LabProcesos.unlocked

PRACTICA No.

LAB. DE PROCESOS DE MANUFACTURA

PRO C ESOS DE M A N U F A C T U R A

INSTRU C TIVO DE PRACTICAS

MC. EFRAIN RAMIREZ VIJILD E P A R T A M E N T O DE

CIENCIAS E ING. DE M A T E RIA L ES

Zona de fusión

Zona afectadapor el calor (HAZ)

Zona de metalbase noafectado

Interfacede

soldadura

Febreo del 2003

PRACTICA No.


Prólogo

1.- Práctica No. 1- SOLDADURA ELECTRICA POR RESISTENCIA 1

2.-Práctica No. 2 - SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO DE C.A. 6

3.-Práctica No. 3 - SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO DE C.C. 13

4.-Práctica No. 4 - SOLDADURA DE GAS 17

5.-Práctica No. 5 - CORTE OXIACETILENICO 29

6.-Práctica No. 6 - TRATAMIENTO TERMICO DE TEMPLE 32

7.-Práctica No. 7 - TRATAMIENTO TERMICO DE REVENIDO 38

8.-Práctica No. 8 - FABRICACION DE PIEZAS POR PROCESO DE 42COLADO (FABRICACION DE MOLDES)

9.-Práctica No. 9 - SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO-GAS 49PROCESO MIG

10.-Práctica No. 10 - SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO-GAS 57PROCESO TIG

11.-Práctica No. 11 - CORTE CON ARCO DE PLASMA 62

Bibliografía

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE MATERIALES F.I.M.E. U.A.N.L.

LABORATORIO DE PROCESOS DE MANUFACTURA

No. Pag.

PRACTICA No.


Las prácticas de Laboratorio de Procesos de Manufactura son un valioso com-plemento de la clase y proporcionan un mejor entendimiento de los procesos utilizadosen la industria.

La adecuada preparación de nuestros alumnos en los procesos de manufactura lespermitirá tener un mejor desempeño de su actividad profesional en el campo industrial.

Estas prácticas de laboratorio están enfocadas a tres de los cinco grupos de laclasificación general de los procesos de manufactura como son:

• Los procesos de unión

• Los procesos que modifican las propiedades físicas de los metales

• Los procesos de fabricación de piezas coladas

Dentro de los procesos de unión se destaca la unión por soldadura por su altautilización en la línea de fabricación así como en el mantenimiento y en los procesosque modifican las propiedades físicas de los metales destacan principalmente lostratamientos térmicos aplicados a los aceros.

Por tales razones en estas prácticas de laboratorio se verán los diferentes tiposde soldadura como son: soldadura por resistencia eléctrica, soldadura por arcoeléctrico, soldadura de gas, etc; los diferentes tipos de tratamientos térmicos comoson: Templado, Revenido. Y así como los procesos de colado de metales.

Agradezco a todos los miembros de la academia de la clase de PROCESOS DE MANUFACTURA por su valiosa colaboración, en la elaboración y actualización deeste instructivo.

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE MATERIALES F.I.M.E. U.A.N.L.

MC. Efraín Ramírez Vijil

Cd. UniversitariaFebreo del 2003

LABORATORIO DE PROCESOS DE MANUFACTURA

PRACTICA No.


SOLDADURA ELECTRICA POR RESISTENCIA

OBJETIVO: Proporcionar al alumno la información y equipo necesario para queefectúe la soldadura de láminas de acero y obtenga conclusiones sobre ésta técnica.

EQUIPO: Máquina punteadora de operación manual, tipo estacionaria, de un solo punto.

• MATERIAL UTILIZADO: Acero laminado de 1.58 cm (1/16”) de espesor.

• EQUIPO DE SEGURIDAD: Guantes de cuero, peto de cuero y lentes de seguridad.

DESCRIPCION DE LA PRACTICA

En la soldadura eléctrica por resistencia, se hace pasar una corriente eléctrica dealta intensidad a través de los metales, la cual por el efecto joule produce calor localen la junta, aplicandose presión para completar la unión.

El calor (Q) producido en la unión depende de:

a) Intensidad de corriente en amperes (I).b) Resistencia eléctrica en ohms (R).c) El período de tiempo en segundos (T)

Según la siguiente expresión:

Q= K x I 2 x R x T

donde K es una constante de conversión de Jouls a la unidad de calor deseada(0.00024 para convertir a Kilocalorias).

El metal base no se funde, si no que llega solamente el estado “plástico”, y entoncescon la presión se realiza la unión, penetrándose mutuamente las masas de las dos piezasa unir sin necesidad de metal de aporte.

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PRACTICA No.


El hecho de que el material no llegue a la fusión representa una gran ventaja puesen estado “plástico”, la cantidad de oxígeno y nitrógeno que absorbe es mucho menory no se presentan los inconvenientes debido a la oxidación y nitruración, como ocurreen las soldadura por fusión oxiacetilenica y por arco eléctrico. Por esta razón con éstetipo de soldadura es posible soldar además de los aceros otros metales y aleaciones como son: Acero inoxidable, cobre, cinc, aluminio y sus aleaciones, bronce, latón,platino, tungsteno, etc.

La soldadura eléctrica por resistencia se clasifica en:

En esta prática se llevará a cabo el primer tipo por ser la soldadura por puntos que esla forma más común y sencilla de la soldadura eléctrica por resistencia.

1

• Soldadura por puntos

• Soldadura de resaltes

• Soldadura por costura

• Soldadura a tope

2

PRACTICA No.


En este tipo de soldadura se pueden soldar espesores diferentes, como ocurre por ejemplo, para unir la carroceria de los automóviles al bastidor, siendo esta una de lasprincipales aplicaciones de este proceso.

Los electrodos son de cobre, que en algunos casos pueden estar recubiertos de unacapa de tungsteno en la punta; pueden cambiarse facilmente y los hay de diversasformas.

PROCEDIMIENTO

En este tipo de soldadura se sujetan dos placas a soldar entre los electrodos metálicos como se muestra en la fig. 2. Observando los siguientes tiempos desoldadura.

a) El ciclo de soldadura comienza con los electrodos tocando al metal bajopresión antes de que se aplique corriente, y por un período conocido como tiempode prensado.

b) Se hace pasar entre los electrodos una corriente de bajo voltaje y con suficienteamperaje, provocando un aumento de temperatura distribuida según se muestra en lafig. 2. Tan pronto como se alcanza la temperatura del estado plástico, la presión ejercidapor los electrodos comprime al metal y la soldadura se completa. Este período seconoce como tiempo de soldadura y es usualmente de 3 a 30 ciclos por segundo.

1 3

PRACTICA No.


c) Posteriormente mientras la presión todavía actúa, la corriente eléctrica seinterrumpe y se mantiene así hasta que el metal baja su temperatura y restituye suresistencia mecánica. Este período se conoce como tiempo de sosteniemiento o desujeción.

d) Por último se quita completamente la presión y se retira la pieza de la máquinao simplemente se desplaza para soldar en la siguiente sección. Este período se conocecomo tiempo de desconexión.

Se da a continuación una tabla de potencias y tiempos necesarios:

1

ESPESOR EN MM. POTENCIA TIEMPO EN SEGUNDOSUNA PLACA TOTAL KW PARA LA SOLDADURA

0.4 0.8 3.9 0.40.7 1.4 4.3 0.71 2.0 5.0 0.9

1.5 3.0 7.0 1.62.0 4.0 9.0 2.03.0 6.0 12.0 3.24.0 8.0 15.0 3.57.0 14.0 25.0 7.1010.0 20.0 50.0 10.0

APLICACIONES.- Este tipo de soldadura se aplica a la fabricación de mueblesde línea blanca como: Estufas, refrigeradores, calentadores de agua, etc. En lafabricación de carrocerias de automóviles, fuselájes de aleación de aluminio para aeronaves y en general para la unión de metales de calibre pequeño.

LIMITACIONES.- Los metales de baja resistencia eléctrica como el cobre y laplata, son difíciles de soldar. El aluminio cuya conductividad es dos tercios de la delcobre, requiere una corriente elevada de corta duración, de manera que la zona de lasoldadura se lleve a la temperatura de soldar antes de que difunda el calor en el restode la pieza. Se recomienda electrodos de una aleación especial de cobre y tungstenopara el aluminio. Los metales de media y alta resistencia como el acero, acero in-oxidable, el metal monel, el bronce al silicio, son fáciles de soldar.

PRECAUCIONES.- Las superficies de la placa a soldar deberán estar completa-mente limpias, libres de pintura, aceites, grasas y óxidos. Observar que existe recirculación de agua de enfriamiento antes de iniciar la soldadura.

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PRACTICA No.


1.- Investigue que tipos de industria de la región utilizan el proceso de soldadura eléctrica por puntos.

2.- Mediante un dibujo explique las partes más importantes de una máquina desoldadura por puntos.

3.- Explique porque es importante el recircular agua de enfriamiento en loselectrodos.

4.-Que ventajas y desventajas presenta la soldadura eléctrica por resistencia sobrelas soldaduras de fusión como la de arco eléctrico y flama oxiacetilénica.

5.-Haga una lista de los metales que se puedan soldar por este proceso desoldadura

1

EJERCICIOS

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PRACTICA No.


SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO DE C.A.

OBJETIVO: Que el alumno realice la soldadura por fusión mediante el uso decorriente eléctrica y obtenga conclusiones en cuanto al equipo utilizado y la uniónsoldada.

EQUIPO: Máquina para soldadura eléctrica de arco de C.A. 225 Amp. Cablestipo portaelectrodo con pinzas para electrodo y tierra, martillo quita escoria y cepillocon cerdas de alambres.

MATERIAL UTILIZADO: Placa de acero de 6.35 mm (1/4”), electrodoforrado de 3.17 mm (1/18”) de diámetro.

EQUIPO DE SEGURIDAD: Careta de fibra de vidrio con lente polarizado,guantes de cuero y peto de cuero.


2

La soldadura eléctrica de arco se realiza fundiendo los bordes de las placas aunir por medio de la energía calorífica que se genera al pasar una corriente eléctricaentre un electrodo y las placas. Es una soldadura con material de aporte(electrodo) y sin presión. En este caso la corriente se aplica a la frecuencia normalde 60 ciclos por segundo, en la práctica No. 3 se hablará más a cerca de la frecuencia.El arco vóltico se establece al pasar una corriente eléctrica a través de un medio gaseoso ionizado y su potencia calorífica depende de la intensidad de corriente eléctrica y laseparación entre electrodo y placas. La temperatura del arco puede variar de 6,000ºCpara el arco de vapor de hierro a cerca de 20,000º C para el arco de tungsteno con gasargón.

Características eléctricas del arco. La relación entre el voltaje del arco y sucorriente (conocida como característica del arco) para los diversos procesos de sol-dadura, se indica en la fig. 1 mientras que en la fig. 2 se indica el aumento detensión del arco a medida que aumenta la longitud de este último.

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PRACTICA No.


2

En la soldadura manual son inevitables los cambios irregulares en la longituddel arco, y éstos, como evidencia la fig. 2, conducen a cambios en la corriente desoldadura. Estas variaciones en la corriente (y, por lo tanto, en la entrada decalor) deben ser rechazadas para que la fuente de energía utilizada para la soldaduramanual tenga generalmente una característica de voltio-amperio de caída rápida,con la cual la variación de corriente que se obtiene como resultado de una variaciónen la longitud del arco está reducida al mínimo (ver fig. 3)

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PRACTICA No.


2

Un parámetro importante en la soldadura es la penetración (P), la cual deter-mina la resistencia mecánica de la unión, este parámetro P depende de otros factorescomo son:

a) I = Intensidad de corriente en Ampb) h = Separación entre electrodo y placas en cmsc) E = Voltaje del arco en voltsd) V = Velocidad de la soldadura en mm/mine) K3 = Constante del electrodo( K3 = 0.0330 para electrodos forrados, que es nuestro caso).

El voltaje E del arco varía con la separación entre electrodo y placas h en lasiguiente proporción: E = 20 + 1.2h Para h expresada en mm

P = [ I4 * K3 / (E2 * V) ] 1/3

de la ecuación anterior se deduce que la penetración varía directamente con laintensidad de corriente para un tipo de electrodo dado (al aumentar la corrienteaumenta la penetración) y varía inversamente proporcional con la separación entreelectrodo y placa (ya que E depende de la separación) así como de la velocidadde la soldadura (al aumentar h y/o V disminuye la penetración). En un procesomanual como en nuestro caso los factores h y V son controlados por eloperador. El alumno deberá experimentar con diferentes velocidades V man-teniendo la separación de electrodo y placa aproximadamente de 0.317 cm (1/8”)para un valor de corriente indicada por su instructor.

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PRACTICA No.


CLASIFICACION DE ELECTRODOS

2

Los electrodos forrados para soldadura de arco se clasifican en base a una serie dedígitos que nos indican la siguiente:

En éste ejemplo es un electrodo para soldadura eléctrica 60,000 lb/in2 deresistencia a la tensión, se puede aplicar en cualquier posición y su recubrimientoes 4% celulosa, 50% oxido de titanio, 20% mica, resto ferromanganeso unido consilicato de sodio o potasio (ver tabla siguiente).

ELECTRODOS REVESTIDOS PARA ACEROCLASIFICACION TIPO COMPONENTES PRINCIPALES CARACTERISTICAS

DEL ELECTRODO

6010 CELU- TIPICAMENTE 40% CELULOSA PARA ACEROS ALLOSICO 25% T102 20% MgS10 15% Fe-Mn CARBONO EN TUBERIAS

UNIDO CON SILICATO DE SODIO PARA PENETRACIONO POTASIO PROFUNDA, SE UTILIZAN

VARILLAS CON REVESTI-MIENTO MAS SOLIDO

6012 TIPICAMENTE 4% CELULOSA, SOLDADURA DE USOSY RUTILO 50% T10 10% CoCo6% S10 GENERALES EN ACERO

6013 20% MICA, 10% Fe-MN UNIDO CON AL CARBONSILICATO DE SODIO O POTASIO

OXIDO DE OXIDOS Y CARBONATO DE ELECTRODOS DE ACERO6020 HIERRO HIERRO Y MANGANESO CON SI- BAJA ALEACION, ELECTRO-

(DESOXI- LICATOS DE MINERALES Y DOS DE ACERO INOX.DADO) FERRO-MANGANESO CONT. BAJO HIDROGENO

TIPICAMENTE 60% CaCo30% CaF, 2.5% Fe-MN, 4% FeSI2.5% Fe-T1 UNIDO CON SILICATODE SODIO O POTASIO

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INDICA TIPO DE FUNDENTE

SEGÚN TABLA SIGUIENTE

POSICION DEL ELECTRODO DURANTE LA APLICACIÓN

1.- POSICION HORIZONTAL, VERTICAL Y HACIA ARRIBA

2.- SOLO POSICIONES HORIZONTAL Y VERTICAL

3.- SOLO POSICION HORIZONTALRESISTENCIA A LA TENSION EN MILES DE LIBRAS/PULG2

INDICA ELECTRODO PARA SOLDADURA ELECTRICA

E 60 1 3

PRACTICA No.


a) Cerrar interruptor eléctrico de la máquina

b) Haciendo un contacto ligero entre electrodo y placa iniciar la formacióndel arco

c) Mantener el arco dando una separación de 3.17 mm (1/8”) aproximada-mente entre electrodo y placas.

d) Avanzar a lo largo del borde de las placas a medida que se funde el metalde las placas y del electrodo según se muestra en el siguiente dibujo.

PROCEDIMIENTO

2

Revisar que los cables portaelectrodos estén conectados en forma correcta deacuerdo a explicación del instructor.-Ajustar la corriente en la máquina de acuerdo con las indicaciones del instructor-Observar el ciclo de trabajo-Conectar la pinza de tierra a una de la placas a soldar-Colocar la parte desnuda del electrodo seleccionado en la pinza portaelectrodo-Utilizando el equipo de protección (guantes y careta) iniciar la soldadura observan-do lo siguiente:

10

PRACTICA No.


FUNCIONES DE RECUBRIMIENTO

2

a) Proporcionar una atmósfera gaseosa adecuada para el arco y el depósito desoldadura

b) Producir una escoria que dará: (I)Protección adicional al depósito de soldadura;(II)Refinará el metal de soldadura fundido y (III)Ayudará a la manipulacióndel depósito de soldadura

c) Adicionar ferroaleaciones, desoxidantes y polvo de hierro

d) Estabilizar el arco y facilitar la deposición del metal

PRECAUCIONES

- Evitar ver la formación del arco sin la careta de protección con el lentepolarizado adecuado, (el instructor explicará los riesgos).

- Utilizar guantes de cuero durante toda la práctica para evitar sufrirquemaduras o posibles descargas eléctricas.

- Utilizar lentes de seguridad al golpetear la escoria.

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PRACTICA No.


2

1.- Mediante un diagrama describa las partes más importantes del equipo de sol-dadura de arco de C.A.

2.- Explique las normas de seguridad a seguir durante el proceso

3.- Para una K=0.0330 y un avance V=15.24 mm/min y un voltaje del arcoE=25 volts calcule la penetración con el valor de corriente en amp. que utilizóen la práctica

4.- Haga una lista de conclusiones del desarrollo de la práctica

5.- Investigue que tipos de industria de la región utilizan la soldadura de arcode C.A. Integrada a su línea de fabricación

6.-Explique qué indica el ciclo de trabajo de una máquina de soldar y por qué esimportante cumplir con él, durante la aplicación de soldadura.

EJERCICIOS

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PRACTICA No.


SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO DE C.C.

OBJETIVO: Experimentar las diferencias en la aplicación y propiedades enéste tipo de soldadura con respecto a la de arco C.A. y formarse un criterio deselección entre ellas.

EQUIPO: Mismo equipo en la práctica No.2 más un rectificador de corriente.

MATERIAL UTILIZADO: Placa de acero de 6.35 mm (1/4”), electrodo forrado de 3.17 mm (1/18”) de diámetro, con el fundente adecuado para este tipo de corriente.

EQUIPO DE SEGURIDAD: Careta de fibra de vidrio con lente polarizado,guantes de cuero y peto de cuero.


3

Utilizando los conocimientos adquiridos en la práctica de soldadura eléctrica deArco C.A. Vamos a recordar que en este tipo de soldadura se utiliza la frecuencianormal de 60 ciclos por segundo. Esto indica que la polaridad esta cambiando con-forme transcurre el tiempo y se puede explicar por medio de la siguiente gráfica.

En el primersemiciclo el voltajees positivo y en elsegundo semiciclo se hacenegativo

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PRACTICA No.


A la frecuencia de 60 ciclos por segundo observamos que la señal de voltajepasa por cero 120 veces en un segundo. Precisamente este paso por cero hace queel arco sea inestable porque en el instante en que el voltaje se hace cero elarco se extingue.

Lógicamente esta inconveniencia se superó con el uso del recubrimientodel electrodo ya que un adecuado recubrimiento ayuda a estabilizar al arco ypor eso se pudo realizar la práctica anterior. (Explicación del instructor) .

Durante esta práctica vamos a utilizar un equipo rectificador de corriente conec-tado al secundario del transformador con la finalidad de tener una polaridad fija.En el siguiente diagrama se está haciendo uso del equipo de la práctica de C.A.y únicamente se intercala el rectificador entre el transformador y laformación del arco.

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PRACTICA No.


La polaridad mostrada sobre el secundario del transformador sería la delprimer semiciclo; los diodos 1 y 2 están polarizados directamente y se compor-tan como interruptores cerrados permitiendo el paso de corriente; al mismotiempo los diodos 3 y 4 están polarizados inversamente y se comportan como interruptores abiertos, por lo tanto se obtiene la polaridad mostrada en lasalida del rectificador.

En el segundo semiciclo se invierte la polaridad en la salidad del transformador(no mostrada) y por lo tanto los diodos que conducen son el 3 y 4 mientras queel 1 y 2 se comportan como interruptores abiertos, obteniéndose la misma polaridaden la salida del rectificador. La finalidad del capacitor es obtener un rizado de laonda rectificada, dando como resultado una señal de corriente continua (C.C.).

Al tener ahora una polaridad definada se tiene la opción de efectuar dos tipos deconexiones, ya sea directa electrodo al borne (-) y placa al borne (+) o bien la inver-sa electrodo al borne (+) y placa al borne (-).

3

Recordando que en un circuito el sentido de la corriente real va del bornenegativo (-) hacia el borne positivo (+), la selección del tipo de conexióndependerá del tipo de metal a soldar, espesor de la placa, etc. Para esta práctica seutilizará la conexión CC-PI y utilizando otro electrodo el alumno deberá invertirlas conexiones para practicar con CC-PD y describir lo que sucede durante lasoldadura con esta conexión.

PRECAUCIONES

Observar las mismas precauciones de la práctica No. 2

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PRACTICA No.


3

1.- Hacer una lista de las ventajas de este tipo de soldadura con respecto a la dearco C.A.

2.- Indique por que razón está más generalizado el uso de la soldadura de arcoC.A.

3.- Haga una lista de los metales y aleaciones que se pueden soldar con éste tipode proceso.

4.- Cuáles son las características que se tienen en el arco con la conexión CC-PIy cuáles con la conexión CC-PD?

5.- Investigue en qué industrias de la región se utiliza este tipo de soldadura

6.- Haga un diagrama completo del equipo utilizado mostrando sus partesmás importantes.

7.- Por qué a este tipo de soldadura se le llama de arco? Investigue

EJERCICIOS

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PRACTICA No.


SOLDADURA DE GAS

OBJETIVO: Dentro de las soldadura de fusión, la soldadura de gas tiene unaimportancia relevante, por lo tanto el objetivo de esta práctica es conocer el prin-cipio de la combustión, tipo de flamas que se pueden regular, la técnica deaplicación, sus ventajas y limitaciones.

EQUIPO: Equipo oxiacetilénico formado por un cilindro para el gasacetileno, un cilindro para el gas oxígeno, juego de manómetro-reguladores depresión, juego de mangueras, juego de válvulas unidireccionales, maneral, boquillapara soldar, chispero y destapador de boquillas.

MATERIAL UTILIZADO: Lámina o placa de acero al carbón.Electrodo de acero al carbón en forma de alambre recocido.

EQUIPO DE SEGURIDAD: Lentes con vidrio polarizado, guantes decuero y peto de cuero.


4

La soldadura con gas fué uno de los primeros procesos de soldadura de fusióndesarrollados y que demostraron ser aplicables a un extensa variedad de materialesy aleaciones; además durante un largo período fué el método más útil de soldarmateriales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e importante, pero suuso se ha restringido ampliamente a la soldadura de chapa metálica, cobre yaluminio, tratados de superficie, soldadura de bronce y trabajos de reparación. Elequipo de soldadura por gas puede emplearse también para la soldadura fuerte,blanda y corte de acero.

Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados de cilindros o desu suministro principal a través de reductores de presión a lo largo de una tuberíade goma a un soplete. En éste, el flujo de los dos gases es regulado por medio deválvulas de control, pasa una cámara de mezcla y de allí a una boquilla. El caudalmáximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla,y son acoplados

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PRACTICA No.


4

Y en la parte externa de la flama estos gases se combinan con el oxígeno dela atmósfera para formar dióxido de carbono y vapor de agua. Para obtener unaflama neutra, las escalas volumétricas de flujo de acetileno y de oxígeno sonajustadas hasta que el cono interno alcanza su tamaño máximo con un límite clara-mente definido. La composición de la envoltura carece entonces dereacción al acero de bajo contenido de carbono, es decir, sin carburado o descar-bur ado. Si se suministra oxígeno en dosis excesivas, el cono interno se hace máspequeño de tamaño y más puntiagudo y la flama resultante descarburará elacero. Con exceso de acetileno, por otra parte, el cono desarrolla una envol-tura exterior de pluma y la flama es carburante.

Para acero de alto contenido de carbono y en el tratamiento de superficiesduras se utiliza flama carburante, en el caso anterior para evitar ladescarburación en el último para producir un depósito de fundión de altocontenido de carbono en la superficie, que permitirá el enlace de la aleación de su-perficie sin dilución excesiva. En la soldadura de latón y en la de bronce de hierrofundido, cuando se utiliza una varilla de aleación de estaño-cinc-cobre o cobre-cinc-estaño, la flama debe ser ligeramente oxidante, ya que su condición ayuda a suprimirla volatilización de cinc. De lo contrario, se utiliza normalmente una flama neutra.Es especialmente importante no soldar aceros austeníticos inoxidables con unaflama carburante, que podrá dar lugar a una subida de carbono y la consiguientecorrosión intergranular.

por consiguiente diferentes boquillas al soplete para la soldadura de diferentes rangos de espesores de metal.

Las características térmicas de diversos gases combustibles se indican en latabla 1. El valor de una mezcla de gas combustile para el calentamientodepende: a) de la temperatura de la flama, y b) de la intensidad de combustión,que es el producto de la velocidad de quemado de la flama y su contenidotérmico por unidad de volumen. Un alto grado de calor transferido al metal requiereuna temperatura substancial diferente entre la flama y el metal, y un alto grado deldesarrollo de calor en la flama (es decir, intensidad de combustión). En la prácticacasi toda la soldadura es efectuada utilizando acetileno, siendo inadecuada la es-cala de calentamiento de superficies de otros gases para los metales con puntode fusión más elevado. La soldadura de oxígeno-hidrógeno para aluminio y mag-nesio ha sido practicada, pero es en la actualidad es ampliamente sustituida por lasoldadura de gas inerte. El aspecto de la flama de un soplete de oxiacetileno se in-dica en la figura No. 2. En el cono interno el acetileno al ser oxidado se trans-forma en hidrógeno y monóxido de carbono, según la siguiente reacción:

C2H2 + O2 = 2CO + H2

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PRACTICA No.


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PRACTICA No.


PROCEDIMIENTO. Observando todas las reglas de seguridad en cuanto aprotección personal y equipo proceda a realizar la práctica según los siguientespuntos.

1. Abra la válvula del gas acetileno y proceda a regular la presión detrabajo de 0.4 kg/cm2 (5.6 lb/in2).

2. Abra la válvula del gas oxígeno y proceda a regular a la presión detrabajo de 2 kg/cm2 (28.38 lb/in2).

3. Abriendo de vuelta la válvula reguladora de acetileno proceda a encenderen la boquilla utilizando para ello un encendedor de fricción (chispero).

4. Ajuste a la cantidad deseada de acetileno (abriendo lentamente la válvulareguladora hasta obtener una flama amarilla que no desprenda hollín).

5. Empiece a abrir lentamente la válvula reguladora de oxígeno y ajuste parauna flama neutra (explicación del instructor).

6. Una vez regulada la flama proceda a fundir los bordes de las placas a soldarutilizando para ello la punta del cono luminoso.

7. Aplique el metal de aporte a la zona de fusión y empiece a distribuirlo a lolargo del borde de las piezas para formar el cordón de soldadura (explicación de in-structor sobre la técnica para aplicar la soldadura).

8. Al terminar de realizar la soldadura se apaga el soplete cerrando primero laválvula de acetileno y enseguida la del oxígeno.

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PRACTICA No.


ACETILENO: Normalmente este gas se obtiene en la reacción química del car-buro de calcio y agua.

Es un gas incoloro con un olor parecido al cinc cuando este se quema. Es ungas no estable a presiones mayores de 1.0 kg/cm2 y forma polímeros que son ex-plosivos. Para su almacenamiento y transporte se debe de someter a presionesmayores de 1.0 kg/cm2 en cilindros que están rellenos de un material poroso deltipo orgánico al cual se le adiciona un líquido también orgánico que disuelveal acetileno, este es acetona.

OXIGENO: Se puede obtener partiendo de la electrólisis del agua o pordestilación fracionada del aire. Prefiriendose esta última. El oxígeno es un com-burente natural y es indispensable para la reacción de combustión.

COMBUSTION OXIGENO-ACETILENO: El calor generado de estacombustión depende de las proporciones de la mezcla, Le Chatelier la descubrió porel año de 1895 y en la actualidad es la de mayor uso, ya que con ella se consigue lamás alta temperatura que con cualquier otro tipo de combustión y además es la demayor facilidad para regular.

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PRACTICA No.


CARACTERISTICAS QUIMICAS Y FISICAS. El Acetileno es unacomposición de 92.3% de Carbono y 7.17% de Hidrógeno. El acetileno cuando sequema con oxígeno produce una de las flamas más calientes (3000ºC). Es un gas in-coloro y tiene un olor parecido al ajo.

Este gas se vuelve muy inestable a presiones arriba de 1 kg/cm2, por lo cualresulta peligroso manejar en los sopletes presiones superiores.

El límite de inflamabilidad en el aire es de mezclas entre 2.5 y 90%. Laviolencia de reacción va a ser proporcional a la presión a que se encuentre lamezcla.

OBTENCION.- Como se dijo anteriormente el acetileno es comercialmente ob-tenido de la reacción del carburo de calcio en agua, dentro de un generador.

MANEJO.- Los cilindros de acetileno son de un diseño especial que permitenmanejar este gas con amplia seguridad.

USOS.- Su principal uso es en la soldadura y corte oxiacetilénico.

4

ACETILENO

PRESENCIA EN LA NATURALEZA. El oxígeno es el elemento más abun-dante formado aproximadamente un 50% de la corteza terrestre y en estado libreforma un poco más del 20% del aire.

CARACTERISTICAS QUMICAS. El oxígeno es un elemento muy activoque, aunque no se quema, mantiene y acelera vigorosamente la combustión.

CARACTERISTICAS FISICAS. El oxígeno es incoloro, inodoro e insípido.Ligeramente solubre en agua y un débil conductor de la electricidad.

USOS COMO GAS. El oxígeno gaseoso se usa en la soldadura oxiacetilénica,corte, fabricación de acero, en horno cubilotes para mejorar rendimientos, en lafabricación de productos químicos sintéticos. Los hospitales lo usan enoxigenoterapia, resucitación y con otros gases, en mezclas anestésicas.

OXIGENO

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PRACTICA No.


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CARACTERISTICAS EN SU ESTADO LIQUIDO. El oxígeno líquido encondiciones normales tienen una temperatura de -183ºC ligeramente más pesado queel agua, no inflamable y no produce vapores tóxicos o irritantes.

USO COMO LIQUIDO. El oxígeno que es usado como gas es a menudo alma-cenado y transportado como líquido por economía y conveniencia. El oxígeno líquidode alta pureza es aplicado en trabajos de laboratorios. En estado líquido se usa encohetes y proyectiles propulsores.

I. PROTECCION PERSONAL

• 1. Ejecute las operaciones de soldadura o corte con gafas especiales para estefin, cuidando que los cristales sean de sombra adecuada

• 2. La cabeza y el cabello deben estar lo suficientemente protegidos con unagorra, casco, etc.

• 3. Use guantes y peto de cuero

• 4. Use zapatos de seguridad

• 5. Los bolsillos de la camisa deberán estar provistos de solapa y estar siempre cerrados

• 6. Use camisa de manga larga

• 7. No utilice nunca el oxígeno para sacudirse la ropa

• 8. El equipo deberá ser manejado con las manos y guantes limpios, exentos degrasas y aceites

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PRACTICA No.


4

II. CILINDROS

• 1. Al transportar alguno de los cilindros asegúrese de que la válvula y elcapuchón estén bien apretados

• 2. Nunca trate de arreglar o reparar válvulas de cilindro de oxígeno

• 3. Cuando use el oxígeno abra plenamente la válvula del cilindro

• 4. Cuando se usa el cilindro de acetileno, abrase la válvula una vuelta completacomo máximo

• 5. Jamás trate de mezclar otro gas con el cilindro de oxígeno

• 6. Nunca trate de llenar un cilindro de acetileno, ni mezclarlo con otro gas

• 7. Jamás use oxígeno de los cilindros sin un regulador adecuado al cilindro deoxígeno

• 8. Nunca use el acetileno de los cilindros sin antes reducir la presión por mediode un regulador adecuado, ensamblado en el cilindro

• 9. Nunca use reguladores, mangueras u otra pieza del acetileno con otro gas

• 10.Nunca use el oxígeno para facilitar la respiración en lugares reducidos ocerrados

• 11.Mantenga alejados de los cilindros de acetileno, flamas, chispas y lugares decalor excesivo

• 12.Jamás use el oxígeno cerca del material inflamable

• 13.La llave de cuadro del cilindro de acetileno debe mantenerse sobre la válvuladel cilindro, cuando esté en servicio

• 14.Nunca deje que el aceite y grasa entren en contacto con los cilindros deoxígeno, válvulas, reguladores, mangueras

•15.Al devolver cilindros vacíos de acetileno asegúrese de que las válvulas esténbien cerradas

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PRACTICA No.


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III. MANGUERAS

• 16.En caso de que ocurra un escape en un cilindro de acetileno, debe trasladarseal aire libre, manteniéndose alejado de toda flama, colóquese una tarjeta indicandola falla y comuníquelo al proveedor

• 17.No aviente ni golpee los cilindros estando vacíos o llenos

• 18.No permita que marquen los cilindros con soldadura de arco eléctrico

• 19.Nunca use martillos para abrir las válvulas de los cilindros

• 20.Asegúrese de que los cilindros estén bien sujetos en su posición para no caerse

• 21.1.00 kg/cm2 es la máxima presión de trabajo que necesita cualquier equipo deOxi-Acetileno; la experiencia ha mostrado que esta es la presión máxima de seguridad.

• 22. No levante los cilindros con magnetos eléctricos

• 23. Los cilindros de acetileno deben usarse y almacenarse en posición vertical

• 24. Cuando el equipo no esté en operación, mantenga cerrados los cilindros

• 25. Mantenga su equipo en buenas condiciones de funcionamiento

• 26. No almacene juntos los cilindros de oxígeno y de acetileno

• 1. Arroje el aire de la manguera de acetileno antes de encender el soplete si elequipo no fue usado en varios días

• 2. Proteja siempre las mangueras contra pisadas o pasos de rueda por encima,evítense los dobleces

• 3. Proteja las mangueras de chispas volentes, escoria caliente, objetos calietesy flama viva

• 4. No permita que las mangueras estén en contacto con grasa o aceite, constituyenun peligro al reaccionar con el oxígeno

• 5. Al terminar la jornada, libere siempre las mangueras de presión alguna

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PRACTICA No.


4

IV. SOPLETE

• 6. Todas la mangueras deben examinarse con cuidado periódicamente para evitarfuga, desgastes y conexiones sueltas. Esto se puede hacer sumergiendo lamanguera en agua, cuando tenga gas a la presión de trabajo

• 7. Si se localiza un defecto en la manguera corte la parte defectuosa y una lamanguera nuevamente con un empalme ya que si escapa el acetileno de una manera defectuosa se puede prender y producir un incendio grave. Puedetambién encender la ropa del operario y causar serias quemaduras

• 8. No reparare las mangueras con cinta

• 9. Cuando se deje de soldar o cortar por un tiempo muy breve, se pueden dejarlos gases a presión dentro de las mangueras, si este tiempo se prolonga sedeben eliminar gases, cerrando las válvulas de los tanques y abriendo las delsoplete hasta que la aguja del manómetro marque cero. Deje escapar cada gaspor separado y hágalo en lugares bien ventilados

• 10.Revise que no existan fugas de gas en la válvula y conexiones del soplete

• 11.Nunca lubrique con aceite ni engrase cualquier parte del equipo para soldarcon oxi-acetileno.

• 1. La manguera de oxígeno debe conectarse en la terminal del soplete marcada“oxígeno” y la del acetileno en la correspondiente

• 2. Atornille la boquilla para soldar o cortar según sea el caso, sin apretar demasiado

• 3. Si necesita cambiar el soplete, cierre la válvula del regulador de presión. Nodoble las mangueras

• 4. Para limpiar el orificio de la boquilla, use siempre el limpiador de brocasespeciales con el calibre adecuado a la boquilla. No use un alambre de metalduro y puntiagudo

• 5. No trate de alterar una boquilla para ajestar el receptáculo de un soplete

• 6. Para encender el soplete abra inicialmente la válvula de acetileno, enciéndalay abra después la del oxígeno.

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PRACTICA No.


4

• 7. Use un encendedor de fricción o flama piloto para encender el soplete, jamáslo haga con los cerillos o con el metal caliente

• 8. Para apagar el soplete cierre primero la válvula del acetileno

• 9. Cuando se presente un retroceso de flama y esta llega hasta las mangueras,deseche la manguera dañada. Un retroceso de este tipo vuelve la manguerainsegura, ya que quema las paredes interiores. Esta manguera causará problemas al obstruir, los conductos del soplete e impedirá su correcto fun-cionamiento

• 10.Cuando utilice una manguera nueva, deberá soplar el talco de proteccióninterior antes de usarla

• 11.Las mangueras deben almacenarse en lugares fríos. En especial no se ponganen pisos o anaqueles grasosos

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PRACTICA No.


4

V. GENERALES

• 1. Nunca suelde en lugares cerrados sin la ventilación adecuada

• 2. No force las conexiones que no ajustan

• 3. Asegúrese que las conexiones de todo el equipo estén bien apretadas

• 4. Use agua y jabón para localizar las fugas, no use flama

• 5. Use los empaques recomendados por el fabricante, no ponga empaques de dudosa • calidad

• EJERCICIOS

• 1. Mediante un diagrama explique el funcionamiento de un equipo de soldaduraoxiacatilénica

• 2. Explique donde se utilizan las diferente flamas que se pueden regular en estetipo de soldadura

• 3. Haga una lista de las reglas de seguridad que se deben tener presentes duranteel uso y manejo de este equipo

• 4. Mencione algunas industrias que utilizan este proceso de soldadura integrado asu línea de fabricación

• 5. Describa brevemente como aplicó la soldadura (consulte en su instructor sobrelas diferentes técnicas de la aplicación de esta soldadura)

• 6. Mencione los criterios que usted tomaría en cuenta para seleccionar entre estetipo de soldadura y la soldadura eléctrica de arco c.a.

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PRACTICA No.


CORTE OXIACETILENICO

OBJETIVO: Conocer la técnica del corte de metales ferrosos utilizando el equipooxiacetilénico.

EQUIPO: Equipo oxiacetilénico similar al utilizado en la práctica de soldaduraúnicamente se sustituye la boquilla para soldadura por el aditamento de corte.

MATERIAL UTILIZADO: Placa de acero 6.3 mm (1/4”) de espesor.

DESCRIPCION: El principio del corte oxiacetilénico se basa en la afinidas química que tiene el oxígeno con el acero. Un acero sin protección superficial es atacado por el oxígeno del aire del medio ambiente, pero ésta oxidación es lenta porllevarse a cabo a baja temperatura. Durante este proceso se efectúa esta misma oxidación pero a mayor velocidad (por efecto de la temperatura) y controlada (soloen la sección que se desea).

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PRACTICA No.


5

PROCEDIMIENTO

La reacción de oxidación que se efectúa desprende calor que es utilizado para lamarcha del proceso por lo que se utiliza la flma oxiacetilénica para iniciar la reacción.

3Fe + 2O2------> Fe3 0 4 + 48,000 BTU/MOL

esta reacción se lleva a cabo cuando el acero se lleva a la temperatura de 870ºC

Se deberá tener presente las mismas reglas de seguridad personal y en cuantoal uso y manejo del equipo descritas en la práctica de soldadura oxiacetilénica.

• 1. Abrir la válvula del acetileno y ajustar a una presión de trabajo de 0.4 kg/cm2 (5.6lb/in2)

• 2. Abrir la válvula del oxígeno y ajustar a una presión de trabajo de 3 kg/cm2 (42.57lb/in2)

• 3. Abrir completamente la válvula reguladora del oxígeno en el maneral (cuidando que la válvula reguladora del oxígeno en el aditamente de corte este cerrada)

• 4. Encender el soplete abriendo 1/4 de vuelta la válvula reguladora del acetileno yprovocando una chispa en la boquilla con el encendedor de fricción

• 5. Ajustar la cantidad de acetileno hasta que la flama tome un color amarillo

• 6. Abrir lentamente la válvula reguladora del oxígeno en el aditamento de corte hastaque formen los conos luminosos en la salida de la boquilla

• 7. Para iniciar el corte se acerca la boquilla a la pieza de acero hasta una distanciatal que la punta de los conos toquen la superficie de la pieza. Se espera el tiemporequerido para que exista una fusión incipiente y se aplica un flujo de oxígeno a lapresión de trabajo por medio de la válvula de palanca

• 8. Una vez que se inicia el corte se empieza a avanzar en la dirección en que se debede realizar. Si se avanza muy rápido se interrumpe el corte y es necesario volvera iniciar como se indica en 7. Por otro lado si el vance es muy lento se deforma lasuperficie del corte y se obtiene mal acabado

• 9. Para apagar el soplete se procede a cerrar la válvula del acetileno y enseguida las deloxígeno (aditamente de corte y maneral).

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PRACTICA No.


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1.- Dibuje el aditamento de corte oxiacetilénico

2.- Incluya en su reporte marcas y capacidades de aditamentos de corte de uso más común

3.- Explique por qué el corte oxiacetilénico no se aplica a otros metales

4.- Describa un producto que se pueda procesar por este procedimiento

5.- Haga una lista de ventajas y desventajas de este proceso con otros métodos decorte de uso industrial

EJERCICIOS

PRECAUCIONES

Observar las mismas reglas de seguridad descritas en la práctica No. 4

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PRACTICA No.


TRATAMIENTO TERMICO DE TEMPLE

OBJETIVO: Lograr una mejor comprensión sobre el aumento de dureza yresistencia al desgaste en un acero para tratamiento térmico.

EQUIPO: Horno Eléctrico para tratamiento térmico con control de temperatura;medio enfriador, durómetro Rockwell, tenazas.

EQUIPO DE SEGURIDAD: Careta y guantes.

MATERIAL UTILIZADO: Pieza de acero grado herramienta para trabajoen frío y de temple en aceite tipo O.

DESCRIPCION: El tratamiento térmico de temple tiene como finalidad obtenerresistencia al desgaste y a la dureza en la superficie de las piezas. Este tratamiento selleva a cabo calentando a temperaturas ligeramente arriba de la crítica superior paraaceros tipo hipoeutectoides o ligeramente arriba de la crítica inferior para los aceroseutectoides e hipereutectoides. Seguido de una permanencia a esa temperatura con lafinalidad de uniformizarla en toda la sección de la pieza y por último un enfriamientoa una velocidad tal que permita transformar la austenita a martensita. Esta velocidadde enfriamiento depende de la composición química de la pieza y se puede obtener de la curva triple “T” del acero que se esté tratando.

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PRACTICA No.


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PRACTICA No.


En los aceros al carbón y de bajo contenido de carbón es muy difícil efectuar eltratamiento de temple por la alta velocidad de enfriamiento que se requiere y por elchoque térmico tan brusco a que se somete la pieza lo cual puede generar esfuerzosinternos de tal magnitud que provocan grietas en la pieza.

6

Por otro lado la máxima dureza que se puede alcanzar en un acero depende únicamente del contenido en carbono. Los elementos de aleación influyen en latempleabilidad o profundidad de temple del acero (casi todos los elementos dealeación con excepción del cobalto desplazan la curva “S” hacia la derecha, loque permite que aumente el tiempo para la transformación a martensita facilitandograndemente el temple).

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PRACTICA No.


6

PROCEDIMIENTO

La profundidad de temple en los aceros va a depender de:

• a) Composición química del acero

• b) Medio enfriador utilizado

• c) Tamaño de la pieza

En cuanto a la composición química ya se vió que el contenido de carbono y los elementos de aleación proporcionan más tiempo para el enfriamiento.

Los medios enfriadores que se pueden utilizar son por orden de severidad descendente:

• 1. Tomar datos del tipo de acero a tratar y determinar su temperatura de temple ydureza esperada.

• 2. Medir dureza inicial de la pieza y anotar el dato; esta dureza se debe tomar en laescala Rockwell A.

• 3. Colocar la pieza en el horno y encender el horno (descripción del equipo por el instructor) ajustar el control a la temperatura del tratamiento termico de temple Este paso no se deberá efectuar sin una revisión del horno por parte del instructor.

• 4. Determinar tiempo de permanencia según el espesor de la pieza. Y este tiempo seempieza a medir a partir del instante en que el horno se apague por primera vez (al final del periodo del calentamiento gradual).

a) Salmuera

b) Agua

c) Aceite mineral

d) Flujo de aire

El tamaño de la pieza influye en la velocidad de enfriamiento en cuanto a que ladisipación del calor hacia el medio enfriador es mayor conforme aumenta el tamaño de lapieza. Por lo tanto es más rápido enfriar piezas pequeñas y delgadas que piezas voluminosas.

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PRACTICA No.


6

• 5. Una vez que se cumple el tiempo de permanencia se apaga el horno y rápidamentese extrae la pieza.

• 6. Con la menor pérdida de tiempo posible enfriar la pieza en un baño de aceite mineral.Este enfriamiento se hará dándole a la pieza un movimiento constante dentro delmedio enfriador. Esto es para evitar la formación de burbujas de gas que pudieranaislar a la pieza del aceite retardando con ello la velocidad de enfriamiento (expli-cación del instructor).

• 7. Sacar la pieza del medio enfriador y limpiarla con la ayuda de una lija. Una vezcompletamente limpia medir la dureza en Rocckwell C, alcanzada.

• 8. Comparar con la dureza esperada y observar la diferencia entre la dureza inicial y la que se obtiene por el tratamiento termico de temple

• a) Verificar que el equipo utilizando esté en buen estado de funcionamiento (por el instructor).• b) Utilizar en todo momento guantes y caretas

• c) Utilizar las tenazas tanto para colocar como para tomar la pieza en el interior delhorno.

• d) Manejar con bastante cuidado el durómetro Rockwell.

• e) Observar en todo momento las indicaciones del instructor (por los riegos que secorren con el equipo de esta práctica).

PRECAUCIONES

EJERCICIOS

• 1. Cuál fue el valor de la dureza inicial y cuál el valor de la dureza alcanzada en el temple?

• 2. Qué nomenclatura estándar y comercial tiene el acero tratado?

• 3. Qué composición química tiene el acero tratado?

• 4. Haga un diagrama del horno de tratamientos térmicos utilizado, mostrado en él susdispositivos de control de temperatura

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PRACTICA No.


6

• 5. Marque la trayectoria de tratamiento de temple aplicado sobre un diagrama tripe “T”

• 6. Determine la temperatura de temple de un acero ordinario de 0.45% C utilizando eldiagrama hierro-carburo de hierro

• 7. ¿Qué microestructura se obtiene en la pieza templada?

• 8. Qué relación existe entre % de carbono y dureza en la piezas templadas?

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PRACTICA No.


TRATAMIENTO TERMICO DE REVENIDO

OBJETIVO: Determinar el ajuste al valor de dureza deseado y eliminar los esfuerzos internos que se generan por choque térmico en la pieza templada de la práctica anterior.

EQUIPO: Mismo equipo utilizado en la práctica de tratamiento térmico de temple

EQUIPO DE SEGURIDAD: Mismo equipo utilizado en la práctica de tratamiento térmico de temple.

MATERIAL: Se utilizará la pieza de acero templada en la práctica anterior.

DESCRIPCION:

Los aceros que han sido templados adquieren alta dureza acompañada de alta fragilidad, que generalmente no son adecuadas para los usos que se le va a dar a la pieza.Estos aceros soportan mal los choques mecánicos y son muy sensibles a la concentraciónde tensiones. Por ello es conveniente sacrificar en parte la dureza alcanzada (en lamayoría de los casos ajustar al valor de dureza deseado) y resistencia para obtener mejor ductilidad y tenacidad. Esto se consigue por medio del revenido del acero templado.

La martensita se ha descrito anteriormente como una solución sobresaturada decarbono en hierro alfa, con una estructura cristalina que resulta tetragonal centrada ysometida a fuertes tensiones provocadas por los átomos de carbono; por ello es frágil. Sise calienta a temperaturas bajas empiezan a eliminarse tensiones y se eleva la tenacidad. Al alcanzar a temperaturas más elevadas comienza a precipitar al carbono en forma departículas de cementita y aumenta la ductilidad. A temperaturas todavía mayores coalescen las partículas de carburo y se incrementan aúm más la tenacidad y laductilidad.

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PRACTICA No.


7

Fig. 1 EFECTO DEL TIEMPO A CUATROTEMPERATURAS DE REVENIDO

Se dice muchas veces que el revenido se aplica para ablandar la martensita del acero.Esto es generalmente poco correcto, o por lo menos confuso. El revenido tiene por finalidad aumentar la tenacidad y la ductilidad para que la estructura martensítica pueda resistir las diversas cargas y tensiones que sufrirá en el servicio. Por desgracia este aumento sólo se consigue sacrificando parte de la dureza y de la resistencia.

Las propiedades de los aceros con estructura martensítica revenida dependen deltamaño y distribución de las partículas de carburo en la estructura de revenido, que a su vez están controladas por la temperatura y el tiempo de revenido. Las variaciones pequeñas de temperatura influyen mucho más que las variaciones de tiempo de la misma magnitud, por lo que, en la práctica, el revenido se ajusta más por la temperatura que variando el tiempo de permanencia en ella.

La figura 1 muestra los efectos de la temperatura de revenido y el tiempo depermanencia en ella para un acero eutectoide, y permie juzgar sobre los ablandamientos relativos producidos por variaciones de la temperatura o del tiempo. Se observa que unrevenido de 1 h a 320ºC reduce la dureza desde el valor de temple, 67 Rc, a la cifra de 56Rc. Aumentando la temperatura hasta 650ºC, la dureza, para el mismo tiempo de 1 h,baja a 53 Rc. Si el revenido se realiza a la primera temperatura, es decir, a 320ºC, y sequiere lograr el mismo valor de 53 Rc, sería necesario mantener la pieza a esa temperatura durante una 15 h.

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PRACTICA No.


La disminución de dureza puede explicarse por una disminuación del contenido decarbono en la red de tetragonal (martensita) pasando esta a red cúbica.

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PROCEDIMIENTO

• 1. Medir dureza en Rc de la pieza templada (de la práctica anterior)

• 2. Seleccionar la temperatura del revenido según la dureza que se desea obtener.

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PRACTICA No.


7

• 4. Encender el horno y observar las mismas precauciones que se indican en la prácticade temple.

• 5. Una vez que se contempla el ciclo de permanencia apagar el horno y extraer la pieza

• 6. El ciclo de enfriamiento se da en aceite.

• 7. Limpiar completamente a la pieza y medir dureza final en Rocckwell C.

EJERCICIOS

• 1. Por qué es importante conocer la curva de revenido en un acero?

• 2. A qué temperatura y tiempo de permanencia se efectúo el revenido?

• 3. Cuál fue la dureza en Rockwell C. antes y después del revenido?

• 4. Explique cuál es la finalidad del revenido

• 5. Explique por qué al aumentar la temperatura del revenido disminuye la dureza final de la pieza?

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PRACTICA No.


FABRICACION DE PIEZAS POR PROCESODE COLADO

(FABRICACION DE MOLDES)

OBJETIVO: Conocer el proceso de fabricación de piezas por colado en arena.

EQUIPO: Cajas de moldeo, juego de apisonadores, espátulas, agujas, criba ymodelo.

MATERIAL: Arena refractaria formada principalmente por óxido de silicio, óxidode aluminio y algunos otros óxidos e hidróxidos. Polvo separador.

DESCRIPCION:

El proceso de fabricación de piezas por colado en arena se utiliza actualmente conpocas variantes a como se utilizaba en la antigüedad. Pero el proceso ha servido para desarrollar otros métodos de colado que presentan serias ventajas sobre éste.Entre estos métodos podemos mencionar a los siguientes: colado por gravedad enmolde permanente, colado en matrices en sus dos tipos: cámara caliente y cámara fría,colado a baja presión, colado al vacío, colado centrífugo que puede ser centrífugo real,semicentrifugo y centrifugado; y por último, colado de presición como puede ser coladoa la cera perdida y colado en concha cerámica.

Como puede comprenderse fácilmente una parte importante de los elementos demáquina y productos que utilizan en la actualidad se fabrican por algún proceso decolado, la mejor selección de alguno de ellos dependerá de la buena preparación delingeniero en este tema. Ya que dependiendo del tipo de metal a colar, del volumen de lapieza colada, de la forma de la pieza colada, del acabado superficial y tolerancias admitidas, se deberá seleccionar el método de colado que proporcione el menor costo deproducción.

Durante la práctica se utilizará un proceso manual en la fabricación de moldes, que es difícil encontrar en industrias de alto volumen de producción por circunstancias obvias,

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PRACTICA No.


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pero como el objetivo es conocer el proceso, se justifica el método manual desde elpunto de vista didáctico (además de que no sería rentable para la facultad el tener una máquina para fabricación moldes).

Para hacer este molde se utilizará arena refractaria con punto de fusión de 1770ºC loque permite colar en este tipo de moldes aleaciones ferrosas como son aceros yfundiciones así como metales no ferrosos de bajo punto de fusión como son aluminio,bronces, latones, etc.

MODELOS: Se puede decir que el modelo es el “negativo” de la pieza que se va acolar y nos servirá para dejar la cavidad en el interior del molde.

Los modelos que se utilizan pueden ser de madera, vidrio, plástico, metal, etc. En esta práctica utilizará un modelo metálico.

Los modelos no tienen las mismas dimensiones de las piezas que se van a colar ya queen ellos se consideran las siguientes tolerancias (explicación del instructor)

En esta práctica se fabricará un molde para efectuar una colada de aluminio.

La arena refractaria deberá tener las siguientes propiedades (explicación del instructor):

• Refractabilidad

• Garanulometría

• Permeabilidad

• % de humedad

• Resistencia mecánica en arena en verde así como

• Resistencia mecánica en arena por corazones

• Tolerancia por acabado

• Tolerancia por salida

• Tolerancia por golpeteo

• Tolerancia por contracción

• Tolerancia por distorción

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PRACTICA No.


8

POLVO DE SEPARACION.- Para evitar el pegado en la superficie de separación de un molde se emplea un polvo fino o una arena fina y seca. Su misión es evitar laadherencia entre las caras de separación del molde.

MODELOS.- La cavidad del molde en la que ha de colarse el metal fundido seobtiene casi siempre apisonando la arena del molde alrededor de un modelo que luego seextrae. Como la mayoría de los metales industriales se contraen al solidificar, el modelo suele hacerse ligeramente mayor que la pieza que ha de obtenerse. También se les da una ligera conicidad o salida para que pueda sacarse fácilmente de la arena. Los modelos sehacen frecuentemente en dos piezas, para facilitar el trabajo de los moldeadores, y aveces en piezas sueltas que faciliten la extracción (desmodelado) una vez preparado elmolde.

Para la mayor parte del moldeo a máquina y para una parte considerable del realizadoa mano, se sujetan los modelos a placas modelos especiales, que tienen vástagos defijación u otros mecanismos para mantener la posición en la caja del moldeo. Cuando elmodelo está subdividido de tal manera que una mitad del mismo queda sujeto a una carade la placa se denomina Modelo de dos caras.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS.- Un molde de arena sencillo se hace apisonando la arena del moldeo alrededor de un modelo o modelos en una caja de moldeo. Las cajas demoldeo son marcos de madera o de fundición separados en dos o más partes que sellaman caja superior y caja inferior o de fondo. Cuando hay una intermedia se le llamaasí o también aro. Slujetas a la caja de fondo hay clavijas que sirven para fijarla a la cajasuperior y mantener ambas en posición relativa invariable. Los aros tienen clavijas yorejas que permiten fijarlos tanto a la caja superior como de fondo. Para la mayoría delas operaciones de moldeo basta con una caja de dos partes y es inecesaria la intermediao aro. Las figuras 1 y 2 aclaran lo que hemos explicado.

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PRACTICA No.


8

En la preparación de los moldes se emplean dos tableros de madera con soportes inferiores. La placa o tablero de fondo también falsa de madera, mantienen la arena en lacaja mientras la caja superior se emplea en la construcción de la caja inferior y es soportede la superior cuando se abre el molde para el acabado, pintado, etc.

Para poner la arena sobre el modelo se emplea una criba que evita que caigan partículas gruesas, partículas metálicas y otros trocitos existentes en la arena de moldeo.

La arena de moldeo tiene poca resistencia mientras no se apisona dentro de la caja yalrededor del modelo. El apisonado puede realizarse a mano o a máquina. Cuando setrata de moldes pequeños de madera; se utilizan otros grandes y largos para los moldes grandes que se preparan sobre el suelo. Estos pisones son herramientas de dos extremos útiles: uno terminado en cuña para apisonar la arena en las paredes de la caja y otro acabado plano para apisonar sobre la superficie total de la caja.

Con una barra de acero a madera de borde agudo (rasero o rastra) se elimina el excesode arena después de apisonar cada una de las cajas, y se lisa la superficie del molde.

Para hacer el bebedero se emplean varillas cónicas de madera que se mantienen en laposición debida mientras se apisona la caja superior del molde. En algunos casos seutilizan sacabocados para cortar el bebedero en la caja superior ya apisonada.

Las agujas de dar vientos son una especie de leznas para perforar el molde yproporcionar salida a los gases originados cuando el metal caliente llena aquel.

Mediante un pulverizador o una jeringa se humedece la arena alrededor del modelo, antes del desmodelado, con el fin de darle más resistencia y evitar el desmoronamientoen la extracción.

La barra de traqueteo es una varilla de acero terminada en punta que se golpea ligeramente con un mazo, apoyada sobre el modelo de madera, para aflojarlo y permitirun fácil desmodelado. En superficies adecuadas del modelo se hacen agujeros roscadoscon el fin de poder atornillar varillas adecuadas para tirar y sacar el modelo. En los modelos de madera estos agujeros pueden tener la rosca en inserciones metálicas.

Se emplean fuelles de mano para soplar el polvo de separación y para eliminar la arena suelta de las superficies de separación y de la cavidad del molde. Pueden sustituirse por sopladores de aire compromiso.

EL MOLDE.- La figura 1 representa un molde típico de dos cajas listo para la colada. El metal fundido se cuela sobre la artesa de colada, fluye por el bebedero y a veces porcanales de colada, y llega al molde por las entradas. Una vez lleno el molde también llega metal a la mazarota, que es un depósito de metal líquido caliente para compensar lacontracción de solidificación de la pieza.

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PRACTICA No.


8

PROCEDIMIENTO.- Como ya se dijo actualmente muchos moldes se hacen amáquina, pero es fundamental ocuparse primero de la técnica del moldeo a mano. La forma de hacer un molde se esquematiza en la figura 2 y es como sigue:

• 1. Se elige una caja de moldeo suficientemente grande para que pueda contener elmodelo y además el sistema de alimentación. La caja inferior se coloca invertida sobreun tablero.

• 2. Sobre el tablero se coloca el modelo en la posición adecuada para que deje espacio para el sistema de alimentación

• 3. Se recubren con arena de moldeo o arena de revestimiento el modelo y el tablero enun espesor de unos 25 mm.

• 4. Se llena el resto de la caja con la arena ordinaria de moldeo y se apisona firmemen-te, primero alrededor de las paredes de la caja y luego, moderadamente sobre elresto de ella; se rellena y se vuelve a apisonar.

• 5. El exceso de arena se quita con la rastra

• 6. Se coloca un tablero sobre la superficie de la arena, usando algo de arena suelta paraque cierre bien la caja

• 7. Se invierte la caja inferior y se quita el tablero superior

• 8. Se coloca encima la caja superior. Se fijan barras para el bebedero y para las mazarotas. Se espolvorea el polvo de separación sobre toda la superficie de separacióndel molde para evitar que se pegue la arena de la caja de fondo a la de la caja superior.

• 9. Se criba arena en la caja superior hasta tener un espesor de unos 25 mm, tal como seha dicho para la caja inferior

• 10. Se rellena la caja superior con arena suelta y se la apisona firmemente alrededor delas paredes de la caja y de las barras para bebedero y mazarotas. Se añade más arena y seapisona en toda la superficie de la caja superior.

• 11. Se quita el exceso de arena y se retiran las varillas que sirvieron para modelar elbebedero y la mazarota. Si es necesario, se ventila la caja superior pinchando con laaguja de vientos.

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PRACTICA No.


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PRACTICA No.


8

• 12. Se levanta la caja superior y se pone de costado mientras se hace la artesa de colada en la parte superior del bebedero; luego se invierte la caja superior y se alisa lo necesariola superficie de separación.

• 13. Se humedece la arena alrededor del modelo con un pulverizador, se atornilla la barrade extracción al modelo, se golpea ligeramente para soltarlo y se extrae el modelo delmolde.

• 14. Se termina, si es necesario, el alisado, se hacen bebederos y canales de alimentación, se retocan las aristas rugosas y se extraen o se soplan fuera de la cavidad del molde las partículas sueltas de arena.

• 15. Si es necesario, se pinta la cavidad del molde. El grafito seco puede aplicarse espol-voreándolo o con una brocha, y los barnices líquidos se aplican por pulverización.

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PRACTICA No.


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• 16. Se colocan los corazones en las posiciones adecuadas

• 17. Se cierra el molde colocando la caja superior sobre la inferior, teniendo cuidado de noestropearlo.

• 18. Se fija la caja superior a la inferior para que no se separen durante la colada. Puedehacerse lastrando la caja superior o sujetándola con mordazas al la inferior.

Esta breve descripción indica las etapas principales de la preparación de un molde de arena. Pr supuesto, hay modelos mucho más complicados que el expuesto en las figuras ypor ello exigen otras etapas más de moldeo.

EJERCICIOS

• 1. Describir en forma detallada como se fabrica el molde

• 2. Haga una lista de las ventajas y desventajas de este método de colada con respecto alproceso de colada en molde metálico (consulte con su instructor).

• 3. Investigue que industrias de la región utilizan este tipo de moldeo y haga una listadel tipo de piezas que se fabrican.

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PRACTICA No.


OBJETIVO: Que el alumno realice la soldadura por fusión mediante el uso decorriente eléctrica y gas inerte protector y obtenga conclusiones en cuanto al equipo utilizado y la aplicación del proceso en la industria.

EQUIPO: Máquina para soldadura eléctrica de arco de c.c. y Gas inerte de las siguientes caracteristicas.

-Voltaje del primario------------------------------------------------120 VCA.

-Amperaje del primario---------------------------------------------18 AMPS.

-Fases------------------------------------------------------------------1 FASE

-Frecuencia-----------------------------------------------------------60 HZ.

-KVA------------------------------------------------------------------2.2

-Voltaje del secundario---------------------------------------------18 VCD

-Amperaje del secundario------------------------------------------70 AMPS. MAX.

-Voltaje de circuito abierto-----------------------------------------31 VCD.

-Ciclo de trabajo-----------------------------------------------------20% @ 70 AMPS.

* (Consultar tabla de Ciclo de trabajo)

SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO-GASPROCESO MIG

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CICLO DE TRABAJO MAXIMO TIEMPO TIEMPO DEDE SOLDADURA ENFRIAMIENTO

20% 2' 8'40% 4' 6'60% 6' 4'80% 8' 2'100% 10' 0'

A 45 AMPERS EL CICLO DE TRABAJO ES DE 60%

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PRACTICA No.


Los ajustes mostrados en esta guía son solamente aproximaciones.Diferentes condiciones pueden provocar cambios de incremento o decremento en los ajustes.

GUIA DE REFERENCIA DE CONTROL DE AJUSTES

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PRACTICA No.


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Fig. 1 Equipo de soldadura arco-gas proceso MIG


En la “soldadura por gas inerte metálico”, el arco se mantiene en una corriente de gas inerte entre un electrodo consumible y la pieza de trabajo. El arco calienta lapieza y funde el electrodo, que de esta forma suministra el metal de relleno para launión, ver fig. 1.

MATERIAL UTILIZADO: Placa de acero de 6.35 mm (1/4”), microalambre para soldar acero al carbono de 0.762 mm (0.030”) de diámetro.

EQUIPO DE SEGURIDAD: Careta de fibra de vidrio con lente polarizado yguantes de cuero.

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PRACTICA No.


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El equipo consiste en un carrete que lleva un alambre de electrodo bobinado, un par de rodillos de transmisión, una pistola soldadora con interruptor de control y unsuministro de gas inerte.

Los rodillos de transmisión hacen avanzar el alambre hasta la pistola en la cual hayun tubo de guía de cobre de donde el alambre recoge la corriente. Para aluminio,cobre, níquel y acero de aleación, el alambre del electrodo tiene un diámetro que oscilageneralmente entre 1/16” y 1/8”, y la corriente de soldadura está en la escala de 100 a 300 amperios. El proceso opera con una alta intensidad de corriente en elelectrodo(aproximadamente 10,000 A/cm2), y en estas condiciones se produce una transferncia proyectada; el proceso es notablemente uniforme en la operación depenetración profunda o moderada de la placa que se suelda. El arco se proyecta enlínea con el eje del alambre del electrodo y el traslado de metal también está en líneacon este eje.

Las fuentes de alimentación utilizadas son la corriente continua con electrodo positivo. El transporte de metal es irregular si el electrodo es negativo o si se utiliza corriente alterna, mientras que la soldadura efectiva de aluminio sólo puede efectuarse si la pieza de trabajo es negativa, de modo que la película de óxido seelimine por la acción del cátodo del arco. Las fuentes de alimentacion de soldadura decaracterística plana son preferibles tanto para la transferencia proyectada como para cortocircuito, debido a que se obtiene una longitud más constante de arco con este tipo de máquina. Pueden utilizarse, sin embargo, fuentes con característica deinclinación. Es conveniente incorporar una reactancia en el circuito, para la soldadurade alambre fino, con el fin de limitar la corriente de cortocircuito, y evitar una salpicadura excesiva.

El gas protector es normalmente el argón, pero también se utilizan a veces mezclas deargón-oxígeno, conteniendo hasta un 20% de oxígeno para la soldadura de acero inoxidable austenítico, con el fin de obtener unperfil de soldadura mejorado.Asimismo, CO2 al 20% con 80% de argón, da un perfil soldado mejorado en lasoldadura de acero al carbono, y para el metal de chapa puede resultar mejor y más económico que el argón puro. La protección con dióxido de carbono es mas economica.

Como en la soldadura por arco de tungsteno con gas inerte, hay un pequeño grado decontaminación atmosférica del recubrimiento, siendo necesario el uso de alambres desoxidados para acero al carbono, cobre, níquel y aleaciones de cobre-níquel. Losdesoxidantes para acero al carbono y cobre son el silicio y el manganeso, mientras que para las aleaciones de cobre-níquel y níquel-cobre se utilizan titanio y aluminio.Si escasean los desoxidantes, las soldaduras efectuadas en esos metales son porosas.

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PRACTICA No.


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La soldadura por gas inerte metálico se utiliza para acero de alta aleación: aluminio,cobre, níquiel y sus aleaciones. Es aplicable también para acero al carbono y aleación baja, pero para estos materiales será preferible generalmente la soldadura en ambiente de CO2, debido al coste más reducido de dióxido de carbono. El proceso es de especial valor para el aluminio, cobre y sus aleaciones (distintas del latón) por su limitada escalade electrodos revestidos disponibles para estos materiales. Es complementario a lasoldadura por arco de tungsteno con gas inerte, siendo especialmente útil para materialmás grueso y para soldaduras en ángulo.

El proceso por gas inerte metálico puede utilizarse también para efectuar soldaduras por puntos entre dos placas superpuestas, para lo cual se dispone de un equipo de control especial. Puede utilizarse debido a su gran poder de penetración este proceso para unirmaterial relativamente grueso. Se utiliza también la soldadura por puntos con arco metálico y gas inerte para acero al carbono de alta y baja aleación, y es un complementodel proceso de soldadura por puntos con tungsteno y gas inerte, del mismo modo que lasoldadura por arco metálico con gas inerte es complemento de la soldadura contungsteno y gas inerte.

SOLDADURA PROTEGIDA CON DIOXIDO DE CARBONO

En la “soldadura con dióxido de carbono”, es una variante del proceso por arcometálico con gas inerte, en el cual éste es sustituido por dióxido de carbono. Lasdisposiciones del carrete de alambre y la pistola son similares. Pueden utilizarse tanto máquinas de alambre fino como normal ( 1/16” y 3/32” ) con CO2. Las diferencias serefieren a características de traslado del metal, fuente de alimentación, coste y campo deaplicación.

En dióxido de carbono no hay corriente crítica sobre la cual pueda cambiar el trasladodel tipo gravitacional al proyectado. En corrientes bajas el traslado de vuelo libre es detipo de rechazo, de modo que sólo parte de las gotas caen en el depósito de soldadura y se produce una cantidad excesiva de salpicadura. Este defecto, que es más evidente en lasoldadura de alambre fino de baja corriente, es superado mediante el ajuste de lasvariables del proceso, a fin de obtener un modo de translado de cortocircuito. La gota es entonces puesta en contacto con el depósito de soldadura y separada del alambre por latensión de superficie y las fuerzas electromagnéticas antes de que pueda ser proyectada lateralmente. El uso de traslado de cortocircuito también hace posible la utilización delproceso para soldadura posicional. No obstante, puede producirse también salpicadura ytraslado irregular, si la corriente que fluye durante el período de cortocircuito es excesiva, debido a que en semejantes circunstancias el desprendimiento de la gota puede producirse con violencia de explosión. Por consiguiente, se modifica la fuente dealimentación, ya sea ajustando la inclinación de una máquina con características decaída, o insertando una reactancia en el circuito (en cuyo caso puede utilizarse un

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PRACTICA No.


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generador de característica plana). Por tales métodos la corrient de cortocircuito puede limitarse a un nivel apropiado. En corrientes altas (superior a 200 amps), utilizando alambres de diámetro de 1/16” y mayores, es suficientemente regular el proceso para quese pueda efectuar la soldadura con traslado de vuelo libre, pero sólo para soldadura enposición plana.

El dióxido de carbono es en muchas circunstancias un gas oxidante y en la temperaturadel arco la reacción 2 CO2 = 2 CO + O2 va hacia la derecha, es decir, el CO2 está parcialmente disociado. Es esencial el uso de alambre debidamente desoxidado para soldar acero al carbono, ya que se pude perder cerca del 40% del contenido de silicio ymanganeso. Los aceros de aleación sufren una ligera pérdida de elementos de aleación cuando se utilizan para material de relleno, pero, en general, están debidamente protegidos por desoxidantes que aparecen generalmente en estos materiales.

Este proceso encuentra su principal aplicación en la soldadura de aceros al carbono y de aleación baja. El coste de los materiales de soldadura es mayor que para la soldaduracon electrodos revestidos, pero la escala de deposición es también sustancialmentemayor y, en la práctica, es ventajosa siempre que haya volumen suficientemente deproducción .

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PRACTICA No.





d) Avanzar a lo largo del borde de las placas a medida que se funde el metalde las placas y del electrodo.

PROCEDIMIENTO

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Revisar que los cables portaelectrodos estén conectados en forma correcta deacuerdo a explicación del instructor.-Ajustar el calor y la velocidad del alambre en la máquina de acuerdo con la guia dereferencia de esta práctica y las indicaciones del instructor. -Ajustar el flujo del gas protector de acuerdo a las indicaciones del instructor-Observar el ciclo de trabajo-Conectar la pinza de tierra en la placa a soldar--Utilizando el equipo de protección (guantes y careta) iniciar la soldadura observan-do lo siguiente:

PRECAUCIONES




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PRACTICA No.


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1.- Mediante un diagrama describa las partes más importantes del equipo de sol-dadura de arco-gas (Proceso MIG).

2.- Explique que tipo de metales se pueden soldar por el proceso MIG.

3.- Explique como se ajusta el calor y la velocidad del alambre.


5.- Investigue que tipos de industrias de la región utilizan la soldadura de arco-gas (Proceso MIG) Integrada a su línea de fabricación

6.-Explique qué tipo de conexión eléctrica se requiere en la soldadura de aluminio.

EJERCICIOS

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PRACTICA No.


SOLDADURA ELECTRICA DE ARCO-GASPROCESO TIG

OBJETIVO: Que el alumno realice la soldadura por fusión mediante el uso decorriente eléctrica y gas inerte protector y obtenga conclusiones en cuanto al equipo utilizado y la aplicación del proceso en la industria.

EQUIPO: Máquina para soldadura para proceso TIG y Gas inerte de las caracteristicas descritas en la practica No. 9.

MATERIAL UTILIZADO: Electrodo de tungsteno, Placa de acero de 6.35 mm (1/4”).

EQUIPO DE SEGURIDAD: Careta de fibra de vidrio con lente polarizado yguantes de cuero.


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En la soldadura por “gas inerte con tungsteno” es mantenido el arco en una corrientede gas inerte entre un electrodo de tungsteno sin consumir y la pieza de trabajo, y seusa para calentar la unión, mientras el alambre de relleno (si es preciso) se introducepor separado. Desde un punto de vista de manipulación, la soldadura por gas inertecon tungsteno se asemeja a la soldadura oxiacetilénica, pero tiene un campo de apli-cación mucho mayor. ver fig. 1.

Fig. 1 Equipo de soldadura arco-gas proceso TIG

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PRACTICA No.


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Para metales distintos al aluminio, bronce alumínico y magnesio, se utiliza corrientecontinua con el electrodo de tungsteno conectando al polo negativo de la máquina desoldadura.

La soldadura de aluminio con electrodo negativo es impracticable debido a que unapelícula de óxido refractario queda después que el metal ha sido fundido y evita laformación de un depósito de soldadura. Al efectuar el trabajo, se forman sobre lasuperficie de aluminio el polo negativo y los focos del cátodo móvil y dispersan elóxido, pero se engendra un calor excesivo en el electrodo. Por consiguiente, se utiliza corriente alterna, produciéndose la mayor parte de la entrada de calor durante el semi-ciclo positivo del mismo es eliminado el óxido. Un transformador simpre de c. a.resulta inadecuado para la soldadura de aluminio por gas inerte, debido a que seprecisa un voltaje de alta reignición para el semiciclo cuando la pieza de trabajo esnegativa, y par usos comerciales se utilizan diversos métodos, para compensar esteefecto con equipo especial. Si no se adoptan estos métodos, se produce una rectificación parcial con solo un semiciclo negativo de electrodo funcionando normalmente y, por consiguiente, el óxido falla al dispersarse.

El electrodo para soldadura de c.c. es de tungsteno puro, tungsteno aleado con torioo aleado al circonio. En el caso de tungsteno puro el foco de cátodo opera a una temperatura superior al punto de fusión del tungsteno. El tungsteno tratado al torio o con circonio, que contiene pequeñas cantidades de torio y circonio, respectivamene,tiene un grado más elevado de emisión termoiónica que el metal puro, no se funde y produce un arco más sólido. En la soldadura de c.a. la entrada de calor al electrodo es más elevada, y la punta se funde casi sin variaciones. Los electrodos tratados al torioy con circonio son aún ventajosos, sin embargo, porque tienen una capacidad decorriente ligeramente más elevada.

El gas de recubrimiento utilizado generalmente es argón de alta pureza. Las mezclasde helio o argón-helio se utilizan a veces en los EE. UU., pero el helio es demasiadocostoso en otros países. La contamienación atmosférica del depósito de soldadura puede evitarse completamente produciéndose solamente dentro de la cámara llena deargón, y para metales muy reactivos puede ser esencial esta técnica para producir uniones dúctiles. En la soldadura al aire libre con equipo normal siempre se producealguna contaminación del argón. Como consecuencia de esta contaminación es necesario añadirdesoxidantes a la varila de relleno cuando se suelda acero al carbono efervescente o semicalmado, cobre, cupro-níquiel, níquiel y monel por el proceso de gas inerte con tungsteno en ambiente de argón. El nitrógeno ha sido empleado como gas de recubrimiento para la soldadura decobre por gas inerte de tungsteno. El nitrógeno no reacciona con el cobre, pero atacael tungsteno líquido.

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PRACTICA No.


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Por consiguiente, los electrodos de tungsteno aleados al torio deben utilizarse conpolaridad negativa al electrodo. La entrada de calor al ánodo por amperio es superior a la de argón para atmósfera de nitrógeno, siendo aquella ventajosa para soldadura de metal de tan alta conductividad como el cobre.

La soldadura por gas inerte con tungsteno puede utilizarse virtualmente para toda clase de metales y aleaciones de ingeniería. Debido al equipo especial utilizado, a lavelocidad de soldadura manual relativamente baja y al uso de gas de argón, los costesde soldadura son más elevados que en soldadura oxiacetilénica, con electrodo revestidoy de gas inerte, por lo que se aplica principalmente si existe una ventaja técnica; parasoldaduras a tope en aceros de aleación baja y alta, níquiel y sus aleaciones, hasta unespesor de 0,1 pulgadas; cobre, aluminio, magnesio y sus aleaciones, hasta cerca de 0,25 pulgadas de espesor, y para los metales reactivos.

Un tipo especializado de soplete de soldadura por gas inerte con tungsteno ha sidoelaborado para efectuar soldaduras por puntos entre dos piezas superpuestas de chapametálica. La boquilla de este soplete se proyecta más allá de la punta del electrodo;es mantenida frente a la pieza de trabajo y acciona un conmutador o interruptor sobreel armazón del soplete, iniciando un ciclo de soldadura controlado automáticamente, porlo que el argón fluye a través de la boquilla, se forma el arco y se mantiene duranteun tiempo previamente fijado, y después de transcurrido cierto tiempo es detenido elargón. Se forma un depósito fundido en la chapa superior que se funde con la inferior,formando una soldadura de conexión o por puntos.

La soldadura por punto con arco de argón puede aplicarse al acero al carbono calmado,al acero de alta y baja aleación y al titanio. Tiene la ventaja, si se compara con lasoldadura por puntos de resistencia, que las soldaduras pueden ser efectuadas con accesoa un lado de la unión solamente y que el equipo que se precisa es mucho más ligero yportátil, mientras que la cantidad de distorsión es mucho menor que la producida poruna soldadura por fusión continua. Por otra parte, es más lenta, menos adaptable a uncontrol totalmente mecanizado y no tan versátil como la soldadura por puntos deresistencia.

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PROCEDIMIENTO

Revisar que los cables portaelectrodos estén conectados en forma correcta deacuerdo a explicación del instructor.-Ajustar el calor y la velocidad del alambre en la máquina de acuerdo con la guia dereferencia de esta práctica y las indicaciones del instructor. -Ajustar el flujo del gas protector de acuerdo a las indicaciones del instructor-Observar el ciclo de trabajo-Conectar la pinza de tierra en la placa a soldar--Utilizando el equipo de protección (guantes y careta) iniciar la soldadura observan-do lo siguiente:

PRACTICA No.


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d) Avanzar a lo largo del borde de las placas a medida que se funde el metalde las placas.

PRECAUCIONES




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Longitud total de cable de soldar. No exceder

45 m. 60 m. 70 m. 90 m. 105 m. 120 m.

Terminales de salidaCorriente en Amp

10 - 60% Ciclo de trabajo

60 - 100% Ciclo de trabajo

10-100% Ciclo de trabajo

100 4 4 4 3 2 1 1/0 1/0

150 3 3 2 1 1/0 2/0 3/0 3/0

200 3 2 1 1/0 2/0 3/0 4/0 4/0

250 2 1 1/0 2/0 3/0 4/0 2-2/0 2-2/0

30 m. ó menos

Electrodo

Trabajo

PRACTICA No.


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1.- Mediante un diagrama describa las partes más importantes del equipo de sol-dadura de arco-gas (Proceso TIG).

2.- Explique que tipo de metales se pueden soldar por el proceso TIG.

3.- Explique porque en la práctica se utiliza material de aporte.


5.- Investigue que tipos de industrias de la región utilizan la soldadura de arco-gas (Proceso TIG) en algún punto de su línea de fabricación

6.-Explique qué tipo de conexión eléctrica se requiere en la soldadura de aluminio.

EJERCICIOS

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PRACTICA No.


CORTE CON ARCO DE PLASMA

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OBJETIVO: Que el alumno realice cortes en diferentes materiales metálicos yobtenga conclusiones en cuanto el uso de éste proceso y su importancia dentro de laindustria.

EQUIPO: Máquina para cortar por arco de plasma.

• MATERIAL UTILIZADO: Placa de acero de 1/4”, placa de acero inoxidable de 1/16”, placa de aluminio de 1/4”.

• EQUIPO DE SEGURIDAD: Careta de fibra de vidrio con vidrios polarizados de 12sombras y guantes de cuero.


El corte de metales ferrosos se pueden realizar con el equipo oxi-acetilénico uoxi-butano, sin embargo el corte de aluminio, cobre, acero inoxidable y otros no sepueden llevar a acabo por éste proceso. El corte por arco de plasma es un proceso adecuado para cortar todo tipo de metales, esto es su principal ventaja sobre el corte con gas, además del tipo de acabado. La limitante es que los espesores a cortar normalmenteson reducidos (para nuestro caso la máquina MAZ 40 cs. Solo corta hasta 3/8”).

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PRACTICA No.


En este proceso se usa el intenso calor que proviene de un arco eléctrico para fundir virtualmente cualquier metal para soldar o cortar. Casi todos los procesos de corte usanel calor generado por un arco entre un electrodo y una prate de trabajo metálica (por lo general una placa o lámina plana) para fundir un canal que separa la parte. Los procesosde corte con arco eléctrico más comunes son [8]: 1) el corte con plasma de arco y 2) elcorte con electrodo de carbón y aire.

Corte con arco de plasma Un plasma se define como un gas supercalentado eléctricamente y ionizado. El corte con arco de plasma, CAP (en inglés PAC), usa una corriente de plasma que opera a altas temperaturas situadas en el rango de 18 000 a 25 000 ºF (10 000 a 14 000 ºC ), para cortar metal por fusión. En la acción de corte sedirige la corriente de plasma rápidamente hacia el trabajo, esta misma acción funde eimpulsa el metal fundido poe el canal. Las características generales del corte con arcode plasma se ilustran en la figura 1. El arco del plasma se genera entre un electrodo(dentro del soplete) y la pieza de trabajo ánodo. El plasma fluye a través de una boquilla enfriada por agua, que control y dirige la corriente a la posición deseada del trabajo. Elchorro de plasma resultante es una corriente de alta velocidad bien alineada contemperaturas extremadamente altas en su centro, y con el calor suficiente para cortar através de un metal, que en algunos casos tiene un espesor de 6 pulg.

Los gases usados para crear elplasma con PAC incluyen el nitrógeno, el argón conhidrógeno o una mezcla de todos estos. Tales fluidos se denominan los gases primariosen el proceso. Con frecuencia se dirigen gases secundarios o agua para rodear el chorrode plasma, como se muestra en la figura, a fin de ayudar a confinar el arco y limpiar el canal de metal fundido para evitar la acumulación de éste último.

La mayoría de las aplicaciones del PAC implican el corte de láminas de metal y placas planas. Las operaciones incluyen el barrenado y el corte a lo largo de una trayectoria definida. La trayectoria definida se corta ya se mediante un soplete manual controlado por una persona o dirigiendo la trayectoria del corte del soplete bajo contro numérico., CN (en inglés NC). Para una producción más alta y rápida se prefiera el NC, debido aque se supervisan mejor las variables más importantes del proceso, tales como ladistancia de separación y la velocidad de alimentación. El corte con plasma de arco seusa para cortar casi cualquier metal eléctricamente conductivo. Con frecuencia los metales cortados mediante PAC incluyen aceros al carbono simple, el acero inoxidable y el aluminio. En estas aplicaciones, la ventaja del corte con plasma de arco sobre el NCes la alta productividad. Las velocidades de alimentación a lo largo de las trayectorias de

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PRACTICA No.


Fig. 1 Corte con Arco de Plasma

corte pueden ser tan altas como 430 pulg/min (0.182 m/seg) para una placa de aluminiode 1/4 pulg (6.35 mm) [5]. Para materiales más gruesos, las velocidades de alimentacióndeben reducirse. Por ejemplo, la velocidad de alimentación máxima para cortar materiaprima de aluminio de 4 pulg (100 mm) de espesor es de alrededor de 20 pulg/min (0.0085 m/seg) [5]. Las desventaja del corte con arco de plasma son: 1) la superficie decorte es áspera y 2) el daño metalúrgico en la superficie es elmás severo entre los procesos metalúrgicos no tradicionales.

Corte con electrodo de carbono y aire En este proceso, el arco se genera entreun electrodo de carbono y un metal, y se usa un chorro de aire a alta velocidad para alejar la parte fundida del metal. Este procedimiento se usa con el propósito de formar un canal para separar la pieza o para formar una cavidad en la parte. La cavidad prepara los bordes de las placas para soldadura, por ejemplo, para crear un surco en forma de U enuna junta empalmada. El corte con electrodo de carbón y aire se usa en diversos metales,incluyendo el hierro forjado, acero al carbono, las aleaciones bajas y el acero inoxidable,así como diversas aleaciones no ferrosas. La salpicadura del metal fundido es un riesgo yuna desventaja del proceso.

Otros procesos de corte con arco Otros procesos de arco eléctrico se utilizan para aplicaciones de corte, aunque no con tanta frecuencia como el corte con plasma de arco o con electrodo de carbón y aire. Estos otros procesos incluyen: 1) el corte de metal conarco eléctrico y gas, 2) el corte con arco protegido, 3) el corte con arco eléctrico por tungsteno y gas y 4) el corte con arco de carbono. Las tecnologías son las mismas que seusan en la soldadura de arco, excepto que el calor del arco eléctrico se usa para cortar.

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PRACTICA No.


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• Corta hasta 3/8 de espesor

• Corriente ajustable de 20 a 40 Ampers.

• Gases usados aire ó nitrógeno

• Voltaje de entrada 208 - 240 - 480 Volts

• Fusibles recomendados 50 - 45 - 25 Ampers.

• Si usa aire debe ser seco y libre de aceite

• Presión de aire regulable 70 PSI. (Presiones mayores acortan la vida de las partes de la antorcha).

• Presión máxima de aire al filtro 100 PSI (No exceder).

• Ciclo de trabajo: Si la I = 40 AMPS. El ciclo de trabajo es 50%, si la I = 28 AMPS.El ciclo de trabajo es 100%

ESPECIFICACIONES

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PRACTICA No.


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DATOS DE OPERACION

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PRACTICA No.


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REGLAS DE SEGURIDAD

En el corte con arco de plasma se deben seguir estas reglas de seguridad:

• Use ropa gruesa al estar cortando

• Use guantes de carnaza

• Use peto de carnaza

• Cuando corte lámina galvanizada ventile adecuadamente el sitio de trabajo

• Para mayor seguridad su máquina deberá contar con protección eléctrica pormedio de una caja portafusibles de acuerdo al voltaje de la máquina.

• La corriente del arco produce rayos ultravioleta que pueden dañar la vista, por lotanto deberá usar careta polarizada de acuerdo a la siguiente tabla.

CORRIENTEABAJO DE 100 A

100 - 200 A200 - 400 AMAS DE 400 A

LENTES DE SOMBRA

8 SOMBRAS10 SOMBRAS12 SOMBRAS14 SOMBRAS

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PRACTICA No.


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1.- Diga cuál es el principio del corte de la máquina de plasma

2.- Cuáles son los parámetros operacionales en el corte de plasma?

3.- Qué sucede si la presión en la antorcha es mayor a 70 PSI?

4.- Cuáles son los gases utilizados en ésta máquina?

5.- Qué entiende por aire seco?

EJERCICIOS

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PRACTICA No.


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1. PROCESOS Y MATERIALES DE MANUFACTURA PARA INGENIEROS.LAWRENCE E. DOYLE.PRENTICE HALL.

2. PROCESO DE MANUFACTURA VERSIN S. I.AMSTEAD, OSTWALD, BEGEMAN.C.E.C.S.A.

3. PROCESOS BÁSICOS DE MANUFACTURA.KAZANAS, BAKER, GREGOR.MC. GRAW HILL.

4. PROCESOS PARA INGENIERIA DE MANUFACTURA.LEO ALTINGALFA OMEGA.

BIBLIOGRAFIA

70DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE MATERIALES F.I.M.E. U.A.N.L.

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