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Subgerencia de Capacitacin y Certificacin
Diplomado en Tecnologa de la Soldadura Ind.
Modulo 4 Procesos de soldadura
Presenta:
M.C. Pedro Hernndez G.
CWI 11060031
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Adems de soldabilidad, los factores que influyen en la seleccin de un
proceso de soldadura son :
1. Introduccin
1) Las dimensiones de los materiales a soldar, en particular su
espesor, la forma,
2) La forma de la posicin en la que la soldadura se debe hacer
3) Requisitos para la raz de la soldadura
4) Accesibilidad del lado trasero
5) La preparacin de la junta
6) La disponibilidad de equipos de soldadura, fuentes de alimentacin
y accesorios
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Los procesos discutidos aqu se pueden dividir en tres grupos bsicos :
Soldadura
Brazing
Y corte
El inspector de soldadura debe tener algn conocimiento de:
caractersticas importantes
ventajas de los procesos
Limitaciones
Equipo necesario
Electrodos / metales de aporte
Tcnicas
Aplicaciones, y los posibles problemas de proceso
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1. Introduccin
La soldadura es una fusin de metales o no metales producidos ya sea
por calentamiento de los materiales a la temperatura de soldadura, con
la aplicacin o sin aplicacin de presin, o por la adicin o sin la adicin
de metal de aporte.
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WI debe saber para el examen CWI AWS los siguientes procesos :
1. Introduccin
SMAW Shielded Metal Arc Welding
GMAW Gas Metal Arc Welding
FCAW Flux Cored Arc Welding
GTAW Gas Tungsten Arc Welding
PAW Plasma Arc Welding
SAW Submerged Arc Welding
ESW Electroslag Welding
OAW Oxyacetylene Welding
SW Stud Welding
Figure 3.1
EBW Electron Beam Welding
RW Resistance Welding
Brazing Processes
Cutting Processes
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2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
SMAW utiliza el calor de un arco elctrico entre un electrodo metlico
cubierto y el rea de trabajo. La proteccin proviene de la
descomposicin del revestimiento de fundente del electrodo. El metal de
relleno es suministrado por el ncleo de electrodo de alambre cubierto.
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2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
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2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
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2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
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2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
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1) Estabilizacion de arco de elementos ionizantes (que dicta el uso del
electrodo ac, dcep, or dcen)
2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
El recubrimiento del electrodo proporciona lo siguiente:
2) Gas de proteccin para el charco de soldadura
3) Agentes de formacin de escoria contenido en el recubrimiento
que eliminar las impurezas
4) Los desoxidantes contenidos en el recubrimiento que reducen la
tendencia de la porosidad en la soldadura
5) Una manta aislante
6) elementos de la aleacin
7) El aumento de depositacin de soldadura de metal, polvo de hierro
cuando se incorpora en el revestimiento
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Figura 3.6 Curva Volt-Amperage para fuente
de poder de corriente constante
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Ventajas:
1) Equipo simple y barato
2) portable
3) Disponibilidad de electrodos o numerosos, eso hace el proceso muy
verstil.
Desventajas:
1) Relativamente lento
2) La escoria debe ser removida
3) Electrodos de bajo hidrogeno deben tener un almacenamiento
especial.
2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
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Discontinuidades
Casi cualquier discontinuidad puede ser producido por el proceso
SMAW, si no se aplican correctamente
1) Porosidad
2) Inclusin de escoria
3) Fusin Incompleta
4) Penetracin incompleta de la junta
5) socavado
6) Traslape
7) Tamao incorrecto de la soldadura
8) Inapropiado perfil
Inapropiada manipulacin del electrodo
2. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
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3. Gas Metal Arc Welding (GMAW)
GMAW utiliza el calor de un arco
elctrico entre un electrodo de
alambre continuo de metal
desnudo como aporte y el rea
de trabajo. La proteccin se
obtiene totalmente de un gas
suministrado externamente
pudiendo ser inerte tal como
argn o helio, o un gas activo,
tal como CO2 o O2 o alguna
combinacin de los mismos.
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3. Gas Metal Arc Welding (GMAW)
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3. Gas Metal Arc Welding (GMAW)
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Los depsitos del metal de soldadura GMAW en la junta es de uno de los
siguientes modos:
3. Gas Metal Arc Welding (GMAW)
Transferencia Curriente y voltaje Gas de proteccin Observaciones
Spray Baja Mnimo 90% Ar Plana y horizontal
Globular Medio CO2 Salpicadura
Corto Circuito Corriente continua CO2 El alambre toca la pieza de trabajo
Pulsada Baja Ar-CO2 Pulso ajustado alta corriente y voltaje
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3. Gas Metal Arc Welding (GMAW)
Figure 3.11 GMAW sistema de identificacin del
electrodo
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3. Gas Metal Arc Welding (GMAW)
Ventajas:
1) Se utiliza para unir o recubrir muchos tipos de metales ferrosos y no ferrosos
2) Gas de proteccin en lugar de un fundente
3) Reducir la posibilidad de hidrgeno inducido
4) No produce escoria
5) Produccin automtica y robtica alta y alta productividad
1) Contaminacin excesiva del metal de base puede causar porosidad
2) Corrientes de aire, el viento puede disipar los gases de proteccin
3) Equipo Complejo
4) La transferencia cortocircuito puede llevar a una falta de fusin
Desventajas:
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Discontinuidades:
1) Cualquiera de las discontinuidades de soldadura comunes, excepto
inclusin de escoria
2) Porosidad
3) Fusin incompleta
4) Traslape
5) Socavado
6) Falta de llenado
Pobre tcnica del soldador
3. Gas Metal Arc Welding (GMAW)
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4. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
FCAW utiliza el calor de un arco elctrico entre un electrodo metlico
tubular continuo y la pieza de trabajo, que es similar a GMAW, FCAW,
excepto que en el electrodo es tubular y contiene un fundente granular
en lugar del alambre slido de GMAW.
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4. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
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4. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
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El electrodo FCAW contiene fundente, desoxidantes, y elementos de
aleacin.
Electrodos Auto-protegidos no requieren proteccin externa de gas
Si la proteccin externa se proporciona la opcin es por lo general, CO2
o una mezcla de 75% de CO2 Ar-25%
Stickout elctrico es una variable importante cuando se utiliza la auto-
proteccin con ncleo
4. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
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4. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
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Ventajas:
1) Debido al aumento de las tasas de depositacin y alta tolerancia
para la contaminacin, FCAW ha reemplazado SMAW y GMAW en
muchas aplicaciones.
2) Se puede usar en la taller o en el campo
3) Alta productividad
4) Arco agresivo profundamente penetrante.
Se puede utilizar en todas las posiciones
4. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
Desventajas:
1) Remocin necesaria de la escoria
2) Genera una cantidad significativa de vapores, que reducen la visibilidad de un soldador
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Discontinuidades:
1) Escoria atrapada
2) Porosidad
Pobre tcnica del soldador
Proteccin inadecuada
4. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
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5. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
GTAW utiliza un arco elctrico entre un electrodo no consumible y la
pieza de trabajo. La proteccin se obtiene de un gas inerte o mezcla de
gas inerte. El metal de aporte se pueden aadir segn sea necesario. La
antorcha es por lo general refrigerada por agua, pero puede ser enfriada
por aire para aplicaciones de baja corriente. Figura. 10.15
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5. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
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Puede ser, los mtodos manuales, mecanizados o automtica
Cuando el metal de aporte se aade, el proceso requiere de dos -
Tcnicas de mano
Lento calentamiento y bajas temperaturas combinando con las bajas
velocidades de enfriamiento, son caracteristicas del proceso GTAW
mejorando las propiedades mecanicas de la soldadura y la ZAC.
Con excepcin del aluminio, que normalmente se sueldan utilizando
corriente alterna, la mayor parte de la GTAW se realiza utilizando DCEN
5. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
La clasificacin de metal de aporte para las operaciones de GTAW es el
mismo que para el proceso GMAW.
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5. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
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5. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
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Ventajas:
1) El GTAW es capaz de soldar prcticamente todos los metales,
materiales incluso muy delgados.
2) Soldaduras de alta calidad visual excelente apariencia
3) Proceso limpio, sin quitar la escoria
Desventajas:
1) El nivel de habilidad necesario
2) Baja tolerancia a la contaminacion
3) Es un proceso de soldadura muy lento
5. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
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Discontinuidades:
1) Cualquiera de las discontinuidades de soldadura comunes, excepto
inclusiones de escoria.
2) Inclusiones de tungsteno
5. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
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Sumerged Arc Welding (SAW)
Semiautomtico,
Mecanizado
Automtico
SAW utiliza el calor de un arco elctrico o arcos entre el electrodo o los
electrodos y la pieza de trabajo, todo protegido por una manta de la
fundente granular.
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Electrodo de alimentacin y longitud de arco estn controlados por
el alimentador de alambre y la fuente de alimentacin.
El arco est oculto en la soldadura por arco sumergido.
Para la soldadura mecanizada o automtica, el camino debe estar
pre- alineado.
Suciedad de taller, grasa o humedad pueden contaminar el flujo.
Algunos fundentes calentados requieren contenedores y tolvas de
almacenamiento
Sumerged Arc Welding (SAW)
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Sumerged Arc Welding (SAW)
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Sumerged Arc Welding (SAW)
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Sumerged Arc Welding (SAW)
L (bajo), M (medio) or H (alto) contenido de manganeso, C (electrodo compuesto)
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Ventajas:
1) Se puede realizar en numerosos metales.
2) Alta tasa de depositacin metal de soldadura
3) Operador no tiene necesidad de utilizar un filtro en los lentes
4) Menos humo generado
5) Tiene capacidad de penetracin muy profunda
Sumerged Arc Welding (SAW)
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Desventajas:
1) Limpieza de las superficies de trabajo y alinear el desplazamiento de
la mquina son muy importantes.
2) El fundente de bajo hidrgeno requieren almacenamiento en horno
caliente.
3) Relacin Ancho-profundidad, puede conducir a una grieta de lnea
central.
La alineacin incorrecta dar lugar a:
Camas de cordones fuera de posicin con penetracin incompleta
de la junta, alta restriccin de juntas, grietas
7. Sumerged Arc Welding (SAW)
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Discontinuidades:
Las soldaduras pueden presentar todas las discontinuidades comunes
1. Socavado
2. Grietas
3. Fusion incompleta
Sumerged Arc Welding (SAW)
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Sumerged Arc Welding (SAW)
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Plasma Arc Welding (PAW)
PAW es un proceso que utiliza un arco constreido entre el electrodo y la
pieza de trabajo (arco transferido) o el electrodo y la boquilla de
constriccin (no transferido). En muchos aspectos, este proceso es muy
similar a GTAW, sin embargo, el arco constreido proporciona una fuente
de calor mucho ms localizadas.
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Plasma Arc Welding (PAW)
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La proteccin de este proceso se obtiene a partir del gas caliente,
ionizado que sale de la antorcha, lo que puede ser complementado por
una fuente auxiliar de gas de proteccin. Este gas de proteccin puede
ser un gas inerte o una mezcla de gases. No hay ninguna presin
utilizada y metal de aporte puede o no ser necesario
6. Plasma Arc Welding (PAW)
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Al igual que GTAW, PAW utiliza un electrodo de tungsteno, pero el
electrodo est empotrado en la antorcha. El arco constreido produce
una fuente de calor ms localizada que resulta en la capacidad para
soldar materiales a velocidades de desplazamiento ms altas que las
obtenidas con GTAW. Esto tiende a reducir la entrada de calor,
resultando en velocidades de enfriamiento ms rpidas de HAZ
6. Plasma Arc Welding (PAW)
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6. Plasma Arc Welding (PAW)
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Plasma Arc Welding (PAW)
Fig. 3.30 Equipo de soldadura de arco por plasma, Incluida la consola de
Control
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Ventajas:
1) Proceso ms fcil para controlar manualmente
2) Ms rpido proceso, tienden a la cantidad de distorsin
3) Soldadura de alta calidad
Desventajas:
1) Limitado a espesores de 1 o menores.
2) El uso de PAW puede requerir una mayor habilidad del operador
debido a un equipo ms complejo.
3) Baja tolerancia a la contaminacin,
6. Plasma Arc Welding (PAW)
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Discontinuidades:
1) Igual que GTAW
2) Inclusion de cobre
3) Falta de fusion
4) Key hole (Tuneles)
6. Plasma Arc Welding (PAW)
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8. Electroslag Welding (ESW)
ESW utiliza la electricidad derritiendo el metal de aporte con un fundente
en la superficies de la pieza de trabajo. El calor se crea por la resistencia
elctrica del flujo. No hay arco, excepto en el inicio de la soldadura antes
de que el fundente granular se funde y se hace conductor. La escoria
fundida se mantiene a continuacin por su resistencia al flujo de la
corriente elctrica que pasa entre el electrodo y la pieza de trabajo.
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Mecanizado
Automtico
Soldadura hecha en posicin plana
Respaldos enfriados por agua (zapatas) en contacto con los lados
de la junta contienen el metal de soldadura y el fundente liquido.
La escoria refina el metal base fundido y el metal de aporte
8. Electroslag Welding (ESW)
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8. Electroslag Welding (ESW)
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8. Electroslag Welding (ESW)
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Ventajas:
1) Altas velocidades de deposicin
2) Uso de mltiples electrodos
3) No requiere preparacin especial
4) No hay tendencia de distorsin angular
Desventajas:
1) Tiempo considerable en preparar
2) Slo las secciones ms gruesas pueden ser econmicamente
unidas.
3) Las caras de la junta deben estar alineados
4) El borde de la placa debe ser lisa
8. Electroslag Welding (ESW)
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9. Oxyacetylene Welding (OAW)
OAW es un proceso de soldadura qumica que se basa en la reaccin
qumica entre la llama oxiacetilnica y el metal de base para producir el
calor necesario para la fusin de la base y el metal de aporte
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Stud weld (SW)
Soldadura de esprragos es un proceso de 4 etapas usado para unir
accesorios a las superficies metlicas. Una pistola de pernos tiene la
punta del esprrago contra la pieza de trabajo. Fig. 10,27. El proceso se
realiza en cuatro ciclos, los cuales estn temporizados y secuenciados
por la caja de control una vez que el esprrago es posicionado y se
empuja el gatillo.
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Stud weld (SW)
Ventajas:
Es un mtodo econmico y eficaz para la unin de soldadura a una
superficie
Desventajas:
El operador de soldadura correctamente debe ajustar el equipo de
pernos. La accin de la pistola, impropia (corrientes inapropiadas) puede
resultar en la fusin incompleta o socavar.
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Laser beam Welding (LBW)
Es un proceso de unin por fusin que produce la coalescencia de los
materiales con el calor obtenido a partir de un haz coherente concentrado
de luz monocromtica que incide, en la junta a soldar
Laser es un acrnimo de:
Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation
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Laser beam Welding (LBW)
Las principales ventajas de la soldadura por lser de haz se incluyen las siguientes :
Menor crecimiento de grano en la ZAC y menos distorsin de la
pieza.
Alta relacin Altura - Ancho
Soldaduras de paso simple por lser se han hecho en materiales de
hasta 1-1/4
Puede centrarse en un rea pequea
Variedad de materiales pueden ser soldados, incluyendo materiales
disimiles.
El rayo laser no esta influenciado por la presencia de campos
magnticos.
No requiere vaco como el EBW
El haz puede ser transmitido a mas de una estacin de trabajo
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Laser beam Welding (LBW)
Desventajas:
Las juntas deben ser posicionada con precisin bajo el haz
las juntas de ranura cuadrada a tope se requieren
Las piezas de trabajo a menudo debe ser forzadas juntas
La alta reflectividad y la conductividad trmica de algunos materiales
(aluminio, cobre) puede afectar
Las velocidades de enfriamiento rpido puede producir el agrietamiento y la
fragilizacin en la ZAC y puede atrapar porosidad en el metal de soldadura.
Con los lseres de alta potencia, se produce vapor a menudo por encima de
la junta de soldadura, cosa que interfiera con la capacidad del lser para
llegar a la junta
El equipo es caro
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Electron Beam Welding (EBW)
EBW es un proceso de unin por fusin que produce la coalescencia de
los materiales con calor obtenido del haz incidente compuesto de
electrones de alta energa en la junta a soldar
los electrones son partculas fundamentales de materia,
caracterizadas por su carga negativa y una masa muy pequea. El
haz es creado utilizando una pistola de electrones que contiene un tipo
emisor termoinico de electrones llamado ctodo o filamento
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Electron Beam Welding (EBW)
EBW produce an mayores densidades de potencia que el LBW
Un haz de electrones pueden moverse fcilmente por la deflexin
electromagntica. En la mayora de casos, se utiliza para ajustar la
alineacin del haz a la junta.
Esta flexin modifica la densidad de potencia promedio en la junta, y
resulta en un cambio en la forma del cordn de soldadura.
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Los siguientes son ventajas de la soldadura por haz de electrones :
La EBW convierte directamente la energa elctrica a una salida de
haz
de energa. Por esto el proceso es extremadamente eficiente.
Las construcciones soldadas tienen una razn elevada de
profundidad -
ancho. Esta caracterstica permite una soldadura de pasada nica
para juntas
de gran espesor.
La entrega de calor por unidad de longitud para una penetracin dada
puede ser mucho menor que en la soldadura por arco. La zona de
soldadura delgada resulta en una distorsin baja, y un menor efecto
de deterioro trmico.
Un ambiente de alta pureza (vaco) para la soldadura minimiza la
contaminacin del metal por oxgeno y nitrgeno.
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Resistance Welding (RW)
La soldadura de resistencia (RW), la soldadura de Puntos RSW, de
Costura RSEW, y de Proyeccin PW son Procesos de soldadura de
resistencia en donde el calor es generado por la resistencia que opone
la pieza de trabajo al paso de la corriente elctrica, generando calor
que produce la unin de los metales en la superficie de contacto.
Aplicando una fuerza antes, durante y despus de la aplicacin de la
corriente.
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Resistance Welding (RW)
Tpicamente es utilizado en aplicaciones de lamina por encima de 1/8
de espesor
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Brazing (B)
Es un grupo de procesos de unin que produce la coalescencia de los
materiales por calentamiento, un metal de aporte que tiene un punto de
fusin superior a 840 F y por debajo del punto de fusin del metal base.
2013 88/93
Brazing (B)
Una diferencia importante entre los mtodos de soldadura diferentes, es
la manera en que se aplica el calor:
Torch brazing (TB)
Furnace brazing (FB)
Induction brazing (IB)
Resistance brazing (RB)
Dip brazing (DB)
Infrared brazing (IRB)
Difusion brazing (DFB)
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2013 90/93
2013 91/93
Procesos de corte
Trmico y Mecnico
Corte trmico es el mtodo estndar para:
Preparacin de las juntas de metales comunes, reparacin y saneado
Kerf Se define como el rea de corte un ancho
El metal es eliminado por combustin (oxidacin) en oxicorte, por fusin
simple, en chorro de plasma, o por fusin por arco en un chorro de aire.
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Cutting Processes
Oxifuel cutting (OFC)
Air Carbon Arc Cutting (CAC-A)
Plasma Arc Cutting (PAC)
Mechanical cutting
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2013 94/93
2013 95/93
2013 96/93
2013 97/93
2013 98/93