Conceptes bàsics d'electricitat i soldadura SMAW

Ra7 Sistemes d'unió mitjançant processos de soldadura per arc elèctric.

• L'objectiu és preparar equips de soldadura per arc elèctric, descriure el funcionament dels components d'un lloc de treball de soldadura per arc elèctric i configurar els equips i les variables de treball, com ara la Intensitat.
• A més a més, seleccionar elèctrodes i les aportacions i relacionar-los amb les característiques tècniques, identificar diferents tipus de soldadura i relacionar-ho amb la normativa vigent, i definir els riscos derivats de la soldadura elèctrica i identificar els equips EPI.
• Les unions poden ser rígides, mòbils o d'altres tipus.
• Les unions rígides poden ser fixes o desmuntables.
• Les unions fixes poden ser soldades, clavades o cargolades.
• Les unions desmuntables poden ser amb xavetes o amb passadors.
• Les unions mòbils poden ser giratòries, lliscants o flexibles.

Fonaments elèctrics de la soldadura

• La soldadura per arc elèctric es basa en la fusió dels metalls per l'acció de la calor, fins a 3500 °C, produïda pel pas continu del corrent elèctric entre el metall base i l'elèctrode.
• El refredament i la solidificació del bany de fusió creen una unió forta.
• La soldadura elèctrica amb elèctrode revestit és un tipus de soldadura per arc elèctric amb elèctrode consumible en atmosfera natural.
• L'elèctrode subministra el metall d'aportació, i el revestiment millora el procés elèctric i metal·lúrgic.

Principis elèctrics

• L'electricitat és un conjunt de fenòmens físics produïts pel moviment i la interacció de les càrregues elèctriques de la matèria.
• L'electricitat dinàmica s'aconsegueix provocant el flux d'electrons per un material conductor, generalment un metall.
• L'electricitat és una forma d'energia que s'obté transformant altres energies, com la mecànica o la química.

Circuit elèctric

• Els circuits elèctrics canalitzen l'electricitat per a aplicacions útils com moviment, calor, llum o magnetisme.
• Un circuit elèctric bàsic es compon d'una font d'energia, un consumidor i cables de connexió.
• En la soldadura, l'energia la subministra l'equip, els cables connecten la peça i la pinça, i l'efecte és aprofitar la calor que genera l'arc elèctric.
• Els paràmetres generals d'un circuit elèctric són la intensitat (A), el voltatge (V) i la resistència (Ω).
• La llei d'Ohm relaciona el voltatge, la resistència i la intensitat amb la fórmula V = I · R.
• La potència (P) és la quantitat d'energia elèctrica lliurada o absorbida per un circuit en un temps determinat, i es mesura en watts (W). Es calcula amb la fórmula P = V · I.

Efectes del corrent elèctric

• Un efecte inherent del corrent elèctric és la calor, quantificada per la llei de Joule: E = I²Rt.
• Energia (E) és la quantitat d'energia calorífica generada pel flux elèctric en un temps determinat, mesurada en joules.
• Intensitat (I) és el flux d'electrons, mesurat en amperes; com més intensitat, més energia calorífica.
• Resistència (R) és l'oposició al pas del corrent, mesurada en ohms; com més resistència, més energia calorífica.
• Temps (t) és la durada del fenomen elèctric, mesurat en segons.
• La calor necessaria per fondre els metalls es genera per l'arc elèctric amb temperatures que poden arribar a 3500 °C.
• Un gran potencial provoca un flux d'electrons que arrossega gotes de metall que es fonen amb el metall base. El revestiment crea una campana gasosa que protegeix el metall durant la solidificació.
• El corrent elèctric genera un camp magnètic que influeix en la forma de la gota de metall fos.
• El pas del corrent també genera electromagnetisme, essencial per a motors, relés i transformadors.
• En la soldadura, aquest camp magnètic provoca l'estricció magnètica (allarga la gota de metall) i la bufada magnètica (desviació de l'arc).

Tipus de corrient elèctric

• L'energia flueix entre elèctrode i la peça, adaptada per l'equip de soldadura perque sigui apte per les particularitats del proces en si.
• El corrent continu (CC) té un flux d'electrons en un mateix sentit i voltatge. Si canviem la polaritat entre l'elèctrode i la peça, canvia l'energia calorifica alliberada. Es generat per grupos rectificadors i s'utilitza en bateries i aparells electrònics.
• El corrent altern (AC) té electrons axiliant a cada costat del centre, amb la mateixa amplitud. Aquest tipus de corrent s'utilitza al subministrament de la Xarxa electrica (230 V o 400V). el corrent altern per soldadura es genera en transformadors per evitar la bufa magnetica i per soldar amb grans gruixos.
• Rectificada o pulsada, format ondas rectangulars asimètriques i de frequencia variabel. Es rectifica la xarxa electrica mitjançant equips inverts de alt rendiment, i s'utilitza per soldar metalls dificils de fondre, com lalumini o l'acer inoxidable.

Protecció de la soldadura

• La soldadura amb elèctrode revestit es produeix per la calor que genera un arc elèctric entre l'elèctrode i la peça. La vareta metàl·lica de l'elèctrode es fon en gotes que es projecten al metall base, formant el cordó de la soldadura.
• Els metalls fosos tendeixen a formar òxids, i durant la transferència poden incloure bombolles d'aire o altres elements que contaminen i fragilitzen el cordó. Per evitar-ho, l'elèctrode té un revestiment que es fon i gasifica, actuant en diversos fronts:
  • Protecció atmosfèrica: els gasos del revestiment produeixen una campana que envolta la transferència del metall, impedint l'entrada de gasos atmosfèrics.
  • Millora elèctrica: els gasos del revestiment ajuden a ionitzar l'espai entre l'elèctrode i la peça, estabilitzant l'arc.
  • Protecció tèrmica: el material fos del revestiment flota sobre el bany de fusió i es converteix en una escòria que protegeix el cordó durant el refredament.
  • Millora metal·lúrgica: el revestiment conté productes químics que es combinen amb els metalls del bany de fusió, amb efectes desoxidants i de depuració.

Característiques generals del procés

• Aquest procés es caracteritza per la seva versatilitat, senzillesa, portabilitat i economia, a més es realitza manualment pero exigeix habilitat amb l'elèctrode.
• L'elèctrode necesita substituts durant el procés y la escòria s'ha d'eliminar manualment.
• A causa d'aquests inconvenients, s'ha substituit per metodes semiautomatics com el MIG/MAG i el TIG.

Grup elèctric

• Els equips subministren una tensió d'entre 40 i 100V entre l'elèctrode i peça.
• Quan s'inicia l'arc i l'elèctrode frega la peça, el voltatge cau a 0 i s'estableix l'arc, elevant la tensió.
• La màquina de soldar pot regular i mantenir estables els valors de la intensitat entre 20-60 V.
• Hi ha la possiblitat d'ajustar la intensitat depenent del diàmetre o gruix de soldadura, amb valors d'intensitat d'entre 75A i 500A.
• Quan se separa l'elèctrode de la placa, la màquina torna a la tensió original.
• El grup rep el corrent de 230-400V i frequencia de 50Hz.

Transformadors AC → AC

• Transformen el corrent altern de la xarxa en una altra, amb valors adequats.
• Constructivament es basen en l'efecte electromagnètic que provoquen el pas del corrent elèctric per dues bobines atropellades a un nucli ferromagnètic comú (inducció magnètica).
• Es recomana per soldar grans gruixos i evitar la bufa magnètica quan hi hagi molta distància entre el grup i la peça.
• Els desavantatges es que te poca estabilitat al soldar amb certs elèctrodes

Rectificadors AC → DC

Transformen corrent altern a corrent continu de valor constant

• La regulació és similar a la dels transformadors, només que en aquests es pot canviar la polaritat d'elèctrode i peça, adaptant-se encara més a les particularitats del procés
• És possible soldar tot tipus de metalls amb elèctrodes d'acer inoxidable i generar una bona soldadura.

Grup Inverter

• Transformen el corrent altern de la xarxa en corrent continu/altern/pulsat.
• L'emissió de polsos permet controlar millor la solidificació.
• Estan formats per transistors IGBT que realitzen transformacions elèctriques.
• Aquests dispositius tenen un tamany reduit, pes, cost moderat y una versatilitat elèctrica extraordinària.

Inverter multiprocés

• Aquests dispositius inverter admeten altres processos de soldadura a mes.
• Incorpora alta tecnologia de control i funcions tàctils.
• El seu desavantatge és el preu.

Cables i pinces

• Els cables s'encarreguen de transmetre electricitat a la peça a soldar per tatar qualsevol tipus de circuit electric.
• Constructivament són de 3 Metres (minim), i 25mm2. A la maquina van conectats a un tipus de clavilles idèntiques i reconeixibles.
• El cable de massa permet fixar la peça a soldar, i el cable de l'elèctrode serveix per empresonar l'elèctrode en un zona aïllada amb una carcassa de plàstic.

Elèctrodes

• L'elèctrode és la vareta metàl·lica revestida, que guia i produeix l'arc y aporta metall
• Disposen un infinitat en dimensions i composició, com pot ser l'acer dolç/especial/fundició o metalls fèrrics/no fèrrics.

Composició i dimensions de l'elèctrode

• Les dimensions estan normalitzades (AWS i EN ISO) i vénen donades per diferents magnituds, com el diàmetre o el gruix i revestiment del elèctrode.
• L'ànima es el diàmetre del filferro interior: 1 fins a 8mm.
• La longitud es la mida de la vareta: 150 fins a 450mm.
• Gruix del revestiment: es defineix en funció del diàmetre de l'ànima (d). Pot ser 1,2 o 1,55 vegades el seu diàmetre, resultant fins, mitjos i gruixuts.

Composició de l'elèctrode

• Bàsics (B): són barreja de carbonat càlcic i altres carbonats bàsics. S'empra en posicions amb càrragues.
• Cel·lulòsics (C): formats per substàncies orgàniques, s'utilitza en posicions verticals.
• Rútil (R): consten d'òxid de titani juntament amb materials cel·lulòsics.

Designació dels elèctrodes i A5.1

• La designació està normalitzada, sobre la base dues normes Europea/americana.
• La A5.1 s'aplica a elèctrodes per a soldadura d'acers al carboni
• Exemple marca E 60 1 1,
  • E: soldadura manual per arc electric,
  • resistència mínima a tracció,
  • posicions de soldadura
  • tipus corrent

Calcul del Corrent

• Per calcular el corrent es necesario emprar la formula, Diameter de l'elèctrode -1 = I(Intensitat) / 50

Recomanacions

• A l'analitzar la Caixa d'elèctrodes OMNIA 4.0mm podem confirmar que el fabricant és Licoln electric (Certificat CE, Designació americana 60 resistència, 1 posició, 3 corrent.
• Cal ressecar en fem a 100 graus

Què és la soldadura?

• La soldadura és la unió no desmuntable per excel·lència de l'acer o altres metalls i aliatges.
• Hi ha diferents mètodes, essent el més comú el MMA.

Tipus de soldadura

• Soldadura heterogènia: S'efectua entre materials de diferents naturalesa, amb o sense aportació, entre metalls iguals, amb diferent metall.
• Soldadura homogènia: Els materials són de la mateixa naturalesa, les soldadures homogènies es denominen autògenes.
• Soldadura autògena: es realitza sense metalls d'aportació, cossos d'igual naturalesa.
• Soldadura per fusió: es fusionen materials per aplicació de calor a traves d'un arc elèctrictillitzada en la unió de metalls
• Soldadura per pressió: unió de materials per compressió.

Prevenció de Riscos Laborals en operacions de soldadura

Possibles riscos derivats dels treballs de soldadura:

• Descàrregues elèctriques.
• Cremades i fums toxics.
• Radiació UV/infraroja.
• Espurnes i projectils i incendis.
• Risc d'implosió.
• Postura inadequada.
• Estrés tèrmic.
• Efectes a llarg termini.

Equip de seguretat mínim

• Utilitzar sempre màscara o casc amb vidres del grau de protecció correcte/examen Previ. Utilitzar sempre roba resistent i comprobar radiacions nocives.
• Utilitzar una pantalla no reflectant per protegir les persones que treballen a prop de vostè/No posar-se en llocs humits i comprobar/connectar electricament a la terra les peces i el banc de treball

Soldadura per arc elèctric

• Es un proces per peces metaliques mitjançant aplicació de calor extrem.
• Aquesta tecinca requeireix electricitat que prové d'un elèctrode o element no consumible.

Equip bàsic per soldar per arc

• Generator
• Pinces
• elèctrode
• Aquest proces requeireix elèctrode revestit.

MMA Soldar amb arc

• Consiseteix en en que la calor crea un arc elèctirc per fondre peces metaliques.
• El Revestiment alliberat crea una atmosfera protectora
• La Escòria evita la corrosió del metall i a de treures a posterior.
• Si L'elèctrode és adequat, es important saber la naturalesa i espesor del material, a on es realitzarà la soldadura
• Un cop triat L'elèctrode, S'han de configurar els paràmetres del grup d'acord amb les condicions de soldeig

Electrod enganxat

• Solucitar la unió:
• Balancejar, sinó alliberar pinça, si això no funciona apagar
• Finalitzar cordó: Girar electrod

Valor intensitat electrodes

• Es pot calcular segons el diàmetre i una formula explicada a l'anàlisi

Conservació dels elèctrodes i Eines

• Elèctrodes: Conserveu en el seu empaquetatge, i comproveu si es fa malbé
• Eines: Netegeu i col·loqueu les eines al seu lloc

Tecnica Operatoria de soldeig

• Cal preparar amb ganes la unió per a maxim Resultats
• Els pasos a seguir mecanitzar, netejar immerbilitzar fins i tot a altres instal·lacions Es important revisar la connexió i seleccionar L'elèctrode correcte.

Posicions dels cordons

• Tenim tipus com AWS, les posicions PA o PC son fàcils a l'hora d'executar sense dificultat.
• Alhora de començar a executar, necessitarem una bona destresa i visió aixì cal estabilitzar el arc sobre zona preparada.
• Haurem de puntar les juntes, i preparar el tipus Angle, cornisa, sostre caldrà reduir la intensitat

Múltiples cordons i Senajament

• Per soldadures mes grans han de fer moltes i una cal triatló l’elèctrode més basica, i l’hora d’esmorzar, hem necessitarem
• La fase, sempre consistira en l'eliminació de escoria un raspall, buri per fer acabat perfecte.
• Cal fer els repasos necessaris abrasius i maquinària per treure la brutícia.

Manteniment Eqips

• Requereix atencio sobre el les maquines auxiliar taller :
• Grups i aïllamen, així com ajust
• Cal netetjar aire Filtres utilitzar la senyal correcta sempre despres d’utilitzar.
• Separar a qui necessite una reparació i seguir l’ús.

Aquesta activitat relaciona conceptes clau d'electricitat, com paràmetres elèctrics i la llei d'Ohm, juntament amb materials conductors. També explora la soldadura SMAW, connectant components, avantatges i terminologies. Un exercici complet per consolidar coneixements.