Soldadura

Tecnología. Fusión de metales. Tipos: blanda, fuerte, eléctrica, oxiacetilánica, por placa caliente, en cobre. Máquinas soldadoras

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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, únicamente por presión sin aportar calor externo, y otros se obtienen mediante una combinación de calor y presión. 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 fábrica, 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 más de 200º C. Está 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.

'Soldadura'

Para efectuar este tipo de soldadura se necesita un soldador de cobre que puede ser calentado con una lámpara 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 desoxidantes (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 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.

SOLDADURA OXIACETILÉNICA

La soldadura con soplete de gas, llamada vulgarmente soldadura autógena, se puede efectuar con distintos combustibles como el gas acetileno que se quema con oxígeno. Este tipo de soldadura se llama soldadura oxiacetilénica. 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.

Elementos de que consta una instalación para soldadura oxiacetilénica:

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

  • Una botella cargada de oxígeno 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 oxígeno 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 oxígeno y acetileno para lograr una perfecta combustión.

'Soldadura'

SOLDADURA ELÉCTRICA

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, y 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, y las 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 wolframio, que resiste 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 cual 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 y 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

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'

Pasos en un ciclo de soldadura de punto. 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 movimiento es controlado mediante un pedal operado por el trabajador (puede haber máquinas automatizadas de balancín también).

La máquina de soldadura de puntos tipo prensa es diseñada 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.

SOLDADURA POR PLACA CALIENTE

El proceso de soldadura por placa caliente consiste en calentar al mismo tiempo las dos superficies a soldar hasta la temperatura de plastificación, para posteriormente unirlas presionando hasta que se enfríe. Si el proceso se realiza correctamente el resultado son uniones muy fuertes, tanto como el material original. Cualquier termoplástico es susceptible de ser soldado por placa caliente. Normalmente las temperaturas de plastificación oscilan entre 180 y 280º C. La energía calorífica se aplica a las superficies a unir mediante una placa o espejo caliente. Para evitar que el plástico quede adherido a la placa caliente ésta se recubre con una capa de teflón. En algunas aplicaciones en pequeñas dimensiones se prescinde del teflón y se trabaja a temperaturas muy elevadas, del orden de 350º C.

SOLDADURA EN COBRE

El procedimiento de la soldadura en cobre es el siguiente:

Antes de cortar cualquier tubería que contenga agua, hay que cerciorarse de que se ha cerrado el paso de agua, y abrir los grifos situados en el nivel más bajo en la casa para drenar el agua que pueda quedar en las tuberías. Cualquier cantidad de agua (aunque sea una gota) en el lugar en que se va a realizar la soldadura dará como resultado una soldadura defectuosa. Es por tanto imprescindible el secado concienzudo del tubo a soldar. El agua en forma de vapor acudirá al lugar de la soldadura mientras se suelda si no se ha secado totalmente. Un truco para evitar esto es poner un poco de pan blanco (sin cortezas) en el tubo. Esto evitará que la humedad alcance el empalme mientras se está soldando. Posteriormente las migas se disolverán dentro del tubo, saliendo inofensivamente a través del grifo o por el sistema de alcantarillado.

'Soldadura'
'Soldadura'

El tubo se corta con una sierra para metales o un cortador de tubos, ajustándolo progresivamente hasta realizar el corte. Algunos cortadores también tienen una lima triangular que se utiliza para quitar las rebabas del corte. Hay que quitar los posibles restos de suciedad y esmerile o pasar un cepillo de alambres por la zona a soldar, limpiándola posteriormente con n trapo. Se unen las partes da soldar y se calienta el empalme con un soldador de propano. En unos 30 segundos se consigue la temperatura necesaria para la soldadura, tornándose color rojo cereza. La soldadura se echa a lo largo del empalme caliente, que deberá rellenar virtualmente el empalme. Si éste no derrite el metal de soldadura, es que puede haber agua en el tubo. Cualquier exceso de soldadura debe limpiarse rápidamente con un trapo y dejar que el empalme se enfríe. Una vez comprobado que la soldadura ha sido correcta y que por tanto no tiene fugas, es conveniente colocar el tubo en su lugar fijándolo con abrazaderas o grapas, para que no esté suelto, aislándolo y previniendo así posibles golpes.

MÁQUINAS SOLDADORAS

Máquina soldadora de transformador

Los transformadores de corriente de soldadura (corriente alterna) están formados por un núcleo de hierro, un devanado de entrada (devanado primario), un devanado de salida (devanado secundario) y un sistema de ajuste de la corriente de soldadura.

La función principal de los transformadores consiste en cambiar las características (baja corriente y alto potencial) de la energía eléctrica de la línea de alimentación, en energía eléctrica de soldadura cuyas características son: alta intensidad de corriente y potencial bajo.

Ventajas:

  • Bajo costo de adquisición

  • Mayor duración y menor gasto de mantenimiento

  • Mayor rendimiento y menor consumo de energía en vacío

  • Menor influencia del soplo magnético

Desventajas:

  • Limitación en el uso de diferentes tipo de electrodo

  • Dificultad para establecer y mantener el arco

Máquina soldadora de generador y alternador

El generador es impulsado por un motor eléctrico para uso en el taller o por un motor de combustión interna para uso en el campo. Estas máquinas pueden ser de enfriamiento con agua o aire. Las máquinas soldadoras de generador pueden proporcionar corriente alterna y corriente directa. Un alternador para máquina soldadora es un generador eléctrico que está hecho para producir corriente alterna.

Ventajas:

  • Proporcionar estabilidad en el arco

  • Permite disponer de la polaridad adecuada para cada electrodo

  • Proporciona tensión constante de salida, la cual da buena presentación en los cordones

Desventajas:

  • Alto costo de adquisición y de operación

  • Requieren de mantenimiento más frecuente

Máquina soldadora de rectificador

Estas máquinas están constituidas por transformadores y en el devaneo secundario tienen un rectificador de silicio ( los primeros rectificadores fueron de selenio). La función del rectificador es dejar pasar la corriente en un solo sentido, obteniéndose corriente rectificada o directa. Hay transformadores rectificadores con bobina móvil y éstos suministran corriente directa y corriente alterna.

Ventajas:

  • Son económicas, son máquinas de transformador y anteriormente se indicaron las ventajas relativas al transformador

  • Son transformadores trifásicos, por lo que se pueden construir de capacidades altas

  • Pueden proporcionar corriente directa y corriente alterna

  • Produce un arco estable ( más que el producido por el generador) y por lo tanto, mejor apariencia en los cordones

Indice

SOLDADURA...........................................................

S. blanda..............................................................

S. fuerte................................................................

S. oxiacetilénica..............................................

S. eléctrica.........................................................

s. con arco eléctrico............................................

S. de puntos por resistencia................................

S. por placa caliente.....................................

S. en cobre...........................................................

Máquinas soldadoras..................................

M. s. de transformador........................................

M. s. de generador y alternador..........................

M. s. de rectificador............................................

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Bibliografía

www.eradiomx.com

www.webdice.com

www.platex.com

www.apeba.es

www.arwela.com

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