Electrodo de rutilo
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Clases de soldadura
Heterogéneas
Se efectúan entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metales de aportación. O bien cuando los metales unidos no son iguales, pero distinto metales de aportación. Pueden ser de soldadura blanda, estaño, se funden a temperaturas bajas (-de 450º). El material de aportación funciona como adhesivo. Inconvenientes: Baja resistencia mecánica. La presencia de metales de distinto potencial galvánico en la soldadura, junta a la humedad, puede dar lugar a pilas de corrosión. Soldadura fuerte, cobre, bronce, latón, plata. Temperaturas altas (+ de 450º)Homogéneas
metal y metal de aportación son de la misma naturaleza. Si las soldaduras se efectúan sin metal de aportación, se denominan autógenas. Según el foco de calor: ultrasónica (para piezas de aluminio). Eléctrica, por arco voltaico efecto joule. Por resistencia, por puntos.Tipos de soldadura: -
Soldadura unilateral: un cordón. -Soldadura bilateral: dos cordones. -Soldadura de tapón: se perfora una de las chapas y se sueldan los bordes de estas perforaciones con la otra chapa. Tapón si son agujeros circulares, entalle si son de otra forma. -Soldadura de ángulo: se unen por arista interior o exterior. La interior es más cara, pero de más garantía.Deformaciones y tensiones internas en la soldadura:
Se producen por la desigual dilatación producidas por el calentamiento irregular con el soplete. Las deformaciones se corrigen calentando por el lado convexo, hay que calentar varios puntos hasta dejar el material pastoso para que ceda.Defectos soldadura: -
Falta de penetración, producidas por la fusión incompleta. -Pegaduras: son las uniones de las piezas o del metal de aportación por simple adherencia y no por fusión. -Oxidaciones y quemaduras: debidas a una mala regulación de la llama o de no emplear fundentes adecuados. -Coqueras: cavidades que se producen en las soldaduras al quedar aprisionadas gases producidos por la fusión. Se evitan con fundentes adecuados y realizando la soldadura suavemente.Soldadura eléctrica por arco. Generalidades
Se realiza utilizando el calor producido al saltar un arco eléctrico entre dos conductores de distinta polaridad denominados electrodos. Temperaturas superiores a 3500º, se llega a fundir la zona de la soldadura. Se denomina soldadura por fusión.Arco eléctrico:
Cuando se ponen en contacto los polos opuestos de una fuente de energía eléctrica se establece una corriente eléctrica de gran intensidad, y como las secciones de contacto de ambos polos es la de mayor resistencia eléctrica que se llega a poner incandescente. Por este efecto, se ioniza la atmósfera que rodea la zona de contacto y, por tanto, el aire se vuelve conductor. Así, al separar los dos polos se mantiene el paso de la corriente de uno a otro a través del aire, manteniéndose el arco perfectamente si la separación entre ambos polos está de acuerdo con la tensión, intensidad y sección de los conductores. La tensión necesaria para mantener el arco es de 40 Voltios por cm de separación entre los electrodos. Como la separación normal es de 0,50cm, la tensión de soldadura es de unos 20 Voltios. El arco eléctrico no sólo salta entre dos polos opuestos de una fuente de corriente continua, sino también entre conductores de corriente alterna, en el que la polaridad cambia constantemente, aunque en este caso es más difícil mantener el arco.Electrodos para soldadura por arco:
Es una varilla recubierta, este recubrimiento tiene las siguientes finalidades: -Favorece el cebado del arco y su estabilidad debido a las sustancias ionizantes de que se compone. -Mejora las carácterísticas mecánicas del metal depositado en la soldadura debido a las sustancias desoxidantes y protectoras contra la acción del nitrógeno del aire. Además los productos que lleva el recubrimiento compensan la posible oxidación de los elementos, y aliar otros elementos (aleación). Esto se ha denominado arco activo (aporta materiales a la soldadura).-Protege físicamente la soldadura, gracias a una escoria que produce sobre la zona fundida, protege contra la oxidación y retrasa su enfriamiento, haciéndolo más lento y favorable que al aire. En el caso de que se creen algunas burbujas de gas, ese enfriamiento lento las deja salir.Clases de electrodos
Según la varilla: -Electrodos para soldadura de aceros suaves, poca dureza. -Electrodos para soldadura de aceros de gran resistencia. -Electrodos para recargues de gran dureza. -Electrodos para soldadura de aceros inoxidables y resistentes a elevadas temperaturas. Arco activo. -Electrodos para soldadura de la fundición (hierro colado). Arco activo. -Electrodos para la soldadura de metales no férreos. Según recubrimiento: -Electrodos con recubrimiento básico: siempre grueso, gran cantidad de carbonato cálcico, esplato-flúor. Produce una escoria básica pardo oscuro de fácil eliminación. Penetra muy poco, soldaduras con carácterística mecánicas muy buenas, muy alta resistencia (maleables) y muy resistentes a la fisuración. Adecuados para soldar grandes espesores de construcciones. Sueldan con corriente continua (electrodo positivo) y alterna (excepcionalmente), pero con tensión mínima de cebado de 70 voltios. -Electrodos con recubrimiento de rutilo: de espesor medio o grueso, contiene principalmente rutilo (oxido de titánio) y algo de celulosa. Existen 3 tipos electrodos de rutilo: -Celulósicos o volátiles, 25% de celulosa. Recubrimiento delgado, contienen gran proporción de materias orgánicas que al quemarse producen gases protectores de mucho volumen. Escoria pequeña y de fácil eliminación. Soldaduras de mal aspecto, con buena penetración, excelentes carácterísticas mecánicas y sueldan en todas las posiciones con CA y CC conectados al polo positivo. Se emplea para tuberías metálicas de gran tamaño. -Semivolátiles, 5% de celulosa. Penetración regular, buenas carácterísticas mecánicas pero de aspecto mejor que los celulósicos. Sueldan en todas las posiciones con más facilidad también que los celulósicos y con CC y CA. -No volátiles, sin celulosa. Cordones de muy buen aspecto, escoria compacta y viscosa. Penetración escasa con carácterísticas mecánicas regulares, sensibles a fisuración. Sueldan con facilidad en cualquier posición con CC y CA.
Electrodo E 2 3 1 A 2 2
Corresponde a un electrodo:E: Electrodo para soldadura por arco eléctrico.2: Resistencia a la tracción: superior a 44kg/mm3: Alargamiento: superior al 22%1: Resistencia: superior a 5kgm/cm2A: Recubrimiento ácido.2: Utilizable para soldadura en todas las posiciones excepto vertical descendente.2: Utilizable en CA y CC con polaridad negativa (electrodo en el negativo). Tensión 50V.Práctica de la soldadura por arco
Preparación de las superficies a soldar. 1.Seleccionamos electrodo más adecuado y diámetro de éste de acuerdo con el espesor de las piezas a soldar. 2.Intensidad de soldadura también en relación con el espesor de las piezas y el diámetro del electrodo y se ajusta con el sistema de regulación del aparato. 3.Conectamos la pieza a la pinza de masa, se ceba el arco frotando el electrodo con la pieza y separándolo inmediatamente en cuanto se ponga incandescente la punta y manteniéndolo a una distancia de la pieza aproximadamente igual al diámetro del electrodo. Excepto en los básico, que se mantiene a una distancia del 50% de su diámetro.4.Se mantiene inclinado y se le da movimientos.Definición del arco eléctrico
Es una descarga continuada entre dos conductores separados ligeramente, por donde pasa la corriente, al hacerse conductor el aire o gas comprendido entre los mismos. Gran luz y calor. Para producir el arco necesitamos dos conductores, electrodos y un gas conductor (plasma).Formación del medio conductor: La columna de plasma
Para conseguir que el gas se haga conductor, hay que separar sus átomos de iones y electrones (ionización). Esta ionización se consigue por el choque de los electrones que salen de uno de los electrodos con el gas. Un gas ionizado se denomina plasma.Arco eléctrico
El procedimiento más simple para aporta la energía necesaria es calentar el electrodo a una temperatura elevada. Para cebar un arco (iniciar un arco) es establecer un cortocircuito entre pieza y electrodo, ya que se produce un calentamiento muy fuerte en la punta del electrodo negativo (llamado cátodo) al pasar una corriente muy elevada, separando ahora el electrodo bastan unos pocos voltios para que se establezca el arco. Una vez se inicia, los electrones que salen del cátodo ionizan el gas al chocar con sus átomos. Los electrones siguen su camino hacia el ánodo (teminal positivo) y los iones de plasma se dirigen hacia el cátodo, al que ceden su energía cinética (de movimiento) que transforman en calor, manteniendo así la temperatura del cátodo que sigue emitiendo electrones.Zonas carácterísticas del Arco del Soldeo
El arco de soldeo está dividido en tres regiones carácterísticas: -Cátodo (terminal negativo) se produce la emisión de electrones, que ionizan el gas corvirtiéndolo en plasma. Los iones que producen de la columna de plasma bombardean el cátodo, calentándolo y permitiendo que se mantenga la emisión de electrodos. En el cátodo la energía se emplea en mantenerlo caliente y en arrancar los electrones, por lo que la temperatura del cátodo es más baja que la del ánodo, en donde toda la energía se emplea en su calentamiento. Además el cátodo presenta propiedades autodecapantes (de autolimpieza) debido a la acción mecánica del borbardeo de iones (arranca y transmite energía). -Ánodo (terminal positivo) se dirigen los electrones atraídos por la carga positiva del ánodo. Este se encuentra a una temperatura más elevada que el cátodo. -La columna de plasma, entre ánodo y cátodo, temperatura muy elevada (3000ºC). El plasma es un gas que ha sido calentado por un arco, como mínimo hasta un estado de ionización parcial, haciéndole conductor de la corriente eléctrica. La energía es absorbida para mantener el gas a una temperatura a la cual sea conductor. El gas que se ioniza para convertirse en plasma puede ser el aire, los vapores desprendidos por el revestimiento del electrodo y/o el gas de protección.Influencia del tipo de corriente: Polaridad
Se puede emplear CC o CA para establecer el arco eléctrico entre un electrodo y la pieza de soldar. Si se utiliza la CC se puede diferenciar entre conectar el electrodo al terminal negativo y la pieza al positivo o bien electro al positivo y la pieza al negativo, de esta forma aparece el concepto de POLARIDAD, que sólo existe en CC.Diferentes nombres de los tipos de polaridad
Electrodo en terminal negativo y la pieza en el positivo, se está soldando con polaridad directa CCEN. Si se conecta electrodo al terminal positivo y la pieza en el negativo, soldando con polaridad inversa CCEP. La elección de la polaridad dependerá, del tipo de proceso de soldeo, del tipo de electrodo y del material base.Efectos de la polaridad
Zona más caliente es la zona anódica (positiva). Por tanto cuando se suelda con polaridad inversa (CCEP) la energía del arco se concentra sobre el electrodo y por tanto la zona más caliente es el electrodo. Los iones positivos al chocar con el cátodo producen un efecto de decapado o limpieza. Esta circunstancia es importante en el caso de las aleaciones de aluminio o de magnesio, porque estos materiales están recubiertos por unas capas de óxido refractarios, es decir, de alto punto de fusión. Estas aleaciones se sueldan utilizando la polaridad inversa, ya que se facilita la eliminación de las capas refractarias y se hace posible su soldeo.Carácterísticas de la polaridad inversa CCEP
-Se obtiene un baño ancho, con poca penetración. -Excesiva acumulación de calor en el electrodo, puede provocar un sobrecalentamiento y rápido deterioro incluso a bajas intensidades de corriente. -Se produce el efecto decapado o limpieza de óxidos, facilitándose el soldeo de algunas aleaciones como las de aluminio y magenesio.Si se conecta el electrodo en el negativo, CCEN, y la pieza en el positivo, será la pieza la que se caliente más. Carácterísticas: -Se obtienen cordones estrechos con gran penetración. Electrodo soporta intensidades 8 veces mayores que si estuviese conectado al polo positivo, ya que se calienta menos. - No se produce el efecto decapado, si se quiere soldar aleaciones con capas refractarias deberían decaparse químicamente antes del soldé.Efectos de la corriente alterna
Cuando se establece un arco de CA el electrodo actúa de ánodo durante medio ciclo y de cátodo durante el otro medio. Se produce alternativamente un ciclo en el que el electrodo actúa de positivo y negativo, en Europa este cambio se produce 100 veces por segundo, inapreciable. Debido a este cambio continuo, el soldeo en corriente alterna aúna los efectos de las dos polaridades en la CC. No siempre es fácil mantener un arco eléctrico en CA, ya que la tensión que suministra la fuerte de energía está continuamente variando y llegando incluso a anularse. Para poder mantener el arco eléctrico encendido es necesario que la tensión sea mayor de un cierto valor, siempre que la tensión no alcance ese valor el arco extinguirá, pudiéndose volver a encender si al superar la tensión, el cátodo no se ha enfriado demasiado. Considerando lo anterior, se concluye que el arco en CA es más inestable que en CC.Soldeo TIG-Aplicaciones
Para el soldeo de todos los materiales, incluso aluminio y el magnesio y los materiales sensibles a la oxidación como el titanio, circonio y sus aleaciones. Ideal para soldaduras de responsabilidad en diferentes industrias. No resulta económico dado su baja tasa de deposición.Selección tipo de corriente
Tanto en CC como en CA, la elección de la clase de corriente y polaridad se harán en función del material a soldar.Arco de CC
La polaridad recomendad en CC es la directa (electrodo negativo, EN) ya que si se suelda con polaridad inversa se tienen que utilizar intensidades tan bajas para que no se sobrecaliente el electrodo que resulta impracticable el soldar.Arco con CA
La corriente alterna aúna las ventajas de las dos polaridades. El buen comportamiento durante el semiciclo de polaridad directa y el efecto decapante del baño durante el semiciclo de polaridad inversa, po lo que suele emplearse en el soldeo de aleaciones ligeras, tales como las de aluminio y magnesio. Inconvenientes: dificultades de cebado, de estabilidad del arco, lo que obliga a incorporar al equipo un generador de alta frecuencia. Con CA, el arco se apaga cada vez que el voltaje es nulo, dos veces cada cilco. Para mejorar la estabilidad la tensión de vacío debe incrementarse. El voltaje de la fuente de alta frecuencia puede ser del orden del 1000V y con una frecuencia del orden de Mhz. La corriente de alta frecuencia puede ser aplicada continuamente, o cada vez que la corriente de soldeo pasa por cero. La selección se realiza desde el panel de control de equipo.Fuente de energía
La fuente de energía para el soldeo TIG debe presentar una carácterística descendente (de intensidad constante), para que la corriente de soldeo se vea poco afectada por las variaciones en la longitud del arco. La fuente de energía debe tener un rango de variación continua de intensidad y una intensidad mínima baja. Lo último es importante para la función “disminución progresiva de intensidad o control de pendiente”. Además la fuente de energía deber ser capaz de suministrar una intensidad tan alta como sea requerida por los espesores y el material que se va a soldar. Se a continuación una indicación de las intensidades requeridas por mm de espesor de chapa para diferentes materiales. Acero baja aleación 30-40V. Aluminio 45-50V. Cobre 75-80V. Acero Inoxidable 30-40V. Tipos de fuente en CA: - Transformadores con un control adicional para la unidad de alta frecuencia y la unidad de control de gas. -Equipo de soldeo TIG con capacidad para CA y CC. CA para favorecer el decapado, y para el soldeo de materiales de bajo espesor.Las fuentes de CA utilizan una onda sinusoidal simplemente transformando la onda de la red para adecuar los parámetros de intensidad y tensión. El arco con CA es inestable, por lo que se utilizan diferentes medios para estabilizar el arco durante el soldeo como son: generador de impulsos de alta frecuencia, filtros capacitivos o empleo de fuentes de onda cuadrada. Las fuentes de onda cuadrada pueden cambiar el sentido de la corriente de soldeo en muy poco tiempo, permitiendo una óptima activación de la semionda positiva y de la negativa consiguiéndose gran estabilidad. Algunas fuentes de onda cuadrada poseen un control de balance de la onda, estas fuentes ajustan el nivel de intensidad que se alcanza en la semionda positiva y en la negativa. Otras fuentes de onda cuadrada ajustan también el tiempo de cada semionda. Las carácterísticas de la onda cuadrada con control de balance se muestran en esta figura. Muy utilizados en el soldeo de aluminio y sus aleaciones.