Control de calidad de soldaduras en Estructuras Metálicas

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería Mecánica CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. Autor: JAVIER SANZ MORO Tutor: FRANCISCO ALONSO ÁLVAREZ Departamento: Construcciones Arquitectónicas, Ingeniería del Terreno, Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de Estructuras Valladolid, Mayo de 2021. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 2 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 3 RESUMEN: Este proyecto resuelve el problema de cualificar un soldador y un robot soldador según las normativas vigentes para obtener los certificados de cualificación según las normativas UNE-EN ISO correspondientes y poder trabajar con garantías suficientes una vez obtenidos los certificados de su cualificación. PALABRAS CLAVE Soldadura Cualificación MAG Cupón Robot. ABSTRACT: This proyect solves the problem of qualifying a welder and a welding robot according to corrent regulations in order to have their qualificatión certificates according to the corresponding UNE-EN ISO regulations and to be able to work with guarantees according to their qualificatión certificates. KEY WORDS: Welding Cualification MAG Coupon Robot TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 4 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 5 Tabla de contenido RESUMEN: ...................................................................................................................................... 3 PALABRAS CLAVE............................................................................................................................ 3 ABSTRACT: ...................................................................................................................................... 3 KEY WORDS: ................................................................................................................................... 3 INDICE DE FIGURAS: ..................................................................................................................... 6 INDICE DE TABLAS: ....................................................................................................................... 9 1. OBJETO DEL PROYECTO: ........................................................................................................ 11 1.1 Objeto ................................................................................................................................ 11 2. INTRODUCCIÓN TEÓRICA ....................................................................................................... 13 2.1Historia de la soldadura .................................................................................................... 13 2.2 La soldadura ..................................................................................................................... 15 2.3 Tipos de soldadura ........................................................................................................... 17 Con fusión: ........................................................................................................................... 19 Sin fusión: ............................................................................................................................ 31 3. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADORES CON SOLDADURA TIPO MAG. .... 35 3.1 INTRODUCCIÓN: ................................................................................................................ 35 3.2. OBJETIVOS Y NORMAS A CUMPLIR: ............................................................................... 35 3.3 METODOLOGÍA PARA LA CUALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDEO PARA UN SOLDADOR:.............................................................................................................................. 36 3.3.1 DESARROLLO Y CUALIFIACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDEO:.............. 42 4. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE ROBOT SOLDADOR CON SOLDADURA TIPO MAG. ...................................................................................................................................................... 57 4.1 INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................ 57 4.2 OBJETIVO Y NORMAS A CUMPLIR: ................................................................................... 57 4.3 METODOLOGÍA PARA LA CUALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDEO PARA ROBOT SOLDADOR: ................................................................................................................. 58 5. ANALISIS DE UN CASO PRÁCTICO. ......................................................................................... 65 5.1 SOLDADURA MANUAL: ..................................................................................................... 65 5.1.1 MÁQUINA DE SOLDAR UTILIZADA: ........................................................................... 65 5.1.2 PRUEBAS A REALIZAR PARA OBTENER LA CUALIFICACIÓN: ................................... 66 5.2 SOLDADURA CON ROBOT:................................................................................................ 75 5.2.1 MÁQUINA DE SOLDAR UTILIZADA: ........................................................................... 75 5.2.2 PRUEBAS A REALIZAR PARA OBTENER LA CUALIFICACIÓN: ................................... 76 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 6 6.CONCLUSIONES: ...................................................................................................................... 83 7. PRESUPUESTO ........................................................................................................................ 85 8. IMPACTO AMBIENTAL: ............................................................................................................ 87 9. BIBLIOGRÁFIA .......................................................................................................................... 89 10. ANEXOS. ................................................................................................................................ 93 ANEXO A: EQUIPOS DE PROTECCIÓN INIDIVIDUAL (EPIS): ................................................... 93 ANEXO B: SEGURIDAD EN OPERACIONES DE SOLDADURA: ................................................ 96 ANEXO C: ESQUEMA BÁSICO DE SOLDADURA: ..................................................................... 98 ANEXO D: POSICIONES EN SOLDADURA: ............................................................................... 99 ANEXO E: ENSAYOS ............................................................................................................... 101 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: END ................................................................................. 101 ENSAYOS DESTRUCTIVOS: ED .......................................................................................... 112 ANEXO F: PARTES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL ROBOT SOLDADOR SBA-SR Compact 760x115000: ........................................................................................................ 123 ANEXO G: CASO PRÁCTICO SOLDADOR MANUAL: ............................................................... 144 WPS Procedimiento de soldeo: ........................................................................................ 144 ENSAYOS REALIZADOS: .................................................................................................... 146 MATERIALES Y CONSUMIBLES: ........................................................................................ 153 WPQR UNE-EN ISO 15614-1. ........................................................................................... 154 CERTIFICADO DEL SOLDADOR SEGÚN NORMA UNE-EN ISO 15614-1 ......................... 158 ANEXO H: CASO PRÁCTICO OPERADOR O AJUSTADOR DE SOLDEO AUTOMÁTICO: .......... 160 WPS Procedimiento de soldeo: ........................................................................................ 160 ENSAYOS REALIZADOS: .................................................................................................... 162 WPQR UNE-EN ISO 15614-1. ........................................................................................... 168 CERTIFICADO DEL SOLDADOR SEGÚN NORMA UNE-EN ISO 15614-1 ......................... 172 ANEXO I: LISTADO DE ACRONIMOS: ..................................................................................... 174 INDICE DE FIGURAS: Figura 1. Pilar de hierro de Delhi. ............................................................................................. 13 Figura 2. Electrodos. ................................................................................................................... 14 Figura 3.Clasificación procesos de soldadura. ......................................................................... 18 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 7 Figura 4. Soldadura vías de tren. ............................................................................................... 19 Figura 5. Temperaturas de la llama oxiacetilénica...................................................... ................ 20 Figura 6. Máquina de soldadura con arco sumergido.............................................................. 21 Figura 7. Esquema soldadura TIG.............................................................................................. 22 Figura 8. Esquema de soldadura MIG/MAG. ............................................................................ 22 Figura 9. Soldadura por plasma................................................................................................. 23 Figura 10. Soldadura realizada por descarga de condensadores. ......................................... 24 Figura 11. Máquina de soldadura bajo electroescoria. ........................................................... 25 Figura 12. Resistencia por puntos. ............................................................................................ 26 Figura 13. Máquina de soldadura por costuras. ...................................................................... 26 Figura 14. Esquema de soldadura por protuberancias. .......................................................... 27 Figura 15. Máquina de soldadura por chispas. ........................................................................ 28 Figura 16. Esquema de soldadura por recalcado. ................................................................... 28 Figura 17. Esquema de soldadura por alta frecuencia. ........................................................... 29 Figura 18. Operario con soldadura de haz de alta energía. .................................................... 30 Figura 19. Soldadura por laser. ................................................................................................. 31 Figura 20. Soldadura por presión en caliente. ......................................................................... 32 Figura 21. Esquema de soldadura por presión en frio. ............................................................ 32 Figura 22. Soldadura por fricción. ............................................................................................. 33 Figura 23. Esquema de soldadura por explosión. .................................................................... 34 Figura 24.Diagrama de las diferentes fases de la cualificación de los procedimientos de soldeo. ......................................................................................................................................... 44 Figura 25. Cupón de ensayo para una unión a tope en chapa con penetración completa. . 51 Figura 26. Cupón de ensayo para una unión en T.................................................................... 52 Figura 27. Situación de las probetas en una unión a tope de chapa. .................................... 54 Figura 28. Situación de las probetas en una unión en T. ........................................................ 55 Figura 29. Esquema de equipo de soldadura tipo MAG.............................................................. 65 Figura 30. Inspección visual....................................................................................................... 68 Figura 31. Fisuras superficiales. ................................................................................................ 69 Figura 32. Examen radiográfico. .................................................................................................. 70 Figura 33. Ensayo de tracción transversal. .................................................................................. 71 Figura 34. Ensayo de doblado. ..................................................................................................... 72 Figura 35. Ensayo de dureza. ....................................................................................................... 73 Figura 36. Caso práctico. Examen macrográfico. ..................................................................... 74 Figura 37. Robot de soldadura y ensamblaje. .......................................................................... 76 Figura 38. Caso práctico. Examen macrográfico. ..................................................................... 80 Figura 39. Pictograma de protección contra los riesgos de soldadura................................... 93 Figura 40. Influencia de los rayos sobre el ojo humano. ......................................................... 95 Figura 41. Evitar soldar cerca de combustibles. ...................................................................... 96 Figura 42. Soldar con equipos de extracción de humos. ......................................................... 97 Figura 43. Evitar soldar con humedad. ..................................................................................... 97 Figura 44. Esquema básico de soldaduras. .............................................................................. 98 Figura 45. Posiciones de soldadura 1/2. .................................................................................. 99 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 8 Figura 46. Posiciones de soldadura 2/2. .................................................................................... 100 Figura 47. Situación de las probetas en una unión en T. ...................................................... 101 Figura 48. Acceso para la inspección................ ...................................................................... 103 Figura 49.Ensayo radiográfico.......................................................................... ......................... 106 Figura 50. Ensayo por ultrasonidos................................................................... ...................... 109 Figura 51.Inspección de líquidos penetrantes. ...................................................................... 110 Figura 52. Ensayo de partículas magnéticas. ......................................................................... 112 Figura 53. Ensayo de doblado. ................................................................................................ 113 Figura 54.Transportador transversal. ...................................................................................... 123 Figura 55. Transportador de rodillos. ...................................................................................... 124 Figura 56. Mesa de acople fija................................................................................................. 124 Figura 57. Puente. .................................................................................................................... 125 Figura 58. Ventana. .................................................................................................................. 126 Figura 59. Manipulación Compact. .......................................................................................... 127 Figura 60. Estación de herramientas. ..................................................................................... 128 Figura 61. Pinza grande. .......................................................................................................... 128 Figura 62. Pinza intermedia. .................................................................................................... 129 Figura 63. Pinza pequeña. ....................................................................................................... 129 Figura 64. Herramienta de calentamiento. ............................................................................. 130 Figura 65. Escáner. ................................................................................................................... 131 Figura 66. Robot soldador. ....................................................................................................... 131 Figura 67. Estación de limpieza. .............................................................................................. 132 Figura 68.Direcciones del pórtico. ........................................................................................... 133 Figura 69.Parte fija. .................................................................................................................. 134 Figura 70.Captura de pantalla del sistema de medición AMBO............................................ 135 Figura 71.Dispositivo de descarga, reverso (viga descargada). ............................................ 135 Figura 72.Elemento de altura móvil. ....................................................................................... 136 Figura 73.Altura fija. ................................................................................................................. 137 Figura 74.Dispositivo de descarga lateral (viga descargada). ............................................... 138 Figura 75.Estación de control. ................................................................................................. 139 Figura 76.Láser de punto cero. ................................................................................................ 140 Figura 77. Zona segura de los robots (Safepos). .................................................................... 141 Figura 78.Robot de manipulación en zona segura................................................................. 141 Figura 79.Posición inicial del robot (HomePos). ..................................................................... 142 Figura 80. Estructura de la línea del robot. ............................................................................ 143 Figura 81. Caso práctico soldador manual. Informe de ensayo materiales. ........................ 153 Figura 82. Caso práctico operador soldeo automático. Informe de ensayo materiales ...... 166 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 9 INDICE DE TABLAS: Tabla 1.Normas relacionadas con la especificación y cualificación de procedimiento de soldeo. 38 Tabla 2.Diferentes fases de la cualificación de los procedimientos de soldeo. 39 Tabla 3.Diagrama de flujo para la cualificación de una WPS 40 Tabla 4.Métodos de cualificación. 42 Tabla 5.Especificación del procedimiento de soldeo WPS, extraído de la Norma. 48 Tabla 6. Para nivel 1: Exámenes y ensayos de cupones de ensayo. 53 Tabla 7. Para nivel 2: Exámenes y ensayos a los cupones de ensayo. 53 Tabla 8. Modelo certificado de prueba de cualificación para operadores o ajustadores de soldeo. 63 Tabla 9. Caso práctico. Datos soldador, empresa y prueba. 66 Tabla 10. Ensayos realizados en caso práctico. 67 Tabla 11. Caso práctico. Inspección visual. 67 Tabla 12. Caso práctico. Detección de Fisuras Superficiales. 68 Tabla 13.Caso práctico. Examen radiográfico. 69 Tabla 14. Caso práctico. Ensayo de Tracción Transversal. 70 Tabla 15. Caso práctico. Ensayo de Doblado. 72 Tabla 16. Caso práctico. Ensayo de Dureza. 73 Tabla 17. Caso práctico. Examen macrográfico. 74 Tabla 18. Caso práctico. Tabla resumen homologación soldador. 74 Tabla 19.Caso práctico. Datos soldador, empresa y prueba. 77 Tabla 20. Ensayos realizados en caso práctico. 77 Tabla 21. Caso práctico. Inspección visual. 78 Tabla 22. Caso práctico. Detección de Fisuras Superficiales. 78 Tabla 23. Caso práctico. Examen radiográfico. 78 Tabla 24. Caso práctico. Ensayo de Tracción Transversal. 79 Tabla 25. Caso práctico. Ensayo de Doblado. 79 Tabla 26. Caso práctico. Ensayo de Dureza. 80 Tabla 27. Caso práctico. Examen macrográfico. 81 Tabla 28. Caso práctico. Tabla resumen homologación soldador. 81 Tabla 29. Cálculo del precio de la soldadura tipo MAG. 85 Tabla 30.Escala de lentes a usar según el proceso de soldadura. 94 Tabla 31. Ejemplo de informe de ensayo de rotura. 115 Tabla 32. Ejemplo de informe de ensayo de tracción transversal. 117 Tabla 33. Guía para la evaluación de características mediante el examen microscópico y macroscópico. 119 Tabla 34. Ejemplo de informe de ensayo macroscópico 120 Tabla 35. Ejemplo de informe de ensayo de impacto. 122 Tabla 36. Caso práctico soldador manual. Wps Procedimiento de soldeo 1/2. 144 Tabla 37.Caso práctico soldador manual. Wps Procedimiento de soldeo 2/2. 145 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 16 material fundido entre las piezas a soldar y al enfriarse, se convierte en una unión fija a la que se denomina cordón. Otras formas de realizar la soldadura son mediante presión y calor conjuntamente. Esto está en contraste con la soldadura blanda y la soldadura fuerte, que consiguen el derretimiento de un metal de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo. Hay diferentes fuentes de energía que pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un laser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. Las soldaduras se pueden realizar desde ambientes industriales, como al aire libre, debajo del agua, en el espacio... Independientemente de la localización en la que se realice la soldadura, es una actividad peligrosa y requiere la toma de precauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, la sobreexposición a la luz ultravioleta. Hasta el final del siglo XIX, el único proceso de soldadura era la soldadura de fragua, que los herreros usaban para juntar metales calentándolos y golpeándolos. La soldadura por arco y la soldadura a gas estaban entre los primeros procesos en desarrollarse tardíamente en ese mismo siglo, siguiendo la soldadura por resistencia y eléctrica. La tecnología de la soldadura avanzo muy rápidamente en las dos guerras mundiales conduciendo a la demanda de métodos de unión fiables y baratos. Se dice que la soldadura es un sistema porque intervienen los elementos propios de este, las 5 M: • Mano de obra. • Materiales. • Máquinas. • Medio ambiente. • Medios escritos (procedimientos). La unión satisfactoria implica que debe pasar las pruebas mecánicas (tensión y doblado). Las técnicas son los diferentes procesos (SMAW, SAW, GTAW, etc) cada cual se utiliza para la situación más conveniente y favorable en cada elemento de unión. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 17 2.3 Tipos de soldadura Conceptos básicos de la soldadura: • Material base: metal que se va a someter al proceso de soldadura, el que se va a unir. • Metal de aporte: metal que se añade al proceso de soldeo para originar la unión. • Soldeo: acción que conduce a una unión soldada. • Soldadura: unión obtenida como resultado del proceso de soldeo. • Soldadura homogénea: soldeo de dos piezas sin utilizar material de aporte y si se emplea será de la misma naturaleza. • Soldadura heterogénea: soldeo de dos piezas de distinto material o del mismo material empleando como material de aporte otro de diferente naturaleza. Preparación de la junta de soldadura: • Limpieza. • Mecanizado. Esquema básico soldadura: Representado en el ANEXO C. Posiciones en la soldadura: Representado en el ANEXO D. Clasificación de los procesos de soldadura: En la siguiente figura mostramos un esquema de los procesos de soldadura. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 18 SOLDADURA CON FUSIÓN TERMOQUÍMICA ALUMINOTÉRMICA OXIGAS OXIACETILÉNICA ELÉCTRICA ARCO ELÉCTRICO ELECTRODO METÁLICO REVESTIDO ARCO SUMERGIDO TIG MIG/MAG PLASMA POR DESCARGA DE CONDENSADORES BAJO ELECTROESCORIA RESISTENCIA POR PUNTOS POR COSTURAS POR PROTUBERANCIAS POR CHISPA POR RECALCADO POR ALTA FRECUENCIA SIN FUSIÓN PRESIÓN EN CALIENTE PRESIÓN EN FRÍO FRICCIÓN EXPLOSIÓN Figura 3.Clasificación procesos de soldadura. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 19 Definición de los procesos de soldadura: Con fusión: Termoquímica: Aluminotérmica: también se denomina AW (Aluminothermic Welding). Se basa en un proceso fuertemente exotérmico de termita, en el que se produce la reducción del óxido de hierro y deja como residuo el aluminio. Esta soldadura se realiza mediante un molde refractario colocado en los extremos de los carriles a unir, dentro de él se introduce el hierro fundido producto de la reacción y se inicia la reacción. Utilidad: Proceso de soldadura para vías férreas. Reacción producida: 𝐹𝑒2𝑂3+ 2𝐴𝑙 →𝐴𝑙2𝑂3+ 2𝐹𝑒 + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 Figura 4. Soldadura vías de tren. [3] Oxigas: • Oxiacetilénica: también se denomina OA (Oxyacetylene Welding). Este tipo de soldadura utiliza el calor de una llama producida por la combustión del acetileno y el oxígeno, mediante este proceso lo que hacemos es fundir el metal base y/o el metal de aportación para realizar las uniones soldadas. Utilidad: planchas delgadas de acero o tuberías complicadas. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 20 Figura 5. Temperaturas de la llama oxiacetilénica. Eléctrica: Arco eléctrico: • Electrodo metálico revestido: también identificado por la AWS como SMAW (Shield Metal Arc Welding). La característica más importante es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y el electrodo. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de fusión. Con el calor del arco el extremo del electrodo se funde y se quema el recubrimiento, así obtenemos la atmosfera adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el metal base. Utilidad: Dependiendo del tipo de electrodo nos permite soldar distintos metales. Figura 6. Soldadura con electrodo revestido. [4] b. Cono o dardo c. Zona de trabajo o soldeo d. Penacho TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 21 • Arco sumergido: también denominado SAW (Shield Arc Welding). La soldadura por arco sumergido es un proceso en el cual el calor es aportado por un arco eléctrico generado entre el electrodo de alambre y la pieza de trabajo. El arco eléctrico está sumergido en una capa fundente de granulado que lo cubre totalmente, protegiendo el metal depositado durante la soldadura. Utilidad: aceros suaves de baja aleación. Figura 6. Máquina de soldadura con arco sumergido.[5] • TIG: también se conoce con el nombre de GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Es uno de los procesos más utilizados. Se genera un arco eléctrico dentro de una atmosfera de gas inerte. El arco eléctrico se crea desde un electrodo de tungsteno situado en la punta de la antorcha TIG, hasta la pieza metálica que se este trabajando. Utilidades: es válida para todo tipo de metales, pero se utiliza principalmente para soldar aluminio y aceros inoxidables, donde lo más importante es la buena calidad de la soldadura. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 22 Figura 7. Esquema soldadura TIG. [5] • MIG/MAG: también se conoce con el nombre de GMAW (Gas Metal Arc Welding). Es un proceso de soldadura por arco eléctrico bajo un gas protector entre el electrodo en forma de hilo consumible y la pieza a soldar. Se diferencian en que el gas utilizado para la protección puede ser activo, es decir que participa de forma activa en la soldadura dando lugar al proceso MAG (Metal Active Gas), para esta técnica se utiliza el gas Anhídrido carbónico. O por el contrario si el gas utilizado es inerte el cual no participa en la reacción de la soldadura MIG (Metal Inert Gas). Para esta técnica se utilizan los gases Argón y Helio. La soldadura MIG/MAG tiene una gran productividad. Utilidades: tiene gran versatilidad, por lo tanto, resulta ideal para materiales de pequeño o medio espesor de aleaciones de aluminio y estructuras de acero. Es de gran utilidad si se precisa de un trabajo manual más elaborado. Figura 8. Esquema de soldadura MIG/MAG. [5] • Plasma: también se conoce con el nombre de PAW (Plasma Arc Welding). Es un flujo de gas (generalmente argón puro) se calienta, por medio de un arco eléctrico, hasta una TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 23 temperatura suficiente como para que los choques entre átomos o moléculas provoquen un cierto grado de ionización y disociación del gas, esta soldadura utiliza los mismos los mismos principios que la soldadura TIG, por lo que puede considerarse un desarrollo de este último proceso. Sin embargo, tanto la densidad energética como las temperaturas son en este proceso mucho más elevadas ya que el estado plasmático se alcanza cuando un gas es calentado a temperatura suficiente para conseguir su ionización, separando así el elemento en iones y electrones. La mayor ventaja de este tipo de soldaduras es que su zona de impacto es dos o tres veces inferior en comparación a la soldadura TIG. Utilidades: Es una técnica óptima para soldar metal de espesores pequeños. Figura 9. Soldadura por plasma. [6] • Por descarga de condensadores: también es conocido como CDW (Capacitor Discharge Welding). Es un proceso tecnológico que ha agilizado la fabricación en la industria moderna. Este proceso permite soldar pernos o tornillos a una chapa sin necesidad de agujerear la superficie formando uniones heterogéneas, lo que provoca la reducción de los costes. Este principio de soldadura se basa en la descarga de energía eléctrica almacenada en una batería de condensadores. Es una soldadura ideal para espesores pequeños, además no deja marca de la soldadura por lo tanto nos garantiza un mejor acabado y resistencia. Utilidades: unir pernos a piezas de metal. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 24 Figura 10. Soldadura realizada por descarga de condensadores. [3] Bajo electroescoria: también es conocido como ESW (Electroslag Welding). Es un proceso de soldadura por fusión, con el método de protección de la escoria. Este método se utiliza para una soldadura por colada continua. En este proceso las piezas deben de estar inmóviles, se deben agregar zapatas de cobre refrigeradas con agua o zapatas móviles y la junta a soldar. Mientras avanza el proceso el cabezal de soldadura se irá moviendo hacia arriba y dependiendo del espesor de la pieza se usarán uno o más electrodos como consumibles. En este proceso el alambre se va derritiendo progresivamente y se va introduciendo en la escoria fundida, aqui es cuando se derrite la pieza que se coloca como base y se endurece el metal previamente fundido y retenido por las zapatas, estas se mueven verticalmente junto con el carro y los electrodos haciendo de esta manera que se vaya dando del proceso de soldadura. En este tipo de soldaduras no se forma el arco. El factor más importante de esta técnica de soldadura es el grano a usar, ya que si es demasiado pequeño trae consecuencias como el aumento de la resistencia al impacto y de la tensión de fluencia. En este proceso se utiliza una gran energía, que trae como consecuencia que se produzca un enfriamiento muy lento en la zona de soldeo, lo cual es una desventaja, ya que el enfriamiento lento produce que crezca el grano más de lo deseado. Utilidades: para soldeos de gran espesor y grandes superficies. Reactores químicos, depósitos de gas licuado… TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 25 Figura 11. Soldadura bajo electroescoria.[3] Por Resistencia: • Por puntos: también es conocido como SW (Spot Welding). Es un método que se basa en presión y temperatura. Dos piezas se sueldan entre sí cuando una parte de ellas se calienta a temperaturas próximas a la fusión y se hace presión entre ellas. En este caso las piezas se calientan por la corriente eléctrica entre dos electrodos y la presión la realizan los electrodos. Generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy baja, la corriente que debe pasar por la zona a soldar debe ser muy alta, pero el voltaje es bajo. Por lo tanto, no se precisa de mucha potencia. Los electrodos tienen la misión de hacer pasar la corriente a través de los metales a soldar y además aprisionarlos. Los metales deben de estar aislados y alineados las puntas de los electrodos. Utilidades: Chapas o láminas metálicas de hasta 3mm de espesor. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 32 Figura 20. Soldadura por presión en caliente. [3] • Presión en frio: también conocido con el nombre de CW (Cold Welding), es un proceso de soldadura en estado sólido a temperatura ambiente, en el cual se aplica presión sobre las superficies de contacto, lo que implica la destrucción de las capas superficiales de las piezas a soldar, desprendiendo el óxido que contienen ambos componentes y dejando expuesto el material limpio para obtener un contacto intimo de las superficies y lograr la cohesión. Utilidades: en metales no ferrosos y hierro dulce sin contenido en carbono. Cobre y aluminio los más comunes. Figura 21. Esquema de soldadura por presión en frio. • Fricción: también conocida con el nombre de FW, (Friction Welding), es un método de soldadura que aprovecha el calor generado por la fricción mecánica entre dos piezas en movimiento. Al menos una de las piezas a unir debe tener un volumen de revolución, generalmente cilindros. Utilidad: es de utilidad para unir dos piezas, aunque no sean del mismo material. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 33 Figura 22. Soldadura por fricción. [3] • Explosión: también conocida con el nombre de EXW, (Explosion welding) es un proceso de unión en estado sólido que utiliza la fuerza explosiva para crear una unión entre dos componentes de metal. Aunque la denotación explosiva genera calor, el proceso de unión en si no se logra gracias al calor, ya que, no existe tiempo suficiente para que esto ocurra. Puede unir cualquier combinación de metales con la limitación metalúrgica de que el material sea lo suficientemente dúctil y resistente a la fractura al someterse a una rápida deformación debido a la explosión Utilidades: para unir materiales resistentes a la corrosión con aceros al carbono. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 34 Figura 23. Esquema de soldadura por explosión. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 35 3. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADORES CON SOLDADURA TIPO MAG. 3.1 INTRODUCCIÓN: En la actualidad existe bastante demanda de trabajos de soldadura y las empresas que demandan estos trabajos quieren certificarse de que dichos trabajos realizados cumplen con las garantías necesarias para la utilización de los objetos soldados. Estas garantías son demostrables a través de las cualificaciones de los soldadores o operadores de soldeo y de la cualificación de los procedimientos. Los trabajos de soldadura necesitan de uno o más procedimientos de soldadura que definan con detalle cómo deben realizarse las operaciones de soldadura y las normas a seguir sobre todos los elementos que se van a utilizar, es por lo que se establecen requisitos relacionados con la preparación, calificación y certificación de los procedimientos de soldadura, así como de la cualificación de la habilidad de los soldadores y operadores de equipo de soldeo, para ponerlas en práctica en la realización de los trabajos de soldadura. Dado que las uniones soldadas deben tener una calidad requerida y unas propiedades específicas, se debe tener un control de todas las variables que intervienen en la producción de las uniones soldadas y esto se consigue con la preparación por escrito de los procedimientos de soldadura necesarios, la cualificación de estos y la de la habilidad del personal que los empleará. 3.2. OBJETIVOS Y NORMAS A CUMPLIR: El objetivo de la cualificación de un soldador de soldeo es demostrar que este tiene una destreza adecuada para ejecutar soldaduras aceptables, se prueba la capacidad del soldador. El objetivo de la cualificación de un procedimiento de soldeo es demostrar que una determinada forma de trabajo permite obtener soldaduras que cumplan unos requisitos mínimos de resistencia, ductilidad, etc. Se prueba la capacidad de la soldadura. En Europa encontramos estos conceptos básicos en la Norma UNE-EN ISO 15607: ''Especificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Reglas generales''. Las fechas de consulta de todas las normas se encuentra únicamente en la bibliografía. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 36 Las normas utilizadas para la cualificación de los procedimientos de soldadura son: • UNE-EN ISO 15607: ''Especificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Reglas generales''. • UNE-EN ISO 15609.2: ''Especificación y cualificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Especificación del procedimiento de soldeo. Parte 2: Soldeo por gas'‘. • UNE-EN ISO 15614.1: ''Especificación y cualificación de los procedimientos de soldeo para los materiales metálicos. Ensayo de procedimiento de soldeo. Parte 1: Soldeo por arco y con gas de aceros y soldeo por arco de níquel y sus aleaciones'' Para la cualificación de los soldadores se aplica: • UNE-EN ISO 9606.1: ''Cualificación de soldadores: Soldeo por fusión. Parte 1 Aceros''. 3.3 METODOLOGÍA PARA LA CUALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDEO PARA UN SOLDADOR: La UNE-EN ISO 15607 nos indica que las especificaciones de los procedimientos de soldeo son necesarias a fin de proporcionar unas bases bien definidas para planificar las operaciones de soldeo, así como para su control de calidad. En la siguiente tabla se detallan la serie de normas que tratan sobre la especificación y la cualificación de los procedimientos de soldeo. Subrayaremos en amarillo nuestro caso específico. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 37 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 38 Tabla 1.Normas relacionadas con la especificación y cualificación de procedimiento de soldeo. [8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 39 La siguiente tabla nos muestra las diferentes fases a seguir en el procedimiento de la cualificación de los procedimientos de soldeo. Tabla 2.Diferentes fases de la cualificación de los procedimientos de soldeo.[8] A continuación, mostraremos un diagrama de flujo para el desarrollo y la cualificación de una WPS. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 40 Tabla 3.Diagrama de flujo para la cualificación de una WPS. [8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 41 En la norma UNE-EN ISO 15607, es válida para soldeo manual, parcialmente mecanizado, totalmente mecanizado y automatizado. Los procedimientos de soldeo se cualifican conforme a uno o varios registros de cualificación del procedimiento de soldeo (WPQR). El empleo de un determinado método de cualificación es a menudo un requisito de una norma o aplicación. Las especificaciones de procedimiento de soldeo son utilizadas en producción por soldadores competentes, cualificados conforme con la parte correspondiente a la Norma UNE-EN ISO 9606 o por operadores competentes cualificados conforme a la Norma UNE-EN ISO 14732. Normas a tener en cuenta para la acreditación de este documento. Norma UNE-EN ISO 9606 ''Cualificación de soldadores: Soldeo por fusión. Parte 1 Aceros''. Norma UNE-EN ISO 14732 ''Personal de soldeo. Ensayos de cualificación de operadores de soldeo y ajustadores de soldeo para el soldeo automtico y mecanizado de materiales metlicos. Norma UNE-EN ISO 15609 ''Especificación y cualificacin de los procedimientos de soldeo para los materiales metlicos. Especificacin del procedimiento de soldeo''. Norma UNE-EN ISO 15610 ''Especificación y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Cualificacin basada en el empleo de consumibles de soldeo ensayados''. Norma UNE-EN ISO 15611 ''Especificacin y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Cualificacin mediante experiencia previa de soldeo''. Norma UNE-EN ISO 15612 ''Especificacin y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Cualificacin por adopción de un procedimiento de soldeo estndar''. Norma UNE-EN ISO 15613 ''Especificacin y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Cualificacin mediante ensayos de soldeo anteriores a la produccin''. Norma UNE-EN ISO 15614 ''Especificacin y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Ensayo de procedimiento de soldeo''. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 48 Tabla 5.Especificación del procedimiento de soldeo WPS, extraído de la Norma. [8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 49 ENSAYO DE PROCEDIMIENTO DE SOLDEO. SOLDEO CON GAS. En este apartado indicaremos como se realiza la cualificación de una especificación en un procedimiento de soldeo preliminar mediante ensayos del procedimiento de soldeo. Hablaremos de la aplicación a la fabricación por soldeo, reparación por soldeo y recrecimientos por soldeo. Definiremos las condiciones para la ejecución de los procedimientos de soldeo y su rango de cualificación para todas las operaciones de soldeo comprendidas dentro de la cualificación. El objetivo principal de la cualificación del procedimiento de soldeo es demostrar que el proceso de unión propuesto para la construcción es capaz de producir uniones que posean propiedades mecánicas requeridas para la aplicación prevista. Con el objeto de permitir un amplio rango de fabricación soldada, se proporcionan dos niveles de ensayos de procedimientos de soldeo. Se designan como niveles 1 y 2. En el nivel 2 la extensión de los ensayos es mayor y los rangos de cualificación son más restrictivos que en el nivel 1. El procedimiento de ensayo llevado a cabo para el nivel 2 califica automáticamente para los requisitos del nivel 1, pero no viceversa. Cuando en un contrato o en la Norma de aplicación no se especifica el nivel, se aplicará el nivel 2. En este apartado haremos referencia a las siguientes normas que aún no han sido mencionadas: UNE-EN ISO 148-1 ''Materiales metlicos. Ensayo de flexin por choque con pndulo Charpy. Parte 1. Mtodo de ensayo''. UNE-EN ISO 3452-1 ''Ensayos no destructivos. Ensayo por lquidos penetrantes''. UNE-EN ISO 4136 ''Ensayos destructivos de uniones soldadas en materiales metlicos. Ensayo de traccin transversal''. UNE-EN ISO 5173 ''Ensayos destructivos en soldaduras metlicas. Ensayo de doblado''. UNE-EN ISO 5817 ''Soldeo. Uniones soldadas por fusin en acero, nquel, titanio y sus aleaciones''. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 50 UNE-EN ISO 6520-1 ''Soldeo y tcnicas afines. Clasificacin de las imperfecciones geomtricas en los materiales metlicos. Parte 1. Soldeo por fusin''. UNE-EN ISO 6947 ''Soldeo y tcnicas afines. Posiciones de trabajo''. UNE-EN ISO 9015-1 ''Ensayos destructivos de soldaduras en materiales metlicos. Ensayo de dureza. Parte 1. Ensayo de dureza en uniones soldadas por arco''. UNE-EN ISO 9016 ''Ensayos destructivos de uniones soldadas en materiales metlicos. Ensayo de flexin por choque''. UNE-EN ISO 14175 ''Consumibles para el soldeo. Gases de proteccin para el soldeo por fusin y procesos afines''. UNE-EN ISO 17636-1 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 1: Tcnicas de rayos X y gamma con pelcula''. UNE-EN ISO 17636-2 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 2: Tcnicas de rayos X y gamma con detectores digitales''. UNE-EN ISO 17637 ''Ensayo no destructivos de uniones soldadas. Examen visual de uniones soldadas por fusin'' UNE-EN ISO 17638 ''Ensayo no destructivos de uniones soldadas. Ensayo mediante partculas magnticas'' UNE-EN ISO 17639 ''Ensayo no destructivos de soldaduras de materiales metlicos. Examen macroscpico y microscpico de soldaduras''. UNE-EN ISO 17640 ''Ensayo no destructivos de uniones soldadas. Ensayo por ultrasonidos Tcnicas, niveles de ensayo y evaluacin''. CUPÓN DE ENSAYO: La unión soldada correspondiente al procedimiento de soldeo que se está cualificando debe estar representada por uno o varios cupones de ensayo normalizados. Para el nivel 1: Cualquier ensayo de unión a tope cualifica todas las configuraciones. Para el nivel 2: Cuando los requisitos y/o medidas de la unión no quedan cubiertos por un cupón de prueba normalizado como se muestra en este documento, se utilizará la Norma UNE-EN ISO 15613 ''Especificacin y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Cualificacin mediante ensayos de soldeo anteriores a la produccin''. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 51 FORMA Y MEDIDIAS DE LOS CUPONES DE ENSAYO: La longitud del cupón de ensayo debe ser suficiente para permitir que se realicen todos los ensayos requeridos. Para todos los cupones de ensayo excepto para ramificaciones y para las uniones en T, el espesor del material, t y el diámetro, D, debe de ser el mismo para ambas chapas a soldar. Figura 25. Cupón de ensayo para una unión a tope en chapa con penetración completa.[8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 52 Figura 26. Cupón de ensayo para una unión en T. [8] La preparación y el soldeo de los cupones de ensayo se deben llevar a cabo según el documento mencionado anteriormente pWPS. Las posiciones de soldeo y las limitaciones para los ángulos de pendiente y de rotación del cupón deben de estar de acuerdo con la Norma UNE-EN ISO 6947 ''Soldeo y tcnicas afines. Posiciones de trabajo''. Además, tanto el soldeo como el ensayo de los cupones de ensayo deben verificarse por la persona u organismo examinador. EXAMENES Y ENSAYOS: Para el nivel 1: El tipo y la extensión de los ensayos debe estar de acuerdo con los requerimientos de la siguiente tabla. Si por una Norma o especificación de aplicación se requiere de ensayos de impacto, dureza o ensayos no destructivos (END), estos se evalúan según el nivel 2, a menos que se diga lo contrario. Para el nivel 2: El tipo y la extensión de los ensayos debe estar de acuerdo con los requisitos de la siguiente tabla. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 53 Tabla 6. Para nivel 1: Exámenes y ensayos de cupones de ensayo. [8] Tabla 7. Para nivel 2: Exámenes y ensayos a los cupones de ensayo. [8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 54 SITUACIÓN Y TOMA DE LOS CUPONES DE ENSAYO: Es aceptable obtener las probetas de ensayo evitando las zonas que tengan imperfecciones admisibles para los métodos de END utilizados. Vamos a estudiar la unión a tope vista en el Anexo C. Figura 27. Situación de las probetas en una unión a tope de chapa.[9] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 55 Figura 28. Situación de las probetas en una unión en T.[9] ENSAYOS: A estas pruebas haremos referencia en el Anexo E, en el que haremos ensayos no destructivos (END) y ensayos destructivos (ED). A través de la Norma UNE-EN ISO 15613 ''Especificacin y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Cualificacin mediante ensayos de soldeo anteriores a la produccin''. define el método de cualificación mediante ensayos de soldeo anteriores a la producción para los procesos de soldeo en nuestro caso soldeo por gas. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 56 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 57 4. CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE ROBOT SOLDADOR CON SOLDADURA TIPO MAG. 4.1 INTRODUCCIÓN. Cada vez más las empresas que necesitan trabajos de soldadura, quieren saber si las soldaduras son correctas y para ello necesitan estar cualificadas. Los trabajos de soldadura necesitan de uno o más procedimientos de soldadura que definan con detalle cómo deben realizarse las operaciones afectadas y las normas a seguir sobre todos los elementos que se van a utilizar, es por lo que se establecen requisitos relacionados con la preparación, calificación y certificación de los procedimientos de soldadura, así como de la calificación de la máquina a soldar y de los operadores de soldeo y ajustadores que se utilizaran para los procesos de soldeo. Dado que las uniones soldadas deben tener una determinada consistencia, una calidad requerida y unas propiedades específicas, se debe tener un control de todas las variables que intervienen en la producción de las uniones soldadas y esto se consigue con la preparación por escrito de los procedimientos de soldadura necesarios, la calificación de estos y la de la maquina soldadora. 4.2 OBJETIVO Y NORMAS A CUMPLIR: El objetivo de la cualificación de un robot soldador es demostrar que este tiene una destreza adecuada para ejecutar soldaduras aceptables. El objetivo de la cualificación de un procedimiento de soldeo es demostrar que una determinada forma de trabajo permite obtener soldaduras que cumplan unos requisitos mínimos de resistencia, ductilidad, etc. ''Se prueba la capacidad de la soldadura''. En Europa encontramos estos conceptos básicos en la norme UNE-EN ISO 15607 ''Especificacin de los procedimientos de soldeo para los materiales metlicos. Reglas generales''. Las normas para la cualificación de los procedimientos de soldadura son: • UNE-EN ISO 15607. • UNE-EN ISO 15609.1 ''Cualificacin de soldadores: Soldeo por fusin. Parte 1 Aceros''. • UNE-EN ISO 15614.1 ''Especificacin y cualificacin de los procedimientos de soldeo para los materiales metlicos. Ensayo de procedimiento de soldeo. Parte 1: Soldeo por arco y con gas de aceros y soldeo por arco de nquel y sus aleaciones'‘. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 64 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 65 5. ANALISIS DE UN CASO PRÁCTICO. 5.1 SOLDADURA MANUAL: La cualificación de una soldadura manual tipo MAG, se realizará con uno o varios cupones de ensayo normalizados y el equipo mostrado en la figura 29, además el personal a cualificar debe cumplir con la normativa del equipo de protección individual explicado en el ANEXO A corresponde con la Norma UNE-EN ISO 11611 ''Ropa de proteccin utilizada durante el soldeo y procesos afines'' y con la Norma UNE-EN ISO 13688 ''Ropa de proteccin. Requisitos generales’‘, además en el lugar de ensayo de la cualificación se deben de cumplir con la seguridad en las operaciones de soldadura explicadas en el ANEXO B correspondiendo con la Norma UNE-EN ISO 21904: “Seguridad e higiene en el soldeo y procesos afines. Parte 1: Requisitos generales. 5.1.1 MÁQUINA DE SOLDAR UTILIZADA: A continuación, mostraremos un esquema de un equipo de soldadura tipo MIG. Donde explicaremos lo que significa cada uno de los elementos numerados: 1. Máquina soldadura. 2. Alimentador que controla el avance del alambre y la velocidad requerida. 3. Pistola de soldar para dirigir directamente el alambre al área de soldadura. 4.Bombona de gas protector, para evitar la contaminación del baño de soldadura. 5. Carrete de alambre de tipo y diámetro específico. Figura 29. Esquema de equipo de soldadura tipo MAG. [10] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 66 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DEL ALAMBRE PARA EL PROCESO TIPO MAG: La clasificación utilizada para los consumibles para el soldeo viene descrita en la Norma UNE-EN ISO 26304 ''Consumibles para el soldeo. Alambres, alambres tubulares y combinaciones alambre-fundente para el soldeo por arco sumergido de aceros de alta resistencia. Clasificacin. 5.1.2 PRUEBAS A REALIZAR PARA OBTENER LA CUALIFICACIÓN: Vamos a realizar un caso práctico: TRABAJO REALIZADO: El trabajo realizado consiste en la homologación para un soldador de la empresa Cubiertas y Montajes P. Ferreras S.L, situada en la localidad de La Cisterniga (Valladolid). Este trabajo ha sido posible gracias a la colaboración tanto de Cemosa (Servicios de Ingeniería y Control de calidad) como de Cubiertas y Montajes P.Ferreras S.L. A través de Cemosa hemos podido realizar la cualificación de un soldador y un operador de soldeo viendo el proceso necesario para realizar dicha cualificación. Por otra parte, Cubiertas y Montajes P.Ferreras S.L, han colaborado con nosotros en el proyecto y hemos podido realizar la cualificación del operador de soldeo mediante el robot soldador que se encuentra en sus instalaciones. • Homologación de procedimiento para soldadura a tope u en ángulo (P138, Soldeo por arco protegido con gas y electrodo de aporte, Nivel 2 t ≤ 5 mm). SOLDADOR QUE REALIZA LA PRUEBA D.N.I EMPRESA PROCEDIMIENTO SOLDADOR, APELLIDO APELLIDO 12345678-X CUBIERTAS Y MONTAJES P. FERRERAS P-138. NIVEL 2. t ≤ 5 mm Tabla 9. Caso práctico. Datos soldador, empresa y prueba. El soldador que ejecuta el procedimiento queda homologado si los resultados del mismo son satisfactorios según lo establece la Norma UNE-EN ISO 15614- 1 ''Especificacin y cualificacin de procedimientos de soldeo para materiales metlicos. Ensayo de procedimiento de soldeo’‘, apartado 5. Sobre estas probetas se han realizado los ensayos establecidos en la Norma UNE-EN ISO 15614-1, apartado 7, tabla 2. Los procedimientos de ensayo utilizados, así como los ensayos realizados a la probeta, se recogen en la siguiente tabla: TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 67 Ensayos realizados Inspección manual. Detección de grietas mediante líquidos penetrantes. Ensayo radiográfico. Tracción transversal. Doblado transversal. Ensayo de dureza Examen macroscópico. Tabla 10. Ensayos realizados en caso práctico. ENSAYOS REALIZADOS: Inspección visual: Tras la inspección visual efectuada, según la norma de referencia, se calificó como aceptable la probeta objeto de inspección a través de la Norma UNE-EN ISO 17637 ''Ensayo no destructivos de uniones soldadas. Examen visual de uniones soldadas por fusin'' SOLDADOR PROCEDIMIENTO ENSAYO RESULTADO SOLDADOR, APELLIDO APELLIDO P-138 VT S.D.N Tabla 11. Caso práctico. Inspección visual. El certificado de ensayo se recoge en el Anexo G. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 68 Figura 30. Inspección visual. Detección de Fisuras Superficiales: A fin de detectar cualquier tipo de fisura superficial se procedió a su verificación mediante líquidos penetrantes tal y como se recomienda en la Norma UNE-EN ISO 3452-1 ''Ensayos no destructivos. Ensayo por lquidos penetrantes''. SOLDADOR PROCEDIMIENTO ENSAYO RESULTAD O SOLDADOR, APELLIDO APELLIDO P-138 PT S.D.N Tabla 12. Caso práctico. Detección de Fisuras Superficiales. El certificado de ensayo se recoge en el Anexo G. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 69 Figura 31. Fisuras superficiales. Examen radiográfico: Tras la ejecución de la prueba superficial se procedió a su verificación mediante líquidos penetrantes tal y como se recomienda en la Norma UNE- EN ISO 17636 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 1: Tcnicas de rayos X y gamma con pelcula''. SOLDADOR PROCEDIMIENTO ENSAYO RESULTAD O SOLDADOR, APELLIDO APELLIDO P-138 RX S.D.N Tabla 13.Caso práctico. Examen radiográfico. El certificado de ensayo se recoge en el Anexo G. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 70 Figura 32. Examen radiográfico. Ensayo de tracción transversal: A fin de determinar las características mecánicas de la unión, se ha procedido al mecanizado de una probeta para su ensayo a tracción, según la Norma UNE-EN ISO 4136 ''Ensayos destructivos de uniones soldadas en materiales metlicos. Ensayo de traccin transversal''. Los resultados de dichos ensayos figuran en la tabla siguiente: Tabla 14. Caso práctico. Ensayo de Tracción Transversal. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 71 Figura 33. Ensayo de tracción transversal. Ensayo de Doblado: Tal y como se establece en la Norma UNE-EN ISO 5173 ''Ensayos destructivos en soldaduras metlicas. Ensayo de doblado'', se ha procedido al ensayo sobre cuatro probetas mecanizadas a partir de la probeta soldada (dos de cara y dos de raíz). Los resultados se recogen en la siguiente tabla: TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 72 Tabla 15. Caso práctico. Ensayo de Doblado. Figura 34. Ensayo de doblado. Ensayo de dureza: Se realiza un ensayo de dureza Vickers con una carga HV10 según la Norma UNE-EN ISO 6507-1 ''Materiales metlicos. Ensayo de dureza Vickers. Parte 1: Mtodo de ensayo''. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 73 Tabla 16. Caso práctico. Ensayo de Dureza. Figura 35. Ensayo de dureza. Examen macrográfico: Se ha procedido a realizar en la probeta del procedimiento valida también para homologaciones de soldador procediendo al pulido y ataque de las soldaduras. Se procede a utilizar las siguientes Normas: Norma UNE EN-ISO 19232-1 ''Ensayos no destructivos. Calidad de imagen en radiografas. Parte 1: Determinacin de la calidad de imagen en las radiografas utilizando indicadores tipo hilos'' y Norma UNE EN-ISO 19232-2''Ensayos no destructivos. Calidad de imagen en radiografas. Parte 2: Determinacin del valor de calidad de imagen utilizando indicadores tipo taladros y escalones'' TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 80 Tabla 26. Caso práctico. Ensayo de Dureza. Examen macrográfico: Se ha procedido a realizar en la probeta del procedimiento valida también para homologaciones de soldador procediendo al pulido y ataque de las soldaduras. Los resultados se recogen en la siguiente figura: Figura 38. Caso práctico. Examen macrográfico. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 81 SOLDADOR PROCEDIMIENTO ENSAYO RESULTAD O SOLDADOR, APELLIDO APELLIDO P-135 MACROGRÁFI A ACEPTABL E Tabla 27. Caso práctico. Examen macrográfico. CONCLUSIONES: A la vista de los resultados obtenidos en los diferentes ensayos, podemos precisar que la homologación del procedimiento es aceptable dado que en los ensayos requeridos se obtuvieron resultados satisfactorios. El procedimiento de soldeo valida a la vez la homologación de soldador según se establece en la Norma UNE-EN ISO 15614-1 ''Especificacin y cualificacin de los procedimientos de soldeo para los materiales metlicos. Ensayo de procedimiento de soldeo. Parte 1: Soldeo por arco y con gas de aceros y soldeo por arco de nquel y sus aleaciones'' punto 5. SOLDADOR QUE REALIZA LA PRUEBA D.N.I EMPRESA PROCEDIMIENTO SOLDADOR, APELLIDO APELLIDO 12345678-X CUBIERTAS Y MONTAJES P. FERRERAS P-135. NIVEL 2. t ≤ 3 mm Tabla 28. Caso práctico. Tabla resumen homologación soldador. FECHA Y FIRMAS: El siguiente documento deberá de ser firmado por el Jefe de Laboratorio y el Director Técnico del laboratorio de la Empresa que ha realizado las pruebas. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 82 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 83 6.CONCLUSIONES: Al realizar este trabajo de fin de grado llegamos a las siguientes conclusiones: • Es imprescindible que las empresas que realizan trabajos de soldadura tengan a todos sus soldadores cualificados según la Normativa UNE-EN ISO, debido a que las soldaduras que realizan los soldadores o ajustadores de soldeo pueden ir destinadas a cualquier elemento que deba resistir ciertas cargas y de no tener la certeza de que las soldaduras son correctas podría colapsar la estructura y causar daños materiales y físicos. • Los soldadores y operadores o ajustadores de soldeo se deben calificar a partir de un WPS y en el mismo se deben recoger las variables esenciales y no esenciales del proceso de soldadura a analizar, se debe cualificar el soldador o al operador de soldeo y el procedimiento de soldeo que se va a realizar. • Los ensayos realizados para la cualificación son la prueba de que el soldador es completamente apto para la realización del trabajo, estos ensayos son realizados por empresas externas a la que va a cualificar a los soldadores o ajustadores de soldeo, es el caso que hemos realizado. • Los END nos permiten ver los defectos de una soldadura, en un tiempo relativamente bajo y sin causar daños en la misma, estos ensayos son los que hemos realizado con la empresa Cemosa. • Los ED nos permiten ver los defectos de la soldadura, pero en este tipo de ensayos se realiza hasta la rotura o la inutilización de la probeta soldada, estos ensayos los hemos realizado con la empresa Cemosa. • Si se va a realizar alguna soldadura especifica o la soldadura se realiza en otro material o posicionamiento el soldador debe de estar cualificado para la realización de estos trabajos, aunque se utilice el mismo método de soldadura. Cada soldadura, cada posición y cada proceso necesita una cualificación. • El método de la soldadura es el mejor método para reparar o unir piezas y ahorrar un costo bastante significativo, tanto para el mantenimiento, como para la creación de nuevas piezas. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 84 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 85 7. PRESUPUESTO En este apartado realizamos dos presupuestos, uno de los consumibles utilizados y otro de las homologaciones. El presupuesto de las homologaciones tiene el mismo precio para el soldador manual que para el operador o ajustador de soldeo, por eso se han indicado dos cantidades. No vamos a entrar a analizar el alquiler de la maquinaria necesaria para ambos procesos. Dado que no es el objetivo de este presupuesto. DESCRIPCIÓN CANTIDAD PRECIO (€) TOTAL (€) Homologación de soldador, según UNE-EN ISO 9606-1:2014. 2 300,00 600,00 Homologación de procedimiento de soldadura, según UNE-EN ISO 9606- 1:2014. 2 350,00 700,00 Subtotal HOMOLOGACIONES 1.300,00 € Total (sin impuestos): 1.428,07 € IVA (21%): 299,89 € Total (impuestos incluidos): 1.727,96 € Tabla 29. Presupuesto de consumibles y homologaciones de soldador y operador de soldeo. DESCRIPCIÓN CANTIDAD PRECIO (€) TOTAL (€) Parte proporcional de bobina hilo de acero de 15 Kg, y 1,2 mm de espesor. 1 18,74 18,74 Botella de gas Ar+CO2 de 50L. 1 105,60 105,60 Costes indirectos, 3%. 1 3,73 3,73 Subtotal - CONSUMIBLES 128,07 € TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 86 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 87 8. IMPACTO AMBIENTAL: El impacto ambiental es el efecto que producen las actividades llevadas a cabo por los seres humanos sobre el medio ambiente. Y nuestro cometido es el reducir al máximo el impacto sobre el entorno. Para conseguir esto se procede a controlar la contaminación atmosférica, acústica, vertidos, consumo de recursos, generación de residuos y todos los posibles daños causados por el ser humano al medio ambiente. A través de las soldaduras realizamos impacto ambiental con los siguientes problemas ambientales: 1. Agotamiento de recursos: Para la práctica de la soldadura hacemos uso de la energía eléctrica y desperdiciamos materiales que han sido fabricados a través de los recursos sustraídos de la tierra. 2. Contaminación del agua: Las partículas metálicas de los humos que llegan al agua a través de desagües y las aguas residuales de las instalaciones. 3. Contaminación atmosférica: Debido a los humos y gases generados en las reacciones que se producen al realizar las soldaduras es necesario si se trabaja en una nave la implantación de máquinas de extracción de gases para no causar daños directos en el soldador y esos gases son depositados en la atmósfera sin ningún tratamiento luego estamos causando daños en la misma. 4. Residuos: Se generan residuos si no se cambian los filtros de los sistemas de extracción con la frecuencia necesaria para que cumplan su cometido. Y además también generamos residuos si no hacemos una buena separación y reciclaje de los residuos. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 88 TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 89 9. BIBLIOGRÁFIA [1] Historia de la soldadura http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura [2] https://soldadoras.com.ar/historia-de-la-soldadura/ [3] https://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura [4]https://www.esab.com.ar/ar/sp/education/blog/proceso_soldadura_electrodo_revestid o.cfm [5] https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn53.html [6] https://www.ecured.cu/Soldadura_por_plasma#Descripci.C3.B3n [7] https://www.tameindustrial.com/soldadura-de-protuberancia [8] Norma UNE. Catálogo AENOR. [9] Manual de soldadura INDURA. [10] Manual de soldadura OERLIKON. UNE EN ISO 21904:2020 ''Seguridad e higiene en el soldeo y procesos afines. Parte1: Requisitos generales'' UNE EN-ISO 11611:2018 ''Ropa de protección utilizada durante el soldeo y procesos afines''. UNE EN-ISO 11666:2018 ''Ensayo no destructivo de uniones soldadas. Ensayo por ultrasonidos'' UNE EN-ISO 12668:2010 ''Ensayos no destructivos. Caracterización y verificación del equipo de examen por ultrasonidos'' UNE EN-ISO 13688:2013 ''Ropa de protección. Requisitos generales'' UNE EN-ISO 148-1:2017 ''Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy. Parte 1: Método de ensayo'' UNE EN-ISO 16810:2014 ''Ensayos no destructivos. Ensayos por ultrasonidos. Principios generales'' UNE EN-ISO 19017:2018 ''Guía para medición de residuos radiactivos por espectrometría gamma'' UNE EN-ISO 19232-1:2014 ''Ensayos no destructivos. Calidad de imagen en radiografías. Parte 1: Determinación de la calidad de imagen en las radiografías utilizando indicadores tipo hilos'' TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 96 ANEXO B: SEGURIDAD EN OPERACIONES DE SOLDADURA: La normativa correspondiente a este Anexo se describe en la Norma UNE-EN ISO 21904: “Seguridad e higiene en el soldeo y procesos afines. Parte 1: Requisitos generales. Según el sitio en el que el operador se disponga a realizar las soldaduras, anteriormente al proceso de soldar hay que inspeccionar el entorno y realizar las soldaduras con cierta seguridad. Aspectos que hay que tener en cuenta: Riesgos de Incendio: Nunca se debe soldar en la proximidad de líquidos inflamables, gases, metales en polvo o polvos combustibles. Cuando el área en el que se suelde dispone de gases, vapores o polvos, es necesario mantener una perfecta aireación y ventilación del lugar mientras se suelda. Nunca soldar en proximidad a materiales inflamables o de combustibles no protegidos. Figura 41. Evitar soldar cerca de combustibles. [10] Ventilación: Soldar en áreas confinadas sin una ventilación adecuada puede considerarse una operación arriesgada, porque al consumirse el oxígeno disponible, y a la vez el calor que desprende la soldadura y el humo restante, el soldador queda expuesto a severas molestias y enfermedades. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 97 Figura 42. Soldar con equipos de extracción de humos. [10] Humedad: La humedad entre el cuerpo y algo electrificado forma una línea a tierra que puede conducir corriente al cuerpo del ordenador y producir un choque eléctrico. El operador nunca debe estar sobre una poza o sobre suelo húmedo cuando suelda, tampoco debe trabajar en un lugar húmedo. Deberá conservar sus manos, vestimenta y lugar de trabajo completamente secos. Figura 43. Evitar soldar con humedad.[10] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 98 ANEXO C: ESQUEMA BÁSICO DE SOLDADURA: Figura 44. Esquema básico de soldaduras. [10] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 99 ANEXO D: POSICIONES EN SOLDADURA: Figura 45. Posiciones de soldadura 1/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 100 Figura 46. Posiciones de soldadura 2/2. [10] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 101 ANEXO E: ENSAYOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: END Todas las pruebas o ensayos no destructivos que realicemos se realizaran previamente al corte de las probetas de ensayo. Debemos de tener en cuenta que la zona 1, de la figura 41 es la misma que la figura 28 en la que se muestra una unión a tope de chapa es una zona que para los END tenemos que descartar. Y si se aplica cualquier tratamiento térmico post-soldeo (PWHT) que este especificado se debe completar antes que los ensayos no destructivos. Figura 47. Situación de las probetas en una unión en T.[8] En los materiales que sean susceptibles al agrietamiento inducido por hidrógeno y cuando no esté especificado postcalentamiento o PWHT, los ensayos no destructivos deberán retrasarse. Los ensayos no destructivos tienen diversas aplicaciones como: Estimación de propiedades mecánicas y físicas. Eliminar materia prima defectuosa. La medición de dimensiones. Caracterizar estructura o micro-estructura. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 102 Uniformidad de la producción. Identificar o separar materiales. Detectar fisuras y su evaluación. A continuación, procederemos a explicar de forma breve en qué consisten cada tipo de ensayo y su Norma. • Ensayo de inspección visual. Norma UNE-EN ISO 17637 ''Ensayo no destructivos de uniones soldadas. Examen visual de uniones soldadas por fusin''. La inspección visual de soldaduras y evaluación de los resultados para su aceptación debe de realizarse por personal cualificado y competente. Es recomendable que el personal que realice pruebas visuales esté cualificado según la Norma UNE-EN ISO 9712 ''Ensayos no destructivos. Cualificacin y certificación del personal que realiza ensayos no destructivos''. Debe haber una iluminación en la superficie de la pieza a examinar y debe de ser mínimo de 350 lux. Para la inspección directa, el acceso será suficiente para situar el ojo dentro de los 600 mm de la superficie a examinar y con un ángulo no inferior a 30⁰. En la inspección visual de la preparación de la unión, en esta inspección se debe de cumplir el procedimiento WPS. En la inspección visual durante el soldeo, se debe verificar que no haya imperfecciones visibles como grietas o cavidades, la transición entre pasadas, la soldadura y el metal base tiene una forma que puede conseguirse una fusión satisfactoria durante el soldeo con la siguiente pasada. La soldadura debe quedar conforme con los requisitos de la especificación del procedimiento de soldeo, WPS. Inspección visual de la soldadura terminada, se debe inspeccionar una vez finalizada la soldadura para determinar si cumple con los requisitos de aplicación. Se debe tener en cuenta la limpieza y el repaso como que se retire la escoria, no existan huellas. Medir el perfil y las dimensiones y comprobar las pasadas de raíz y superficiales. Cuando se realice un informe de este ensayo se deberá incluir la siguiente información: -Nombre del fabricante del componente. -Nombre de la entidad de inspección. -Identificación del objeto examinado. -Material. -Tipo de unión. -Espesor del material. -Proceso de soldeo. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 103 -Criterios de aceptación. -Imperfecciones que excedan los criterios de aceptación y su localización. -Alcance del examen haciendo referencia a planos según sea apropiado. -Dispositivos de inspección utilizados. -Alcance del examen haciendo referencia a planos. -Resultados de la inspección con referencia a los criterios de aceptación. -Nombre del inspector y la fecha del examen. Las soldaduras que sean satisfactorias deben identificarse y marcarse adecuadamente. Figura 48. Acceso para la inspección. Ensayo radiográfico. Norma UNE-EN ISO 17636-1 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 1: Tcnicas de rayos X y gamma con pelcula''. O Norma UNE-EN ISO 17636-2 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 2: Tcnicas de rayos X y gamma con detectores digitales''. Las técnicas radiográficas se dividen en dos clases: -Clase A: Técnicas básicas. -Clase B: Técnicas mejoradas. Las técnicas de la clase B se utilizan cuando los de clase A pueden ser insuficientemente sensibles. La selección de la técnica radiográfica debe acordarse entre las partes contratantes. Se deben cumplir los siguientes requisitos: Protección contra la radiación ionizante. Debe seguirse las reglamentaciones de protección contra las radiaciones ionizantes. Preparación de la superficie y estado de fabricación. No suele ser necesaria una preparación de la superficie, salvo cuando las imperfecciones superficiales puedan causar dificultades en la detección de defectos, entonces la superficie debe amolarse para eliminar los defectos. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 104 Posición de la soldadura en la radiografía. Si en la radiografía no se muestra el entorno de la soldadura, deben colocarse los marcadores de alta densidad a cada lado de la soldadura. Identificación de radiografías. Se deben colocar símbolos en cada sección del objeto a radiografiar para identificar la sección. Marcado. Deben realizarse marcas permanentes en el objeto de ensayo para poder localizar la posición de cada radiografía. Solape de películas. Cuando se radiografía una zona con dos o más películas separadas, estas deben solaparse para asegurar que se radiografía la zona que queremos radiografiar. Esto se verifica mediante el uso de un marcador de alta densidad. Tipos y posiciones de los indicadores de calidad de imagen. La calidad de imagen debe verificarse según indicadores de calidad de imagen de las Normas UNE-EN ISO 19232-1 ''Ensayos no destructivos. Calidad de imagen en radiografas. Parte 1: Determinacin de la calidad de imagen en las radiografas utilizando indicadores tipo hilos'' o Norma UNE-EN ISO 19232-2 ''Ensayos no destructivos. Calidad de imagen en radiografas. Parte 2: Determinacin del valor de calidad de imagen utilizando indicadores tipo taladros y escalones'' El índice de calidad de imagen IQI, debe posicionarse en la zona central del área de interés, sobre el metal base adyacente a la soldadura. Evaluación y calidad de imagen. Las películas deben de ser examinadas con la Norma UNE-EN ISO 5580 ''Ensayos no destructivos. Negatoscopios utilizados en radiologa industrial. Requisitos mnimos'' , a través de esta determinación se determina el número del hilo o diámetro del taladro menor que pueda distinguirse. Índices de calidad de imagen mínimos. En la Norma UNE-EN ISO 17636-1 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 1: Tcnicas de rayos X y gamma con pelcula''. se muestran los índices de calidad de imagen mínimos en las tablas de la B.1 a B.12. Cualificación del personal. El personal que realice los ensayos debe de estar cualificado según la Norma UNE-EN ISO 9712 ''Ensayos no destructivos. Cualificacin y certificacin del personal que realiza ensayos no destructivos'' Cuando se realice un informe de este ensayo se deberá de incluir la siguiente información: TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 105 - Nombre de la sociedad encargada de los ensayos. - Objeto. - Material. - Tratamiento térmico. - Geometría de la soldadura. - Espesor del material. - Proceso de soldeo. - Especificación del ensayo incluyendo requisitos de aceptación. - Técnica radiografiada y clase, sensibilidad requerida de IQI. - Disposición del ensayo. - Sistema de marcado utilizado. - Plan de posicionamiento de las películas. - Fuente de radiación, tipo y tamaño del foco e identificación del equipo utilizado. - Sistema y tipo de película, pantalla y filtros. - Voltaje o intensidad del tubo utilizados o tipo de fuente y actividad. - Tiempo y exposición y distancia fuente-película. - Técnica de procesado: manual/automático y condiciones de revelado. - Tipo y posición de los indicadores de calidad de imagen. - Resultado del ensayo incluyendo el dato de la densidad de la película y las lecturas del IQI. - Cualquier desviación con relación a esta parte de la Norma UNE-EN ISO 17636 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 1: Tcnicas de rayos X y gamma con pelcula'‘, mediante acuerdo especial. - Nombre, certificación y firma de la persona o personas responsables. - Fecha de la exposición y el informe de ensayo. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 112 - Temperatura de ensayo del objeto y del medio de detección. - Identificación del procedimiento de ensayo y descripción de los parámetros utilizados. - Detalles y resultados del ensayo de comportamiento global. - Niveles de aceptación. - Descripción y localización de todas las indicaciones registrables. - Resultado del ensayo con referencia a los niveles de aceptación. - Nombres, cualificación y firmas del personal que realizó los ensayos. Figura 52. Ensayo de partículas magnéticas. ENSAYOS DESTRUCTIVOS: ED • Ensayo de doblado. Norma UNE-EN ISO 5173 ''Ensayos destructivos en soldaduras metlicas. Ensayo de doblado''. A través de este proceso podemos realizar los ensayos de doblado transversal de raíz, de cara y lateral en probetas extraídas de soldadura a tope. El objetivo es evaluar la ductilidad y/o la ausencia de imperfecciones en la superficie o cerca de la superficie de la probeta. Se somete a una probeta de manera longitudinal o transversal de una unión soldada, a una deformación plástica mediante un doblado, sin invertir la dirección de doblado, de manera que una de las secciones transversales de la unión soldada está sometida a esfuerzos de tracción. El ensayo se debe llevar a cabo a temperatura ambiente. Las probetas se deben preparar de tal modo que la preparación no afecte ni al material base ni al metal depositado. Cada muestra de ensayo debe marcarse para identificar su posición exacta o en la unión de la que ha sido extraída. No se debe aplicar ningún tratamiento térmico en la unión soldada. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 113 Los procesos finales de preparación deben obtenerse por mecanizado o rectificado, tomándose precauciones adecuadas para evitar el endurecimiento de la superficie por deformación plástica o calentamiento excesivo del material. Las técnicas de ensayo se deben realizar de acuerdo con la Norma UNE-EN ISO 5173. - Referencia a la Norma UNE-EN ISO 5173. - Identificación de la probeta. - Forma y dimensiones de la probeta. - Tipo y símbolo del ensayo de doblado. - Condiciones de ensayo. - Temperatura de ensayo si no se encuentra en el rango de temperatura ambiente. - Tipo y dimensiones de las imperfecciones observadas. - Ángulo de doblado. Figura 53. Ensayo de doblado. • Ensayo de rotura. Norma UNE-EN ISO 9017 ''Ensayos destructivos de soldaduras de materiales metálicos. Ensayo de rotura'' Esta norma específica los tamaños de las muestras de ensayo y los procedimientos para efectuar ensayos de rotura para obtener información sobre los tipos, tamaños y distribución de las imperfecciones internas tales como porosidades, grietas, faltas de fusión, faltas de penetración e inclusiones solidas sobre la superficie de rotura. A no ser que se indique otra especificación, las dimensiones de las probetas de soldadura deben ser como lo establecido en el Apartado 3.3.3 Registro de la cualificación del procedimiento del soldeo: WPQR en el subapartado: Forma y medidas de cupones de ensayo. Las uniones soldadas de chapa deben cortarse, transversalmente al sentido de la unión soldada. En las soldaduras a tope el eje de soldadura debe permanecer en medio de la muestra de ensayo. La probeta debe proporcionar por lo menos dos muestras de ensayo. Cuando se examinen ensayos de doblado, deben examinarse el mismo número de muestras con doblado en la raíz y con doblado en la cara. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 114 Cada probeta deberá marcarse para identificar su posición exacta en el producto fabricado o en las uniones de las que se ha extraído. El método de extracción debe evitar la introducción de efectos térmicos o mecánicos perjudiciales, por lo tanto deben descartarse de manera general 25 mm a ambos lados de las soldaduras de ensayo. Las muestras de ensayo deben cortarse por medios térmicos o mecánicos. Para la preparación de la rotura de la soldadura debe realizarse la rebaja del sobreespesor de la soldadura, mellar ambos bordes de la soldadura (muesca transversal) o mellar el sobreespesor (muesca longitudinal). Los procedimientos de ensayo de rotura pueden efectuarse: - Por golpes dinámicos, por ejemplo, un péndulo. - Aplicando una carga estática con un tornillo, prensa de taller o plegadora. - Aplicando una carga de tracción. La superficie de rotura debe examinarse visualmente para una identificación y detección clara de las imperfecciones puede usarse una lente de bajo aumento. Se realiza una descripción completa del aspecto de la superficie de rotura y el tipo de ubicación de cualquier imperfección presente. Debe establecerse que la calidad se ha evaluado según las Normas UNE-EN ISO 5817 ''Soldeo. Uniones soldadas por fusion en acero, niquel, titanio y sus aleaciones''. Las técnicas de ensayo se deben realizar de acuerdo con la Norma UNE-EN ISO 19017 ''Gua para medicin de residuos radiactivos por espectrometra gamma'' - Referencia a esta norma internacional. Norma UNE-EN ISO 9017. - Identificación de la muestra de ensayo. - Denominación de la muestra. - Registro de tipos, ubicaciones y tamaños de todas las imperfecciones inaceptables según el nivel de calidad pertinente. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 115 Tabla 31. Ejemplo de informe de ensayo de rotura. [8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 116 • Ensayo de tracción transversal. Norma UNE-EN ISO 4136 ''Ensayos destructivos de uniones soldadas en materiales metlicos. Ensayo de traccin transversal''. A través de la norma citada se llevan a cabo los ensayos de tracción transversal con el fin de determinar la resistencia a la tracción y la localización de la rotura de una unión soldada a tope. Para la aplicación del ensayo debemos tener en cuenta la aplicación de los principios generales de las Normas UNE-EN ISO 6892-1 '' Materiales metlicos. Ensayos de traccin. Parte 1: Mtodo de ensayo a temperatura ambiente'' Para la realización del ensayo se aplica de forma continua una carga creciente hasta que tiene lugar la rotura de la probeta obtenida transversalmente de una unión soldada. El cupón de ensayo debe marcarse para identificar su localización exacta en el producto fabricado. Si fuera necesario debería de marcarse el sentido de la deformación. No debe aplicarse ningún tratamiento térmico a la unión soldada. El proceso de corte mecánico o térmico empleado para la extracción de la probeta de ensayo no debe cambiar las propiedades de la probeta de ensayo en ningún caso. Las últimas etapas de la preparación deben realizarse por mecanizado o amolado, tomando las precauciones necesarias para evitar el endurecimiento superficial por acritud o el calentamiento excesivo del material. La probeta debe cargarse de forma progresiva y continua de acuerdo con las Normas UNE-EN ISO 6892-1 y Norma UNE-EN ISO 6892-2 '' Materiales metalicos. Ensayos de traccion. Parte 2: Metodo de ensayo a temperatura elevada'' La posición de la rotura debe anotarse y registrarse. Después de la rotura de la probeta, las superficies fracturadas deben examinarse y se debe registrar la existencia de cualquier imperfección que pueda haber afectado adversamente al ensayo, indicando el tipo, dimensiones y cantidad de las mismas. Las técnicas de ensayo se deben realizar de acuerdo con la Norma UNE-EN ISO 4136 Referencia a esta norma, es decir, Norma UNE-EN ISO 4136 - Tipo y localización de la probeta de ensayo. - Temperatura de ensayo, si es diferente a la de ambiente. - Localización de la rotura. - Tipo y dimensiones de las imperfecciones observadas. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 117 Tabla 32. Ejemplo de informe de ensayo de tracción transversal.[8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 118 • Ensayo macroscópico. Norma UNE-EN ISO 17639 ''Ensayo no destructivos de soldaduras de materiales metlicos. Examen macroscpico y microscpico de soldaduras''. Esta norma proporciona recomendaciones para la preparación de muestras, procedimientos de ensayo y sus objetivos principales para el examen macroscópico y microscópico. Definiciones a tener en cuenta en este tipo de ensayos: Examen macroscópico: es un examen visual de una muestra de ensayo, sin ampliación o poca ampliación, menor de 50 aumentos, con o sin corrosivo. Examen microscópico: es un examen de una muestra de ensayo microscópico con una ampliación de 50 a 500 aumentos, con o sin corrosivo. Los exámenes macroscópicos y microscópicos se utilizan para dar a conocer los aspectos macroscópicos y microscópicos de la unión soldada, normalmente a través del examen de secciones transversales. Se realiza mediante un examen visual u óptico de la superficie preparada, antes o después de la corrosión. El propósito de estos exámenes es evaluar la estructura de la soldadura independientemente de la relación a distintas fisuras y cavidades. De forma habitual la muestra de ensayo se muestra en sentido perpendicular al eje de soldadura incluyendo el cordón de soldadura y la zona afectada térmicamente a ambos lados de la misma. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 119 Tabla 33. Guía para la evaluación de características mediante el examen microscópico y macroscópico.[8] Las técnicas de ensayo se deben realizar de acuerdo con la Norma UNE-EN ISO 17639 - Metales base y consumibles de soldeo. - Objeto de ensayo. - Composición del nombre del corrosivo. - Acabado de superficie. - Método de corrosión. - Tiempo de corrosión. - Medidas adiciones. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 120 - Requisitos adicionales. Tabla 34. Ejemplo de informe de ensayo macroscópico. [8] TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 121 • Ensayo de impacto. Norma UNE-EN ISO 9016 ''Ensayos destructivos de uniones soldadas en materiales metlicos. Ensayo de flexin por choque''. En esta Norma se especifica el método que se debe utilizar para describir la localización de la probeta y la orientación de la entalla para el ensayo y registro de los ensayos de flexión por choque de uniones soldadas. Adicionalmente se utilizará la Norma UNE-EN ISO 148-1 ''Materiales metlicos. Ensayo de flexin por choque con pndulo Charpy. Parte 1: Mtodo de ensayo'' que incluye la denominación de las probetas de ensayo y los requisitos adicionales relativos al registro del ensayo. El ensayo de flexión por choque debe realizarse de acuerdo a la Norma UNE- EN ISO 148-1. La temperatura del ensayo, localización, tipo y dimensiones de la probeta de ensayo, y orientación de la entalla puede definirse mediante un ensayo macrográfico. Las técnicas de ensayo se deben realizar de acuerdo con la Norma UNE-EN ISO 9016 ''Ensayo no destructivos. Ensayo radiogrfico. Parte 2: Tcnicas de rayos X y gamma con detectores digitales''. - Referencia a esta Norma, es decir Norma UNE-EN ISO 148-1. - Denominación de las probetas de ensayo. - Esquema. - Tipo y dimensiones de las imperfecciones observadas. - Otras informaciones requeridas por la Norma de aplicación y/o por acuerdo entre las partes contratantes. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 128 Figura 60. Estación de herramientas. 7. Tipos de herramientas: o Pinza grande, también llamada pinza magnética I, es la pinza magnética más grande y consta de tres imanes y se coloca más cerca del robot. Figura 61. Pinza grande. o Pinza intermedia, también llamada pinza magnética V, es la pinza magnética de tamaño mediano y está ubicada en el medio de las tres pinzas magnéticas. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 129 Figura 62. Pinza intermedia. o Pinza pequeña, también llamada pinza magnética VI, es la más pequeña de las tres pinzas magnéticas y está ubicada más alejada del robot. Figura 63. Pinza pequeña. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 130 o Precalentamiento, es la herramienta para precalentar las placas gruesas. Figura 64. Herramienta de calentamiento. 8. Cubierta de escáner: En el interior de la caja roja de la siguiente figura hay un escáner para medir las piezas complementarias. El escáner consta de una combinación de láser y cámara. En nuestro caso el escáner existente es el Compact/SingleRail y en este caso la manipulación se encarga de medir las piezas. La manipulación toma la herramienta del escáner y se mueve con el escáner sobre la mesa para medir las piezas. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 131 Figura 65. Escáner. 9. Robots de soldadura: El robot maestro es el primer robot pequeño desde el punto de vista del operador desde la estación de control en el lado izquierdo. Se puede ver fácilmente con la ''A'' verde y el círculo verde en la caja de control. Dispone de tres ejes externos (PÓRTICO), un eje especifico para cada una de las direcciones X, Y y Z. El robot también se encarga de las mediciones de la viga. También lleva un conector de derivación de soldadura y una máquina de soldadura, que se encarga de la soldadura. En el mismo lado de la torre de la máquina de soldadura, esta la estación de limpieza del quemador y el ''bulls-eye'' para recalibrar nuevamente la posición de su soplete. Figura 66. Robot soldador. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 132 Figura 67. Estación de limpieza. En la siguiente figura podemos ver las tres direcciones en las que se puede desplazar el eje externo (PÓRTICO). TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 133 Figura 68.Direcciones del pórtico. 10. Dispositivos giratorios: Los dispositivos de giro se colocan en el centro del sistema y descansan sobre el carril básico. Estos sujetan y giran la viga. Parte fija: La abrazadera fija se encuentra en cada parte fija de los dispositivos de giro en el exterior de ellos. La abrazadera fija sujeta la viga en la posición de la viga 90⁰ y - 90⁰. Consiste en un ajuste de altura con un servomotor, una abrazadera horizontal hidráulica y dos abrazaderas que también funcionan hidráulicamente. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 134 Figura 69.Parte fija. Parte rotativa: La abrazadera rotativa se encuentra en cada parte fija del dispositivo de giro, en el interior de los dispositivos de giro. Esta hace girar y la sujeta en las posiciones de la viga 0⁰ y -180⁰. Además, hay un sensor óptico en cada dispositivo de giro para reconocer la viga. 11. Sistema de medición AMBO: Es el sistema de medición utilizado por la máquina y consta de: - Una cubierta de metal y en el interior se encuentran dos combinaciones de láser y cámara. -Asociado a él está el software que está instalado en el PC de la estación de control. La unidad de medición se encuentra debajo del panel de control principal o al lado de la estación de control, según el tipo de máquina. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 135 Figura 70.Captura de pantalla del sistema de medición AMBO. 12. Dispositivos de descarga: Dispositivos de descarga, reverso: Es la parte que se utiliza para extraer la viga desde los dispositivos de giro hasta el final de la máquina. Los dispositivos de giro devuelven la viga al dispositivo de descarga. La viga se levanta y los dispositivos de giro regresan a sus posiciones de inicio, listos para la próxima producción. Está formada por dos partes: -El accionamiento longitudinal. -El accionamiento de altura. Figura 71.Dispositivo de descarga, reverso (viga descargada). TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 136 Altura móvil: La altura móvil es la parte que se encuentra en el lado posterior de la máquina. En la extracción levantará la viga hacia arriba. Figura 72.Elemento de altura móvil. Altura fija derecha: La parte de altura fija derecha también consta de dos partes: - La altura móvil. - La parte neumática. En la extracción, la parte neumática se moverá hacia afuera y luego se moverá hacia arriba. Está en modo sincronizado con la altura móvil y la altura fija restante. Altura fija izquierda: La altura fija izquierda es la misma parte que la altura fija derecha con la única diferencia de que está en el lado izquierdo cuando se mira desde la vista de la estación de control. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 137 Figura 73.Altura fija. Dispositivo de descarga lateral: Es la parte que se utiliza para extraer la viga de los dispositivos de giro hacia el costado de la máquina. Cuando finaliza la producción, las dos partes se mueven hacia adentro cerca de los dispositivos de giro, levantando la viga hacia arriba y por encima de los dispositivos de descarga hacia el exterior en la máquina. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 144 ANEXO G: CASO PRÁCTICO SOLDADOR MANUAL: WPS Procedimiento de soldeo: Tabla 36. Caso práctico soldador manual. Wps Procedimiento de soldeo 1/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 145 Tabla 37.Caso práctico soldador manual. Wps Procedimiento de soldeo 2/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 146 ENSAYOS REALIZADOS: INSPECCIÓN VISUAL: Tabla 38. Caso práctico soldador manual. Inspección visual y dimensional. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 147 INSPECCIÓN DE LÍQUIDOS PENETRANTES: Tabla 39. Caso práctico soldador manual. Inspección de líquidos penetrantes 1/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 148 Tabla 40. Caso práctico soldador manual. Inspección de líquidos penetrantes 2/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 149 EXAMEN MACROGRÁFICO: Tabla 41. Caso práctico soldador manual. Examen macrográfico 1/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 150 Tabla 42.Caso práctico soldador manual. Examen macrográfico 2/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 151 INFORME RADIOGRÁFICO: Tabla 43. Caso práctico soldador manual. Informe radiográfico 1/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 152 Tabla 44.Caso práctico soldador manual. Informe radiográfico 2/2. TFG: CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS. 153 MATERIALES Y CONSUMIBLES: Figura 81. Caso práctico soldador manual. Informe de ensayo materiales.