Procesos de Soldadura - Teoría PDF

INTRODUCCIÓN La soldadura es un proceso de fabricación en donde se unen dos materiales, mediante la coalescencia de las piezas. Durante las últimas décadas, esta tecnología ha recibido apoyo en su investigación y desarrollo tecnológico, desarrollando procesos y equipos que han...

INTRODUCCIÓN La soldadura es un proceso de fabricación en donde se unen dos materiales, mediante la coalescencia de las piezas. Durante las últimas décadas, esta tecnología ha recibido apoyo en su investigación y desarrollo tecnológico, desarrollando procesos y equipos que han transformado su origen artesanal en una tecnología de complejidad. La Sociedad Americana de Soldadura A.W.S. reconoce más de 50 procesos de soldadura que usan diferentes fuentes de energía para unir metales. Actualmente, la mayoría de los productos de la industria manufacturera aplica algún tipo de proceso de soldadura en la línea de producción ya que las partes que se unen presentan calidad a un costo reducido en comparación con otros procesos de unión. La presente obra, surge atendiendo a los planes y programas de estudios de las escuelas de nivel bachillerato, específicamente en el programa de la unidad de aprendizaje de Procesos de Soldadura. El contenido de la obra se estructuró de la siguiente forma: El capítulo I, se indica los principios y fundamentos de los procesos de soldadura. En el capítulo II, se aborda la soldadura con arco eléctrico protegido. En el capítulo III, se describe la soldadura y corte con flama de oxígeno y acetileno. En el capítulo IV, se menciona la soldadura por resistencia eléctrica. En el capítulo V, se describe la soldadura de arco con electrodo de tungsteno y gas inerte. En el capítulo VI, se explica la soldadura de arco con gas inerte y electrodo consumible. En el capítulo VII, se expone la importancia de la conservación y recuperación de piezas de elementos mecánicos. Finalmente, se incluyen anexos que contienen ejercicios por capítulo, tablas, glosario y referencias bibliográficas que el alumno puede consultar para una mejor compresión de los temas. La finalidad de esta obra es hacer llegar a los estudiantes de nivel bachillerato que cursan las carreras técnicas a afines a la industria metal-mecánica, la información requerida para su desarrollo profesional, sin soslayar la importancia que tiene posteriormente en sus estudios a nivel licenciatura y posgrado.  CAPÍTULO I. PRINCIPIOS Y FUNDAMENTOS DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA. I.1 Antecedentes. La soldadura se remonta a varios miles de años; desde la edad de bronce existen pruebas de piezas metálicas unidas por este proceso. Los egipcios desarrollaron la soldadura con flama que consistía en un soplete con combustible para trabajar metales de orfebrería. En la Edad Media, tuvo su aparición la soldadura por fragua; en donde el artesano repetidamente calentaba y golpeaba el metal hasta lograr la unión. En 1801, con el descubrimiento del arco eléctrico por Humphrey Davy se establecerán las bases para el uso de la soldadura por arco eléctrico. A principios del siglo XX; se descubre que el uso del acetileno y oxígeno produce una energía calorífica de 30000°centígrados aproximadamente, por lo que su aplicación en la soldadura oxiacetilénica será un detonante para la unión y corte de metales ferrosos. Durante el siglo XX, tiene su desarrollo las soldaduras por arco eléctrico. En 1935, se introduce el fundente granulado para electrodos de alambre continuo dando origen al arco sumergido. A finales de los treinta, se desarrolla la soldadura por arco eléctrico con electrodo de tungsteno y la soldadura por arco eléctrico con alambre consumible, estos procesos se usarán en la unión de aceros inoxidables, cobre, magnesio y aluminio. Con el avance de la ciencia, se ha logrado obtener otros procesos de unión en donde se requieren calidad en las uniones como las realizadas en las industria aeroespacial y en la industria química; tal es la aparición de las soldaduras por plasma, con haz de electrones y rayo laser. Actualmente, la soldadura tiene sus principales aplicaciones en la manufactura de carrocerías de automóviles, carros de ferrocarril, estructuras de máquinas, tanques para ductos y buques petroleros, estructuras de edificios, centrales nucleares, entre otras.  I.2 Propiedades de los materiales. El avance en los procesos de soldadura ha tenido que ver con el estudio de las propiedades de los materiales, su conocimiento es un factor imprescindible para obtener excelentes resultados en las uniones. En la selección de un material para soldar se tienen que considerar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. Propiedades físicas. Son aquellas que determinan la probabilidad de aplicación considerando su conductividad eléctrica, punto de fusión, densidad y conductividad térmica. Propiedades químicas. Son aquellas que modifican su composición con la presencia de ciertos elementos químicos. Entre estas propiedades se encuentran la resistencia a la corrosión y reactividad. Propiedades mecánicas. Estas influyen en el comportamiento de los diferentes materiales ante la presencia de una fuerza externa, estas propiedades están en función del esfuerzo y/o la deformación. Para nuestro estudio, la resistencia, elasticidad, plasticidad, fragilidad, maleabilidad, serán propiedades mecánicas determinantes en la selección de un material. I.3 Materiales usados en soldadura. La selección de materiales es imprescindible debido a que en los componentes de la mayoría de los productos manufacturados presentan materiales ferrosos y/o no ferrosos. Para nuestro estudio, es recomendable considerar la siguiente clasificación.  Materiales. Metales. No metales. Ejemplos: Plásticos, cerámicos y Metales no Metales no materiales compuestos. ferrosos. ferrosos. Ejemplos: Aceros. Hierro. Plomo, cobre, magnesio, aluminio, estaño, cinc y cobalto. Ejemplos: Ejemplos: -Aceros al carbono. -Hierro colado. -Aceros aleados. -Hierro forjado. Figura 1. Clasificación de materiales. I.3.1 Tipos de acero utilizados en los procesos de soldadura. Uno de los materiales que tiene gran aplicación en la soldadura es el acero; el acero es una aleación de varios elementos químicos principalmente hierro y carbono, se le agrega otros elementos químicos como el azufre, fosforo, silicio y manganeso, para fortalecer y/o mejorar sus propiedades principalmente mecánicas. El resultado de estos elementos agregados da como origen a los aceros al carbono y aceros con aleación. -Acero al carbono. Los aceros al carbono se clasifican a la vez en bajo, mediano y alto contenido de carbono; en estos aceros, el hierro y carbono son los componentes principales y se sueldan con facilidad los que presentan menos del 0.5 % de carbono.  -Acero con aleación. Este tipo de acero también presenta hierro, carbono y elementos químicos como el cromo, tungsteno, manganeso, níquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre, fósforo, entre otros; con esta composición química, el acero ofrecerá mejores propiedades en la soldabilidad, resistencia a la corrosión, resistencia a la fractura, etc. Debido a la gran variedad de aceros que pueden obtenerse por los distintos porcentajes de carbono y otros elementos químicos que se pueden agregar, el Instituto Americano del Hierro y Acero (A.I.S.I.) y la Sociedad Americana de Ingenieros (S.A.E) clasifican a los aceros en cuatro dígitos; el primero indica el tipo de acero, el segundo dígito el contenido porcentual del elemento predominante en la aleación. Los dos últimos dígitos divididos entre 100 indican el porcentaje de carbono. Ejemplo: Un acero 1040 tiene las siguientes características: El 1 indica que es un acero al carbono, el 0 no presenta ningún porcentaje de aleación, los dos últimos dígitos indican 0.40% de carbono. A continuación se presentan algunos tipos de acero usados en la soldadura. CLASIFICACIÓN TIPOS DE ACERO A.I.S.I. – S.A.E. 10XX Aceros al Carbono. 11XX Aceros maquinables, con alto S. 12XX Aceros maquinables, con alto P y S. 13XX Aceros al Manganeso, con 1.75 % Mn. 15XX Aceros al Manganeso, con 1% Mn. 40XX Aceros al Molibdeno, con 0.25% Mo. 41XX Aceros al Cromo-Molibdeno, con 0.40 a 1,1% Cr y 0.08 a 0.35% Mo. 43XX Aceros al Ni-Cr-Mo, con 1.65 a 2% Ni, 0.4 a 09%. Cr y 0.2 a 0.3% Mo. 46XX Aceros al Ni-Mo, con 0.7 a 2% Ni y 0.15 a 0.3% Mo. 47XX Aceros al Ni-Cr-Mo, con 1.05% Ni, 0.45% Cr y 0.2% Mo. 48XX Aceros al Ni-Mo, con 3.25 a 3.25% Ni y 0.2 a 0.3%Mo. 51XX Aceros al Cromo, con 0.7 a 1.1% Cr. 51100 Aceros al Cromo (horno eléctrico), con 1.0% Cr. 52100 Aceros al Cromo (horno eléctrico), con 1.45% Cr. 61XX Aceros al Cr-V, con 0.6 a 0.95% Cr y 0.1 - 0.15% V. 86XX Aceros Ni-Cr-Mo, con 0.55% Ni, 0.5% Cr y 0.2% Mo. 87XX Aceros al Ni-Cr-Mo, con 0.55% Ni, 0.5% Cr y 0.25% Mo. 88XX Aceros al Ni-Cr-Mo, con 0.55% Ni, 0.5% Cr y 0.3 a 0.4% Mo. 9260 Aceros al Silicio, con 1.8 a 2.2% Si. 81B45 Aceros Ni-Cr-Mo, con 0.3% Ni, 0.45% de Cr, 0.12% Mo y 0.0005 a 0.003% B. Tabla 1. Clasificación de aceros según S.A.E. y A.I.S.I. I.4 Clasificación de la soldadura. La soldadura se considera un proceso de unión de materiales en el cual se funden parcialmente las piezas a través de la aplicación de calor y/o presión. Muchos procesos usan solamente calor sin aplicar presión; otros combinando calor y presión. Si las partes en contacto de las piezas estuvieran libres de óxidos y de humedad, con el simple acto de sobreponerlas se efectuaría la unión. Sin embargo, al presentar la superficie a nivel microscópico crestas y valles, impiden el acercamiento de los átomos periféricos, por lo que es necesario el aporte de la energía calorífica. La energía calorífica funde los bordes de los materiales metálicos logrando conformar una sola pieza con una nueva red cristalina, si en vez de calor se aplica presión, la ruptura de la capa de óxido entre las crestas y valles se nivelan por la deformación plástica permitiendo el contacto de las superficies a unir. Lo anterior es referencia para clasificar a la soldadura en dos tipos: Por fusión y por presión. -Soldadura por fusión. Este proceso utiliza calor para fundir los materiales a unir, se usa un segundo material conocido como aporte que iguala o mejora las propiedades de la unión. Los procesos representativos de este proceso son: El arco eléctrico protegido y la soldadura oxiacetilénica. Soldadura con arco eléctrico protegido. Este proceso de soldadura toma como referencia el calentamiento de las partes a unir a través de un arco eléctrico que se establece entre el metal de aporte y las piezas a unir. Soldadura oxiacetilénica. Es un proceso de unión en el que se utiliza gas combustible y oxígeno para producir una flama que funden los extremos de las piezas y con o sin aplicación de metal de aporte. -Soldadura por presión. Proceso En este tipo de soldadura, la unión se obtiene mediante una presión aplicada a las superficies a unir previamente calentadas a determinada temperatura. Entre los procesos comunes de este tipo se encuentran la soldadura por fragua y la soldadura por resistencia eléctrica. Soldadura por fragua. También se conoce como soldadura por forja; consiste en calentar las piezas en una fragua, después por medio de presión o golpeteo con un mazo y yunque se unen las piezas. Soldadura por resistencia eléctrica. Este proceso, utiliza una combinación de calor y presión para obtener la unión. El calor se genera a través de una resistencia eléctrica y la presión a través de elementos mecánicos que presenta la máquina de soldar. La Sociedad Americana de Soldadura A.W.S. ha catalogado más de cincuenta procesos de soldadura que utilizan combinaciones de energía para llevar a cabo el proceso, algunos de ellos se indican a continuación:  Soldadura de metales. Soldadura por fusión. Soldadura por presión. Arco voltaico. Soldadura con gas. Fragua. Resistencia Explosión. Inducción. Fricción. eléctrica. Arco Arco Arco Oxiacetilénica. Oxibutano. A tope. Por Por eléctrico. sumergido. protegido. Puntos. Costura. T.I.G. M.I.G. Plasma. a Figura 2. Clasificación de la soldadura. Figura 3. Clasificación de los procesos de soldadura según A.W.S  CAPÍTULO II. SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO PROTEGIDO. La soldadura con arco eléctrico se inició a principios del siglo XX, cuando el sueco Kjellber inventó el electrodo revestido. Hasta entonces los electrodos se fabricaban simplemente con varillas de acero. En esas condiciones, el metal fundido sin protección alguna reacciona libremente con el oxígeno y nitrógeno del aire, convirtiéndose al enfriar en un material metálico frágil. La idea de Kjellber consistió en recubrir los electrodos con una pasta de polvo y aglomerante, de tal forma que al fundirlos producían escoria, evitando de esta manera el acceso del aire al baño de metal fundido. Se inicia así el proceso de recubrimiento de los electrodos para proporcionar mejores características a la unión. En la actualidad, en la soldadura por arco eléctrico se establece la corriente eléctrica a través del aire ionizado producido por el voltaje o la diferencia de potencial inducida entre la pieza y el electrodo, tal como se observa en la figura 4. La descarga eléctrica se caracteriza por una elevada intensidad de corriente que oscila entre 10 y 300 amperes y una diferencia de potencial entre 25 y 50 volts. Fig. 4. Arco eléctrico y el efecto termoiónico.  El calor obtenido por el arco es intenso, lo que resulta favorable para la operación de soldar. Las temperaturas alcanzadas son aproximadamente de 3 500°centígrados. En el circuito eléctrico formado por el electrodo y el arco, la intensidad de corriente depende de la tensión y la resistencia del circuito. En la siguiente figura, se muestra que la intensidad de corriente o amperaje lo proporciona una fuente de poder o máquina de soldar, ésta fluye por el cable hasta llegar al electrodo que establecerá el arco eléctrico al metal base logrando generar calor y fusión en la pieza a soldar. Figura 5. Componentes de un circuito de soldadura por arco eléctrico. II.1. Descripción del proceso de soldadura por arco eléctrico. La Sociedad Americana de Soldadura A.W.S. (American, Welding, Society) denomina con las siglas S.M.A.W. (Shielded, Metal, Arc, Welding) a la soldadura de arco metálico protegido con electrodo revestido y la define como la unión de dos partes metálicas mediante un material de aporte conocido como electrodo revestido. La transferencia del electrodo hacia el metal base es a través de una zona eléctrica generada por la intensidad de corriente o amperaje.  Figura 6. Soldadura por arco eléctrico. II.1.2 Nomenclatura de un cordón de soldadura por arco eléctrico. El cordón de soldadura es el depósito de metal fundido resultado del arco establecido entre el metal base y el electrodo. Las partes principales del cordón son: Zona de soldadura, zona de penetración, zona de transición, cara, garganta, pie, lado y raíz. -Zona de soldadura. Es la zona central que está formada por el metal de aporte y las piezas a unir. -Zona de penetración. Parte de las piezas que han sido fundidas por los electrodos. La mayor o menor profundidad de esta zona define la penetración de la soldadura. -Zona de transición. Zona que no ha sido fundida y que soporta altas temperaturas; es la más próxima a la zona de penetración.  -Cara. Es la superficie del cordón de soldadura después de quitar la escoria. -Garganta. Corresponde a la altura de penetración del cordón. Es una de las dimensiones fundamentales para determinar la soldadura. -Pie. Punto en donde inicia la preparación de la unión del metal base. -Lado. Se refiere a la inclinación de la preparación en el metal base. -Raíz. Es la parte inferior de la soldadura y se relaciona con la penetración en la unión. Figura 7. Partes de un cordón de soldadura.  Figura 8. Cordón de soldadura por arco eléctrico. Los cordones de soldadura realizados en este proceso suelen aplicarse en diferentes posiciones, lo anterior estará en función de la ubicación de las piezas a unir y de la habilidad del soldador para aplicar dicha unión. A continuación se muestras varias posiciones de soldar. Figura 9. Cordón de soldadura en diferentes posiciones.  II.2 Variables que intervienen en un proceso de soldadura por arco eléctrico. El técnico en procesos industriales, debe tener conocimientos de electricidad para comprender el funcionamiento del equipo para soldar con arco eléctrico, sobre todo para tener precaución con la intensidad de corriente que se trabaja, el cuidado con las radiaciones que se desprenden, el voltaje y los efectos de la corriente al momento de establecer el arco. En ese contexto, la corriente eléctrica se transforma en energía calorífica para lograr la unión, por lo que es importante analizar las variables antes de llevar a cabo la soldadura. II.2.1 Diferencia de potencial. Es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica ejerce sobre las cargas eléctricas en un circuito eléctrico. Es una de las unidades básicas de la soldadura por arco, está en función de la intensidad de corriente, resistencia eléctrica y se expresa con la siguiente fórmula: V = I R………………………………………………………………………………………. (1) Donde: V= Diferencia de potencial, tensión o voltaje. I= Intensidad de corriente o amperaje. R= Resistencia eléctrica. La diferencia de potencial se conoce también como tensión o voltaje, en soldadura por arco eléctrico protegido se distinguen tres tipos de voltaje: -Voltaje primario. Es la entrada de voltaje a la máquina generadora que puede ser de 120, 220 y 440 volts, con una frecuencia de 50 o 60 Hertz. -Voltaje en vacío. Es la tensión antes de iniciar el arco, oscila entre 60 a 70 volts aproximadamente.  -Voltaje de trabajo. Es la tensión o voltaje obtenido durante el arco establecido en el proceso de soldadura, varía entre 7 y 28 volts. II.2.2 Tipos de corriente eléctrica. Los tipos de corriente eléctrica usadas en las máquinas de soldar son: Corriente alterna y corriente continua. -Corriente alterna. Su característica principal es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo posea la corriente. En este tipo de corriente, el amperaje varía con el tiempo y cambia de sentido de circulación a razón de 50 o 60 veces por segundo según la frecuencia de 50 o 60 hertz. Figura 10. Gráfica del voltaje en la corriente alterna. La corriente alterna por su variación es recomendada para soldar determinados materiales tales como el aluminio y magnesio ya que requieren una mediana penetración en las uniones.  Figura 11. Conexión de la corriente alterna. La distribución de calor con corriente alterna es aproximadamente en un 50% en el electrodo y otro 50% en la pieza. Este tipo de corriente ofrece un cordón de soldadura con penetración regular en el metal base. Figura 12. Efectos de la corriente alterna.  -Corriente continua o directa. Es aquella corriente cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen en el mismo sentido en un circuito eléctrico, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo, tal como ocurre en las baterías o en cualquier otra fuente generadora de corriente. La representación del voltaje y el amperaje en una corriente continua es de la siguiente forma: Figura 13. Representación gráfica de la corriente continua. Donde: V= Voltaje en volts. I= Intensidad de corriente en amperes. T= Tiempo en segundos. Cabe mencionar que una máquina de soldar con este tipo de corriente tiene las terminales positiva y negativa, permitiendo seleccionar la polaridad con base en el tipo de trabajo a realizar.  II.2.3 Polaridad. Es la dirección del flujo de corriente en una máquina de soldar de corriente continua y está en función de las conexiones de las terminales. -Polaridad directa. Se obtiene al conectar el polo negativo al metal de aporte o electrodo y el polo positivo a la pieza o metal base. Figura 14. Conexión de la polaridad directa. La distribución de calor es aproximadamente de un 30% en el electrodo y un 70% en la pieza; con esta polaridad, se presenta un cordón de soldadura ancho y con poca penetración, tal como se observa en la siguiente figura: Figura 15. Efectos de la polaridad directa.  -Polaridad invertida. Se obtiene al conectar el polo positivo al electrodo y el polo negativo a la pieza; con esta polaridad se obtiene excelente penetración en la soldadura. Figura 16. Conexión de la polaridad invertida. La distribución de calor es aproximadamente de un 70% en el electrodo y un 30% en la pieza; con este tipo de polaridad, la penetración de la soldadura es mayor con respecto a la polaridad directa. Figura 17. Efectos de la polaridad invertida. II.2.4 Intensidad de corriente. En la soldadura por arco eléctrico protegido, la intensidad de corriente eléctrica se conoce también como amperaje; proporciona el calor necesario para soldar y puede variar entre 100 y 300 amperes de acuerdo al tipo de fuente. Para las uniones, el amperaje está en función del diámetro de la varilla del electrodo.  II.2.5 Ciclo de trabajo. Con el propósito de no dañar la máquina o fuente de soldar, se establece el ciclo de trabajo, que es el tiempo para soldar en un intervalo de 10 minutos, de tal forma que si el ciclo de trabajo es del 60%, entonces, la fuente de poder está diseñada para funcionar a su máximo amperaje 6 minutos por cada intervalo de 10 minutos. El ciclo de trabajo lo establece el fabricante para un correcto rendimiento de la máquina. II.2.6 Material de aporte. En la soldadura por arco eléctrico protegido, el material de aporte se conoce como electrodo. Para su selección es necesario analizar las características de la unión a realizar. Entre los factores que hay considerar se encuentran: La naturaleza del metal base, características del cordón de soldadura, resistencia a la corrosión, resistencia a la tracción, ductilidad, entre otros. El material de aporte también conocido como electrodo presenta un revestimiento o recubrimiento el cual estabiliza el arco eléctrico y proporciona una atmósfera protectora a la soldadura, se emplea para que no se formen óxidos y otros contaminantes que perjudican la unión durante y después del proceso. II.3 Máquinas de soldar por arco eléctrico. Las máquinas de soldar por arco eléctrico se clasifican con base en su voltaje de salida, capacidad de corriente y ciclo de trabajo. Esta clasificación está dada por el fabricante y de acuerdo a las normas establecidas por la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (N.E.M.A.). Las máquinas de soldar están por debajo de la capacidad real máxima por lo que aporta seguridad y eficiencia al momento de realizar la soldadura.  El proceso de soldadura por arco eléctrico requiere de valores minimos de tensión o fuerza electromotriz entre 10 y 30 volts y una elevada intensidad de corriente eléctrica comprendida entre 50 y 300 amperes. La máquina de soldar se encarga de transformar la energía de la red adaptándola a la tensión y amperaje adecuados. Cuando la soldadura se realiza en donde no se tiene acceso a la red eléctrica, se usa una fuente generadora de corriente eléctrica que funciona con motor de gasolina o diesel.  Máquinas de soldar por arco eléctrico. Transformadores. Generadores. Transformador. Transformador-rectificador. Generadores con motor Generadores con motor de eléctrico. combustión interna. Corriente alterna. Corriente continua. -Corriente alterna. -Corriente alterna. -Corriente continua. -Corriente continua. Figura 18. Clasificación de las máquinas de soldar por arco eléctrico.  II.3.1 Transformadores. Las máquinas de soldar que presentan este tipo de dispositivo ofrece en su salida corriente alterna. Está compuesto por dos bobinas enrolladas de alambre de cobre. La primer bobina se conoce como primaria y se conecta a la corriente de la red; la segunda bobina recibe el nombre de secundaria y es usada para obtener diferentes intensidades de corriente. Figura 19. Esquema de un trasformador de corriente alterna. En este tipo de máquinas de soldar, el amperaje y el voltaje de salida se regula con las distintas conexiones que presenta la bobina secundaria y en algunos casos presenta un dispositivo que desliza el núcleo en diferentes posiciones, como se puede apreciar en las siguientes figuras. Figura 20. Regulación del amperaje.  Figura 21. Máquinas de soldar con corriente alterna. II.3.2 Transformador con rectificador. En este tipo de máquina de soldar, la función de los rectificadores es dejar fluir la corriente eléctrica en una sola dirección, es decir, la corriente alterna recibida de la línea se transforma en corriente continua con bajo voltaje y elevado amperaje. Generalmente, estas máquinas se conectan a la red alimentaria y están diseñadas para ofrecer estabilidad en el arco durante el proceso de soldar. Figura 22. Transformador con rectificador.  Figura 23. Máquinas de soldar de corriente continua. II.3.3 Generadores. Los generadores de corriente están diseñados con embobinados sujetos a un campo magnético. Al girar el eje del generador, el campo magnético alcanza su fuerza máxima en una dirección, después llega a cero, posteriormente alcanza su fuerza máxima en la dirección contraria, obteniéndose corriente alterna. Figura 24. Generador con corriente alterna.  Figura 25.Generador de corriente alterna. Para obtener corriente continua en un generador, se coloca un conmutador de semianillos que asegura que la corriente fluya en una dirección. Figura 26. Generador de corriente continua.  Figura 27. Generador de corriente continua. En la actualidad, la mayoría de los fabricantes de soldadura proporcionan datos inherentes a las máquinas de soldar como son sus características, funcionamiento y mantenimiento. II.4 Accesorios utilizados en la soldadura por arco eléctrico. Se usan para asegurar la conducción adecuada de la corriente eléctrica y para que se realice la unión del metal base con las características requeridas. Estos accesorios son imprescindibles ya que ofrece al soldador las condiciones de seguridad requeridas para este proceso. Los más comunes son: Portaelectrodo, pinza de conexión a tierra, cables, careta, piqueta, cepillo de alambre, guantes, delantal, polainas, calzado de seguridad, gafas de seguridad, entre otros. -Portaelectrodo. Está constituido por un mango hueco de fibra de vidrio el cual permite un rápido enfriamiento. Las mandíbulas son de acero y tienen en sus extremos mordazas de cobre que aseguran el paso de la corriente eléctrica. La parte superior de las mandíbulas están protegidas con un material aislante evitando el corto circuito con el metal base.  Figura 28. Esquema del portaelectrodo. Figura 29. Tipos de portaelectrodo. El portaelectrodo es ligero para evitar el cansancio durante la operación de soldar, está aislado térmica y eléctricamente, permite el paso de corriente sin ofrecer resistencia eléctrica y las mandíbulas presentan ranuras de diferentes medidas con base en los diámetros de los electrodos existentes en el mercado.  -Pinza de conexión a tierra. Se fabrica con dos brazos unidos entre sí en el centro por medio de un pasador metálico, está provisto de un resorte que se coloca alrededor del pasador para mantener las mandíbulas fuertemente cerradas. Estas mandíbulas poseen en sus extremos una superficie de cobre, la cual permite un contacto eficiente entre la pieza y la conexión a tierra. Figura 30. Tipos de pinza. -Cables Los cables se conectan a la máquina soldadora a través de dos bornes que tiene la misma; se usan cables de cobre de alta flexibilidad que están aislados con materiales de goma y plástico. Por lo regular el cable del portaelectrodo es de mayor longitud que el de la pinza a tierra. Figura 31. Cables para soldar por arco eléctrico.  En cuanto a los otros accesorios, se usan principalmente para fijar, cortar, limpiar y soldar el material base, entre éstos se encuentran: El cepillo de alambre, piqueta, arco con segueta, cincel, mazo, pinzas de mecánico, tornillo de sujeción y pinzas de presión. Figura 32. Accesorios para la soldadura por arco eléctrico. II.4.1 Equipo de protección. Por seguridad, el soldador debe protegerse de las radiaciones, el calor intenso y las quemaduras. Son indispensables el uso de careta con gafas obscuras especiales, overol y/o bata, guantes de cuero de manga larga, mascarilla, mandil de cuero, polainas, calzado de seguridad con aislante y gorra. Se debe evitar usar ropa que tenga grasa impregnada así como ropa húmeda ya que se vuelve conductora de la electricidad y puede provocar un accidente en el operador. Figura 33. Equipo de protección individual del soldador.  -Cristal protector. La intensidad de corriente eléctrica que se usa en el proceso, origina una gran luminosidad por lo que es necesaria la protección de la vista del operador con cristales o filtros especiales que permiten la visión de la soldadura sin ningún peligro; también proporciona protección de las radiaciones ultravioletas e infrarrojas. La selección del filtro se realiza con base en el amperaje a usar en la soldadura. Intensidad Hasta 40. Entre 40-80. Entre 80-175. Entre 175-300. Entre 300-500. Más de 500. de corriente (amperes). Tipo de filtro 9 10 11 12 13 14 (sombra). Figura 34. Selección de filtros o cristales de sombra. Figura 35. Cristales o filtros usados en el arco eléctrico. -Careta. En el mercado existen caretas provistas de cristales o filtros adecuados al amperaje a utilizar. Se recomienda que la careta se mantenga por sí misma sobre la cabeza, dejando libre ambas manos para el trabajo. Antes de soldar se debe comprobar que no tenga espacios que dejen pasar la luz. Figura 36. Careta para soldar con arco eléctrico protegido.  II.5 Electrodos revestidos usados en la soldadura por arco eléctrico protegido. La selección del material de aporte para una determinada unión soldadura se basa fundamentalmente en la igualación de resistencia y la similitud de composición química del metal base. La igualación de resistencia es frecuentemente aplicada en la soldadura de aceros estructurales mientras que la similitud de composición química se aplica en aceros aleados que ofrecen propiedades específicas relacionadas con su funcionamiento. En el contexto anterior, el electrodo revestido usado en el proceso de soldadura, es un metal de aporte que consiste en una varilla metálica recubierta por una combinación de materiales que realiza las siguientes funciones: -Producir escoria para la protección del metal depositado. -Obtener gases protectores para evitar la contaminación atmosférica. -Suministrar materiales desoxidantes y elementos de aleación. -Obtener gases ionizantes para dirigir y mantener el arco. La A.W.S., A.S.M.E. y la A.S.T.M., establecen normas para los electrodos revestidos, entre las especificaciones se incluyen: Propiedades mecánicas, físicas y químicas del metal depositado; dimensiones y porcentaje de aleación.  Figura 37. Nomenclatura del electrodo. Un electrodo para arco eléctrico se distingue básicamente por los siguientes tipos de revestimiento: -Celulosa. - Rutilo. - Minerales. - De bajo hidrógeno. - Hierro en polvo. -Celulosa: Se conocen así por el alto contenido de celulosa que llevan en el revestimiento, siendo sus características: Máxima penetración, solidificación rápida, excelentes características de resistencia, elasticidad y ductilidad.  -Rutilo: Presentan en su revestimiento alto contenido de rutilo u óxido de titanio. Sus principales características son: Penetración regular, arco suave, gran resistencia y excelente presentación de la soldadura. -Minerales. Contienen en su revestimiento óxido de hierro y manganeso. Sus características son: Excelentes propiedades mecánicas del depósito y presentación regular. -Básicos o de bajo hidrógeno. Existe una ausencia absoluta de humedad en su revestimiento y sus características principales son: Alta ductilidad, excelente resistencia al impacto a baja temperatura, depósito adecuado y penetración mediana. -Hierro en polvo. A esta clasificación pertenecen los electrodos cuyo revestimiento contiene una cantidad balanceada de hierro en polvo que incrementa el rendimiento, suaviza la energía del arco, mejora la presentación del cordón y eleva la ductilidad. II.5.1 Clasificación de electrodos revestidos según A.W.S. Los electrodos revestidos para arco eléctrico están codificados con un sistema de cuatro y cinco dígitos precedidos de la letra E. la letra E indica que es un electrodo para arco eléctrico; las dos primeras cifras de un número de cuatro dígitos o las tres primeras cifras de un número de cinco dígitos representan la resistencia a la tracción en miles de libras por pulgada cuadrada; el penúltimo dígito representa la posición a soldar y, el último dígito el tipo de corriente, naturaleza del arco y características del revestimiento. Se muestran a continuación algunos ejemplos:  -Para un electrodo E6013: La letra E indica que es un electrodo para arco eléctrico. 60 indica una resistencia a la tracción de 60 000 libras/ plg² (42.2 kg/mm²). 1 indica que se puede soldar en cualquier posición. -Para un electrodo E7024: La letra E indica que es un electrodo para arco eléctrico. 70 indica una resistencia a la tracción de 70 000 libras/plg² (49.2 kg/mm²). 2 indica que se puede soldar en posición horizontal y/o plana. -Para un electrodo 11030: La letra E indica que es un electrodo para arco eléctrico. 110 indica una resistencia a la tracción de 110 000 libras/plg² (77 kg/mm²). 3 indica que se puede soldar en posición plana. La interpretación del último dígito es como sigue: 0. Significa alta penetración, para soldar con corriente continua, polaridad invertida, el revestimiento es de celulosa y sodio. 1. Es de alta penetración, para soldar con corriente alterna, corriente continua con polaridad invertida, el revestimiento es de celulosa y potasio. 2. Ofrece mediana penetración, para soldar con corriente alterna, corriente continua con polaridad directa o invertida, el revestimiento es de titanio y sodio. 3. Ofrece ligera penetración, para usarse con corriente alterna, corriente continua con polaridad directa o invertida y el recubrimiento es de rutilo.  4. Es de penetración mediana, trabaja con corriente continua ya sea con polaridad directa o invertida, su revestimiento es de hierro y titanio. 5. Ofrece mediana penetración, para usarse con corriente continua con polaridad invertida, presenta sodio e hidrógeno en su revestimiento. 6. Es de mediana penetración, usa corriente alterna, corriente continua con polaridad invertida, en su revestimiento contiene hidrógeno y potasio. 7. Es de mediana penetración, se usa para corriente continua con polaridad invertida, es revestido de hidrógeno y polvo de hierro. 8. Indica mediana penetración, para soldar con corriente alterna, corriente continua con polaridad invertida y presenta en su recubrimiento polvo de hierro e hidrógeno. En la siguiente tabla se describen algunos tipos de electrodos de acuerdo a la clasificación de la A.W.S. A.W.S. A5.1-81 Corriente y Tipo de Características de aplicación Posición polaridad recubrimiento a soldar E 6010 C.C. y P.I. Celulosa. Soldadura con calidad para pruebas con Todas. orayos x, penetración profunda y escoria odelgada. E 6011 C.C. con P.I. Celulosa. Soldadura con calidad para pruebas con Todas. C.C. con orayos x, penetración profunda y escoria P.D. y C.A. odelgada. E 6012 C.C. , P.D. y Rutilo. Para trabajos generales con preparación Todas. C.A. oo bjunta deficiente. E 6013 C.C. con P.I. Rutilo. Para todo tipo de trabajo, penetración Todas. C.C. con l ligera, escoria gruesa. P.D. y C.A. E 6014 C.C. con P.I. Rutilo polvo de Penetración, ligera, escoria gruesa, Todas. C.C. con hierro. bsoldadura de aspecto terso, se puede P.D. y C.A. uusar nla técnica de arrastre. E 6015 C.C. con Bajo contenido Para acero de bajo contenido de Todas. P.D. de hidrógeno. mcarbono, mpresentación excelente, mescoria vidriosa. E 6016 C.C. con P.I. Bajo contenido Para acero de bajo contenido de carbono, Todas. C.C. con de hidrógeno. mpresentación excelente, escoria P.D. y mvidriosa. C.A. E 6018 C.C. con P.I. Bajo contenido Para acero de bajo contenido de carbono, Todas. y C.A. de hidrógeno. mpresentación excelente, escoria mmediana y vidriosa. E 6024 C.C. con P.I. Rutilo, 50% de Para depósito de mas cantidad de metal, Posición C.C. con polvo de hierro. mpresentación ligera, soldadura de plana. P.D. y C.A. maspecto terso, se puede usar la técnica mde arrastre E6028 C.C. con Bajo contenido Combinación de bajo contenido de Posición P.D. y C.A. de hidrógeno, mhidrógeno, se deposita más metal, se plana. 50% de polvo Ppuede usar la técnica de arrastre, de hierro. msoldadura de aspecto terso, escoria mgruesa y vidriosa. Tabla 2. Clasificación de los electrodos según A.W.S. Donde: C.C.: Corriente continua. P.D.: Polaridad directa. P.I.: Polaridad invertida.  La importancia que tiene actualmente la soldadura en producción y mantenimiento, ha contribuido a la creación de electrodos con aleaciones especiales para cubrir cada vez más la extensa necesidad de realizar trabajos de mayor calidad en los procesos de soldadura por arco eléctrico. Dichos electrodos con aleaciones especiales, han traído como beneficio a la industria, la reducción en forma considerable de tiempo de fabricación y la reparación de elementos mecánicos con eficiencia, facilidad y rapidez. Figura 38. Electrodos revestidos comerciales para arco electrico protegido. Para mayor información, en lo referente a la clasificación de electrodos, se recomienda revisar las especificaciones que establece la A.W.S. - A 5.1-81. Specification for Carbon Steel Covred Arc Welding Electrodes o el equivalente a las Normas Oficiales Mexicanas NOM-H-77-1983.  II.5.2 Cálculo de la intensidad de corriente en los electrodos revestidos. El diámetro del electrodo es la referencia para determinar la intensidad de corriente y se selecciona en función del tipo y espesor del material. Para determinar la mínima cantidad de calor, en la práctica se utiliza la siguiente fórmula: A= 40 (D-1)…………………………………………………………………….……….. (2) Donde: A= Amperaje. D= Diámetro del electrodo sin revestimiento, expresado en milímetros. Ejemplo: Determinar el amperaje de un electrodo E6013, de un 1/8 plg (3.18 mm) de diámetro. Solución: Aplicando la fórmula: A= 40 (D-1)……………………………………………………………………………….. (2) Sustituyendo D, se tiene: A=40(3.18 – 1)= 87.2 amperes Para determinar el valor del amperaje máximo a utilizar, se recomienda considerar las milésimas de pulgada del diámetro del electrodo sin el revestimiento, es decir, por cada milésima de pulgada que presente el diámetro del electrodo sin revestimiento equivaldrá a 1 ampere. Ejemplo: Determinar el amperaje máximo para un electrodo de diámetro de 3/8 plg. Solución: 1/8 plg = 0.125 plg, por lo tanto, requerirá como máxima intensidad de corriente 125 amperes.  Figura 39. Amperaje en función del diámetro del electrodo. II.5.3 Longitud de arco. Es la separación entre el electrodo y el material base durante el proceso de soldadura. Por cada milímetro de separación se produce aproximadamente 7 volts. La A.W.S., A.P.I. y NEMA indican que la longitud del arco debe ser aproximadamente al diámetro del electrodo sin el revestimiento. No se recomienda un arco largo ya que tiende a apagarse. Figura 40. Longitud de arco del electrodo. En la siguiente tabla, se indica el valor de la longitud de arco de algunos diámetros de electrodos revestidos.  Diámetro del electrodo. Longitud de arco (mm). plg mm 1/16 0.063 1.59 1.59 3/32 0.094 2.38 2.38 1/8 0.125 3.18 3.18 5/32 0.156 3.97 3.97 3/16 0.187 4.76 4.76 1/4 0.250 6.35 6.35 Tabla 3. Valor promedio de la longitud de arco en la soldadura por arco eléctrico. II.6. Encendido del arco e inicio del cordón de soldadura. Con el electrodo se establece el arco, ya sea por contacto o por fricción con la superficie del metal base; una vez establecido el arco, se debe separar y mantener una distancia aproximada al diámetro del electrodo. Posteriormente, se avanza con el arco constante y depositando el electrodo fundido en la pieza a soldar. Figura 41. Establecimiento del arco eléctrico por contacto.  Figura 42. Establecimiento del arco eléctrico por fricción. Inclinación del electrodo. La inclinación será otro de los factores predominantes para obtener cordones de soldadura adecuados, se recomienda que los ángulos sean los que se aprecian en el siguiente dibujo. Figura 43. Ángulo y avance del electrodo.  Movimiento del electrodo. Con el propósito de ofrecer calidad en el cordón de soldadura, es importante indicar el movimiento que se realiza en el electrodo al efectuar la unión. A continuación se muestran los movimientos más comunes. DENOMINACIÓN MOVIMIENTO APLICACIÓN Movimiento recto Para todo tipo de procesos de arco eléctrico No debe usarse con electrodo revestido, deja Circular poros e inclusión de escoria al enfriar la soldadura, úsese en el proceso T.I.G. Se recomienda para fondeo en tubería y Latigazo tanques de alta presión en posiciones vertical y sobre cabeza. Recomendable para los electrodos E6010 y 7010. Se usa ascendente y descendente para sacar Media luna las escorias de las orillas del cordón. Se usa en cordones no más de 19 mm de ancho y en electrodos E6010, E6013 y Zig – zag E7013. También es adecuado para soldar en tuberías. Se usa en tuberías y calderas, cordón de vista En “ D” inclinado, se recomiendan para electrodos E6010 y 6013. Movimiento para posición plana, para En ocho o Trenzado electrodos E6013 y cordones no más de 19.1 mm de ancho. Figura 44. Movimientos del electrodo al soldar por arco eléctrico.. II.7 Tipos de uniones en los procesos de soldadura por arco eléctrico. El tipo de material a utilizar, la apariencia y el uso que se le dará a la soldadura, serán factores que intervendrán para elegir el tipo de unión entre dos o más piezas. La unión también se conoce como junta y consiste en la preparación realizada en las partes o extremos a unir antes del depósito del cordón. Cada unión se puede diferenciar por el ángulo y el tipo de bisel o chaflán a realizar en el metal base. Antes de aplicar la soldadura, es necesario tener en cuenta los procedimientos y las preparaciones que deben realizarse en la unión. Esta etapa de preparación debe respetar las normas o especificaciones indicadas de acuerdo a la Sociedad Americana de Soldadura (A.W.S.). Las uniones tienen la finalidad de permitir una buena penetración en la soldadura y se encuentran reglamentadas atendiendo al espesor y al tipo de esfuerzo mecánico que soportará el material. A continuación se describen los cinco tipos básicos de uniones o juntas: -Unión a tope. -Unión a traslape. -Unión en T. -Unión de borde. -Unión en ángulo. La preparación de las uniones se realizan en materiales con espesores superiores a 3 mm, a partir de esa referencia, es necesario el biselado o achaflanado de las piezas con base en las normas establecidas en el plano de fabricación.  Tipos de uniones de soldadura por arco eléctrico. Unión a tope. Unión a Unión en Unión en Unión en traslape. T. esquina. ángulo. Unión sin Unión Unión Unión en Unión en prepara- en V. en X. K. U. ción. Figura 45. Tipos de uniones en el arco eléctrico.  -Unión a tope. Es la más utilizada y consiste en unir las piezas situadas en el mismo plano, con o sin preparación. Las más comunes son: La recta, V, doble V, K y U. Unión recta. Se realiza la unión en el mismo plano sin la preparación de los bordes, se recomienda para láminas o placas con espesor de menos de 3 mm. Figura 46.Unión recta. Unión a tope en V. Tiene por objeto unir piezas de espesores superiores a 3 mm, se efectúa un chaflán o bisel con la finalidad de conseguir buena penetración en la soldadura. Figura 47. Unión en V. 64  Unión en X. Para reforzar la penetración de la soldadura en ambos extremos de la pieza, el metal base se bisela en sus extremos como se indica en la siguiente figura. Figura 48. Unión en X. Unión en K. La preparación en K consiste en biselar uno de los dos extremos del metal base a unir, tal como se puede apreciar en la siguiente figura: Figura 49. Unión en K. -Unión en U. Es una preparación común en soldadura por la excelente penetración que origina en el material base. Figura 50.Unión en U. 65  -Unión a traslape. Se enciman o traslapan las piezas y puede realizarse la soldadura en uno o en los dos extremos. Figura 51. Unión a traslape. Unión en T. Consiste en unir dos piezas ubicadas en distinto eje o plano, la soldadura en T puede efectuarse en uno o ambos lados, continua o intermitente. Figura 52. Unión en T. 66  -Unión en esquina. Se coloca una pieza perpendicular a la otra y una de las esquinas es la que se le aplica la soldadura. Por lo general se realiza en láminas o placas delgadas. Figura 53. Unión en esquina. -Unión en ángulo. Es la que se realiza considerando un ángulo determinado a formar entre las piezas a unir. Figura 54. Unión en ángulo. 67  II.8 Diagnóstico de fallas en la soldadura por arco eléctrico. La generación de una falla en la soldadura por arco eléctrico protegido se relaciona con las dimensiones, discontinuidades estructurales y propiedades de la misma unión. Las fallas o defectos se pueden clasificar en tecnológicos y operacionales. Lo defectos tecnológicos se deben a errores en la elección del proceso de soldadura y los operacionales a modificaciones introducidas durante la práctica por los errores del soldador. Se indican a continuación los defectos más comunes en este proceso. -Fusión incompleta. Se produce cuando el electrodo o material de aporte se deposita en el material base sin fundirse completamente. Puede ser que la soldadura no se realice con la intensidad de corriente adecuada o que el operario no esté capacitado para efectuar el trabajo. Figura 55. Fusión incompleta. -Penetración deficiente. Este tipo de falla se presenta cuando no se funden correctamente los extremos del metal base debido a una separación reducida. También se presenta cuando no se efectúan las preparaciones de borde requeridas o se reduce el ángulo del bisel de la pieza; por lo tanto el metal de aporte no funde correctamente los bordes. 68  Figura 56. Penetración deficiente. -Grietas o fisuras Se presenta en forma interna o externa. Una de las causas es el uso de un electrodo inadecuado; también ocurre por un enfriamiento rápido de la soldadura. Este tipo de defecto se presenta en piezas que no han sido precalentadas. Figura 57. Grietas en el cordón de soldadura. -Deformación. El metal depositado y la parte cercana a la unión alcanzan temperaturas elevadas que al enfriarse se contraen. Si las contracciones no están impedidas por los elementos que rodean la soldadura, se originan deformaciones tales como acortamientos o deformaciones angulares. Figura 58. Deformación del material base. 69  -Soplo magnético. Se presenta en soldadura cuando se trabaja con corriente continua; se origina cuando el arco no sigue la trayectoria más corta entre el material de aporte y el metal base, es desviado por lo regular hacia adelante o atrás con respecto a la dirección del avance. Para corregir esta falla es recomendable modificar el amperaje, el ángulo del electrodo o cambiar de lugar la pinza a tierra. Figura 59. Soplo magnético -Porosidad. Se refiere a los poros formados por el aprisionamiento de gases durante la solidificación del metal de soldadura. La porosidad reduce la resistencia de la unión y para corregirla se recomienda modificar la corriente, el electrodo y su tipo de movimiento al realizar la soldadura. Figura 60. Porosidad en la soldadura. 70  -Soldadura quebradiza. Es originada por un enfriamiento brusco de la unión, el uso de un electrodo inadecuado y un tratamiento térmico inadecuado. Se recomienda usar un electrodo de bajo hidrógeno y dejar que se enfríe lentamente la unión. Figura 61. Soldadura agrietada. Se resume en la siguiente tabla, los defectos o fallas más comunes en la soldadura por arco eléctrico, así como las causas y recomendaciones. 71  Fallas. Causas posibles. Recomendaciones. Falta de fusión. -Amperaje no adecuado. -Incrementar la corriente. -Técnica inadecuada del -Seleccionar otro tipo de movimiento en operario. el electrodo. Penetración -Junta mal diseñada. -Rediseñar abertura y dimensión del deficiente. ángulo de la unión o junta. -Alta velocidad de avance -Reducir la velocidad del electrodo. en el electrodo. -Corriente baja. -Incrementar la corriente -Electrodo con diámetro -Seleccionar un electrodo de menor mayor. diámetro. Soldadura -Electrodo defectuoso. -Usar electrodo de bajo hidrógeno. agrietada. -Cordón inadecuado. -Mejorar la velocidad del electrodo. -Enfriamiento rápido. -Precalentar. Deformaciones. -Junta mal diseñada. -Rediseñar junta. -Sobrecalentamiento. -Disminuir la corriente. -Velocidad de depósito -Incrementar e la velocidad del electrodo. lenta. Soplo magnético -Desviación del arco. -Inclinar el electrodo hacia donde se excesivo. desvía el arco y cambiar la colocación de la pinza que va a tierra. Soldadura porosa. -Depósito muy rápido. -Modificar la velocidad del electrodo. -Corriente baja. -Incrementar la corriente. -Exceso de azufre e -Usar un electrodo de bajo hidrógeno. impurezas. Soldadura -Electrodo inadecuado. -Usar electrodo de bajo hidrogeno o quebradiza. austenítico. -Tratamiento térmico -Revisar y cambiar el tratamiento térmico. incorrecto. -Realizar la soldadura sin corriente de -Depósito endurecido por aire en el área de trabajo. el aire. Tabla 5. Diagnóstico de fallas en la soldadura por arco eléctrico. 72  A nivel industrial, para la detección de las fallas en las uniones, se usan diferentes métodos o pruebas tales como los métodos no destructivos y destructivos. Entre los no destructivos se encuentran: La radiografía, el ultrasonido y partículas penetrantes (ver anexo II); entre los destructivos se usan: La resistencia a la tensión o tracción, al impacto, al doblado y a la dureza. El uso de cualquiera de los métodos anteriores dependerá de la calidad de la unión requerida en el proceso de fabricación; considerando el tamaño, longitud y ubicación del depósito de la soldadura. II.9 Normalización en el proceso de soldadura por arco eléctrico. La normalización está dirigida al proceso de formular y aplicar las reglas de acceso ordenado a una actividad y para beneficio de los interesados para la promoción de una economía óptima con base en las condiciones funcionales y requerimientos de seguridad (Chávez, 2009: 11). En ese contexto, la soldadura se ha desarrollado con una normalización que varias asociaciones han impulsado en los diferentes países, para su conocimiento y aplicación en diferentes ramas de la industria. Una de las asociaciones que ha desarrollado normas es la Sociedad Americana de Soldadura A.W.S.; se fundó en 1919 para facilitar el crecimiento de la recientemente tecnología de soldadura eléctrica como una alternativa de método en la unión de metales. Actualmente, la Sociedad Americana de Soldadura tiene en su haber más de 200 normas de soldadura que se utilizan en la industria. Las normas de la A.W.S. han sido realizadas por comités profesionales de la soldadura, bajo la supervisión del Instituto Nacional de Normalización Estadounidense (A.N.S.I.). El desarrollo de la A.W.S. ha tenido que ver con el apoyo de otras asociaciones por el uso de la información técnica de otras disciplinas y que tienen relación con las pruebas, características y procesos en los materiales. Entre estas asociaciones se encuentran: 73 -A.S.M.E. (American, Society, Mechanical, Engineers), Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. - A.I.S.I. (American, Iron, Steel, Institute), Instituto Americano del Hierro y Acero. -A.S.T.M. (American, Society, Testing, Materials), Sociedad Americana para la prueba de Materiales. -S.A.E. (Society, American, Engineers), Sociedad Americana de Ingenieros. -N.E.M.A. (Nacional, Electrical, Manufacturing, Association), Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos. Comercialmente, las especificaciones sobre productos de soldadura que más se usan en el mundo son las que emite la Sociedad Americana de Soldadura A.W.S. En nuestro país, no es la excepción, los productos en lo referente a electrodos, máquinas de soldar, procesos de soldadura, entre otros, están bajo las especificaciones de las Normas Oficiales Mexicanas N.O.M. y A.W.S.. 74  II.9.1 Normas de seguridad en el arco eléctrico. El soldador antes de iniciar o establecer el arco eléctrico, debe tener en cuenta las siguientes indicaciones: -El orden y la vigilancia dan seguridad al trabajo, colabore en seguirlos. -Avise de las condiciones peligrosas o inseguras al responsable del taller. -Opere las máquinas herramienta con la autorización del instructor. -Use las herramientas apropiadas en un trabajo y guárdelas en el sitio adecuado. -Utilice en cada caso, la ropa de protección y manténgala en buen estado. -No quite ningún aviso de protección de seguridad o señal de peligro. -Todas las heridas requieren atención, acudir al servicio médico o conseguir el botiquín de medicinas. -No haga bromas en el trabajo. -Nunca improvise, siga las instrucciones para un determinado trabajo. -Preste atención al trabajo que está realizando. Las siguientes recomendaciones son necesarias para el correcto uso del taller de soldadura. -Mantenga limpio y ordenado el área de trabajo. -No deje materiales alrededor de las máquinas soldadoras. Colóquelos en lugar seguro y donde no estorben el paso peatonal. -Recoja las tablas con clavos, recortes de chapas y cualquier otro objeto que pueda causar un accidente. -Guarde ordenadamente los materiales y herramientas. No los deje en lugares inseguros. -No obstruya los pasillos, escalera, puertas o salidas de emergencia. 75  El equipo de protección personal es imprescindible ya que dará la seguridad al soldador, por lo que debe: -Utilizar el equipo de seguridad indicado. -Mantener el equipo de seguridad en perfecto estado de conservación y cuando esté deteriorado solicitar que sea cambiado por otro. - Usar guantes para colocar el electrodo en el portaelectrodo. - Usar casco en trabajos con riesgo de lesiones en la cabeza. -Utilizar careta o gafas de seguridad si se ejecuta trabajos con proyecciones de chispas, salpicaduras, deslumbramientos, etc. -Usar calzado de seguridad industrial, si hay riesgos de lesiones para los pies. -Usar cinturón de seguridad cuando se trabaje en lugares altos tales como edificios, estructuras, etc. El uso de herramientas manuales son necesarias para cualquier trabajo, en la soldadura por arco eléctrico no es la excepción, por lo que se recomienda: -Utilizar las herramientas manuales solo para fines específicos, se sugiere inspeccionarlas periódicamente. -Retirar las herramientas defectuosas. -No llevar herramientas en los bolsillos salvo que estén adaptados para ello. El uso de la electricidad en la soldadura por arco eléctrico requiere de seguir indicaciones específicas: -Revisar el voltaje en toda instalación eléctrica usando un voltímetro. -No realizar reparaciones en instalaciones o equipos con tensión sin capacitación previa. 76  -Si se observa alguna anomalía en la instalación eléctrica, comunicarla al responsable del taller. -Si los cables están gastados o los enchufes rotos, reportarlos en forma inmediata. -Notificar del calentamiento anormal de motores, cables, conexiones, etc. Debido al calentamiento y las chispas que se emiten en las piezas a soldar, se pueden tener riesgos de incendios por lo que es necesario: -Conocer las causas que pueden provocar un incendio en el área de trabajo y las medidas preventivas necesarias. -Recordar que el orden y limpieza son los principios más importantes de la prevención de incendios. -No fumar en lugares prohibidos. -Controlar las chispas de cualquier origen ya que pueden ser causa de muchos incendios. -Saber cómo funcionan los extintores para casos de emergencia. -Si maneja productos flamables, prestar atención y respetar las normas de seguridad. Cuando se presenta una emergencia, la recomendación es conservar la calma siguiendo las siguientes instrucciones: -Conocer las instrucciones de la empresa al respecto. -Seguir las instrucciones que indiquen y en particular, de quien tenga la responsabilidad en esos momentos. -No correr, ni empujar a los demás; si está en un lugar cerrado buscar la salida más cercana. -Usar las salidas de emergencia, nunca usar los ascensores o montacargas. -Prestar atención a la señalización, ayuda a localizar las salidas de emergencia. 77  En caso de algún accidente, es necesario: -Mantener la calma pero a la vez actuar con rapidez. La tranquilidad dará confianza al lesionado y a los demás. -Pensar antes de actuar. Asegurarse de que no hay más peligros. -Asegurarse de quién necesita más tu ayuda y atender al herido o heridos con cuidado y precaución. -No hacer más de lo indispensable; recuerde que su misión no es reemplazar al médico. -Avisar inmediatamente por los medios que pueda al médico o al servicio de socorro. Debido a la importancia del manejo del equipo y de los accesorios en el taller de soldadura por arco eléctrico protegido, se recomienda tomar en cuenta las siguientes indicaciones para el aprendizaje del proceso. 78  Revisar las condiciones de la máquina y sus componentes: Cables, pinzas, porta 1° electrodo, interruptor, etc. Para evitar accidentes (corto circuito), seleccionar polaridades, amperajes, voltajes de acuerdo al material y electrodo. Seleccionar el equipo de protección personal: guantes, caretas y/o goles, petos de carnaza, 2° batas, polainas, zapatos, gafas transparentes etc. 3° Seleccionar el amperaje en la máquina con base en las especificaciones del electrodo. Usar guantes al colocar el electrodo en el portaelectrodo. 4° Aplicar la técnica de encendido del arco por cualquiera de los métodos mencionados. Después de establecer el arco, separar el 5° electrodo del material base a una distancia aproximada al diámetro de electrodo. Inclinar el electrodo a un ángulo de 15 a 25° con respecto a la vertical y avanzar de izquierda a derecha. Posteriormente, se procede a cepillar la pieza para remover la escoria que queda en la superficie de la probeta. 6° Figura 62. Secuencia de operaciones en un proceso de arco eléctrico. 79  CAPÍTULO III. SOLDADURA Y CORTE CON FLAMA DE OXÍGENO Y ACETILENO. Uno de los primeros métodos usados para la unión de metales fue la soldadura con flama. Desde la época de los egipcios se utilizaban sopletes con combustible para trabajar metales de orfebrería. A finales del siglo XIX, el descubrimiento de gases combustibles y su mezcla con el oxígeno logran producir altas temperaturas para fundir y soldar láminas de acero. El uso del acetileno y el oxígeno se remontan a principios del siglo XX; en la primera guerra mundial tuvo su auge en la soldadura de elementos mecánicos y en la construcción de buques petroleros. Actualmente, su aplicación es en la soldadura, endurecimiento, doblado, precalentamiento, postcalentamiento y corte de piezas metálicas ferrosas. El principal gas combustible utilizado en este proceso es el acetileno, sin embargo; para trabajos específicos se usan también el propano, butano, gas natural e hidrógeno. De lo anterior, se deriva que la selección del gas combustible está en función de las exigencias de la soldadura. Con base en las necesidades industriales, el proceso puede soldar materiales como el hierro fundido, cobre, latón, aluminio, magnesio y bronce. También permite realizar soldaduras de acero con latón, bronce con hierro, fundición con latón, entre otras. III.1 Descripción del proceso. La A.W.S. identifica como O.A.W. (Oxy, Acetylene, Welding) a la soldadura oxiacetilénica. Es un proceso de unión en donde la mezcla de oxígeno y acetileno produce una flama que alcanza una temperatura de aproximadamente 3 100º centígrados; funde las piezas metálicas sin necesidad de aplicar presión mecánica. Cuando se requiere, se usa metal de aporte con características similares al metal base. 80  El calor necesario para fundir el metal base y material de aporte se obtiene de una mezcla del acetileno y oxígeno, dando como resultado la fusión de los extremos de las piezas a unir. Figura 63. Proceso de soldadura oxiacetilénica. El calor producido por la flama oxiacetilénica es el que origina la fusión de las piezas a soldar alcanzando una temperatura máxima de 3 100°centígrados; dicha zona de fusión se regula a través del ángulo de la boquilla y la posición del cono interno de la flama. Lejos de esta área, se produce también calor, sin embargo; la temperatura es inferior a la mencionada anteriormente. III.2 Nomenclatura de la flama. La flama o llama producida en este proceso de soldadura se obtiene de la reacción química entre el acetileno y el oxígeno. Las partes que compone esta flama al soldar por este proceso son: -Zona de mezcla. Zona en donde tiene lugar la mezcla de los gases acetileno y oxígeno. -Cono. Es la zona donde se alcanza la máxima temperatura. 81  -Penacho. Donde tiene lugar la combustión del oxígeno y el aire. Figura 64. Esquema una flama de oxiacetileno. La cantidad o el volumen de los gases se controlan con las válvulas situadas en el mango del maneral obteniéndose los siguientes tipos de flama: -Flama carburante. -Flama neutra. -Flama oxidante. 82  -Flama carburante. Es aquella donde la proporción de acetileno es mayor que la del oxigeno y se utiliza para realizar soldaduras en aceros al carbono, aluminio fundido, aceros especiales, aceros fundidos, entre otros. Figura 65. Flama carburante -Flama neutra. Esta flama establece la proporción correcta de la mezcla. Es la que comúnmente se utiliza para soldar materiales tales como: Hierro fundido, acero maleable, acero suave, acero inoxidable, bronce, acero al cromo, acero al cromo-níquel, cobre, latón, aluminio, magnesio y sus aleaciones. Figura 66. Flama neutra. 83  -Flama oxidante. Este tipo flama se presenta cuando la proporción de oxígeno es mayor que la del acetileno, observándose una disminución del cono. Se usa para soldaduras de aleaciones de bronce y latón. Cuando hay exceso de oxígeno, el cono brillante casi llega a desaparecer permitiendo pasar por el centro de la misma un chorro de oxígeno. Esta flama es usada para cortar aceros con bajo contenido de carbono con espesores hasta de 3 mm. Flama 67. Flama oxidante. III.3 Variables que intervienen en la soldadura oxiacetilénica. En la soldadura oxiacetilénica, la presión de los gases, inclinación y avance de la boquilla, distancia de la flama con respecto al metal base y el metal de aporte serán determinantes para el uso adecuado del proceso. A continuación se describen estas variables. II.3.1 Presión de trabajo. Está en función del material a soldar; por lo regular, los fabricantes proporcionan los datos que facilitan la selección correcta de la presión en el regulador tanto para el acetileno como para el oxígeno. 84  Presión. Espesor del metal. Acetileno. Oxígeno. plg mm libra/plg² kg/cm² libra/cm² kg/cm² 1/64 0.39 1-2 0.07-0.14 1-2 0.07-0.14 1/32 0.79 1-2 0.07-0.14 1-2 0.07-0.14 1/16 1.58 1-2 0.07-0.14 1-2 0.07-0.14 3/32 2.38 2-3 0.14-0.24 2-3 0.14-0.24 1/8 3.17 3-4 0.24-0.27 3-4 0.14-0.27 Tabla 6. Presiones de trabajo para el acetileno y oxígeno. Cabe aclarar que el acetileno es flamable y explosivo; su uso a una presión superior a 1 kg/cm² presenta un alto riesgo de explosión. Por seguridad, el acetileno se trabaja hasta 0.5 kg/cm². Para láminas de acero de más de 3 mm no es recomendable soldar por este proceso debido al alto consumo de gases. III.3.2 boquillas de soldar. La boquilla de soldar es un dispositivo en donde se produce la mezcla de acetileno y oxígeno. Está fabricada de cobre al berilio, en algunos casos va cromado en su superficie para resistir mejor la oxidación. De acuerdo al número que presenta en un extremo, se puede identificar para que espesor de lámina se debe usar. Boquilla. Espesor del metal. Número plg mm 00 1/64 0.40 0 1/32 0.80 1 1/16 1.50 2 3/32 2.00 3 1/8 3.00 Tabla 7. Selección de la boquilla en función del espesor del material. 85  -Inclinación y avance de la boquilla. Para iniciar el proceso se recomienda soldar en posición plana y horizontal, usando una flama neutra y conduciendo la boquilla a un ángulo de 45° con un avance de derecha a izquierda, tal como se muestra en la siguiente figura. Figura 68. Ángulo y avance de la boquilla. -Distancia entre la flama y material base. Al dirigir la flama a la pieza, se recomienda que la separación sea de 3 mm entre el cono de la flama y la superficie a soldar. El avance se debe mantener constante para lograr un cordón de espesor y ancho uniformes. Se recomienda que durante el avance, el movimiento de la boquilla sea recto. Figura 69. Separación entre la boquilla y metal base. 86  III.3.3 Material de aporte. Las características del metal de aporte se determinan teniendo en cuenta el metal base, tipo de unión a realizar y el espesor del cordón. Los más comunes son: Acero dulce, hierro fundido, latón, bronce y aluminio entre otros, también se encuentra en los siguientes diámetros: 2.40 mm (3/32 plg), 3.20 mm (1/8plg), 4.00 mm (5/32plg), 4.80 mm (3/16plg) y 6.35 mm (1/4plg). Con base en la norma A.W.S. A5-2-80, el metal de aporte se identifica con las siguientes siglas: Tipo de Composición química. Resistencia a la Características. varilla. tracción en C Si Mn miles de lb/plg². RG-45 0.12 0.10 0.5 45-50 Para aceros al bajo carbono. RG-60 0.14 0.45 1.0 60-65 Para aceros al bajo carbono con baja aleación. RG-65 0.12 0.10 0.5 67-70 Para aceros al carbono con aleación de molibdeno y cromo. Tabla 8. Varillas según A.W.S. A5-2-80. Donde: R: Varilla. G: Soldadura para gas. C: Carbono. Si: Silicio. Mn: Manganeso. Los dos últimos números indican la máxima resistencia a la tracción del metal depositado en miles de libras por pulgada cuadrada. 87  Cuando se usa material de aporte en la unión, el ángulo recomendable es de aproximadamente 40° con respecto a la pieza y en la dirección de la soldadura. Figura 70. Inclinación del metal de aporte. III.4 Tipos de uniones. Antes del inicio de la soldadura, es necesario tener en cuenta las preparaciones que deben realizarse en el metal base. Al igual que en el arco eléctrico, la A.W.S. indica que las uniones tienen la finalidad de permitir una buena penetración y se encuentran clasificadas atendiendo al espesor del material y al tipo de esfuerzo mecánico que soportará la unión. Bajo esta referencia, se muestran las uniones y preparaciones más comunes en este proceso. Figura 71.Unión a tope. 88  Figura 72. Unión a tope en V. Figura 73. Unión a traslape.. Figura 74. Unión en T. 89  Figura 75. Unión en ángulo. Figura 76. Unión de canto. III.5. Equipo de soldadura oxiacetilénica. El equipo de soldadura oxiacetilénica para soldar o cortar presenta los siguientes componentes: -Cilindro o acumulador de acetileno. -Cilindro de oxígeno. -Regulador de presión del acetileno. -Regulador de presión del oxígeno. -Manguera del oxígeno. -Manguera del acetileno. -Válvulas de antirretroceso o antirretorno. -Mezcladora. -Boquilla para soldar o soplete para corte. 90 Figura 77. Equipo de oxiacetileno para soldar. Figura 78. Equipo de oxiacetileno para cortar. 91  -Cilindro de acetileno. El cilindro o acumulador de acetileno está fabricado de acero al silicio y en su interior presenta tapones de seguridad que actúan cuando la presión alcanza valores elevados, su color de identificación es el rojo. Para almacenar en forma segura el acetileno, se deposita en un cilindro o acumulador que consta de un material poroso con acetona y tiene la capacidad de disolver grandes cantidades de acetileno a una presión aproximada de 15 Kg/cm² sin alterar la estabilidad del gas. Figura 79. Cilindro de acetileno. -Cilindro de oxígeno. Consiste en un cilindro de acero especial de alta resistencia para almacenar el oxígeno a una presión aproximada de 150 kg/cm2. El cuello del cilindro contiene un roscado interior donde se coloca la válvula de cierre, el roscado exterior del cuello sirve para colocar el capuchón. La parte inferior del cilindro está provista de una válvula de seguridad que permite la salida del gas en caso de un calentamiento excesivo; su color de identificación es el verde. 92  Figura 80. Cilindro de oxígeno. -Reguladores de presión. La función de este componente es reducir la presión del gas al momento de realizar la soldadura. Permite también, mantener la presión constante en la boquilla o soplete independientemente de la variación de la presión en el cilindro. Figura 81. Regulador de presión. 93  Figura 82. Reguladores de presión. -Mangueras. Son ductos flexibles de goma y en su interior circula oxígeno y acetileno, se usan para transportar los gases desde los cilindros hasta la boquilla o soplete. El diámetro interior es generalmente de 4 a 9 mm para el oxígeno y de 6 a 11 mm para el acetileno. La manguera de color verde identifica al oxígeno y la manguera roja el acetileno. Figura 83. Mangueras para el oxígeno y acetileno. 94  -Válvula antirretroceso. Es un dispositivo que se opone a la propagación de la flama al interior del equipo, es decir en la boquilla o soplete, reguladores, mangueras o cilindro. Se integra este tipo de válvula a la mezcladora para evitar el paso de los gases de un ducto a otro que es el origen del retroceso de flama. Figura 84. Válvula antirretroceso. -Mezcladora. Es otro de los dispositivos que integra el equipo oxiacetilénico; es en donde se lleva a cabo la mezcla de los gases y sirve de referencia para que el operario dirija la flama correctamente en la pieza a soldar. Figura 85. Tipos de mezcladora. 95  -Boquillas. Es otro componente del equipo de soldadura oxiacetilénica; con la boquilla se obtiene la flama para la soldadura y es seleccionada de acuerdo al espesor del material. Figura 86. Boquillas para soldar. -Soplete para corte. Se usa este dispositivo cuando se requiere calentar o cortar materiales ferrosos; se compone de un cuerpo con válvulas de regulación. Con el soplete se mezclan los gases para obtener la flama que servirá para el calentamiento y corte. Figura 87. Soplete para corte manual. 96  III.6 Accesorios del equipo de oxiacetileno. 4 Se usan principalmente para ajustar las conexiones, encender la flama, limpiar el ducto de la boquilla, fijar el material a soldar y limpiar el cordón de soldadura. Se indican a continuación los accesorios más comunes. -Encendedor de fricción. Este accesorio también se conoce como chispero y tiene como función encender la flama en la boquilla o soplete. Figura 88. Encendedor de fricción. -Limpiador de boquillas. Cuando se tapa el orificio de la boquilla por donde se origina la flama, no es adecuado limpiarlo con cualquier material, es recomendable usar limpiadores especiales de latón que vienen con su justa medida. Figura 89. Limpiador de boquillas. 97  -Llave múltiple. Es parecida a una llave tipo española pero con distintas aberturas. Es utilizada para aflojar y apretar las conexiones del equipo de oxiacetileno. Figura 90. Uso de la llave múltiple. -Llave de cuadro. También se conoce como llave tipo pipa y se usa para abrir la válvula del cilindro o acumulador del acetileno. Figura 91. Llave de cuadro para cilindro de acetileno. -Portacilindros. Se usa para trasladar el equipo de soldadura oxiacetilénica, por seguridad se usa un carro transportador en donde los cilindros están fijos y en posición vertical. Figura 92. Carro para traslado del equipo de oxiacetileno. 98  –Capuchón. Accesorio usado para proteger la válvula del cilindro. Por seguridad, se recomienda colocarle el capuchón a cada cilindro cuando se deja de usar el equipo. Figura 93. Capuchones para los cilindros. III.6.1 Equipo de protección individual. El equipo de protección individual está compuesto por gafas, guantes de cuero de manga larga, camisola, pantalón de algodón, mandil de cuero, polainas y calzado de seguridad. Figura 94. Equipo de protección individual para soldadura oxiacetilénica. 99  En el caso de los cristales usados para la protección de los ojos; presentan un tono y una geometría diferentes a los usados en el arco eléctrico protegido. Figura 95. Gafas para soldar. La elección del tono del cristal dependerá de la cantidad de acetileno que se utilice durante el proceso de soldadura. En la siguiente tabla se indica el cristal adecuado para cada caudal de acetileno. No de filtro. Proceso. Gas. Consumo(litro por hora). -Soldadura con flama. Acetileno. Hasta 70. 4 -Para corte oxiacetilénico. Oxígeno. Hasta 900. 5 -Soldadura con flama. Acetileno. Entre 70-300. -Para corte oxiacetilénico. Oxígeno. Entre 900-2000. 6 -Soldadura con flama. Acetileno. Entre 200-800. -Para corte oxiacetilénico. Oxígeno. Entre 2000-400. 7y8 -Soldadura con flama. Acetileno. Mas de 800. -Para corte oxiacetilénico. Oxígeno. Entre 2000-8000. Tabla 9. Cristales para soldadura oxiacetilénica. 100  III.7 Instalación y uso del equipo de oxiacetileno. Se recomiendan las siguientes indicaciones para la instalación y uso del equipo. -Comprobar que las manos y guantes estén libres de grasa y aceite. -Sujetar los cilindros con una cadena y sobre un dispositivo fijo. -Mantener los cilindros en posición vertical. -Quitar los capuchones de las válvulas de los cilindros. -Abrir y cerrar de forma rápida las válvulas de los cilindros para desalojar el polvo o partículas extrañas. -Comprobar que las roscas del cilindro y del regulador no estén dañadas. -Conectar el regulador de los gases en su respectivo cilindro y usando las herramientas adecuadas; tener presente que las conexiones para el acetileno son rosca izquierda y las conexiones para el oxígeno rosca derecha. -Usar empaques en las conexiones de acuerdo a las especificaciones de los fabricantes. -Abrir lentamente la válvula de los cilindros y luego girar el tornillo de ajuste del regulador hasta que salga una pequeña cantidad de gas por la conexión. Lo anterior es con el fin de detectar que el gas fluya sin ningún obstáculo y para colocar las posteriores conexiones. -Examinar las conexiones que no estén dañadas y conectar las mangueras a los reguladores correspondientes. -Seleccionar la boquilla de soldar o soplete. -Comprobar que el equipo instalado no presente fugas en las conexiones, lo anterior se efectúa verificando con agua y jabón las siguientes partes: 101  Válvula del cilindro de oxígeno. Válvula del acumulador de acetileno. Conexión del regulador del oxígeno. Conexión del regulador del acetileno. Conexión de las mangueras del oxígeno y acetileno. III. 7.1 Encendido y ajuste de flamas. Esta es la operación que realiza el soldador con mayor frecuencia, se recomienda para el encendido y ajuste de flamas las siguientes indicaciones: -Comprobar que el equipo esté correctamente conectado y las válvulas del soplete estén cerradas. -Abrir las válvulas principales de los cilindros. -Girar en el sentido de las manecillas del reloj los tornillos de ajuste de los reguladores para obtener la presión de trabajo en los manómetros. La presión de trabajo del acetileno por seguridad, debe ser menor a 0.5 kg/cm². -Sostener el maneral con una mano apuntando la boquilla o el soplete hacia arriba. -Abrir la válvula del acetileno en el maneral, máximo ¼ de vuelta. -Acercar el encendedor de fricción a la punta de la boquilla o soplete y producir la chispa para obtener la flama. -Regular la flama abriendo lentamente la válvula del acetileno en el maneral hasta que desaparezca el humo, posteriormente abrir lentamente la válvula del oxígeno hasta ajustar la flama deseada. 102  III.7.2 Corte con oxiacetileno. La técnica del oxicorte contempla para su ejecución el precalentamiento de un área del metal base ferroso. Cuando esta área alcanza la temperatura adecuada es decir, cuando el metal ferroso está al rojo vivo, se hace incidir un chorro de oxígeno para provocar la reacción de oxidación. El óxido formado y fundido es desplazado del material para dar cabida al proceso de corte. Figura 96. Principio del oxicorte. 103  El equipo usado para el proceso de oxicorte es muy similar al equipo de soldadura oxiacetilénica. La diferencia radica en el soplete que tiene en la punta una boquilla con varios orificios facilitando la salida del chorro de oxígeno durante el proceso de corte, también la flama contiene mayor proporción de oxígeno que de acetileno. En la actualidad, el corte con oxiacetileno se usa para obtener cortes de formas complicadas, su principal aplicación es en el corte de materiales ferrosos de gran tamaño y formas geométricas irregulares, tales como: Placas de acero, viguetas, varillas corrugadas, etc. -Corte manual. Para realizar esta operación se usa el mismo equipo de oxiacetileno pero en lugar de la boquilla se instala el soplete previamente seleccionado con base en el espesor del material a cortar. Una vez encendido el soplete, se acerca el cono de la flama a 3 mm del material ferroso; se calienta la placa al rojo vivo para después aplicarle el chorro de oxígeno a través de la palanca de corte del soplete. Con la oxidación de la placa se inicia el corte a una velocidad constante. Figura 97. Corte manual en el oxiacetileno. 104  Figura 98. Corte manual con oxiacetileno. -Corte automático. Este proceso se realiza a través de un equipo especialmente diseñado para controlar las diferentes variables del corte. Dependiendo del diseño del equipo, el corte se realiza moviendo el soplete o la pieza a través de una guía que ofrece precisión en la inclinación, distancia y velocidad de la boquilla. Figura 99. Corte de placa de acero con equipo automático. 105  Figura 100. Corte circular con equipo automático La selección del soplete, boquilla y la presión de trabajo de los gases para el oxicorte está en función del espesor del material ferroso a cortar. En la siguiente tabla se indican los valores de las variables para diferentes espesores de metal ferroso. 106 Tabla 10. Presiones para cortar con oxiacetileno (catálogo de Infra). 107  III.7.3 Apagado del equipo. Después de usar el equipo ya sea para soldar y/o cortar, es necesario seguir los siguientes pasos: -Apagar el soplete. -Cerrar la válvula de acetileno. -Cerrar la válvula del cilindro de oxígeno. -Abrir la válvula de acetileno en el soplete para expulsar todo el gas de la manguera y del regulador. -Cerrar la válvula de acetileno en el soplete. -Aflojar el tornillo ajustador de presión, girarlo en el sentido contrario de las manecillas del reloj. -Abrir la válvula de oxígeno en el soplete para expulsar todo el gas de la manguera y el regulador. -Cerrar la válvula de oxígeno en el soplete. -Aflojar el tornillo ajustador de presión. -Desconectar los reguladores, las mangueras, el soplete y la boquilla. -Colocar las tapas protectoras de las válvulas en los cilindros y, -Ubicar el equipo en un lugar seguro. 108  III.8 Obtención del oxígeno. El oxígeno es un elemento químico de número atómico 8 y símbolo O; es un gas incoloro, inodoro e insípido a temperatura ambiente, representa aproximadamente el 20% de la composición de la atmósfera terrestre. Es uno de los elementos más importantes de la química orgánica y participa de una manera esencial en el ciclo energético de los seres vivos. Una de las aplicaciones industriales del oxígeno como se ha visto en el capítulo III de este libro, es en la soldadura de metales y en el tratamiento térmico del acero. Su mezcla con el acetileno produce una temperatura que da excelentes resultados en la unión de piezas metálicas. Descripción del proceso. Actualmente, el oxígeno se obtiene a través la destilación fraccionada del aire líquido conocido como método Linde. En este proceso, el aire entra por un filtro y compresor de aire, posteriormente se purifica para remover los contaminantes tales como el bióxido de carbono y vapor de agua. El aire se enfría y se condensa en un líquido para llevarlo posteriormente a una columna de destilación en donde es separado el oxígeno y depositado en tanques de almacenamiento. El oxígeno obtenido por este método tiene una pureza de 99.5%. Figura 101. Obtención del oxígeno. 109  III.9 Obtención del acetileno. El descubrimiento del acetileno se remonta a finales del siglo XIX. A principios del siglo XX, el acetileno se usó en lámparas de minería, alumbrado de faros para la navegación, alumbrado público, faros de bicicleta y automóviles. En la segunda guerra mundial tuvo su amplia aplicación en la soldadura de componentes de láminas de acero y corte de metales ferrosos. El acetileno es el nombre comercial del etino, es un gas incoloro, tiene un olor característico al ajo, ligeramente insoluble en agua, no es tóxico ni corrosivo, sin embargo, es flamable y arde en el aire con una intensa flama luminosa, humeante y caliente. Una de sus principales características es su gran inestabilidad a una presión mayor de 1 kg/cm2; una descomposición explosiva puede iniciarse simplemente por calentamiento, chispas, colisión o fricción, por lo que es obligado a cumplir estrictos y seguros métodos de traslado y uso. Descripci