UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA

ÁREA DE LA ENERGÍA, LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS

NATURALES NO RENOVABLES

CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTROMECÁNICA

TECNOLOGÍA DE LOS METALES

Tarea TP32

Realizado por:

Telmo Alejandro Guadalima Guadalima

Ciclo:

3ro “A”

Docente:

Ing. Gonzalo Ramiro Riofrio Cruz

Periodo Académico:

Octubre 2021 - Abril 2022

Loja - Ecuador
Resolver los problemas 31.1-31.8 del libro Fundamentos de Manufactura. Groover.

Soldadura con arco

31.1. Una operación de SMAW se realiza en una sección del trabajo usando un ajustador y

un soldador. El ajustador ocupa 5.5 minutos para colocar sus componentes sin soldar en el

soporte para soldadura al inicio del ciclo de trabajo, y 2.5 min para descargar la soldadura

terminada al final del ciclo. La longitud total de las costuras de soldadura que se van a

hacer es de 2 000 mm y la velocidad de la carrera que usa el soldador tiene un promedio

de 400 mm/min. Cada 750 mm de longitud de soldadura, debe cambiarse la varilla de

soldadura, lo que requiere de 0.8 min. Mientras el ajustador está trabajando, el soldador

descansa; y mientras el soldador trabaja, el ajustador está inactivo. a) Determine el tiempo

de arco promedio en este ciclo de soldadura. b) ¿Cuánta mejora se produciría en el tiempo

de arco si el soldador usara FCAW (operada en forma manual), dado que el carrete de

alambre para soldadura con núcleo de fundente debe cambiarse cada cinco operaciones y

esta actividad ocupa 5.0 min? c) ¿Cuáles son las velocidades de producción para estos dos

casos (soldaduras terminadas por hora?

a)

2000 200
= 5.5 + + 0.8 + 2.5 = 5.5 + 5 + 2.133 + 2.5
400 750

= 15.133

5.0
! = = 33%
15,133

b)

2000 1
$% = 5.5 + + 5.0 + 2.5 = 5.5 + 5 + 1 + 2.5 = 14
400 5

5
! = = 35.7%
14
c)

60
&' = = 3.96 / ℎ!
15.133

60
$% &' = = 4.29 / ℎ!
14

31.2. En el problema anterior, suponga que se instalará una celda con robot industrial

para sustituir al soldador. La célula consistiría en el robot (usando GMAW en lugar de

SMAW o FCAW), dos soportes para soldadura y el ajustador que carga y descarga las

piezas. Con dos soportes, el ajustador y el robot trabajan simultáneamente, el robot suelda

en un soporte mientras el ajustador descarga y carga el otro. Al final de cada ciclo de

trabajo, cambian lugares. El carrete de alambre de electrodo debe cambiarse cada cinco

piezas de trabajo, tarea que requiere 5.0 minutos y que realiza el ajustador. Determine a)

el tiempo de arco y b) la velocidad de producción para esta celda de trabajo.

a)

1
% !, = 5.5 + 2.5 + 5 =9
5

2000
& - . =5
400

/
Limitar el ciclo es el instalador: tiempo de arco 0 = 55.5%

b)

60
&' = = 6.67
3 ℎ!

31.3. Se realiza una operación de soldadura con arco protegido sobre acero; se usa un

voltaje de 30 volts y una corriente de 225 amperes. El factor de transferencia de calor es

de 0.85 y el factor de fusión es de 0.75. La energía de fusión unitaria para el acero es de

10.2 J/mm3 . Obtenga a) la tasa de generación de calor en la soldadura y b) el flujo

volumétrico de metal soldado.

a)

&12 = 34 35 67 = 0.85 0.75 30 225 = 4303.1

b)

:
4303.1
&28 = = 421.9
10.2 9/ : ; ,

31.4. Se realiza una operación de GTAW sobre acero al bajo carbono, cuya energía de

fusión unitaria es de 10.3 J/mm3 . El voltaje es de 22 volts y la corriente es de 135 amperes.

El factor de transferencia de calor es de 0.85 y el factor de fusión es de 0.65. Si se añade un

alambre de metal de relleno de 3.5 mm de diámetro a la operación, el volumen final de la

gota de soldadura estará compuesta de 60% de metal de relleno y 40% de metal base. Si la

velocidad de la carrera en la operación es de 5 mm/s, determine a) el área de sección

transversal de la gota de soldadura y b) la velocidad de alimentación (en mm/s) a la que

debe suministrarse el alambre de relleno.

a)

&12 = 34 35 67 = <= >?

34 35 67 0.85 0.65 22 135 5

2 = = = 39.8
<= ? 10.3 ∗ 4.0

b)

:
2? = 39.8 4.0 = 159
;

31.5. Se ejecuta una operación de soldadura con arco de núcleo fundente para empalmar

dos placas de acero inoxidable austenítico. El voltaje de soldadura es de 21 volts y la

corriente es de 185 amperes. Se supone que el área de sección transversal de la costura de

soldadura es de 75 mm2 y que el factor de fusión del acero inoxidable es de 0.60. Usando

los datos tabulares y las ecuaciones proporcionadas en este capítulo y el anterior,

determine el valor probable para la velocidad de la carrera v en la operación.

A . - 31.1 , 34 = 0.9 ! $%

A . - 30.2 , = = 1670B = C ! ! D - E;. í.

<= = 3.33D 10GH 1670 5

= 9.29 9/ :

34 34 67 = <= >?

34 34 67 9 0.6 21 185
?= = 0. = 3.01 /;
<= > 9.29 ∗ 75

31.6 Se emplea un proceso de soldadura con arco de núcleo fundente para unir dos placas

de aleación baja de acero a un ángulo de 90°, usando una soldadura de filete externo. Las

placas de acero tienen un espesor de 1/2 in. La gota de soldadura consiste en 55% de metal

del electrodo y 45% restante proviene de las placas. El factor de fusión del acero es de 0.65

y el factor de transferencia de calor es de 0.80. Se usa una corriente de soldadura de 75

amperes y un voltaje de 16 volts. La velocidad de la cabeza soldadora es de 40 in/min. El

diámetro del electrodo es de 0.10 in. Hay un núcleo de fundente a través del centro del

electrodo, el cual tiene un diámetro de 0.05 in y contiene fundente (compuestos que no se

vuelven parte de la gota de soldadura). a) ¿Cuál es el área de la sección transversal de la

gota de soldadura? b) ¿A qué velocidad debe alimentarse el electrodo en la pieza de

trabajo?

(a)

Tm desde la tabla 30,2 es 3060 ° R

Um = KTm2 = 1.467x10 − 5 30602 = 137.4 Btu/en3

RHW = f1f2EI = UmAwv

 Aw = f1f2EI/Umv = 0.80 0.65 16 75 / 137.4 x 40 = 0.1135 en2

(b)

volumen de soldadura = Awv = 0.1135 40 = 4,54 en3/min

Electrodo A = ΠD2/4 = Π 0.10 2/ 4 = 78.5x10 − 4 en2

Flujo A = ΠD2/4 = Π 0.05 2/ 4 = 19.6x10 − 4 en2

Metal en el electrodo A = 78.5x10 − 4 − 19.6x10 − 4 en2 = 58.9x10 − 4 en2

En metal del electrodo de 55%, índice de electrodo de alimentación = 4.54(0.55) / 58.9x10-

4 = 424 en / min = 7,07 /s

En metal del electrodo de 55%, índice de electrodo de alimentación = 4.54(0.55) / 58.9x10-

4 = 424 en / min = 7,07 /s

31.7. Se ejecuta una operación de soldadura con arco de metal y gas para determinar el

valor del factor de fusión f2 en un metal y una operación determinados. El voltaje de

soldadura es de 25 volts, la corriente es de 125 amperes, y se supone que el factor de

transferencia de calor es de 0.90, un valor típico para la GMAW. La velocidad a la que se

añade el metal de www.FreeLibros.me relleno a la soldadura es de 0.50 in3 por minuto, y

las medidas indican que las gotas de soldadura finales consisten en 57% de metal de

relleno y 43% de metal base. Se sabe que la energía de fusión unitaria para el metal es de

75 Btu/in3 . a) Encuentre el factor de fusión, b) ¿Cuál es la velocidad de la carrera si el

área de sección transversal de la gota de soldadura es de 0.05 in2?

(a)

un f1f2EI = UmAwv

Awv = tasa de soldadura volumen

RWV = 0,50 en3/min /0.57

= 0.877 in3/ min = 0.01462 in3/ seg

Por lo tanto, f1f2EI = Um RWV

 1Btu/sec = 1055 J/s = 1055 W, tan 75 Btu/s = 79,125 w

2 = Um RWV /f1EI = 79,125 0.01462 / 0,9 x 25 x 125 = 0,41

(b)

Aw = 0,05 in2, v = RWV /Aw = 0.877/0.05 = 17.54 en / min

31.8. Se realizará una soldadura continua alrededor de la circunferencia de un tubo de

acero redondo con un diámetro de 6.0 ft, usando una operación de soldadura con arco

sumergido bajo control automático en un voltaje de 25 volts y una corriente de 300

amperes. Se hace rotar suavemente el tubo bajo una cabeza de soldadura estacionaria. El

factor de transferencia de calor para la SAW es de 0.95 y se supone un factor de fusión de

0.7. El área de sección transversal de la gota de soldadura es de 0.12 in2 . Si la energía de

fusión unitaria para el acero es de 150 Btu/in3 , determine a) la velocidad de rotación del

tubo y b) el tiempo requerido para completar la soldadura.

(a)

un f1f2EI = UmAwv

v = f1f2EI/UmAw

1 Btu/sec = 1055 J/s = 1055 W, hasta 150 Btu/sec = 158,250 w

v = 0.95 0.7 25 300 / 158,250 x 0.120 = 0.263 en/sec = 15,76 en / min

Circunferencia C = pi ∗ D = 12 x 6pi = 226.2 r

Velocidad de rotación N = 15,76 en / min / 226.2 r = 0.06967 rpm

(b)

C en
Tiempo para soldar circunferencia = = 226.2 r u15,76 v
v min

= 14.35 min 15,76 en/min = 14.35 min