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La revista de la Sociedad Americana de Soldadura

EN ESPAOL

Julio 2013

Verano

Adems: Qu significa ser miembro de la AWS Cmo mantener tu pistolapara GMAW Noticias internacionales Nuevos productos

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Primero, analizamos las principales debilidades de las

antorchas de corte: sobrecalentamiento y retroceso de llama

(flashback y burn back). Luego, diseamos una mejor antorcha

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/Seguimos sorprendiendo a los expertos con ideas revolucionarias. Como lo hicimos con ColdMetal Transfer (CMT), un proceso de soldadura que en comparacin con la soldadura MIG/MAGconvencional es realmente fro. Y que asegura un arco voltaico estable y una regulacin exacta delproceso. CMT permite uniones de soldadura de aluminio con acero y la soldadura de chapas finasa partir de 0,3 mm. Otras ventajas son: Mnima formacin de salpicaduras, una excelente capaci-dad de absorcin de gaps y una reproduccin de los resultados al cien por cien. Desea saberms? Visite:www.fronius.mx

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LAS SOLDADURASESTRUCTURALES

SEHACEN CON EL

Trabajando bajo procedimientos de ANSI, los contribuidores y crticos de los

cdigos D1 de AWS se han basado en los conocimientos de los expertos

anterioresquienes han trabajado contnuamente desde el primer cdigo D1

publicado en 1928para presentarnos mtodos y procedimientos

comprobados. El producto de todo esto es una gua escrita por los ms

reconocidos expertos en la industria, proveyendo un concenso de los mtodos

ms confiables para obtener los resultados deseados. Es por eso que los libros

de D1 se han hecho mandatorios en cdigos a travs de la industria, han sido

aprobados por ANSI, adoptados por el Departamento de Defensa de los

Estados Unidos, preferidos por la NASA, y obligatorios en incontables

contratos de contruccin.

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CONTENIDO

14 Manufactura de automviles usando soldadurapor haz lserEste estudio explora la soldadura de juntas a traslape

con lser de acero bajo en carbn (DC04) ymateriales de aleaciones de aluminio AlMgSiCu(6061-T6).POR N. CAVUSOGLU, YH. OZDEN

20 Lser ofrecen ventajas para soldar aros deacero para ruedasLas propiedades de los aros de acero para ruedassoldados con lser eran consideradas comosuficientemente buenas para el proceso a usarseen la produccin en la industria automotriz.PORA. .NAG YH. ZDEN

26

Resumen de AWS Weldmex 2013 - MonterreyAWS Weldmex-FABTECH-Metalform Mxicocontina rompiendo rcords.POR C. GUZMN

32 Reparacin de un casco a 15 metros pordebajo de la cota del aguaDebido a que las circunstancias evitaban que elnavo llegara a un muelle seco, las reparaciones setenan que completar mientras estuviera a flote.POR U. ASCHEMEIER YK. PETERS

40 Qu significa ser miembro de la AWSDescrubra cmo la membresa de la AWS leayudar a avanzar en su carrera.POR C. GUZMN

43 Cmo mantener tu pistola para GMAPara lograr un desempeo duradero de tu pistolapor arco metlico protegido con gas, inspecciona sutubo gua, puntas o boquillas y otros componentesesenciales.POR R. FLEISCHMANN

Secciones6 Editorial8 Noticias internacionales

12 Resea de libro48 Preguntas y respuestas

RWMA52 Nuevos productos y literatura54 Cuaderno de trabajo58 ndice de anunciantes

Artculos4

6

3

43

Julio 2013 Verano

Tomo 6 Nmero 3

Sitio Web www.aws.org

Sitio Web www.aws.org/mexico

Director Andrew Cullison

Editorial

Editor Welding Journal en espaol Carlos Guzmn

Editora Welding Journal Mary Ruth Johnsen

Editor Asociado Howard M. Woodward

Editora Asociada Kristin Campbell

Coordinadora de Artculos Tcnicos Melissa Gomez

Diseo y Produccin

Gerente de Produccin de Arte Zaida Chavez

Coordinadora de Produccin Brenda Flores

Publicidad

Director Nacional de Ventas Rob Saltzstein

Agente de Ventas Lea Paneca

Agente de Ventas Sandra Jorgensen

Gerente de Produccin de Publicidad Frank Wilson

American Welding Society

8669 NW 36th St., # 130, Miami, FL 33166(305) 443-9353

Publicaciones Exposiciones Comit de Mercadeo

D. L. Doench, Chair

Hobart Brothers Co.S. Bartholomew, Vice Chair

ESAB Welding & Cutting Prod.J. D. Weber, Secretary

American Welding SocietyD. Brown, Weiler Brush

T. Coco, Victor Technologies InternationalL. Davis, ORS Nasco

D. DeCorte, RoMan Mfg.J. R. Franklin, Sellstrom Mfg. Co.

F. H. Kasnick, PraxairD. Levin, Airgas

E. C. Lipphardt, ConsultantR. Madden, Hypertherm

D. Marquard, IBEDA SuperflashJ. F. Saenger Jr., ConsultantS. Smith, Weld-Aid Products

D. Wilson, Well-Dean EnterprisesN. C. Cole, Ex Off., NCC Engineering

J. N. DuPont, Ex Off., Lehigh UniversityL. G. Kvidahl, Ex Off., Northrup Grumman Ship Systems

D. J. Landon, Ex Off., Vermeer Mfg.S. P. Moran, Ex Off., Weir American Hydro

E. Norman, Ex Off., Southwest Area Career CenterR. G. Pali, Ex Off., J. P. Nissen Co.

N. Scotchmer, Ex Off., Huys IndustriesR. W. Shook, Ex Off., American Welding Society

5WELDING JOURNAL EN ESPAOL

Welding Journal en espaol (ISSN 2155-5559). Lectoresdel Welding Journal en espaolpueden hacer copias deartculos para uso personal, educacional, e investigacin,pero este contenido no se puede vender. Favor indicar

crdito apropiado a los autores de los artculos. No osb-tante, los artculos marcados con asterisco (*) tienen dere-chos reservados y no se pueden copiar. Para ms infor-macin, favor contactar a nuestro departamento editorial.

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Mi empresa tiene una larga historia en la Alianza de Manufactura de Soldadura porResistencia (Resistance Welding Manufacturing Alliance, o RWMA, por sus siglas eningls), con cierto nmero de nuestro personal involucrado desde la fundacin de la

organizacin en 1935. Como presidente de la RWMA por este ao, tengo la oportunidadnica no solamente de disfrutar de los beneficios de ser un miembro regular, sino tam-bin de ver el funcionamiento desde adentro del grupo. Este involucramiento sin dudanos proporciona a mi compaa y a m un valor econmico sin igual que bien vale la penael costo de la membresa.

El objetivo de nuestro esfuerzo voluntario en la industria de la soldadura por resis-tencia es lograr avances en esa tecnologa, ampliar su uso y promover sus beneficios eco-nmicos. Miles de ingenieros a lo largo de un periodo de tiempo de ms de cien aos hanmantenido a la soldadura por resistencia como un proceso de unin altamente relevan-te. Mediante este esfuerzo colectivo, la soldadura por resistencia ha permanecido comoel proceso ms rentable para la unin de metales en un amplio rango de industrias.

La RWMA, con el apoyo vital de la AWS, mantiene su presencia en exhibiciones yrevistas de la industria alrededor del mundo; brinda el liderazgo tcnico para conducirla Escuela de Soldadura por Resistencia Emmet A. Craig cada ao en conjunto conFABTECH; provee casi todas las horas de voluntariado en comits tcnicos de la AWSrelacionados con la soldadura por resistencia; y patrocina reuniones ricas en contenidocon oportunidades de aprendizaje en conexiones y redes colaborativas.

La escuela de soldadura es un programa pilar de la RWMA y la AWS. Cada ao pre-senta a ms personas con la soldadura por resistencia por primera vez. Una gran mayo-ra en la industria de la soldadura por resistencia aprendi la tecnologa por medio deesta escuela o ha ayudado con el currculum y desarrollo de la escuela y de las basesmodernas del proceso que se encuentran en el Manual de Soldadura por Resistencia,Cuarta Edicin (2003).

La membresa en la RWMA adems proporciona acceso a una riqueza de otras opor-tunidades educativas. Quiz de la manera ms notable sea que las reuniones y eventospresentan ponentes dispuestos a compartir su incomparable y variada experiencia en laindustria. Los ponentes en la Reunin Anual de Primavera y las Juntas de Trabajo de

Otoo van desde lderes en la industria cuyas presentaciones giran alrededor de la esca-sez de mano de obra calificada hasta ingenieros e investigadores que ofrecen presenta-ciones altamente tcnicas que presentan y ensean algunas de las ltimas tendencias ymatices de la tecnologa. Estas reuniones atraen a una variedad de expertos en soldadu-ra por resistencia, tales como el Dr. Jerry Gould del EWI, primer orador en la reuninanual llevada a cabo en febrero en Tampa, Florida.

Otro valor principal que resulta de tu membresa a la RWMA son las conexiones quese generan con personajes clave en la industria de la soldadura por resistencia. LaRWMA presenta muchos espacios diferentes para conocer proveedores, clientes, y com-petidores en un ambiente positivo y constructivo. Con la suma de los profundos recursosde la AWS, la membresa RWMA se ha convertido tambin en una ventana al mundo delmercado de la tecnologa de la soldadura por resistencia. Como tal vez ya lo sepas, la

AWS se ha convertido en un lder al presentar tecnologa de soldadura tanto a mercados

emergentes como ya desarrollados. El enfoque en mercados ya desarrollados incluyeFABTECH, la Exhibicin de Corte y Soldadura Essen, y la Muestra de Soldadura deTokio. Durante ms de una dcada, la AWS ha tenido un papel de liderazgo en merca-

dos emergentes mediante la participacin en la Exhibicin deCorte y Soldadura Arabia-Essen, la Exhibicin de Soldadura deBrasil y el mayor refinamiento de la exitosa Exhibicin de AWSWeldmex en Mxico. La RWMA y la AWS han creado una con-

vincente propuesta de valor a los miembros de la Sociedad y seencuentran alineados de manera nica para llevar lo mejor delingenio Americano al mercado mundial.

Founded in 1919 to Advance the Science,Technology and Application of Welding

Por qu deberas ser parte de la RWMA

Mark B. Gramelspacher,Presidente de RWMA

Officers

President Nancy C. Cole

NCC Engineering

Vice President Dean R. W ilson

Well-Dean Enterprises

Vice President David J. Landon

Vermeer Mfg. Co.

Vice President David L. McQuaid

D. L. McQuaid and Associates, Inc.

Treasurer Robert G. Pali

J. P. Nissen Co.

Executive Director Ray W. Shook

American Welding Society

Directors

T. Anderson (At Large),ITW Global Welding Tech. Center

U. Aschemeier (Dist. 7),Miami Diver

J. R. Bray (Dist. 18),Affiliated Machinery, Inc.

R. E. Brenner (Dist. 10), CnD Industries, Inc.

G. Fairbanks (Dist. 9),Fairbanks Inspection & Testing Services

T. A. Ferri (Dist. 1), Victor Technologies

D. A. Flood (At Large), Tri Tool, Inc.

S. A. Harris (Dist. 4),Altech Industries

K. L. Johnson (Dist. 19), Vigor Shipyards

J. Jones (Dist. 17), The Harris Products Group

W. A. Komlos (Dist. 20),ArcTech, LLC

T. J. Lienert (At Large),Los Alamos National Laboratory

J. Livesay (Dist. 8), Tennessee Technology Center

M. J. Lucas Jr. (At Large),Belcan Engineering

D. E. Lynnes (Dist. 15),Lynnes Welding Training

C. Matricardi (Dist. 5), Welding Solutions, Inc.

J. L. Mendoza (Past President),Lone Star Welding

S. P. Moran (At Large), Weir American Hydro

K. A. Phy (Dist. 6),KA Phy Services, Inc.

W. A. Rice (Past President), OKI Bering

R. L. Richwine (Dist. 14),Ivy Tech State College

D. J. Roland (Dist. 12),Marinette Marine Corp.

N. Saminich (Dist. 21),Desert Rose H.S. and Career Center

K. E. Shatell (Dist. 22),Pacific Gas & Electric Co.

T. A. Siewert (At Large),NIST (ret.)

H. W. Thompson (Dist. 2), Underwriters Laboratories, Inc.

R. P. Wilcox (Dist. 11),ACH Co.

J. A. Willard (Dist. 13),Kankakee Community College

M. R. Wiswesser (Dist. 3), Welder Training & Testing Institute

D. Wright (Dist. 16),Zephyr Products, Inc.

EDITORIAL

Contina en la pgina 58

JULIO 20136

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Fabrican varillas de soldadura conresiduos industriales lo que disminuyecontaminacin

Un equipo de investigadores peruanos desarroll una meto-dologa que permite la fabricacin de varillas de soldadura in-dustrial con residuos industriales, lo cual reduce el precio delas mismas y contribuye al cuidado del ambiente, inform elFondo para la Innovacin, Ciencia y Tecnologa (Fincyt).

La nueva tcnica, que cumple con los estndares internacio-nales de la American Welding Society (AWS), tiene la ventajade reutilizar los residuos de la industria metalrgica, principal-mente los conocidos como cascarilla de alambrn de acero. Losexpertos sealan que reusar estos residuos, adems, permitedisminuir de manera significativa el precio de las varillas de sol-dadura de 14 a 10 soles. La reduccin del precio ser bien re-cibida por el mercado, porque contribuir a que disminuya laimportacin de xido de hierro, indica el Fincyt.

El proyecto efectu un estudio y anlisis cualitativo y cuan-titativo de la cascarilla de alambrn de acero, para establecersus caractersticas qumico-metalrgicas. Una vez determina-dos estos valores, se desarroll un modelo matemtico de ba-lance de masas usando un diseo experimental tipo DOE.Segn el modelo matemtico, se procedi a la preparacin delas mezclas y extrusin de electrodos con los diferentes mine-

rales y ferroaleaciones con la cascarilla de alambrn de acero,tomando como referencia informacin de patentes y estudiosespecializados en soldadura, refiri Luis Cceres Linares, co-ordinador general del proyecto.

En la actualidad, se tramita en el Instituto Nacional de De-

fensa de la Competencia y de la Proteccin de la Propiedad In-telectual (Indecopi) una solicitud de patente de invencin.

Nuevas instalaciones apoyan el desarrollode lser de estado slido

TRUMPF, un fabricante de lseres para uso industrial, haampliado sus instalaciones principales para el desarrollo de lserde estado slido construyendo un nuevo edificio en la poblacinde Schramberg-Sulgen, Alemania.

TRUMPF Lser GmbH + Co. KG ha aumentado este sitiocorporativo con una estructura que ofrece 6 200 metros cua-

drados de espacio de piso. La estructura de dos pisos, de 52 x52 m, alberga laboratorios de pruebas lser, una cmara de con-trol de clima y los servicios pblicos del edificio en el primerpiso. El piso superior consiste de oficinas y salas para confe-rencias. Con una inversin de $17.5 millones y 17 meses de tra-bajo de construccin, secciones de desarrollo en Schrambert,que estaban anteriormente ubicadas en una cantidad de edifi-

JULIO 20138

NOTICIAS

INTERNACIONALES

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cios diferentes alrededor del sitio, ahora se encuentran conso-lidadas bajo un mismo techo. La empresa tiene planeado usarel espacio de piso liberado para expandir sus capacidades deproduccin para lseres de estado slido.

Wall Colmonoy une esfuerzos conMetalglobal

Las oficinas europeas generales de Wall Colmonoy en Potar-dawe, Gales, ha logrado un acuerdo de sociedad como distribui-

dor con el proveedor con cede en Portugal, Metalglobal LDA,para comercializar productos para la soldadura blanda y acabadode superficies as como de moldeado o fundicin en la reginibrica. El acuerdo fortalecer la presencia, cobertura de mer-cado y soporte al cliente por parte de Wall Colmonoy en aquellaregin. Metaglobal LDA fue fundada en 2006, y cuenta con ins-talaciones en Lisboa y Leiria, Portugal. Sus oficinas de ventas ypersonal ofrecern a los clientes apoyo en productos, servicios ytecnologas en industrias tales como la del vidrio, el petrleo ygas, la automotriz y la aeroespacial.

Richard Shaw, director comercial de Wall Colmonoy Ltd.,coment, Estamos emocionados por lograr esta sociedad conun distribuidor que puede expandir nuestro alcance de produc-tos y entregar soporte tcnico confiable para los clientes. Cier-tas cuentas globales continuarn siendo gestionadas directa-mente por Wall Colmonoy Ltd.; sin embargo, toda nueva con-sulta en Espaa y Portugal ser manejada por Metalglobal.

Westinghouse apoyar el remplazo degenerador de vapor de Argentina

Westinghouse Electric Co. anunci recientemente que susubsidiaria, Servicios Energticos PCI, LLC (PCI), ha firmadoun contrato con Nucleoelctrica Argentina S. A. (NA-SA) parabrindar servicios de soldadura, corte de tubera de especialidade ingeniera en apoyo al programa de generador de vapor deremplazo en la Planta de Energa Nuclear Embalse de Argen-tina. Esta tarea es parte del programa general de renovacinen Embalse para prolongar la vida de la planta en hasta 30 aos


El nuevo Centro de Desarrollo de TRUMPF, con un rea total de

6200 metros cuadrados, incluye oficinas y laboratorios para el

desarrollo de lser de estado slido.


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adicionales. Rubn Semmoloni, director de proyectos de NA-SA, Aumento de Vida de la Planta de Energa Nuclear Em-balse, dijo, NA-SA valora el compromiso y la participacin dePCI en el proyecto de extensin de la vida de Embalse, el cualmejorar an ms la seguridad y la operatividad de la plantapor aos por venir.

Aunque la proyeccin de ingeniera del trabajo para la plantareactor de agua pesada presurizada CANDU-6 est en pro-greso, se espera que las principales actividades del sitio seanejecutadas durante 2014.

Gasoducto Sur Peruano demandar ms

de 500 tcnicos en soldadura

La construccin del Gasoducto Sur Peruano demandar lamano de obra de ms de 500 tcnicos especializados en solda-dura, estim el gerente acadmico del Servicio Nacional de

Adiestramiento en Trabajo Industr ial (Senati), Jorge Chvez.Refiri que para la puesta en marcha del mencionado mega-proyecto, que ser concesionado en el segundo semestre del

presente ao, se requerir soldadores en metalmecnica, tube-ras, entre otras especialidades.Con miras a cubrir la demanda de tcnicos para este obra,

el Senati ha implementado sus talleres de soldadura y est for-mando tcnicos especializados en Cusco, Arequipa, Tacna, Ju-liaca (Puno) e Ilo (Moquegua), zonas donde se desarrollar elproyecto.

El Gasoducto Sur Peruano pasar desde la provincia de Anta(Cusco) hasta la costa sur del pas. Desde dicho gasoducto seconstruirn ductos y proyectos de infraestructura y logsticapara el suministro de gas natural hacia las regiones del sur delpas.

Coment que el pas requiere formar ms tcnicos para laejecucin de grandes obras, teniendo en cuenta que la brechaanual es de 300 mil tcnicos calificados para atender las deman-das del sector industrial. Destac que las matrculas para ca-rreras tcnicas en general han crecido de 100 mil a 300 mil enlos ltimos aos. De esto, solo el diez por ciento pertenece acarreras de tecnologa industrial. Indic que para responder alas nuevas demandas de las empresas, el Senati ha lanzado 18carreras nuevas orientadas a atender los requerimientos del

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Saldr cada minuto un auto de Honda

Cuando opere en 2014, la planta de Honda en Celaya pro-

ducir un automvil Fit cada 62 segundos. El proceso lineal de

ensamble iniciar con la fundicin del monobloque del motor,

maquinado, estampado, soldadura, ensamble, pintura e inyec-

cin y partes plsticas.Nos basamos en el just in time por eso nuestros proveedo-

res se estn instalando aqu muy cerca de la planta, cont Ge-

rardo Bravo, subdirector de Proyectos de Honda de Mxico. El

sistema justo a tiempo, que ha permitido a las compaas japo-

nesas aumentar su productividad y los coloc a la vanguardia en

el mundo, se hace evidente al recorrer las 566 hectreas que

ocupa Honda en Celaya.

Los trabajos comenzaron en noviembre de 2012, y a pesar

de que la primera etapa incluye construcciones en un rea de

100 hectreas, en septiembre de 2013 ya estarn listos para las

primeras pruebas y en la primavera de 2014 para arrancar la

produccin.

Junto con Gerardo Bravo, Koichi Hattori, director de Pro-yectos de Honda de Mxico y Gregorio Ruvalcaba, coordina-

dor de la Construccin dirigen una obra que ya ocupa a ms de

mil celayenses y aseguran terminarn en tiempo rcord.

Koichi Hattori, director de Proyectos de Honda de Mxico,

Gerardo Bravo, subdirector de Proyectos y Gregorio Ruval-

caba, coordinador de la construccin en Celaya aseguran que

gracias a la mano de obra celayense han podido hacer frente a

la construccin de la planta desde noviembre de 2012, a pesar

de que llevan un retraso del cinco por ciento respecto a lo

planeado.

Llevamos un avance del 70% del plan general y aunque te-

nemos un ligero retraso cumpliremos la meta, dice Gerardo

que llevaba ms de 20 aos en Honda trabajando en la planta

de El Salto Jalisco, antes de ser trasladado a Celaya a ocupar

el puesto ms alto que un mexicano tiene en la empresa japo-

nesa. Y ya tambin trabajan capacitando personal, unas mil per-

sonas de Celaya y los municipios aledaos.

Soldadores colombianos puedenprofesionalizarse

Ante la necesidad que presenta Colombia de ser cada vez

ms competitiva y entrar a un mercado como el estadounidense,

surgi la alianza entre Cryogas y la Institucin Universitaria

Pascual Bravo que comenzar a certificar internacionalmente

el oficio de la soldadura. Esto se logr gracias al aval que dio a

la alianza la Sociedad Americana de Soldadura, AWS.

Segn Javier Marn, gerente de capacitaciones de Cryogas,

actualmente Colombia cuenta con aproximadamente 50 per-sonas certificadas como inspectores de soldadura, mientras que

por ejemplo en la India se certifican 100 personas cada mes.

Esto marca una necesidad latente y manifiesta de comenzar a

certificar a los trabajadores metalmecnicos en nuestro pas


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POR DAVID BENETEAU

Un enfoque cientficosistemtico hacecomprensible libro desoldadura por resistencia

Soldadura por Resistencia: Fundamen-

tos y Aplicaciones, segunda edicin, porHongyan Zhang y Jacek Senkara, pre-senta una visin general del proceso desoldadura de puntos por resistencia. Ellibro cubre un amplio rango de temasdesde fsica, metalurgia y modelado deproceso hasta la aplicacin prctica y re-solucin de problemas frecuentes. Con-tiene descripciones detalladas de cmola mecnica del equipo y las metodolo-gas de control tienen influencia sobre el

proceso de soldadura de puntos por re-sistencia y la soldadura resultante. Asi-mismo se describen e ilustran mtodosde evaluacin y determinacin de lacalidad.

Los autores tienen un estilo de pre-sentacin que demuestra cmo aplicarun enfoque cientfico y sistemtico pararesolver problemas prcticos. Este m-todo hace que la revisin de la fsica dela soldadura de puntos por resistenciasea entendible y relevante para estudian-tes, investigadores, tcnicos de piso e in-

genieros de soldadura por igual.El libro est bien organizado y pre-sentado por lo que es una buena lecturapara aquellos que se inclinan por revi-sarlo de pasta a pasta, o una buena fuentede referencia para aquellos que quieranseguir el ndice para encontrar un temaen especfico.

Los autores explican los conceptos desoldadura por resistencia haciendo com-paraciones a lo largo del texto entre lasoldadura de acero y aluminio. Se haceun contraste entre el aluminio dctil consu baja resistencia y su alta conductivi-

dad trmica, y soldar acero, el cual porlo general tiene mayor resistencia elc-trica as como menor ductilidad y con-ductividad trmica. En la mayora de loscasos, las crudas diferencias en las pro-piedades de los materiales realzan losprincipios de soldadura y dan como re-sultado un panorama general de los con-ceptos tericos fcil de entender.

Los autores han agregado a esta se-gunda edicin las aleaciones de magne-sio para reflejar el inters actual de la in-dustria. Aadir este nuevo metal sirve to-

dava ms a los lectores para poner en

prctica los conocimientos y principiosen aplicaciones u otros materiales conlos que pudieran encontrarse. Puesto quede otra manera la informacin publicadadisponible acerca de la soldadura delmagnesio es limitada, los autores hanhecho de sta un invaluable recurso paratodo aqul que est lidiando con este ma-terial por primera vez.

Los autores comienzan cada captulocon una sntesis de los conocimientos ac-tuales de la industria y una descripcinde los estndares pertinentes. Su sinop-

sis de opiniones publicadas y algunasveces en conflicto se basa en citas de 364referencias documentales. Esto repre-senta un incremento de ms de 100 refe-rencias sobre la primera edicin de 2006.El libro sigue siendo un excelente resu-men y sntesis de trabajos recientes rea-lizados por expertos lderes en el campode la soldadura por resistencia. La ex-tensa conjuncin de referencias permiteal lector continuar explorando el temams all de este libro y salir a la bsquedade los expertos. En varios casos, el segui-

miento se hace an ms sencillo debido

a que proporciona la URL del recurso enla Internet.

Donde existe una brecha en la infor-macin u opiniones en conflicto de losexpertos, los autores presentan un anli-sis terico o procedimientos y resultadosexperimentales para aadir claridad ynuevo entendimiento. Su revisin de losensayos estndar de carga de impacto dela industria, por ejemplo, detalla asun-tos que afectan los ensayos estndar dela industria. Luego proponen una nuevaforma de ensayos de impacto respaldadacon datos experimentales para mostrarcmo se enfrentan los problemas y los re-sultados se mejoran. En otra instancia,los autores hablan sobre el balance decalor y la ley de similitud trmica antesde proponer una teora modificada del

balance del calor.Adems del anlisis e introspectiva,

los autores tambin han identificado lanecesidad de trabajo adicional. Esto vadesde asuntos prcticos relacionados conla variacin en medidas de probetas desoldadura que se requieren segn los es-tndares industriales de la actualidad(AWS, ISO y de la milicia) hasta trabajoms esotrico sobre la teora de expul-sin para resolver modelos que funcio-narn para varios materiales y condicio-nes de soldadura.

Se revisa a detalle la mquina de sol-dadura por resistencia. Por ejemplo, sediscuten el efecto de la rigidez de la m-quina sobre la expulsin, la resistenciade la soldadura y la alineacin del elec-trodo. Se presenta el efecto de la friccinde la mquina sobre la microestructurade la soldadura y la resistencia a la trac-cin y al cizallamiento. Asimismo se pro-porciona un resumen general de la teo-ra de seguimiento del electrodo. Apartede la mecnica de la mquina, se hablaextensamente sobre AC monofsica, DCmonofsica, DC trifsica, y metodologasde control MFDC. Se analiza un ampliorango de sistemas de control y monito-reo de proceso. Se ha mejorado la infor-macin acerca de la evaluacin ultras-nica y se proporcionan ilustraciones deretroalimentacin ultrasnica tambin.

Nuevas pginas preliminaries en estasegunda edicin incluyen un prefacio yuna breve biografa de los autores. Se haprovisto cobertura adicional de losaspectos metalrgicos de los materialesque se involucran en la soldadura por

JULIO 201312

Soldadura por Resistencia: Fundamen-tos y Aplicaciones, segunda edicin, porHongyan Zhang, Universidad de Toledo,Ohio, y Jacek Senkara, Varsovia Universi-dad de Tecnologa, Polonia. ISBN 978-1-4398-5371-9 (pasta dura). Publicado el 13de diciembre de 2011, por CRC Press(www.crcpress.com), 456 pginas. Precio$167.95 dlares americanos.


RESEA DELIBRO

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JULIO 201314

Hoy da, continuando con la presinecolgica, los problemas de com-bustible y potencia, y la compe-

tencia global han llevado a las compaasa la bsqueda de nuevos diseos auto-motrices.

Uno de los principales objetivos en losestudios para optimizar los diseos au-tomotrices amigables con el medio am-biente y eficientes en combustible es elde ahorrar material y peso sin sacrificar

calidad y seguridad.Los materiales confiables y de peso li-

gero para el diseo automotriz y carro-ceras de automviles, que no son posi-bles de usar con los procesos convencio-nales de manufactura debido a razoneseconmicas y tcnicas, pueden ser fcil yeconmicamente utilizados con los m-todos actuales de manufactura lser.

En este estudio, la variacin de lascosturas de soldadura dependiendo delpoder lser y la entrada de calor son in-

vestigadas en la soldadura de junta a tras-

lape con lser de acero bajo en carbn(DC04) y materiales de aleacin de alu-minio AlMgSiCu (6061-T6). En el in-tento por controlar la formacin de lafrgil fase intermetlica, la cual causaproblemas en la junta a traslape lser demateriales con diferentes propiedades, yel grosor de la capa de la fase intermet-lica, se modularon los parmetros dellser.

Procesos seleccionadospara la manufactura lser

Ha habido un creciente y extenso usocon mltiples propsitos de lseres delarga duracin, eficiencia, con alto poder

y mejor calidad en la industria a la parcon los desarrollos de la tecnologa lser(Ref. 1-3).

Los procesos de manufactura lser

preferidos son como sigue: Unin, soldadura blanda y

soldadura lser Marcado, perforado y corte lser Tratamiento lser de superficies.

Beneficios de la soldadura dejunta a traslape lser

En la industria automotriz, se prefierela soldadura de juntas a traslape con lserdebido a su tasa de produccin y facili-dad para unir materiales delgados y di-

ferentes en comparacin con la solda-dura de juntas a tope.

Una de las ventajas ms grandes deusar materiales diferentes es reducir elpeso de construccin tanto como sea po-sible. La solucin ms sencilla y econ-mica para fabricar tales construccioneses hacer materiales de peso ms ligero.

En la industria automotriz, ha habidoun creciente uso de materiales ligeros,

tales como el aluminio, magnesio y ma-teriales compuestos. Los diferentes ma-teriales pueden soldarse mediante el usode procesos lser, lo cual no es posiblecon los procesos convencionales damanufactura.

Los problemas debido a diferenciasentre las temperaturas de fundido, con-ductividad trmica, expansiones trmi-cas de los materiales traslapados, y la for-macin de pases intermetlicas (com-

puestos Fex-Aly), reducen la resistenciade la junta y constituye problemas crti-cos. Estos se pueden prevenir debido aque la entrada de calor al material es bajadurante los procesos de soldadura lser.

Existen muchos factores (potencialser, velocidad de soldadura, calidad delhaz lser, y distancia focal, por ejemplo)que afectan al proceso de soldadura

Manufactura de

automviles usandosoldadura por haz lser

NIYAZI CAVUSOGLU ([email protected])y HUSEYIN OZDEN estan con el departamento de ingeniera mecnica de la universidad Ege

en, Bornova-zmir, Turqua.

Este estudio explora la soldadura de juntas a traslape con lser deacero bajo en carbn (DC04) y materiales de aleaciones dealuminio AlMgSiCu (6061-T6)

POR NIYAZI CAVUSOGLUY HUSEYIN OZDEN

Fig. 1 Soldadura a traslape deacero encima de aluminio y las di-mensiones de la probeta.

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lser. Por ende, solamente existe infor-macin limitada en la literatura con res-pecto a los efectos de numerosos facto-res en la soldadura por haz lser y temasrelacionados con el proceso (Refs. 4-7).

Investigacin en la soldaduralser de metales diferentes formacin de fases

intermetlicasSierra et al. investigaron sobre la sol-

dadura lser y la soldadura por arco detungsteno protegido con gas (GTAW) deacero galvanizado a una aleacin de alu-minio (Ref. 8). Bouayad et al. estudiaronla interaccin entre aluminio derretido yel hierro slido para mejorar el enlacemetalrgico entre insertos ferrosos y ma-triz de aluminio en piezas fundidasusando ensayos de inmersin (Ref. 9).

Asi tambin, Kreimeyer et al. estudia-ron estructuras hbridas de aleaciones de

titanio y aluminio; su objetivo principalera el control de la formacin de la faseintermetlica (Ref. 10). Liu y Zhao eli-gieron una tcnica de soldadura hbridalser-GTA para estudiar la soldadura atraslape de aleaciones dismiles Mg

AZ31B Mg y acero 304 (Ref. 11).

Reportes realzanmicroestructuras de lasoldadura lser demateriales dismiles

Phanikumar et al. estudiaron la evo-lucin de la microestructura durante lasoldadura lser continua de metales di-smiles para un par binario Cu-Ni inves-tigando los efectos de la velocidad de es-caneo del haz lser y la potencia lsersobre varios factores (Ref. 12).

Takn y aligl investigaron elefecto de la potencia de la soldadura enla soldadura lser de aceros AISI 430,acero inoxidable ferrtico y acero bajo encarbn AISI 1010 (Ref. 13).

Asmismo, Sharma y Molian presen-

taron los resultados de la soldadura lserde dos aceros AHSS, TRIP780 y DP980,usando una mquina de soldadura lserYb:YAG incluyendo ensayos de fatiga,traccin, microdureza y metalografa p-tica (Ref. 14).

Eleccin de material ypreparacin de probetassoldadas

Los materiales usados en este estudio

fueron aceros bajos en carbn (DC04)

apegados al EN 10130 con grosor de 1.2mm, los cuales son ampliamente utiliza-dos en la industria automotriz; y aleacinde aluminio AlMgSiCu (6061-T6) con 2mm de grosor, tambin ampliamente uti-lizada en las industrias automotriz y delaeroespacio. Las propiedades qumicas

y mecnicas de los materiales usados semuestran en las Tablas 1 y 2.

Se cortaron placas de aluminio 6061y acero DC 04 a 100 mm de largo y 50mm de ancho. Se hicieron juntas de sol-dadura a traslape con acero encima delaluminio Fig. 1.

Antes de que ocurriera el proceso desoldadura, las placas de aluminio fueronpulidas con lija (1200 SiC), y la limpiezade la superficie se realiz con acetona.Los materiales de acero nicamente selimpiaron con acetona.

Debido a que en la soldadura de jun-tas a tope, se requieren adems prepara-ciones especiales para obtener las condi-

ciones necesarias para los procedimien-tos de soldadura lser a traslape talescomo la calidad de las caras de la junta yuna extrema sensibilidad a la toleranciade la apertura de la raz de la junta. Secomprimieron placas de metal con unaditamento especialmente manufactu-rado con el acero encima del aluminiopara evitar aberturas de raz en las carasde las juntas.

Una vista del dispositivo de sujecinusado para la probeta de soldadura atraslape con lser se presenta en laFig. 2.

Un dispositivo lser de onda continuaNd:YAG con una potencia lser mximade 3 kW, distancia focal f = 200 mm, fueusado al preparar la probeta de solda-dura lser. Se muestra una fotografa dela fuente del haz lser Nd:YAG Fig.3. Se us un cable de fibra de 1 mm dedimetro para transmitir el haz lser. Lasoldadura de los materiales se realiz

Tabla 1 Propiedades qumicas de materiales (%)

Standard C P S MnDIN-EN 10130(DC04 Steel) 0.08 0.03 0.03 0.40

Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Ga VAlMgSiCu(6061-T6 0.54 0.21 0.24 0.07 0.98 0.1 0.006 0.1 0.012 0.014 0.014Aluminum)

Tabla 2 Propiedades mecnicas de materiales

Resistencia Resistencia % Tensina la fluencia a la traccin (en 80 mm)

(MPa) (MPa)

DC04 210 280 386061-T6 240 290 12

Fig. 2 Una vista del dispositivo de sujecin usado para la soldadura a

traslape y la junta.


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JULIO 201316

usando un brazo robtico de 6 e jes con

una cabeza de soldadura lser agregada

al brazo Fig. 4. Se aplicaron haces per-

pendicularmente desde la cabeza lser ala superficie. Se agreg gas argn con una

tasa de flujo de 20L/min al rea de sol-

dadura con un chorro lateral funcio-

nando a manera de gas de proteccin. El

plano focal fue ajustado para que coin-

cidiera con la superficie de la parte su-

perior en las juntas soldadas a traslape.

Resultados del cambiode parmetros

Segn las macro imgenes de las cos-

turas de soldadura, los parmetros de sol-dadura lser, especialmente la potencia

lser, velocidad de soldadura, y entrada

de calor, fueron efectivas en la calidad

de la costura de soldadura.

Visas de la superficie superior y macro

vistas de las probetas soldadas se fueron

investigadas a diferentes potencias lser

con una velocidad de soldadura lser fija.

Los efectos del parmetro lser en la

forma geomtrica, dimensiones, y espe-

cialmente penetracin de soldadura y

ancho de la costura de soldadura, fueron

evaluados. La apariencia externa, cali-dad y resistencia de las juntas soldadas

ayudan a comprender la estabilidad del

proceso.

Es altamente posible que una costura

de soldadura tersa, libre de grietas, que

no se cuelga, y sin apariencia externa de

crter adems est libre de defectos

internos.

Superficies de la costura desoldadura

La vista externa desde arriba de una

junta a traslape de acero-aluminio sol-

dada con un lser se presenta en la Fig.

5 junto con los parmetros de soldadura

lser. La soldadura se hizo a una veloci-

dad de 1.9 m/min a varios niveles de po-tencia. Se observaron grietas y chispo-

rroteo a algunos niveles de potencia

lser. Ocurrieron grietas transversales

durante el proceso de soldadura con po-

tencia lser de P = 2800 W. Cuando se

excedi la potencia lser P = 2800, la for-

macin de grietas transversales aument,

y se dio chisporroteo a partir de lo derre-

tido. A una potencia lser de P = 3000W, adems comenzaron a formarse grie-

tas tipo crter as como grietas transver-

sales y chisporroteo Fig. 6.

Los desrdenes en el ancho de la su-

perficie superior pudieran deberse a la

Fig. 3 Ejemplo de una fuente de haz lser Nd:YAG. Fig. 4 Se presenta un brazo robtico de 6 ejes.

Fig. 5 Vistas de la superficie superior externa de las costuras de soldaduracon soldaudra a traslape lser (V = 1.9 m/min). La potencia lser es comosigue: A 2500 W; B 2600 W; C 2700 W; D 2800 W; E 2900 W; F

3000 W.

A

B

C

D

E

F

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inestabilidad del ojo de cerradura o aaberturas de raz variables entre las pla-cas de acero y aluminio. Algunas grietastransversales vistas en las probetas pue-den considerarse un resultado del es-fuerzo residual.

La formacin de chisporroteo vista en

la Fig. 6 puede explicarse con conjeturasbasadas en una alta potencia lser y pro-piedades del material. En velocidadesbajas o potencias lser altas (entrada decalor de soldadura lser alta), el vapordel material se incrementa en las costu-ras, por ello la penetracin del haz lseren el material se debilita.

As pues, esto causa la formacin decosturas de soldadura fallas. Elementosen lo fundido con una baja temperaturade evaporacin causa la formacin dechisporroteo para incrementarse de

forma explosiva con potencias lser ele-vadas. La falta de material en el metal desoldadura es adems vista debido al in-cremento de chisporroteo cuando la po-tencia lser se incrementa.

Macro imgenes de costurassoldadas y penetracin

Ha habido dificultades para obtenermacro imgenes de soldadura de junta atraslape con lser. Se necesitan diferen-tes procesos y fluidos de grabado (ci-

dos) dependiendo de las propiedades del

metal. En la juntade soldadura se ob-tiene penetracinangosta pero pro-funda. Ha habidodiferencias en lasmacro imgenes

dependiendo de la posicin del puntofocal en la parte dada. En general las cos-turas de soldadura lser son de penetra-cin angosta y profunda comparadas concosturas de soldadura convencional.

En la soldadura a traslape lser, losfactores que afectan la forma y dimen-

sin de la macro costura de soldadurason los parmetros del lser, propieda-des de los materiales, y aberturas de razentre las partes. En la Fig. 7 se presen-tan macro imgenes que muestran cos-turas soldadas.

Como se ve en la Fig. 7, la penetra-cin de las probetas soldadas no mues-tra un cambio significativo con la poten-cia de soldadura lser variante. Observa-mos que los patrones de penetracin in-crementaron a medida que la potencialser aument. Observamos una grieta

en el lado del aluminio de la junta sol-dada cuando se realizaba la soldaduracon potencia lser de 2700 W. Una grietams grande y una ruptura ocurrieroncuando la soldadura se realiz con unapotencia lser de 2900 W.

Al examinar las profundidades de pe-netracin con un microscpio ptico, seencontr que si la potencia lser P=2500W (A), 2600 W (B), 2700 W (C), 2800 W(D), y 2900 W (E) se aplican, las profun-didades de penetracin fueron 390, 640,880, 1160 y 1300 m, respectivamente.

A una velocidad constante de solda-

dura, cuando se incrementa la potenciade soldadura, la entrada aumentada decalor (J/mm) en la soldadura causa grie-tas. Los esfuerzos residuales debido a losfactores trmicos en las partes con dife-rentes grosores y propiedades fsicas cau-san rupturas en la forma de descomposi-cin y grietas. Los esfuerzos residualesdel acero causan rupturas de la conexindesde un punto dbil o un punto trans-

versal intermedio.En la Fig. 8 se presentan las profun-

didades de penetracin que dependen dela entrada de calor aplicada a la solda-

dura. Como se ve a partir de la figura, lasprofundidades de penetracin incremen-tan a medida que la entrada de calor apli-cado se incrementa.

Formacin de faseintermetlica

Debido a diferencias en las propieda-des fsicas y qumicas de los materialesusados, tales como la temperatura defundicin y ebullicin, conductividad tr-mica, densidad y coeficiente de expan-

Fig. 6 Grietas, chisporroteo, y crater en soldaduralser a traslape. La potencia lser es como sigue: A 2800 W; B y C 3000 W.

Fig. 7 Macro imgenes de costura soldada (lado delaluminio). La potencia lser es como sigue: A 2500W; B 2600 W; C 2700 W; D 2800 W; E 2900W.

Fig. 8 Cambios en las profundi-dades de penetracin dependiendo

de la entrada de calor.

A

A

BB

C

C

D

E


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sin trmica, pudieran ocurrir importan-tes problemas tales como las formacio-nes de fases intermetlicas frgiles en losdiferentes materiales de soldadura.

Al soldar materiales acero-aluminio,FexAly ( tales como FeAl3, Fe2Al5), seforman fases intermetlicas en la inter-faz de soldadura del aluminio. El grosorcombinado con la fase intermetlica enesta interfaz afecta de manera impor-tante la durabilidad de la soldadura.

Cuando se investigaron imgenes delas probetas soldadas tomadas por un mi-croscpio ptico, se observe que la soli-

dificacin del metal fundido en el fun-dido ocurri en la forma de granos en co-lumna orientados hacia el centro de lacostura de soldadura a partir de la inter-faz acero-soldadura Fig. 9.

La regin de fundicin en las juntasde soldadura de aluminio y acero sonricas en hierro (Fe). Una capa interme-tlica se form a lo largo de la fronterairregular entre el metal de soldadura y laregin de fundicin del aluminio. Se ob-serv que esta capa de interfaz es gris ybastante distinta a otras regiones.

En el lado del aluminio de la reginde la soldadura, se formaron reas decolor blanco arriba de los granos enforma de columna. En el mtodo de sol-dadura lser de penetracin profunda,ocurri movimiento turbulento en la ra-nura de vapor. Esto condujo a la forma-cin de bandas de soluto blanco que mos-traron un patrn paralelo a la capa de in-terfaz entre el aluminio y el metal de sol-dar. Estas bandas de soluto se formaronpor el encapsulamiento de aluminio de-rretido en el metal de soldadura. Con la

ayuda de los resultados del anlisis EDX

y usando el diagrama de equilibrio Fe-Al, se piensa que las bandas se solutoblanco estn formadas de compuestos deFe3Al o FeAl. Sin embargo, tambin esposible que el aluminio se haya solidifi-cado como aluminio puro. Estas bandasblancas de soluto y la fase intermetlicapueden verse en la Fig. 10.

Conclusiones

En este estudio, un acero bajo en car-bn (DC04) y una aleacin de aluminio

AlMgSi (6061-T6) se unieron con solda-dura lser de juntas a traslape. Se exami-naron los efectos de la potencia lser yla entrada de calor en las costuras de sol-dadura. El anlisis y resultados dentrode las condiciones experimentales dadaspueden enumerarse segn el orden deimportancia como sigue:

El ancho de la vista superior de cos-turas de soldadura son regulares para po-tencias lser de 2500, 2600 y 2700 W.

Se presenta un incremento en la pe-netracin de profundidad para las juntasde soldadura a traslape con lser acero-aluminio (acero encima del aluminio)cuando la entrada de calor, la cualdepende de los parmetros lser, seincrementa.

Se encontr que cuando la poten-cia lser era de 2500, 2600, 2700, 2800 y2900 W, las profundidades de penetra-cin fueron de 390, 640, 880, 1160 y 1300m, respectivamente.

La profundidad de penetracin m-xima para el metal soldado midi 1300m para potencia lser de 2900 W. Sinembargo, se observ una grieta a loancho del aluminio en la zona afectadatrmicamente (ZAT) y la frontera delmetal base.

Se observaron grietas visibles en lavista superior de costuras de soldaduracuando se aplic potencia lser de2800 W.

La formacin de crteres y chispo-

JULIO 201318

Fig. 10 Las bandas de solute y la fase intermetlica en metal de soldadura.

Fig. 9 Granos columnares en la regin de soldadura orientados hacia elcentro de la costura de la soldadura a partir de la interfaz acero-soldadura.

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rroteo comenz a ocurrir a partir del ma-terial derretido cuando se aplic poten-cia lser de 2900 y 3000 W.

Para obtener una costura de solda-dura libre de grietas, uno necesita traba-

jar con potencia lser de 2500 2600 Wy velocidad de soldadura de 1.9 m/min.Se observ que el aluminio y el acero usa-dos en esta industria pueden dar una

junta de soldadura de calidad. Se observ

que el aluminio y el acero usados en esteestudio pueden proveer una junta de sol-dadura de calidad alrededor de una en-trada de calor de 80 J/mm.

Se observaron formaciones con fi-gura de hojas de serrucho hacia el ladodel aluminio a partir de la fase interme-tlica.

Reducir el grosor de la frgil capade fase intermetlica formada mejora ladurabilidad de la junta.

La durabilidad reducida solamentetrajo la formacin de fase intermetlica,

puede evitarse mediante la eleccin deparmetros lser tales como potencialser, gas de proteccin y material adi-cional para el proceso de soldadura lseracero-aluminio.

Referencias

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A5052-O, Ciencia y Tecnologa de Mate-

riales Avanzados (6): 199204.


Alambres con centro fundente

Acero para herramientas MIG y TIG

Fabricando

Alambres concentro fundente

para soldadura

Cobalto

Nquel

Revestimientos duros

Inoxidable

Aleaciones

Acero para

herramientas

Mantenimiento

Aleaciones forjadas

Aleaciones pororden especial

Electrodos revestidos

P

aramsinformacin,visitewww.aws.org/ad-index

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20/60

JULIO 201320

El uso de lseres ha incrementado yse ha extendido en muchas opera-ciones de la manufactura, tales

como el procesamiento de materiales,medicin, procesamiento de control decalidad, y automatizacin. Es un procesocompetitivo que ahorra energa con altasatisfaccin del usuario.

Debido a sus muchas ventajas, el pro-

cesamiento lser ha remplazado a mto-dos y tcnicas ms convencionales en laindustria. La tecnologa lser ha llegadoa ser extensamente utilizada en Alema-nia donde se ha implementado en sus in-dustrias automotrices. Ofrece costos re-ducidos de mano de obra, impuestos, ycostos de materiales as como tambinahorros en energa. Diseos ms ligeros,ms seguros y de mejor calidad han sidopuestos en el Mercado y se han creadonuevas partes como resultado del proce-samiento lser. Las ventajas comunes de

los lseres en operaciones industrialesautomotrices incluyen las siguientes(Refs. 110): Operacin de alta velocidad; Alta confiabilidad y calidad reprodu-cible; Aplicaciones mltiples, como solda-dura, corte y marcado; El procesamiento usa herramientas

sin contacto (debido a que el desgaste delas herramientas no ocurre, no hay nece-sidad de cambiar la herramienta); Automatizacin; Permite la creacin de nuevos dise-os, operaciones, y mediciones que anteseran considerados imposibles; Transporte de energa de alta densi-dad a un punto estrecho;

Penetracin profunda, estrecha y con-trolable; Adecuado para unir numerosos mate-riales con diferentes caractersticas;Una reduccin o la no necesidad de ope-raciones fsicas o qumicas antes y des-pus del procesamiento.

Por estas razones, los fabricantes en laindustria de los aros de acero para ruedas

ALI . NA and H. ZDEN([email protected]) estn

con la Universidad Ege,Ingeniera Mecnica,

Izmir, Turqua.

Las propiedades de los aros de acero para ruedassoldados con lser eran consideradas comosuficientemente buenas para el proceso a usarseen la produccin en la industria automotriz

POR ALI . NAY H. ZDEN

Soldadurapor lser Soldadura (estao)

por lser

Modificacinde superficiepor lser

Marcadopor lser

Control de calidade lser

Medicin demonitoreo de lser

Taladradopor lser

Formadopor lser

Corte porlser

Fig. 1 Procesamiento lser usado en

la manufactura de aros para rueda.

Lseres ofrecen ventajas parasoldar aros de acero para ruedas

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han implementado el procesamientolser.

Fabricacin de arospara ruedas

Manufactura convencional de arosde acero para ruedas.

Debido a que los aros de acero pararuedas son un producto bsico de la in-dustria automotriz, los fabricantes bus-can nuevas formas de disear sus arospara competir mejor en el mercado(Refs. 4, 5). En particular, la manufac-tura de aros de acero para ruedas implicamucho procesamiento en lneas de pro-duccin, y esto es una desventaja en tr-minos de costos. As que, el uso de la sol-dadura lser en la manufactura de arosde acero para ruedas est ahora siendoconsiderada para reducir costos.

La Figura 1 muestra esquemtica-mente el procesamiento lser usado parala fabricacin de aros de acero para rue-das. Los aros para rueda consisten de dospartes bsicas: el aro y el disco Fig. 2.Los mtodos de manufactura y tcnicasde ensamblado se basan en mtodos de

soldadura y formado en fro. Lminas deacero con buenas caractersticas de sol-dadura se usan en la manufactura.

El primer paso en el proceso de ma-nufactura es obtener una placa en blancocon las especificaciones adecuadas y cali-dad de superficie. La placa en blanco pre-parada para la produccin de los aros seforma usando una mquina redondea-dora, luego los extremos de los materia-les se doblan y aplanan usando unaprensa antes del proceso de unin a tope.Los extremos aplanados se unen con sol-

dadura por centelleo o soldadura de

junta a tope por recalcado Fig. 3. Des-pus de la operacin de soldadura, se re-

tiran las aletas presentes en la superficiey en las esquinas de las soldaduras conuna mquina escarfeadora o pulidora debordes Fig. 4. Cuando estas operacio-nes se terminan, los aros son redondea-dos nuevamente con una prensa y se lesda su forma final con mquinas de rodi-llos en fro o prensas.

Los materiales del disco, los cuales secortan como placas en blanco circulares,se trabajan con mquinas formadoras deflujo o prensas. Los orificios centrales,orificios de ventilacin, y orificios paralos pernos se hacen con prensas, luegoson escariados y avellanados a las dimen-siones precisas.

Los aros y discos, los cuales son for-mados al final, se presionan entre s yluego se sueldan usando los procesos desoldadura por arco metlico protegidocon gas o por arco sumergido. Despusde estas operaciones, para eliminar lasdistorsiones debidas al proceso de solda-dura, los aros para rueda se vuelven apasar por la prensa. Al final del ensam-blado, los aros para ruedas se pintan.

Manufactura de aros para ruedausando soldadura lser.

Existen muy pocas publicacionesacerca del uso del procesamiento lser enla manufactura de aros para rueda. Ade-ms, usar el mtodo de soldadura lser esms comn cuando se compara con otrosmtodos. Por ejemplo, Caprioglio desa-rroll y patent un sistema para ensam-blar el aro al disco con soldadura lser(Ref. 4). BBS International GmbH usasoldadura lser en sus diseos de arospara rueda (Ref. 5). Dawes, en su libro de

soldadura lser, ilustra un aro de acero

soldado con junta a tope lser, y se ve quela ductilidad es suficiente para el for-

mado en fro (Ref. 6).

Ventajas y desventajasdel lser

En la manufactura de aros para rueda,la soldadura lser ofrece un nmero de

ventajas y desventajas en comparacincon los mtodos convencionales, talescomo soldadura por resistencia a tope ycentelleo, soldadura por arco sumergido,

y soldadura por arco metlico protegidocon gas.

Las ventajas del lser incluyen lassiguientes: Debido a que la cabeza del lser notiene contacto directo con el material, noes necesario cambiar las herramientaspor rutina; sin embargo, en la soldaduraa tope por recalado y centelleo, los elec-trodos deben cambiarse peridicamente. Ya que no ocurre centelleo en la apli-cacin de la soldadura lser, no hay daoa la mquina y no hay contaminacin enlas proximidades de la operacin.

Debido a que la superficie del mate-rial soldado con lser es bastante tersa,no es necesario implementar operacio-nes de acabado despus del proceso desoldadura. Esto ahorra el gasto agregadode estas operaciones que normalmentese requieren despus de la soldadura porresistencia a tope y centelleo. La velocidad de la soldadura lser estan rpida como en la soldadura por re-sistencia a tope por recalado y ms r-pida que la soldadura por arco sumer-gido y la soldadura por arco metlico pro-

tegido con gas.

Aro

Disco

Fig. 2 Un aro de acero para rueda y

las partes bsicas, aro y disco.

Fig. 3 Proceso de manu-

factura de aros. A Pro-

ceso de doblado y

aplanado; B soldadura a

tope por recalcado.

Fig. 4 Proceso de manu-factura de aros, junta desoldadura con la superfi-cie de aletas despus delproceso de escarfeado.

A B


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JULIO 201322

La soldadura por lser consumemucho menos energa elctrica que losprocesos de soldadura por resistencia atope y centelleo. Por ejemplo, la mquinade soldadura de junta a tope que se usaen la fbrica de aros para rueda de HayesLemmerz Janta es de 960 kW, pero un

lser de fibra de 50 kW (su eficiencia co-nexin a pared es ms del 25%) consumesolamente 200 kW. Los lseres producen zonas de solda-dura ms estrechas en comparacin conotros procesos de soldadura. Generalmente, no hay necesidad dematerial de aporte en la soldadura lser. Es posible aplicar una junta a traslapecon soldadura lser durante la operacinde soldadura del aro al disco. Ocurren menores distorsiones trmi-cas usando la soldadura lser al compa-

rarla con la soldadura por arco metlicoprotegido con gas y arco sumergido. Al usar soldadura lser y placa enblanco a la medida, es posible fabricarlos aros con diferentes grosores de pared

y diferentes propiedades mecnicas lo-cales en diferentes regiones segn las dis-tribuciones de carga en las condicionesde servicio. El peso de las partes puedereducirse de esta manera.

Las desventajas del lser incluyenlas siguientes: Los bordes a unir con la soldaduralser deberan tener una zona tersa ciza-llada. Antes y durante el proceso de sol-dadura debe haber casi cero abertura deraz entre los bordes adyacentes, de otramanera no se puede obtener buena cali-dad en las juntas. Un aparato de sujecin o una cons-truccin especial es requerida en la sol-dadura lser, como lo es en la soldaduraa tope por resistencia y centelleo. Las condiciones ambientales (polvo yhumedad, por ejemplo) deben ser ade-cuadas para el lser.

Ensayos y resultados

Para determinar si la soldadura lser

es un mtodo prctico para usar, se sol-daron materiales de los aros de aceropara rueda usando soldadura lser y sol-dadura a tope por recalcado. Las probe-tas para los ensayos fueron retirados demateriales soldados. Estas probetas fue-ron sujetas a ensayos de doblado y ten-sin, y sus valores de dureza Vickers semidieron.

El material usado en los experimentos

fue acero de 6 mm de grosor (RSt 44-2)S275J2G3 (DIN EN1002), el mismo ma-terial usado en la fabricacin de aros deacero para rueda. Las propiedades mec-nicas y qumicas del material se muestranen las Tablas 1 y 2 respectivamente.

Las dimensiones de los materiales sol-

dados se muestran en la Fig. 5. El mate-rial soldado con soldadura por resisten-cia a tope fue sujeto a proceso de pulidode bordes y escarfeado despus de la ope-racin de soldadura en cuestin. El ma-terial soldado se cort de la regin apla-nada y las muestras para los ensayos seretiraron de la parte.

El material soldado con el lser fue to-mado de la lnea despus de las opera-ciones de doblado y aplanado y despusinterrumpido de la regin alisada. Antesde soldar, los bordes del material se ma-

quinaron para evitar cualquier defectodurante la soldadura debido al corte connavajas y el proceso de ranurados. En elproceso mecnico de corte, no de pudie-ron obtener bordes totalmente planos yalgunas veces se dio la curvatura en losbordes debido a la fuerza de las hojas decorte o las herramientas.

El material preparado se sold conuna mquina Trumpf HD 4006 Nd:YAG

Fig. 5 Dimensiones de las

muestras y probetas sol-

dadas despus de la sol-

dadura de juntas a tope con

lser.

Fig. 6 Mquina lserNd:YAG 4000-W y mecan-ismo robtico de soldadura.

Fig. 7 Aperturas de sujecin para launin a tope de los materiales con lser.

Tb 1 Propeddes Mecncs de Acero (RSt 44-2) S275J2G3

Resstenc Fuenc Re (N/mm2) Resstenc Trccn Rm (N/mm2) Eoncn-% A

mn. mn. mks mn.

275 410 510 28

Tb 2 Propeddes qumcs de cero (RSt 44-2) S275J2G3

% C % S % Mn % S ppm N % A % Cu+Cr+N

mks. 0.18 01.150 mks. 0.020 mks. 0.008 mks. 90 0.02 mks. 0.30

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4000-W y un robot Arcmate120i Fanuc

Fig. 6. El proceso de soldadura se

aplic por doble lado. La razn para esto

es que aunque el lser tiene suficiente po-

tencia para soldadura por un solo lado, el

aparato que sujetaba las partes para la

operacin no era adecuado para ello. Un

aparado adecuado para juntas a tope se

muestra en la Fig. 7. Durante la opera-

cin de soldadura lser, la potencia lser

P = 2500 W, longitud de foco f = 150 mm,

velocidad de soldadura V = 8 mm/s, y

flujo de gas Ar = 7.5 L/min, parmetrosBPP: 25 mm*mrad fueron usados para

los ensayos muestra.

Propiedades de lasoldadura

Despus del proceso de soldadura

lser, la apariencia de las juntas de sol-

dadura fue evaluada. No se observaron

grietas en la superficie del material de-

bido al proceso de soldadura, y se obtu-

vieron juntas de soldadura bastante regu-

lares y tersas que no requirieron

procesamiento adicional. El ancho de la

junta fue de 2 a 2.5 mm. La apariencia dela soldadura lser se muestra en la Fig. 8.

No hay socavado en la superficie de las

juntas de soldadura. Ocurri una lnea en

medio de la junta. La razn de esto fue el

influjo de metal fundido en el ojo de ce-

rradura, que se forma en tanto la cabeza

del lser se mueva hacia adelante durante

el proceso de soldadura. La lnea es re-

gular y continua y muestra que se pueden

lograr juntas de buena calidad. De hecho,

la macro vista verific estos supuestos.

No se determinaron defectos en la macro

seccin de la soldadura como porosidad

y fusin incompleta. Se obtuvo un a ZAT

estrecha como se esperaba. La compara-cin de la apariencia de la junta de sol-

dadura por resistencia a tope y lser se

Fig. 8 Superficie de la junta de soldadura a tope con lser.

Fig. 10 Perfil de dureza de la soldadura de juntas a topecon lser. WM = metal de soldadura, HAZ = zona afectadatrmicamente, BM = material base.

Fig. 11 Diagrama de elongacin de fuerza de la junta desoldadura a tope con lser.

Fig. 9 Una comparacin de las muestras soldadas conlser y por resistencia a tope.

Tb 3 Vores de ensos de tensn

Nmero de probet de Resstenc Resstenc Eoncn-% A Reduccn en

enso de tensn: fluenc Re: trccn Rm: re (% Z)

(N/mm2) Rm (N/mm2)

1 364.58 441.14 30.01 63.0

2 372.16 464.09 26.2 68.2

3 352.3 419.24 31.06 62.5

Meds 363.01 441.49 29.09 64.6


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24/60

muestra en la Fig. 9.Nuestro estudio de las propiedades de

las soldaduras inici con el ensayo de mi-crodureza. La zona de fusin y el metalbase fueron examinados. Se aplic unacarga (F) de 19.64 N durante 10 s entodos los ensayos de dureza. Cuando ladureza de la soldadura lser se comparcon la soldadura por resistencia a topepor recalcado, la dureza de la soldaduralser fue aproximadamente 25 Vickersmayor que en el centro de la zona de fu-sin Figura 10.

Se haba pensado que la razn de losvalores de dureza ms altos era el efecto

de una tasa de enfriamiento ms rpidade la zona de fusin con la soldaduralser.

Los ensayos de tensin fueron aplica-dos de acuerdo con el estndar de 1996,287 EN 895. Al final de los ensayos detensin, se obtuvieron diagramas quecontenan propiedades muy cercanas almetal base Fig. 11. Las fracturas ocu-rrieron bastante lejos de las zonas de fu-sin Fig. 12. Esta situacin muestra quelas juntas tienen suficiente resistencia.Los valores de los ensayos se muestran en

la Tabla 3. Con el objetivo de someter aprueba la ductilidad de las probetas desoldadura, se llevaron a cabo ensayos dedoblado de tres puntos de acuerdo conEN 910.

Las dimensiones de las probetas fue-ron 6 24 180 mm. Al final del ensayode doblado, no se observaron grietas enlas probetas como se muestra en la Fig.13. Se ha determinado que no hubo em-peoramiento de las propiedades mecni-cas y tecnolgicas de los materiales de larueda de acero soldados despus de losensayos de doblado de tres puntos.

Conclusin

Despus de la evaluacin por mediode ensayos de tensin, ensayos de do-blado de tres puntos, ensayos de dureza, ymacro vistas, las propiedades de los arosde acero para rueda de soldados con lserfueron considerados suficientementebuenos para usarse en este proceso en laproduccin en la industria automotriz. Los resultados de los ensayos no die-ron desventajas para las soldaduras lseral compararlas con las soldaduras por re-sistencia a tope y centelleo en trminosde propiedades mecnicas y tecnolgicas,

y los aros de acero para ruedas soldadoscon lser fueron de buena calidad. Lasfracturas ocurrieron bastante lejos de laszonas de fusin, y la dureza de la solda-dura lser fue mayor en el centro de lazona de fusin; sin embargo, no se obtu-

vieron valores altos. No se observarongrietas el final del ensayo de doblado y laductilidad fue buena. Debido al consume ms bajo de ener-ga, la soldadura lser tiene grandes ven-tajas. Adems, no hay necesidad del pro-ceso adicional de acabado que se

requiere despus de la soldadura a topepor recalcado y por centelleo con el pro-ceso de escarfeado, lo cual pudiera con-ducir a la aparicin de muescas durantela operacin del formado en fro. Es posible crear nuevos diseos ms li-geros y rgidos, y la soldadura por lser sepuede optimizar para la fabricacin dearos.

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A1, Rivoli (Torino).5. BBS International GmbH,

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JULIO 201324

Fig. 13 Probetas soldadas con lser a las que se lesaplic ensayos de doblado.

Fig. 12 Probetas de ensayos de tensin despus del

ensayo. Como se ve, ocurrieron fracturas en la regin del

metal base.

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Resumen deAWS Weldmex 2013

MonterreyPOR CARLOS GUZMN

JULIO 201326

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L

a exposicin AWS Weldmex-FABTECH-MetalformMxico continu rompiendo rcords de asistencia y es-

pacio de exhibicin en Monterrey este pasado mayo. Laasistencia aument en 32%, para un total de 9,396 personas,en comparacin al mismo evento en Monterrey del 2011; y elespacio de exhibicin se expandi en un 14%, con un total de7,200 metros cbicos. El evento es la muestra de manufacturams grande en Amrica Latina y contina apoyando el creci-miento del campo de la manufactura y cumpliendo con la de-manda de nuevos equipos en el mercado latinoamericano.

El panorama positivo para la manufactura en Mxico se hizoevidente durante el evento del presente ao. La exhibicin pre-sent a 384 expositores de Norteamrica, Asia, Europa, ReinoUnido e India que ven en Mxico un acceso para el mercadode los Estados Unidos. Entre las grandes compaas que asis-tienron estuvieron Caterpillar, PEMEX, John Deere, Whirl-pool, GM, Volkswagen, Ford, Bombardier, Lear, Magna, ySiemens, por ejemplo.

A lo largo del evento los asistentes expresaron que la exhi-bicin era el lugar exacto en donde estar para ver las ltimastecnologas, ver demostraciones de equipos y conctarse en per-

sona con suplidores que ofrecen soluciones y ayuda a obtenermejores resultados, coment Chuck Cross, director de la expo.Varios asistentes me dijeron que era el mejor show que habanasistido en Mxico. Es ms, nuestra expo gan el premio demejor evento en el Norte de Mxico en el 2011, dijo Cross.

El evento combinado se alterna cada ao entre dos ciudadesprincipales: Monterrey y la Ciudad de Mxico. Juntos, AWSWeldmex, FABTECH Mxico y Metalform Mxico exhiben tec-nologas para productos de corte y soldadura, proyeccin tr-mica, equipo de seguridad y acabado para metales, productospara el formado metlico, incluyendo productos de fabricacin,doblado, ensamblaje y formado, estampado metlico y de he-

rramientas y dados, incluyendo el corte plasma y lser, proce-samiento de bobinas, rolado, mquinas para corte y sierras,fabricacin estructural y de placa, herramientas, prensas, ciza-llas, perforadoras, y equipo para tubera. El evento es patroci-nado por la Sociedad Americana de (AWS, por sus siglas eningls), la Asociacin Internacional de Fabricantes y Manufac-tureros (FMA), la Sociedad de Ingenieros en Manufactura(SME), y la Asociacin de Formado de Precisin de Metal(PMA).

El prximo evento est planeado entre mayo 6 y 8, 2014 enla Ciudad de Mxico.

A continuacin les presentamos algunos de los productosrelacionados con soldadura que estuvieron en exhibicin en la

seccin de AWS Weldmex.

AWS Weldmex-FABTECH-Metalform Mxicocontina rompiendo rcords

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3M Adflo

La conocida compaa 3M presentsu sistema de purificacin de aire Adflo,que en la configuracin mostrada incluyeel respirador de aire purificado motori-zado y el casco de soldar 9100 FX-Air, elcual tiene ventanas laterales y filtro p-tico 9100X con oscurecimiento autom-tico y tonalidades 5, 8, y 9-13. El sistemade filtracin incluye prefiltro, filtro departculas, filtro para gases, filtro paraolores, batera de NiMH que carga en 4horas y opera por 8 horas, indicador defiltro, fuerza del flujo de aire ajustable,unidad turbo inteligente, y un sello facialflexible. 3M, www.3m.com.

Electrodos Bohler

La compaa Alemana Bohler ya cum-pli 50 aos de presencia en el mercadomexicano, y actualmente tienen oficinasen Guadalajara, Monterrey, y Veracruz.

La compaa ofrece una amplia gama deconsumibles como electrodos, alambresslidos, varillas, alambres tubulares, ymaterial para arco sumergido para apli-caciones como aceros de baja aleacin,aleaciones para tuberas, aceros de altaresistencia a la friccin, aleaciones crio-gnicas, aceros resistentes a la fluencia yaltas temperaturas, aceros inoxidables re-sistentes a la corrosin, aplicaciones es-peciales de baja temperatura, aleacionesbase nquel y aleaciones no ferreas. Boh-ler, www.bsmex.com.mx.

Bug-O

Bug-O Systems tuvo en exhibicin va-rios sistemas automatizados para solda-dura y corte. El Universal Bug-O-Matic(Fig. 3) es una unidad compacta quecombina un poderoso sistema de propul-sin y un oscilador de precisin en unasla unidad. Es ligero y puede ser ope-

rado por una sla persona. La mquinatrabaja en todas posiciones y pueder serusada para soldaduras verticales y eleva-das. Bug-O tambin mostr las unidadesde la serie K-BUG, como el modelo K-BUG 1000, que es una mquina para sol-daduras en ngulo con un carril porttilrecto, y el K-BUG 1200, el cual es un trac-tor con control digital que incorpora unsistema de propulsin de alto rendi-miento y un perfl de ajuste de antorchamejorado. Bug-O, www.bugo.com.

Plataforma giratoriaCobraturn

MK Products son fabricantes del Sis-

tema de Soldadura Cobra. En la expopresentaron su nuevo producto, la plata-

forma giratoria digital Cobraturn paratrabajos medianos a grandes. Con una ca-pacidad de 136 kg, esta plataforma es tilpara soldar tubos y tuberas. Tiene una

velocidad variable de hasta 10 rpm y elngulo se puede ajustar entre 0 y 90 gra-dos. Adicionalmente, tiene accesorios op-cionales como un plato de 10 pulg. (Fig4), interruptor con control de velocidad

variable y llaves de sujecin. MK Pro-ducts, www.mkproduct.com.

Soldadora ESABmultiproceso

Entre los variados productos queESAB exhibi estuvo la nueva Warrior500i con alimentador Warrior Feed 304.

JULIO 201328

Fig. 3 El Universal Bug-O-Matic es una

unidad compacta que combina un poderoso

sistema de propulsin y un oscilador de pre-

cisin en una sla unidad.

Fig. 5 La nueva Warrior 500i con alimen-

tador Warrior Feed 304 es un sistema multi-

proceso diseado para soldar con losprocesos GMAW, FCAW, SMAW, GTAW.

Fig. 4 Con una capacidad de 136 kg, la

plataforma giratoria Cobraturn es til para

soldar tubos y tuberas.Fig. 1 El sistema Adflo de 3M provee fli-

tracin de aire avanzada para soldadores y

est disponible en un paquete completo que

incluye el casco 9100 FX-Air con visor de

oscurecimento automtico.

Fig. 2 Bohler ofrece una amplia gama de

consumibles como electrodos, alambres s-

lidos, varillas, alambres tubulares y materialpara arco sumergido.

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La fuente de poder inversora multipro-ceso est diseada para soldar con losprocesos GMAW, FCAW, SMAW, GTAW

y remocin de metal con electrodos decarbn que entrega hasta 500 amperios a60% ciclo de trabajo. Entre sus caracte-rsticas estn la capacidad de soldar conalambres slidos y tubulares de 0.030 a5/64; eficiente desempeo en la solda-dura con CO

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como gas de proteccin;soldadura con una amplia gama de elec-trodos revestidos, con eficiente desem-peo principalmente en los 7018 y 6010;remocin de metal con electrodo de car-bn hasta 3/8" de dimetro; control dearco ajustable, arranque caliente autom-tico, y ajuste de fuerza de arco e induc-tancia. Todos los cables tienen conexinrpida, lo que reduce el tiempo de insta-lacin, e incluye una cubierta protec-tora y cinta de alivio de tensin paramayor durabilidad de los cables. ESAB,www.esab.com.

Consumibles etal

La compaa mexicana Etal ofrececonsumibles para soldadura por resisten-cia, amplia gama en soldadura de aporte,diseos especiales de contactos elctri-cos, forja y fundicin en variedad de ta-maos y formas, y exporta amalgamadental a Centro y Sudamrica. Etal tuvoen muestra ejemplos de sus productoscomo las aleaciones cobre-fsforo conbajo contenido de plata, aleaciones dealto contenido de plata con cadmio, ma-terial para soldaduras de baja tempera-tura de fusin (base estao), aleacinRBCuZN-C en varillas desnudas y rollo,

y varillas para soldadura de aluminio.etal, www.etal.com.mx.

Alimentador de hilo VR5000 Case de Fronius

Fronius present un nuevo alimenta-dor de hilo VR 5000 Case (para carrete

de hilo D200,

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