapada

El tipo de junta depende de la disposición de los elementos a soldar.

La junta está definida por la forma, las dimensiones y la configuración de los

elementos a unir.

Es un error común

presentar la junta con el

cordón de soldadura


Edwar Torres

Tope

En T

En esquina

De borde

Traslapada

¿Juntas con componente curvo?

(Flanged Joints)

Tope

En TEn esquina

Traslapada

De borde


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Tipos de soldadura

El tipo de depósito puede ser realizado.

Clasificación generalizada pero fuera de norma: En el cordón (Bead), en bisel

(Groove) o filete (Fillet).


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1. Soldaduras de filete (Fillet).

2. Soldadura en tapón (Plug).

3. Soldaduras en canal (Slot).

4. Soldadura de espárragos (Stud).

5. Soldadura por puntos (Spot).

6. Soldadura por costura (Seam).

7. Soldadura de respaldo (Backing).

8. Soldaduras de recubrimiento (Surfacing).

9. Soldadura de borde (Edge).

Tipos de soldadura

Según la AWS 2.4 de 2007


Edwar Torres

1 2 3

4 5 6

7 8 9


Edwar Torres

• Bisel (Groove): Corte realizado en el metal base para

permitir y facilitar la realización de la soldadura.

I (Cuadrada) V ½ V (Bevel)

Tipos de bisel

Inclinado U J

V ensanchado ½ V ensanchado


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Juntas soldadas con un solo bisel

Bisel ensanchado (Flare groove)

Por una lado de la junta, lo que implicaría la necesidad de, en la mayoría

de los casos, penetración total.


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Bisel doble

X (Doble V) K

Doble J Doble U

Todos los tipos de bisel cuentan con un bisel doble.

Depósitos por ambos lados de la junta.

Más elaborados y costosos de que los de un solo lado.

Requiere tener acceso por ambos lados de la junta.


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Juntas soldadas con un doble bisel


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Juntas soldadas con componente curvo


Edwar Torres

Juntas a

tope

Juntas en

esquina

Juntas de

borde

Juntas

traslapada

Juntas

en T

I I con abertura

I ambos lados V

Doble V o X ½ V

K U

V V y filete En filete

I V

En filete Filete doble

En filete Filete doble

½ V K


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Partes de la bisel

• Cara de la raíz (s).

• Ancho de raíz (f).

• Ángulo del bisel ().

• Ángulo de chaflán ().

f

s

Talón

Respaldo

Raíz

Refuerzo

Pase

Pases de rellenoPases de raíz

Pases de acabado

Capa


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Designación:

a. Tipo de junta: Bisel (Groove, G), filete (Fillet, F).

b. Posición en placa: Plana (1), horizontal (2), vertical (3), sobre-cabeza (4).

c. Posición en tubo: Plana (1), horizontal (2), vertical (3), sobre-cabeza (4),

múltiples posiciones con tubo horizontal (5), múltiples posiciones con tubo

inclinado (6).

d. Tubo con restricción: Tercer dígito (R).

• Posición de soldadura: Posición relativa entre el charco de

soldadura, la junta, los elementos de la junta y la fuete de

calor.


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1G 2G

3G 4G

1F 3F

2F 4F

1F 3F

2F 4F

1G

2G

5G

1F4F

2F

5F

1F4F

2F5F

6GR

6G

2FR 2FR6F6F


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Videos recomendados

https://www.youtube.com/watch?v=sDOOv-VCr6Y

https://www.youtube.com/watch?v=6wAsGG6bLZ0

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Edwar Torres

• Aporte térmico: Cantidad de energía suministrada el

sistema durante el proceso de unión.

• ZAT: Zona afectada térmicamente; región del metal de base

afectado por el calor oriundo del proceso de soldadura.


Edwar Torres

• Discontinuidad: Interrupción en la estructura de un material. No

se considera necesariamente un defecto.

• Defectos: Discontinuidad que por su naturaleza o por efecto

acumulado genera una inconformidad ante el cumplimiento de

cierta especificación.

• END: Ensayos no destructivos; realizados a las

uniones soldada para descartar la presencia de

defectos.


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• Procedimiento (Welding procedure specification, WPS):

Elementos detallados de un proceso o método utilizado

para producir ciertos resultados.

• Variables esenciales: Variables en las cuales un cambio se

considera que afecta las propiedades mecánicas de la

soldadura y requiere recalificación del WPS.

• Variables no esenciales: Variables cuyo cambio no afecta

las propiedades mecánicas. No requiere recalificar el WPS.

• Variables esenciales suplementarias: variables requeridas

para metales para los cuales existan especificaciones con

requisitos de impacto.


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Edwar Torres

3. Símbolos de soldadura


Edwar Torres

http://resume10.com/drafti

ng-examples.html


Edwar Torres


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Símbolo de acabadoSímbolo de contorno

Ángulo de chaflánAbertura de raíz

Longitud de la soldadura

Paso

(Soldadura intermitente)

Soldadura en campo

Soldadura en

todo el contorno

Línea de referencia

Lado de

la flecha

Lado

opuesto

Cola

Especificación,

proceso u otro

Profundidad del bisel

Penetración soldadura


Edwar Torres

Sección Símbolo

Sección Símbolo

Sección Símbolo

Las flechas

a. Rectas: El bisel puede ser en

cualquier lado del elemento.

b. Quebradas: El bisel debe ser

elaborado únicamente en el lado

señalado por la flecha.


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1ra operación

2da operación

3ra operación

1ra

3ra

2da

Soldadura

de respaldo

Soldadura con ranura

en V después de la

soldadura de respaldo


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Sección Símbolo Sección Símbolo


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Símbolos complementarios

ContornoSold.

contorno

Sold. en

campo

Fusión

lado-lado

Inserto

consumible

Platina

respaldoEspaciador

Plana Cóncavo Convexo

a. Soldadura de contorno: Alrededor de toda la junta.

b. Soldadura en campo: Por fuera de instalaciones, al aire libre.

c. Fusión lado-lado: La zona fundida atraviesa completamente la junta soldada.

d. Inserto consumible: Elemento introducido en la junta que será fundido (AWS A5.30).

e. Platina de respaldo: Placa colocada en la raíz para asegurar y/o enfriar.

f. Espaciador: Elemento introducido en la junta, con la misma composición del metal base,

que será parcial o completamente fundido.

Weld all

around Field weld Melt through

Consumable

insert Backing Spacer


Edwar Torres


Edwar Torres

Inserto

clase 1

Clase 1

Clase 2

Clase 3

Clase 4

Especiales


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Edwar Torres

Filete al mismo lado

Filete al lado opuesto

Filete a ambos lados

Bisel en V al mismo lado


Edwar Torres

Bisel en doble V o X

Filete al mismo lado

Filete al lado opuesto

Filete a ambos lados


Edwar Torres

Bisel en ½ V y filete al mismo lado

Bisel en V con dimensiones


Edwar Torres

Bisel en V

ensanchado

Bisel en ½ V

ensanchado


Edwar Torres

Elemento B

Pie de ½”

en B


Edwar Torres


Edwar Torres

1. ¿Qué es un arco eléctrico?

2. ¿Cómo se forma el plasma?

3. ¿Cuál es la diferencia entre un plasma frío y uno caliente?

4. Un circuito casero posee voltaje “alto” y corriente “baja”; ¿si se toman los

cables de ese circuito es posible soldar?

5. ¿Qué es potencial de ionización de un gas?

6. ¿Cuál arco es más caliente, el producido con hidrógeno o con helio?

7. ¿Cuáles gases son monoatómicos, biatómicos y triatómicos?

8. ¿El gas argón se disocia?

9. ¿Cuál es el efecto de la conductividad del gas en la forma del cordón de

soldadura?

TAREA 1

Lecturas recomendadas:

2. http://www.io.csic.es/PagsPers/FGordillo/files/art10-Popular.pdf

3. http://www.teledynereynolds.com/product/7micacapacitor/transient.asp

4. http://www.metalactual.com/revista/26/insumos_gas.pdf

http://www.teledynereynolds.com/product/7micacapacitor/transient.asp

http://www.teledynereynolds.com/product/7micacapacitor/transient.asp

http://www.metalactual.com/revista/26/insumos_gas.pdf

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