informe de soldadura smaw de acero inoxidable.docx

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOCARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

PRÁCTICA N°4

1.- TEMA:

“SOLDADURA DE ACERO INOXIDABLE POR PROCESO SMAW”

2.- OBJETIVOS:

2.1. Objetivos Generales.

Realizar un cordón de soldadura mediante el proceso SMAW en placas de acero

inoxidable.

2.2. Objetivos Específicos.

Determinar el tipo de electrodo que se va a utilizar de acuerdo al tipo de acero

inoxidable.

Identificar los parámetros necesarios para realizar un proceso de soldadura SMAW

como elvoltaje, amperaje.

Determinar la separación mínima de la junta a soldar de acuerdo al espesor de la

placa.

Realizar el diagrama de Schaeffier para cada una de la junta soldada.

3.- DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERILES:

3.1 Equipos:

Soldadora SMAW

Pie de rey o Calibrador

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PRÁCTICA N°4

Placa de acero inoxidable 310de 1 mm de espesor

Placa de acero inoxidable 304 de 2 mm de espesor



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PRÁCTICA N°4


Cepillo de alambre

4.-MARCO TEÓRICO:

4.1. Soldadora eléctrica1

Fig. 1http://www.maquinas.prevencionlaboral.com/contenido/quees74.asp

El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la creación y

mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica llamada electrodo, y la pieza

a soldar. El electrodo recubierto está constituido por una varilla metálica a la que se le da el

nombre de alma o núcleo, generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento

de sustancias no metálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según las

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http://www.maquinas.prevencion-laboral.com/contenido/quees74.asp


PRÁCTICA N°4

características que se requieran en el uso. El revestimiento puede ser básico, rutílico y

celulósico. Para realizar una soldadura por arco eléctrico se induce una diferencia de

potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual se ioniza el aire entre ellos y

pasa a ser conductor, de modo que se cierra el circuito. El calor del arco funde

parcialmente el material de base y funde el material de aporte, el cual se deposita y crea el

cordón de soldadura.1

La soldadura por arco eléctrico es utilizada comúnmente debido a la facilidad de transporte

y a la economía de dicho proceso.1

Fue el primer método aplicado con grandes resultados, no solo de orden técnico, sino

también de orden económico, ya que este proceso permitió el desarrollo de procesos de

fabricación mucho más eficaces, y que hasta hoy en día solamente han sido superados por

modernas aplicaciones, pero que siguen basándose en el concepto básico de la soldadura al

arco con electrodo auto protegido.

Fig. 2 (Universidad de Tarapacá, Departamento de Mecánica, Facultad de

Ingeniería, Arica – Chile, [email protected])

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PRÁCTICA N°4

4.2. El Cordón de Soldadura

Fig. 3 http://www.slideshare.net/danie87leal/cordonsoldadura)

a). Zona de soldadura: Es la zona central, que está formada fundamentalmente por el

metal de aportación.

b). Zona de penetración. Es la parte de las piezas que ha sido fundida por los electrodos.

La mayor o menor profundidad de esta zona define la penetración de la soldadura.

Una soldadura de poca penetración es una soldadura generalmente defectuosa.

c). Zona de transición. Es la más próxima a la zona de penetración.

Esta zona, aunque no ha sufrido la fusión, sí ha soportado altas temperaturas, que la han

proporcionado un tratamiento térmico con posibles consecuencias desfavorables,

provocando tensiones internas.2

Las dimensiones fundamentales que sirven para determinar un cordón de soldadura son la

garganta y la longitud.

La garganta es la altura del máximo triángulo isósceles cuyos lados iguales están

contenidos en las caras de las dos piezas a unir y es inscribible en la sección transversal de

la soldadura.2

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PRÁCTICA N°4

4.3. Soldaduras a Tope

Deben ser continuas en toda la longitud y de penetración completa.

Debe sanearse la raíz antes de depositar el primer cordón de la cara posterior o el

cordón de cierre.

Cuando no sea posible el acceso por la cara posterior debe conseguirse penetración

completa.

Cuando se unan piezas de distinta sección debe adelgazarse la mayor con

pendientes inferiores al 25%.3

Fig. 4 (http://es.wikipedia.org/wiki/tiposdejuntas)

4.4 Clasificación De Los Aceros Inoxidables

Los aceros inoxidables se dividen de acuerdo con su Microestructura en cinco grupos:

1. Ferríticos

2. Martensiticos

3. Austeniticos

4. Dúplex

5. Endurecidos por precipitación

2. Aceros inoxidables al cromo. Serie 400 ferríticos y martensiticos.4

Esta familia de Aceros Inoxidables debe su existencia a la adición solo de Cr y son

llamados Aceros Inoxidables al Cromo o serie 400. Por tener menos elementos de aleación

que los Austeníticos su costo es de aproximadamente el 70% del costo de un acero

Austenítico. Metalúrgicamente el Cr es un formador de Ferrita (Ferrita es la estructura

cristalina cúbica centrada en el cuerpo del Hierro / Acero al C, a temperatura ambiente) y

composiciones con 11 a 14 % Cr pueden ser tratadas térmicamente (por ejemplo tip os 410,

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http://es.wikipedia.org/wiki/tiposde


PRÁCTICA N°4

420, 440). Calentando estas aleaciones aproximadamente a 980ºC se Austenizarán y luego,

debido a la alta templabilidad que le confieren los elementos de aleación, con enfriamiento

aún muy lentos tales como enfriamiento al aire se transformaran en Martensita.

Dentro de la familia de los aceros Inoxidables con solo Cromo (serie 400) podemos

encontrar dos grupos, los aceros Ferríticos y los Martensíticos.4

4.5 Proceso De Soldadura Gmaw

En el proceso GMAW se genera un arco eléctrico entre un electrodo continuo de metal de

aporte y la pileta soldada. Este proceso es usado con la protección de un gas externamente

suministrado, y sin la aplicación de presión.

La aplicación primaria de este proceso fue en la soldadura de aluminio, por lo que sé

denominada MIG (Metal inerte gas). Avances posteriores aplicaron este proceso a la

soldadura de aceros con menores densidades de corriente y el uso de gases y mezclas de

gases reactivos (CO2).

Una variación de este proceso es el uso de un electrodo tubular dentro del cual hay un

núcleo constituido por polvos metálicos (Metal -Cored).

El GMAW es un proceso semiautomático, no obstante con una máquina apropiada puede

automatizarse. Con este proceso pueden soldarse todos los metales de importancia

comercial.5

4.5.1Ventajas Y Limitaciones:

Los beneficios más importantes de este proceso son:

1. Es el único proceso de electrodo consumible que puede servir para soldar todos los

metales y aleaciones comerciales

2. Por ser el electrodo un alambre continuamente suministrado no existe limitación de

tamaño.

3. Permite soldar en todas posiciones.

4. Se logran tasas de deposición superiores al proceso con electrodo revestido.

5. Las velocidades de soldadura son más altas.

6. Cuando se utiliza transferencia spray, se logra mayor penetración que con la

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PRÁCTICA N°4

Soldadura manual, lo que permite el uso de soldaduras de filete más pequeñas para obtener

una resistencia mecánica equivalente. 5

Fig. 5 (Universidad de Tarapacá, Departamento de Mecánica, Facultad de

Ingeniería, Arica – Chile, [email protected])

5.-PROCEDIMIENTOS A SEGUIR EN LA PRÁCTICA:

1. Se procedió a la preparación de las probetas, para lo cual se cortó las placas hasta

que se acomoden a las medidas adecuadas para realizar cordón de soldadura.

2. El corte de las placas se realizó con una cizalla manual.

3. Con todas las placas cortadas, verificamos que las juntas tengan una correcta

alineación entre ellas, para luego no tener problemas al momento de soldar.

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PRÁCTICA N°4

4. El proceso de soldar se realizó con una soldadora SMAW, para ello se determinó el

amperaje y el tipo de electrodo a soldar para cada tipo de junta de acero inoxidable.

5. Se colocó el equipo de protección personal (Casco, Guantes, Muleta).

6. Colocamos la junta a soldar en la cámara de suelda y encendemos la soldadora.

7. Procedemos a realizar el cordón de soldadura.

8. Ya terminado el cordón, retiramos la junta de la cámara tomando las debidas

precauciones ya que se encuentra a altas temperaturas.

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PRÁCTICA N°4

9. Con un cepillo u una lija retiramos la escoria y salpicaduras que se encuentran en la

junta.

6.- CÁLCULOS Y RESULTADOS

6.1.- Cálculos:

Selección del Electrodo:

Metal base 1:

Acero AISI 304

Catálogo de BOHLER

Composición química [%].-

[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.5)

[ Cr ]=19.75

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.05 )+0.5(1.4 )

[ ¿ ]=12.2

Material de aporte 1:

Catálogo de AGA

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[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.7)

[ Cr ]=20.1

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.02 )+0.5(0.7)

[ ¿ ]=11


ElectrodoAWS E 316L – 16

Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.8)

[ Cr ]=20.2

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=12+30 (0.03 )+0.5(0.8)

[ ¿ ]=13.3


Electrodo AWS E 309L – 16

Catálogo de AGA

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PRÁCTICA N°4


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=23+2.5+1.5(0.9)

[ Cr ]=26.9

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=13.5+30 (0.025 )+0.5(0.80)

[ ¿ ]=14.7


Electrodo AWS E 310 – 16

Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=26+1.5(0.7)

[ Cr ]=27.1

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=21+30 (0.1 )+0.5(1.2)

[ ¿ ]=24.6



Catálogo de AGA

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PRÁCTICA N°4


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=30+1.5(0.8)

[ Cr ]=31.2

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.12 )+0.5(1.80)

[ ¿ ]=14.5

SELECCIÓN DEL ELECTRODO PARA ACEROS INOXIDABLES AISI 304

El electrodo que se aconseja es el AWS308L-16 ya que no se encuentra en los rangos

permisibles del 5% al 8% de ferrita como se puede observar en el diagrama de Schaeffler.

Metal base 2:

Acero AISI 310

http://translate.google.com.ec/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.teknikgroup.com/4.htm

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PRÁCTICA N°4


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=26+1.5(1.5)

[ Cr ]=28.25

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=22+30 (0.25 )+0.5(2)

[ ¿ ]=30.5



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.7)

[ Cr ]=20.1

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.02 )+0.5(0.7)

[ ¿ ]=11



Catálogo de AGA

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PRÁCTICA N°4


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.8)

[ Cr ]=20.2

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=12+30 (0.03 )+0.5(0.8)

[ ¿ ]=13.3



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=23+2.5+1.5(0.9)

[ Cr ]=26.9

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=13.5+30 (0.025 )+0.5(0.80)

[ ¿ ]=14.7



Catálogo de AGA

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PRÁCTICA N°4


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=26+1.5(0.7)=27.1

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=21+30 (0.1 )+0.5(1.2)

[ ¿ ]=24.6



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=30+1.5(0.8)

[ Cr ]=31.2

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.12 )+0.5(1.80)

[ ¿ ]=14.5

SELECCIÓN DEL ELECTRODO PARA ACEROS INOXIDABLES AISI 310

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PRÁCTICA N°4


permisibles del 5% al 8% de ferrita como se puede observar en el diagrama de Schaeffler,

pero al no obtener la factible disponibilidad se utilizó un electrodo AWS308L-16 que es el

más cercano a este rango.

Metal base 3:

Acero AISI 304

Catálogo de BOHLER


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.5)

[ Cr ]=19.75

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.05 )+0.5(1.4 )

[ ¿ ]=12.2

Acero ASTM A36

http://translate.google.com.ec/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.benjaminsteel.com/resources/a-36-properties


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=1.5(0.4)

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PRÁCTICA N°4

[ Cr ]=0.6

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=30 (0.25 )+0.5(1.2)

[ ¿ ]=8.1



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.7)

[ Cr ]=20.1

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.02 )+0.5(0.7)

[ ¿ ]=11



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=19+1.5(0.8)

[ Cr ]=20.2

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PRÁCTICA N°4

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=12+30 (0.03 )+0.5(0.8)

[ ¿ ]=13.3



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=23+2.5+1.5(0.9)

[ Cr ]=26.9

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=13.5+30 (0.025 )+0.5(0.80)

[ ¿ ]=14.7



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=26+1.5(0.7)

[ Cr ]=27.1

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PRÁCTICA N°4

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=21+30 (0.1 )+0.5(1.2)

[ ¿ ]=24.6



Catálogo de AGA


[ Cr ]=%Cr+%Mo+1.5 %Si+2%Nb+3%Ti

[ Cr ]=30+1.5(0.8)

[ Cr ]=31.2

[ ¿ ]=¿+30 %C+0.5 %Mn+1.5 %N

[ ¿ ]=10+30 (0.12 )+0.5(1.80)

[ ¿ ]=14.5

SELECCIÓN DEL ELECTRODO PARA ACEROS INOXIDABLES AISI 304 Y

ACERO ASTM A36

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PRÁCTICA N°4


permisibles del 5% al 8% de ferrita como se puede observar en el diagrama de Schaeffler,

pero al no obtener la factible disponibilidad se utilizó un electrodo AWS308L-16 que es el

más cercano a este rango.

6.2.- Resultados:

ELECTRODO

TIPO DE JUNTA POSICIÓN

TIPO DE ELECTRODO AMPERAJE OBSERVACIONES

AWS308L-16 junta a tope 1 G 3/32 plg 45 A La placa de 1mm fue perforada a pesar AWS308L-16 junta a tope 1 G 3/32 plg 70 A delamperaje bajo utilizado debido aAWS308L-16 junta a tope 1 G 1/8 plg 80 A (calor excesivo y espesor muy delgado)AWS308L-16 junta a tope 1 G 1/8 plg 100 A Se debe seleccionar el amperaje necesarioAWS308L-16 junta a tope 1 G 1/8 plg 110 A para que el arco de suelda sea uniforme

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica

TALLER DE SOLDADURA

Placa N°1 Acero inoxidable 310 Espesor: 1mm Tipo de Junta: A Tope

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PRÁCTICA N°4



TALLER DE SOLDADURA




TALLER DE SOLDADURA


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TALLER DE SOLDADURA




TALLER DE SOLDADURA


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PRÁCTICA N°4



TALLER DE SOLDADURA

Placa N°6 Acero inoxidable 304 - Acero A36 Espesor: 5mm Tipo de Junta:

A Tope

7.-CONCLUSIONES:

Se puede concluir que para realizar un cordón de soldadura en placas de acero

inoxidable es importante seleccionar el tipo de electrodo más adecuado para evitar

que las placas se fundan.

El corte de placas de acero inoxidable selo debe llevar a cabo en una cizalla debido

a que son de espesores pequeños.

En el proceso SMAW se debe seleccionar el amperaje y el tipo de corriente antes

de empezar a soldar.

Una ver realizada el condón de soldadura se debe realizar una limpieza superficial

con un cepillo de alambre para retirar la escoria y salpicaduras que se encuentran

en la junta.

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PRÁCTICA N°4

Dependiendo del espesor de la placa se debe seleccionar la separación adecuada de

la junta para obtener una buena penetración del material de aporte.

La característica técnica de la soldadora SMAW están claramente especificadas en

la placa de la máquina para su debida utilización.

En general, en este proceso se trabaja con corriente continua (electrodo positivo,

base negativa), y en raras ocasiones con corriente alterna.

El proceso de soldadura en placas de aceros inoxidables es más complejo ya que

estos son de espesores pequeños.

Mediante el diagrama de schaeffier se puede determinar el electrodo más adecuado

para realizar el cordón de soldadura

El proceso de soldadura SMAW es aconsejable aplicarlo en condiciones

ambientales donde la temperatura del ambiente sea baja, o zonas lluviosas.

En la placa de acero inoxidable de tipo 310 es muy difícil realizar un cordón ya que

posee un espesor pequeño por lo que se obtuvo una junta soldada con

imperfecciones.

En placas AISI 304 el electrodo aconsejable a utilizar es el AWS308L-16 ya que es

el más cercano a los rangos permisibles.

Utilizando los electrodos adecuados con su respectivo amperaje para cada placa, se

obtiene un cordón de soldadura aceptable.

Los aceros inoxidables de espesor pequeños tienden a dilatarsepor la adición de

calor por el arco, en el proceso de soldadura SMAW.

Al realizar un cordón de soldadura con amperajes muy altos en el proceso SMAW

existe mucha salpicadura de material de aporte y se obtiene un cordón de soldadura

defectuoso

8.-RECOMENDACIONES:

Compartir inquietudes con el docente encargado de impartir el módulo para luego

ponerlo en práctica.

Utilizar con mucho cuidado y madures todos los equipos y materiales del taller.

Tener en cuenta todos los procedimientos que nos indica el profesor para la

realización de un buen cordón de soldadura.

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PRÁCTICA N°4

Determinar la separación adecuada entre placas para obtener una buena penetración

del metal de aporte

Se debe utilizar el equipo de protección personal adecuado para proceder asoldar

(Casco, Guantes, Muleta).

Se debe determinar la composición química de cada tipo de placa de acero

inoxidable para seleccionar el electrodo más adecuado.

Al finalizar la práctica se debe realizar una limpieza del taller y dejar todos los

equipos en su lugar.

Se debe regular el amperaje adecuado para el proceso SMAW, para evitar que

haya exceso de salpicaduras o la placa soldada se perfore.

Cortar la corriente antes de hacer cualquier modificación en el equipo de soldar.

Para el acero inoxidable, debido a que son placas de espesores muy pequeños es

aconsejable realizar el corte en una cizalla.

Seleccionar el tipo de amperaje y voltaje antes de proceder a soldar.

Cerciorarse de que este bien aisladas las pinzas porta electrodos y los bornes de

conexión.

No mirar directamente al arco voltaico. La intensidadluminosa puede producir

graves lesiones en el sistema visual.

Ser un poco más ordenados y limpios, para así tener un ambiente de trabajo limpio

durante las prácticas.

Se recomienda poner más énfasis de parte de los interesados en este caso en los

estudiantes en la práctica.

9.-BIBLIOGRAFIA:

9.1. Páginas web:

(1) http://www.maquinas.prevencion-laboral.com/contenido/quees74.asp

(2) Universidad de Tarapacá, Departamento de Mecánica, Facultad de Ingeniería,

Arica – Chile, [email protected]

(3) http://www.slideshare.net/danie87leal/cordonsoldadura

(4) http://es.wikipedia.org/wiki/tiposdejuntas

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http://es.wikipedia.org/wiki/tiposde

http://www.maquinas.prevencion-laboral.com/contenido/quees74.asp


PRÁCTICA N°4

(5) Universidad Federal del Panamá, Depto. Mecánica, Brasil,

[email protected]

Catálogo de AGA.

http://translate.google.com.ec/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://

www.benjaminsteel.com/resources/a-36-properties

Catálogo de BOHLER.

AWS A5.18-95. Specification for carbon steel electrodes for SMAW.

10.-ANEXOS:

Catálogo BOHLER

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero_inoxidable

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mailto:[email protected]


PRÁCTICA N°4

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PRÁCTICA N°4

Catálogo de AGA.

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