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CORDONES EN PLACA SIN USAR METAL DE APORTE Y CON FUSION DE

BORDES

Arley Stiven Caballero Sanabria

Brayan Leonardo Rativa Cucanchon

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE METALURGIA

TUNJA

2013

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CORDONES EN PLACA SIN USAR METAL DE APORTE Y CON FUSION DE

BORDES

ARLEY STIVEN CABALLERO SANABRIA

BRAYAN LEONARDO RATIVA CUCANCHON

ING. MONICA ISABEL MELGAREJO

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE METALURGIA

TUNJA

2013

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CONTENIDO

pág.

0. INTRODUCCIÓN…………………………………………..…………………………5

1. MARCO TEÓRICO ………………………………………………...…………6

1.1. SOLDADURA OXIACETILENICA ………….…………………….…............6

1.1.1. SEGURIDAD EN SOLDADURA OXIACETILENICA……………..…..…...6

1.2. EQUIPO BASICO PARA SOLDADURA OXIACETILENICA……..………8

1.2.1. INSTALACION DE LAS TUBERIAS CIRCULANDO O EN LINEA……….8

1.2.2. BREVE DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS…………….……..……….…9

1.3. LA LLAMA OXIACETILENICA………………………………………………12

1.3.1. CLASES DE LLAMAS…………………………………………………………13

2. DESARROLLO EXPERIMENTAL…………………………...……..…………14

2.1. MATERIALES………………………………………………………………….14

2.2. EQUIPO…………..………………………………………….…….………...…14

2.3. PROCEDIMIENTO…………………………………………...…………….….14

3. CUESTIONARIO…………………………......…………….………………….15

4. CONCLUSIONES……………………………………………………………………..24

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………25

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RESUMEN

En esta práctica se describe cómo se maneja y se configura el equipo para soldar

platinas con soldadura oxiacetilénica, en el cual se toman dos platinas de acero a tope

punteándolas en cada esquina, luego esta se calienta hasta formar un charco, y

moviendo el soplete hacia adelante con una velocidad determinada a un ángulo

aproximadamente de 45º obtendremos un cordón de soldadura en el cual las platinas

son unidas con unas propiedades mecánicas determinadas.

PALABRAS IMPORTANTES: soldadura oxiacetilénica, cordón.

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INTRODUCCIÓN

Dentro de la rama de soldadura es muy importante la soldadura oxiacetilénica en el cual debemos tener en cuenta muchos factores para así no tener accidentes dentro de la práctica.

Lo primero que debe tener en cuenta el soldador es tener todos los elementos de seguridad para aplicar cualquier tipo de soldadura, y tener los equipos de soldadura en un sitio adecuado para que no haya ningún tipo de accidente.

Luego el soldador debe escoger que tipo de boquilla va a usar, en el cual esta depende del tipo y espesor del material.

Posteriormente encender el equipo para así obtener los diferentes tipos de llama dentro de las cuales se encuentran.

Carburante

Oxidante

Neutra

En el caso de esta práctica, soldamos dos platinas de acero, el cual el tipo de llama a soldar es la neutra que es cuando la proporción de la salida de los gases está más o menos igual.

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1. MARCO TEÓRICO

1.1 SOLDADURA OXIACETILENICA

1.1.1 SEGURIDAD EN SOLDADURA OXIACETILENICA

La seguridad en la soldadura oxiacetilénica es de vital importancia, debemos prestar

mucha atención al uso del equipo de seguridad y respetar las normas de seguridad en

forma obligatoria.

Seguridad personal.

seguridad con los equipos

Además debemos mantener los componentes en buen estado y guardarlos

convenientemente.

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¡Por estas razones!

Al utilizar el equipo para la soldadura se requiere el mismo cuidado que con un

instrumento de música.

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1.2. EQUIPO BASICO PARA SOLDADURA OXIACETILENICA

De alta presión

1.2.1. INSTALACION DE LAS TUBERIAS CIRCULANDO O EN LINEA

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De baja presión

nota: para carburar 1Kg de carburo de calcio, se necesita medio litro de agua.

Pero en la práctica se necesita aproximadamente 10 litros.

1.2.2. BREVE DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS.

Botellón de oxigeno

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Botellón de acetileno

Mangueras

Deben tener como mínimo 5m. De longitud. Los diámetros para las mangueras

de 4, 9 y 11 son los más comunes.

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Soplete.

Boquillas.

Son piezas desmontables y de diferentes tamaños, ya que al soldar diferentes

espesores de material es necesario un suministro de calor correspondiente de la

llama oxiacetilénica. Se suele hacer de aleaciones de cobre y las medidas se

determinan por el diámetro del agujero de orificio en su extremo.

Las boquillas de uso standard son las siguientes:

N0 1 para planchas con un espesor de 0.5-1mm-80 litro/hora de consumo

N0 2 para planchas con un espesor de 1-2mm-150 litro/hora de consumo

N0 3 para planchas con un espesor de 2-4mm-300 litro/hora de consumo

N0 4 para planchas con un espesor de 4-6mm-500 litro/hora de consumo

N0 5 para planchas con un espesor de 6-9mm-700 litro/hora de consumo

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Accesorios.

1.3. LA LLAMA OXIACETILENICA

Partes.

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1.3.1. CLASES DE LLAMAS

Llama carburante

Se caracteriza por la abundancia de acetileno. El cono interior es largo y brillante,

el secundario es luminoso.

Llama oxidante.

El cono interior se acorta agudizándose, se reduce su luminosidad y produciendo

ruido agudo.se obtiene al aumentar en exceso el oxígeno.

Llama neutra.

Cuando la proporción de la salida de los gases están más o menos iguales. Es

decir uno a uno. Es la llama más utilizada para la soldadura de los aceros.

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2. DESARROLLO EXPERIMENTAL

A continuación se describirá el procedimiento que se llevó a cabo para soldar dos

platinas de acero con soldadura oxiacetilénica.

2.1. MATERIALES

4 platinas de lámina de acero de 1/8" de 2" de ancho por 6 a 8" de largo.

2 platinas de calibre 16 * 4" de longitud.

2.2. EQUIPO

Ropa de protección

Equipo de soldadura oxiacetilénica

Soplete

Ladrillo refractario

Limpiador de puntas

2.3. PROCEDIMIENTO

Utilice bata, ropa y zapatos de protección.

Prepare el equipo de soldadura oxiacetilénica.

Coloque un ladrillo refractario sobre la masa de práctica.

Coloque una platina de 2" * 6" sobre el ladrillo.

Encienda el soplete y ajústelo a llama neutra.

Trabaje de derecha a izquierda si es derecho y funda el metal base para

formar un charco de metal fundido. Invierta el procedimiento si es zurdo.

Obtenga una buena velocidad en el movimiento del soplete y continúe la

soldadura a toda la longitud de la platina.

Apague el soplete y limpie la boquilla.

Presente el trabajo realizado al profesor para su calificación.

Prepare nuevamente el equipo de oxiacetileno.

Coloque dos platinas de lámina calibre 16 en forma de ángulo, encima del

ladrillo refractario.

Ajuste la llama a neutra.

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Trabaje de derecha a izquierda, caliente los bordes de un extremo hasta

formar un punto.

Asegúrese de que el cono interior de la llama no toque el charco de metal,

fundido.

Separe el soplete y en el otro extremo inicie un nuevo punto y luego continúe

empujando el charco de soldadura hasta forma el cordón.

No sobrecaliente el metal.

Apague el soplete y limpie la boquilla.

Presente el trabajo al profesor.

3. CUESTIONARIO

1. ¿Cómo se ajusta la llama para soldar acero?

La llama para soldar acero se debe ajustar de una manera muy especial, este

procedimiento se describirá a continuación: se abre la válvula del acetileno hasta no

detectar humo negro sobre esta, entonces se abre la válvula de oxígeno, axial se

empieza a notar que la llama desciende hasta unos 10 cm de la boquilla. Después de

presurizar el equipo, se abre ligeramente de combustible de ¼ a ½ vuelta y se enciende

con el chispero, se abre la válvula hasta que no salga humo, se abre la válvula para

oxígeno hasta que la llama se acorte y el cono adquiera un color azul brillante y este

perfectamente definido, se baja el soplete hasta que el núcleo de la flama se encuentre

más o menos unos 3/32 de pulgada por encima de la placa.

2. ¿Indique las propiedades físicas de los metales?

Conductividad Eléctrica. Una propiedad ligada a la conductividad térmica, mide

la capacidad que tiene un metal para conducir la electricidad. Un metal que

conduce corriente genera calor en un grado que depende de la conductividad

eléctrica, los buenos conductores se calientan menos que los malos.

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Temperatura de Fusión. Es la temperatura a la cual el metal pasa del estado

sólido al estado líquido y en la que se forma el charco.

Conductividad Térmica. Es una medida de la capacidad que tiene un metal

para transmitir calor. Los metales que tienen una gran conductividad térmica

requieren más calor para soldar.

Magnetismo. La magnitud de la fuerza con que puede ser atraído un metal por

un imán depende de la permeabilidad magnética del metal, aunque algunos

metales no son magnéticos. El campo magnético de un metal puede provocar un

soplo del arco

Densidad. Se mide en unidades de masa por unidad de volumen.

Color. Cuando se raspa un metal y se expone su superficie limpia, a veces se

puede ver su color.

Dilatación Térmica. Cuando los metales son calentados, sus moléculas se

agrandan y cambian de forma, a esto se debe que los objetos metálicos de

expandan cuando reciben calor, la expansión térmica afecta todas las

estructuras soldadas.

Volátiles. Los metales son volátiles a alta temperatura.

3. ¿Indique las características mecánicas de los metales?

Dureza. Es la capacidad que tiene el metal de oponerse a la penetración de un

material más duro.

Tenacidad. Es la capacidad que tiene el metal para soportar una carga súbita sin

romperse, también se le conoce como resistencia al impacto.

Ductilidad. Es la propiedad que hace que un metal pueda estirarse, doblarse o

torcerse sin que se rompa o agriete.

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Maleabilidad. Es la propiedad que tienen los metales de deformarse

permanentemente cuando se les comprime, forja, o lamina. Los metales más

dúctiles son también los más maleables.

Fragilidad. Es lo contrario a la maleabilidad, los metales frágiles no se deforman

cuando se les coloca una carga.

Resistencia a la Tracción. Es la propiedad que tiene un metal para soportar las

cargas de tracción o estiramiento.

Límite de Cadencia. Es el esfuerzo requerido para que el material se deforme

permanentemente.

Elasticidad. Es la capacidad que tiene un metal de volver a su forma original

después de que se ha retirado la carga.

4. ¿Cuáles son los esfuerzos o contracciones a que se someten los metales

cuando se calientan?

La soldadura es considerada como una microfundición en donde se presentan

contracciones drásticas que depende la composición química del metal que se suelde

está expuesta a calentamiento y enfriamiento disparejo, cuando un metal se calienta, se

dilata; y cuando uno se enfría, se contrae.

Generalmente las contracciones se presentan en forma longitudinal o transversal,

generalmente se presentan de dos formas diferentes:

La primera, al depositar un cordón de soldadura sobre la cara superior de una

plancha delgada y perfectamente, sin sujeción alguna, ésta doblará hacia arriba

en dirección al cordón, a medida que se enfría.

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En la segunda, al soldar a tope dos planchas, sin sujeción, estas se curvarán

aproximadamente entre sí en sentido transversal debido al enfriamiento del

cordón de soldadura. Los esfuerzos o contracciones en el proceso de soldadura,

cuando los metales sufren calentamiento son:

Esfuerzos de Tracción: este ensayo de tracción se traduce porque es sometida

una fuerza sobre un área sobre una determinada superficie (área transversal)

antes de romperse. En los datos teóricos se presentan cristales puros en una

máxima resistencia longitudinal. Para este caso no existe una resistencia tan alta

debido a defectos de las estructuras cristalinas, que en realidad son conjuntos de

cristales, o debido a las impurezas que suelen estar presentes. Las resistencias

de este tipo son las más usadas a altas temperaras, se han conseguido

elaborando, con tratamientos controlados de calor, aleaciones de acero, que se

usan sobre todo para fabricar alambres.

Esfuerzos de cizallamiento: Estas son los esfuerzos que actúan en los planos

perpendiculares a los planos de los ejes, por lo general se presenta en

materiales poco dúctiles, al ser perpendiculares la fuerza aplicada es de 90º,

pero el mayor esfuerzo se va a presentar a los 45º.

Esfuerzos térmicos: estos se producen por el aumento de temperatura

generado por unión calentamiento excesivo del metal.

Esfuerzos residuales: estos son los que subsisten luego del enfriamiento y dan

origen a la mayoría de los problemas en las piezas soldadas. Los esfuerzos

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residuales sólo ocurren en las piezas que han sido sometidas a calentamiento y

enfriamiento con gran diferencia de temperatura, como ocurre en la soldadura.

Esfuerzos de Compresión: Son aquellos esfuerzos en donde la fuerza aplicada

se encuentran en la dirección contraria a los esfuerzos de tracción y por lo tanto

producen desplazamientos contrarios y origina modificaciones contrarias a las de

los esfuerzos de tracción.

5. ¿Indique cuáles son las principales propiedades de resistencia de los metales

a la destrucción?

a. Corrosión.

b. Rotura

c. Tensión

d. Desgaste.

e. Fatiga

f. Deformación

6. ¿Por qué es importante no calentar una sección más que la otra al soldar entre sí

dos piezas?

No se debe calentar una sección a soldar más que otra porque si esto llega a

suceder la pieza que tenga la menor temperatura no se fundirá de la misma

manera que la pieza que si se calentó bien y no producirá una fusión común

formándose una falsa soldadura entre las dos piezas, con una baja penetración.

7. ¿Por qué se queman los gases para soldadura usando generalmente

oxígeno puro comercial?

Todos sabemos que el oxígeno del aire se encuentra acompañado de nitrógeno el

cual enrarece, o empobrece y enfría la llama haciendo necesaria una mayor

cantidad de oxígeno, mientras que el oxígeno industrial tiene el contenido de

nitrógeno al mínimo haciendo más eficiente el proceso, para lograr temperaturas

muy altas.

8. ¿Por qué deben usarse los cilindros de acetileno únicamente en posición

vertical?

La posición vertical de los cilindros de oxígeno y acetileno es porque la densidad

del gas es muy baja y además el acetileno debe almacenarse licuado en cilindros,

y para esto se usa acetona en además en su interior se encuentran paneles. Y si

se coloca el cilindro en una posición distinta a la vertical los paneles no

funcionaran adecuadamente y la acetona obstaculizara la salida del acetileno

produciendo salidas interrupciones.

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9. ¿Cuáles son las 2 funciones básicas de los reguladores?

El propósito o función principal de un regulador es reducir una presión alta a

una presión de trabajo

Asegurar y dar un flujo de gas continuo y uniforme.

10. ¿Explique lo que se entiende por soldadura directa y soldadura en

retroceso?

La Soldadura Directa, En este método, el soplete se sitúa en un plano

perpendicular al de las chapas y con una inclinación de 45ª respecto al

cordón de soldadura. El soplete avanza regularmente de modo que se

asegure la fusión, sin efectuar movimientos transversales o giratorios. Por

este método es posible obtener en el reverso de la soldadura una

penetración regular en las chapas finas y gotas de penetración,

regularmente espaciadas, en las chapas medianas.

La Soldadura en Retroceso, consiste en depositar cordones en secuencia

longitudinal en dirección opuesta al desarrollo de la soldadura y es útil en

algunos casos, se reduce la deformación a un mínimo. Esta soldadura se

hace con base en incrementos cortos, es necesario alternar los cordones

de cada pasada para que sus puntos iniciales y finales no coincidan.

11. ¿Cuál es la diferencia entre los cilindros de oxígeno y los de acetileno? El cilindro de acetileno es más corto y más ancho que el de oxígeno, se hace en varias secciones, mientras el de oxigeno se hace en una sola pieza. Este cilindro está lleno de una mezcla de diferentes componentes que se disponen en forma de panal. El cilindro de acetileno posee rosca izquierda. Los cilindros de oxigeno son carcasas huecas, construidas especialmente para soportar la fuerte presión del gas que contienen, además poseen un sistema de rosca derecha, y este cilindro generalmente está pintado de color verde

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12. ¿Por qué es necesario dar vuelta a la válvula de un cilindro de oxígeno hasta el final de la trayectoria cuando se abre el tanque? ¿Hasta dónde debe abrirse la válvula de un tanque de acetileno? ¿Por qué razón? Las válvulas deben ser purgadas para arrastrar toda materia extraña que pueda dañar el reductor. Si se presentan dificultades con la válvula se debe devolver el cilindro antes de ponerlo en servicio. No se debe intentar reparar las mismas. Abrir lentamente la válvula del cilindro y de preferencia no más de vuelta y media. Cerrarla luego de cada uso, dejando al menos 10 psi de presión remanente al agotarse el contenido.

13. ¿Qué sucedería a la presión de un cilindro si se almacenara a temperatura alta? ¿Por qué? Los cilindros de acetileno deben ser usados y almacenados en lugares secos, seguros y bien ventilados. Los techos, de haberlos, deben ser altos o de material incombustible. Los cilindros no deben ser colocados en las proximidades de hornos, fuentes potenciales de calor o de ignición. Los cilindros no deben exceder la temperatura de 52 °C.

14. Explique el funcionamiento del encendedor del soplete.

Estos son dispositivos que poseen un arrollamiento de alambres metálicos o una superficie suficientemente rugosa para que al raspar un metal (generalmente llamado piedra) dispuesto en un extremo de la pinza; se produzca chispa. Mantenga el aparato de encendido contra la boquilla del soplete con la cubeta del encendedor entre el soplete y usted. Encienda el aparato de encendido para crear la chispa que encenderá el gas en la boquilla del soplete.

15. ¿Cuál es la finalidad de los tapones-fusibles en los cilindros de gas?

Su finalidad es evitar el aumento de la presión interna, a valores que puedan producir el estallido del mismo. Para ello incluyen un fusible térmico de material eutéctico que funde a los 100°C de temperatura liberando la salida del gas. La novedad es la incorporación de un particular émbolo coaxial al fusible térmico que protege la deformación del mismo durante el uso normal del tanque y sus válvulas de carga y descarga.

16. ¿Cuáles son las medidas de seguridad más importantes que deben tomarse al soldar con gas?

No se debe engrasar los guantes, cuando se endurezcan, deben ser reemplazados.

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El operador debe vestir ropas exentas de grasa. La ropa engrasada expuesta al oxígeno arde rápidamente. Si están rasgadas o deshilachadas facilitan aún más esta posibilidad.

En los trabajos en red, en los que sea posible una fuga de gas, situar cerca los elementos adecuados de extinción de incendios y de protección respiratoria, a punto para su utilización inmediata.

Nunca se debe encender el soplete con fósforos, con la llave de acetileno del soplete abierta el gas que sale de su pico puede formar mezcla explosiva en torno de la mano que tiene el fósforo.

El área donde se emplee el soplete debe ser bien ventilada para evitar la acumulación de las emanaciones.

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4. CONCLUSIONES

El método de soldadura oxiacetilénica sin metal de aporte es muy bueno, ya

que si se cumplen los parámetros exigidos para la aplicación de la misma,

se producirá un cordón de características excepcionales, que muy difícil se

consiguen con otros métodos tradicionales.

Para aplicar un cordón de buenas características se debe cumplir con

ciertas condiciones como lo son la velocidad de aplicación del cordón, esta

no debe ser tan lenta pero no tan rápida y dependerá de dos factores

importantes: el primero es el grosor de la pieza a soldar, ya que si es muy

delgada la velocidad será demasiado alta para la aplicación del cordón, el

segundo parámetro será la potencia de llama si esta es muy baja entonces

la velocidad será muy baja.

Para realizar un buen cordón se debe practicar bastante hasta que pueda

correr un cordón recto, realizando movimientos en forma de ondulaciones

redondas, sin hoyos, y el ancho del cordón sea constante a todo lo largo del

mismo.

El tipo de llama que se expone para lograr realizar el cordón, es muy

importante en la aplicación de la soldadura ya que esta llama debe ser

neutra para lograr una buena unión entre los metales.

En algunos casos especiales se debe realizar un precalentamiento en la

superficie a soldar, dependiendo el material a soldar, pero se debe tener

cuidado de no exceder este precalentamiento para evitar daños en la pieza.

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BIBLIOGRAFÍA

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JAMES A. PENDER, soldadura, Carvajal & CIA, 1971.

SCHIMPKE, Paul. HORN A., Hans. Tratado General de Soldadura. Tomo

II. Soldadura Eléctrica. Editorial Gustavo Gili S.A. Cuarta Edición. 1969.

W.J. PATTON, Ciencia y técnica de la soldadura. URMO s.a. ediciones,

1975.

D. SEFERIAN, P. CHEVENARD, las soldaduras, técnica y control,

ediciones URMO, s.a. 1965.