"Informe Mensual Septiembre 2015 Proceso
de Soldadura"
Objetivo
Hacer saber a los lectores los
tipos de soldadura que existen, como y donde se emplean así como sus ejemplos
de aplicación para así en un futuro poderlo implementar correctamente en el área
de trabajo o en la vida cotidiana
Definición de Soldadura
Se refiere al proceso y el
resultado de establecer una unión sólida entre dos objetos con un material que
resulte similar o el mismo que el de ellas. En un sentido más amplio, soldar
consiste en enmendar o reparar algo.
Soldadura, por lo tanto, implica
la unión de dos elementos.
Es frecuente que se añada un plástico o un
metal que, cuando se funde, termina uniendo ambas piezas. Este material que se
agrega hace que la unión quede fija al enfriarse y es denominado material de
aporte.
Clasificación de la Soldadura
Se clasifican principalmente por:
Soldadura heterogénea.
Se efectúa entre materiales de distinta
naturaleza, con o sin metal de aportación: o entre metales iguales, pero con
distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte.
Soldadura homogénea.
Los materiales que se soldán y el
metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser
oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay
metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas ya que se
unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusión de los mismos; así, al enfriarse,
forman un todo único.
Tipos de Soldadura y aplicación
Soldadura de arco
Este
tipo de soldadura utiliza una fuente de alimentación para soldadura que crea un
arco voltaico entre el electrodo del soldador y el metal que se está soldando
con autógena. El arco voltaico calienta el metal hasta su punto de fusión.
Un ejemplo de esta soldadura se
da en marcos y ventanas o trabajos de herrero como en enrejados ya que es
barata y fácil de utilizar.
Soldadura con gas
La soldadura con gas, también
conocida como soldadura oxiacetilénica. La soldadura de gas hace uso de una
llama abierta alimentada por gas de acetileno que pasa por el soplete de
soldadura.
Un ejemplo muy común donde se
utiliza este tipo de soldadura es en los escapes de los autos también llamados
mofles.
Soldadura de resistencia
La soldadura de resistencia, o
soldadura de punto, como se le llama a veces, implica utilizar una corriente
eléctrica entre dos pedazos de metal. La corriente derrite una sección muy
pequeña o un punto de los dos metales al punto de fusión, sellándolos juntos.
La soldadura de resistencia es menos peligrosa que la soldadura con gas o la de
arco, y más fácil de utilizar y automatizar para procesos de fabricación
simples.
Un ejemplo en donde es empleado
este tipo de soldadura es en la industria automotriz como VW de México donde el
proceso es automatizado y se aplica en las carrocerías de los autos.
Resumen de la importancia de los procesos
de soldadura en la Industria Automotriz de VWM
De primera instanciasaber que la soldadura es la unión de dos
piezas por medio de calor a altas temperatura, que estas se dividen en homogéneas
y heterogéneas ya sean de distinta o misma procedencia es como se cataloga.
Estos procesos de vital
importancia dentro de Volkswagen ya que la mayor parte del proceso los tienen y
es importante que nosotros como técnicos conozcamos de esto pues el auto no se podría
desarrollar de igual manera y su resistencia se vería afectada además de que la
maquinaria y naves necesitan de esto para ser mas resistentes y poder elaborar
un producto con precisión y calidad.
Cuestionario
1 ¿Qué es soldadura?
R= Proceso por el cual se unen dos piezas
2 ¿Cuántas clasificaciones de soldadura hay y cuáles son?
R= 2 heterogenias y homogéneas
3 ¿Qué se efectúa en la soldadura heterogenia?
R= Se efectúa entre materiales de distinta
naturaleza, con o sin metal de aportación
4 Dar 3 ejemplos de tipos de soldadura
R= arco eléctrico, por gas, de resistencia
5 ¿De que otra forma se le conoce a la soldadura por gas?
Conocer
más acerca de los tratamientos térmicos, así como su importancia y la manera en
que estos influyen dentro de nuestra vida laboral y cotidiana.
Estar
consiente de cómo es que los tratamientos se efectúan, en que partes y para qué
es necesario cada uno de ellos.
Definición.
Se conoce
como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y
enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia,
velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el
fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la
resistencia y la elasticidad, flexibilidad y rigidez.
Los
materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, el acero y la
fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos
térmicos diversos a los cerámicos.
Tipos de
tratamientos Térmicos.
Como ya se
mencionó en la definición los aceros al carbono y aleados se someten a tratamiento
térmico para cambiar sus propiedades mecánicas de acuerdo a la necesidad, o en
otros casos reducir la dureza para así poder ser maquinadas en reparaciones de
piezas usadas muy duras.
Para estos
procesos se hace el uso de lossiguientes tratamientos térmicosque
dependiendo el material y lo que se busca en el será el tipo de tratamiento que
que se ocupara:.
1 .Temple
Al temple se
someten los aceros al carbono y aleados con contenido de carbono mayor de
0.35%, y el procedimiento en síntesis consiste en calentar la pieza a altas
temperaturas, (rojo vivo) y luego enfriarlarápidamente hasta temperaturas próximas a la ambiente. Durante este
proceso la pieza se endurece notablemente y adquiere mayor rigidez pero resulta
muy frágil, por lo que vuelve a calentarse a temperaturas menores de 300 grados
centígrados y se deja enfriar lentamente, procedimiento conocido como revenido.
Este revenido, reduce notablemente la fragilidad sin afectar en mucho la
dureza, haciendo finalmente la pieza dura pero que pueda soportar las cargas
dinámicas sin quebrarse...
Este se desfasa en:
* Temple
neutro
* Temple
escalonado
* Temple
bainitico
* Temple por
inducción
* Temple doble
2 .Normalización
Se conoce
como normalización a un proceso similar al temple pero en el que el revenido
final se hace a temperaturas más altas, el propósito de la normalización es
lograr una pieza con la máxima resistencia mecánica sin aumentar
apreciablemente la dureza permitiendo un mecanizado posterior al tratamiento
térmico. Se someten a normalización con frecuencia los tornillos, pasadores
etc.
3 .Recocido
El recocido
es un tratamiento térmico que puede realizarse para diferentes propósitos, los
mas comunes son.
3.1 Recocido
de ablandamiento
Es un
recocido profundo que se hace para eliminar la dureza de una pieza para ser
maquinada (cortada, barrenada etc.) y consiste en calentar la pieza a
temperatura de temple y dejarla enfriar muy lentamente. Las propiedades de la
pieza una vez maquinada se restablecen volviendo a templarla.
3.2 Recocido
de reducción de acritud o de recristalización.
Este
recocido es menos profundo y se hace para reducir la fragilidad de las piezas
que han sido conformadas en frío (estiradas, dobladas, forjadas etc.) . Es común
que las piezas que se someten a varios conformados en frío para lograr la forma
final, seles aplique un recocido de
este tipo entre una conformación y otra para evitar la fractura durante la
elaboración.
3.3 Recocido
de homogeneización
Este recocido
se usa principalmente en aceros de alto carbono y aleados y tiene el objetivo
de permitir la difusión y homogeneización (separación de sus componentes) de
los elementos aleados y el carbono dentro de la estructura del acero.
Este
recocido es bastante especializado y en ocasiones toma muchashoras su ejecución.
4. Revenido
El revenido
es un tratamiento térmico a baja temperatura que se realiza normalmente después
de un proceso de temple neutro, temple doble, carburación en atmósfera,
carbonitruración o temple por inducción, con el objetivo de alcanzar la
proporción de dureza y resistencia deseada.
5.
Carbonituracion
La
carbonitruración es un proceso de cementación en caja autenticosimilar a la carburación, que incorpora
nitrógeno y que se utiliza para aumentar la resistencia al desgaste mediante la
creación de una capa superficial endurecida.
·Para mayor información acceder
a la primera referencia de la bibliografía y/o ver el siguiente video.
Ejemplos de uso
(al menos 3 diferentes)
·Temple en engranes
·Templado en herramienta
·Templado en una
pieza
Resumen sobre la
importancia de los tratamientos térmicos en VW
Los
tratamientos térmicos son indispensables para el mejoramiento de la calidad del
material o pieza a utilizar, por lo tanto la calidad de trabajo en VW aumenta al
tener más exactitud y un proceso notablemente mejorado.
Ya
que los tratamientos permiten que se puedan modificar las propiedades físicas de
los materiales y herramientas permiten darles una vida útil más larga y
permitiendo quela economía de la
empresa no se vea perjudicada.
Sus
aplicaciones pueden darse en la construcción de dispositivos y para las áreas
donde las herramientas manuales y mecánicas hechas de acero al carbono son de
vital importancia.
Cuestionario.
1¿Qué es un
tratamiento térmico?
R= Al conjunto de
operaciones de calentamiento y enfriamiento
2 ¿A qué
materiales se les aplican los tratamientos térmicos?
R= Al acero y la
fundición, formados por hierro y carbono
3El tratamiento térmico de temple se les
aplica a metales que tienen uncontenido de carbono mayor a:
R= 0.35%
4 Proceso
similar al temple pero en el que el revenido final se hace a temperaturas más
altas. ¿Se le conoce cómo?
R= Normalización
5 Tipos de
tratamientos conocidos como recocido
R= Recocido de
ablandamiento,recocido de reducción de acritud o de
recristalización,recocido de homogeneización.
6 Es un
tratamiento térmico a baja temperatura que se realiza normalmente después de un
proceso de temple neutro
R= Recocido
7 Es un proceso
de cementación en caja autenticosimilar
a la carburación
Hacer conocer a los
lectores el funcionamiento y definición de los componentes aquí mencionados así
mismo dar a entender conceptos sobre temas aun no vistos y que no sirven tanto
como a la vida laboral como cotidiana.
2.Significado
La expresión electrónica de potencia se utiliza para diferenciar
el tipo de aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso
para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos.
Se diferencia así este tipo de aplicación de otras de la electrónica
denominadas de baja potencia o también de corrientes débiles.
En este tipo de aplicación se reencuentran la electricidad y la
electrónica, pues se utiliza el control que permiten los circuitos electrónicos
para controlar la conducción (encendido y apagado) de semiconductores de
potencia para el manejo de corrientes y voltajes en aplicaciones de potencia.
Esto al conformar equipos denominadosconvertidores estáticos de potencia.
De esta manera, la electrónica de potencia permite adaptar y
transformar la energía eléctrica para distintos fines tales como alimentar
controladamente otros equipos, transformar la energía eléctrica de continua a
alterna o viceversa, y controlar la velocidad y el funcionamiento de máquinas
eléctricas, etc. mediante el empleo de dispositivos electrónicos,
principalmente semiconductores. Esto incluye tanto aplicaciones ensistemas de control,
sistemas decompensación de factor de potenciay de armónicos como parasuministro eléctricoa consumos industriales o incluso la interconexión de
sistemas eléctricos de potencia de distinta frecuencia.
El principal objetivo de esta disciplina es el manejo y
transformación de laenergíade una forma eficiente, por lo que se evitan utilizar
elementos resistivos, potenciales generadores de pérdidas porefecto Joule. Los principales dispositivos utilizados por tanto sonbobinasycondensadores, así
como semiconductores trabajando en modo corte y
saturación o llamados también encendido y apagado.
3.Partes de un equipo electronico de Potencia Para tener una mayor comprensión del estudio de la electrónica de potencia, se deben conocer sus particularidades y su campo de aplicación. En la Electrónica de Potencia, el concepto principal es el rendimiento. El elemento de base no puede trabajar en régimen de amplificación pues las pérdidas serían elevadas, es necesario trabajar en régimen de conmutación, siendo el componente de base el semiconductor quien trabaja como interruptor. Este componente trabajando en conmutación deberá cumplir las siguientes características:
• Tener dos estados claramente definidos, uno de alta impedancia (bloqueo) y otro de baja impedancia (conducción).
• Poder controlar el paso de un estado a otro con facilidad y con pequeña potencia de control. • Ser capaz de soportar altas tensiones cuando está bloqueado y grandes intensidades, con pequeñas caídas de tensión entre sus extremos, cuando está en conducción.
• Rapidez de funcionamiento para pasar de un estado a otro.
La Electrónica de Potencia se ha introducido de lleno en la industria en aplicaciones tales como las fuentes de alimentación, cargadores de baterías, control de temperatura, variadores de velocidad de motores, etc. Es la Electrónica Industrial quien estudia la adaptación de sistemas electrónicos de potencia a procesos industriales.
4. Aplicaciones de la Electronica de Potencia
Las principales aplicaciones de
los convertidores electrónicos de potencia son las
siguientes:
·Fuentes de alimentación: En la
actualidad han cobrado gran importancia un subtipo de fuentes de alimentación
electrónicas, denominadas fuentes de alimentación conmutadas. Estas fuentes se
caracterizan por su elevado rendimiento y reducción de volumen necesario. El
ejemplo más claro de aplicación se encuentra en la fuente de alimentación de
los ordenadores.
·Control de motores eléctricos: La
utilización de convertidores electrónicos permite controlar parámetros tales
como la posición, velocidad o par suministrado por un motor. Este tipo de control
se utiliza en la actualidad en los sistemas de aire acondicionado. Esta
técnica, denominada comercialmente como "inverter" sustituye el
antiguo control encendido/apagado por una regulación de velocidad que permite
ahorrar energía. Asimismo, se ha utilizado ampliamente en tracción ferroviaria,
principalmente en vehículos aptos para corriente continua (C.C.)durante las
décadas de los años 70 y 80, ya que permite ajustar el consumo de energía a las
necesidades reales del motor de tracción, en contraposición con el consumo que
tenían los vehículos controlados por resistencias de arranque y frenado.
Actualmente el sistema chopper sigue siendo válido, pero ya no se emplea en la
fabricación de nuevos vehículos, puesto que actualmente se utilizan equipos
basados en el motor trifásico, mucho más potente y fiable que el motor de
colector.
·Calentamiento por inducción: Consiste en
el calentamiento de un material conductor a través del campo generado por un
inductor. La alimentación del inductor se realiza a alta frecuencia,
generalmente en el rango de los kHz, de manera que se hacen necesarios
convertidores electrónicos de frecuencia. La aplicación más vistosa se
encuentra en las cocinas de inducción actuales.
·Otras: Como se ha comentado anteriormente son innumerables las
aplicaciones de la electrónica de potencia. Además de las ya comentadas
destacan: sistemas de alimentación ininterrumpida, sistemas de
control del factor de potencia, balastos electrónicos para iluminación a alta
frecuencia, interface entre fuentes de energía renovables y la red eléctrica,
etc.
Las líneas de investigación actuales
buscan la integración de dispositivos de potencia y control en un único chip,
reduciendo costes y multiplicando sus potenciales aplicaciones. No obstante
existen dificultades a salvar como el aislamiento entre zonas trabajando a altas tensiones y
circuitería de control, así como la disipacion de la potencia perdida.
5.Dispositivos de la electronica de potencia
Dentro de los dispositivos electrónicos de potencia, podemos
citar: los diodos y transistores de potencia, el tiristor, así como otros
derivados de éstos, tales como los triac, diac, conmutador unilateral o SUS,
transistor un unión o UJT, el transistor un unión programable o PUT y el diodo
Shockley.
Existen tiristores de características especiales como los foto
tiristores, los tiristores de doble puerta y el tiristor bloqueable por puerta
(GTO) de los cuales hablaremos mas adelante..
Lo más importante a considerar de estos dispositivos, es la curva
característica que nos relaciona la intensidad que los atraviesa con
la caída de tensión entre los electrodos principales.
El componente básico del circuito de potencia debe cumplir los
siguientes requisitos :
Tener dos estados claramente
definidos, uno de alta impedancia (bloqueo) y otro de baja impedancia
(conducción).
Poder controlar el paso de
un estado a otro con facilidad y pequeña potencia.
Ser capaces de soportar
grandes intensidades y altas tensiones cuando está en estado de bloqueo,
con pequeñas caídas de tensión entre sus electrodos, cuando está en estado
de conducción. Ambas condiciones lo capacitan para controlar grandes
potencias.
Rapidez de funcionamiento
para pasar de un estado a otro.
El último requisito se traduce en que a mayor frecuencia de
funcionamiento habrá una mayor disipación de potencia. Por tanto, la potencia
disipada depende de la frecuencia.
Ahora veremos los tres bloques básicos de semiconductores de potencia y sus
aplicaciones fundamentales:
Semiconductores de alta potencia
Dispositivo
Intensidad
máxima
Rectificadores
estándar o rápidos
50 a
4800 Amperios
Transistores
de potencia
5 a 400
Amperios
Tiristores
estándar o rápidos
40 a
2300 Amperios
GTO
300 a
3000 Amperios
Aplicaciones :
Tracción eléctrica: troceadores
y convertidores.
Industria:
Control de motores
asíncronos.
Inversores.
Caldeo inductivo.
Rectificadores.
Etc.
Módulos de potencia
Dispositivo
Intensidad
máxima
Módulos
de transistores
5 a 600
A. 1600 V.
SCR /
módulos rectificadores
20 a
300 A. 2400 V.
Módulos
GTO
100 a
200 A. 1200 V.
IGBT
50 a
300A. 1400V.
Aplicaciones :
Soldadura al arco.
Sistema de alimentación
ininterrumpida (SAI).
Control de motores.
Tracción eléctrica.
Semiconductores de baja
potencia
Dispositivo
Intensidad
máxima
SCR
0'8 a
40 A. 1200 V.
Triac
0'8 a
40 A. 800 V
Mosfet
2 a 40
A. 900 V.
Aplicaciones :
Control de motores.
aplicaciones domésticas.
Cargadores de baterías.
Control de iluminación.
Control numérico.
Ordenadores, etc.
Aplicaciones generales:
evolución práctica
6. DiodosUn diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la
circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.
Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una
pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales
eléctricos. El diodo
de vacío (que
actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es
un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.
Schottky
El diodo Schottkyestán construidos de un metal a un
contacto de semiconductor. Tiene una tensión de ruptura mucho menor que los
diodos pn. Su tensión de ruptura en corrientes de 1mA está en el rango de 0.15V
a 0.45V, lo cual los hace útiles en aplicaciones de fijación y prevención de
saturación en un transistor. También se pueden usar como rectificadores con
bajas pérdidas aunque su corriente de fuga es mucho más alta que la de otros
diodos. Los diodos Schottky son portadores de carga mayoritarios por lo que no
sufren de problemas de almacenamiento de los portadores de carga minoritarios
que ralentizan la mayoría de los demás diodos (por lo que este tipo de diodos
tiene una recuperación inversa más rápida que los diodos de unión pn. Tienden a
tener una capacitancia de unión mucho más baja que los diodos pn que funcionan
como interruptores veloces y se usan para circuitos de alta velocidad como fuentes
conmutadas, mezclador de frecuencias y detectores.
*Rectificadores
En electrónica, un rectificador es el elemento o
circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se
realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado
sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de
vapor de mercurio (actualmente en desuso).
Dependiendo de las características de
la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en
monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.
7. Tiristores
Un transistor es un dispositivo semiconductor usado para amplificar e
interrumpir señales electrónicas o potencia eléctrica. Está compuesto de
materiales semiconductores con por lo menos tres terminales para conexión
externa al circuito. Gracias a que la potencia de salida puede ser más grande
que la potencia de control un transistor puede amplificar una señal. Algunos
transistores aun son construidos en encapsulados individuales, pero la mayoría
son construidos como parte de circuitos integrados.
Es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn
con la disposición pnpn Está formado por tres terminales, llamados Ánodo,
Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por
el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la
corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la
vez.
*TRIAC
Un TRIAC o Triodo
para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La
diferencia con un tiristorconvencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es
bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente
alterna.
*GTO
Un Tiristor GTO o
simplemente GTO (del inglésGate Turn-Off Thyristor) es
un dispositivo de electrónica de potencia que puede ser encendido por un
solo pulso de corriente positiva en la terminal puerta o gate (G), al igual que
el tiristor normal; pero en cambio puede ser apagado al aplicar un pulso de
corriente negativa en el mismo terminal. Ambos estados, tanto el estado de
encendido como el estado de apagado, son controlados por la corriente en la
puerta (G).
8. Transistores
Dispositivo semiconductor
activo que tiene tres o más electrodos. Los tres electrodos principales son
emisor, colector y base.
La conducción entre estos electrodos se realiza por medio de electrones y
huecos. El germanio y el sicilio son los materiales más frecuentemente
utilizados para la fabricación de los elementos semiconductores. Los transistores pueden efectuar
prácticamente todas las funciones de los antiguos tubos electrónicos, incluyendo
la ampliación y la rectificación, con muchísimas ventajas. *BJT
Significa transistor bipolar de unión (del ingles,
Bipolar Junction Transistor).
El término bipolar refleja el hecho de que los huecos y los electrones
participan en el proceso de
inyección hacia el material polarizado de forma opuesta.
*MOSFET
ransistores de efecto de
campo de metal-oxido semiconductor. En estos componentes, cada transistor es
formado por dos islas de silicio, una dopada para ser positiva, y la otra para
ser negativa, y en el medio, actuando como una puerta, un electrodo de metal. *IGBT
Este dispositivo posee la
características de las señales de puerta de los transistores
de efecto campo con
la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un
transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo.
9. Cuestionario ¿Que es un diodo? es un componente eléctrico que permite el paso de la corriente en un sentido ¿Que es un transistor? Dispositivo semiconductor activo que tiene tres o más electrodos.
¿ Que es la electrónica de potencia? La expresión electrónica de potencia se utiliza para diferenciar el tipo de aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos Nombra un ejemplo en donde se utilice la electrónica de potencia Se utiliza en la industria, generalmente para hacer mover motores en los cuales se necesita una gran potencia ¿Que es un triac? es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna ¿Que es un tristor? es un dispositivo semiconductor usado para amplificar e interrumpir señales electrónicas o potencia eléctrica ¿Que es un rectificador? un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua.