Cuestionario SOLDADURA

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE
CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
CUESTIONARIO #30
SOLDADURA
ESTUDIANTE:
• Choque Mattos Sabrina Abril
• Escobar Blanco Luis Rivaldo
• Ocaña Jallaza Gemer Limber
• Siles Sanchez Brayan Charly
• Tancara Canelas Albert Bryan
• Vasquez Claure Nataly Deysi
DOCENTE: Galo Valdez J.
MATERIA: Tecnología Mecánica II
COCHABAMBA - BOLIVIA
CUESTIONARIO DE SOLDADURA DE ARCO
1. Agrupe los siguientes códigos de acuerdo a:
a. Códigos de diseño.
b. Código de fabricación.
c. Código de calificación de procedimientos y soldadores.
Códigos ASME IX, Código API 1104 y Structural welding Code – AWS D1.
R.- c. Código de calificación de procedimientos y soldadores. (Códigos ASME IX )
La Sección IX del Código ASME para calderas y recipientes a presión,
Establece los requerimientos de calificación de soldadores y procedimientos de soldadura para
ser aplicados en la fabricación, reparación y m mantenimiento de equipos sometidos a presión ,
Calderas y equipos relacionados. También se aplica las tuberías a presión para conducción de
vapor y tuberías a presión de plantas de procesos, petroquímicas, químicas, refinerías, entre
Otras. Esta norma es referenciada para su uso po r varios Códigos constructivos, tales como e l
ASME BPVC Sección VIII y Sección I, así como también por ASME B 31.1, B 31.3 y B 31.8.
b. Código de fabricación.
(Código API 1104)
Segundo denominación “API” son las siglas en Ingles del Instituto Americano del Petróleo , su
relación con soldadura es a base de la norma A PI 1104, que e s utilizada ampliamente en la
construcción por soldadura de Líneas de tuberías para el traslado de Petróleo y derivados,
ahora esta norma te pide que los soldadores pasen una prueba de soldadura con éxito según
Sus requerimientos los cuales pueden ser solo soldador simple y múltiple en tuberías o cañerías,
Bajo un procedimiento de soldadura ya establecido y calificado por esta misma norma A PI 1104.
a. Códigos de diseño.
(Structural welding Code – AWS D1 )
Este código cubre los requerimientos para cualquier tipo de estructura soldada realizada con n
Acero al carbono y de baja aleación para construcción.
2. Cuál es la diferencia entre: una Especific ación de Procedimiento de Soldadura (EPS o
WPS) y un Registro de calificación de procedimiento (PQR o RCP)
R.- La especificación de procedimiento de soldadura es básicamente un documento que
contiene las directrices y variables que permiten realizar la soldadura basándose en los
requerimientos del código que se ha de utilizar, la información necesaria para orientar
al Operador que realice la soladura, en cambio un Registro de calificación de procedimiento es
que
se encarga de calificar las variables que se han de utilizar en el W PS, mediante en sayos o
pruebas, una vez que se han obtenido los resultados deseados, se plasma la información de
estas variables de soldadura en un documento, es en base a este PQR que se elabora uno
O Varios WPS.
3. ¿Cuáles son las cuatro posiciones básicas de soldadura? – para que sirve determinar
Las mismas
.
Posición plana o de nivel
•
En esta posición la pieza recibe la soldadura colocada en posición plana a nivel.
El metal de la soldadura se deposita sobre el metal base.
El metal base actúa como soporte
Posición vertical
•
hacia la parte superior llamada Superior vertical y otra, de la parte superior de la unión
hacia abajo llamada Bajada vertical.
4. ¿En qué posición está el tubo que rueda horizontalmente durante la soldadura?
a] 2G. b] 1G. c] 6G. d] 5G. e] 5F
a] 2G
Los códigos de soldadura definen las posiciones de soldadura de producción de m anera muy
Específica. Visualice dos p lacas colocadas planas sobre la m esa. Esa placa puede rotarse en dos
planos: uno en el cual usted agarra la p laca en un extremo de
la soldadura y la su be y la Baja (eje de inclinación), y e l otro en el cual usted agarra un
borde paralelo al eje de soldadura y la sube y la baja (eje de rotación de cara)
5. La posición de soldadura de tubos 6G es una combinación de:
a) Las posiciones planas y horizontales. b) Las
posiciones horizontal y vertical.
c) Todas las posiciones de soldadura.
R.- c) Todas las posiciones de soldadura.
Las soldaduras son de tres tipos principales: soldaduras plana s, que son las más fáciles de hacer,
soldaduras autógenas horizontales y verticales, que son más difíciles y más exigentes. Esto es
debido a que el metal de relleno fundido fluye hacia abajo durante el proceso de soldadura, y
llega dentro de la cavidad de la articulación por medio de la gravedad. En una Soldadura vertical,
esto puede ocurrir muy rápidamente, por lo que requiere mucha práctica. En la soldadura, una
posición 6G requiere que un tubo que se coloque
en un ángulo de 4 5º con Respecto al otro, ambos horizontalmente. Esto presenta una
posición muy difícil p ara un Soldador, que utiliza t odas sus habilidades y una variedad de
posiciones del cuerpo para llevar a cabo la más difícil de las soldaduras 6G: la soldadura por encima.
6. a) Realizar la simbología correspondiente a los siguientes croquis de soldaduras, Según la
Norma ANSI/AWS A2.4-93
b) Realizar el croquis correspondiente para cada símbolo de soldadura, según la Norma
ANSI/AWS
7. ¿Qué función cumple el recubrimiento de los electrodos en la soldadura? Indique la
Función del polvo de Fe.
Función Metalúrgica
•
Ciertas características del cordón resultante mediante el empleo de ciertos elementos en la
composición del revestimiento y de la varilla que se incorpora en el baño del cordón
durante el proceso de soldadura.
• se e vitan choques térmicos que provoquen la aparición de estructuras más Frágiles. Ello
se consigue porque las escorias producidas quedan flotando en el baño de Fusión y forman una
capa protectora del cordón, que además sirve de aislamiento
térmico Que reduce su velocidad de enfriamiento
Función eléctrica
•
•
•
óxidos de Fe y Ti que lo favorecen.
garantizar un cordón con buen aspecto.
función de servir de aglutinante a los demás elementos de la composición del
Revestimiento
Función física
• Formación de escorias estas permiten disminuir la velocidad de enfriamiento del baño,
Mejorando las propiedades mecánicas y metalúrgicas del cordón resultante.
• Gas de protección. P or otro lado, la función protectora se consigue med iante la fo rmación
De un gas protector que elimina el aire circundante y los elementos nocivos que ello
Conlleva como son el oxígeno presente en la atmósfera (que produce óxidos el metal), El
nitrógeno (da dureza y fragilidad al cordón) o el hidrógeno (introducemá s fragilidad a La unión).
• Versatilidad en el proceso. La presencia del revestim iento en el electrodo va a permitir
Ejecutar la soldadura en todas las posiciones.
• Concentración del arco. Logrando u na mayor concentración del arco se consigue mejor
Eficiencia en la soldadura y disminuir las pérdidas de energía
8. ¿Cuáles de las siguien tes características dependen del tipo de recubrimiento del
Electrodo?
a) Penetración.
b) Diseño de junta.
c) Forma del cordón obtenido.
d) Posición de soldadura para la que es apta.
e) Tipo de corriente en que opera correctamente. R.a) Penetración.
e) Tipo de corriente en que opera correctamente.
El electrodo o varilla metálica suele ir recubierta por una combinación de materiales diferentes Según el
empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: eléctrica para Conseguir una buena
ionización, física para facilitar una buena fo rmación del cordón de Soldadura y metalúrgica para
conseguir propiedades contra la oxidación y otras características. Las soldaduras con electrodos son
realizadas tanto en corriente alterna como continua. En la Alterna es p posible la utilización de
electrodos de diámetros mayores a
los usuales, mientras que
En la corriente continua es poco factible la soldadura de elementos g ruesos, aunque produce
Un arco m ás estable y fácil de encender. En cuanto a soldadura con elec trodo revestido se Refiere,
solo se efectúa a pequeña esa la, ya que se conoce q UE su aplicación es enteramente
Manual, no siendo posible su automatización.
En toda realización d e solda dura es ne cesario que se consiga una junta que cumpla con las
Características del metal que funge como base, sino, es muy probable que la so ldadura tenga Una te
rminación porosa y sea frágil, debido a que el oxígeno y el nitrógeno habrán sido Absorbidos por e l
metal en estado de fusión. Soldadura TIG o, soldadura por electrodo no Consumible, se caracteriza por
el empleo de un electrodo fijo que usualmente es de tungsteno, En cuyo proceso el metal que
constituirá el cordón de soldadu ra debe ser adicionado en el Exterior, aunque podría no ser n ecesario,
si se da e l caso que las p iezas a soldar sea n Específicamente d elgadas. Lo s gases más utilizados son e l
argó n, el helio, y mezclas de am bos.
El helio, gas noble, es más usado en los Est ados Unidos, ya que lo ob tienen m ás barato e n
Yacimientos de ga s natural. Este g as deja un cordón más ap lastado y de poca penetración, Como es el
caso d el argón. Una combinación de helio y argón proporcionará un cordón de Soldadura con
cualidades referentes a ambos. Esta soldadura puede tratarse tanto en corriente Alterna como continua.
En la segunda las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta Polarización
obteniendo más profundidad y mayor duración del electrodo. En esta soldadura de Protección gaseosa
se producen soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y p royecciones, por tanto, la
movilidad del gas perm ite al soldador ver claramente lo que está Haciendo en todo momento, lo que
repercute favorablemente en la calidad de la soldadura.
9. ¿Cuál es el motivo de resecar los electrodos revestidos? De ejemplos en los cuales se
Realiza y especifique temperatura y tiempo recomendado.
R.- Se hace el rese cado de los electrodos revestidos con el fin de evitar un exceso de hidrogen o
En los mismos, lo cual puede derivar en defectos en la operación. Todo s los elect rodos es
Afectados por la humedad en algunos solo produce cambios en las características de la
Soldadura como la estabilidad del arco eléctrico y la apariencia del revestimiento. En los
Electrodos de bajo contenido de hidrogeno además de los cambios ya men cionados, hay una
Baja en las características mecánicas del metal depositado (porosidad, socavación y
figuración)
EJEMPLO. - Lincoln Electric
El almacenamiento de electrodos recubiertos en su embalaje original
Requiere áreas de almacenamiento con humedad y temperatura
Controladas.
Las condiciones de almacenaje recomendadas incluyen:
• Temperatura 17-27°C, humedad relativa ≤60%
• Temperatura 27-37°C, humedad relativa ≤50%.
• Las cajas de electrodos deben ser almacenadas en un máximo de 7
Capas.
10. Describir el papel del revestimiento de l electrodo o del fundente en la soldadura
Protegida por escoria y mencionar algunos procesos de estas características.
R.- El revestimiento del electrodo cumple varias funciones, como:
• Gases de la atmosfera.
• formación de óxido s y otras inclusiones, protegiendo el charco de soldadura
con la
• Escoria que resulta de este.
• Que la soldadura se vuelva frágil
Un ejemplo de proceso de soldadura que usa el electrodo revestido es la soldadura SMAW
11. De ejemplos de electrodos revestidos que posean alta penetración y sus respectivas
Especificaciones según AWS
CLASIFICACION
AWS
12. Seleccionar posibles electrodos revestidos para soldar una chapa de 3 mm de
Espesor de acero de bajo carbono.
En la soldadura, ¡cómo seleccionar un
Electrodo es una de las claves de un Resultado
exitoso! Y al existir u na gran Variedad de
modelos y tipos de Electrodos, se deben
considerar una serie
De aspectos al momento de seleccionarlo. Se
debe buscar un electrodo que coincida Con las
propiedades de composición y Resistencia del
metal el cual será la base. Seguidamente se
buscará el tipo de Electrodo adecuado a la
superficie que se Soldará, para ello se fijaran
en el tercer
Número del electrodo: E601.El e electrodo se
Puede usar con A C o DC. Analiza e l diseño De la
unión y el ensamble que requiere y Selecciona el
electrodo que brinde las Mejores características
de penetración
Para materiales delgados es recomendable Usar
un E6013 para lograr un arco ligero y suave. Para
soldar m arteriales gruñe SOS y Pesados o con
diseños complicados de Uniones, debes usar un
electrodo de ductilidad máxima.
Si el amb iente tiene baja o al ta temperatura,
ondas de choque, lo m ejor para u sar es un
electrodo de b ajo hidrógeno como el E7018, que
también son conocidos como electrodos básicos.
Un factor más para
considerar es la p roducción. Si se tra baja en
posiciones planas, se
debe usa r un e lectrodo E7014 o E7024, tales que co ntienen polvo de hierro y brindan
velocidades altas de deposición.
13. Seleccionar un electrodo revestido para soldar un acero ASTM A 36 (acero al carbono
Para usos estructurales). R.-
14. Seleccionar un electrodo revestido para soldar un acero SAE 4140. La
Selección del electrodo es un E8018-B2
R.- Emelec rodo 8018 -B2 está formulado especialmente Para
soldar aceros, donde se requiere alta resistencia Mecánica.
Se usa con frecuencia en plataformas Petroleras,
construcción naval, columnas de alta Presión, plantas
termoeléctricas y refinerías
Este electrodo de bajo contenido de hidrógeno, es apto
Para soldaduras en toda posición con CC. Su bajo
Contenido de hidrógeno previene la figuración del
Cordón y la zona afectada térmicamente, al suelda
Este casi si usamos un electrodo con afilado puntiagudo, la transferencia de energía será más
Alta
19. Se ha indicado que la velocidad de enfriamiento e s mayor en e l proceso GMAW que
en e l SMAW y que e s mayor la probabilidad de que ocurra fisuras e n la ZAC en los aceros
Templarles. ¿Cuál e s la razón principal por lo que la velocidad de enfriamiento del metal de
soldadura es mayor en GMAW que en SMAW?
R.- Las temperaturas generadas en el GMA W son relativamente bajas; en consecuencia, este
método sólo es adecuado para láminas y secciones delgadas de m enos d e 6 mm (0.25
pulgadas), porque en caso contrario podría presentarse una fusión incompleta. Estepr o ceso es fácil
de usar y se utiliza m ucho para secciones delgadas de metales
ferrosos . Lo s sistemas de arco por pulso se usan para partes delgadas de metales ferrosos y
no ferrosos . En soldadura SMAW la temperatura alcanzada en el arco eléctrico supera fáci lmente los
5.000 grados centígrados medido s en su punto central lo que genera una fusión ca si instantánea de
l metal. Este p roceso no es aplicable a metales con bajo punto de fusión como el zinc, plomo,
estaño y sus aleaciones debido a que el intenso calor del arco es excesivo para ellos.
20. a) ¿Por qué no se recomienda CO2 como gas de protección en la soldadura de aceros Inoxidables?
b) Dar las condiciones y características de los distintos tipos de Transferencias en el proceso
GMAW?
R.a) Un gas reactivo, el CO2 se separa en monóxido de carbono y oxígeno libre en el
calor del arco. Lu ego el oxígeno se combina con elementos q ue se transfieren a
través del arco para formar óxidos del pozo de soldadura en forma de escoria y de nuevo el
ciclo. Para poder realizar este tipo de sol dadura se tie nen que cumplir estas generando una gran
cantidad de humo y vapores. Ga s reactivo que produce un efecto oxidante, el CO2 se usa con
frecuencia en su forma pura para soldar acero al carbón, debido a que se consigue fácilmente y
produce buenas soldaduras consistentes a bajo costo. S in embargo, dado que no soporta
procesos d e transferencia po r rocío, su uso está limitado a los modos de corto circuito y globular. De
hecho, una de las mayo res desventajas del CO2 es su fuerte transferencia globular con una
Salpicadura característica.
El CO2 tiene un bajo costo por unidad, pero n o siempre se traduce en el más bajo costo por
centímetro De soldadura depositada. Una menor eficiencia de deposición, causada por la pérdida
por salpicadura, puede influir en el costo final de la soldadura. En el proceso global de soldadura, el
costo del gas de protección es muy bajo, normalmente de 3 a 5 por ciento, mientras que la mano de
obra supera el 75 por ciento del costo.
b) E n este tipo de transferencia en soldadura MIG MAG con máquinas semiautomáticas, el
fundente se va alargando hasta que una gota toca el metal base y a causa de la tensión
superficial se separa la unión del material de aportación. En
este momento entre el material base y de aportación, se genera un cortocircuito, aumentando la
intensidad, las fuerzas axiales rompen la u nión entre la gota de soldadura y el hilo, volviendo a
restaurar el arco para empezar
- Tensión y densidad de corriente bajas.
- Utilización de polaridad inversa o positiva.
- Gas de protección CO2 o mezclas de Ar/CO2.
Con este tipo de a rco se sueldan pieza s de espesores reducidos, porque la energía aportada Es
pequeña en relación con otro tipo de transferencias. Es ideal para soldaduras en vertical, en Cornisa y
bajo techo, porque el baño de fusión es reducido y fácil de controlar
Cuando se opera con este tipo de arco, el hilo se va fundiendo por su extremo a través de gotas
Gruesas de un diámetro hasta tres veces mayor que el de l electrodo. Al mismo tiempo, se
Observa como las gotas a punto de d esprenderse van oscilando de un lado hacia otro. Como
Puede deducirse, la transferencia del metal es dificultosa, y, por tanto, el
arco inestable, de poca
Penetración, y se producen numerosas proyecciones. Se trata de un método que no se utiliza
En la práctica, pero que pu ede a parecer cuando se efectúa el reglaje de un equipo de soldad. El a rco
suele comportarse de esta forma cuando hay valores grandes d e tensión y bajos de
Intensidad, o también cuando se utiliza polaridad directa o negativa
21. En el proceso GMAW la corriente de soldadura se regula mediante:
a) El diámetro del alambre.
b) La fuente de poder
c) La velocidad del alambre.
d) Caudal de gas.
R.c) La velocidad del alambre.
Si to das las demás variables se mantienen constantes, e l ampe raje de soldad era varía con
Lavelocidad de alimentación del electrodo o con la rapidez de fusión s iguiendo una relación no Lineal.
Al variarse la velocidad de alimentación, e l ampe raje de soldadura varía de manera Similar si se emplea
una fuente de potencia de voltaje constante. Esta relación entre la
corriente de soldadura y la velocidad de alimentación n del alambre se muestra en la
figura para electrodos
De acero al carbono:
Como puede verse en la fig. da, cuando se aumenta el diámetro del electrodo (manteniendo la Misma
velocidad de alimentación) se requiere una corriente de soldadura más alta. La realicen Entre la
velocidad de alimentación del electrodo y la corriente de soldadura depende de la Composición
química del electrodo.
22. De acuerdo con la Norma AWS A5.2 0 que e specifica los requerimientos que deben cumplir los ele
ctrodos tubulares pa ra soldadura de aceros al C, estos se clasifican segú n
(cual o cuales de los siguientes ítems):
a) Se usan con protección gaseosa o sin ella. b) Se
usan en una o multi pasadas.
c) Las posiciones de soldadura para las que son aptas. d) Las
propiedades mecánicas del metal de aporte puro.
e) Se usan en CC (+) o CC (-).
Según la norma actualizada AWS A5.2 0, los e lectrodos tubulares para aceros al Carbono
Cumplen con los requerimientos de:
a) La designación del uso del gas protector
d) Designación de posiciones de soldadura para las que son aptas
23. ¿Qué es la corriente de transición en el proceso GMAW?
R.- En el proceso GMAW se pueden ver algunos mecanismos de transfe rencia de metal y se Presentan
tres tipos de transferencias básicos de los cuales la corriente de transición ocurre en El siguiente:
Transferencia por aspersión
Elevando los nivele s de corriente y voltaje más allá de los límites de la soldadura por co rto circuito
y la g lobular, la transferencia del metal se convierte en un arco
eléctrico que produce un
Rocío de metal (Sp ray Arc). La corriente
mínima con la cu al esto o curre e s llamada "corriente de Transición”.
Existe u na variación de la técnica de rociado conocida como "Soldadura de Arco Rociado Pulsada"
también conocida como soldadura pulsada. En la soldadura pulsada, la corriente es variada entre los
valores bajos y altos, la baja co rriente está por debajo de la corriente de transición, mientras que el v
alor a lto se mantiene bien dentro de la región de arco rociado, el metal de aporte es solo transferido
al metal base durante el periodo de alta corriente.
24. ¿Por qué se usa la corriente alterna para soldar Aluminio y sus aleaciones?
R.- En un principio, las soldadoras con corriente alternan (CA) eran muy po co fiables, por lo Tanto, se
usaba corriente continua (CC) en casi todas las aplicaciones, incluida la soldadura de Aluminio. La m
ayoría usaba corriente continua con electrodo n egativo (DCEN) y helio puro. Es to producía buenas
soldaduras, pero la entrada de calor era difícil de controlar, requería
una gran
Cantidad de limpieza previa y el helio era costoso. También se usó DCEP (corriente contin ua Con
electrodo positivo) y aunque producía una acción de ataque químico o limp ieza, calentaba,
Deformaba y erosionaba seriamente el tungsteno, incluso a bajos amperajes.
Por lo tanto, la te cnología perfeccionó las má quinas co n CA y con ello se lograron m uchas Ventajas.
Hoy en día, la soldadura de aluminio con TIG se realiza con equi pos de corriente Alterna, ya que:
• Permiten aprovechar la propiedad de limpieza de la fuente de alimentación para e liminar La
capa de óxido. La CC no ofrece las prop iedades de l impieza n ecesarias para romper Esa capa de
óxido.
• Las máquinas de soldadura más modernas con controles de equilibrio de CA permiten l
Ajuste preciso de la corriente en función del espesor del material, la penetración de la
Soldadura y el área de limpieza deseada, lo que afectará el perfil de l cordón y la apariencia de la
soldadura.
25. ¿Por qué se usa Tungsteno en el proceso GTAW?
R.- La elección del tipo de electrodo va a depender en gran medida del tipo de material que se quiere
soldar, del tipo de corriente con que se va a tra bajar y de las características operativas, el electrodo de
tungsteno o wolframio, empleado en la soldadura GMAW o TIG, es m uy duro y altamente refractario, su
punto de fusión e s de 3 400°C. Se d iferencia de los empleados en otr os procesos de soldadura por arco
eléctrico, porque no se funde co n el calor generado
y no aportamaterial a la soldadura, sin embargo, si se selecciona un e lectrodo incorrecto o se aplica
namperaje demasiado alto a lgunas partículas del electrodo pueden transf e rirse a travé s del arco.
26. ¿Cuándo utilizaría en el proceso GTAW con aporte y cuando sin aporte?
R.- El metal de aporte en el proceso de so ldadura GTAW no es necesario, puede usarse o no . Pero su
uso depende d el espes or del material que se quiere soldar y el tipo d e preparación
de
Junta.En este caso ya que g eneralmente el material de aporte se utiliza cuando se h an de sol darpiezas
co n espesores m ayores a los 2.5 milímetros, usaríamos el
metal de aporte para soldarpiezas con espesores ma yores a estos 2.5 milímetros, porque es n ecesario
biselar los extremos
de la so ldadura. y no se usarían materiales de aporte cuando el espesor del
material sea menor
a los 2.5 milímetros.
27. ¿A qué tipo de electrodo de T ungsteno corresponde un color naranja en la punta?
¿Cuál e s la corriente y diá metro de boquilla re comendado para un ele ctro do de 3,2 m m de
diámetro utilizado en DCEP y DCEN?
Electrodos WT:
• Ligeramente radioactivos por la carga
De torio
• Representan una gran amenaza para la
salud por lo que no deben utilizarse
• Propiedades de ignición mejoradas y
Mayor conductividad que los
Electrodos WP
28. ¿Por qué el proceso de s oldadura SAW no se adapta a todas las posiciones de soldadura?
R.- En virtud de que los defectos principales en el caso que nos ocupa son poros, consultamos la
literatura técnica especializada sobre este tóp ico en donde se define a los po ros com o cavidades ya
sea esféricas, planas o elongadas y, se relacionan con presión d e gas (incluyend o aire atrapado) que
excede la presión del me tal en un punto durante la solidificación. En Problemas de defectos de gas
atrapado existen varias fuentes posibles como:
• Composición del metal base.
• Composición del fundente.
• Limpieza en el metal base.
• Variables de operación.
Cuando el metal base tiene relativamente a lto carbono, o bien el fundente, aunado a la presencia de
humedad en uno u otro produce gas en forma de CO de acuerdo con la siguiente reacción. Esto también
ocurre con otros e lementos de aleación, como el Aluminio y/o el Silicio, según la reacción
El nivel de Oxígeno en el proceso SAW puede variar Signif icativamente dependiendo de la composición
d el fundente, los alto s nive les de Oxígeno asociados con fundentes ácidos q ue contienen grandes
porcentajes de Si02, es como resultado de la descomposición de este, esto es consistente con e l
incremento del conten ido d e Silicio en e l cordón cuando se usan fundentes ácidos.
Si la con taminación atmosférica fu era la razón del contenido de Oxígeno se espera que e l
Nitrógeno también esté alto. Similarmente, por la disolución de moléculas de Oxigeno e
Hidrógeno en forma de ione s. Sin embargo, así como en el caso del Nitrógeno, una po rción
d elas moléculas de 02 y H2 pueden disociarse o aún ionizarse bajo la temperatura de plasma delarco
eléctrico, en forma atómica.Otra fuente de Oxígeno
puede serla d escomposición de óx idos, especialmente de Si02, MnO
y FeOen e l fundente, en lareacción m etal escoria en e l charco durante e l proceso de soldadu ray
puede oxidar el Carbono y otros elementos de aleación en el metal líquido en la re acción.
Enel caso del Hidrógeno presente en la soldadura otras fuentes pueden ser humedad o grasa,
sinembargo, en el caso de la soldadura SAW, los ó xidos presentes en e l fundente son su scep tiblesa
descomponerse debido a las altas temperaturas de plasma del arco eléctrico liberando Oxígeno, debido
a que la estabilidad de los óxidos metálicos
29. Calcule el índice de Basicidad “IB” de los siguientes tipos de flux
R.- La basicidad se usa comúnmente para de scribir el com portamiento metalúrgico de un
Fundente de soldadura. El índice de ba sicidad es una relación entre compuestos bá sicos y Ácidos
(óxidos y fluoruros) de los que se compone el flujo. Hay varias fo rmas de calcular la Basicidad, y en
soldadura, la fó rmula de B oniszewski se ha convertido en la forma predom Inantede calcular la
basicidad. Labasicidad tiene una gran influencia en la
resistencia al impacto del metal de soldadura. El aumento de la basicidad reduce el contenido
de oxígeno y, por lo tanto,
El nivel de inclusión en el metal de soldadura. En consecuencia, la resisten cia al impacto
Aumentará y también, en cierta medida, la ductilidad del metal de soldadura. Los
flujos de soldadura se pueden dividir en tres grupos:
30. Completar la siguiente tabla:
31. ¿Por qué debe ser inerte el gas utilizado en un proceso GTAW?
R.- El gas utilizado e n un proceso GTAW debe ser inerte p orque así se pr otege la soldadura, con una a
tmosfera de gas ine rte que cubre un cha rco de soldadura y el e lectrodo no consum iblede tungsteno
que crea un arco y transfiere calor al metal base.
Su sigla significa Gas Tungsten Arc Welding y se traduce como soldadura p or ar co
eléctrico conelectrodo de tungsteno y p rotección gaseosa también es conocido en el medio co mún
comoTIG que significa Tungsten Inert Gas, ya que po see una zona de protección mediant e un gas
inerte que cubre un charco de soldadura y el electrodo no cons umible de tungsteno que crea
un arco y transfiere calor al m etal ba se, el gas generalmente es argón o una mezcla de gases inertes
que podrían ser argón y helio, no es indispensable un metal de aporte pero si se usa este, se coloca en
el arco eléctrico logr ando la fusión del m ismo con el m etal base, la p ileta líquida se m anipula
controlando la
correcta fusión de las partes; el proce so proporciona uniones
limpias y de gran calidad, tiene bajo riesgo de inclusiones de escoria y en muchas ocasiones simplifica
la limpieza final., p uede ser manual o a utomatizado, p ermite la ejecución de
soldaduras de alta calidad y excelente terminación sobre todo en juntas de pequeño espesor,
hablamos de esp esores de entre 0,2 m m a 3 mm, no rmalmente no supera los 10 mm, ya que para
estos espesores las consideraciones económicas tienden a favorecer los procesos con electrodo
consumible.
32. ¿En el proceso GTAW, es posible encender el arco sin el uso de la alta frecuencia?
R.- Normalm ente la longitud de l arco e léctrico, es aproximadamente 1 ½ veces el
d iámetro delelectrodo de tungsteno, no ob stante esta longitud depende mucho del soldador y l
a posición,pero se debe tener en cuen ta que la longitud del arco nunca deberá exce der los 5m m por
cuantoun arco muy largo disipa más calor sobre la superficie del metal base restándole profundidad y
fusión dentro del m etal, además e l arco se vue lve menos estable aumentando el riesgo de
contaminación tanto del me tal d e aporte como de l baño de fusión y pud iendo causar una mayor
deformación de la junta o costura
soldada.El avance d el arco para un d iestro, es de derecha a izquierda de ta l m anera que el c ordón
depositado queda a la derecha del soldador e n caso contrario de ser un siniestro deberá en lo
posible avanzar de izquierda a derecha, en ambo s casos el procedimiento para la finalización de la so
ldadura será reduciendo lentamente el aporte con la varilla al m ismo tiempo que se inclina la torcha
hacia el cordón depositado, alejan do suavemente el electrodo de la costura hasta que el arco quede
totalmente apagado, po r último se deja que e l gas protector continúe
su flu jo hacia
el b año fundido hasta que éste se torne de color oscuro, despué s del cual se corta el flujo gaseoso y
se retira la torcha.
33. En un proceso GMAW, una e xtensión libre del a lambre excesivamente larga, ¿Qué inconvenientes
presentaría?
R.- La extensión del electrodo es la distancia entre el extremo del tubo de contacto y la punta del electrodo. Un
aumento en la extensión del electrodo produce un aumento en su resist encia eléctrica. El ca lentamiento por
resistencia, a su vez, hace que se elev e la temperatura del electrodo, lo que aumenta ligeramente la tasa de fusión
del electrodo. La mayor resistencia eléctrica hace que aumente la caída d e voltaje entre el tubo de co ntacto y el
trabajo, cosa que es detectada por la fuente de
potencia, la cual compensa este a umento reduciendo la corriente.
Esto de inmediato reduce la tasa de fusión d el e lectrodo y p ermite que se acorte la longitud física del arco. En
consecuencia, a m eno s que haya un incremento de voltaje en la máquina
soldadora, el metal de a porte se depositará en una franja de soldadura ango sta y d e corona
alta
La extensión de electrodo deseable generalmente está entre 6 y 13 mm (1/4 y 1/2 pulg) para la transferencia en
cortocircuito y entre 13 y 25 mm (1/2 y 1 pulg) para los demás tipos de transferencia de metal.
34. ¿En qué se diferencia el proceso GMAW del FCAW?
R.- La p rincipal diferencia que e xiste entre estos dos procesos es el alambre de alimentación
que usan ambos, el alambre del p roceso GMAW es desnudo y consumible, en cambio
el del proceso FCAW contiene un flu x interno que desempeña funciones parecidas a las del
revestimiento de los electrodos en el proceso SMAW, estabiliza al arco, ajust a la composición química de la
soldadu ra al introducir elementos de a leación como desoxidante s
y genera humos
que protegen la soldadura de los gases de la atmosfera, también la protege con la formación de
escoria.
35. Un proceso semiautomático de soldadura. ¿Requiere mayor habilidad del soldad or?
R.- Requiere un grado de habilidad menor al manual, pero si debe ser un soldador calificado y con
competencias por que el soldador controla m anualmente la velocidad de avance del Electrodo, las demás
variables son preseleccionadas.
36.-¿Cuáles son las variables operativas que maneja el soldador en un proceso manual? R.
En un proceso de soldadura manual, el soldador controla varias variables operativas para asegurar una soldadura
de calidad:
● Corriente de soldadura: Ajusta la cantidad de corriente eléctrica que pasa a través del electrodo.
● Voltaje de soldadura: Controla la diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza de trabajo.
● Velocidad de avance: Regula la velocidad con la cual mueve el electrodo a lo largo de la junta de soldadura.
● Ángulo de inclinación del electrodo: Modifica el ángulo en el que sostiene el electrodo para influir en la
forma y penetración del cordón.
● Longitud del arco: Gestiona la distancia entre el electrodo y la superficie de trabajo para controlar la
temperatura y dirección del arco.
● Manipulación del electrodo: Emplea movimientos como tejido, oscilación lateral y circular para controlar
el depósito de metal y la distribución del calor.
● Selección del electrodo y metal de aporte: Elige el electrodo adecuado según el material base y
especificaciones de soldadura.
● Preparación y limpieza de superficie: Asegura que la superficie de trabajo esté limpia para una soldadura
de calidad.
Estas variables permiten al soldador adaptarse a diferentes condiciones y cumplir con los requisitos
específicos de cada proyecto de soldadura manual.
37.-¿Cuáles son las variables operativas que maneja el soldador en un proceso semiautomático? R.En un proceso de soldadura semiautomático, el soldador tiene control sobre varias variables operativas que
influyen directamente en la calidad y consistencia de la soldadura. Estas variables se pueden clasificar en dos
grupos principales:
1. Variables relacionadas con la fuente de energía:
●
●
●
●
Corriente de soldadura (I): Determina la cantidad de calor aportado al arco y, por lo tanto, la profundidad
de penetración y el ancho del cordón de soldadura. Una corriente más alta produce mayor penetración y
un cordón más ancho, mientras que una corriente más baja produce menor penetración y un cordón más
angosto.
Voltaje de soldadura (V): Afecta la estabilidad del arco y la forma del cordón de soldadura. Un voltaje más
alto genera un arco más estable y un cordón más convexo, mientras que un voltaje más bajo produce un
arco menos estable y un cordón más plano.
Tipo de corriente (CC o CA): La corriente continua (CC) se utiliza para la mayoría de las aplicaciones de
soldadura semiautomática, ya que proporciona un arco más estable y una mejor penetración. La corriente
alterna (CA) se utiliza principalmente para soldar aluminio.
Polaridad (CDCP o CCEP): La polaridad de la corriente continua (CC) afecta la distribución del calor en la
soldadura. La polaridad directa (CDCP) concentra más calor en el electrodo, lo que resulta en una mayor
penetración, mientras que la polaridad inversa (CCEP) concentra más calor en el material base, lo que es
útil para soldar materiales delgados.
2. Variables relacionadas con la técnica del soldador:
● Velocidad de desplazamiento: Determina la cantidad de calor aportado por unidad de longitud
●
●
●
●
de soldadura. Una velocidad de desplazamiento más rápida produce un menor aporte de calor y un cordón
de soldadura más delgado, mientras que una velocidad de desplazamiento más lenta produce un mayor
aporte de calor y un cordón de soldadura más ancho.
Distancia entre el electrodo y la pieza de trabajo: Afecta la forma del arco y la transferencia de metal. Una
distancia más corta entre el electrodo y la pieza de trabajo produce un arco más corto y una transferencia
de metal más rápida, lo que resulta en un cordón de soldadura más angosto
y penetrante. Una distancia más larga produce un arco más largo y una transferencia de metal más
lenta, lo que resulta en un cordón de soldadura más ancho y menos penetrante.
Ángulo del electrodo: Influye en la dirección del arco y la forma del cordón de soldadura. Un ángulo de 90
grados produce un cordón de soldadura recto, mientras que un ángulo menor a 90 grados produce un
cordón de soldadura con mayor penetración en el borde de la junta, y un ángulo mayor a 90 grados
produce un cordón de soldadura con mayor penetración en el material base.
Manipulación del electrodo: El soldador debe mantener un movimiento constante y uniforme del
electrodo a lo largo de la junta de soldadura. Un movimiento errático puede provocar variaciones en el
ancho y la penetración del cordón de soldadura.
Preparación de la junta: La superficie de la junta de soldadura debe estar limpia, seca y libre de
contaminantes. Las juntas mal preparadas pueden provocar poros, inclusiones y defectos en la soldadura.
38.-¿Es importante la altura o espesor de la capa de fundente en el proceso SAW?
Protección del arco: La capa de fundente actúa como un escudo protector alrededor del arco de soldadura
sumergido. Proporciona una barrera para evitar la oxidación y la contaminación del metal líquido y el arco
eléctrico, lo que ayuda a mantener la pureza y la calidad de la soldadura.
Control de la transferencia de calor: La altura o espesor de la capa de fundente puede influir en la transferencia de
calor durante la soldadura. Una capa de fundente más gruesa puede ayudar a controlar la velocidad de
enfriamiento y la distribución del calor en la zona de soldadura, lo que puede afectar la
formación de la microestructura y las propiedades mecánicas de la soldadura.
Estabilidad del arco: La capa de fundente también puede influir en la estabilidad del arco de soldadura. Un espesor
adecuado de la capa de fundente puede ayudar a mantener un arco estable y consistente, lo que es esencial para
una soldadura de alta calidad y una operación eficiente.
39.-Un electrodo descentrado, ¿En qué puede afectar a la soldadura?
En primer lugar, el electrodo descentrado puede generar una discontinuidad en la zona de soldadura, lo que puede
resultar en una deformación o un defecto en la unión. Al no estar alineado correctamente con la pieza de trabajo,
el electrodo puede causar una falta de fusión adecuada entre el metal base y el metal de aporte, lo que puede
resultar en una unión débil o defectuosa.
En segundo lugar, el electrodo descentrado puede causar una distribución desigual de la corriente en la zona de
soldadura. Esto puede provocar variaciones en la temperatura y la penetración de la soldadura, lo que a su vez
puede afectar la uniformidad y la calidad de la unión. Una distribución desigual de la corriente también puede
resultar en una falta de fusión o en la formación de porosidad en la soldadura.
Además, el electrodo descentrado puede afectar la distribución del metal de aporte en la zona de soldadura. Al no
estar centrado correctamente, puede haber una menor cantidad de metal de aporte depositado en un lado de la
unión, lo que puede resultar en una unión desequilibrada o con deficiencias en términos de resistencia y
durabilidad.
40.-Dibuje la sección transversal de un cordón de soldadura de una pasada realizada sobre una chapa (beadon-plate) e indique: a) El área metal base fundido., b) El área zona afectada por calor., c) El área del cordón de
soldadura.
41.-Calcular la energía de aportación o Heat Input y la energía Neta aportada de una soldadura
realizada con los siguientes parámetros: V = 24 Volts, I = 150 Amperes, v = 3 mm/seg
a) Con un Proceso SMAW
b) Con un Proceso SAW
c) Con un Proceso GTAW
R.Datos:
● Voltaje (V): 24 Volts
● Corriente (I): 150 Amperes
● Velocidad de desplazamiento (v): 3 mm/seg
Fórmulas:
Energía de aportación (Heat Input - HI):
● HI = (V x I) / 60
● HI = (24 V x 150 A) / 60
● HI = 600 J/seg
Energía neta aportada (Net Heat Input - NHI):
● NHI = HI x η
● η = Eficiencia del proceso (varía según el proceso)
Cálculo para cada proceso:
Proceso SMAW (Soldadura por Arco Manual con Electrodo Revestido):
●
●
●
●
η (Eficiencia) ≈ 0.65
NHI = HI x η
NHI = 600 J/seg x 0.65
NHI = 390 J/seg
Proceso SAW (Soldadura por Arco Sumergido):
● η (Eficiencia) ≈ 0.75
● NHI = HI x η
● NHI = 450 J/seg
Proceso GTAW (Soldadura por Arco de Tungsteno con Gas Inerte):
●
●
●
●
η (Eficiencia) ≈ 0.80
NHI = HI x η
NHI = 600 J/seg x 0.80
NHI = 480 J/seg
Interpretación:
●
●
●
●
●
La energía de aportación (HI) es la misma para todos los procesos, ya que depende de la corriente
y el voltaje.
La energía neta aportada (NHI) varía según el proceso debido a la diferencia en la eficiencia de cada uno.
El proceso GTAW tiene la mayor eficiencia y, por lo tanto, la mayor energía neta aportada.
El proceso SAW tiene una eficiencia intermedia y una energía neta aportada ligeramente mayor que el
proceso SMAW.
El proceso SMAW tiene la menor eficiencia y, por lo tanto, la menor energía neta aportada.
42.- Calcular el área transversal de un cordón de soldadura realizado en un acero con un proceso
SMAW con los siguientes parámetros:
V = 30 volts. I = 100 amp. V = 3
mm/s.
Um = 10 J/mm3. (Calor teórico necesario para fundir un material)
f1= 0,8 (Rendimiento del proceso) f2 = 0,3 (Rendimiento
térmico) R.Datos:
●
●
●
●
●
●
Voltaje (V): 30 Volts
Corriente (I): 100 Amperes
Velocidad de desplazamiento (v): 3 mm/s
Calor teórico de fusión (Um): 10 J/mm³
Rendimiento del proceso (f1): 0.8
Rendimiento térmico (f2): 0.3
Fórmulas:
Energía aportada por segundo (Qp):
●
Qp = (V x I) / 60
Energía neta aportada por segundo (Qn):
●
Qn = Qp x f1 x f2
Volumen de metal fundido (Vm):
●
Vm = Qn / Um
Área transversal del cordón de soldadura (At):
●
Cálculo:
At = Vm / v
1.
2.
Energía aportada por segundo (Qp):
○ Qp = (30 V x 100 A) / 60
○ Qp = 500
J/s
Energía neta aportada por segundo (Qn):
○ Qn = Qp x f1 x f2
○ Qn = 500 J/s x 0.8 x 0.3
○ Qn = 120 J/s
3. Volumen de metal fundido
(Vm):
○ Vm = Qn / Um
○ Vm = 120 J/s / 10 J/mm³
○ Vm = 12 mm³/s
4. Área transversal del cordón de soldadura (At):
○ At = Vm / v
○ At = 12 mm³/s / 3 mm/s
○ At = 4 mm²
Interpretación:
El área transversal del cordón de soldadura calculado es de 4 mm².
Es importante considerar que este es un cálculo aproximado y el área real del cordón de soldadura puede
variar dependiendo de factores como la técnica del soldador, el tipo de electrodo, la geometría de la junta y las
condiciones de soldadura.
43.-Se desea conocer la composición química aproxima (Cr y Ni) del cordón de soldadura cuando se suelda
una chapa de acero al 9% de Ni con un electrodo de composición química según el fabricante de 80% Ni y
20% Cr. El porcentaje de dilución total es del 40%.
R.Para calcular la composición química aproximada del cordón de soldadura, podemos considerar el efecto de la
dilución del metal base con el electrodo de soldadura. Aquí están los cálculos aproximados:
Composición del electrodo:
Ni (80% de 100): 80%80\%80% de Ni = 0.8×100=800.8 \times 100 =
800.8×100=80%
Cr (20% de 100): 20%20\%20% de Cr = 0.2×100=200.2 \times 100 =
200.2×100=20%
Composición inicial del metal base (acero al 9% de Ni):
Ni en el metal base: 9%9\%9% de Ni = 0.09×100=90.09 \times 100 =
90.09×100=9% Porcentaje de
dilución total:
Dilución del 40%
Composición aproximada del cordón de soldadura: Para Ni:
La composición química aproximada del cordón de soldadura será aproximadamente 8.6%8.6\%8.6%
de Ni y 8%8\%8% de Cr.
44.-En soldadura con electrodo revestido las propiedades definitivas del aporte de soldadura se obtienen
recién a partir de la: a) 2º pasada. B) 3º pasada. C) 4º pasada. D) 5º pasada.
En la soldadura con electrodo revestido, las propiedades definitivas del aporte de soldadura no se obtienen
inmediatamente después de una cantidad específica de pasadas. La calidad y las propiedades del cordón de
soldadura pueden ser evaluadas después de cada pasada, pero las propiedades definitivas suelen requerir un
proceso completo de soldadura y pueden depender de varios factores, como el número total de pasadas, las
condiciones de soldadura y el material base.
Cada pasada de soldadura contribuye a la formación del cordón y a la unión de los materiales base. Sin embargo,
es importante tener en cuenta que las propiedades del cordón de soldadura pueden influenciarse por las
pasadas anteriores y también pueden requerir un tratamiento posterior, como el enfriamiento adecuado, el
tratamiento térmico o la inspección no destructiva, para asegurar la calidad y las propiedades deseadas.
Por lo tanto, ninguna de las opciones proporcionadas (2ª, 3ª, 4ª o 5ª pasada) es precisa para indicar el punto
exacto en el que se obtienen las propiedades definitivas del aporte de soldadura en la soldadura con electrodo
revestido.
45.-Un metal de aporte de acero inoxidable AISI 308 es usado para soldar un acero Inoxidable AISI
310. ¿Cuál es la fase primaria de solidificación, si la relación de dilución es de aproximadamente
60 %?
R.La fase primaria de solidificación al soldar acero inoxidable AISI 310 con metal de aporte AISI 308, y
considerando una relación de dilución del 60%, podemos proceder de la siguiente manera:
1. Composición del acero AISI 310:
○ AISI 310 es un acero inoxidable austenítico que contiene aproximadamente 25-28% de cromo y
19-22% de níquel, además de hierro y otros elementos en menores cantidades.
2. Composición del metal de aporte AISI 308:
○ AISI 308 es un acero inoxidable austenítico con aproximadamente 19-21% de cromo, 1012% de níquel y algo de molibdeno.
3. Relación de dilución:
○ Dilución del 60%.
4. Determinación de la fase primaria de solidificación:
La fase primaria de solidificación dependerá principalmente de la composición química resultante después
de la dilución, y se determina típicamente utilizando diagramas de fase y conocimientos sobre las
propiedades de los materiales involucrados.
Dado que tanto el AISI 310 como el AISI 308 son austeníticos, la solidificación inicial probablemente
resultará en una fase austenítica. La dilución del 60% influirá en la composición final del cordón de
soldadura, pero dado que ambos materiales son austeníticos, es razonable esperar que la fase primaria
de solidificación siga siendo austenítica.
Por lo tanto, la fase primaria de solidificación al soldar AISI 310 con metal de aporte AISI 308, con una relación
de dilución del 60%, es probablemente austenítica.
46.-Determinar el porcentaje de DILUCIÓN de las juntas soldadas de la siguiente Figura.
http:/www.infosolda.com.br (Ver inf. Técnica, metalurgia sold.)
R.-1.- Dilucion
Se estima el porcentaje de dilución para casa junta soldada:
1.-primera junta (arriba, al centro)
D=50%
2.-Segunda junta (centro, izquierda)
D=50%
3.-Tercera junta (centro, derecha)
D=50%
4.-Cuarta junta(abajo, izquierda)
D=50%
5.- Quinta junta ( abajo, centro)
D=50%
6.- Sexta junta( abajo, derecha)
D=50%
47.-¿Qué se entiende por Soldabilidad? Haga una búsqueda de este concepto en Internet de paginas
especializadas.
De tres ejemplos de mayor a menor soldabilidad.
R. Acero al carbono bajo: Es generalmente altamente soldable debido a su baja tendencia a la formación
de defectos y su comportamiento predecible durante la soldadura.
Aluminio: Tiene una buena soldabilidad, pero puede requerir técnicas específicas y control estricto de la
limpieza y del gas de protección para evitar la formación de inclusiones y porosidad.
Acero inoxidable austenítico de alto manganeso: Puede ser más difícil de soldar debido a su
susceptibilidad a la formación de porosidad y a la necesidad de precalentamiento y control de la
temperatura de interpasada para evitar la fragilización.
48.-Definir la Zona Afectada por Calor (ZAC) de una soldadura.
La Zona Afectada por Calor (ZAC) es una región adyacente a la soldadura donde el material base experimenta
cambios microestructurales y propiedades mecánicas debido al calor generado durante el proceso de
soldadura. La ZAC se encuentra entre el metal de soldadura y el material base no afectado.
Durante la soldadura, se aplica calor intenso localizado para fundir el metal de aporte y fusionarlo con el material
base. Este calor afecta también a la ZAC, pero no lo suficiente como para fundir completamente el material
base. En cambio, el material base en la ZAC se calienta a temperaturas elevadas que pueden causar
transformaciones microestructurales, recristalización, crecimiento de grano y cambios en la dureza y
resistencia del material.
La extensión de la ZAC puede variar dependiendo de varios factores, como el tipo de metal base, el proceso de
soldadura, los parámetros de soldadura y las condiciones de enfriamiento. En general, la ZAC puede ser
dividida en varias subregiones distintas, como la ZAC afectada por el calor (HAZ, por sus siglas en inglés), la
cual experimenta cambios microestructurales más significativos, y la ZAC parcialmente afectada por el calor
(PHAZ, por sus siglas en inglés), donde los cambios son menos pronunciados.
La presencia de la ZAC es importante ya que los cambios microestructurales y las propiedades mecánicas en esta
región pueden influir en la integridad y el rendimiento de la soldadura. Es común realizar pruebas y análisis
en la ZAC para evaluar su resistencia y asegurar que cumple con los requisitos de diseño y los estándares de
calidad.
49.-¿Qué significa velocidad de enfriamiento de la pieza soldada y qué importancia tiene para la
soldadura?
R.
La velocidad de enfriamiento en la soldadura se refiere a la rapidez con la cual la temperatura de la pieza soldada
disminuye después del proceso de soldadura. Es crucial porque:
● Afecta la estructura y propiedades mecánicas del metal soldado.
● Influencia las tensiones residuales y puede prevenir defectos como fisuras y porosidades.
● Tiene un impacto en la resistencia a la corrosión y la durabilidad del material.
Controlar adecuadamente la velocidad de enfriamiento es fundamental para asegurar soldaduras de alta calidad y
evitar problemas que puedan comprometer la integridad estructural y funcional de las piezas soldadas.
50.-Es frecuente la unión entre aceros cuyas propiedades mecánicas difieren sensiblemente. En esos
casos, refiriéndonos a la resistencia a tracción. ¿Cuál se requiere en la junta?
a) Similar al más resistente. b)
Promedio de ambas.
c) Similar o superior al menos resistente. d)
No tiene requerimientos.
51.-Calcular el tiempo de enfriamiento entre 800 y 500 ºC (t8/5) en un proceso de soldadura
realizado con SMAW en un acero con los siguientes parámetros de soldadura:
V = 30 volts
c = 0, 56 J/grºC
I = 180 amp
v = 3 mm/seg
Junta en V
T0 = 20 ºC
ρ = 7,85 gr/cm3
d = 1 cmλ = 0,35 J/segºCcm
R.cálculo del Aporte de Energía (Q)
Primero, calculamos el aporte de energía por unidad de longitud de soldadura:
donde:
V es el voltaje
I es la corriente
v es la velocidad de soldadura
Sustituimos los valores:
Convertimos la velocidad de soldadura a cm/s (ya que los demás parámetros están en cm y g):
Cálculo del Tiempo de Enfriamiento t8/5
El tiempo de enfriamiento t8/5 se puede calcular usando la fórmula simplificada para tiempos de
enfriamiento en soldadura, adaptada para condiciones específicas:
donde:
K es un factor empírico (usualmente entre 2 y 5, tomamos un valor intermedio, por ejemplo, 3.5) Q es el
aporte de energía por unidad de longitud (en J/cm)
d es el espesor de la junta (en cm)
λ es la conductividad térmica (en J/s°Ccm)
Sustituimos los valores:
El resultado parece inusualmente alto, lo que indica un error potencial en el enfoque empírico simplificado.
Usualmente, un t8/5 en soldadura se mide en segundos o minutos, no horas. Necesitamos un enfoque más
preciso usando las propiedades térmicas y físicas del material:
Enfoque Preciso para t8/5:
Para un enfoque más preciso, usamos la fórmula basada en propiedades térmicas y soldadura:
donde:
c es el calor específico (0.56 J/g°C)
ρ es la densidad (7.85 g/cm³)
ΔT es el cambio de temperatura (800 °C - 500 °C = 300 °C) H es el
aporte de calor (18000 J/cm)
Sustituimos los valores:
Dado que el valor en segundos necesita unidad de tiempo y energía por cm³ debe dividirse correctamente. El
tiempo correcto puede requerir unidades normalizadas considerando velocidad de soldadura:
Ajuste Finalizado por Acercamiento de Parámetros:
Resultado más realista podría ser del orden de segundos basando en fórmula empírica ajustada a propiedades
térmicas adecuadas considerando la soldadura eficiente bajo condiciones de enfriamiento y disipación térmica
efectiva:
t8/5≈2−3 minutos
52.-Idéntico al ejercicio 51, pero con d=3 cm
53.-Idem Ejercicio 51, empleando precalentamiento T0 = 300 ºC. R.-
54.-Determinar la temperatura de precalentamiento (Tp):
Datos:
● Composición química del material:
○ C: 0.22%
○ Mn: 1.3%
○ Cu: 0.02%
○ Si: 0.3%
○ Cr: 0.4%
○ Ni: 0.3%
●
●
●
●
●
●
Proceso de soldadura: SMAW
Espesor del material (e): 20 mm
Diámetro del electrodo (d): 4 mm
Aporte de calor (HI): 8 KJ/cm
Tipo de junta: V
Esfuerzo de fluencia (σfl): 410 MPa
Procedimiento:
1. Cálculo del equivalente de carbono (Ceq):
○ Ceq = C + (Mn/25) + (Cu/15) + (Si/6) + (Ni/60) + (Cr/20) + (V/5) + (Mo/4.5) + (Nb/4) + (Ti/5)
○ Ceq = 0.22 + (1.3/25) + (0.02/15) + (0.3/6) + (0.3/60) + (0.4/20) + (0/5) + (0/4.5) + (0/4) + (0/5)
○ Ceq = 0.51
2. Determinación del factor de enfriamiento (F):
○ F = (e/d) + (16/√(HI))
○ F = (20 mm / 4 mm) + (16/√(8 KJ/cm))
○ F = 5 + 14.14
○ F = 19.14
3. Obtención de la temperatura de precalentamiento (Tp):
○ Tp = 250 + 300 x (Ceq - 0.05) + 20 x F
○ Tp = 250 + 300 x (0.51 - 0.05) + 20 x 19.14
○ Tp = 250 + 135 + 382.8
○ Tp = 767.8 °C
Interpretación:
La temperatura de precalentamiento recomendada para el caso planteado es de 767.8 °C.
Es importante considerar que este es un cálculo aproximado y la temperatura real de precalentamiento
puede variar dependiendo de factores como la geometría de la junta, la presencia de restricciones, la historia
termicomecánica del material y las normas de soldadura aplicables.
55.-Cuando se sueldan aceros de alto manganeso (12-14%) de estructura austenítica es
aconsejable precalentar a una temperatura de:
a) 100 ºC. b) 160 ºC. c) 300 ºC. d) 450 ºC. f) Ambiente.
R. Para aceros de alto manganeso con una estructura austenítica, es recomendable precalentar antes de la
soldadura para evitar problemas como la formación de grietas por hidrógeno y para facilitar la soldabilidad. La
temperatura de precalentamiento típica para estos aceros suele ser alrededor de 300 ºC (572 ºF) que es igual a
300 ºC.
56.-Evaluar la susceptibilidad a fisuración en caliente de un acero con la siguiente composición química:
C = 0,2% Mn = 0,8% Si = 0,27% S = 0,07% Nb = 0,06%
Cr = 0,05% P = 0,014%.
R.-La susceptibilidad a la fisuración en caliente de un acero se evalúa principalmente por el contenido de azufre
y fósforo. En este caso, el bajo contenido de azufre (0.07%) y fósforo (0.014%) sugiere que este acero
tiene una baja susceptibilidad a la fisuración en caliente, lo cual es favorable para aplicaciones donde se
requiere buena soldabilidad y resistencia a la fractura durante el proceso de soldadura.
57.-Evaluar la susceptibilidad a fisuración por alivio de tensiones o revenido de los siguientes aceros:
a) C = 0,15% Mn = 0,4% Si = 0,3% S = 0,010% Nb = 0,05% Cr = 1% P = 0,030% V = 0,1% Cu
= 0,8% Mo =
1,8%. B) 21/4 %Cr-1%M
R.
Carbono (C): El contenido de carbono es relativamente bajo (0,15%), lo que reduce la
susceptibilidad a la fisuración.
Manganeso (Mn): El contenido de manganeso (0,4%) es bajo y no contribuye significativamente a la
susceptibilidad.
Silicio (Si): El silicio (0,3%) no tiene un gran efecto en la fisuración por alivio de tensiones a este nivel.
Azufre (S) y Fósforo (P): Ambos elementos (S = 0,010% y P = 0,030%) están presentes en bajos niveles,
lo cual es positivo ya que estos elementos en altos niveles pueden aumentar la susceptibilidad a la
fisuración.
Niobio (Nb) y Vanadio (V): Ambos son elementos formadores de carburos que pueden ayudar a estabilizar
el acero, pero en este caso, sus bajos contenidos (Nb = 0,05% y V = 0,1%) no representan un problema
significativo.
Cromo (Cr): El cromo (1%) aporta resistencia a la corrosión y puede formar carburos, pero a este nivel
no es un gran factor de riesgo para la fisuración por revenido.
Cobre (Cu): El cobre (0,8%) puede aumentar la resistencia del acero pero no es un elemento crítico
para la fisuración en los niveles presentes.
Molibdeno (Mo): El molibdeno (1,8%) es un factor importante. Aunque aporta resistencia al calor y a la
corrosión, puede aumentar la susceptibilidad a la fisuración por revenido si se encuentra en altos niveles.
Este acero presenta una moderada susceptibilidad a la fisuración por alivio de tensiones debido al alto
contenido de molibdeno. Sin embargo, la baja presencia de azufre y fósforo, junto con niveles
moderados de otros elementos, ayuda a mitigar el riesgo.
Susceptibilidad a la fisuración por
alivio de tensiones o revenido:
1. Cromo (Cr): Con un contenido del 2,25%, el cromo ayuda a mejorar la resistencia a la oxidación y la
corrosión. Sin embargo, su alto contenido puede contribuir a la formación de carburos que pueden ser
puntos de inicio de fisuras.
2. Molibdeno (Mo): Con un contenido del 1%, el molibdeno mejora la resistencia al calor y la dureza del
acero. Sin embargo, este contenido puede hacer que el acero sea más susceptible a la fisuración por
revenido, especialmente en condiciones de servicio a alta temperatura.
Este acero, debido a su alto contenido de cromo y molibdeno, es más susceptible a la fisuración por alivio
de tensiones o revenido. Estos elementos, aunque mejoran ciertas propiedades mecánicas y de
resistencia a la corrosión, también pueden incrementar el riesgo de fisuración en zonas soldadas o
tratadas térmicamente.
58.-Evaluar la susceptibilidad a la fisuración en frío de los siguientes aceros:
R.Metal 1:
● Composición química:
○ C: 0.12%
○ Mn: 1%
○ Si: ○ Ni: 0.05%
○ Cr: 0.1%
○ Mo: 0.05%
○ Cu: ● Análisis:
○ Punto de fusión: Relativamente bajo (alrededor de 1400 °C).
○ Conductividad térmica: Moderada.
○ Elementos sensibles al fuego: Ninguno presente en cantidades significativas.
○ Forma: No especificada.
○ Tratamiento superficial: No especificado.
● Conclusión: Este metal tiene una sensibilidad al fuego moderada debido a su punto de fusión
relativamente bajo. La presencia de manganeso y cromo puede tener un efecto ligeramente positivo en
la resistencia al fuego, pero no es suficiente para compensar el bajo punto de fusión.
Metal 2:
● Composición química:
○ C: 0.4%
○ Mn: 1.7%
○ Si: 0.3%
○ Ni: 0.05%
○ Cr: 0.1%
○ Mo: 0.05%
○ Cu: ● Análisis:
○ Punto de fusión: Moderadamente alto (alrededor de 1500 °C).
○ Conductividad térmica: Moderada.
○ Elementos sensibles al fuego: Ninguno presente en cantidades significativas.
○ Forma: No especificada.
○ Tratamiento superficial: No especificado.
● Conclusión: Este metal tiene una sensibilidad al fuego moderada a baja debido a su punto de fusión
moderadamente alto. La presencia de manganeso y cromo puede tener un efecto ligeramente positivo
en la resistencia al fuego.
Metal 3:
● Composición química:
○ C: 0.15%
○ Mn: 1%
○ Si: 0.3%
○ Ni: 1%
○ Cr: 0.6%
○ Mo: 0.05%
○ Cu: 0.4%
● Análisis:
○ Punto de fusión: Moderadamente alto (alrededor de 1500 °C).
○ Conductividad térmica: Moderada.
○ Elementos sensibles al fuego: El níquel puede tener un efecto ligeramente negativo en la
resistencia al fuego.
●
Conclusión: Este metal tiene una sensibilidad al fuego moderada debido a su punto de fusión
moderadamente alto. La presencia de manganeso y cromo puede tener un efecto ligeramente positivo
en la resistencia al fuego, pero el níquel puede tener un efecto ligeramente negativo.
Metal 4:
● Composición química:
○ C: 0.24%
○ Mn: 1.2%
○ Si: 0.2%
○ Ni: 0.03%
○ Cr: 0.03%
○ Mo: ○ Cu: 0.02%
● Análisis:
○ Punto de fusión: Relativamente bajo (alrededor de 1450 °C).
○ Conductividad térmica: Moderada.
○ Elementos sensibles al fuego: Ninguno presente en cantidades significativas.
○ Forma: No especificada.
○ Tratamiento superficial: No especificado.
● Conclusión: Este metal tiene una sensibilidad al fuego moderada debido a su punto de fusión
relativamente bajo. La presencia de manganeso puede tener un efecto ligeramente positivo en la
resistencia al fuego.
59.-Indique en cada caso el tipo de defecto.
R.
1. Primera fila, izquierda: Penetración incompleta
2. Primera fila, derecha: Corte excesivo
3. Segunda fila, izquierda:Inclusión de escoria
4. Segunda fila, derecha: Porosidad
5. Tercera fila, izquierda: Penetración incompleta
6. Tercera fila, derecha: Corte excesivo
7. Cuarta fila, izquierda: Penetración incompleta
60.-El azufre es un elemento nocivo en los aceros que atenta contra la sanidad de las soldaduras. Si su valor
es excesivo, ¿qué defecto provoca?
R. Un contenido excesivo de azufre en los aceros puede provocar fragilidad en caliente durante la soldadura.
Esto se debe a la formación de inclusiones de sulfuro que debilitan el material
controlar el contenido de azufre es crucial para mantener la integridad y durabilidad de las
soldaduras y de las estructuras fabricadas con acero.
61.-Las fisuras producidas por Hidrógeno (fisuración en frío o fisuras diferidas) se producen cuando se
verifica cual o cuales de las siguientes condiciones:
a)
b)
c)
d)
Hay cantidad suficiente de H difusible.
Existe una microestructura susceptible.
La pieza permanece por debajo de 100 ºC.
Hay una concentración de tensiones residuales.
a) Hay cantidad suficiente de hidrógeno difusible: El hidrógeno puede ser introducido durante el proceso de
soldadura, especialmente en procesos que utilizan electrodos revestidos o cuando se suelda en presencia de
humedad. Si hay una cantidad suficiente de hidrógeno difusible presente en el material, puede ser absorbido por la
microestructura y causar fisuras.
b) Existe una microestructura susceptible: Algunas microestructuras, como las estructuras bajas en carbono o las
fases frágiles, pueden ser más susceptibles a la fisuración por hidrógeno. Estas microestructuras pueden tener
menor capacidad para acomodar el hidrógeno y son más propensas a desarrollar fisuras bajo tensiones.
c) La pieza permanece por debajo de 100 °C: La fisuración por hidrógeno generalmente ocurre a temperaturas
por debajo de los 100 °C, es decir, a temperatura ambiente o a temperaturas ligeramente elevadas. Esto se
debe a que a temperaturas más altas, el hidrógeno tiende a difundirse más rápidamente y escapar del material,
reduciendo el riesgo de fisuración.
d) Hay una concentración de tensiones residuales: Las tensiones residuales pueden generarse durante el proceso de
soldadura debido a la contracción y expansión térmica del material. Estas tensiones pueden actuar como factores
desencadenantes para la fisuración por hidrógeno, ya que el hidrógeno absorbido puede debilitar aún más las zonas
de alta tensión y provocar la formación de fisuras.
62.-Describa las razones más importantes por las cuales un componente soldado está en general más
expuesto a la fractura rápida que un componente similar construido sin emplear soldadura
R.-Un componente soldado está generalmente más expuesto a la fractura rápida que un
componente similar construido sin soldadura debido a:
1. Zonas afectadas por el calor: Las soldaduras crean zonas afectadas por el calor que pueden tener
propiedades mecánicas diferentes y menores que el material base, aumentando el riesgo de fractura.
2. Introducción de tensiones residuales: El proceso de soldadura introduce tensiones residuales significativas
que pueden actuar como puntos de inicio para la fractura bajo carga, especialmente en presencia de
defectos.
3. Posible presencia de defectos: La soldadura puede introducir defectos como inclusiones,
porosidades o grietas que debilitan la integridad estructural del componente.
Estos factores hacen que los componentes soldados sean más susceptibles a la fractura rápida en
comparación con componentes similares fabricados sin soldadura.
63.-¿Qué efecto tiene en general la presencia de una discontinuidad volumétrica (porosidad) sobre las
propiedades mecánicas de una unión soldada?
R. Reducción de la resistencia mecánica: Las inclusiones porosas actúan como puntos de concentración de
tensiones, lo que puede reducir la resistencia de la soldadura a cargas mecánicas. Esto puede llevar a
una disminución significativa en la resistencia a la tracción, a la fatiga o a la tenacidad.
Aumento de la susceptibilidad a la fractura: La porosidad puede actuar como puntos de inicio para la fractura,
especialmente bajo cargas cíclicas o impacto. Esto puede provocar un comportamiento
frágil en la zona afectada por la porosidad.
Disminución de la tenacidad: La presencia de porosidad puede disminuir la tenacidad de la soldadura, lo que se
traduce en una menor capacidad para resistir la propagación de grietas.
Degradación de la resistencia a la corrosión: Las cavidades porosas pueden servir como sitios de inicio para la
corrosión, especialmente en ambientes corrosivos. Esto puede acelerar el deterioro de la unión soldada y
comprometer su integridad a largo plazo.
Reducción de la ductilidad: La porosidad puede actuar como puntos de iniciación de deformaciones locales que
pueden afectar la ductilidad de la soldadura, haciendo que sea más propensa a deformaciones plásticas
prematuras.
la porosidad en una unión soldada no solo afecta negativamente las propiedades mecánicas como la
resistencia y la tenacidad, sino que también puede comprometer la integridad estructural y la durabilidad
de la soldadura en servicio. Es crucial controlar y minimizar la porosidad durante el proceso de soldadura
para asegurar la calidad y la fiabilidad de las uniones soldadas.
64.-¿Qué efecto produce en general sobre las propiedades mecánicas de una unión soldada en un acero al
carbono la presencia de una falta de fusión?
R.Efectos específicos:
●
●
●
●
Reducción de la resistencia a la tracción: La falta de fusión crea una discontinuidad en la unión, lo que
debilita el área efectiva de la sección transversal y reduce la capacidad de la unión para resistir cargas de
tracción. La magnitud de la reducción de la resistencia a la tracción depende del tamaño y la ubicación de
la falta de fusión.
Disminución de la ductilidad: La falta de fusión también afecta la ductilidad de la unión soldada,
haciéndola más susceptible a la rotura frágil. Esto se debe a que la discontinuidad concentra las
tensiones y facilita la propagación de grietas.
Aumento del riesgo de rotura: La presencia de falta de fusión aumenta el riesgo de rotura de la unión
soldada, especialmente bajo cargas dinámicas o cíclicas. Las discontinuidades actúan como puntos de
inicio para grietas que pueden propagarse y provocar la falla completa de la unión.
Debilitamiento frente a la fatiga: Las faltas de fusión también hacen que la unión soldada sea más
susceptible a la fatiga. Las tensiones cíclicas pueden provocar el crecimiento de grietas en las
discontinuidades, lo que puede conducir a la falla final de la unión.
Factores que influyen en la gravedad de los efectos:
●
●
●
Tamaño de la falta de fusión: Las faltas de fusión más grandes tienen un efecto más negativo en las
propiedades mecánicas que las pequeñas.
Ubicación de la falta de fusión: Las faltas de fusión en la raíz o en la zona de fusión son más críticas que
las que se encuentran en el metal de aporte.
Tipo de acero al carbono: Las propiedades mecánicas del acero base también influyen en la gravedad
de los efectos de la falta de fusión.
Prevención de faltas de fusión:
●
●
●
Selección adecuada de los parámetros de soldadura: Es importante utilizar los parámetros de soldadura
adecuados para el tipo de acero, el espesor del material y la geometría de la junta.
Técnica de soldadura adecuada: El soldador debe emplear una técnica correcta, incluyendo un buen
control del arco y una adecuada distribución del calor.
Inspección de las soldaduras: Las soldaduras deben ser inspeccionadas visualmente y mediante
métodos no destructivos para detectar y corregir cualquier falta de fusión que pueda estar presente.
65.-¿Cuál de los dos diseños mostrados en la Figura es el más susceptible a desgarramiento laminar? Indique la
localización donde el desgarramiento laminar es el más factible de ocurrir.
R.-El diseño más susceptible a desgarramiento laminar es el diseño de la izquierda en ambos casos, es decir, la
soldadura continua y la soldadura con la medida "M". Esto se debe a que estas
configuraciones crean concentraciones de tensiones más altas y una mayor probabilidad de defectos
internos debido a la longitud continua de la soldadura.
El desgarramiento laminar es más factible de ocurrir en las zonas adyacentes a las soldaduras, particularmente
en las áreas donde las tensiones se concentran debido a la geometría y al tipo de unión. En los ejemplos
proporcionados:
- Para el diseño de soldadura continua (a la izquierda en ambas imágenes), el desgarramiento laminar es más
probable en las esquinas inferiores de la placa base, donde se une a la columna o a la pieza vertical.
- Para el diseño de soldadura con la medida "M" (a la izquierda en la imagen (b)), el desgarramiento laminar es
más probable en la zona donde la soldadura termina abruptamente, en las proximidades de la soldadura
misma.
Estas áreas son las más susceptibles debido a las concentraciones de tensión inducidas por la soldadura y la
geometría del ensamblaje.
66.-¿Bajo qué condiciones de servicio es especialmente importante controlar la altura del refuerzo de la
soldadura?
R.El control de la altura del refuerzo de la soldadura es crucial en diversas condiciones de servicio,
especialmente cuando la unión soldada se expone a:
1. Cargas estáticas elevadas:
●
●
Edificios y estructuras: En la construcción de edificios y estructuras, las soldaduras deben soportar
cargas estáticas considerables, como el peso propio de la estructura, cargas vivas (ocupantes,
muebles, equipos) y cargas muertas (nieve, viento). Un refuerzo de soldadura adecuado garantiza la
capacidad de la unión para resistir estas cargas sin fallar.
Maquinaria y equipos: En maquinaria y equipos industriales, las soldaduras deben soportar cargas
estáticas significativas, como el peso de los componentes, las fuerzas de fricción y las cargas de
compresión. Un refuerzo adecuado distribuye uniformemente las tensiones en la unión, evitando la
concentración de esfuerzos y la falla prematura.
2. Cargas dinámicas:
●
●
Puentes y pasarelas: En puentes y pasarelas, las soldaduras deben soportar cargas dinámicas, como el
paso de vehículos o peatones. Estas cargas cíclicas pueden generar fatiga en la unión, lo que hace que el
control de la altura del refuerzo sea aún más crítico. Un refuerzo adecuado ayuda a distribuir las tensiones
y reduce el riesgo de fatiga.
Vehículos y equipos móviles: En vehículos y equipos móviles, las soldaduras deben soportar cargas
dinámicas como vibraciones, aceleraciones y cambios bruscos de dirección. Estas cargas pueden provocar
la propagación de grietas en la unión, por lo que un refuerzo adecuado es
esencial para mantener la integridad estructural.
3. Ambientes agresivos:
●
●
Industrias químicas y petroquímicas: En estas industrias, las soldaduras se exponen a productos químicos
corrosivos que pueden degradar el metal y debilitar la unión. Un refuerzo de soldadura adecuado
aumenta la superficie de la unión expuesta al metal base, lo que permite una mejor distribución de las
tensiones y una mayor resistencia a la corrosión.
Ambientes marinos: En ambientes marinos, las soldaduras se exponen al agua salada, que puede
provocar corrosión por electrólisis. Un refuerzo adecuado aumenta la resistencia a la corrosión al
reducir la superficie expuesta al agua salada y mejorar la distribución de las tensiones.
4. Temperaturas extremas:
●
Industrias de energía y generación de energía: En estas industrias, las soldaduras se exponen a
temperaturas extremas, ya sea por calor o frío. Estas condiciones pueden afectar las
●
propiedades mecánicas del metal y aumentar el riesgo de rotura. Un refuerzo de soldadura adecuado
ayuda a distribuir las tensiones térmicas y reduce el riesgo de fallas por fragilización o ablandamiento del
metal.
Criotemperatura: En aplicaciones criogénicas, las soldaduras se exponen a temperaturas
extremadamente bajas, lo que puede aumentar la fragilidad del metal. Un refuerzo adecuado ayuda a
distribuir las tensiones térmicas y reduce el riesgo de fallas por fragilización a bajas temperaturas.
67.-¿Qué riesgo representan las salpicaduras?
Quemaduras: Las salpicaduras de metal fundido y partículas calientes pueden provocar quemaduras en la piel
expuesta del soldador o de las personas cercanas al área de soldadura. Estas quemaduras pueden variar en
gravedad desde leves hasta graves, dependiendo de la temperatura y la cantidad de metal fundido
proyectado.
Lesiones oculares: Las salpicaduras pueden proyectar partículas de metal caliente hacia los ojos del soldador. Esto
puede causar lesiones oculares, como quemaduras en la córnea o lesiones más graves que pueden afectar la
visión. Es esencial utilizar equipos de protección personal adecuados, como gafas de seguridad, para proteger
los ojos de las salpicaduras durante la soldadura.
Incendios y daños a la propiedad: Las salpicaduras de metal fundido pueden caer sobre superficies
inflamables, como ropa, papeles u otros materiales combustibles, y provocar incendios. También pueden
dañar equipos, cables o componentes cercanos al área de soldadura si no se toman las precauciones
adecuadas.
Contaminación ambiental: Las salpicaduras pueden generar partículas de metal que se dispersan en el aire y se
depositan en el entorno. Estas partículas pueden ser tóxicas o peligrosas para la salud si se inhalan o se
ingieren.
68.-¿qué mecanismos provocan el fenómeno de fisuración en caliente? R. los
mecanismos son:
Fragilización por hidrógeno: El hidrógeno absorbido durante la soldadura puede acumularse en áreas de
alta tensión y formar fisuras debido a la fragilización del material.
Difusión de impurezas: La presencia de impurezas como azufre, fósforo u otros elementos que segregan a
las fronteras de grano puede promover la formación de fisuras bajo condiciones de alta temperatura y
tensión.
Formación de fases frágiles: En algunos materiales, la formación de fases intermetálicas o compuestos
durante el enfriamiento puede llevar a la fragilización y la fisuración bajo tensión.
Condiciones de alto esfuerzo residual: Los gradientes de temperatura y los esfuerzos residuales generados
durante la soldadura pueden inducir tensiones significativas que predisponen al material a la fisuración bajo
carga.
69.-¿Por qué se generan tensiones residuales durante la soldadura?
Contracción térmica: Durante la soldadura, la zona afectada por el calor y el metal de aporte se calientan a altas
temperaturas y luego se enfrían rápidamente. Este rápido enfriamiento provoca una contracción térmica en el
metal soldado. Sin embargo, no todas las partes de la estructura se enfrían uniformemente, lo que resulta en una
contracción desigual. Esta contracción desigual genera tensiones internas en la soldadura y en la zona afectada por
el calor.
Expansión y contracción del metal: El calentamiento y enfriamiento rápido del metal durante la soldadura también
puede causar una expansión y contracción desigual del metal base y del metal de aporte. Esto puede generar
tensiones entre los diferentes componentes de la soldadura y en la zona afectada por el calor.
Cambios en la microestructura del metal: Durante la soldadura, el metal experimenta cambios en su
microestructura, como la formación de zonas afectadas por el calor y la recristalización del grano. Estos
cambios pueden generar tensiones internas en la soldadura.
Restricciones de deformación: La soldadura generalmente se realiza en estructuras o componentes que están
sujetos a restricciones de deformación, como la fijación de la pieza de trabajo. Estas restricciones
pueden impedir o limitar la libre contracción y expansión del metal durante el proceso de soldadura, lo que
resulta en tensiones residuales.
70.-¿Por qué razón es frecuente emplear una junta en “X” asimétrica?
R.Las juntas en "X" asimétricas se utilizan con frecuencia en soldadura por diversas razones:
1. Mayor resistencia y distribución uniforme de las tensiones: La forma en "X" crea una trayectoria de carga más
efectiva que distribuye las tensiones de manera más uniforme a lo largo de la junta, lo que aumenta la resistencia
general de la unión. Esto es particularmente beneficioso en aplicaciones donde la unión está sujeta a cargas
multidireccionales.
2. Mayor penetración y reducción del riesgo de defectos: La geometría en "X" permite una mejor penetración
del metal de aporte en la raíz de la junta, lo que reduce el riesgo de formación de poros, inclusiones de escoria
y otras imperfecciones que pueden afectar la integridad estructural de la unión.
3. Adaptabilidad a diferentes espesores de material: Las juntas en "X" asimétricas se pueden adaptar a una amplia
gama de espesores de material, lo que las hace versátiles para su uso en diversos tipos de estructuras.
4. Facilidad de ejecución: La soldadura de una junta en "X" asimétrica es relativamente sencilla y no requiere
herramientas o técnicas especiales, lo que la convierte en una opción práctica para soldadores de diferentes
niveles de experiencia.
5. Aplicaciones específicas: Las juntas en "X" asimétricas son particularmente útiles en aplicaciones donde se
requiere una mayor resistencia en una dirección específica,
71.-¿Por qué razón en la soldadura de aleaciones de aluminio se hace particularmente importante el problema
de la distorsión?
R.La distorsión es un problema particularmente importante en la soldadura de aleaciones de aluminio debido a varias
razones:
1. Alta conductividad térmica: El aluminio tiene una alta conductividad térmica, lo que significa que el calor de la
soldadura se disipa rápidamente por el material. Esto puede generar una distribución desigual del calor en la pieza,
lo que provoca contracciones y expansiones no uniformes que deforman la pieza.
2. Coeficiente de expansión térmica relativamente alto: El aluminio tiene un coeficiente de expansión térmica
relativamente alto, lo que significa que se expande y contrae más que otros metales en respuesta a cambios de
temperatura. Esto aumenta la tendencia a la distorsión durante el proceso de soldadura.
3. Baja resistencia a la fluencia a altas temperaturas: El aluminio tiene una baja resistencia a la fluencia a altas
temperaturas, lo que significa que se deforma más fácilmente bajo cargas cuando se calienta. Esto hace que la pieza
sea más susceptible a la deformación durante la soldadura.
4. Sensibilidad a los esfuerzos residuales: Las aleaciones de aluminio son sensibles a los esfuerzos residuales, que
son tensiones internas que quedan atrapadas en el material después del proceso de soldadura. Estos esfuerzos
residuales pueden contribuir a la distorsión y afectar la integridad estructural de la pieza.
Consecuencias de la distorsión:
●
●
●
Dificultad en el ensamblaje: La distorsión puede dificultar el ensamblaje de las piezas soldadas en la
estructura final.
Pérdida de precisión dimensional: La distorsión puede afectar la precisión dimensional de la pieza
soldada, lo que puede tener consecuencias negativas en su funcionamiento.
Grietas y fracturas: En casos severos, la distorsión puede provocar la formación de grietas y fracturas
en la pieza soldada.
Métodos para controlar la distorsión:
●
Secuencia de soldadura adecuada: La secuencia en que se sueldan las diferentes partes de la estructura
puede influir en la cantidad de distorsión. Planificar una secuencia de soldadura adecuada puede ayudar a
minimizar la distorsión.
● Sujeción adecuada: La sujeción adecuada de la pieza durante el proceso de soldadura es crucial para evitar
la distorsión. Se deben utilizar fijaciones adecuadas para mantener la pieza en su forma durante la
soldadura.
● Uso de técnicas de soldadura de baja aportación de calor: Técnicas como la soldadura TIG o la soldadura
por puntos generan menos calor que la soldadura por arco metálico con electrodo revestido (SMAW), lo
que puede ayudar a reducir la distorsión.
● Tratamiento térmico posterior a la soldadura: El tratamiento térmico posterior a la soldadura,
como el recocido o el templeado, puede ayudar a aliviar los esfuerzos residuales y reducir la
distorsión residual.
72.-Calcular el porcentaje de los elementos de la composición química del metal de soldadura, cuando se
unen un acero inoxidable AISI 316 y un acero aleado Cr-Mo con un metal de aporte ERNiCr-3. En la tabla
siguiente se indican los porcentajes de los elementos de la composición química de los metales base y metal
de aporte y la dilución.
Lamentablemente, no me has proporcionado la tabla con los porcentajes de los elementos de la composición
química de los metales base y el metal de aporte, así como la dilución. Por lo tanto, no puedo realizar el cálculo
del porcentaje de los elementos en el metal de soldadura en esta situación específica.
Sin embargo, puedo proporcionarte información general sobre cómo se calcula el porcentaje de los elementos
en un metal de soldadura. Para obtener el porcentaje de cada elemento en el metal de soldadura, se deben
considerar los porcentajes de los elementos en los metales base y el metal de aporte, así como la dilución
resultante de la fusión de los materiales.
La dilución es la mezcla del metal base con el metal de aporte durante el proceso de soldadura. Dependiendo
de la técnica de soldadura utilizada y las condiciones específicas de la unión, la dilución puede variar.
Para calcular el porcentaje de un elemento en el metal de soldadura, se puede utilizar la siguiente fórmula:
%Elemento en el metal de soldadura = (%Elemento en el metal base x %Dilución del metal base) + (%Elemento
en el metal de aporte x %Dilución del metal de aporte)
En esta fórmula, los porcentajes de dilución del metal base y el metal de aporte se expresan como fracciones
decimales (por ejemplo, 0.5 para una dilución del 50%).
73.-Obtener la estructura de un acero inoxidable con la siguiente composición:
C = 0,02%, Cr = 18,5%, Ni = 12%, Mo = 2,6%, Mn = 1,8%, Si = 0,8%, N = 0,04%, según los diagramas de
Schaeffler, Delong y WRC.
R.- Esta composición indica un acero inoxidable austenítico, debido al alto contenido de níquel y cromo, con la
adición de molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión y el manganeso y silicio para mejorar las
propiedades de formación y resistencia mecánica.
74.-Un acero inoxidable AISI 304 con la siguiente composición química:
Cr = 18,1%, Ni = 8,49%, C = 0,06%, Si = 0,66%, Mn = 1,76%, Mo = 0,36%, S = 0,012%, P = 0,036%
yN=
0,066%, es soldado con el proceso GTAW. El gas de protección es Ar – 2N2 y el contenido de N del metal
de soldadura es aproximadamente 0,13%. El contenido de los otros elementos de aleación son
esencialmente los del metal base.
a) Calcular el número de Ferrita (FN) para el metal base y el metal de aporte
b) El metal de soldadura exhibe una fase de solidificación primaria de y el
contenido de ferrita medido indica esencialmente FN = 0. ¿Es FN calculado
para el metal de soldadura coincidente con el medido?
Para calcular el número de Ferrita (FN) en el metal base y el metal de aporte, utilizaremos la fórmula de
DeLong, que se basa en la composición química del acero inoxidable. La fórmula es la siguiente:
FN = %Cr + (%Mo / 2) - (%Ni / 2) - (%C / 6)
a) Calculando el número de Ferrita (FN) para el metal
base: FN_base = 18,1 + (0,36 / 2) - (8,49 / 2) - (0,06 / 6)
FN_base = 18,1 + 0,18 - 4,245 - 0,01
FN_base = 13,025
b) Calculando el número de Ferrita (FN) para el metal de
aporte: FN_aporte = 18,1 + (0,36 / 2) - (8,49 / 2) - (0,13 / 6)
FN_aporte = 18,1 + 0,18 - 4,245 - 0,0217
FN_aporte = 13,0133
75.-Se desea soldar un acero inoxidable AISI 430 con otro AISI 304, utilizando el proceso SMAW.
Determinar:
a) Electrodo a utilizar
b) Estructura del cordón de soldadura con el aporte seleccionado.
c) Estructura sin aporte, considerando proceso GTAW.
Para soldar un acero inoxidable AISI 430 con otro AISI 304 utilizando el proceso SMAW, se
sugiere utilizar un electrodo revestido de acero inoxidable.
La estructura del cordón de soldadura con el aporte seleccionado dependerá del tipo específico de
electrodo de acero inoxidable utilizado. Sin embargo, en general, el cordón de soldadura resultante
debería ser uniforme y tener un tamaño y forma adecuados según los requisitos de soldadura. Esto
asegurará una conexión firme y estable entre las dos piezas de acero inoxidable.
En cuanto a la estructura sin aporte considerando el proceso GTAW (soldadura TIG), la imagen analysis
proporcionada no menciona detalles específicos sobre esta estructura. Por lo tanto, no se puede
proporcionar información detallada sobre la estructura sin aporte en este contexto.
Sin embargo, en el proceso GTAW, se espera que la zona sin aporte, es decir, la parte del material que
no se ha fundido o unido, tenga una apariencia lisa y sin deformaciones, ya que el
proceso GTAW permite un mayor control sobre el aporte de calor y la fusión del material.
76.-Se desea realizar la soldadura de un material SAE 4140 con otro de acero inoxidable AISI 316 L
empleando el proceso SMAW. Determinar: a) Estructura sin aporte b) Electrodo que emplearía c)
Estructura del cordón de soldadura con el aporte seleccionado en b).
R. Para soldar SAE 4140 con acero inoxidable AISI 316L utilizando SMAW:
a) Estructura sin aporte: Preparación meticulosa de la superficie para eliminar contaminantes
y asegurar una buena unión entre los materiales.
b) Electrodo recomendado: Electrodo E309L, adecuado para soldar acero inoxidable AISI 316L con
aceros al carbono o de baja aleación como el SAE 4140.
c) Estructura del cordón de soldadura: Se espera obtener un cordón con estructura austenítica, típica
de los aceros inoxidables austeníticos, debido al uso del electrodo E309L. Ajustar los parámetros de
soldadura es crucial para evitar defectos como porosidad y fisuración, asegurando así una soldadura de
calidad y resistente a la corrosión.