GRUPO 08 03sin Formato

7/23/2019 GRUPO 08 03sin Formato

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EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA GTAW CONY SIN MATERIAL DE APORTE EN PLANCAS DE ACERO

ESTRUCTURAL A361Julca Ulloa Jesús A., 2Fuentes Aranda Juan P., 3Orbegoso Jara Julio A, 4Rodriguez Pérez uis !.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA"#$%o &ar'an las (ro(iedades %ec)nicas de las uniones soldadas con * sin %aterial dea(orte utilizando el (roceso de soldadura +A- (ara (lancas de acero A3/ de es(esor &ariable0

2. CAJA NEGRA

3. REALIDAD PROBLEMÁTICAl (roceso +A- durante tie%(o a sido estig%atizado co%o (oco eiciente * de baa

(roducti&idad, (ero de(endiendo de las condiciones de co%(araci$n con otros (rocesos desoldadura, el (roceso +A- (uede tener asta un tercio %enos de (otencia utilizada * alauto%atizarlo alcanza un ni&el de (roducci$n co%(etiti&o ante otros (rocesos de soldadura.15Actual%ente el (roceso de uni$n de %etales (or (roceso de soldadura +A- &ieneto%ando gran i%(ortancia en la abricaci$n de di&ersas (iezas %ec)nicas.#o%o sabe%os en el (roceso +A- se (uede no usar %aterial de a(orte, usar de a(orte el%is%o %etal base o (ieza a soldar adecuada%ente (re(arada 6tiras de %etal base (or ee%(lo7, o &arillas de a(orte estandarizadas 8ue se adicionan al ba9o de soldadura.Uno de los incon&enientes 8ue (resentan las e%(resas es desarrollar un (roceso adecuadode soldadura 8ue le (er%ita su creci%iento econ$%ico dis%inu*endo su tie%(o de

(roducci$n * %eora%iento del (roceso de soldeo. l (roceso de soldeo actual 8ue%a*or%ente se utiliza en las e%(resas es el (roceso +A- con a(orte de %aterial, sine%bargo este (roceso (resenta a %enudo (roble%as co%o (enetraci$n inadecuada, (orosidad, inclusiones de tungteno * desgaste (re%aturo del electrodo. l conunto de estos (roble%as ace 8ue el (roceso de soldeo en las e%(resas no alcances el rendi%ientodeseado, aora bien co%o se %encion$ anterior%ente este (roceso de soldadura se (uederealizar de dos or%as. #on * sin %aterial de a(orte.Ob&ia%ente ser'a con&eniente solo usar el (roceso de soldadura +A- sin %aterial dea(orte sin e%bargo la alta de conoci%iento del i%(acto 8ue tendr) ca%bia la or%a de usodel (roceso de soldadura en la industria, es decir el (roble%a es 8ue debe%os de conocer #$%o &ar'an las (ro(iedades %ec)nicas de las uniones soldadas con * sin %aterial de a(orte

utilizando el (roceso de soldadura +A- (ara (lancas de acero A3/ de es(esor &ariable (ara to%ar una decisi$n acertada (ara la %eora del (roceso de abricaci$n en la e%(resa.

UNIONES

SOLDADADAS DE

PLANCHASDE ACERO

Esfuerzo uenciaGeometra !e

Esfuerzo m%&imo'ateria# !e a"orte

E#on(aci)nNumero !e "asa!as

Dureza*e#oci!a! !e so#!eo



Ob&ia%ente el (roceso de soldadura +A- (uede usarse (ara unir (iezas %et)licas dedistintos ti(os de %ateriales * de dierente geo%etr'a. Para abarcar todas las (osibilidadesace alta acer %uc'si%os ensa*os lo cual es un trabao 8ue esca(a de los obeti&os deeste trabao. A8u' solo nos centrare%os en el estudio de las &ariaciones %ec)nicas (roducidas en (lacas de acero A3/ &ariando la geo%etr'a de la %is%a. s decir el obeti&o

(rinci(al de este (ro*ecto es co%(arar las caracter'sticas * (ro(iedades de las uniones soldadascon * sin %aterial de a(orte utilizando el (roceso +A-. eniendo *a los datos inalesestare%os en ca(acidad de decidir en 8ué (rocesos de abricaci$n es %)s con&eniente usar el (rocesos de soldadura +A- sin a(orte de %aterial en relaci$n a la 8ue se ace con a(orte de%aterial.

4. JUSTIFICACIÓN:n la actualidad uno de los (ar)%etros %)s i%(ortantes en la eiciencia del (roceso de (roducci$n es la reducci$n de costos (or lo 8ue en esta in&estigaci$n se co%(ara lascaracter'sticas * (ro(iedades de las uniones soldadas con * sin %aterial de a(orte utilizandoel (roceso +A- (ara decir 8ue es (osible una reducci$n de costos soldando sin %aterialde a(orte %anteniendo las (ro(iedades %ec)nicas re8ueridas en el %aterial.#onsiderando lo 8ue es la +A-, la siguiente (regunta l$gica (arece ser: "(or 8ué usarla0Pri%ero, ésta (uede usarse (ara soldar %)s %ateriales 8ue cual8uier otro (roceso desoldadura, incluso %etales e;$ticos o aleaciones %)s (esadas. ntre esos %ateriales con los8ue usted (uede usar e;itosa%ente la +A- 6<con (r)ctica=7 est)n el acero ino;idable,alu%inio, cro%o>%olibdeno, n'8uel * titanio. Porsu(uesto, ta%bién (uede soldar con la+A- el co%ún * antiguo acero al carb$n.?egundo, la +A- (roduce soldaduras %u* li%(ias * de alta calidad, aciéndola una buenao(ci$n (ara a(licaciones en las cuales la estética cuenta, o donde se re8uieren soldaduras decalidad de ra*os @. sta ta%bién unciona bien en %ateriales delgados, incuso a8uéllos%edidos (or calibre * no en (ulgadas.Por ee%(lo, usted (uede soldar %aterial asta calibre 3B con +A-, lo cual lo ace un buen (roceso (ara caas de co%(utadoras, co%(onentes electr$nicos * tuber'a. sto debidoa 8ue el (roceso (er%ite un arco %)s directo o concentrado, * (roduce en el %aterial baseuna zona aectada (or el calor 6CAD, (or sus siglas en inglés7 angosta. a CAD co%(rendeel )rea 8ue rodea a la soldadura, la cual no se undi$ (ero s' ue alterada (or el calor.!ini%izando la CAD, la +A- a*uda a e&itar distorsi$n, (articular%ente en %aterialesdelgados. n tér%inos generales, el %enor calor generado (or el (roceso +A- ta%bién%ini%iza la (robabilidad de 8ue%aduras de lado a lado en %ateriales delgados.#o%o regla, la +A- no (roduce cis(as, sal(icaduras ni u%os, lo 8ue la ace un (rocesorelati&a%ente li%(io. ste (roceso (uede eectuarse, * con recuencia se ace, en el conortde un cuarto con aire acondicionado, aun8ue una &entilaci$n adecuada sie%(re es cr'tica.Una nota i%(ortante: si el %aterial 8ue se est) soldando est) sucio, entonces la reglaanterior (uede no a(licar. Por esa raz$n, uno de los adagios %)s antiguos e i%(ortantesacerca de la +A- es <li%(iar * li%(iar un (oco %)s=l %aterial base 8ue est) soldando debe li%(iarse *a sea con una broca, con un tra(o o conun co%(uesto 8u'%ico a(ro(iado (ara obtener la &entaa (lena de la +A-. ?i no est)seguro del %eor %étodo de li%(ieza (ara el %aterial 8ue est) soldando, &erii8ue con sudistribuidor local de soldadura.Final%ente, otra raz$n (or la 8ue la +A- se usa con recuencia es 8ue ésta no re8uierede%asiada li%(ieza des(ués de soldar. Por ee%(lo, no tendr) 8ue retirar escoria ni (ulir sal(icaduras des(ués de la soldadura. ?in e%bargo, note 8ue es (osible 8ue tenga 8ue, osi%(le%ente desee (ulir una soldadura (or arco de tungsteno con gas (or razones estéticas.



APE#A#EO? APROPEAGA?

Gico todo lo anterior, la +A- suena genial "no0 Hien, (ues lo esI (ero s$lo bao lascircunstancias correctas. as buenas a(licaciones 6es(ecial%ente (ara %aterial con unes(esor %enor a una (ulgada7 inclu*en:

•

rabao auto%otriz, inclu*endo aulas de seguridad, casis * esca(es• A(licaciones de alto &oltae de #A, inclu*endo conductos• A(licaciones de (etro8u'%ica * tuber'as• Arte en %etal * a(licaciones orna%entales• !anteni%iento * re(araciones, inclu*endo erra%ientas * co%(onentes de

%)8uinas

. ANTECEDENTES:a soldadura E+ 6del inglés tungsten inert gas7 o soldadura +A- 6del inglés gas tungstenarc elding7 se caracteriza (or el e%(leo de un electrodo (er%anente de tungsteno, aleado a

&eces con torio o circonio en (orcentaes no su(eriores a un 2K. l torio en la actualidadest) (roibido *a 8ue es alta%ente (erudicial (ara la salud. Gada la ele&ada resistencia a late%(eratura del tungsteno 6unde a 341B L#7, aco%(a9ada de la (rotecci$n del gas, la (untadel electrodo a(enas se desgasta tras un uso (rolongado. os gases %)s utilizados (ara la (rotecci$n del arco en esta soldadura son el arg$n * el elio, o %ezclas de a%bos.a gran &entaa de este %étodo de soldadura es, b)sica%ente, la obtenci$n de cordones %)sresistentes, %)s dúctiles * %enos sensibles a la corrosi$n 8ue en el resto de (rocedi%ientos,*a 8ue el gas (rotector i%(ide el contacto entre el o;'geno de la at%$sera * el ba9o deusi$n. Ade%)s, dico gas si%(liica notable%ente el soldeo de %etales errosos * noerrosos, (or no re8uerir el e%(leo de deso;idantes, con las deor%aciones o inclusiones deescoria 8ue (ueden i%(licar. Otra &entaa de la soldadura (or arco en at%$sera inerte es la

8ue (er%ite obtener soldaduras li%(ias * unior%es debido a la escasez de u%os * (ro*eccionesI la %o&ilidad del gas 8ue rodea al arco trans(arente (er%ite al soldador &er clara%ente lo 8ue est) aciendo en todo %o%ento, lo 8ue re(ercute a&orable%ente en lacalidad de la soldadura. l cord$n obtenido es (or tanto de un buen acabado su(ericial, 8ue (uede %eorarse con sencillas o(eraciones de acabado, lo 8ue incide a&orable%ente en loscostes de (roducci$n. Ade%)s, la deor%aci$n 8ue se (roduce en las in%ediaciones delcord$n de soldadura es %enor.#o%o incon&enientes est) la necesidad de (ro(orcionar un luo continuo de gas, con lasubsiguiente instalaci$n de tuber'as, bo%bonas, etc., * el encareci%iento 8ue su(one.Ade%)s, este %étodo de soldadura re8uiere una %ano de obra %u* es(ecializada, lo 8ueta%bién au%enta los costes. Por tanto, no es uno de los %étodos %)s utilizados sino 8ue se

reser&a (ara uniones con necesidades es(eciales de acabado su(ericial * (recisi$n.Co* en d'a se est) generalizando el uso de la soldadura E+ sobre todo en acerosino;idables * es(eciales *a 8ue a (esar del %a*or coste de ésta soldadura, debido alacabado obtenido en nuestros d'as, las e;igencias tecnol$gicas en cuanto a calidad *coniabilidad de las uniones soldadas, obligan a ado(tar nue&os siste%as, destac)ndoseentre ellos la soldadura al arco con electrodo de tungsteno * (rotecci$n gaseosa 6E+7. l (roceso E+ es %u* utilizado en la industria ali%entaria * ar%acéutica gracias a 8ue es un (roceso %u* li%(io 8ue no dea residuos * no conta%ina el %etal base. Una &entaa %u*grande del (roceso E+ es 8ue se (uede controlar de %anera %u* (recisa la te%(eratura * (or lo tanto la soldadura (uede (enetrar aceros de gran es(esor * es ideal (ara soldar untas biseladas 8ue necesitan de gran (recisi$n (or8ue son untas 8ue ser)n so%etidas a grandes

esuerzos %ec)nicos.

https://es.wikipedia.org/wiki/Wolframio



https://es.wikipedia.org/wiki/Torio

https://es.wikipedia.org/wiki/Circonio

https://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura

https://es.wikipedia.org/wiki/Arg%C3%B3n



https://es.wikipedia.org/wiki/Helio

https://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3n


https://es.wikipedia.org/wiki/Torio

https://es.wikipedia.org/wiki/Circonio

https://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura


https://es.wikipedia.org/wiki/Helio





1. l siste%a E+ es un siste%a de soldadura al arco con (rotecci$n gaseosa, 8ueutiliza el intenso calor de un arco eléctrico generado entre un electrodo de tungstenono consu%ible * la (ieza a soldar, donde (uede o no utilizarse %etal de a(orte. ?eutiliza gas de (rotecci$n cu*o obeti&o es des(lazar el aire, (ara eli%inar la (osibilidad de conta%inaci$n de la soldadura (or el o;'geno * nitr$geno (resente enla at%$sera. a caracter'stica %)s i%(ortante 8ue orece este siste%a es entregaralta calidad de soldadura en todos los %etales, inclu*endo a8uellos di'ciles desoldar, co%o ta%bién (ara soldar %etales de es(esores delgados * (ara de(ositarcordones de ra'z en uni$n de ca9er'as.

as soldaduras ecas con el siste%a E+ son %)s uertes, %)s resistentes a la corrosi$n *%)s dúctiles 8ue las realizadas con electrodos con&encionales. #uando se necesita altacalidad * %a*ores re8ueri%ientos de ter%inaci$n, es necesario utilizar el siste%a E+ (aralograr soldaduras o%ogéneas, de buena a(ariencia * con un acabado co%(leta%ente liso.

6. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL #o%(arar las caracter'sticas * (ro(iedades de las uniones soldadas con

* sin %aterial de a(orte utilizando el (roceso +A-.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Obtener resultados 8ue lle&en a una elecci$n del %étodo de soldeo+A- $(ti%o (ara (lancas delgadas de acero estructural.

Reducir los costos de abricaci$n de dierente estructura %et)licasabaratando los (rocesos de soldadura A+-.

!. METODOLOG"An el (resente se %uestra el (rocedi%iento 8ue se e%(leara (ara la realizaci$n de loscu(ones * (robetas, as' co%o los %étodos 8ue se siguieron (ara la caracterizaci$n *deter%inaci$n de las (ro(iedades de las uniones soldadas * el %aterial base, aceroA?! A3/.

!.1 PREPARACIÓN DE CUPONES

!.1.1 CARACTER"STICAS NOMINALES DEL MATERIAL BASE

Para el (resente trabao, se utilizar)n (lancas de acero A?! A3/ de 2 %il'%etros dees(esor. as caracter'sticas 'sicas * %ec)nicas, * la co%(osici$n 8u'%ica del acero A3/

se %uestran en las tablas 1 * 2 res(ecti&a%ente. Al acero A?! A3/ e%(leado se leizo un an)lisis 8u'%ico, cu*os &alores obtenidos se a(recian en la tabla 3.

Tabla 1. Propiedades físicas y mecánicas del acero estructural ASTM A36[2

P#$%&'()('* F+*&,)*Gensidad MNB kg /m

3

P#$%&'()('* M',-&,)*suerzo %'ni%o a la tracci$n 4BB B !Pasuerzo de luencia, %in 2B !PaAlarga%iento en 2BB %%, %in 2B K

Alarga%iento en B %%, %in 23 K!$dulo el)stico 2BB +Pa



#oeiciente de Poisson B,2/

Tabla 2. !omposici"n #uímica nominal del acero A36[2

E/'0'$* A/')'* P$#,')' 0-&0$#arbono B,2/!anganeso o re8ueridoF$soro !a; B,B4Azure !a; B,B?ilicio B,4#obre B,2

Tabla 3. !omposici"n #uímica del acero ASTM A36 empleado

E/'0'$* A/')'* P$#,')'

#arbono B,1Q!anganeso B,2N?ilicio B,B/F$soro B,B14Azure B,BB2 i8uel B,1#ro%o B,B3!olibdeno B,BB#obre B,B

!.2 EUIPAMIENTO DE SOLDADURA: MÁUINA DE SOLDADURAGTWA

Para (oder realizar este trabao de in&estigaci$n, usare%os la %)8uina desoldadura de (roceso +A- !inarcig 1NBS, 8ue se %uestra en la igura M.1.Ade%as los datos tenicos de esta %a8uina se %uestra en la tabla M.3.

MinarcTIG 180

Voltaje de suministro 1 ~ 230V ±15%, 50 / 60 Hz

Fusible 16 A

able de !one"i#n 3"2,5 mm2 $ 3 m

eso &!on !ables de suministro' ()* + & *,- +'

.ano de soldadura 5A / 10,2V $ 1*0A / 1(,2V

1. ?o(lete2. Abrazadera de retorno a tierra.3. ncendidoTA(agado interru(tor

(rinci(al 61/ a%( ali%entaci$n dered ta%bién debe ca%biar en elz$calo7.

4. #able de tensi$n de ali%entaci$n.. #onector a (resi$n %anguera de gas

(rotector.



i!ien!ia a m"ima !orriente 0,(5

orriente nominal 35% 1*0A / 1(,2V

orriente nominal 100% 120A / 1-,*V

lase de rote!!i#n 23

4imensiones e"ternas & " " H' -00 " 1*0 " 3-0 mm

T)5/) !.3. Gatos técnicos del e8ui(o !inarcE+ 1NB 35

!.3 CONSUMIBLES

!.3.1 MATERIAL DE APORTE

Para los cu(ones soldados con %aterial de a(orte se utiliz$ el RMB ?>/, 8ue son&arillas recubiertas de cobre 8ue tienen un alto contenido de %anganeso * silicio. lRMB ?>/ es es(ecial (ara soldar aceros al carbono utilizando el (roceso +A-. os

gases reco%endados (ara soldar con este %aterial de a(orte son el Arg$n (uro * elCelio. a co%(osici$n 8u'%ica del %aterial de a(orte de(ositado se %uestra en la tabla.

Tabla $. !omposici"n #uímica del material de aporte depositado

E/'0'$* )/')'* P$#,')'#arbono B,B/ B,12!anganeso 1,3 1,/?ilicio B,M 1,BF$soro B,B2Azure B,B2

!.3.2 GAS DE PROTECCIÓN

Para el soldeo de los cu(ones (ara los ensa*os, se utiliz$ 1BBK arg$n e%(leando uncaudal de Q litrosT%in en la realizaci$n de todos los cordones de soldadura. l arg$n esel %)s abundante de los gases raros del aire 6B.QK en &olu%en7. s incoloro, inodoro *sin sabor. s un gas no t$;ico, no inla%able * un 3BK %)s (esado 8ue el aire. sinerte, caracterizado (or una (erecta estabilidad 'sica * 8u'%ica a cual8uier te%(eratura * (resi$n. l arg$n es un e;celente conductor de electricidad * no escorrosi&o.

!.4. EJECUCIÓN DE UNIONES

!.4.1. ELABORACIÓN DE JUNTAS

Para la realizaci$n de los cu(ones de soldadura, se utilizaron (lancas de acero A?!A3/ de 1B ; 2BB %% * de 2 %% de es(esor co%o %uestra la igura 3.2.

. REFERENCIAS

1. Schwedersky, 2011

2. A%erican ?ociet* or esting and !aterials, 1QQN Annual HooV o A?! ?tandards Eronand ?teel Products, Wol. B1.B4, 1QQN.



3. #at)logo !inarcig!1NB.

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