UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

INFORME

PROCESOS DE MANUFACTURA II (MC 214 SEC. C)

SOLDADURA POR OXIACETILENO

ALUMNO: Snchez Crdenas, Jorge Lus 20021134k

PROFESOR: Ing. Escalante Zavaleta, Elias

PERIODO: 2005 I

LIMA - PERU

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INTRODUCCION

El soldeo por llama se desarroll cuando fueron posibles el abastecimiento a escala industrial de oxigeno, hidrgeno y acetileno a precios accesibles, se inventaron los sopletes adecuados y se desarrollaron las tcnicas de almacenamiento de dichos gases. En el ao 1916 el soldeo oxiacetilenito era ya un proceso completamente capaz de producir soldaduras por fusin de calidad en chapas finas de acero, aluminio y cobre desoxidado, existiendo slo ligeras diferencias con los procesos utilizados en la actualidad.

El proceso de corte con flama es el mas antiguo y perecedero de todos los procedimientos de corte metlico, adems el mas difundido por todo el mundo, no existe un mtodo mas usado a nivel mundial, no importa el cdigo ni las especificaciones, en la estructuracin metlica el Gas estar siempre presente como numero uno en el proceso de corte.

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INDICE

1. OBJETIVOS .. 4

2. DESCRPCION Y DEFINICION . 5

3. GASES DE COMBUSTIBLE . 10

4. EQUIPOS PARA SOLDAR POR OXIACETILENO ... 11

5. VARILLAS DE SOLDAR Y FUNDENTE 14

6. DIFERENTES LLAMAS Y SUS CARACTERISTICAS 16

7. BIBLIOGRAFIA 20

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1. OBJETIVOS

1. Tener un conocimiento bsico sobre las definiciones del proceso. 2. Conocer los factores que influyen para poder manejar apropiadamente el

proceso de soldar. 3. Conocer el equipo usado en el proceso de soldadura por oxiacetileno. 4. Conocer los diferentes tipos de llamas y sus caractersticas ms importantes. 5. Aprender otros tipos de gases usados como combustible para el proceso

oxigas.

6. Conocer los diferentes tipos de fundentes usados normalmente en este proceso.

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2. DESCRPCION Y DEFINICION

En el proceso de soldadura y corte con Gas (Oxy-Fuel), el principio es simple, una intensa flama es producida por la combustin controlada de una mezcla de Oxigeno y un gas combustible. Los gases son obtenidos de fuentes o tanques separados y pasados a travs de reguladores y luego pasados a travs de una antorcha en donde se mezclan, para salir por la cabeza de soldadura o boquilla donde ocurre la ignicin.

La intensidad de la flama depende del flujo de los gases, la proporcin de la mezcla y las propiedades del gas combustible seleccionado as como del tipo de cabeza de soldadura o boquilla. El flujo de los gases y la proporcin de la mezcla son controlados por los reguladores de presin y las vlvulas ubicadas en la antorcha.

Las soldaduras son formadas por el cordn de metal fundido del metal base y el material de aporte (cuando se usa) que se forma con el contacto de la flama. El uso de fundentes remueve el oxido y las costras de el rea de soldadura y ayuda a asegurar una soldadura de calidad.

En operaciones de corte, la flama es concentrada para precalentar y mantener el metal en su temperatura de ignicin, mientras que un chorro de oxigeno es dirigido al rea precalentada. Este chorro de oxigeno rpidamente Oxidiza el metal en un camino angosto y la escoria es expulsada para formar una ranura.

SOLDANDO

Para comenzar a hablar de la soldadura con flama, debemos aclarar algo, la definicin de los tres diferentes procedimientos bsicos que se pueden ejecutar cuando se utiliza la flama para unir dos metales, que aunque en ingles y en casi todos los

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idiomas tienen nombres diferentes y la aplicacin de cada uno de estos procedimientos es muy especifica, es llamada en casi todos los pases Latino-Americanos de la misma forma, "Soldadura". Esto curiosamente, no ha permitido que los procedimientos se difundan y se reconozcan como aplicaciones de procedimientos especficos, por tal motivo los llamaremos por sus nombres en ingles welding, brazing y soldering y estudiaremos un poco sus definiciones para ver las diferencias, aunque despus nos concentraremos mas en los dos ltimos ya que son los procedimientos que dan verdadera importancia y utilidad a el uso del soplete de flama para unir metales.

Welding Welding (soldadura) es el procedimiento de juntar dos metales donde el material base es elevado a una alta temperatura superando su punto de fusin, y en donde, aprovechando su estado liquido se mezclan para forman una unin de la fusin de todas las partes envueltas incluyendo el material de aporte si existiera.

Brazing Brazing (soldadura) es el procedimiento de juntar dos metales usando un material de aporte con una temperatura de trabajo por encima de los 427 Grados Centigrados (800 F) pero siempre por debajo del punto de fusin del metal base.

Principios del Brazing

Brazing es el proceso en el que dos metales se unen con el uso de calor y un material de aporte que se funde a una temperatura por encima de los 427 grados Centigrados (800F) pero por debajo del punto de fusin de los metales bases a ser soldados.

Brazing es probablemente el mtodo mas verstil para unir metales hoy en da, por un sin numero de razones. Las uniones con brazing son fuertes, en metales no ferriticos y aceros, la fuerza tensil de una soldadura, apropiadamente hecha, muchas veces supera la de los metales bases, de hecho, en acero inoxidable, es posible desarrollar una soldadura con una fuerza tensil de 130.000 psi. Las soldaduras con

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brazing son dctiles, considerablemente fciles y rpidas de hacer y cuando son hechas apropiadamente, prcticamente no hay necesidad de usar esmeril, rellenar o usar cualquier acabado mecnico despus que la soldadura es completada. Brazing es ejecutado relativamente a bajas temperaturas, reduciendo la posibilidad de deformaciones, sobrecalentamientos, o diluir de los metales a ser soldados, adems es econmico y altamente adaptable a mtodos de automatizacin.

Brazing suelda los metales creando una unin metalrgica entre el metal de aporte y la superficie de los dos metales a ser soldados, el principio por el cual el material de aporte es conducido por las hendiduras y cavidades de la junta para crear esta unin es conocido como Accin Capilar.

Tomando en cuenta que los metales bases nunca se funden, ellos retienen bsicamente intactas todas sus propiedades mecnicas y fsicas. Una ventaja importante del Brazing es la facilidad con la que se pueden unir metales no similares, si los metales bases no se derriten en realidad no importa si ellos tienen diferentes puntos de fusin. Otra ventaja de las soldaduras con brazing es su excelente apariencia, esta caracterstica es especialmente importante en productos de consumo donde la apariencia es critica como en la industria relacionada con los alimentos o bebidas donde los suaves acabados del brazing no se convierten en una trampa para los materiales slidos o lquidos.

Hay muchas clases de juntas con brazing pero hay dos en particular que constituyen los procedimientos bsicos en brazing, la junta de tope y la de plano. La junta de Tope da la ventaja de un espesor uniforme en la unin, la preparacin de este tipo de juntas usualmente es muy simple, sin embargo la fuerza de la soldadura de Tope es limitada y depender, en parte, en la seccin de el rea a soldar. La soldadura de plano da el doble de espesor en la soldadura.

En casi todas la juntas hechas con brazing el requerimiento principal es simplemente la fuerza, pero frecuentemente hay otras condiciones que se podran considerar cuando se prepara una junta, por lo tanto se podra trabajar en un ensamble

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hecho con brazing que tuviera buena conductividad elctrica as como buena capacidad de presin, la otra consideracin importante es ventilar el ensamblaje para que durante el proceso de brazing el aire o los gases en expansin puedan escapar de el material fundido que fluye por la junta, ventilando el ensamble tambin se previene que el fundente quede atrapado en la junta. Soldering Soldering (soldadura) es el procedimiento de juntar dos metales usando un material de aporte a una temperatura de trabajo por debajo de los 427 Grados Centgrados (800 F) pero siempre por debajo del punto de fusin del metal base.

Principios del Soldering

Soldering no es solo unir un par de piezas de metal usando un rollo de algun material y una antorcha o un cautn. Soldering es mas que eso, soldering envuelve metalurgica, fisica y qumica en la interaccin de elementos, la constitucin de fundentes, la qumica termica envuelta en el calor aplicado sobre los fundentes y los metales al estado de soldadura liquida, adems de la termodinmica fundamental y la dinmica de los fluidos promoviendo la formacin de la soldadura. (Departamento de Ingenieria Dr. Weld)

Traduciendo lo que los Ingenieros estan tratando de decirnos es que Soldering envuelve calentar una junta a una temperatura apropiada, usando un material de aporte el cual funde por debajo de los 427 Grados Centgrados (800 F), la soldadura fundida (liquida) es distribuida entre las angostas cavidades de la junta por la accion de la capilaridad, una temperatura apropiada es requerida para fundir la soldadura y ayudar al fundente a actuar en la superficie metlica para que la soldadura fundida pueda fluir por toda la junta.

Un procedimiento exitoso en soldering envuelve la buena preparacin de la forma para que las juntas estn lo mas cerca posible, limpiar apropiadamente las zonas de contacto, la aplicacin correcta de el fundente, el ensamble de las partes y la

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aplicacin de calor y el material de la soldadura y luego, cuando la juntas estn a una temperatura ambiente, la remocin del fundente.

Un grado de destreza es requerido para ejecutar adecuadamente esta operacin, particularmente en componentes crticos o complicados. En los procedimientos de soldering la rapidez de las soldaduras no repetitivas en operaciones manuales es relativamente lenta, aunque un soldador puede convertirse en adepto a las soldaduras de operaciones repetitivas.

El soldering es preferido por muchos como la mejor alternativa sobre los dems mtodos como adhesivos, pegamentos, soldadura, brazing, o uniones mecnicas porque ofrece las siguientes ventajas:

Muy poca energa es requerida.

Control preciso de la cantidad de material de aporte a usar es posible.

Una gran variedad de metodos de calentamiento pueden ser usados

Es posible seleccionar varios rangos de fundicin para ajustarse a la aplicacion.

Se puede automatizar de manera fcil y econmica.

Es posible el ensamblaje secuencial. Las juntas son altamente confiables. Las juntas son de fcil reparacin o re-ejecutables. Las aleaciones de los materiales de aporte pueden ser seleccionadas

segn la atmsfera circundante.

La mayora de las operaciones de soldering pueden ser ejecutadas al aire libre, con el fundente actuando como barrera contra la oxidacin de la superficie e interaccin con la atmsfera. Superficies a ser soldadas pueden acceder a ser baadas con el metal liquido sin ninguna formacin intermetalica, donde la adherencia metalrgica de las superficies limpias es esencialmente mecnica, de todas formas la reaccin metalrgica entre el fundente, el metal liquido, y la superficie del metal base es generalmente deseada.

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3. GASES DE COMBUSTIBLE

Para la soldadura se emplean mezclas de gases combustibles y oxigeno. El gas mas empleado es acetileno, utilizndose, ademas, hidrgeno, gas de alumbrado y benzol.

Gas de soldadura Temp. Mx. (C) Material y espesor de la chapa Acetileno C2H2 2700 - 3100 Para todos los materiales fundibles, espesor de la

chapa de acero hasta de 5 mm. Obtencin en botellas.

Hidrgeno H 2280-2320 Para soldar acero en trabajos de montaje solo hasta 8 mm. de espesor de chapa. Principalmente para soldar Al y Pb; no adecuado para el Cu.

Gas de alumbrado 2180-2200 Para chapa fina de acero (hasta 3 mm) y Al. Se requiere soplete especial; adecuado tambin para oxicorte.

Metano CH4 2000 Chapa de acero hasta de 7 mm; a menudo para soldar Cu, latn y Al.

Propano C3H8

Para trabajos ligeros de soldadura en Electrotcnica (fcilmente transportable)

Gasolina Vapor de benzol

2700 Muy apropiado para trabajos de montaje. Puede ser empleado para los metales soldables, hasta espesor de chapa de acero hasta 12 mm. Se requiere soplete de construccin especial.

El acetileno resulta de la accin del agua sobre carburo clsico

( )22222 2 OHCHCOHCC aa +=+

Y la mayora de las veces se obtiene directamente en generadores adecuados. Para la gasificacin de 1 kg. de carburo son necesarios alrededor de 10 litros de agua (para evitar el peligroso calor desarrollado en la reaccin exotrmica) y se obtiene una produccin de 250 hasta 300 litros de acetileno. La reaccin se favorece al aumentar la granulacin del carburo.

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4. EQUIPOS PARA SOLDAR POR OXIACETILENO

Botellas de gas y vlvulas

Para el almacenaje y suministro de gas se utilizan botellas, depsitos de acero sin soldadura con un dimetro til de unos 200 mm y 1500 hasta 1800 mm de altura. La toma lateral para la vlvula reductora de presin tiene forma distinta segn el tipo de gas para evitar errores en cuanto al tipo de gas, lo que podra conducir a explosin.

Las botellas de oxigeno estn provistas de rosca derecha de , y para los gases de combustin de rosca izquierda de . Hay que evitar que la botella reciba golpes, vibraciones o radiaciones solares. Caracterizacin de las botellas de gas comprimido :

Gas Color Rosca Acetileno Rojo Izq. Oxigeno Verde Der. G

Nitrgeno Amarillo cido carbnico Negro Otros gases de combustin Gris Izq. G

Los reductores de presin de bronce o latn, sirven para regular la alta presin de los gases comprimidos en las botellas y reducirla a una presin en el soplete de 0,3 hasta 1,5 at de sobre presin. Estn ajustados a la vlvula de la botella por medio de una tuerca de racor o de un manquito ajustado (caso acetileno). De los dos manmetros, uno indica la presin existente en la botella, el otro la presin de trabajo.

Se pueden distinguir vlvulas de un solo paso para hidrgeno o para acetileno, as como reductores de presin de dos pasos, los cuales se emplean principalmente para oxigeno. La presin de trabajo de estos reductores de presin permanece siempre constante.

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Sopletes de soldadura

El soplete de soldadura se compone de una empuadura tubular, fabricada de metal ligero; del quemador (boca), fabricada de cobre e intercambiable; del tubo mezclador, de latn, para mezclar el gas de combustin y el oxigeno; y de las llaves reguladoras o vlvulas con las que se grada la llama requerida, as como de las boquillas de toma hechas de latn, y esta provista de una escala, cuyas graduaciones deben estar de acuerdo con los nmeros de las boquillas del soplete que se deben utilizar.

Sopletes Presin Caractersticas Soplete inyector o de aspiracin Baja El gas que llega al soplete a baja presin es

aspirado por el oxigeno que fluye a alta presin (efecto inyector). La mas usada en el Per.

Soplete de Alta presin de tobera mezcladora

Alta Se emplea principalmente para hidrgeno, permite que ambos gases hidrgeno y oxigeno lleguen a la cmara mezcladora casi a la misma presin. Es reconocido por la llave de mariposa nica.

Soplete de presin uniforme Uniforme Aplicacin principal para soldadura de acetileno. El gas combustible y el oxigeno entran a la misma presin y en la misma cantidad en la cmara mezcladora.

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5. VARILLAS DE SOLDAR Y FUNDENTE

Las varillas empleadas en las soldaduras de fusin a gas para acero y metales no frricos son de estirado brillante y recocidas, para soldadura de hierro fundido, son varillas fundidas. La varilla se ajusta en su composicin a la del material a soldar. Los espesores de las varillas dependen de los espesores de las chapas. La soldadura de aluminio y aleaciones de aluminio, cobre y aleaciones de cobre, no se realizan sin fundente. Junto a sustancias pulverulentas especiales. Se trabaja con la llama neutra o con un pequeo exceso de gas combustible; en caso de latn- y bajo ciertas condiciones tambin en caso de bronce-con algo de exceso de oxigeno. Para soldar magnesio y aleaciones de magnesio se trabaja con varilla de soldar de la misma aleacin que el material base, para lo que se empela un fundente especial. La llama tiene un ligero exceso de gas combustible.

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El acero y el acero fundido son soldados sin fundente, la mayora de las veces se trabaja con llama neutra, a veces, en caso de aceros bajamente aleados, con un ligero exceso de gas combustible. Para aceros altamente aleados son convenientes varillas especiales, preferiblemente de estructura austenitica. Para soldar hierro fundido, existen varillas del mismo material con un contenido de Si de alrededor de 2,5%. La soldadura se efecta con fundentes especiales as como la llama neutra o con algo de exceso de gas combustible.

Los materiales para soldar en el sistema de estao/plomo son los mas ampliamente usados de todos, cuando se refiere a los materiales de estao (Sn) /plomo (Pb), el contenido de estao es casi siempre dado primero, Ej: 40%Sn/60%Pb o simplemente Soldadura 40/60. Las aleaciones de estos materiales van desde 2estao/98% plomo con un liquido (punto de fusin) de 312 Grados Centgrados hasta 63% estao/37% plomo con un liquido (punto de fusin) de 182 Grados Centigrados.

Otras aleaciones comunmente usadas son:

Estao/Plata = SnAg Cadmio/Plata = CdAg Estao/Antimonio = SnSb Cadmio/Zin = CdZn Estao/Zinc = SnZn Zinc/Aluminio = ZnAl Plomo/Plata = Pb/Ag Indium base de las soldaduras fusibles Plomo/Plata/Estao = PbAgSn

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6. DIFERENTES LLAMAS Y SUS CARACTERISTICAS

Una de las caractersticas de la flama oxiacetilnica consiste en sus propiedades qumicas por lo que su accin sobre el metal fundido puede variar notablemente

Las diferentes caractersticas, se obtienen variando las proporciones es relativas de oxigeno y acetileno en la mezcla de gases que arde en la punta del soplete. Las vlvulas del soplete adems de cerrar y abrir los gases, permiten al operario el control de la graduacin de la flama.

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Para hacer lo anterior, el operario debe estar familiarizado con la composicin del metal base en que va a trabajar y conocer bien los diferentes flamas, caractersticas y modos de obtenerlas.

LA FLAMA OXIACETILENICA

Se produce por la combustin del acetileno en una atmsfera de oxigeno, con la siguinte reaccin.

2C2H2+O2 2H2O+4C

Osea que shay una combustin incompleta y la flama queda cargada de carbon cuyo color es amarillo y escape de humo negro.

Si la cantidad de oxigeno es balanceado la reaccin de combustin sera:

C2H2+O2 2 CO+H2

Lo cual corresponde a volmenes iguales de oxigeno y acetileno, si en la flama hay un ligero exceso de acetileno, se llama flama reductora, con tres zonas de color importantes: el dado, la zona reductora y el penacho.

En la pubta del dado de la flama se tiene la regin mas caliente (3100C), luego va a la zona reductora que corresponde a la reduccin primaria con una temperatura de 2000 C y por ultimp esta el penacho que es la regin de combustin secundaria en que tiene influencia el aire del ambiente, cuya temperatura es de 1200C.

Diversas zonas calorficas de la flama Oxiacetilnica

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Si el exceso de acetileno se reduce las zonas reductoras desaparece lentamente y en un momento dado se confunda con el dardo obteniendo hacia la flama neutra.

Si continuamos reduciendo las regiones de la flama se limitan a 2, el dado y el penacho obteniendo haci una flama oxidante. El dardo es puntiagudo y se escucha un sonido de zziceo, adems se observa como si el dado se desprendiera de la punta del soplete.

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Aplicacin de la llama

MATERIAL BASE MATERIAL DE APORTE FUNDENTE TIPO DE LLAMA

ACERO BAJO CARBN HIERRO GALVANIZADO

ACERO BAJO CARBONO NO NEUTRA

HIERRO FUNDIDO GRIS

ACERO BAJO CARBONO SI NEUTRA

ACERO INOXIDABLE AL CROMO-NIQUEL ACERO AL CROMO

SIMILAR O 25-12 CON COLUMBIO SI NEUTRA

ACERO ALTO CARBONO

ACERO AL CARBONO NO CARBURANTE

ALUMINIO ALUMINIO PURO O AL SILICIO SI CARBURANTE

ACERO BAJO CARBN HIERRO GALVANIZADO HIERRO FUNDIDO GRIS HIERRO FUNDIDO MELEABLE

BRONCE SI LIGERAMENTE OXIDANTE

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7. BIBLIOGRAFIA

1. Curso general de la tecnologa del Soldeo Mdulos 1 y 2 Fondo de Formacin-CESOL

2. Centro Tecnolgico de soldadura EXSA

3. Introduccin a las tecnologas de soldadura Curso de Formacin de ingenieros europeos de soldadura

4. Sociedad Mexicana para la soldadura http://www.sms.com.mx/html/contenido_biblioteca/bibli_cont_espanol.htm