Problemas de fabricación de metales resueltos: Técnicas expertas de soldadura y corte

Descubra soluciones eficaces para los problemas habituales de la fabricación de metales, incluidas las técnicas de soldadura y corte. Aprenda sobre la preparación del material, la configuración del equipo, la automatización y mucho más para obtener resultados consistentes y de alta calidad en el trabajo del metal.

Problemas de fabricación de metales resueltos: Mejor para las técnicas de soldadura y corte

La fabricación de metales desempeña un papel vital en industrias como la automovilística, la aeroespacial y la manufacturera. Los fabricantes cortan, doblan, sueldan y dan forma a las materias primas en componentes y estructuras precisas. Sin embargo, fabricación de chapa metálica puede presentar retos: los cortes pueden ser imperfectos, las soldaduras pueden contener defectos y los trabajos pueden sufrir retrasos. Los problemas surgen por una configuración incorrecta del equipo, medidas de seguridad inadecuadas, formación insuficiente y falta de procesos de control de calidad.

Este artículo presenta soluciones para los problemas habituales de la metalurgia centradas en las técnicas de soldadura y corte. Cubriremos las mejores prácticas para preparar los materiales, configurar el equipo, desarrollar habilidades y garantizar la calidad. Abordando los problemas de forma sistemática, los fabricantes pueden minimizar los errores de producción, maximizar la eficacia y el rendimiento, y producir piezas según normas estrictas.

Preparación del material:

La preparación minuciosa de los materiales base es crucial para el éxito de las técnicas de soldadura y corte. La suciedad, el aceite, la pintura y los óxidos deben eliminarse de las superficies de los materiales para permitir la fusión y una unión adecuada. Los contaminantes introducen inconsistencias, causan porosidad o agrietamiento e impiden el rendimiento del equipo.

Para el acero, el amolado es el método de preparación más eficaz. Crea una superficie fresca y uniformemente rugosa, óptima para la soldadura. Las muelas de alambre o los discos abrasivos revestidos funcionan bien. Cuando el esmerilado no resulte práctico, considere la posibilidad de lijar con papel de grano grueso o lana de acero.

El aluminio requiere una limpieza especial. Su capa de óxido nativa es mucho más fuerte que la del acero y no se desgasta fácilmente. Los métodos químicos son los que mejor funcionan. Sumergir las piezas en una solución de hidróxido sódico o potásico a 150-180°F disuelve los óxidos en cuestión de minutos. Desengrase siempre primero el aluminio utilizando disolventes como el alcohol desnaturalizado. El acero inoxidable se beneficia tanto de los tratamientos mecánicos como de los químicos. Taladrado y rectificado con una muela de óxido de aluminio o carburo de silicio prepara para las técnicas de soldadura y corte. A continuación, la inmersión en una solución de ácido cítrico o nítrico graba la superficie y elimina las manchas.

Configuración del equipo de soldadura:

El ajuste y la configuración adecuados de las fuentes de potencia y los sopletes de soldadura influyen significativamente en el rendimiento y los resultados del proceso. Los operarios deben optimizar el voltaje, la velocidad del hilo y los ajustes del flujo de gas en función del tipo y el grosor del material.

Por ejemplo, la soldadura MIG de acero suele utilizar un voltaje de 18-25 V y velocidades de alimentación de alambre de 150-500 pulgadas por minuto para secciones finas a gruesas. Añadir celulosa o gas de protección CO2 a 15-30 pies cúbicos por hora protege el charco de soldadura.

Soldadura por impulsos magnéticos El aluminio requiere un voltaje aún más bajo (10-15V) para un mayor control del hilo. Los gases de mezcla inertes como el argón-helio proporcionan una fusión superior en comparación con el argón puro. El flujo extra de gas, alrededor de 1,5 veces el estándar del acero, elimina mejor la oxidación. La posición de las técnicas de soldadura y corte y la geometría de la unión también dictan los ajustes del equipo. Las soldaduras verticales hacia arriba acumulan salpicaduras con facilidad, por lo que bajar el voltaje 0,5-1V evita la formación de escoria. Las uniones de esquinas exteriores en tuberías gruesas necesitan un mayor avance del hilo para un relleno adecuado del cordón? Mecanismos como los rodillos impulsores, el revestimiento de la antorcha y la punta de contacto se desgastan con el tiempo.

Compruebe regularmente que no estén apretados, que no presenten grietas y que no se acumule suciedad que impida la alimentación del alambre. Sustituya los consumibles antes de que se degrade su rendimiento. Todo el cableado que alimenta el equipo de técnicas de soldadura y corte debe tener el tamaño adecuado para evitar el sobrecalentamiento bajo una carga de trabajo. La seguridad contra incendios también es crítica: mantenga los espacios limpios y secos con extintores cercanos. Con unos ajustes optimizados de la máquina, los fabricantes producen soldaduras más fuertes y de mayor calidad.

Preparación del equipo de corte:

Ya sea plasma, oxicorte, láser o agua ET, mecanizado de vanguardia Los equipos de corte por plasma requieren un cuidadoso calibrado y ajuste de la máquina para obtener resultados precisos. En el caso de las antorchas de plasma, la corriente, la presión del gas y la velocidad de corte trabajan en tándem. Las presiones adecuadas de aire y gas plasma producen un arco y una calidad de corte óptimos a velocidades de desplazamiento elevadas. Las presiones demasiado restringidas cortan con demasiada lentitud, mientras que los flujos excesivos soplan metal fundido y disminuyen el control del corte.

La configuración del oxicorte se centra en la mezcla de gases y las presiones. El acetileno corta bien el acero con 25-30 psi de oxígeno y 10-15 psi de acetileno en el soplete. Ajuste las presiones al alza o a la baja en función del grosor y del material que vaya a cortar para controlar la forma de la llama y los efectos de la oxidación.

Las cortadoras láser implican alinear los espejos, enfocar las lentes y ajustar el tamaño del punto, la potencia y el gas de asistencia. Las chapas más densas requieren un punto enfocado más pequeño, mientras que las chapas más gruesas se sueldan con haces más grandes y menos concentrados.

Corte por chorro de agua Estos sistemas implican el ajuste del tamaño de la boquilla, la velocidad de alimentación del abrasivo y la presión del agua en función de la dureza del material, el grosor y los atributos de calidad de corte deseados, como la calidad del borde frente a la velocidad.

Todos los sopletes de oxicorte necesitan depósitos y componentes del soplete limpios y en buen estado, además de componentes adecuados de filtración y regulación de la presión. La seguridad contra incendios sigue siendo crítica con los sopletes de oxicorte, independientemente de la calidad de la configuración. Con máquinas optimizadas, los fabricantes cortan de forma repetible y productiva.

Técnicas de soldadura:

El dominio de las técnicas de soldadura y corte garantiza unas uniones fuertes y sin defectos que cumplen los requisitos de la aplicación. Para SMAW técnicas de soldadura En acero fino, mantenga un patrón de tejido circular pequeño a 7-15 pulgadas por minuto con 2-5 grados de inclinación de la punta del electrodo. El amperaje depende del tamaño del electrodo - las varillas de 1/8″ funcionan bien a 80-120A.

Con GMAW, sujete la antorcha con un ángulo de empuje de 15 grados y desplácese siguiendo un ligero patrón de tejido. Las velocidades de desplazamiento de 80-150ipm producen buenas velocidades de avance del alambre para la fusión del material de relleno sin salpicaduras excesivas. Un recorrido adecuado de la pistola mantiene la forma de la soldadura.

La FCAW es similar a la GMAW, pero el hilo tubular desprende más humo. Tómese más tiempo para preparar una extracción de humos adecuada, especialmente en soldaduras horizontales. Sujete la pistola perpendicularmente y realice de 3 a 5 pasadas de cordón a 60-100ipm.

La SAW construye materiales de soporte rígidos rápidamente utilizando el método de alimentación de alambre síncrono y danza de arco. Realice costuras planas o verticales a 100-150ipm utilizando oscilaciones de tejido de 1/2-1″ de ancho. Optimice el recorrido para perfiles completos. Las técnicas de pasadas múltiples añaden resistencia. Para soldaduras a tope, ejecute un cordón de tejido en la raíz seguido de cordones añadiendo relleno para el tapón caliente de la segunda pasada. Las juntas solapadas requieren ligeros patrones de tejido solapados en cada borde de la soldadura.

El ajuste adecuado de la unión y la selección del metal de aportación completan soldaduras de calidad. Utilice E6013 para acero al carbono y E71T-1 para soldadura MIG de acero inoxidable. Se producen contracciones, por lo que esmerile ligeramente las juntas antes de soldar y utilice técnicas de corte. Deje enfriar entre pasadas para evitar el agrietamiento y verifique la penetración completa. En todas las técnicas, practique manteniendo una longitud de stickout constante y desarrollando una fuerza de ángulo de varilla y velocidad de desplazamiento constantes para conseguir soldaduras lisas y uniformes que cumplan los códigos y requisitos de diseño.

Técnicas de corte:

Ya sean cortes rectos, circulares o enteros de precisión, los fabricantes de metal deben dominar las técnicas de plasma, oxicorte, láser y sistemas de chorro de agua. Para el corte recto cortes por plasma en acero dulce de hasta 1/2″, desplácese a 15-25ipm manteniendo una pequeña sangría de 1/8″. Incline el soplete 10-15 grados y diríjalo con la esquina superior para obtener cortes limpios. Perfore los orificios iniciales utilizando un arco cónico y luego siga con un corte recto. Los cortes con oxicorte son más lentos y requieren un recorrido uniforme del soplete de 3-10ipm.

Controle la llama focalizada de 6-8″ con una presión uniforme sobre la rueda de corte. Entre en el corte con la punta de la llama neutra para evitar retrocesos por arrastre. Para los biseles, mueva el soplete en tándem con el ángulo de la rueda de corte. Cortadoras láser proporcionan una precisión por debajo de 0,005″ de tolerancia. Pierce comienza pulsando el haz por debajo y luego sigue con potencia de corte continuo. Las velocidades de desplazamiento de 80-400ipm dependen del material y del tamaño de la boquilla, pero mantienen un enfoque constante. Las técnicas de soldadura y corte por chorro de agua requieren mover el chorro denso perpendicularmente a 30-125ipm. Ajuste el ángulo de conicidad y el caudal de abrasivo para obtener un rendimiento de corte dependiente de la dureza. Muévase a lo largo de radios suavemente en lugar de líneas segmentadas para obtener piezas uniformes.

El corte entero se refuerza concéntricamente disminuyendo la potencia o la presión a medida que se penetra en el agujero. Los sopletes de plasma cortan dentro de la anchura de su sangría para agujeros, mientras que el oxicorte puede requerir pasadas anidadas de discos de corte de diámetro creciente de hasta 4″. Los materiales sujetados correctamente proporcionan movimientos suaves y constantes de la antorcha. Los sistemas controlados por CNC repiten las técnicas manuales de forma consistente sobre numerosas piezas. Siguiendo unas condiciones de corte optimizadas, los fabricantes dan forma a una amplia variedad de chapas y placas con precisión.

Automatización en la fabricación:

Fabricación automatización introduce mejoras de consistencia y rendimiento mediante procesos controlados por ordenador. Las máquinas CNC de plasma, láser y chorro de agua cortan piezas repetitivas a partir de trayectorias programadas casi sin utilizar las manos. Los operarios cargan los materiales en mesas automatizadas que maniobran bajo los cabezales estacionarios.

Las células de soldadura robotizadas ejecutan secuencias preprogramadas que enseñan técnicas de soldadura y corte a los brazos articulados. Los sistemas de visión guían el emparejamiento y el ajuste para una soldadura multiposición automática sin necesidad de volver a manipular las piezas. Los movimientos constantes de la antorcha, las presiones y las velocidades del robot superan la capacidad humana. Los sistemas de paletizado ofrecen una producción ininterrumpida. Los robots cargan y descargan palés de materiales en bruto y acabados de Máquinas CNC en transportadores que se dirigen a múltiples células de trabajo. El almacenamiento de inventario cercano amortigua las líneas.

Los alimentadores de rodillos automatizados proporcionan material justo a tiempo a los robots de corte por láser para una producción ajustada. Los alimentadores de barras suministran de forma similar material en barras a centros de torneado y máquinas tuberas. El software simplifica la interconexión de las máquinas mediante lenguajes comunes de programación y cinemática. Los flujos de trabajo basados en plantillas generan archivos de corte anidados y codifican secuencias de técnicas de soldadura y corte para una personalización masiva. Los integradores ayudan en la implementación y optimización.

Mientras que los elevados costes de capital exigen grandes volúmenes, la automatización ofrece precisión, repetibilidad y manipulación de piezas más grandes/pesadas más allá de las capacidades manuales. La producción híbrida equilibra la automatización con conjuntos de habilidades humanas flexibles para demandas de líneas mixtas. Juntos, impulsan el rendimiento y la calidad para operaciones de fabricación competitivas.

Conclusión:

En este artículo se esbozaban varias áreas clave que los fabricantes deben dominar para producir sistemáticamente piezas soldadas y cortadas de alta calidad con problemas mínimos. La preparación minuciosa de los materiales base mediante la limpieza y cualquier tratamiento superficial necesario sienta las bases. Configurar correctamente las fuentes de potencia y los caudales de gas de las técnicas de soldadura y corte, así como optimizar los parámetros de la máquina de corte por plasma, también son cruciales para el control del proceso y los resultados.

El desarrollo de habilidades manuales mediante técnicas como el tejido de patrones y el mantenimiento de la velocidad de las antorchas permite producir soldaduras fuertes y sin defectos y cortes de precisión. Complementar el trabajo manual con herramientas como los sistemas automatizados y la robótica ayuda a mejorar el rendimiento, la repetibilidad y la seguridad en las fábricas. Seguir las mejores prácticas en la manipulación de materiales, la configuración de los equipos y las técnicas de soldadura y corte en la fabricación resuelve muchos problemas comunes de la fabricación de metales. Esto permite a los fabricantes aumentar la eficacia de sus operaciones y entregar productos que cumplen una y otra vez las estrictas normas de calidad.

Preguntas frecuentes:

P: ¿Qué debo tener en cuenta al comprar equipos de fabricación?

R: Tenga en cuenta la capacidad de la máquina, las posibilidades de automatización, el soporte de la garantía y las opciones de actualización. Busque marcas duraderas y vea unidades de demostración.

P: ¿Puede el corte por plasma sustituir al oxicorte en aplicaciones como el corte de tubos?

R: El plasma proporciona cortes más rápidos y de mayor calidad, pero tiene unos costes de funcionamiento más elevados. El oxicorte sigue siendo mejor para materiales gruesos y corte portátil.

P: ¿Cuánto suelen costar las células de soldadura robotizadas?

R: Las células de nivel básico pueden empezar en $150K, pero los sistemas a gran escala pueden costar más de $1M en función del número de robots, herramientas de soldadura y protección necesaria.

P: ¿Qué EPI se necesita para soldar?

R: Como mínimo, cascos de soldador, guantes, gafas de seguridad y botas con puntera de acero. Los equipos de protección adicionales, como chaquetas y pantallas, protegen de las chispas y de la exposición a los rayos UV.

P: ¿Qué importancia tiene la preparación del material para la soldadura del aluminio?

R: La preparación del material es fundamental para el aluminio, ya que su capa de óxido debe eliminarse por completo para lograr una unión adecuada en la soldadura.