Soldadura

Soldadura con Gas (oxiacetileno)

Se compone básicamente de dos elementos, agua y carburo de calcio, que al ser unidos producen el gas acetileno. Este es obtenido dentro de tubos que contienen unos 300 pies cúbicos de gas a 250 LPC (libra por pie cuadrado). Operan por el principio de dejar caer pedazos de carburo de calcio, para generar acetileno.

El oxigeno y el acetileno se queman por medio de un mechero o soplete, ambos gases se conducen a la llama a traves de válvulas de reductoras de presión. Debido a que estos gases mezclados son muy explosivos deben tenerce precauciones en su mezcla.

La llama tiene dos zonas diferentes. El máximo de temperatura (6300º F) se produce en el extremo del cono interior.

La relación de oxigeno y acetileno de 1 :1 a 1,15 :1 da una llama neutra .

Mayor porcentaje de oxigeno da una llama oxidante (bronces y latones).

Menor porcentaje de oxigeno da una llama carburizante (soldadura monel, acero de bajo carbono).

En la soldadura debe agregarce material de aporte en forma de varillas o alambres.

El control de temperatura es sencillo.

Con una adecuada técnica se logran una buena soldadura.

En los últimos años esta en desuso, excepto para piezas delgadas de metal o reparaciones.

La soldadura de gas a presión : las uniones se hacen por calentamiento de las terminaciones con llama de gas a una temp. inferior a la fusión uniendo las terminaciones bajo presión.

Soldadura de Arco

En esta soldadura la fuente de calor es un arco eléctrico entre pieza y electrodo o entre dos electrodos.

Soldadura con electrodo de carbón

La mayoría de las soldaduras de arco se hacen ahora con electrodos metálicos. En la soldadura de electrodo de carbón, el arco produce una temp. mas alta que la llama de oxiciacetileno y precisa metal de aporte. El proceso tiene el defecto de no protegen al metal caliente de la atmósfera. Aunque hay una variante de arco de carbón con gas que provee protección gaseosa.

Dada la facilidad de control del arco, esta soldadura es útil para fundición de hierro y cobre.

Soldadura con electrodo de metal

En teoría esta soldadura funde el electrodo y el metal original, suministrando el aporte necesario y acelerando la soldadura

La soldadura de arco con electrodos sin protección, consumibles, es dificultosa porque los arco tienden a ser inestables, razón por la cual se utiliza poco.

Se desarrollaron dos variantes de este proceso :

• Soldadura con electrodo de tungsteno

• Soldadura de arco de metal protegido

Soldadura de arco de metal protegido

Los electrodos revestidos consisten en un alambre de metal sobre el que se coloca un revestimiento de componentes químicos que optimizan el proceso de soldadura :

Proveen una atmósfera protectora

Estabilizan el arco

Actúan como fundente para remover impurezas

Previenen la oxidación y retardan el enfriamiento del metal fundido

Reduce la salpicadura

Agregan elementos de aleación

Afecta la forma de la moldura de la soldadura.

Los electrodos con revestimiento pueden ser calificados según la resistencia a la tracción de la soldadura, la posición de esta y el tipo de corriente y polaridad y tipo de cobertura.

Todos los electrodos van marcados con colores según normas internacionales.

Cuando la cobertura es fundida y vaporizada se libera una atmósfera protectora de gases que protege al metal caliente.

La inclusión de hierro pulverizado en la cobertura de los electrodos acelera el proceso de soldadura.

Las fuentes de energía para la soldadura de arco esta constituida por un generador (motor eléctrico o nafta) o un transformador y rectificador, estos últimas son las mas usadas en los últimos tiempos.

Los requisitos que deben cumplir esta fuentes son :

- abastecimientos de grandes valores

- uniformidad de tensión en caso de variación voltaica

La máquinas de corriente alterna tienen baja potencia y si se operan varias a la vez deben conectarse a diferentes fases.

Las de corriente continua son trifásicas

Soldadura de arco de Tungsteno con gas (TIG)

Este proceso emplea un electrodo de tungsteno en un soporte especial del cual a traves de este un gas puede ser provisto a baja presión a fin de entregar suficiente flujo como para formar una protección alrededor del arco y del metal fundido, protegiéndolos de la atmósfera. Se usan los gases inertes como ser Argón o Helio, pero en la soldadura de acero pude sustituirse por CO2.

En el proceso con electrodo no consumible, cualquier metal de aporte adicional necesario se provee por una varilla separada. Para aplicaciones donde hay ajuste perfecto entre las parte no hace falta metal de aporte.

No se usa ninguna clase de fundente, la soldaduras resultantes son muy limpias y no es necesario ningún tipo especial de limpieza o remoción de rebabas.

Soldadura de arco de metal con gas (MIG)

Es una alternativa a la soldadura de arco de tungsteno con gas. Con el CO2, Helio, o Argón como bases protectores una pistola de soldar y un mecanismo de alimentación especiales renuevan el electrodo a medida que este ser consume.

No se forman rebabas que deban ser removidas.

Con un gas inerte tal como los mencionados, este proceso puede usarse para soldar casi cualquier material, el proceso es usualmente mas caro y es usado para soldar aluminio, magnesio, o aleaciones de acero inoxidable, en donde es necesario un acabado perfecto.

El proceso de arco de metal con gas permite mantener una arco muy corto.

Para soldar espesores mas grandes de acero se combina a menudo fundente granular con CO2.

Soldadura con Hidrogeno atómico.

Se mantiene un arco de corriente alterna entre dos electrodos de tungsteno. El gas de hidrogeno es disociado en el arco, cuando este se pone en contacto con la base de metal se combina, abandonando importantes cantidades de calor.

El gas hidrogeno alrededor de la soldadura provee la protección contra el oxigeno y Nitrógeno de la atmósfera.

Esta soldadura es de alta calidad y es usada para aceros de alta aleación, usándose también para materiales muy delgados.

Esta fue desplazada por soldadura de gas.

Soldadura de arco sumergida.

En esta soldadura el arco voltaico es mantenido debajo de un fundente granular. Puede usar corriente CA o CC.

El fundente provee completa protección del metal fundido y , por lo tanto, se obtienen soldaduras de alta calidad.

Como procedimiento básico el cabezal soldador se traslada a lo largo de la pieza automáticamente obteniéndose grandes velocidades de soldadura y por ende siendo posible soldar gruesas planchas y grandes volúmenes.

Se la utiliza para construcción de barcos o tubos de acero de grandes diámetro o de tanques.

Una variante de esta es el arco sumergido manual, en donde un cañón o embudo contiene el fundente, es sostenido y movido manualmente.

Soldadura de flujo magnético

Es una modificación de arco sumergido en donde se utiliza un fundente magnetizado por el campo eléctrico del electrodo de alambre originado por la corriente que fluye por el alambre. Tiene un control de cantidad de fundente mas preciso y virtualmente no hay fundente sin usar.

Soldadura con perno

Es un proceso de soldadura de arco donde la coalescencia es producida estableciendo un aro entre un perno metálico y la pieza, hasta que se produce la temp. suficiente, y luego presionando el perno contra la pieza con suficiente presión para completar la unión. Se hace generalmente sin protección atmosférica.

La terminación del perno se ahueca y el hueco se rellena con fundente de soldar.

El operador tiene que colocar el perno y el casquillo de sujeción en la pistola, coloca la pistola en posición sobre la pieza y aprieta el gatillo. El ciclo es automático.

Tipos de soldadura de fusión y uniones

Hay 4 tipos básicos de soldadura de fusión :

• de pestaña : para hojas delgadas, reparación de superficies o aplicación de materiales de consistencia dura

• de ranura :para obtener resistencia en todo el espesor en materiales gruesos.

• de filete : uniones en T, solapa y esquinas. Puede ser continua o intermitente.

• tipo espiga : para vincular una pieza encima de otra evitando el uso de remaches o tornillos

Soldadura con Resistencia

La soldadura de resistencia es producida por el calor obtenido de la resistencia de la piezas de trabajo a temperaturas más bajas.

No hay fusión del metal, ya que la presión ejercida produce un forjado resultando de grano más fino la soldadura. La temperatura se obtiene en fracción de segundo por ende es muy rápida y económica y apropiada para la producción en masa.

El calor se obtiene por el pasaje de corriente eléctrica a través de la pieza a soldar, usa corriente alterna.

En este tipo de soldadura el control de la presión es de suma importancia dado que un exceso de presión hace que el material fundido salte de las superficies de empalme, y la baja presión provoca quemadura de las superficies y picadura de los electrodos.

La corriente generalmente se obtiene de un transformador reductor.

Soldadura de punto

La soldadura de punto es el tipo más simple y más usada de la soldaduras de resistencia.

Se conecta y desconecta la corriente por medios automáticos y semiautomáticos. Esto produce una pepita de metal unido con muy poca o ninguna fusión y sin que salte el material.

Máquinas de soldadura

Con brazo oscilante : el electrodo inferior esta quieto y se mueve el superior, oscila alrededor de un pivote

de presión : electrodo superior comandado por cilindro neumático ; para trabajos pesados o de alta producción ; gran variedad de tamaños de máquinas.

portátil : transportable, usa una pistola conectada a la fuente de energía. La pistola puede uno de sus electrodos para dar la presión necesaria. Muy utilizada en la industria por su alta velocidad de producción

Tienen una variedad muy grande, casi todos los materiales dúctiles y aleaciones pueden ser soldados a punto, como ser chapa dulce (el más común), fundiciones, aluminio(altas corrientes, intervalo corto, baja presión), magnesio (limpieza superficial), cobre (es difícil), plata (difícil por su conductibilidad)

El límite practico del espesor es de 1/8 pulgadas si cada pieza tiene el mismo espesor. Se ha logrado hasta ½ pulgada de planchas de acera satisfactoriamente.

Soldadura de costura

Consiste en una serie de soldaduras de punto sobrepuestas, que de este modo forman una soldadura continua.

Constituida por dos discos que giran, cuando el material pasa por estos electrodos se conecta y desconecta corriente de soldadura, de modo que forma soldaduras elípticas individuales que se superponen formando una hilera. La duración debe ser regulado de manera que las piezas no se calienten demasiado y por ello se usa enfriamiento externo.

Se usa la soldadura de costura para tanques herméticos, de gasolina, silenciadores de automóvil, etc.

Para formas especiales se pueden usar electrodos recortados.

Tiene un alto nivel de producción.

Soldadura de saliente

Para hacer una soldadura de saliente se estampan en relieve hoyuelos, estos se colocan luego entre electrodos planos, se aplican corriente y presión, y como casi toda la resistencia del circuito está en los hoyuelos se concentra calor y se produce la soldadura.

Esta limitado por las dimensiones de la máquina.

Soldadura por chispas

Es un proceso de soldadura de resistencia donde la unión se produce simultáneamente por medio de calor obtenido de la corriente eléctrica entre las superficies y se completa por presión después del calentamiento.

Los equipos necesario son costoso y de gran tamaño, pero pueden obtenerse muy buenas soldaduras a un alto ritmo de producción.

Se utiliza en caños, accesorios tubulares, ventanas metálicas.

Soldadura por recalcado

Se aplica continuamente una presión después que se aplica la corriente de soldadura. Como resultado de esto, la soldadura se produce a menor temperatura.

Las superficies deben estar limpias y adecuadamente preparadas para calentamiento uniforme y soldaduras fuertes.

Se usa para caños y tubos.

Soldadura por percusión

Se aplica una potencia de alta tensión sobre las piezas para luego chocar las partes con gran fuerza, produciéndose una descarga eléctrica muy grande que suelda los dos extremos.

Características :

• Deben soldarse 2 piezas distintas de metal (no sirve en una misma pieza)

• puede aplicarse a metales diferentes

• se aplica alambres, varillas, y tubos

• Es un método muy rápido

• El equipo es semiautomático

• No precisa material de aporte

• Alto costo del equipo

• Mantenimiento especial

• En algunos materiales se debe preparar la superficie

MISCELANEA DE SOLDADURAS Y PROCESOS ASOCIADOS

Soldadura con termita

La unión se produce calentando con metal y virutas recalentados (reacción de óxido metálico y aluminio).

El metal líquido proporciona tanto el calor requerido como el metal de aporte.

Se produce una temperatura de 5000º F en 30 segundos.

Para esta soldadura se construye un molde con la forma de la soldadura llenando las aberturas con cera. Se usa soplete para secar el molde (similar a molde de arena) y fundir la cera. Cuando las superficies están al rojo se vierte el metal fundido. Luego se mecaniza.

Soldadura eléctrica con escoria : la temperatura se obtiene de la resistencia eléctrica de la escoria fundida en la que se sumerge el alambre del electrodo (3200º F). Suelda hasta 16 pulgadas. Se funde una gran masa de metal, tiene un lento enfriamiento posterior.

Soldadura con haz de electrones : Soldadura de muy alta pureza en metales reactivas y refractarios usados en energía atómica y en cohetería. Usa un sistema de óptica electrónica para el soldado.

Soldadura Ultrasónica : Es una combinación de energía ultrasónica y presión, se usa para materiales delgados y disimiles. Puede ser de punto o de costura.

Soldadura por fricción mecánica : entre dos piezas, una en movimiento y la otra fija con un eje horizontal en común están juntadas fuertemente y la fricción del rozamiento genera calor muy rápido con un tiempo muy breve de soldadura (menos de 25 seg.). Suelda algunos materiales disímiles.

Revestimiento Superficial

Se hace por soldadura de gas o de arco, de una capa integral de metal de una composición, sobre la superficie de un metal de base de composición diferente obteniendo superficies con características especiales. Se le llama revestimiento superficial duro.

Hay 7 categorías de metales para revestimiento superficial :

Acero al carbono endurecido al aire y aceros de baja aleación

Aceros y hierros de alta aleación

Aleaciones con base de cobalto

Carburos

Aleaciones con base de cobre

Aleaciones de níquel, tales como monel, nicron, etc.

Aceros Inoxidables

Se aplica en dientes de rasquetes, palas excavadoras, trépanos de excavadoras de petróleo, etc.

Metalizado

El proceso consiste básicamente en el metal fundido y atomizado en un soplete especial y pulverizado sobre un material de base. Se emplea llama de oxiacetileno.

Cualquier metal que pueda trefilarse puede utilizarse para metalizar

Sopletes de plasma para materiales de alto punto de fusión

Es adecuado para revestimientos de superficies, para soportar la abrasión y desgaste. Su porosidad puede retener lubricante lo que le da mayor resistencia al desgaste.

Hay revestimientos de protectores de zinc y aluminio.

Soldaduras de plásticos

Para soldado de termoplásticos, consiste en calentar localmente hasta que las áreas a unir se ablanden y luego se aplica presión. El calor es suministrado por un soplete de gas caliente o una herramienta similar a un soldador eléctrico.

Frecuentemente se provee el aporte de material (barra de plástico de aporte).

Se sueldan mediante este método tubos pláticas, barras, etc.

Soldadura Fuerte

La soldadura se produce por calentamiento a temperaturas superiores a 800º F y el uso de un metal no ferroso de aporte que tiene una temperatura de fusión por debajo de la temperatura del metal de base.

Características :

El metal de aporte es diferente del de base

Espacio en la unión entre metales pequeño

Fusión entre el metal de base y el metal de aporte y no entre metales de base

Superficies a soldar limpias

Unión de metales disímiles

Se puede soldar todo tipo de materiales : Aleaciones de plata se usan para soldar acero inoxidable, cobre para reparación de fundiciones de acero y hierro, aluminio para soldar aluminio y aleaciones de Al.

Se usan fundentes para el proceso en donde estos disuelven óxidos superficiales y promueven el flujo dentro de la unión del metal de aporte en el metal de base.

La soldadura se puede hacer con soplete de oxiacetileno o de oxihidrogeno, etc., pero tiene dificultad para conseguir un calentamiento uniforme de la unión.

También puede hacerse en horno, con atmósfera controlada, en donde la pieza a unir tiene un calentamiento uniforme al igual que el material de aporte cargado previamente.

Uniones a tope, traslapada y solapada.

Soldadura con Latón

Usa la atracción capilar para la distribución del material de aporte que se deposita por gravedad. Se usa para reparar acero de máquinaria o fundiciones ferrosas a una baja temperatura, usando soplete de oxiacetileno.

Soldadura blanda (con estaño)

No implica ninguna fusión del material de base, por lo tanto la unión es por adhesión del material de base y el fusible (estaño).

Hay 3 aleaciones de estaño : con 60, 50, 40 % de estaño.

Se usa para rellenar abolladuras, juntas superpuestas, y donde no se requiere resistencia en la unión.

Unión con adhesivos

Usado para fabricar pares tanto metálicas como no metálicas

Los adhesivos son a base de resinas termoplásticas y termofraguantes y muchos elastomeros artificiales.

No pueden emplearse a elevadas temperaturas pero tiene como ventaja que son fáciles de usar a temperaturas ambiente.

Algunos de estos adhesivos : poliamia, caucho de neoprene, epoxi,etc

Se pegan cualquier tipo de material o combinación de material, de igual o diferentes espesores, tiene buena resistencia a la fatiga, aislantes eléctricos. Son malos resistiendo a la tracción e inestables a temperatura media o alta.