Soldadura de Pernos por Arco (SW) Stud Welding

Estudios de Posgrado e Investigación

Procesos de soldadura por arco

Stud Welding

Presenta: Ing. Rafael Antonio Pérez García

Profesor - Investigador Invitado: Dr. Victor Hugo López Cortez

Capítulo I

Soldadura de pernos por arco

(Stud Welding SW)

Ing. Rafael Antonio Pérez García

Febrero| 2016

“PROCESOS DE SOLDADURA

Soldadura de pernos por arco (SW)”

CONTENIDO Procesos de soldadura por arco

Soldadura de pernos por arco (SW)

1. FUNDAMENTOS DEL PROCESO

2. EQUIPO

3. MATERIALES SOLDADOS

4. APLICACIÓN

5. CALIDAD EN LA SOLDADURA

6. EJEMPLOS DE APLICACIONES INDUSTRIALES

Soldadura de pernos por arco (SW)”Ing. Rafael Antonio Pérez García

Febrero| 2016

La soldadura de pernos por arco en

general es el termino usado para la

union de un perno metalico o

componente similar con una pieza

de trabajo. Este proceso de

soldadura se utiliza sin un metal de

aporte, y con o sin un gas o

fundente protector. A veces se utiliza

una proteccion parcial de cerámica

en forma de casquillo que rodea el

perno. La presion es aplicada

despues de obtener un suficiente

calentamiento en el perno y la pieza

de trabajo.

Soldadura de pernos por arco (Stud Welding SW)

Febrero| 2016

Figura 1.1 Perno y pieza de trabajo.

2. EQUIPO

4. APLICACIÓN

Febrero| 2016

Figura 1.2 Pistola y componentes de

funcionamientos básicos de soldadura de pernos.

CC Corriente Continua

Banco de condensadores

Por arco

Por descarga de condensador

FUENTES DE ENERGÍA

MODOS DE OPERACIÓN

CASQUILLO

Febrero| 2016

Figura 1.3 Variedad de tamaños y diseños de pernos.

2. EQUIPO

4. APLICACIÓN

Febrero| 2016

PISTOLA PARA SOLDAR PERNOS

UNIDAD DE CONTROL

UNIDADES DE POTENCIA Y

CONTROL

FUENTES DE POTENCIA

CABLES DE SOLDADURA

SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN AUTOMÁTICA

Febrero| 2016

Figura. 2.1 Esquema pistola portable para soldar pernos10/40

Febrero| 2016

Figura. 2.2 Pistola en operación. Figura. 2.3 Maquina estacionaria de soldadura de

pernos por arco (Tipo producción).

Febrero| 2016

Figura. 2.4 Efecto del tamaño y la longitud

del cable sobre la corriente de soldadura

disponible de una fuente de potencia de

2000 A.

Transformador rectificador

Motor generador

Baterías

FUENTES DE POTENCIA

Febrero| 2016

Figura 2.5 Equipo portátil convencional para soldadura de pernos

por arco con sistema de alimentación automática de pernos. 13/40

2. EQUIPO

4. APLICACIÓN

Febrero| 2016

MATERIALES SOLDADOS

ACEROS

ACEROS DE BAJO CARBONO

Con un contenido máximo de 0.30% de

C, se usa sin precalentamiento

ACEROS DE MEDIANO Y ALTO

CARBONO

Es necesario utilizar precalentamiento

para evitar grietas en la ZAC

ACEROS DE BAJA ALEACIÓN

Buenos resultados con contenidos

máximos de 0.15% de C

ACEROS INOXIDABLES

Tratamiento térmico posterior, no se

utilizan los grado maquinable libre

NO FERROSOS

ALUMINIO

MAGENSIO

OTROS MATERIALES

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2. EQUIPO

4. APLICACÍON

Febrero| 2016

Soldadura de

pernos por arcoFactores a considerar

Separación y

contacto inicial

estirado

Soldadura de pernos por

descarga de condensadorTabla 4.1 Diagrama de selección del

proceso de soldadura de pernos.

2. EQUIPO

4. APLICACIÓN

Febrero| 2016

(A) Soldadura de perno satisfactorio con buena formación de filete (B) Soldadura de perno en la que el empuje fue demasiado corto

(C) Atoramiento (D) Mala alineación (E) Soldadura de perno hecha con corriente muy baja (F) Soldadura de perno hecha con corriente muy alta.

Figura 5.1 Soldadura de pernos por arco satisfactoria y no satisfactorias

Febrero| 2016

Figura 5.2 Prueba de flexión de pernos

soldados para determinar la aceptabilidad

de los procedimientos de soldadura.

Febrero| 2016

Figura 5.3 Método para aplicar una carga de

tensión a un perno soldado empleando un par

de torsión.

2. EQUIPO

4. APLICACIÓN

Febrero| 2016

Artículo

Soldadura de pernos por arco

(Stud Welding SW)

Febrero| 2016

Artículo Soldadura de pernos por arco (SW)”

Artículo Soldadura de pernos por arco (SW)

1. ABSTRACT

2. INTRUDUCCÍON

3. DESARRO EXPERIMENTAL

4. RESULTADOS

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

Febrero| 2016

Soldadura de pernos para la fijación de aislamiento criogénico de

tanques de membrana en la construcción de barcos de GNL

1. ABSTRACT

2. INTRUDUCCÍON

4. RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

Febrero| 2016

Se considero la unión de un perno de Al y placa base de SUS304L para establecer las condiciones optimas de la soldadura.

Se examino la zona del borde de fusión formada por la SW.

Se realizaron pruebas mecánicas, de tensión y flexión.

Febrero| 2016

1. ABSTRACT

2. INTRUDUCCÍON

4. RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

Febrero| 2016

La soldadura de pernos puede

reducir los costos por el ahorro

de mano de obra y materiales,

la soldadura de pernos es

requerida cuando se busca

velocidad de diseño e

instalación. El uso de taladrado,

roscado y remachado pueden

ser eliminado. En la mayoría de

los casos, la unión soldada es

fuerte. Sin embargo, la

soldadura de pernos puede

realizarse indebidamente y por

tanto puede causar defectos

importantes, como falta de

fusión, grietas e inclusiones de

escoria nocivos. Por lo tanto, la

zona soldada de cada perno

debe ser examinada en la

búsqueda de posibles grietas.

Figura 2.1 Colocación y fijación del panel para el

sistema de contención de la carga de GNL: (a)

Colocación del panel; (b) Fijación del panel

(c) Masilla.

Barrera secundaria

M10 Perno roscado

Febrero| 2016

1. ABSTRACT

2. INTRUDUCCÍON

4. RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

Febrero| 2016

Tabla 3.1 Composición de aluminio (fracción en peso, %)

Los ensayos se llevaron a cabo con

corriente eléctrica de 500, 520, 540 y 580 A

Bajo los tiempo de soldadura de 0.25,

0.3, 0.35 y 0.4 s.

SUS304L, 10 mm

Placa base 15 mm

Figura 3.1 Configuración de la prueba para la

soldadura de pernos.

Febrero| 2016

1. ABSTRACT

2. INTRUDUCCÍON

4. RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

Febrero| 2016

0.25 s

0.30 s

0.35 s

0.40 s

520A 540A 580A

Figura 4.1 Vista macro-estructura de probetas

Febrero| 2016

Figura 4.3 Configuración para la prueba

de ensayos de tensión.

Figura 4.2 Configuración de la prueba de

flexión.

Sin falla

Varilla de extensión

Adaptador ensayo de tensión

Bomba de pistón hidráulico

Febrero| 2016

Figura 4.4 Los resultados del ensayo de flexión

(a) buenas condiciones y (b) malas condiciones

Figura 4.5: (a), (b) 540 A, 0,4 s; (c), (d) 500

A, 0,4 s; (e), (f) 580 A, 0,4 s.

Febrero| 2016

1. ABSTRACT

2. INTRUDUCCÍON

4. RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

Febrero| 2016

Figura 5.1 (a) Metal base ZAC

(b) Zona de fusión + 1 mm hacia

metal base.

A medida que el metal base tiene un contenido de

carbono mayor que el metal de soldadura, el carbono

se difunde desde la ZAC a la zona de fusión durante

la soldadura, la región martensítica estrecha aparece

en el límite de fusión. Este fenómeno puede ocurrir

fácilmente a medida que aumenta la entrada de calor

(soldadura en caliente), que causa la propiedad frágil

de esta región.

Febrero| 2016

1. ABSTRACT

2. INTRUDUCCÍON

4. RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

Febrero| 2016

1) Una buena soldadura (normal) a 520-540 A,retracción (elevación) de 1,5 mm, tiempo de soldadura de 0,4 s, se caracteriza por formación adecuada de filete, superficie brillante del filete, una buena altura de filete, y buena humectación.

2) En el caso de soldadura en frío, resulta con baja altura de filete y la formación de filete puede ser incompleta, se requiere más tiempo de soldadura y amperaje.

3) A medida que el metal de base tiene un contenido de carbono mayor que el metal de soldadura, el carbono se difunde desde la ZAC a la zona de fusión durante la soldadura, la región martensítica estrecha aparece en el límite de fusión.

Febrero| 2016

BIBLIOGRAFÍA Procesos de soldadura por arco

1. Arc Stud Welding, Welding Handbook, Tomo 1 Chapter 9, 2004 AWS.

2. Soldadura de pernos, Welding Handbook, Tomo 1 Capitulo 9, 1996 AWS.

3. Welding Processes: Health and Safety Considerations, American Industrial

Hygiene Association, 2012.

4. Other Welding Processes, Chapter 24, Cengage Learning 2012.

5. Stud welding for fixation of cryogenic insulation of membrane tanks in

LNG ship building, Jeong-Soo LEE1, Young-Soo RYU1, Nam-In KIM1, Bong-

Joon KIM1, Yoo-Kyung KIM1, Myung-Hyun KIM2, Department of Naval

Architecture and Ocean Engineering, Pusan National University, Jangjeon-dong,

Busan, Korea, 2009.

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