PROCESOS DE SOLDADURATALLER 1

Por:

JULIAN CAMILO GIRALDO TOBAR

Instructor:

JAIME VIÁFARA

SENA CDTITMEI-26

FICHA: 811463CALI – VALLE

2015

1. PROCESO DE SOLDADURA

La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un material (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en el cual las piezas son soldadas fundiendo. Se puede agregar un metal de aporte (metal o plástico) que al fundirse forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar y al enfriarse se convierte en una unión fija a la que se denomina cordón.Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultra sonido.Para proveer la energía eléctrica necesaria para los procesos de soldadura de arco, pueden ser utilizadas diferentes fuentes de alimentación. La clasificación más común de dichas fuentes consiste en separar las de corriente constante y las de voltaje constante.En la soldadura de arco, la longitud del arco está directamente relacionada con el voltaje, y la cantidad de calor generado está relacionada con la intensidad de la corriente.Las fuentes de alimentación de corriente constante son usadas con más frecuencia para los procesos manuales de soldadura tales como la soldadura de arco de gas con electrodo de tungsteno y la soldadura de arco metálico blindado, porque ellas mantienen una corriente constante incluso mientras el voltaje varía. Esto es importante en la soldadura manual, ya que puede ser difícil sostener el electrodo perfectamente estable, y como resultado, la longitud del arco y el voltaje tienden a fluctuar. Las fuentes de alimentación de voltaje constante mantienen éste y varían la corriente. Como resultado, son usadas más a menudo para los procesos de soldadura automatizados tales como la soldadura de arco metálico con gas, soldadura por arco de núcleo fundente, y la soldadura de arco sumergido. En estos procesos, la longitud del arco es mantenida constante, puesto que cualquier fluctuación en la distancia entre electrodo y material base es rápidamente rectificado por un cambio grande en la corriente. Si el alambre y el material base se acercan demasiado, la corriente aumentará rápidamente, lo que, a su vez, causa un aumento del calor y éste hace que la extremidad del alambre se funda, haciéndolo, así, volver a su distancia de separación original.El tipo de corriente usado en la soldadura de arco también juega un papel importante. Los electrodos de proceso consumibles como los de la soldadura de arco de metal blindado y la soldadura de arco metálico con gas generalmente usan corriente directa (continua), por lo que el electrodo puede ser cargado positiva o negativamente, dependiendo de cómo se realicen las conexiones de los electrodos. En la soldadura, en caso de cargar el electrodo positivamente generará mayor de calor en el mismo, y como resultado, la soldadura resulta más superficial (al no fundirse casi el material base). Si el

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electrodo es cargado negativamente, el metal base estará más caliente, incrementando la penetración del aporte y la velocidad de la soldadura. Los procesos de electrodo no consumible, tales como la soldadura de arco de gas y electrodo de tungsteno, pueden usar ambos tipos de corriente directa, así como corriente alterna. Como en el caso antes citado, un electrodo positivamente cargado causa soldaduras superficiales y un electrodo negativamente cargado, también provoca soldaduras más profundas. En caso de utilizar corriente alterna, al invertirse constante y rápidamente la polaridad eléctrica, se consiguen soldaduras de penetración intermedia. Una desventaja de la CA, el hecho de que el arco se anule a cada inversión de polaridad, se ha superado con la invención de unidades de energía especiales que producen un patrón cuadrado de onda, en vez del patrón normal de onda sinusoidal, generando pasos por cero muy rápidos que minimizan los efectos del problema de la desaparición del arco voltaico.

1.1. DEFINICIONES

SMAWUno de los tipos más comunes de soldadura de arco es la “Soldadura Manual con Electrodo Revestido”. (SMAW, Shielded Metal Arc Welding), que también es conocida como (MMA, Soldadura Manual de Arco Metálico. La corriente eléctrica se usa para crear un arco entre el material base y la varilla de electrodo consumible, que es de acero y está cubierto con un fundente que protege el área de la soldadura contra la oxidación y la contaminación, por medio de la producción del gas CO2 durante el proceso de la soldadura. El núcleo en sí mismo del electrodo actúa como material de relleno, haciendo innecesario un material de relleno adicional.El proceso es versátil y puede realizarse con un equipo relativamente barato, haciéndolo adecuado para trabajos domésticos y para trabajos de campo. Un operador puede hacerse razonablemente competente con una modesta cantidad de entrenamiento y puede alcanzar la maestría con la experiencia. Los tiempos de soldadura son algo lentos, puesto que los electrodos consumibles deben ser sustituidos con frecuencia y porque la escoria, el residuo del fundente, debe ser retirada después de soldar. Además, el proceso es generalmente limitado a materiales de soldadura ferrosos, aunque electrodos especializados han hecho posible la soldadura del hierro fundido, níquel, aluminio, cobre, acero inoxidable y de otros metales.

GMAWLa soldadura de arco metálico con gas (GMAW, Gas Metal Arc Welding), también conocida como soldadura de metal y gas inerte o por las siglas en inglés MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas), es un proceso semiautomático o automático que usa una alimentación continua de alambre como electrodo y una mezcla de gas inerte o semi-inerte para proteger la

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soldadura contra la contaminación. Como con la SMAW, la habilidad razonable del operador puede ser alcanzada con entrenamiento modesto. Puesto que el electrodo es inyectado de forma continua, las velocidades de soldado son mayores para la GMAW que para la SMAW. También, el tamaño más pequeño del arco, comparado a los procesos de soldadura de arco metálico protegido, hace más fácil hacer las soldaduras en posturas complicadas (como empalmes en lo alto, soldando por debajo de una estructura).El equipo requerido para realizar el proceso de GMAW es más complejo y costoso que el requerido para la SMAW, y exige un procedimiento más complejo de preparación. Por lo tanto, la GMAW es menos portable y versátil, y, debido al uso de un gas de blindaje separado, no es particularmente adecuado para el trabajo al aire libre. Sin embargo, la velocidad media más alta que en le SMAW, hacen que la GMAW sea más adecuada para la soldadura de producción. El proceso puede ser aplicado a una amplia variedad de metales, tanto ferrosos como no ferrosos.

GTAWLa soldadura de arco, tungsteno y gas (GTAW), o soldadura de tungsteno y gas inerte (TIG) (también a veces designada erróneamente como soldadura heliarc), es un proceso manual de soldadura que usa un electrodo de tungsteno no consumible, una mezcla de gas inerte o semi-inerte, y un material de relleno separado. Especialmente útil para soldar materiales finos, este método es caracterizado por un arco estable y una soldadura de alta calidad, pero requiere una significativa habilidad del operador y solamente da velocidades de trabajo relativamente bajas.La GTAW puede ser usada en casi todos los metales soldables, aunque es aplicada más a menudo a aleaciones de acero inoxidable y metales livianos. Se usa en los casos en que son extremadamente importantes las soldaduras de calidad, por ejemplo en fabricación de cuadros de bicicletas, aviones y aplicaciones navales. Un proceso relacionado, la soldadura de arco de plasma, también usa un electrodo de tungsteno pero utiliza un gas de plasma para hacer el arco. El arco es más concentrado que el arco de la GTAW, haciendo el control transversal más crítico y así generalmente restringiendo la técnica a un proceso mecanizado. Debido a su corriente estable, el método puede ser usado en una gama más amplia de materiales gruesos que en el caso de la GTAW, y además, es mucho más rápido que ésta. Se aplica a los mismos materiales que la GTAW excepto al magnesio, y la soldadura automatizada del acero inoxidable es una aplicación reseñable de este sistema. Una variante del mismo es el corte por plasma, un eficiente sistema para el corte de acero.

FCAWLa soldadura de arco de núcleo fundente (FCAW), usa un equipo similar al del GMAW, pero utiliza un alambre que consiste en un electrodo de acero

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relleno de un material en polvo. Este alambre nucleado es más costoso que el alambre sólido estándar y puede generar humos y/o escoria, pero permite incluso una velocidad más alta de soldadura y mayor penetración del metal.

SAWLa soldadura de arco sumergido (SAW) es un método de soldadura de alta productividad en el cual el arco se genera inmerso en un fluido. Esto aumenta la calidad del arco, puesto que los contaminantes de la atmósfera son desplazados por dicho fluido. La escoria que forma la soldadura, generalmente, sale por sí misma, y, combinada con el uso de una alimentación de alambre continua, la velocidad de deposición de la soldadura es alta. Las condiciones de trabajo mejoran mucho en comparación con otros sistemas de soldadura de arco, puesto que el fluido oculta el arco y, así, casi no se produce ningún humo. Este sistema es usado comúnmente en la industria, especialmente para productos grandes y en la fabricación de recipientes de presión soldados.

OAWEl proceso más común de soldadura a gas es la soldadura oxiacetilénica, también conocida como soldadura autógena o soldadura oxi-combustible. Es uno de los más viejos y más versátiles procesos de soldadura, pero en años recientes ha llegado a ser menos popular en aplicaciones industriales. Todavía es usada extensamente para soldar tuberías y tubos, como también para trabajo de reparación. El equipo es relativamente barato y simple, generalmente empleando la combustión del acetileno en oxígeno para producir una temperatura de la llama de soldadura de cerca de 3100 °C. Puesto que la llama es menos concentrada que un arco eléctrico, causa un enfriamiento más lento de la soldadura, que puede conducir a mayores tensiones residuales y distorsión de soldadura, aunque facilita la soldadura de aceros de alta aleación. Un proceso similar, generalmente llamado corte de oxi-combustible, es usado para cortar los metales. Otros métodos de la soldadura a gas, tales como soldadura de acetileno y aire, soldadura de hidrógeno y oxígeno, y soldadura de gas a presión son muy similares, generalmente diferenciándose solamente en el tipo de gases usados.

PAWLa soldadura por plasma es considerada como un método más avanzado que la soldadura TIG, ya que proporciona un aumento de productividad. Conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), la soldadura por plasma alcanza una densidad energética y temperaturas superiores a la TIG. El arco eléctrico es formado entre el electrodo y la pieza a soldar.

1.2. CODIGOS Y NORMAS DE SOLDADURA

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1.2.1. DEFINICIONESLos códigos, las especificaciones y otros documentos de uso común en la industria tienen diferencias en cuanto a su extensión, alcance, aplicabilidad y propósito. A continuación se mencionan las características claves de algunos de estos documentos.1.2.2. CÓDIGOEs un conjunto de requisitos y condiciones, generalmente aplicables a uno o más procesos que regulan de manera integral el diseño, materiales, fabricación, construcción, montaje, instalación, inspección, pruebas, reparación, operación y mantenimiento de instalaciones, equipos, estructuras y componentes específicos.1.2.3. NORMASEl término “norma “ tal y como es empleado por la AWS, la ASTM, la ASME y el ANSI, se aplica de manera indistinta a especificaciones, códigos, métodos, practicas recomendadas, definiciones de términos, clasificaciones y símbolos gráficos que han sido aprobados por un comité patrocinador (vigilante) de cierta sociedad técnica y adoptados por esta.1.2.4. ESPECIFICACIÓNUna especificación es una norma que describe clara y concisamente los requisitos esenciales y técnicos para un material, producto, sistema o servicio. También indica los procedimientos, métodos, clasificaciones o equipos a emplear para determinar si los requisitos especificados para el producto han sido cumplidos o no.

1.2.5. ALGUNAS NORMAS EN LA SOLDADURALas normas son desarrolladas, publicadas y actualizadas por organizaciones y entidades gubernamentales y privadas con el propósito de aplicarlas a las áreas y campos particulares de sus intereses.Algunas de las principales entidades que generan las normas relacionadas con la industria de la soldadura son las siguientes: ISO – International Standard Organization (Organización Internacional

para la Normalización) NTC – Norma Técnica Colombiana AISC – American Institute of Steel Construction (Instituto Americano de

Construcción de Aceros). ANSI – American National Standards Institute (Instituto Nacional

Americano de Normas) API – American Petroleum Institute (Instituto Americano del Petróleo) ASME – American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana

de Ingenieros Mecánicos) AWWA – American Water Works Association (Asociación Americana de

Trabajos de Agua) AWS – American Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura) ASTM – American Society for Testing and Materials (Sociedad Americana

de Pruebas y Materiales)

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ASNT – American Society of Nondestructive Testing (Sociedad Americana de Pruebas No Destructivas)

ACOSEND - La Asociación Colombiana de Soldadura y Ensayos No Destructivos, ACOSEND, es una entidad Sin Ánimo de Lucro, integrada por Empresas del sector Productivo, Instituciones y Personas Interesadas en la actividad de la Soldadura y los Ensayos No Destructivos.

SAE, anteriormente The Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros Automotrices).

DIN – Instituto Alemán de Normalización (Deutsches Institute fuer Normung)

JIS – Japanese Standards Association (Asociación de Normas Japonesas)

AFNOR (normas NF) – Asociación Francesa de Normalización (Association Francaise de Normalisation)

AISI - American Iron and Steel Institute (Instituto Americano del Hierro y del Acero)

DILLIDUR: DILLIDUR 400 V es un acero resistente a la abrasión con una dureza media de 400 HBW en estado de suministro, cuyas propiedades mecánicas se consiguen por medio de un tratamiento térmico. El campo de utilización del acero DILLIDUR 400 V, dada su elevada resistencia a la abrasión, es el de las condiciones más exigentes. Además de poseer una elevada resistencia a la abrasión, tiene una buena aptitud a la conformación en frío además de una excelente soldabilidad.

Ejemplos de aplicación: palas cargadoras, dragas, volquetes, excavadoras, camiones, maquinaria agrícola, trituradoras e instalaciones de transporte, machacadoras, herramientas de corte, equipos de eliminación y reciclaje de residuos sólidos urbanos, cuchillas y cantoneras para maquinaría de O.P., etc.NOTA:Las normas reflejan el consenso de las partes relacionadas con su campo de aplicación, por lo que cada organización que las prepara, tiene comités o grupos de trabajo compuestos por diferentes representantes de las diferentes partes interesadas. Todos los miembros de esos comités son especialistas en sus campos, y preparan borradores o versiones preliminares de las normas, mismos que son revisados por grupos más amplios antes de que las versiones finales sean aprobadas.

1.3. APLICABILIDAD DE LAS NORMAS

El cumplimiento de los requisitos de las normas es obligatorio cuando tales Normas están referidas o especificadas en las jurisdicciones gubernamentales, o cuando estas están incluidas en contratos u otros documentos de compra.

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El cumplimiento de las prácticas recomendadas o las guías es opcional. Sin embargo, si estos son referidos en los códigos o especificaciones aplicables o en acuerdos contractuales, su uso se hace obligatorio. Si los códigos o acuerdos contractuales contienen secciones o apéndices no obligatorios, el empleo de las guías o prácticas recomendadas, quedan a la discreción del usuario.

1.3.1. DESCRIPCIÓN DE ALGUNAS NORMAS DE SOLDADURA

1.3.1.1. Código ANSI / ASME para calderas y recipientes a presión (ASME BPVC).Erróneamente se ha creído por mucho tiempo que ASME es un tipo de soldadura que consta o se definen como:

Soldadura con proceso SMAW, con electrodo E 7018, en placa de acero y solamente en progresión ascendente, generalmente utilizado para soldar tanques de almacenamiento.

Desafortunadamente, una mentira dicha y repetida tantas veces llega a convertirse en realidad para muchos, y esto es lo que ha pasado en el Ecuador.

En realidad, ASME son las siglas con las que se le conoce a los códigos aplicados a la Ingeniería Mecánica. Esta agrupación de información técnica, muy reconocida a nivel mundial, presenta una serie de libros conocidos como NORMAS tendientes a la normalización en la fabricación, inspección y control de calidad de ciertos artículos.El código aplicable a la construcción de tanques y recipientes de presión es el:“ASME Boiler and Pressure Vessel – Code Reference”. Este código está dividido en 11 secciones identificadas con números romanos. De nuestro interés es la sección IX llamada “Welding and Brazing Qualification” donde se describen los requerimientos para la calificación de los procedimientos de soldadura y soldadores que se utilizarán en la construcción de tanque y recipientes de presión.

1.3.1.2. Sección B31.4, "Sistemas de Transportación Líquida para Hidrocarburos, Gas Líquido de Petróleo, Amoniaco Anhidro y Alcoholes"Esta sección prescribe requisitos para tubería que transporta líquidos tales como petróleo crudo, condensados, gasolina natural, líquidos de gas natural, gas licuado de petróleo, alcohol líquido, amoniaco anhidro líquido y productos líquidos de petróleo, entre las instalaciones de contratación de los productores, conjuntos de tanques, plantas de procesamiento de gas natural, refinerías, estaciones, plantas de amoniaco, terminales (marinas, de ferrocarril y de autocamiones) y otros puntos de entrega y recepción.

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1.3.1.3. Código ANSI/AWS D1.1 de Soldadura Estructural -AceroEste Código cubre los requisitos aplicables a estructuras de acero al carbono y de baja aleación. Está previsto para ser empleado conjuntamente con cualquier código o especificación que complemente el diseño y construcción de estructuras de acero. Quedan fuera de su alcance los recipientes y tuberías a presión, metales base de espesores menores a 1/8 pulg. (3.2 mm), metales base diferentes a los aceros al carbono y de baja aleación y los aceros con un límite de cedencia mínimo mayor a 100,000 lb/pulg2 (690 MPa).A continuación se indican las secciones que lo componen y un resumen. De los requisitos que cubren:

1. Requisitos GeneralesContiene la información básica sobre el alcance y limitaciones del código.2. Diseño de Conexiones SoldadasContiene requisitos para el diseño de conexiones soldadas compuestas por perfiles tubulares y no tubulares.3. PrecalificaciónCubre los requisitos para poder excluir a las especificaciones de procedimiento de soldadura de las exigencias de calificación propias del código.4. CalificaciónContiene los requisitos de calificación para especificaciones de procedimientos y personal (soldadores, operadores de equipo para soldar y "punteadores") de soldadura necesarios para realizar trabajos de código.5. FabricaciónCubre los requisitos para la preparación, ensamble y mano de obra de las estructuras de acero soldadas.6. InspecciónContiene los criterios para la calificación y las responsabilidades de inspectores, los criterios de aceptación para soldaduras de producción y los procedimientos estándar para realizar la inspección visual y las pruebas no destructivas.7. Soldadura de PernosEsta sección contiene los requisitos aplicables a la soldadura de pernos a acero estructural.8. Reforzamiento y Reparación de Estructuras ExistentesContiene la información básica relacionada con la modificación o reparación de estructuras de acero ya existentes.Anexos - Información ObligatoriaAnexos no ObligatoriosComentarios sobre el Código de Soldadura Estructural - Acero

1.3.1.4. Código para Soldadura de Puentes ANSI/ASHTO/AWS D1.5

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Esta norma cubre los requisitos de fabricación por medio de soldadura aplicables a los puentes de carreteras, y debe ser usado conjuntamente con la Especificación Estándar para Puentes de Carreteras AASHTO o la Especificación AASHTO para el Diseño de Puentes LRFD.Las provisiones de este código no son aplicables a la soldadura de metales base de espesores menores a 3 mm.Las secciones de que consta este documento se listan a continuación:

1. Provisiones Generales2. Diseño de Conexiones Soldadas3. Mano de Obra4. Técnica5. Calificación6. Inspección7 Soldadura de Pernos8. Estructuras Estáticamente Cargadas (sin aplicaciones dentro de este código)9. Puentes de Acero Soldados10. Estructuras Tubulares (sin aplicaciones dentro de este código)11. Reforzamiento y Reparación de Estructuras Existentes (sin aplicaciones dentro de este código)12. Plan de Control de Fractura (Fracture Control Plan -FCP) para Miembros no RedundantesAnexos-Información ObligatoriaAnexos no Obligatorios

1.3.1.5. Norma API 1104 para Líneas de tubería e Instalaciones RelacionadasEsta norma aplica a la soldadura por arco y por oxígeno y combustible de tubería empleada en la compresión, bombeo y transmisión de petróleo crudo, productos de], petróleo y gases combustibles, y también para los sistemas de distribución cuando esto es aplicable.Presenta métodos para la producción de soldaduras aceptables realizadas por soldadores calificados que usan procedimientos y equipo de soldadura y materiales aprobados. También presenta métodos para la producción de radiografías adecuadas, realizadas por técnicos que empleen procedimientos. Y equipo aprobados, a fin de asegurar un análisis adecuado de la calidad de la soldadura. También incluye los estándares de aceptabilidad y reparación para defectos de soldadura.

A continuación se citan las secciones que forman parte de esta norma:Sección 1 – GeneralidadesSección 2 - Calificación de Procedimientos de Soldadura para Soldaduras con Metal de AporteSección 3 - Calificación de Soldadores

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Sección 4 - Diseño y Preparación de una Junta para Soldaduras de ProducciónSección 5 - Inspección y Pruebas de Soldaduras de ProducciónSección 6 - Estándares de Aceptación para Pruebas no DestructivasSección 7 - Reparación y Remoción de DefectosSección 8 - Procedimientos para Pruebas no DestructivasSección 9 - Soldadura AutomáticaSección 10 - Soldadura Automática sin Adiciones de Metal de AporteApéndice – Estándares Alternativos de Aceptación para Soldaduras

1.3.1.6. Especificaciones AWS para materiales consumibles de soldaduraLa Sociedad Americana de Soldadura publica -entre una cantidad numerosa de normas (algunas de las cuales han sido descritas o referidas en este texto) sobre usos y calidad de materiales, productos, pruebas, operaciones y procesos de soldadura, las especificaciones para varillas, electrodos y metales de aporte de soldadura.Estas especificaciones cubren la mayor parte de los materiales consumibles empleados en procesos de soldadura y soldadura fuerte, e incluyen requisitos obligatorios y opcionales. Los requisitos obligatorios cubren aspectos tales como composición química y propiedades mecánicas, fabricación, pruebas, marcado e identificación y empaque de los productos. Los requisitos opcionales incluidos en apéndices se proporcionan como fuente de información sobre la clasificación, descripción o uso previsto de los metales de aporte cubiertos.La designación alfanumérica de la AWS para especificaciones de metales de aporte consta de una letra "A” seguida de un 5, un punto y uno o dos dígitos adicionales, por ejemplo la AWS A5-1, Especificación para Electrodos de Acero al Carbono para Soldadura por Arco Metálico Protegido.Cuando ASME adopta estas especificaciones, ya sea de manera completa y fiel o con revisiones, le antepone las letras "SF” a la designación AWS, así, la especificación ASME SFA5.1 es similar, si no idéntica, a la AWS A5.1 (de la misma edición).

2. HIERROS Y ACEROS

2.1. EL HIERROEs un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe (del latín fĕrrum) y tiene una masa atómica de 55,6 u.Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5 % y, entre los metales, solo el aluminio es más abundante; y es el primero más abundante en masa planetaria, debido a que el planeta en su núcleo, se concentra la mayor masa de hierro nativo equivalente a un 70 %. El núcleo de la Tierra está formado principalmente

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por hierro y níquel en forma metálica, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro. En cosmología, es un metal muy especial, pues es el metal más pesado que puede producir la fusión en el núcleo de estrellas masivas; los elementos más pesados que el hierro solo pueden crearse en supernovas.

2.1.1. CARACTERISTICAS

Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso.Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.El hierro es el metal duro más usado, con el 95 % en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5 %) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1 % de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.

2.2. EL ACEROLos aceros son aleaciones férreas con un contenido máximo de carbono del 2 %, el cual puede estar como aleante de inserción en la ferrita y austenita y formando carburo de hierro. Algunas aleaciones no son ferromagnéticas. Éste puede tener otros aleantes e impurezas.Dentro de las propiedades del acero podemos mencionar las siguientes: DuctilidadSe refiere a la capacidad del acero para deformarse, al soportar esfuerzos de tracción sin llegar a la rotura. DurezaSe define como la propiedad del acero a oponerse a la penetración de otro. ResistenciaÉsta es la fuerza máxima por unidad de área, que puede soportar el acero al ser estirado. MaleabilidadLa maleabilidad es la capacidad que presenta el acero de soportar la deformación, sin romperse, al ser sometido a un esfuerzo de comprensión. Tenacidad

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Viene siendo la conjugación de dos propiedades: ductilidad y resistencia. Un material tenaz será aquel que posee una buena ductilidad y una buena resistencia al mismo tiempo.

La forma en que se determinan con qué propiedades cuenta un material, es mediante la realización de diferentes pruebas o ensayos. En base a ellos es posible determinar qué material es el que emplearemos, por ejemplo, en levantar determinada estructura o edificio.Dentro de los ensayos a que se someten los aceros, destacaremos los más utilizados:Ensayo de tracciónEnsayo de durezaEnsayo de impactoEnsayo de dobladoClasificación de los aceros:

Este sistema de clasificación de los aceros considera como base la composición química de los aceros, los que a su vez, podrían ser considerados en los siguientes subgrupos:

Aceros al Carbono: aquellos aceros en los que está presente el Carbono y los elementos residuales, como el Manganeso, Silicio, Fósforo y Azufre, en cantidades consideradas como normales.

Aceros aleados de baja aleación: aquellos aceros en que los elementos residuales están presentes arriba de cantidades normales, o donde están presentes nuevos elementos aleantes, cuya cantidad total no sobrepasa un valor determinado (normalmente un 3,0 al 3,5%). En este tipo de acero, la cantidad total de elementos aleantes no es suficiente para alterar la microestructura de los aceros resultantes, así como la naturaleza de los tratamientos térmicos a que deben ser sometidos.

Aceros aleados de alta aleación: aquellos aceros en que la cantidad total de elementos aleantes se encuentra, en el mínimo, de un 10 a 12%. En estas condiciones, no sólo la microestructura de los aceros correspondientes puede ser profundamente alterada, sino que igualmente los tratamientos térmicos comerciales sufren modificaciones, exigiendo técnicas, cuidados especiales y frecuentemente, múltiples operaciones.

Aceros aleados de media aleación: aquellos aceros que pueden ser considerados un grupo intermedio entre los dos anteriores. Una de las clasificaciones por composición química más generalizadas y que inclusive, sirvió de base para el sistema adoptado en Chile, corresponde a la empleada por la American Iron and Steel Institute – AISI y la Society of Automotive Engineers – SAE.

La designación adoptada por la AISI y SAE, las cuales a su vez, coinciden con el sistema de numeración Unified Numbering System – UNS, de la American Society for Testing Materials – ASTM y la SAE.

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Los últimos digitos corresponden a las cifras que indican las cantidades porcentuales de Carbono. Por ejemplo, en las designaciones AISI – SAE, la clase 1023 significa acero al Carbono, con un 0,23% de Carbono en promedio y en la designación UNS, la clase G10230, significa la misma cantidad de Carbono promedio.

Por otra parte, los dos primeros dígitos distinguen las variedades de aceros entre sí, con la presenta sólo del Carbono como principal elemento de aleación (además, claro está, de las impurezas normales como el Silicio, Manganeso, Fósforo y el Azufre) o de otros elementos aleantes, como el Níquel, Cromo, etc. Además del Carbono.

De este modo, cuando los dos primeros dígitos son 10, los aceros son al Carbono; cuando son 11, son aceros de fácil maquinabilidad con alto contenido en Azufre; cuando son 40, los aceros son al Molibdeno con un 0,25 % de Molibdeno en promedio, y así sucesivamente.

Los aceros de alto contenido aleante, como los inoxidables, refractarios, para herramientas, etc. Son clasificados según su composición química empleando una codificación diferente: por ejemplo, un acero al Carbono con un contenido medio de Carbono de 0,45 % como C45; 37 MnSi5, corresponde a un acero con un contenido medio de Carbono igual a 0,35 %y con cantidades medias en Manganeso y Silicio de 1,25%.

2.3. FUNDICIONES

Se denomina fundición o esmelter (del inglés smelter, ‘fundidor’) al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.El hierro es obtenido en el alto horno mediante la conversión de los minerales en hierro líquido, a través de su reducción con coque; se separan

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con piedra caliza, los componentes indeseables, como fósforo, azufre, y manganeso.Los gases de los altos hornos son fuentes importantes de partículas y contienen óxido de carbono. La escoria del alto horno es formada al reaccionar la piedra caliza con los otros componentes y los silicatos que contienen los minerales.Se enfría la escoria en agua, y esto puede producir monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los desechos líquidos de la producción de hierro se originan en el lavado de gases de escape y enfriamiento de la escoria. A menudo, estas aguas servidas poseen altas concentraciones de sólidos suspendidos y pueden contener una amplia gama de compuestos orgánicos (fenoles y cresoles), amoníaco, compuestos de arsénico y sulfuros.Cuando el contenido en carbono es superior a un 2.43 % en peso, la aleación se denomina fundición. Este carbono puede encontrarse disuelto, formando cementita o en forma libre. Son muy duras y frágiles. Hay distintos tipos de fundiciones:GrisBlancaAtruchadaMaleable americanaMaleable europeaEsferoidal o dúctilVermicularSus características varían de un tipo a otra; según el tipo se utilizan para distintas aplicaciones: en motores, válvulas, engranajes, etc. Por otra parte, los óxidos de hierro tienen variadas aplicaciones: en pinturas, obtención de hierro, la magnetita (Fe3O4) y el óxido de hierro (III) (Fe2O3) en aplicaciones magnéticas, etc. El hidróxido de hierro (III) (Fe(OH)3) se utiliza en radioquímica para concentrar los actínidos mediante co-precipitación.

2.4. ACEROS ALTAMENTE ALEADOS

Clasificación de los aceros inoxidables según Norma AISI:Los aceros inoxidables según su estructura cristalina se clasifican en: Aceros Martensíticos Aceros Ferríticos Aceros Austeníticos Aceros AustenoferríticosSobre la base de un determinado grado; AISI 420, para los martensíticos; AISI 430 para los ferríticos, AISI 304 y AISI 316 para los austeníticos y para los Austenoferriticos: AISI 201 y AISI 202; modificando uno o varios elementos de aleación obtenemos distintos grados dentro del mismo grupo aptos para mejorar algunas propiedades y/o usos. En este cuadro podemos destacar la serie 200 una alternativa al acero inoxidable clásico AISI 304 que está revolucionando el mercado metalúrgico Se trata de los Aceros

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Inoxidables de la Serie 200, con unos contenidos de Níquel de entre el 1% y el 4% combinados en Aleaciones de Cromo al Manganeso. En un momento como el actual, en el que el precio del Níquel esta elevandose sin previo aviso, los costes de los aceros inoxidables han sufrido unos incrementos muy fuertes que hacen que los costes de materias primas para los fabricantes de estos productos se disparen. En muchos casos afectan incluso la rentabilidad de los fabricantes de ollas, electrodomésticos, instalaciones industriales, construcción y todos aquellos sectores en los que el acero inoxidable está presente. Es en este momento cuando es necesario encontrar otras opciones que mantengan calidad y prestaciones pero reduciendo los costes. Este es el planteamiento que se presenta con los aceros inoxidables de la serie 200. El Acero Inoxidable es usado por su resistencia a la oxidación, dureza, higiene y belleza de acabado. Los de la serie 200, usados nulamente hasta ahora, mantienen las mismas propiedades que el AISI 304 (o también conocido como 18/8): - Resistencia a la oxidación en todos los ambientes excepto en zonas marítimas y zonas altamente contaminadas o en contacto con ácidos y similares. - Idéntica respuesta mecánica: Soldadura, curvado, cizallado, corte láser, etc. - Idéntico acabado y estética. - Gran durabilidad. La base técnica de estos nuevos Aceros Inoxidables es la combinación del Níquel (Ni) con el Cromo (Cr) y el Manganeso (Mn). Además de estas aleaciones se corrigen con cobre (Cu) y Nitrógeno (N) para obtener unos materiales con las mejores propiedades. El resultado es un Acero Inoxidable más de un 30% por debajo de los costes actuales.

Tipos de Aplicación de las diversas calidades de acero inoxidable:AUSTENITICOS SERIE 200: AISI 201 / J4Es conocido como sustituto del acero 304, pero con niveles más bajos de níquel. Normalmente utilizado en los aparatos domésticos, ornamentales, escaleras, muebles, estructura automotriz, o en otras aplicaciones de uso estructural (por su dureza) con exposición limitada a la corrosión. El porcentaje de níquel es 1.00 – 4.00Su bajo porcentaje de níquel esta compensado por la contribución mejorada de los 4 elementos que la compone: Carbono, Manganeso, Cobre y Nitrógeno. AISI 202 /JSL AUSTambién es conocido como sustituto del acero 304, con un mayor porcentaje de níquel que el 201. Utilizado en los aparatos domésticos, ornamentales, escaleras, ganchos, productos para embutidos extraprofundos, o en otras aplicaciones con exposición limitada a la corrosión. El porcentaje de níquel es 4,00 - 6,00.Por su idéntica respuesta mecánica al clásico AISI 304 es el mejor candidato para suplirlo en diversas aplicaciones.AUSTENITICOS SERIE 300: AISI 301Posee finalidad estructural; correas transportadoras; aparatos domésticos; herraje; diafragmas; ornamentos de automóviles, equipos de transporte,

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aeronaves; herrajes para postes; fijadores (horquillas, cierres, estuches); conjuntos estructurales de alta resistencia que se requiere en los aviones, automóviles, camiones y carrocerías, vagones de ferrocarril. AISI 304Electrodomésticos; finalidad estructural; equipos para la industria química y naval; industria farmacéutica, industria de tejidos y papel; refinería de petróleo; permutadores de calor; válvulas y piezas de tuberías; industria frigorífica; instalaciones criogénicas; almacenes de cerveza; tanques de almacenamiento de cerveza; equipos para perfeccionamiento de harina de maíz; equipos para lácteos; cúpula del reactor de usina atómica; tuberías de vapor; equipos y contenedores de fábricas nucleares; partes para almacenes de algunas bebidas carbonatadas; conductores descendientes del agua pluvial; coches de ferrocarril; canalones. AISI 304LRecubrimiento para tolvas de carbón; tanques de pulverización de fertilizantes líquidos; tanques de almacenamiento de pasta de tomate; cuando se necesita una menor proporción de carbono que el tipo 301 para restringir la precipitación de carburos que resultan de la soldadura, especialmente cuando las partes no pueden recibir tratamiento térmico después de soldar; vagones de ferrocarril (cuando existe la necesidad de restringir la precipitación de carburos como resultado de la soldadura, sin tratamiento térmico posterior). AISI 310Acero refractario para aplicaciones de alta temperatura, como los calentadores de aire; cajas de recocimiento; estufa de secamiento; escudos para caldera de vapor; hornos de fundición; recubrimientos, transportistas y soportes de hornos, intercambiadores de calor, compuertas de hornos, cilindros de rollos de transportistas, componentes de turbinas, etc; cajas de cementación, equipos para fábrica de tinta, el apoyo de la bóveda de horno; componentes de turbinas de gas, intercambiadores de calor, las incineradoras, los componentes de quemadores de óleo, equipos de las refinerías de petróleo, recuperadores; tubería de sopladores de hollín, placas de horno, chimeneas y compuertas de chimeneas de hornos; conjuntos de diafragma de los bocales para motores turbojet; cubas para cristalización de nitrato; equipos para fábrica de papel.AISI 316Piezas que demandan alta resistencia a la corrosión localizada; equipo de las industrias química, farmacéutica, textil, petrolera, papel, celulosa, caucho, nylon y tintas; diversas piezas y componentes utilizados en construcción naval; equipos criogénicos; equipos de procesamiento de película fotográfica; cubas de fermentación; instrumentos quirúrgicos. AISI 316LPiezas que demandan alta resistencia a la corrosión localizada; equipo de las industrias química, farmacéutica, textil, petrolera, papel, celulosa, caucho, nylon y tintas; cubas de fermentación; piezas de válvulas; tanques;

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agitadores y evaporadores, condensadores; piezas expuestas al ambiente marítimo etc; piezas de válvulas; bombas; cuando se necesita una menor proporción de carbono que el tipo 304 para restringir la precipitación de carburos que resultan de la soldadura, especialmente cuando las partes no pueden recibir tratamiento térmico después de soldar; adornos; tanques soldados de almacenamiento de productos químicos y productos orgánicos; bandejas, recubrimiento para hornos de calcinación. AISI 316TiMejor resistencia a la temperatura y la mecánica que el 316L - equipos para industrias químicas y petroquímicas.MARTENSITICOS SERIE 400: AISI 420Válvulas; bombas; tornillos y cerraduras; tubería de control de la calefacción; placa para muelles; mesa de plancha; cubiertos (cuchillos, cortaplumas etc); instrumentos de medición; tamices; ejes de funcionamiento; máquinas de la minería, herramientas manuales; llaves.FERRITICOS SERIE 400: AISI 430Utensilios domésticos; fabricación de moneda; canalones; máquinas de lavar; placas de identificación, equipos de fabricación de ácido nítrico; fijación; calentadores; reflectores; pilas, cubiertos (tenedor y cuchara); adornos para automóviles; recubrimiento de la cámara de combustión de los motores diésel; puertas de cajas fuertes; pilas.

3. METALES NO FERROSOS

Comprende todos los metales a excepción del hierro.Su utilización no es tan masivas como los productos férreos (hierro, acero y fundición) pero tienen una gran importancia en la fabricación de gran cantidad de productos, por propiedades como, en ocasiones:- Bajo peso específico- Resistencia a la oxidación condiciones ambientales normales- Fácil manipulación y mecanizado.

Las aleaciones de productos no ferrosos tienen gran cantidad de aplicaciones:

- Monedas (fabricadas con aleaciones de cobre, níquel y aluminio)- Filamentos de bombillas (de wolframio)- Material de soldadura de componentes electrónicos (estaño-plomo)- Recubrimientos (cromo, níquel, cinc)

CLASIFICACIÓN DE LOS METALES NO FERROSOSEn general, los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Para mejorar sus propiedades se alean con otros metales.Atendiendo a su densidad, se pueden clasificar en:

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Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilización, son:- Cobre (y sus aleaciones)- Aluminio- Estaño, plomo- Zinc- Níquel- Cromo- Titanio- Magnesio

BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA

http://cristiangmawsoldador.blogspot.com/2008/07/codigos-y-normas-de-soldadura.html

http://en.wikipedia.org/wiki/American_Welding_Society http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/dctos/normas.pdf http://www.iestiemposmodernos.com/depart/dtec/Recursos/

metalesnoferrosos.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n

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