SOLDADURA AUTOMATICA
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“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.
PROCESO DE MANUFACTURA II
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.
PROCESO DE MANUFACTURA II
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
PROCESO DE MANUFACTURA II
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.
PROCESO DE MANUFACTURA II
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).
PROCESO DE MANUFACTURA II
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
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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).
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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
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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).
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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
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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.
PROCESO DE MANUFACTURA II
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 )
PROCESO DE MANUFACTURA II
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:
PROCESO DE MANUFACTURA II
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.
PROCESO DE MANUFACTURA II
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
PROCESO DE MANUFACTURA II
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.
PROCESO DE MANUFACTURA II