LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS SOLDADURA OXIACETILÉNICA Esta soldadura se encuentra clasificada dentro de las soldaduras oxigás, en donde la fusión de unión se produce por la llama resultante de la mezcla de gases Oxígeno ( O ) y Acetileno ( C2 H2 ). La llama oxiacetilénica es en este caso la fuente de calor, logrando una temperatura máxima de 3.200 ºC, pudiendo fusionar la gran mayoría de metales Esta mezcla es la que produce la mayor temperatura, entre las combinaciones oxigás, y sirve, indistintamente, tanto para soldar como para cortar el acero , no así otras mezclas tales como: Oxi – propano ; Oxi – acetogén; Oxi – gas natural: Oxi – hidrógeno, etc Para su aplicación es necesaria la concurrencia de equipos especiales y boquillas que entregan dosificada su potencial calorífico, según espesor de metal a soldar o cortar. LA LLAMA OXIACETILÉNICA. Es de suma importancia para el soldador conocer las diferentes zonas que conforman la llama oxi, de esta forma podrá efectuar soldaduras de mejor calidad técnica. LLAMA NORMAL OXIACETILÉNICA PUNTO DE SOLDADURA. La altura correcta que debe existir entre la boquilla y la pieza a soldar corresponde a una distancia aproximada entre 3 y 5 mm., desde la punta del dardo hasta la pieza en cuestión ( punto de soldar), lográndose aquí el punto mayor de reducción, 3.200 ºC, y de mejor balance químico. Si se suelda tocando la punta del dardo la unión queda oxidada y si hay mucha separación la unión se carboniza En el penacho la temperatura disminuye a 2.400 ºC y contiene exceso de carbono. La soldadura Oxi logra su punto de fusión en forma lenta, proyectando una gran zona térmica, todo lo contrario a la soldadura eléctrica. Material didáctico diseñado y dibujado por : LUIS HTO. REYES PEDREROS E.I.S.S.M. Sept. 2001 1 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS TIPOS DE LLAMAS. En la soldadura oxi podemos lograr tres variantes bien definidas de ella y cada cual tiene su aplicación bien específica. De acuerdo a la regulación de gases se obtiene: LLAMA CARBURANTE. Se le denomina también llama blanda. Contiene un exceso de acetileno que al soldar el metal, no adecuado, deja en su superficie exceso de carbono. El acero queda poroso, de feo aspecto y quebradizo. Esta llama se identifica fácilmente porque es alargada, brillante y su penacho es rizado, emitiendo hollín, a veces, en su extremo. Se aplica especialmente en metales blandos (Al, Sb, etc.) LLAMA CARBURANTE LLAMA NEUTRA. Neutra o normal, todas sus zonas están bien definidas. No contiene exceso de oxígeno ni de acetileno, está bien balanceada. Se utiliza fundamentalmente en la soldadura del acero dulce o estructural ( Fe negro) , además de otros metales como cobre y bronce por adhesión. LLAMA NEUTRA LLAMA OXIDANTE. Como su nombre lo indica contiene un exceso de oxígeno. Los colores normales de las zonas se deforman tornándose violeta y el penacho se diluye perdiendo su punta. No sirve para soldar el acero pues se forman burbujas viscosas de óxido que dejan la unión quebradiza. Se utiliza, especialmente, en la soldadura del bronce por fusión. LLAMA OXIDANTE CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 2 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS GASES DE SOLDAR. EL OXÍGENO ( O2 ). El oxígeno es un gas que conforma la atmósfera y se encuentra presente en una proporción de un 21 % de esta. Es envasado en forma gaseosa, en cilindros de acero hechos de una sola pieza, sin costuras y de diferentes capacidades ( 9 y 10 m3 ). Su código de color es el blanco y su envase se pinta igual. En 1884 fue inventado el proceso de aire líquido que ha permitido obtenerlo en grandes cantidades y a bajo costo. Los cilindros llevan en, su extremo superior, una válvula de bronce con mariposa de apertura y terminal con hilo para conectar el regulador de presión En su parte posterior algunos tubos llevan una tuerca de seguridad con pequeños agujeros. En su interior un disco estallante, que soporta cierta presión, si ésta aumenta accidentalmente se rompe y el gas escapa por las perforaciones. Antes de conectar el regulador de presión deberá purgarse la válvula, ( botar un poco de gas ) para eliminar partículas dañinas. Los tubos de oxígeno son llenados a una presión de 2.500 PSI ( libras por pulgada cuadrada ) EL ACETILENO ( C2 H2 ) En 1892 se descubrió el método de obtención del acetileno, en forma económica, a partir del carburo de calcio mezclado con agua. Luego de obtenido el gas pasa éste por un proceso de secado, purificado y almacenado, en tubos de acero especial, más anchos y bajos que los de oxígeno. El acetileno no permite compresión para su envasado al igual que el oxígeno. De acuerdo a normas internacionales el acetileno no se puede envasar a más de 15 PSI. Por riesgo de explosión. Para separar las moléculas de acetileno, en el interior del tubo e impedir su explosión, se llena previamente éste con una mezcla líquida de asbesto, cemento y carbón vegetal, que luego se seca quedando como una esponja seca que llena el tubo. A través de los millones de perforaciones microscópicas, de esta esponja, se agrega acetona líquida, que tiene la propiedad de aglutinar 25 litros de acetileno por cada uno de acetona protegiendo y permitiendo su compresión . En la parte superior o inferior ,del tubo, lleva tapones de seguridad soldados con plomo. Su código de color y pintado es amarillo. CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 3 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS LOS REGULADORES DE PRESIÓN. Uno de los elementos vitales en el funcionamiento y distribución de los gases, a las boquillas de soldar, es el regulador de presión. Éste está compuesto por un cuerpo de bronce fundido que lleva conectados en su parte superior dos manómetros, uno de alta presión y otro de baja presión. El de alta presión está más cerca de la conexión al tubo y nos indica el contenido o carga del tubo El de baja presión está ubicado al lado opuesto y sirve para dosificar la presión de trabajo requerida. SECUENCIA DE APERTURA Y CIERRE DE LOS REGULADORES DE PRESIÓN APERTURA. Verificar que la tuerca de regulación de presión esté suelta Verificar que las válvulas de las boquillas estén cerradas Abrir llave matriz Regular presión de trabajo según boquilla y espesor de material a soldar Encender llama indicada, iniciando con apertura del acetileno. CIERRE Cerrar llaves o válvulas de gases de los manómetros Botar contenido de gases, de las mangueras, hasta que los manómetros indiquen cero Soltar llave de presión de trabajo LECTURA DE MANÓMETROS. Comúnmente los reguladores para Oxígeno y Acetileno tienen sus manómetros con lecturas de presión en Kg / cm2 y en PSI ( libras por pulgada cuadrada ) Gases Oxígeno Acetileno Manómetro de alta presión Manómetro de baja presión Kg / cm2 PSI Kg / cm2 PSI 0 a 300 0 a 4000 0 a 300 0 a 400 0 a 30 0 a 400 0a5 0 a 70 CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 4 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS REGULACIÓN DE PRESIONES DE SOLDAR. PRESIÓN. Presión, en forma simple, es el peso que ejerce un cuerpo sobre una superficie, por lo tanto debemos ocupar dos unidades de medida, una para peso y otra para superficie. UNIDADES DE PRESIÓN MÁS COMUNES. 1 BAR 1 Kg / cm2 1 At 1 Kp / cm2 1 PSI : 14.5 PSI : 14.2 PSI : 14.6 PSI : 14.4 PSI : 0.071428 Kg /cm2 ( kilógramo por centímetro cuadrado ) ( Atmósfera ) ( kilopondio por centímetro cuadrado ) ( libras por pulgada cuadrada ) Uno de los problemas complejos de resolver en la soldadura oxiacetilénica corresponde a la regulación de las presiones de los gases que intervienen en el soldeo. Son pocos los soldadores que saben como hacerlo, normalmente son regulados por aproximación, lo cual es peligroso. Hay tres pasos, no estipulados formalmente, que debemos seguir para regular presiones de gas: 1. Observar en qué unidad de presión vienen graduados los manómetros ( a veces una o dos ) 2. Verificar tipo de boquilla de que se dispone ( potencia, si es de soldar o de cortar, etc. ) 3. Recurrir a tablas de presión que entregan los fabricantes de manómetros y regular según pasos conocidos. TABLA DE PRESIONES PARA SOLDAR ( como referencia ) TABLA DE PRESIONES INDURA Boqui lla Nº 00 0 1 2 3 4 Nota: ESPESOR DEL METAL Pulg. mm. 1/64" 0,4 1/32 0,8 1/16 1,5 3/32 2.0 1/8 3.0 3/16 4.5 PSI 1-2 1-2 1-2 2-3 3-4 3-5 PRESIONES ACETILENO Kg /cm2 PSI 0,07 - 0,14 1-2 0,07 - 0,14 1-2 0,07 - 0,14 1-2 0,14 - 0,24 2-3 0,24 - 0,27 3-4 0,24 - 0,34 3-5 OXÍGENO Kg /cm2 0,07 - 0,14 0,07 - 0,14 0,07 - 0,14 0,14 - 0,24 0,24 - 0,27 0,24 - 0,34 CONSUMO EN m3 / hora Oxígeno Acetileno 0,02 0,02 0,03 0,03 0,07 0,06 0,17 0,15 0,29 0,25 0,55 0,50 Acero de más de 3mm. de espesor no es recomendable soldar al oxígeno pues resulta muy costoso, por el exceso de consumo de gases, se debería soldar al arco. CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 5 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS SOPLETES DE SOLDAR. El soplete de soldar es el elemento fundamental para el transporte de la mezcla de gases y luego fuente de calor en toda unión de soldadura oxiacetilénica. Está fabricado en bronce y está compuesto por un mango o maneral , con las conexiones a las mangueras de oxígeno y acetileno, y una boquilla de salida ( construida de cobre al berilio ), unida al maneral por una tuerca o rácord. REGULACIÓN ACETILENO BOQUILLA RACORD MANERAL CONEXIÓN A MANGUERAS REGULACIÓN OXÍGENO BOQUILLAS DE SOLDAR. Las boquillas de soldar o punteras corresponden a la parte terminal del soplete en donde la mezcla de gases produce la ignición. Están confeccionadas de cobre al berilio, que en algunos casos va cromado en su superficie, para resistir mejor la oxidación producto del calor. Se fabrican de cobre para aprovechar de éste su gran conductibilidad térmica. Es decir el calor no se concentra en un mismo punto y esto hace difícil su fundición al soldar a altas temperaturas. De acuerdo a la perforación, que trae en su punta, se puede identificar su potencia, además en algunas boquillas viene grabada su potencia. Cuando la perforación se obstruye por una escoria no es prudente limpiarlas con cualquier material, esto destruye la perforación deformándola, con lo cual la llama sale en diferentes direciones quedando inutilizada. Para esto se recomienda utilizar escariadores de latón, apropiados para el cobre y que vienen con su medida justa CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 6 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS NORMAS DE SEGURIDAD. En toda actividad o profesión existen riesgos al ejecutar una acción, o actuar en una condición insegura. Estas acciones inseguras se convierten, continuamente, en lesiones leves o fatales o también en destrozo de equipamiento para la industria. Todo esto es evitable ciñéndose a las recomendaciones o normas de seguridad estipuladas en base a experiencias prácticas. PARA LOS TUBOS DE GASES A PRESIÓN. Las válvulas, manómetros y tubos que contengan oxígeno a presión no pueden manipularse con las manos o guantes impregnados de grasa o aceite. El oxígeno a presión explota al contacto de éstos lubricantes. Nunca refrescarse con oxígeno por dentro del overol, si éste tiene manchas de aceite se inflamará quemando al operario, más aún si el overol es de poliéster. Nunca mantener encendedores en los bolsillos del overol, éstos explotan al contacto de las chispas, provocando graves accidentes. Al conectar lo "reguladores", a los tubos de gas, éstos deben ser "purgados" antes, eliminando impurezas que se sitúan en la boca de conexión. El tubo de acetileno debe trabajarse siempre de pié, si está botado la acetona es arrastrada en el flujo, desprotegiendo a éste que queda propenso a una explosión Los tubos, cargados a presión, no deben golpearse si ser trabajados a altas temperaturas. También deben asegurarse en carros o contra un muro EMANACIONES TÓXICAS. Todo metal en su fusión produce emanaciones tóxicas, algunos más que otros. Conozcamos algunas recomendaciones para evitar accidentes e intoxicaciones: El plomo ( Pb ) es tóxico en todas formas pero más cuando se inhala el humo o polvo fino ( intoxicación de plomo o Saturnismo ). Deberá tenerse cuidado al cortar o soldar, al oxígeno, piezas recubiertas o pintadas con plomo ( pinturas antióxidos ), y menos en lugares cerrados. El cadmio ( Cd ) al calentarse produce humos tóxicos, que al inhalarlos en gran cantidad pueden causar la muerte. Este metal se confunde fácilmente con el Fe galvanizado ( al calentarse se torna verde oscuro ) Los gases y polvo del berilio ( Be ) y sus aleaciones son tóxicos. Exposición excesiva produce cambios crónicos al pulmón ( Berilosis ) La inhalación de humos de planchas galvanizadas, bronce o aleaciones que contengan Zn, pueden causar resfrío del Zn, que es crónico. SOLDADURAS PELIGROSAS. Nunca se deberá soldar o cortar al arco o al oxígeno, tambores vacios cuyo contenido es de origen desconocido, los hidrocarburos pueden estar inertes por años pero se reactivan al contacto del calor explotando violentamente. No cortar ni soldar al oxígeno cerca de materias inflamables, la s chispas alcanzan fácilmente 6 metros. No cortar ni soldar al oxígeno dentro de estanques cerrados sin ventilación, la llama oxídrica consume el oxígeno del aire y la persona no se da cuenta y pierde el conocimiento. CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 7 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS PELIGROS EN EL SOPLETE. FLUJO INVERSO. Sin que se percate el soldador se vacía el tubo de oxígeno, el acetileno al quedar con mayor presión se introduce en la línea del oxígeno, incluso al regulador de presión produciendo una mezcla explosiva. Al purgar simultáneamente las dos válvulas del soplete, el acetileno se evacuará primero, al estar con menor presión, y el oxígeno tratará de recorrer inversamente por los ductos de acetileno, siendo igual de peligroso. Esto se evita: - Purgando las mangueras por separado - No encendiendo los dos gases simultáneamente - No vaciando totalmente el tubo de oxígeno; dejar un mínimo de 25 PSI RETROCESO DE LLAMA. Cuando la boquilla es obstruída, por un acercamiento brusco al material a soldar o por rebote de escoria, y se presenta un silbido agudo en la boquilla, y a la vez ésta va cambiando de color, rápidamente, ( señal de que se está quemando por dentro ), estamos en presencia de un retroceso de llama. La llama retrocede violentamente, atravesando por mezclador, mangueras, regulador y puede llegar al tubo si no se detiene a tiempo, esto es cerrando rápidamente las válvulas de los tubos. Actualmente existen en el comercio accesorios que protegen al soldador de estos percances. ETAPAS DE MONTAJE DE UN EQUIPO OXIACETILÉNICO Instalar tubos de acetileno y oxígeno en carro o adosados a una pared ( nunca sueltos ) Antes de conectar los reguladores purgar los tubos. Conectar mangueras a los respectivos tubos ( los hilos de conexión son distintos para cada regulador, para no equivocarse) Instalar maneral Instalar boquilla adecuada a espesor a soldar Regular presiones: - Verificar que la llave de presión de trabajo esté suelta - Comprobar que válvulas del soplete estén cerradas - Abrir llave principal del tubo; el manómetro de alta indicará contenido del tubo - Regular presión de trabajo según boquilla a usar - Abrir válvula del acetileno y encender ( con chispero ) - Abrir válvula de oxígeno y regular llama adecuada al metal - Soldar - Una vez terminado el soldeo - apagar acetileno, desde el maneral - Dejar un momento el oxígeno salir para que expulse restos de acetileno - Cerrar oxígeno, desde el maneral. - Cerrar llave matriz de los tubos. - Purgar gases, por separado, hasta que los manómetros indique cero - Soltar llaves de presión de trabajo. CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 8 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS SOLDADURA OXIACETILÉNICA DEL ACERO DULCE ( Fe negro ) El acero es una aleación de fierro y carbono ( Fe + C ) en donde el carbono tiene la propiedad de entregarle mayor o menor dureza de acuerdo al % en que participa la muestra. Los aceros de alto % de Carbono, más de 1%, son templables y se utilizan en la fabricación de herramientas. Los aceros con menos % de C no son templables y se les denomina acero estructural, el cual es utilizado en la fabricación de estructuras metálicas, piezas de máquinas, elementos de fijación, etc. Todos éstos aceros pueden ser soldados o cortados por medio del sistema oxiacetilénico. El acero funde aproximadamente a los 1.400 ºC, es dúctil y maleable pero mal conductor del calor. Se la diferencia de los metales ferrosos por su chispa y su color; los metales no ferrosos ( cobre, aluminio, bronce, etc ), no producen chispa al esmeril. FASES DE TRABAJO DE SOLDADURA. Preparar materiales a soldar Preparar puesto de trabajo Montar equipo ( instalación de boquilla, regulación de presiones, etc. ) Premunirse de implementos de seguridad indicados ( pechera, guantes, overol de algodón gafas de soldar con vidrio inactínico grado cinco, etc. ) Encender y regular llama adecuada Realizar soldadura MATERIALES DE APORTACIÓN. Para la soldadura del Fe negro comúnmente se utiliza alambre negro del Nº 14 ( 2mm.esp. ), pero esto no es lo más conveniente si se desea una soldadura de calidad, para este efecto existe en el mercado una varilla de acero revestida de una pequeña capa de cobre ( cobrizado ), para evitar su oxidación, para garantizar su calidad de fusión. Esta varilla es aplicable sólo en soldadura oxiacetilénica. INDURA fabrica un tipo , bajo el código INDURA 17, viene envasada en cajas de 10 Kg., con las siguientes dimensiones: Diámetro en mm 2,4 3,2 4.0 4,8 6,4 Longitud en mm 914 914 914 914 914 Varillas x kilo ap. 32 17 11 8,0 4,5 Para la soldadura del bronce INDURA fabrica la varilla INDURA 127, que se aplica en uniones de acero corriente, reparaciones de hierro fundido, superficies desgastadas, etc. Debe utilizarse con fundente Se fabrica en las mismas dimensiones que el aporte para acero dulce. CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 9 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS EJERCICIOS BÁSICOS DE SOLDADURA A REALIZAR. CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 10 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS SOLDADURA DEL BRONCE POR ADHESIÓN Los metales no ferrosos se pueden soldar, oxiacetilénicamente, por medio de dos técnicas: por fusión y por adhesión. a) Soldadura por fusión.- Es aquella en que el metal a soldar y el metal de aporte son de la misma composición química y el mismo punto de fusión, por lo tanto esta unión no se puede despegar b) Soldadura por adhesión.- Consiste en unir un metal de bajo punto de fusión, normalmente no Ferroso, por ejemplo: cobre (1.083 ºC ), bronce ( 980 ºC ), estaño ( 230 ºC ), etc., con otro metal de alto punto de fusión como el acero ( 1.400 ºC ). TÉCNICA DE SOLDADURA POR ADHESIÓN. Como existen diferencias entre los puntos de fusión entre los dos metales; metal base acero ( 1.400 ºC ) y el aporte de bronce ( 980 ºC ), el aporte se fundirá primero adhiriéndose sobre el metal base. Como el aporte es de menor punto de fusión, el metal base deberá calentarse a ese punto ( 980 ºC ), y no al del acero, pues el bronce se quemaría quedando la soldadura de feo aspecto y quebradiza. Para que esta adhesión se realice sin dificultad debe impregnarse el material de aporte con fundente, sal ácida decapante ( bórax ), que elimina óxido de los metales , actúa como aglutinador y permite una correcta soldadura. En el comercio se encuentra el fundente INDURA Nº 10 para bronce , también existen otras Marcas, este viene envasado en tarros y en forma de polvo. CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 11 LICEO INDUSTRIAL DE SAN MIGUEL AGUSTÍN EDWARDS ROSS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS SOLDADURA DEL BRONCE POR ADHESIÓN NOTA: En cada cordón de soldadura que se realice deberá Impregnarse de fundente la punta del material de aporte sino la gota fundida de bronce no escurre y se quema. MATERIAL DIDÁCTICO DISEÑADO Y DIBUJADO POR : LUIS HTO. REYES PEDREROS E.I.S.S.M. Sept. 2001 CONSTRUCCIONES METÁLICAS – AV. DEPARTAMENTAL 285 – SAN JOAQUÍN FONOS 525 15 47 – 525 1680 – 525 1723 12