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    SENCICO

    CURSO MODULAR SOLDADOR DE ESTRUCTURAS METLICASServicio Nacional de Capacitacin para la Industria de la Construccin - SENCICOAv. De La Poesa 351Lima 41, PerTelfono: (511) 211-6300www.sencico.gob.pe

    Documento Elaborado por: GERENCIA DE FORMACIN PROFESIONALREA DE PROGRAMACIN Y MATERIAL DIDCTICO

    Lima, Per2013SE

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  • 3GERENCIA DE FORMACIN PROFESIONAL

    MANUAL DE SOLDADOR DE ESTRUCTURAS METALICAS

    NDICE

    Contenido Pgina

    1. EL MATERIAL ACERO Y SUS PROPIEDADES 7 2. INTRODUCCIN A LA TECNOLOGA DEL SOLDEO 12

    3. FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD Y DEL MAGNETISMO 15

    4. EL ARCO ELCTRICO 28 5. FUENTES DE ENERGIA PARA EL SOLDEO POR ARCO 39 6. UNIONES SOLDADAS Y TECNICAS DE SOLDEO 54

    7. SIMBOLIZACIN DE LAS SOLDADURAS 73 8. PROCESOS DE CORTE Y RESANADO 90 9. SOLDEO POR ARCO CON ELECTRODOS REVESTIDOS 109 10. SOLDEO MIG/MAG 138

    11. SOLDEO CON ALAMBRE TUBULAR 167 12. TENSIONES Y DEFORMACIONES DURANTE EL SOLDEO 177 13. IMPERFECCIONES DE LAS UNIONES SOLDADAS 187

    14. CONTROL DE CALIDAD DE LAS CONSTRUCCIONES SOLDADAS 198

    15. CUALIFICACIN DE SOLDADORES 202

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  • 5GERENCIA DE FORMACIN PROFESIONAL

    MANUAL DE SOLDADOR DE ESTRUCTURAS METALICAS

    PRESENTACIN

    El presente documento denominado Manual de Soldador de Estructuras Metlicas se ha elaborado de acuerdo al programa curricular del curso de igual denominacin.

    El propsito de este manual es el de servir como gua en el proceso de aprendizaje del participante; as como de los docentes a cargo del desarrollo del curso, facilitando la planificacin de los contenidos y de su ejecucin ordenada y secuencial.

    Es necesario tener presente que la informacin que contiene este manual, es nicamente para el uso del SENCICO como material de estudio o de consulta, por lo que est prohibida su reproduccin parcial o total por cualquier medio.

    Cabe sealar que el manual como todo documento, ser motivo de reajustes permanentes con la inclusin de temas complementarios a los existentes o de nuevos.

    En tal sentido los aportes y sugerencias de los usuarios sern recibidas con el reconocimiento de la Gerencia de Formacin Profesional.

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  • 7GERENCIA DE FORMACIN PROFESIONAL

    MANUAL DE SOLDADOR DE ESTRUCTURAS METALICAS

    1. EL MATERIAL ACERO Y SUS PROPIEDADES

    Para su bien o para su mal el material acero es uno de los materiales que ms ha influido en la vida del hombre: es agente de adelanto y civilizacin, de destruccin y miseria, de bienestar y libertad, de poder y presin. El arado y la espada, que caracterizan a la humanidad, son de acero.

    1.1. ACEROS ESTRUCTURALESEl hierro qumicamente puro, no tiene aplicacin en la Ingeniera Civil. El hierro para ser acero tiene que ser fundido, es decir, combinado con otros elementos como carbono, manganeso, cobre, silicio, molibdeno, nquel, cromo, y tener un mnimo de impurezas, fsforo y azufre, para que sea un material utilizable. El acero es aquella aleacin del hierro que puede forjarse sin tratamiento previo ni posterior.

    El mineral hierro no se encuentra puro en la naturaleza, generalmente se encuentra oxidado, por lo que es necesario un proceso de reduccin, con el carbono y aire a presin, en los altos hornos, y dada la afinidad del O con el C, se genera CO2. El producto que resulta toma el nombre de Arrabio, que debe ser transformado en Acero mediante los llamados Hornos Convertidores. La tcnica desarrollada en la Siderurgia permite asegurar que los aceros de hoy sean productos confiables en sus propiedades.

    CLASES DE ACEROLuego de pasar por los Hornos Convertidores, el acero de acuerdo al tratamiento y al cuidado del proceso se clasifica en:

    Aceros Calmados.Son aquellos aceros a los que se les ha extrado la mayor cantidad de oxgeno de los gases de su solidificacin, lo que origina un producto con un alto grado de uniformidad en su estructura cristalina. Es un acero de alta soldabilidad adecuado para planchas y perfiles gruesos que estn sometidos a fuertes tensiones internas por las soldaduras.

    Aceros Semicalmados.Son los aceros parcialmente calmados. Se utilizan en la manufactura de perfiles estructurales, barras y planchas.

    Aceros Efervescentes.Son aceros dbilmente desoxidados. Presentan un alto grado de segregacin de elementos.

    De todos los tipos de acero que se pueden producir, los que ms interesan para la construccin son los Aceros Estructurales, adecuados para resistir esfuerzos, los que deben seguir cuidadosamente las indicaciones de las normas de fabricacin correspondientes.

    En este texto se van a seguir las Normas ASTM para la descripcin de los diferentes Grados de Aceros que ofrecen el mercado internacional, tanto para perfiles como para pernos y soldaduras. Sin embargo, cuando se crea oportuno, se mencionarn tambin las Normas ITINTEC o INDECOPI-PERU. Existen similitudes entre las Normas, como por ejemplo, la similitud que hay en el caso del acero Sider E-24 de planchas, con el acero ASTM A36.

    En un mundo cada vez ms interrelacionado es conveniente emplear designaciones de material de alcance internacional para poder aprovechar la potencia de los recientes desarrollos, en especial cuando se presentan nuevos conocimientos. Queda siempre al diseador la obligacin de utilizar el material nacional similar.SE

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    PROPIEDADES FSICO - MECNICAS DEL ACERO ESTRUCTURALPara tener una idea de las caractersticas del comportamiento del acero en resistencia y deformacin es necesario estandarizar un Ensayo Esfuerzo - Deformacin de un espcimen en traccin, y los resultados mostrarlos en un diagrama. Se debe advertir que un ensayo similar para un espcimen de ensayo en compresin dar resultados muy parecidos. La peculiaridad de estos ensayos es que son obtenidos a velocidad lenta y a temperatura ambiente como se espera que ocurra en la generalidad de los casos en la prctica. Resultados muy distintos se encontraran si esas condiciones variaran.

    Curva Esfuerzo unitario vs. Deformacin unitaria

    Se vern a continuacin, las propiedades ms importantes:

    A. Punto de Fluencia: Fy, cuando se termina la proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones en un espcimen libre de esfuerzos residuales. Los aceros estructurales mantienen un rango definido de esfuerzo constante vs. Deformacin en este nivel de esfuerzo unitario.

    B. Resistencia a la Fluencia: Fy, en ciertos aceros es necesario definir un concepto similar al anterior cuando no hay un Punto preciso de fluencia. Ocurre con aceros de alta resistencia o con tratamiento en fro. Se acepta, entonces como un valor adecuado.

    C. Lmite de Proporcionalidad: Fp, en ensayos con aceros no tratados trmicamente (recocido) y que son la mayora, se observa que se pierde la proporcionalidad antes de llegar al Punto de Fluencia y ello se debe a la presencia de los llamados Esfuerzos Residuales que se generan en el elemento cuando este se enfra luego de su laminado en caliente.

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  • 9GERENCIA DE FORMACIN PROFESIONAL

    MANUAL DE SOLDADOR DE ESTRUCTURAS METALICAS

    Los esfuerzos residuales, que pueden ser de compresin o de traccin, se suman algebraicamente a los esfuerzos del ensayo y cambian el comportamiento esperado en el espcimen. Como hay estructuras que van a ser estudiadas en el rango elstico, es conveniente que se conozca el Lmite de Proporcionalidad, as:

    Fp = Fy 10 ksi (Fy 705 Kg. /cm2) para perfiles laminados en caliente,Fp = Fy 16 ksi (Fy 1130 Kg. /cm2) para perfiles soldados.

    D. Resistencia a la Fractura: Fu, el esfuerzo de falla del espcimen. (Fu = 58 ksi para Acero A36,Fu = 4080 Kg. /cm2).

    E. Ductibilidad: Propiedad del acero que permite que se deforme grandemente antes de fracturarse.

    F. Mdulo de Elasticidad: Es la relacin entre el esfuerzo y la deformacin en el rango elstico. E = 29,500 ksi (2100000 Kg. /cm2) para todos aceros, cualquiera sea su grado o aleacin, por lo que se considera que es la caracterstica que los agrupa y los diferencia apropiadamente.

    G. Mdulo en la zona de endurecimiento por deformacin: Es, aproximadamente 490000 Kg/cm2. Este endurecimiento final explica la resistencia encontrada en elementos de acero que han sobrepasado la zona plstica.

    H. Relacin de Poisson = t/ 1, se denomina a la relacin entre la deformacin transversal y la longitudinal del acero para un determinado rango de esfuerzos: = 0.3. se usa para definir el comportamiento de planchas cuando son sometidas a fuerzas de borde.

    I. Mdulo de Elasticidad en Corte: G, Relacin entre el esfuerzo en corte aplicado y la deformacin correspondiente en el rango en el elstico. De la teora de elasticidad se conoce la siguiente relacin:

    G = E / [2(1+)], G = 11,300 ksi (800000 kg/cm2) para los aceros estructurales.

    J. Tenacidad del acero: Capacidad para absorber energa y se mide por el rea encerrada dentro de la curva Esfuerzo-Deformacin.

    K. Densidad especfica del acero: 7.85

    L. Soldabilidad: Capacidad del acero a ser soldado y depende de la composicin qumica del material y es muy sensitiva al contenido del carbono en su masa. Hay aceros que no son soldables o difcilmente soldables, por lo que requieren un tratamiento especial.

    Adems del ensayo a la traccin que se ha mostrado, hay otros ensayos normalizados que permiten discernir la calidad del acero que se piensa usar y que brevemente se explica a continuacin:

    Ensayo de Doblado, para averiguar la ductilidad del acero para el plegado de las planchas en la formacin de perfiles livi