Soldadura

Industria. Proceso. Tipos: blanda, fuerte, oxiacetilénica y eléctrica. Resistencia

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SOLDADURA

  • La soldadura es un proceso de unión de materiales, en el cual se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor o precisión.

La integración de las partes que se unen mediante soldadura se llama ensamble soldado.

  • Muchos procesos de soldadura se obtienen solamente por el calor sin aplicar presión. Otros se obtienen mediante una combinación de calor y presión, y unos únicamente por presión sin aportar calor externo.

  • En algunos casos se agrega un material de aporte o relleno para facilitar la fusión. La soldadura se asocia con partes metálicas, pero el proceso también se usa para unir plásticos.

La soldadura es un proceso importante en la industria por diferentes motivos:

  • Proporciona una unión permanente y las partes soldadas se vuelven una sola unidad.

  • La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si se usa un material de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores a la de los metales originales y se aplican las técnicas correctas de soldar.

  • La soldadura es la forma más económica de unir componentes. Los métodos alternativos requieren las alteraciones más complejas de las formas (Ej. Taladrado de orificios y adición de sujetadores: remaches y tuercas). El ensamble mecánico es más pesado que la soldadura.

  • La soldadura no se limita al ambiente de fabrica, se puede realizar en el campo.

Además de las ventajas indicadas, tiene también desventajas:

  • La mayoría de las operaciones de soldadura se hacen manualmente, lo cual implica alto costo de mano de obra. Hay soldaduras especiales y la realizan personas muy calificadas.

  • La soldadura implica el uso de energía y es peligroso.

  • Por ser una unión permanente, no permite un desensamble adecuado. En los casos cuando es necesario mantenimiento en un producto no debe utilizarse la soldadura como método de ensamble.

  • La unión soldada puede tener defectos de calidad que son difíciles de detectar. Estos defectos reducen la resistencia de la unión.

SOLDADURA BLANDA

  • La soldadura blanda consiste en unir piezas por medio de una aleación metálica, fácilmente fundible (debajo punto de fusión) tal como el estaño, el plomo, etc. Esta soldadura ofrece una resistencia generalmente inferior a la de los metales a los cuales se aplica, y no puede someterse en uniones que deban emplearse a mas de 200ºC esta indicada especialmente para uniones de hojalata, chapas galvanizadas, piezas de latón y bronce, algunas veces en piezas de hierro y sobre todo en tubos de plomo y en conexiones de electricidad y electrónica.

  • Para efectuar este tipo de soldadura se necesita un soldador de cobre que puede ser calentado con una lampara de soldar, o también se puede utilizar un soldador de calentamiento eléctrico. El metal de aportación se emplea, generalmente en barra. Además es necesario emplear ciertos cuerpos como dexosidantes (que evitan la oxidación) y fundamentes (que ayudan a fundir la escoria). Para hacer una buena soldadura se han de limpiar con cuidado las partes que han de unirse.

Soldadura

Distintos componentes utilizados

en la soldadura blanda.

Distintos soldadores utilizados

en la soldadura blanda.

SOLDADURA FUERTE

  • La soldadura fuerte, llamada también amarilla consiste en unir piezas mediante la fusión de un metal que tiene un punto de fusión relativamente elevado, como los latones, el cobre o las aleaciones de plata. La temperatura de fusión debe ser inferior a la de los metales a unir. El metal de aportación se usa en forma de grano, de hilos o chapitas, según la forma de las piezas que se han de soldar, el desoxidante empleado es el llamado bórax u otros preparados comerciales. Se recurre a este tipo de soldadura cuando hay que efectuar una unión sólida y resistente, sin fundir las piezas a enlazar. Se puede efectuar sobre metales y aleaciones de elevado punto de fusión como son: el acero, la fundición y los bronces.

  • El equipo de soldadura utilizado puede ser una soldadura autógena, eléctrica, oxiacetilénica, WIG, MAG, etc.

Distintos clases de soldadura fuerte.

SOLDADURA OXIACETILENICA

  • La soldadura con soplete de gas, llamado vulgarmente soldadura autógena, se puede efectuar con distintos combustibles como el gas acetileno que se quema con oxigeno este tipo de soldadura llamado soldadura oxiacetilénica.

  • Elementos de que consta una instalación para soldadura oxiacetilénica:

  • Un gasogeno de acetileno o bien una botella que lo contenga comprimido en sus válvulas igmanometros. El acetileno es un gas incoloro de olor característico que arde en el aire con llama muy luminosa.

  • Una botella cargada de oxigeno con sus válvulas de cierre y reducción con manómetros de alta y baja presión. Son cilindros de acero muy resistentes.

  • Las tuberías necesarias para la conducción de ambos gases con una válvula de seguridad en la de acetileno. La válvula de seguridad es la encargada de que no se ocasione un retroceso del oxigeno con la tubería del acetileno.

  • Sopletes con varias boquillas que permite la soldadura de piezas de distintos espesores y estarán destinados a mezclar íntimamente los gases oxigeno y acetileno para lograr una perfecta combustión.

Componentes del equipo de soldadura oxiacetilénica.

  • Metal de aportación, dexosidantes; es el que se deposita fundido entre las dos piezas con objeto de soldarlas y evitar su oxidación la cual es el peor enemigo de una buena soldadura.

  • En el procedimiento de la soldadura oxiacetilénica los materiales a soldar son el acero, el hierro, etc. Empleados en la construcción, industria naval férrea, automovilística, etc.

Operario soldando con soldadura oxiacetilénica

Soldadura

SOLDADURA ELECTRICA

Soldadura con arco eléctrico:

  • Es un proceso de soldadura por fusión en el cual la unificación de los metales se obtiene mediante el calor de un arco eléctrico entre un electrodo y el trabajo. El arco eléctrico es una descarga de corriente eléctrica a través de una separación en un circuito y se sostiene por la presencia de una columna de gas ionizado (llamado plasma), a través de la cual fluye la corriente.El arco eléctrico se inicia al acercar el electrodo a la pieza, después del contacto se separa rápidamente de la pieza a una distancia corta.El arco eléctrico produce temperaturas hasta 3000°C o más que son suficientes para fundir cualquier metal. Se forma un pozo de metal fundido que consiste en metal base y el metal de aporte (cuando se usa), cerca de la punta del electrodo. En la mayoría de los procesos de soldadura con arco eléctrico se agrega un metal de aporte durante la operación para aumentar el volumen y fortalecer la unión soldada. Conforme el electrodo se mueve a lo largo de la unión, el pozo de metal fundido se solidifica de inmediato.

Soldadura

  • Los electrodos que se usan en este tipo de soldadura pueden ser consumibles o no consumibles, estas sustancias que componen los electrodos pueden ser de carácter ácido, básico, oxidante o neutro.

* Los electrodos consumibles pueden ser en forma de varillas o alambres. El arco eléctrico consume el electrodo durante el proceso de soldadura y este se añade a la unión fundida como metal de relleno. Las desventajas de electrodos de varillas es que deben cambiarse en forma periódica. El alambre tiene la ventaja que se puede alimentar continuamente desde cabinas y esto evita interrupciones frecuentes.

*Los electrodos no consumibles están hechos de tungsteno que resisten la fusión mediante el arco eléctrico. El electrodo de tungsteno se gasta gradualmente como cualquier herramienta. El metal de relleno debe proporcionarse mediante un alambre separado.

  • El equipo de soldadura por arco eléctrico funciona mediante corriente eléctrica la que no puede ser usada directamente de la red eléctrica originaria si no que llevara unos aparatos llamados transformadores que son capaces de suministrar distintas intensidades según las necesidades o también se pueden emplear generadores de corriente continua llamados convertidores.

  • En la soldadura con arco eléctrico las altas temperaturas provocan que los metales que se unen reaccionen con el oxígeno, nitrógeno, hidrógeno del aire. Las propiedades mecánicas de la unión soldada pueden degradarse debido a estas condiciones. Para proteger la soldadura, todos los procesos con arco eléctrico están previstos con algún medio para proteger el arco del aire. Esto se logra cubriendo la punta del electrodo, el arco eléctrico y el pozo de la soldadura fundida, con gas, fundente o ambos. Los gases de protección son: el argón, el helio que son inertes.

El fundente es una sustancia que se usa para evitar la formación de óxidos, lo disuelve y facilita su fácil remoción. Durante la soldadura, el fundente se derrite y se convierte en escoria líquida que cubre la operación y protege la soldadura. La escoria se endurece a medida que se enfría, y se remueve con cepillo o cincel.

También el fundente proporciona una atmósfera protectora, estabiliza el arco eléctrico y reduce las salpicaduras. El fundente se puede aplicar de las siguientes formas:

  • Vaciando el fundente granular en la operación

  • Usando electrodo de varilla cubierto con fundente

  • Usando electrodos tubulares que contiene fundente en el núcleo

  • En el procedimiento de la soldadura eléctrica los materiales a soldar son el acero, el hierro, etc. Empleados en la construcción, industria naval férrea, automovilística, etc.

Soldadura con arco protegido:

  • Es un proceso de soldadura con arco eléctrico que usa un electrodo consumible y consiste de una varilla de metal de aporte recubierta con materiales químicos que proporcionan un fundente y protección.

  • Este proceso se llama también soldadura de varilla. El metal de aporte debe ser compatible con el metal que se va a soldar. El recubrimiento consiste en celulosa pulverizada (polvos de algodón y madera) mezclado con óxidos, carbonatos y otros ingredientes mediante un aglutinante de silicato. En ocasiones se incluyen en el recubrimiento polvos metálicos para aumentar la cantidad de metal de aporte. El calor del proceso funde el recubrimiento y proporciona una atmósfera protectora y escoria. También ayuda a estabilizar el arco eléctrico y regula la velocidad a la que se funde el electrodo.

Soldadura

  • Este procedimiento puede tener desventajas que son:

  • La varilla se cambia periódicamente

  • Como varía la longitud del electrodo, esto afecta el calentamiento de la resistencia del electrodo. Los niveles de corriente deben mantenerse dentro de un rango seguro, o el recubrimiento se sobrecalentará y fundirá prematuramente

  • En el procedimiento de la soldadura eléctrica con arco protegido los materiales a soldar son el acero, el hierro, etc. Empleados en la construcción, industria naval férrea, automovilística, etc.

Soldadura con Arco Sumergido

  • Es un proceso que usa un electrodo de alambre desnudo consumible continuo. El arco eléctrico se protege mediante una cobertura de fundente granular.

  • El alambre del electrodo se alimenta desde un rollo. El fundente se introduce a la unión ligeramente adelante del arco de la soldadura por gravedad. El manto de fundente granular cubre por completo la operación de soldadura con arco eléctrico, evitando chispas, salpicaduras, radiaciones que son muy peligrosas. Por lo tanto, el operador no necesita usar la máscara protectora. La parte del fundente más cercana del arco se derrite y se mezcla con el metal de soldadura fundido para remover impurezas que después se solidifican en la parte superior de la unión soldada y forman una escoria con aspecto de vidrio. Los granos de fundente no derretidos en la parte superior proporcionan una buena protección de la atmósfera y un buen aislamiento térmico para el área soldada. Esto produce un enfriamiento, bajo una unión soldada de alta calidad con buenos parámetros de resistencia y ductibilidad.

  • En el procedimiento de la soldadura eléctrica con arco sumergido los materiales a soldar son el acero, el hierro, etc. Empleados en la construcción, industria naval férrea, automovilística, etc.

Soldadura

Soldadura por arco sumergido

Sistema de gas inerte o sistema WIG

  • El proceso se puede realizar con metal de relleno o sin metal. En este proceso se utiliza un electrodo de wolframio o tungsteno

  • Cuando se usa un metal de aporte este se agrega al pozo de soldadura desde una varilla separada. El tungsteno es un buen material para electrodo debido a su alto punto de fusión 3410 °C. Los gases protectores son argón, helio o mezcla de ellos.Este tipo de soldadura se aplica a la mayoría de los metales de diferentes espesores, y para combinaciones de metales diferentes.

Tiene como ventajas:

  • Alta calidad a la hora de acabado.

  • No hay salpicaduras debido a que no hay material de soporte a través del arco eléctrico

  • No requiere limpieza porque no usa fundente.

Soldadura

Sistema MAG

  • Este método difiere del WIG en que el electrodo es la misma varilla de aportación (al igual que el electrodo en el sistema convencional). Esta varilla puede ser de diámetros comprendidos entre 0.8mm y 2.4mm; se alimenta automáticamente con una velocidad adecuada.

  • El gas protector suele ser CO2, que resulta muy barato. También puede emplearse una combinación de varios gases.

  • El gas hace llegar por la misma boquilla en el mismo punto de la soldadura.

  • En el procedimiento de la soldadura de sistema MAG los materiales a soldar son el acero, el hierro, etc. Empleados en la construcción, industria naval férrea, automovilística, etc.

Soldadura por arco de plasma

  • Es una forma especial de soldar con tungsteno con arco eléctrico y gas protector, en la cual se dirige un arco de plasma controlado al área de soldadura. Se coloca un electrodo de tungsteno dentro de una boquilla que concentra una corriente de gas inerte a alta velocidad en la región del arco eléctrico. Esto forma una corriente de arco de plasma intensamente caliente a alta velocidad.

  • La temperatura en la soldadura por arco de plasma llega a 30000°C y funde cualquier metal. La razón de estas altas temperaturas proviene de la estrechez del arco eléctrico y la concentración de la energía para producir un ahorro de plasma de diámetro pequeño.

  • Ventajas:

  • Buena estabilidad del arco eléctrico

  • Altas velocidades de viaje

  • Una excelente calidad de la soldadura

  • Desventajas:

  • Equipo costoso

  • El tamaño del soplete limita el acceso en algunas configuraciones de unión

  • En el procedimiento de la soldadura con plasma los materiales a soldar son el acero, el hierro, etc. Empleados en la construcción, industria naval férrea, automovilística, etc.

Soldadura

Equipo de soldadura por plasma

Soldadura por resistencia

  • La soldadura por resistencia es un grupo de procesos de soldadura por fusión que utiliza una combinación de calor y presión para obtener una coalescencia. El calor se genera mediante una resistencia eléctrica en la unión que se va a soldar.

  • Los componentes de este tipo de soldadura son: las partes de trabajo que se van a soldar (generalmente láminas metálicas), dos electrodos opuestos, un medio para aplicar presión necesaria para apretar las partes y un transformador de corriente alterna.

  • La operación produce una zona de fusión entre las dos partes llamada pepita de soldadura.

  • En comparación con la soldadura con arco eléctrico, la soldadura por resistencia no usa gases protectores fundentes o metales de aporte y los electrodos son no consumibles.

  • La resistencia en el circuito de soldadura es la suma de: resistencia de los electrodos, la resistencia de las partes de trabajo, las resistencias de contacto entre los electrodos y las partes de trabajo, y la resistencia de contacto entre las partes empalmantes.

  • La situación ideal es que las superficies empalmantes sean la resistencia más grande en la suma. La resistencia de los electrodos se minimiza usando metales con resistividades muy bajas (ex. Cu). La resistencia de las partes es una función de las resistividades de los metales base y los espesores de las partes. La resistencia de contacto entre los electrodos y las partes se determina mediante las áreas de contacto (tamaño y forma del electrodo) y la condición de las superficies (limpieza de las superficies). La resistencia en las superficies empalmadas depende del acabado de la superficie, limpieza, área de contacto, presión. No debe existir proteína, grasa, etc.

Soldadura

Soldadura de puntos por resistencia

  • La soldadura por puntos por resistencia es el proceso predominante en este grupo. Se usa ampliamente en la producción masiva de automóviles y en otros productos a partir de láminas metálicas.

  • La soldadura de puntos por resistencias es un proceso en el cual se obtiene la fusión en una posición de las superficies mediante una unión superpuesta mediante electrodos opuestos. El proceso se usa para unir partes de láminas metálicas de 3 mm de espesor. El tamaño y la forma de puntos de soldadura se diferencia por medio de la punta de electrodo, la forma del electrodo más común es redonda. La pepita de soldadura tiene un diámetro de 5 / 10 mm. Los electrodos son hechos de aleaciones basadas en cobre, o combinaciones cobre-tungsteno (que tiene mayor resistencia al desgaste). Como en todos los procesos de manufactura, las herramientas para la soldadura se desgastan gradualmente con el uso. Los electrodos también se diseñan con canales internos para enfriamiento con agua. El ciclo de una operación de soldadura de puntos se da en la siguiente figura.

Soldadura

(a) Pasos en un ciclo de soldadura de punto, y (b) gráfica de la fuerza de presión y la corriente durante l ciclo. La secuencia es: (1) partes insertadas entre los electrodos abiertos, (2) los electrodos se cierran y se aplica la fuerza, (3) tiempo de soldadura (se activa la corriente), (4) se desactiva la corriente, pero se mantiene o se aumenta la fuerza (en ocasiones se aplica una corriente reducida cerca del final de este paso para liberar la tensión en la región de la soldadura) y (5) se abren los electrodos y se remueve el ensamble soldado.

  • Debido a su extenso uso industrial, hay disponibles diversas máquinas y métodos para realizar las operaciones de soldadura de puntos. El equipo incluye máquinas de soldadura de puntos con balancín y tipo prensa, así como pistolas portátiles para soldadura.

  • La máquina de soldadura de puntos con balancín tiene un electrodo inferior estacionario y un electrodo superior móvil que sube y baja.

  • El electrodo superior se monta en un balancín, cuyo movimientos es controlado mediante un pedal operado por el trabajador (puede haber máquinas automatizadas de balancín también).

  • La máquina de soldadura de puntos tipo prensa, son diseñadas para trabajos grandes. El electrodo superior tiene un movimiento en línea recta proporcionado por una prensa vertical. La acción de la prensa permite que se apliquen fuerzas más grandes y los controles generalmente hacen posibles la programación de los ciclos de soldadura complejas.

  • Las pistolas portátiles de soldadura son de diferente tamaño. Estos aparatos consisten en dos electrodo opuestos dentro de un mecanismo de tenazas. El aparato es ligero de tal forma que un trabajador o un robot lo puede sostener y manipular.

Cadena de soldadura

BIBLIOGRAFIA

La información ha sido adquirida de:

SOLDADURA 1º C.F.G.M - Metal

Página 3 Asignatura: Procedimientos