ÍNDICE

INTRODUCCIÓN AL SOLDEO…………………………..……………………………2

SOLDEO OXIACETILÉNICO (311 ó OAW) ………………………………………….3

SOLDEO CON ELECTRODO REVESTIDO (111 ó SMAW) …...……………………9

SOLDEO MIG/MAG (13 ó GMAW) ……………………...…………….……………14

SOLDEO TIG (141 ó GTAW) …………………...……………………………………19

SOLDEO POR ARCO SUMERGIDO (12 ó SAW) …………………………..………23

SOLDEO POR RESISTENCIA…………..……………………………………………26

SOLDEO POR ELECTROESCORIA………………………………………………….28 RESANADO Y CORTE POR PLASMA…………………………………………...…29

ARCO-AIRE……………………………………………………...……………………30

SOLDADURA SUBACUÁTICA…………………...…………………………………31

MISCELANEA DE SOLDADURAS…………………….……………………..……..34

INTRODUCCIÓN AL SOLDEO

1). UNA BREVE PRESENTACIÓN HISTÓRICA

Antes de nada, y como en casi todos los campos, lo que impulsó el desarrollo de la soldadura fue La revolución Industrial.

Desde que fueron descubiertos los metales, que nadie está seguro de cómo se obtuvo el primer metal útil, varias fueron las hipótesis. Desde que se obtuvo de restos de un meteorito, hasta accidentalmente al calentar minerales que contenían cobre.

Aunque hoy en día el metal (aceros, aluminios, cobres…) es algo que se encuentra presente en nuestra vida cotidiana, en un principio de su historia, el metal por si mismo estaba limitado por el hecho de la imposibilidad de unir grandes piezas de metal.

Como ya dijimos anteriormente, fue la revolución industrial la que incentivó la introducción de los diferentes tipos de soldeo a escala comercial.

En el año 1916 el soldeo oxiacetilénico estaba ya formado como un procedimiento de soldeo por fusión con una calidad razonable en chapas finas de acero, aluminio y cobre desoxidado.

El arco eléctrico fue descubierto por Sir Humphrey Davy en 1801, sin darse cuenta del enorme potencial que “tenía en sus manos”, ya que el arco se mantuvo durante muchos años como una mera curiosidad científica. No fue hasta 1912 cuando la soldadura con electrodo revestido llegó a tener unas buenas propiedades mecánicas y de resistencia.

A partir de 1930 las aplicaciones de soldeo por arco eléctrico crecieron rápidamente. Sobre el año 1935 se comienza a emplear la corriente alterna. En 1932 se empezó a utilizar como protección un fundente granulado que se depositaba progresivamente por delante del electrodo. El calor del arco fundía y descomponía el fundente produciendo la escoria y atmósfera protectora necesarias. El empleo del fundente granular y del alambre continuo como electrodo dio lugar en 1935 al nacimiento del arco sumergido.

El primero proceso con protección gaseosa fue el TIG, que utilizaba un electrodo de volframio y como protección gaseosa el Helio. El Tig resolvió el problema del soldeo de los metales muy reactivos, aunque no se reveló útil a la hora de soldar secciones gruesas o aleaciones altamente conductoras del calor. Para salvar este inconveniente, en el año 1948 el electrodo no consumible de volframio fue sustituido por un alambre continuo consumible, dando lugar a la soldadura MIG.

El elevado precio de los gases de protección (argón y helio) hizo que para el soldeo del acero éstos se sustituyeran por una mezcla más económica formada por el gas inerte, oxígeno y anhídrido carbónico, el cual se descompone y reacciona durante el soldeo produciendo arcos más estables y más energéticos. Este nuevo proceso recibió el nombre de soldadura MAG.

SOLDEO OXIACETILÉNICO (311 ó OAW)

Generalidades del proceso.

El soldeo oxiacetilénico es un proceso de soldeo por fusión que utiliza el calor producido por una llama, obtenida por la combustión del gas acetileno con el oxígeno, para fundir bien sea el metal base y el de aportación si se emplea.

Para conseguir la combustión es necesario el empleo de dos gases. Uno de ellos tiene la calidad de consumirse durante la combustión. Gases combustibles son el propano, metano, butano… aunque en el proceso del que estamos tratando empleamos el acetileno. El otro es un gas comburente, que es un gas que aviva o acelera la combustión. Uno de los principales comburentes es el aire formado por una mezcla de gases (Nitrógeno 78%, Oxigeno 21% y el restante 1% de gases nobles). El gas comburente que se emplea en este procedimiento de soldeo es el oxígeno puro.

Equipo para el soldeo oxiacetilénico.

La principal función de los equipos de soldeo oxiacetilénico es suministrar la mezcla de gases combustible y comburente a una velocidad, presión y proporción correcta. El equipo oxiacetilénico está formado por:

Las botellas o cilindros de oxígeno y acetileno. Entre ambas hay que destacar varias diferencias, pero la más representativa, aparte el tamaño, es el color. La botella de oxígeno tiene el cuerpo negro y la ojiva blanca, mientras que la de acetileno tiene el cuerpo rojo y ojiva marrón. Internamente la botella de oxígeno es hueca de una pieza, mientras que la de acetileno tiene una sustancia esponjosa en su interior, ya que para almacenarlo se disuelve en acetona debido a que si se comprime solo explota.

Los manorreductores, cuyo propósito o función principal es reducir la presión muy alta de una botella a una presión de trabajo más baja y segura y además de permitir una circulación continua y uniforme del gas.

Las mangueras, que son tubos flexibles de goma por cuyo interior circula el gas, siendo por tanto las encargadas de transportarlo desde las botellas hasta el soplete. Los diámetros interiores son generalmente de 4 a 9 mm para el oxígeno y de 6 a 11 mm para el acetileno. La manguera por la que circula el oxígeno es de color azul y de color rojo por la que circula el acetileno.

Las válvulas de seguridad o antirretroceso que son las encargadas de prevenir un retroceso de la llama desde el soplete hacia las mangueras o de las mangueras a las botellas. También impiden la entrada de oxígeno o de aire en la manguera y en la botella del acetileno.

El soplete, cuya misión principal es asegurar la correcta mezcla de los gases, de forma que exista un equilibrio entre la velocidad de salida y la de inflamación. A continuación podemos ver un soplete con cámara de mezcla de inyección.

Producción de los gases usados en el soldeo.

Acetileno (C2H2)

Es el más importante de los hidrocarburos gaseosos y como combustible es el elemento más valioso. Es una composición química de carbono e hidrogeno (2 partes de carbono por 2 de hidrógeno). El acetileno se produce al ocurrir la reacción del agua con carburo de calcio. El carburo de calcio se obtiene de hornos eléctricos mediante la reducción de la cal viva con carbono.

El carburo de calcio y el agua se pone en contacto en recipientes adecuados llamados generadores; generalmente los generadores de acetileno se construyen con accesorios que los hacen funcionar automáticamente para producir acetileno en la misma cantidad que consume el soplete dejando de generar tan pronto se acaba la llama. Esto era utilizado anteriormente ya que hoy en día se pueden adquirir fácilmente los tanques con acetileno para poder utilizarlo directamente al soplete. El acetileno es un gas incoloro e insípido “sin sabor”, pero de olor característico “semejante al agua miel de la caña”.

Oxígeno (O2)

Es un gas que se encuentra en la naturaleza mezclado o combinado con otros elementos químicos, y es el principal en toda combustión: La llama oxiacetilénica lo utiliza como gas comburente. En el aire existe mezclado con nitrógeno y con varios gases nobles. El oxígeno es un gas inodoro, incoloro e insípido.

Son dos los principales procedimientos en la industria para la obtención del oxigeno:

a) Proceso del aire líquido.
b) Proceso electrolítico.

El proceso del aire líquido se basa en el principio de separación de otros gases que existen mezclados en el aire, sometiéndolos a muy bajas temperaturas para lograr la licuefacción de estos. Ese aire líquido se somete a la acción de secadores y purificadores para después comprimirlos a muy alta presión. Básicamente lo que se hace es separar él oxigeno del nitrógeno dejando evaporar este último mientras que el oxigeno permanece en estado liquido y se deposita en tanques de almacenamiento para comprimirlos.

El oxígeno por procedimiento electrolítico se produce haciendo pasar una corriente eléctrica continua a través del agua. Se cierra provocando así la disociación de los elementos que la componen.

Diferentes llamas y sus características.

Una de las características de la llama oxiacetilénica consiste en sus propiedades químicas, por lo que su acción sobre el metal fundido puede variar notablemente. Las diferentes características se obtienen variando las proporciones relativas de oxigeno y acetileno en la mezcla de gases que arde en la punta del soplete.
Las válvulas del soplete además de cerrar y abrir los gases, permiten al operario el control de la graduación de la llama. Para hacer lo anterior, el operario debe estar familiarizado con la composición del metal base en que va a trabajar y conocer bien las diferentes llamas, características y modos de obtenerlas.

La llama oxiacetilénica se produce por la combustión del acetileno en una atmósfera de oxígeno. Como consecuencia hay una combustión incompleta y la llama queda cargada de carbono cuyo color es amarillo y escape de humo negro. Si la cantidad de oxigeno se modifica hasta el punto de llegar a un ligero exceso de acetileno, la llama se denomina reductora, con tres zonas diferenciables: el dardo, la zona reductora y el penacho.

En la punta del dardo de la llama nos encontramos con la zona más caliente (3100ºC), luego con la zona reductora que corresponde a la reducción primaria con una temperatura de 2000º C y por ultimo está el penacho que es la región de combustión secundaria en la que tiene influencia el aire del ambiente, cuya temperatura es de 1200ºC.

Diversas zonas caloríficas de la llama oxiacetilénica

Si el exceso de acetileno se reduce, las zonas reductoras desaparecen lentamente y en un momento dado se confunde con el dardo, obteniendo así la llama neutra.

Si continuamos reduciendo, las regiones de la llama se limitan a dos, el dardo y el penacho, obteniéndose así una llama oxidante. El dardo es puntiagudo y se escucha un sonido de “zziceo”. Además se observa como si el dardo se desprendiera de la punta del soplete.

Aplicación de las llamas.

En el cuadro que mostramos a continuación podemos observar el tipo de llama que debe aplicarse de acuerdo con el tipo de material base que vamos a soldar.

MATERIAL BASE	MATERIAL DE APORTE	FUNDENTE	TIPO DE LLAMA
ACERO BAJO CARBONO HIERRO GALVANIZADO	ACERO BAJO CARBONO	NO	NEUTRA
HIERRO FUNDIDO GRIS	ACERO BAJO CARBONO	SI	NEUTRA
ACERO INOXIDABLE AL CROMO-NIQUEL ACERO AL CROMO	SIMILAR O 25-12 CON COLUMBIO	SI	NEUTRA
ACERO ALTO CARBONO	ACERO AL CARBONO	NO	CARBURANTE
ALUMINIO	ALUMINIO PURO O AL SILICIO	SI	CARBURANTE
ACERO BAJO CARBONO HIERRO GALVANIZADO HIERRO FUNDIDO GRIS HIERRO FUNDIDO MELEABLE	BRONCE	SI	LIGERAMENTE OXIDANTE

Presión de trabajo.

Para reducir el riesgo de un retroceso de llama es necesario utilizar siempre la presión de trabajo recomendada por el fabricante, según el tipo de boquilla utilizada.

La presión de trabajo provoca que salga un determinado volumen de gas, a la velocidad adecuada, para que su combustión ocurra fuera de la boquilla.

El volumen de gas proporciona el calor necesario para ejecutar el trabajo que se desea; a mayor espesor de la placa metálica mayor volumen de gas combustible y viceversa, a menor espesor, menor volumen. La temperatura de la llama es constante, ya sea esta muy pequeña o extremadamente grande.

Con relación a la velocidad de salida del gas por la boquilla deberá ser igual de combustión del gas combustible utilizado.

Ejemplos de velocidad de combustión;

Hidrogeno = 11.2 m/s

Acetileno = 7.9 m/s

Metano = 5.5 m/s

Propano = 2.9 m/s

Tomando la del acetileno, si la presión es excesiva para una determinada boquilla, la velocidad de salida del gas es mayor de 9.9 m/s y la llama se apaga; si es demasiado baja, la velocidad es menor de 9.9 m/s y la llama tiende a meterse en la boquilla lo que la calienta y provoca un retroceso de llama. Si la presión de trabajo es la indicada el gas sale a una velocidad igual a la velocidad de combustión, con lo cual nos encontramos con una operación segura y correcta.

Ajuste de la llama.

El ajuste de las llamas para soldar se efectúa de acuerdo al siguiente procedimiento:

a) Ajustar la presión de trabajo correspondiente de acuerdo al calibre de la boquilla que se utilice.
b) Colocarse las gafas en la frente.
c) Abrir la válvula de acetileno en el soplete girándola ½ vuelta
d) Encender el acetileno
e) Ajustar la llama acetilénica hasta que deje de producir humo pero que no se separe de la boquilla
f) Abrir la válvula de oxígeno del soplete hasta obtener la llama carburante, neutra u oxidante que se necesite para trabajar.
g) Durante el trabajo la llama se desajusta constantemente, por lo que es necesario reajustarla moviendo exclusivamente la válvula de oxígeno.

Las boquillas utilizadas en el equipo oxiacetilénico son fabricadas en una gran variedad de calibres y formas, por lo que se pueden clasificar de diversas maneras:

a) Por el tipo de gas:
- Para oxi-gas; utlizan oxigeno puro y un gas combustible que puede ser:
i. Acetileno
ii. Butano
iii. Propano
iv. MAAP (Metil-acetileno-propadieno-propano)
v. Hidrógeno
b) Por el tipo de trabajo que realizan:
- Para soldar
- Para calentar
- Para cortar, que a su vez se califican en boquillas:
- Para corte recto
- Para ranurar
- Para corte a ras
- Para trabajos especiales
- Para quemar pintura
- Para calentar por ambos lados
- Para soldar blanda o fuerte

c) Por el tipo de mezclador:
- Múltiple; un mezclador para distintos calibres
- Individual: un mezclador para cada boquilla

SOLDEO CON ELECTRODO REVESTIDO (111 ó SMAW)

Introducción.

El soldeo por arco con electrodo revestido es un proceso en el que la fusión del metal se produce gracias al calor generado por un arco eléctrico establecido entre el extremo de un electrodo revestido y el metal base de una unión a soldar.

Como consecuencia de la elevada temperatura que se produce con el arco, el electrodo se funde en forma de pequeñas gotas (material de aportación) constituyendo así el cordón de soldadura.

Vista a través de la fotografía de alta velocidad, la transferencia de metal en soldadura con electrodo revestido es espectacular. No se parece en nada a la transferencia que se produce en soldadura de arco metálico con protección de gas. En ésta, el electrodo se funde en una forma dispareja. Los materiales del revestimiento tienen un efecto muy marcado en la tensión superficial del metal fundido. Unas veces las gotas son grandes y otras veces, chicas. Cuando el revestimiento del electrodo está bien elaborado y mezclado, las gotas son más uniformes. En ocasiones, al terminar de soldar, se puede observar este hueco en el extremo del sobrante del electrodo que está dirigido hacia el arco. (Véase en la figura 1F-1.) Al momento de soldar, el arco se encuentra dentro de la cavidad.

Figura 1F-1. Extremo típico de un sobrante de electrodo, con la cavidad producida por el arco.

Al soldar, la presión que ejerce el gas aumenta en el interior de la cavidad del electrodo. Los gases provenientes del metal caliente y del revestimiento, ejerciendo un efecto de chorro sobre el núcleo de metal fundido. Los gases empujan el metal fundido del electrodo hacia fuera, en dirección de la pieza de trabajo. El hueco no es completamente uniforme por lo que es posible que los gases se formen más rápidamente de un lado que del otro. Por lo tanto, los efectos del chorro actúan sobre el metal en direcciones diferentes. En ocasiones, la acción es directa sobre el baño, pero otras veces el metal puede brincar hacia los lados (Véase la figura1F-2).

Figura 1F-2. Corte transversal de la zona del arco, que muestra el efecto que éste tiene en la transferencia de metal y el fundente. Los gatos son irregulares porque las fuerzas sufren fluctuaciones y hay variaciones en la tensión superficial.

Es este carácter aleatorio de la transferencia lo que hace que el cordón sea ancho y que se produzcan salpicaduras. Sin embargo, si se mantiene el electrodo cerca de la pieza y si además se desliza sobre ella, el hueco de la punta sirve para dirigir las fuerzas del arco. Éste llegará a penetrar mejor y la transferencia de metal será más uniforme.

2.2 Factores relacionados con el avance.

Puesto que el revestimiento del electrodo aísla eléctricamente la varilla metálica del núcleo, es posible arrastrar muchos electrodos sobre la pieza de trabajo. La parte externa del revestimiento mantiene el núcleo metálico alejado del objeto, por lo que no hay peligro de hacer corto circuito y apagar el arco.

Con algunos electrodos se obtienen mejores resultados cuando se mantienen alejados del objeto a soldar, que cuando se aplica la técnica de arrastre. Hay que tratar de que la distancia entre la punta del electrodo y el objeto sea siempre la misma. La soldadura presenta un mejor aspecto cuando se avanza a una velocidad constante y se mantiene en un arco de longitud uniforme. Cada vez que se hace una pausa en algún sitio, el cordón se hace más ancho. Por el contrario, siempre que uno se brinca un espacio, el cordón se adelgaza. Cuando el metal depositado solidifica, se notan con claridad los lugares en que varió la velocidad de avance. La transferencia de metal da como resultado un cordón bien formado cuando la velocidad de avance es constante. No se debe variar la velocidad del electrodo al soldar.

2.3 Factores eléctricos

La energía del arco y la transferencia de metal varían junto con la dirección del flujo de la corriente. Cuando se utilice corriente continua, hay que asegurarse de que la polaridad sea la correcta. Es necesario utilizar el tipo de corriente correcto, es decir, no hay que usar corriente continua en lugar de corriente alterna, o viceversa. Los electrodos están diseñados para trabajar con una determinada cantidad de corriente y polaridad. Si se emplea la corriente equivocada, el arco puede resultar inestable e imposible de manejar. El que las salpicaduras aumenten es un síntoma de que la polaridad no es correcta. Otros síntomas son las variaciones en la forma que se espera que tenga el arco, una penetración insuficiente, demasiada turbulencia del baño y una cantidad considerable de salpicaduras. Puede llegar a ser imposible encender el arco. Cuando se observe que algo raro sucede con éste o con la transferencia de metal, hay que revisar las conexiones de la fuente de energía.

2.4 El control de la penetración

La transferencia de metal y la fuerza del arco se controlan con la longitud de éste y con la corriente. Cuando hay poca corriente, el arco pierde fuerza y disminuye la penetración. El cordón se adelgaza y el metal se empieza a acumular. También puede suceder que el electrodo se pegue a la pieza de trabajo. Cuando hay demasiada corriente, el arco tiene mucha fuerza; penetra demasiado en el objeto y produce demasiadas salpicaduras. Un exceso de corriente produce mordeduras a lo largo del cordón de la soldadura y puede llegar a perforar el metal.

Cuando el arco es demasiado corto, excava en el objeto. Un arco corto puede hacer que la transferencia de metal sea dispareja y que las ondulaciones del cordón sean grandes. Hay una tendencia a que se formen agujeros de escoria y porosidad. Si el arco es largo, las fuerzas de penetración disminuyen. Puede ser que el arco se aparte de su trayectoria normal y que los bordes del cordón resulten irregulares y disparejos.

2.5 Ángulo del electrodo

El ángulo que forma el electrodo con el baño también afecta la transferencia de metal, puesto que este ángulo dirige la fuerza del arco. Al acercar el ángulo hacia la vertical, aumenta la penetración. A medida que se disminuye el ángulo, se reduce la penetración. Cuando el arco apunta hacia el baño, puede suceder que el cordón se acumule y se solidifique en forma de grandes ondulaciones. Cuando se inclina el electrodo hacia la izquierda o hacia l a derecha, que es lo que se conoce como ángulo de trabajo, el cordón se desplaza del centro. Hay que manejar el electrodo como si de su punta emergiera un chorro imaginario de aire. (Véase la figura 1F-4.) El aire puede empujar el metal fundido, en cualquier punto que se dirija el electrodo. Una vez que se aprenda a controlar la fuerza del arco (fuerza del chorro), se logra mover el metal fundido hacia donde se desea.

2.6 Características y aplicaciones del procedimiento

• Sencillo y barato

El factor principal que hace del proceso de soldadura con electrodo revestido un método tan útil es su simplicidad y en consecuencia, su bajo costo. Otros procesos, como el de soldadura de arco con electrodo de tungsteno y gas inerte, el de soldadura de arco metálico y gas inerte y el de soldadura de arco con núcleo fundente, no han podido desplazar del mercado a la soldadura con electrodo revestido. Todo lo que se necesita un soldador para trabajar con este proceso es una fuente de energía, cables, un portaelectrodo y electrodos. (Véase la figura 1G-1.)

• Coste de la fuente de energía.

Las fuentes de energía se consiguen fácilmente. Vienen en distintos tamaños y formas y su costo es relativamente bajo. Se conocen muy bien los factores que intervienen en el diseño de las fuentes de energía que se utilizan en la soldadura con electrodo revestido, y por esa razón es fácil fabricarlas y no se tienen que hacer grandes inversiones en equipo. Normalmente las fuentes de energía son pequeñas, ligeras y portátiles. Pueden ir desde lo que es un transformador sencillo, hasta un generador impulsado por un motor de gasolina. La mayoría de la gente ha visto alguna vez estas fuentes en el rincón de una camioneta. Se pueden localizar en las estaciones de gasolina, en los ranchos y puede que hasta en la cochera del vecino. Aún con su simplicidad y bajo costo, la soldadura con electrodo revestido constituye un proceso muy útil.

• Dónde se utilizan

El proceso de soldadura con electrodo revestido es el más conocido y probablemente el más utilizado de los procesos de soldadura con arco, y es a la vez versátil y flexible. El soldador puede trabajar lejos de la fuente de energía y además no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección. El procedimiento es excelente para trabajos, reparación, fabricación y construcción. Gran parte del trabajo de soldadura con arco que se realiza en forma rutinaria se efectúa con el proceso de soldadura con electrodo revestido. Con este proceso se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se pueden hacer uniones con la configuración que sea. Hay electrodos que se pueden usar con los aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables, aceros de alta aleación, resistentes a la corrosión, y aun aceros templados, hierro colado y maleable. A pesar de que no se utilizan tanto, también hay electrodos para soldar cobre, níquel y otras aleaciones. También se efectúa algo de trabajo de soldadura de piezas gruesas de aluminio, pero en cantidades muy pequeñas.

En muchos talleres pequeños se emplea el procedimiento de soldadura con electrodo revestido. La técnica es flexible y el equipo que se requiere es de un costo relativamente bajo. El soldador puede pasar fácilmente de un tipo de estructura a otro.

• Limitaciones

El procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su utilización con equipos automáticos o semiautomáticos; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los electrodos es relativamente corta: de 230 a 700 mm. Se requieren únicamente unos cuantos minutos para depositar un electrodo.

Debido a que le electrodo se consume en muy poco tiempo, el soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares para cambiarlo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar electrodo nuevo. Normalmente, el arco funciona menos de la mitad del tiempo total. Sin embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparación, un soldador eficiente puede ser muy productivo.

2.7 Electrodos

Hay que tener cuidado al seleccionar los electrodos, pues es muy importante que su composición sea adecuada de acuerdo con el metal que se desea soldar. Si el electrodo y el metal depositado no son compatibles, es muy probable que la soldadura obtenida no sea buena. No es posible esperar que una soldadura soporte la carga para la que se diseño si no se realiza con el electrodo correcto. Un electrodo inadecuado da origen a porosidad, poca resistencia a la corrosión, soldaduras débiles y otros defectos.

Constantemente se desarrollan electrodos nuevos. Los que se utilizaron durante la Primera Guerra Mundial eran totalmente diferentes de los que hay en la actualidad. La calidad de los depósitos de soldadura de nuestros días se debe al mejoramiento en la composición de los electrodos y sus revestimientos.

Algunos electrodos se pueden usar ya sea con corriente alterna o con corriente continua. Se han desarrollado ciertos revestimientos con el propósito de incrementar la cantidad de metal de aporte que se deposita por unidad de tiempo. Otros revestimientos contienen aditivos que aumentan la resistencia y mejoran la calidad de la soldadura.

A pesar de que la mayoría de los revestimientos facilitan mucho el trabajo con los electrodos, otros requieren mayor habilidad del soldador. Una persona que sabe seleccionar y usar cualquier electrodo se puede llamar soldador.

SOLDEO MIG/MAG (13 ó GMAW)

Antes de nada vamos a aclarar que dependiendo del tipo de gas que utilicemos nos referiremos a:

MIG: Si empleamos un gas inerte como protección (131).

MAG: Si empleamos un gas activo como protección (135).

3.1 Procedimiento MIG y MAG.

La soldadura por arco con hilo electrodo fusible y protección gaseosa (procedimiento MIG y MAG) utiliza como material de aportación un hilo electrodo continúo y fusible, que se alimenta automáticamente, a través de la pistola de soldadura, a una velocidad continua pero regulable. El baño de fusión está completamente cubierto por un chorro de gas protector, que también se suministra a través de la pistola.

El procedimiento puede ser totalmente automático o semiautomático. Cuando la instalación es totalmente automática, la alimentación del alambre, la corriente de soldadura, el caudal de gas y la velocidad de desplazamiento a lo largo de la unión, se regulan previamente a los valores adecuados, y luego, todo funciona de forma automática.

En la soldadura semiautomática la alimentación del alambre, la corriente de soldadura y la circulación de gas, se regulan a los valores convenientes y funcionan automáticamente, pero la pistola hay que sostenerla y desplazarla manualmente. El soldador dirige la pistola a lo largo del cordón de soldadura, manteniendo la posición, longitud del arco y velocidad de avance adecuados.

3.2 Ventajas y limitaciones de la soldadura MIG/MAG.

A continuación se citan algunas de las ventajas más importantes de este procedimiento.

• Puesto que no hay escoria y las proyecciones suelen ser escasas, se simplifican las

operaciones de limpieza, lo que reduce notablemente el costo total de la operación de la soldadura. En algunos casos, la limpieza del cordón resulta más cara que la propia operación de soldeo, por lo que la reducción de tiempo de limpieza supone la sensible disminución de los costos.

• Fácil especialización de la mano de obra. En general, un soldador especializado en

otros procedimientos, puede adquirir fácilmente la técnica de la soldadura MIG/MAG en cuestión de horas. En resumidas cuentas todo lo que tiene que hacer el soldador se reduce a vigilar la posición de la pistola, mantener la velocidad de avance adecuada y comprobar la alimentación de alambre se verifica correctamente.

• Gran velocidad de soldadura, especialmente si se compara con el soldeo por arco

con electrodos revestidos. Puesto que la aportación se realiza mediante un hilo continúo, no es necesario interrumpir la soldadura para cambiar electrodo. Esto no solo supone una mejora en la productividad, sino también disminuye el riesgo de defectos. Hay que tener en cuenta las interrupciones, y los correspondientes empalmes, ya que son con frecuencia, origen de defectos tales como inclusiones de escoria, falta de fusión o fisuras en el cráter.

• Se puede realizar el soldeo en cualquier posición.

• La gran velocidad del procedimiento MIG/MAG también influye favorablemente en

el aspecto metalúrgico de la soldadura. Al aumentar la velocidad de avance, disminuye la amplitud de la zona afectada de calor, hay menos tendencia de aumento del tamaño del grano, se aminoran las transformaciones de estructura en el metal base y se reducen considerablemente las deformaciones.

• Las buenas características de penetración del procedimiento MIG/MAG permiten la

preparación con bordes más cerrados, con el consiguiente ahorro de material de aportación, tiempo de soldadura y deformación. En las uniones mediante cordones en ángulo también permite reducir el espesor del cordón en relación con otros procedimientos de soldeo.

3.3 Equipo de soldeo.

El equipo de soldeo para la soldadura MIG/MAG está constituido fundamentalmente por:

Cable de masa.

Agua o aire hacia la pistola.

Agua o aire desde la pistola.

Conexión del interruptor de la pistola.

Gas de protección hacia la pistola.

Conjunto de cables.

Gas de protección desde el cilindro o botella.

Conexión de control.

Cable de la pistola.

Suministro de energía.

3.4 Corriente de soldadura.

El tipo de corriente tiene una gran influencia sobre los resultados de la soldadura. La corriente continua con polaridad inversa, es la que permite obtener mejores resultados. En este caso, la mayor parte del calor se concentra sobre el baño de fusión, lo que mejora la penetración de la soldadura. Además, la corriente continúa con polaridad inversa, ejerce una enérgica acción de limpieza sobre el baño de fusión, lo que tiene gran importancia en la soldadura de metales que den óxidos pesados y difíciles de reducir, como en el caso del aluminio y el magnesio.

La soldadura MIG con polaridad directa resulta impracticable por diversas razones:

• Da cordones muy anchos y de pequeña penetración;

• Produce excesivas proyecciones, y no presenta la acción de limpieza que se menciona en la polaridad inversa.

• La mayor parte de los inconvenientes de la soldadura de polaridad directa, se derivan de la forma en que se verifica el transporte del metal de aportación.

Mientras que en la polaridad inversa el transporte se realiza en forma de pequeñas gotas (transporte de pulverización o spray transfer). En polaridad directa, este transporte se verifica en forma globular y errática. En cuanto a la corriente alterna, no es recomendable por las grandes diferencias de todo tipo que se presentan en cada semiciclo.

Los equipos por proceso Mig, son ventajosos para aplicaciones de soldadura de aluminio o para cualquier soldadura que requiera buena presentación y resistencia La soldadura MIG presenta ventajas con respecto a los sistemas de soldadura convencional gracias al sistema de enfriamiento y protección de arco ofrecido por distintos gases como Argón y CO2.

3.5 Modos de transferencia

La transferencia del metal en el arco puede realizarse por spray, globular, cortocircuito y pulsado.

En la transferencia por arco-spray las gotas del material de aportación son iguales o menores que el diámetro del alambre y su transferencia se realiza desde el extremo del alambre al baño fundido en forma de una corriente axial de gotas finas. Este tipo de transferencia se obtiene con altas intensidades y altos voltajes. Mediante este modo de transferencia se consiguen grandes tasas de deposición y rentabilidad.

La transferencia globular se caracteriza por la formación de una gota relativamente grande de metal fundido en el extremo del alambre. La gota se va formando hasta que cae al baño fundido por su propio peso. Este método de transferencia suele provocar falta de penetración y sobreespesores elevados.

La transferencia por cortocircuito se produce por contacto del alambre con el metal depositado. Se obtiene este tipo de transferencia cuando la intensidad y la tensión de soldeo son bajas. Se utiliza este tipo de transferencia para el soldeo en posición vertical, bajo techo y para el soldeo de espesores delgados o cuando la separación en la raíz es excesiva.

La transferencia por arco pulsado se produce por pulsos a intervalos regularmente espaciados. Este tipo de transferencia se obtiene cuando se utiliza una corriente pulsada, que es la composición de una corriente de baja intensidad, que existe en todo momento ya que es constante, y se denomina corriente de fondo o de base, y un conjunto de pulsos de intensidad elevada denominada corriente de pico. La ventaja fundamental de este método es la importante reducción de calor aplicado.

3.6 Factores que intervienen en este procedimiento.

En el proceso GMAW como todos los procesos de soldadura, la aplicación de un cordón de soldadura está sujeta a factores que se deban respetar, porque influyen en forma directa en la calidad de la soldadura. Los componentes de estas condiciones son:

• Selección del gas de protección adecuado: El uso de protección, o una mezcla, es un

factor determinante en la soldadura, siendo que el uso de determinado gas o de una combinación de gases influyen en la penetración y geometría de un cordón de soldadura.

• Corriente apropiada: de acuerdo con el tipo de trabajo la corriente se disminuirá o se

aumentará; es decir, para espesores de material delgado, menor amperaje, mientras que para materiales de grueso espesor se usará amperajes más altos. Como en todos los procesos de soldadura, el amperaje se elige de acuerdo con:

• Tipo de unión.

• Espesor de metal base.

• Tipo de material base.

• Posición de junta.

• Diámetro del alambre electrodo.

• Selección correcta del alambre: El diámetro del electrodo y su composición

determina el rango correcto del amperaje. La combinación de estos factores es muy importante, ya que junto con el tipo de unión, espesor de la misma y posición de soldadura, influye en la calidad y coste del metal depositado.

• Extensión del alambre: se puede considerar que la extensión del alambre electrodo

es la longitud existente durante la soldadura entre la terminal del tubo de contacto y la punta del alambre electrodo en derretimiento. En soldadura es muy importante tener una correcta extensión.

• Voltaje de arco correcto: La longitud del arco es directamente proporcional al

voltaje. Los factores que afectan la operación del arco, en el proceso de soldadura eléctrica manual, también afecta el arco en el proceso de soldadura GMAW porque el voltaje es el potencial eléctrico existente entre la pieza de trabajo y la punta de alambre electrodo durante el proceso en el que se va fundiendo el material de aporte.

• Ángulo de boquilla: el ángulo correcto de la boquilla de soldadura GMAW, se

refiere a la posición que debe mantener la pistola respecto a la unión. Estas posiciones constan de dos ángulos: El ángulo transversal, y el ángulo longitudinal.

• Velocidad de avance: Es la velocidad de aportación de una soldadura a lo largo de

una unión. Un aumento o disminución de la velocidad de avance, modifica el grado de penetración, ancho del cordón y su forma geométrica.

SOLDEO TIG (141 ó GTAW)

4.1 Fundamentos

El desarrollo de la soldadura mediante el proceso "TIG" hace que sean las soldaduras más limpias y puras comparadas con otros métodos. Consecuentemente el proceso "TIG" ha hecho una significativa contribución al desarrollo de la industria de la soldadura. El proceso "TIG" es actualmente empleado por la industria en la fabricación de una amplia variedad de productos.

La soldadura mediante el proceso "TIG" efectúa la unión del metal por medio del calentamiento que produce el Arco Eléctrico. Una terminal es generalmente un electrodo de Tungsteno y la otra es la pieza a soldar que se va a trabajar. El Arco Eléctrico es protegido de la contaminación de la atmósfera, mediante la pantalla de un gas inerte. El Electrodo de Tungsteno es una varilla de color gris de metal muy duro, denso y difícilmente fusible: puede contener una adición del 1% al 2% de Torio. Estos aumentos le aportan capacidad y mejoran sus cualidades, sin embargo los electrodos de Tungsteno puro son recomendables para la soldadura de aluminio ya que la punta se derrite en forma circular, de manera que esta permite aumentar la estabilidad del Arco. El Tungsteno fue seleccionado como material del electrodo por su característico alto punto de fusión (6000°F). El Arco Eléctrico es una fuente intensa de calor, que es conducida por un gas caliente llamado plasma. Este plasma contiene casi igual número de electrones y de iones. Los electrones mantienen la mayor parte de la conducción de corriente y fluyen del cátodo o terminal negativa al ánodo o terminal positiva. Los iones fluyen en la dirección opuesta, de la terminal positiva a la terminal negativa; esas partículas iónicas están cargadas positivamente y son átomos que han perdido uno a más de sus electrones orbitales.

4.2 Metales en los que es necesario usar el proceso Tig para soldar, aún a altos costos.

Es indispensable la aplicación del proceso "TIG" en el soldado de aleaciones de aluminio con el magnesio y con el antimonio; pues encontramos muchas partes de estos metales en la industria Automotriz, Industria Fabricante de Aparatos Domésticos, Cerrajería, etc., en cuyo caso casi siempre se emplea con buenos resultados para su reparación y mantenimiento.

ACERO INOXIDABLE

Es asombroso el tributo que los países industriales han tenido que pagar a la corrosión. Luego entonces el uso de este metal cada día es mayor y necesario para la protección de objetos o materiales que pueden ser estropeados debido a este ataque que producen las condiciones climáticas principalmente, así como una gran variedad de elementos químicos, sobre todo los ácidos húmicos.

C O B R E

Se trata de uno de los metales más antiguos descubiertos por el hombre, siendo de los más preciados por ser de los que se pueden poner en forma por el mayor número de procedimientos posibles, ya que pueden fundirse, son maleables en caliente, en frío, no se agrietan, no hacen escamas, se deja moldear a voluntad y vuelven a encontrar una vez acabados, las mejores propiedades elásticas.

También aleaciones metálicas, tomando en cuenta que ésta es una mezcla obtenida por fusión. Siendo de uso más común el proceso "TIG" en Bronce, latón, Aluminio con Magnesio, Antimonio, que se encuentran sobre todo en partes de fundición, en este caso el proceso "TIG" es más indicado para reparaciones de mantenimiento. En el método de soldar por medio del proceso "TIG" también es muy necesario saber el punto eutéctico de los metales.

4.3 Equipo para soldar con el procedimiento de soldeo TIG.

Se considera corno una máquina soldadora para proceso "TIG" la que reúne en un sólo paquete o gabinete, un transformador de corriente alterna que esté tan bien construido que proporcione desde 5 amperios hasta 500 amperios, que son los rangos ideales para soldar desde chapa fina hasta chapa gruesa.

CORRIENTE ALTERNA

Los términos positivos y negativos pierden su significado en la corriente alterna, así como las conexiones en soldadura son simplemente llamadas electrodos y trabajo o masa: las normas en transformadores de soldadura de corriente alterna, tienen una variación de voltaje entre 70 y 80 voltios de circuito abierto en el Arco. Dichas soldadores tienen una unidad de alta frecuencia de voltaje alto, que se necesita sobre puesto al voltaje de soldadura para la estabilización del Arco, sobre todo en el soldado del Aluminio. Este paquete también contiene un banco rectificador de la corriente alterna, para que nos proporcione esta máquina corriente continua, a dicha corriente si puede cambiársele su polaridad.

En polaridad directa los electrones mantienen la mayor parte de la conducción de la corriente y fluyen del cátodo al ánodo. Los iones fluyen en la dirección opuesta, de la terminal positiva a la terminal negativa; esas partículas iónicas están cargadas positivamente y son átomos que han perdido uno o más de sus electrones orbitales. La polaridad directa en el proceso de soldadura "TIG" prácticamente se utiliza en todos los metales, con la excepción de los que forman óxidos como el Aluminio.

La polaridad inversa consiste en cambiar el sentido de la corriente mediante las conexiones exactamente opuestas a las de la polaridad directa, quedando el electrodo conectado a la terminal positivo y el trabajo o masa conectado al terminal negativo.

El paquete también trae un juego de válvulas solenoides actuadas con un switch de control remoto que también conecta la alta frecuencia, pero al actuar los solenoides abren o cierran el paso del agua por el sistema de enfriamiento del equipo y del gas Argón o Helio.

Dicho switch de control remoto hace que al actuar, conecte un control de tiempo para suministrar un postflujo al criterio del soldador, en cuyo tiempo sigue fluyendo el agua y el gas, pues esta es necesaria para enfriar el equipo y todo su sistema.

Ya que hemos descrito como debe ser la fuente de energía ideal para el proceso "TIG", cabe hacer la observación de que si no se cuenta con ella, se puede adaptar cualquier otra soldadora que aunque no sea tan completa, nos pueda dar la corriente que se ajuste a sus necesidades y para ello, solo hay que acondicionar una válvula economizadora de gas y agua al sistema del equipo.

El gas Argón y el gas Helio, son los únicos gases protectores del Arco Eléctrico para usarse en la soldadura del proceso "TIG", solos o combinados.

La diferencia básica entre estos dos gases, es su peso atómico y el voltaje del Arco. El Argón es un gas monoatómico, teniendo un Peso atómico de 40 UMA.

El Gas Helio es también gas monoatómico y tiene un peso atómico de 4 UMA. El voltaje del Arco del gas Argón es considerablemente menor que el del gas Helio, por ejemplo: si una longitud constante del Arco de 1/16" (1.6 mm) de pulgada es apropiada, el voltaje del Arco de gas Argón puede ser alrededor de 11 voltios, donde el Arco de voltaje de Gas Helio puede ser de 17 voltios a 300 amperios. Esto motiva un arco de gas Argón de 3300 vatios y un arco de gas Helio de 5100 vatios, luego el gas Helio es un gas con mayor poder energético.

Para obtener 5100 vatios con gas Argón, puede requerir una alzada de 465 amperios. El gas Argón produce un Arco más estable que el gas Helio. En la soldadura con el proceso "TIG", la estabilidad del Arco es crítica.

Continuando con equipo, viene un importante aditamento indispensable para soldar con este proceso que es la torcha, cuyo papel es el de sujetar el electrodo de Tungsteno, conducirle la corriente nominal y conducir el flujo de gas Argón, para formarle una pantalla protectora al momento de establecer el Arco Eléctrico; el sistema de enfriamiento del agua deberá de ser muy adecuado ya que es exclusivamente para enfriar la cámara de distribución de la torcha, que estando en condiciones normales de trabajo, se encontrará en extremas condiciones de altas temperaturas, lo mismo que enfriará el cable de corriente eléctrica que esta llegando al Arco. En lugares en los que la presión del agua es deficiente, considerando que ésta tarea deberá tener 1 kilogramo de presión en la conexión de salida, es decir donde termina de pasar por la manguera del cable de corriente o en trabajos de obra en el campo donde encontramos casi siempre que están tratando de soldar en las alturas, o donde el agua escasea; se impone el uso de un recirculador del agua, que a la vez cierre el circuito, la enfríe y mande al sistema, a la presión adecuada.

4.4 Precauciones para facilitar el uso del proceso TIG.

Para facilitar el uso del proceso de soldadura, el operario debe contar con una área especial, si este método ha de emplearse en producción en serie se aconseja, si el tamaño de las piezas de soldadura lo permiten, se tenga una mesa de trabajo bastante cómoda en cuanto a la postura del operario. De serie posible debe trabajar sentado, ya que el apoyo se refleja en el pulso del operario el cual es definitivo para el buen acabado de la soldadura; hay que evitar también las corrientes de aire, pues dificultan la operación al llevarse el gas, aislar la luz del Arco con biombos o divisiones del resto del taller, el operario al igual que todas las personas que tengan que observar el proceso usarán careta y los cristales oscuros que la misma usen deben ser de la sombra más obscura que las mismas condiciones del local permitan, usará guantes, peto o delantal de cuero, para que se entienda, deberá protegerse al máximo de los rayos que la luz del Arco despido y las radiaciones de alta frecuencia así como para evitar alguna quemadura tanto en la vista, como en alguna otra parte del cuerpo. En el caso de que por falta de precaución se tuviera un accidente, deberá atenderse de inmediato, sobre todo cualquier malestar en los ojos consúltese al médico.

4.5 Recomendaciones para el uso del proceso de soldeo TIG.

Rango de aplicación. Debe tomarse nota de que, aunque ciertas recomendaciones son aplicables a la soldadura automática con gas inerte y Arco de Tungsteno están propuestas para la soldadura manual de material hasta de 1/2 pulgada (12.7 mm.).

Equipo. Las torchas para soldar pueden ser enfriadas con aire o con agua y estos pueden usar boquillas de cerámica o de metal. El tipo enfriado por aire normalmente se emplea para baja corriente, para calibres livianos con ciclos de trabajo cortos. Para intensidades de más de 130 amperios, debe usarse una torcha enfriada por agua. Para intensidades de 200 amperios, o cuando se use continuamente por largos periodos, debe usarse una torcha con boquilla metálica y enfriado por agua a presión.

Los electrodos de tungsteno pueden ser del tipo sencillo o del tipo activado, a juicio del usuario, recordando que debe usarse de acuerdo con la teoría.

El equipo eléctrico requiere muy poco mantenimiento; Pero la torcha y sus conexiones, los reguladores del gas y los switchs requieren una inspección metódica buscando deterioros. Deben seguirse las instrucciones de los fabricantes. Hay que tener cuidado de que no haya en las tuberías de agua y de gas averías debidas a quemaduras o causas mecánicas. Todas las conexiones en la línea de gas deben estar escrupulosamente limpias y estas así como los tubos no deben tener humedad ni grasa.

Los electrodos de Tungsteno no deben tener contaminación en sus condiciones y no debe ser excesiva la salpicadura interna. El tamaño de la boquilla usada debe proporcionar una pantalla adecuada de gas a la soldadura.

SOLDEO POR ARCO SUMERGIDO (12 ó SAW)

Fundamentos básicos

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 delante 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 y radiaciones, las cuales son muy peligrosas. Por lo tanto, el operador no necesita usar la careta 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 ductilidad.

El fundente no derretido se puede recuperar y reutilizar. La escoria sólida se quita mediante medios manuales.

La figura que mostramos a continuación muestra, de forma esquemática, el sistema de arco sumergido.

Aplicaciones, ventajas y limitaciones

El proceso de arco sumergido se emplea en una gran cantidad y diversidad de aplicaciones. Este procedimiento es muy utilizado en el soldeo de grandes conjuntos soldados por la alta tasa de deposición, la alta calidad de las soldaduras, la gran penetración obtenida y la capacidad para ser automatizado. Es muy utilizado en la fabricación de depósitos a presión, en construcción naval, en edificación, fabricación de tubería, en fabricaciones ferroviarias, así como en cualquier aplicación que requiera realizar soldaduras largas. Se pueden realizar soldaduras en materiales de espesores desde 1.5 mm. El soldeo por arco sumergido no es adecuado para todos los materiales; es muy utilizado para el soldeo de aceros al carbono, aceros de baja aleación y aceros inoxidables. También se puede utilizar en el soldeo de aceros de alta resistencia, de alto contenido en carbono y aleaciones de níquel, aunque se prefiere otros procesos con menores aportes térmicos.

Las limitaciones del proceso son:

• Es necesario un dispositivo para el almacenamiento, alimentación y recogida del fundente.

• Suele ser necesario el empleo de respaldo.

• El fundente está sujeto a contaminaciones que pueden producir defectos en la soldadura.

• En general, es un proceso no adecuado para unir metales de pequeño espesor.

• Sólo se puede utilizar a tope en posición plana, PA, y en ángulo, PB.

Equipo de soldeo por Arco Sumergido

El equipo para el soldeo por Arco Sumergido consiste en:

Conexión a la red

Fuente de energía

Suministro de corriente eléctrica (conexión con el alambre)

Suministro de corriente eléctrica (conexión con la pieza)

Bobina de alambre

Sistema de alimentación del alambre

Tubo de contacto

Conexión de masa

Pieza

Fundente en polvo

Escoria líquida

Escoria sólida

Sistema de recuperación de fundente

Alambre-Electródo

Arco

Tipo de corriente y polaridad

El soldeo por arco sumergido puede utilizar corriente alterna o continua, aunque con ésta última su comportamiento es más favorable. La clase de corriente y la polaridad influyen en la composición química del metal aportado y en la forma del cordón. Con la corriente alterna se obtienen unos resultados intermedios entre los obtenidos con corriente continua polaridad directa y polaridad inversa. La corriente alterna es particularmente útil cuando puede haber problemas de soplo, por ejemplo al soldar aceros ferríticos; a menudo se utiliza en el soldeo en “tandem” en el que el primer alambre puede estar conectado con corriente continua electrodo positivo y el segundo con corriente alterna.

Se obtiene mayor penetración con corriente continua electrodo positivo, con la que también se obtiene mejor aspecto y forma del cordón y menor porosidad.

Con corriente continua electrodo negativo se obtiene mayor tasa de deposición, menor dilución y menor penetración, por lo que se utiliza para realizar recargues o cuando la soldabilidad del metal base es muy delicada y requiere que la dilución sea muy baja. El consumo de fundente respecto al consumo de alambre es menor que cuando se suelda con el electrodo en el positivo.

Si aumenta la velocidad de alimentación del alambre aumenta la intensidad de soldeo, por tanto la tasa de deposición aumenta a medida que aumenta la intensidad.

El efecto de la intensidad lleva consigo tres puntos fundamentales:

• Un aumento de la intensidad de soldeo produce un aumento de la tasa de deposición y de la penetración.

• Una intensidad excesiva produce mordeduras o un cordón estrecho con sobreespesor o exceso de penetración.

• Si la intensidad de soldeo es demasiado baja el arco es inestable y se producirá falta de penetración.

El efecto de la tensión se puede resumir en:

• Un incremento de la tensión produce un cordón más ancho y plano.

• Un aumento de la tensión favorece un aumento del consumo de fundente.

• Si se suelda con tensión elevada se pueden realizar soldaduras entre piezas con gran separación en la raíz, así como cuando la disposición no es la más adecuada.

• Al aumentar la tensión aumenta el número de elementos que pasan a formar parte del baño de fusión procedentes del fundente.

SOLDEO POR RESISTENCIA

Los principales procesos de soldeo por resistencia son:

Soldeo por resistencia (2 ó RW)

Soldeo por puntos de resistencia (21 ó RSW)

Soldeo por costuras por resistencia (22 ó RSEW)

Soldeo por proyección o por protuberancias (23 ó PW)

Soldeo por chispa o por chisporroteo (24 ó FW)

Soldeo a tope por resistencia, soldeo por recalcado (25 ó UW)

En la soldadura por resistencia el calor se genera por medio de una corriente eléctrica de elevada intensidad que se hace circular con ayuda de dos electrodos durante un corto espacio de tiempo, a través de la unión que se desea soldar. Los metales que constituyen la unión ofrecerán una resistencia al paso de esta corriente y, por tanto, se generará un calor, que será máximo en la intercara de las piezas ya que la resistencia al paso de la corriente también es máxima en dicha zona.

No hay fusión del metal, ya que la presión ejercida produce un forjado, resultando grano más fino en la zona soldada. 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 por puntos

La soldadura por puntos es el tipo más simple y más usado de las 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.

Para realizar este tipo de soldadura existen diversos tipos de máquinas:

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

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

Portátil : Tiene la ventaja como su nombre indica de ser 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

La ventaja de este procedimiento de soldeo es que tiene una variedad muy grande ya que casi todos los materiales dúctiles y aleaciones pueden ser soldados por puntos, como puede ser la 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 práctico del espesor es de 1/8 pulgadas, siempre y cuando cada pieza tenga el mismo espesor. Se ha logrado hasta ½ pulgada en planchas de acero 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 regulada 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 por protuberancias

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 necesarios son costosos 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. Las características de este procedimiento son:

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

• Puede aplicarse a metales diferentes

• Se aplica a 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

SOLDEO POR ELECTROESCORIA

7.1 Fundamentos

El soldeo por electroescoria es un procedimiento que es fundamentalmente para colada continua, efectuándose la soldadura entre las dos piezas de material que se van a unir, y siendo retenido el metal líquido por zapatas de cobre refrigeradas por agua, colocada una en la parte posterior y la otra en la parte delantera de la ranura de soldadura.

El material de chapa, preparado con cantos a escuadra por medio de cepillado u oxicorte, es dispuesto en posición vertical con una separación paralela que va de los 31.75 a 34.92 mm. De este modo, las zapatas de cobre delante y detrás de esta separación paralela forman un molde rectangular en el cual se efectúa la operación de soldadura. En la parte inferior de la ranura hay una zapata de arranque, iniciándose el proceso mediante la formación de un arco con uno, dos o tres alambres continuos, según sea el espesor del material que se suelda, y soldando bajo una capa de fundente en polvo. El arco formado bajo esta capa es mantenido hasta que se ha producido suficiente escoria líquida, de 30 a 50 mm de profundidad.

A partir de este momento, se eleva la intensidad de corriente, se disminuye la tensión, y el proceso cambia a soldadura total de escoria eléctrica. Este es un proceso en el que el calor de soldadura es producido en la escoria líquida por la disipación de energía en la capa de escoria, obteniéndose una elevada temperatura de la escoria del orden de1750 a 2000 C.

En este procedimiento de soldeo no existe arco, y el alambre se funde a medida que se sumerge en el pozo de escoria fundida. Entonces tiene lugar la fusión del metal base, y se solidifica el metal fundido retenido por las zapatas de cobre refrigeradas por agua, a medida que el carro, los electrodos y las zapatas se mueven verticalmente hacia arriba dejando tras ellos la soldadura terminada.

7.2 Ventajas

La ventaja de la soldadura de electroescoria, comparada con el procedimiento de arco abierto o sumergido, es la simple preparación que puede hacerse, bien sea por una máquina cepilladora o un equipo de oxicorte, siendo una preparación mucho más económica que la requerida para la soldadura corriente. Otra importante ventaja en el aspecto de la producción es la elevada velocidad de soldadura obtenible, siendo ésta de 4 pies por hora cuando se suelda material de 2 a 10 pulgadas de espeso

8. RESANADO Y CORTE POR PLASMA

8.1 Fundamentos

Lo más característico de este procedimiento de corte y resanado es su elevada calidad y velocidad que se obtiene en los cortes, pero no sólo desde el punto de vista de la forma de los bordes, sino también desde el punto de vista metalúrgico, ya que el aporte térmico sólo afecta a una zona estrecha alrededor del corte. Muy distinto al proceso de oxicorte.

8.2 Equipo de corte y resanado

En un equipo de corte por plasma hay que diferenciar:

Botella de gas plasmágeno

Fuente de energía

Pieza

Pistola de corte

Electrodo de volframio

Plasma

Arco

Agua de refrigeración

Boquilla

Gas plasmágeno

En el corte por plasma se establece un arco eléctrico ionizándose el gas circundante, como ocurre en el proceso de soldeo TIG, pero el plasma obtenido se estrangula haciéndolo pasar por una tobera de pequeño diámetro, de forma que el plasma se mueve a velocidades muy grandes obteniéndose un chorro de plasma a alta temperatura, del orden de 20.000 C.

8.3 Resanado por plasma

El resanado por plasma es una adaptación del corte por plasma; mediante este proceso se consigue una superficie brillante y limpia mejor que la conseguida con otros procesos de resanado, particularmente con las aleaciones de aluminio y con el acero inoxidable.

El equipo y la pistola son los mismos que los de corte. Se utilizará con una longitud de arco mayor y con un ángulo de 30 respecto a la horizontal. Como gas plasmágeno se utiliza normalmente el argón + 35-4% hidrógeno.

9. ARCO-AIRE

9.1 Fundamentos

Se trata de un proceso de eliminación de material que utiliza simultáneamente aire comprimido y el calor producido por un arco eléctrico que se establece entre un electrodo de carbón y la pieza metálica que se quiere cortar.

El aire comprimido, dirigido paralelamente al electrodo, expulsa el metal fundido que se ha originado por la acción del arco eléctrico consiguiéndose de esta manera el corte.

El proceso arco-aire puede ser utilizado con todos los metales y aleaciones, tales como los aceros ordinarios, los aceros inoxidables, las fundiciones, el cobre, etc. tanto de forma manual como automatizada.

Este proceso está especialmente indicado para el desguace, ranurado, corte, achaflanado antes del soldeo y resanado de soldaduras defectuosas.

En la operación de arco-aire se introduce carbono en el metal base, por lo que cuando se utilice este proceso en los aceros inoxidables se deberán esmerilar los bordes cortados para eliminar la capa carburada que se obtiene tras su aplicación.

9.2 Equipo para arco-aire

En el proceso arco-aire se emplea un compresor de aire, una fuente de energía, un portaelectródos y por supuesto electrodos.

Siempre que se pueda se utilizará un compresor para el suministro de aire. Si no es posible puede utilizarse nitrógeno o gas inerte, pero nunca oxígeno. La presión que tiene que suministrar el compresor no debe de bajar de 6 Kg/cm2. La fuente de energía que se utilizará será de corriente continua polaridad inversa, aunque también puede emplearse corriente alterna con unos resultados inferiores. El portaelectrodo estará alimentado por corriente eléctrica y por aire comprimido. El chorro de aire tiene que salir paralelamente al electrodo por unos orificios que se encuentran en el cabezal. Los electrodos son de grafito, recubiertos de una fina capa de cobre. La capa de cobre facilita el paso de la corriente eléctrica además de evitar la erosión del electrodo que se originaría por el chorro de aire. El electrodo siempre tiene que disponerse hacia delante, podrá moverse de derecha a izquierda o viceversa, y el ángulo de inclinación dependerá de la profundidad que se desee obtener.

10. SOLDADURA SUBACUÁTICA

10.1 Soldadura en ambiente húmedo

La calidad deficiente de estas soldaduras se debe al problema de la trasferencia de calor, la visibilidad del soldador y la presencia de hidrógeno en la atmósfera del arco. Cuando el metal base y la zona del arco están completamente rodeados de agua, no hay en la unión acumulación de calor y aumento de la temperatura del metal base. La alta temperatura, se reduce la calidad del metal de soldadura. La zona del arco está compuesta por una alta concentración de vapor de agua. La atmósfera del arco, de hidrógeno y oxígeno del vapor de agua, queda absorbida en el metal fundido de la soldadura y contribuye a la porosidad y a la fractura por hidrogeno.

Además, los soldadores que trabajan bajo el agua están limitados en su capacidad para ver manipular el arco de soldar. Bajo condiciones ideales, las soldaduras producidas, en ambientes húmedos con electrodos cubiertos, son marginales. Pueden usarse durante cortos periodos, pero se deben sustituir con soldaduras de buena calidad tan rápidamente como sea posible. Los adelantos en los electrodos para soldar bajo el agua están mejorando la calidad de las soldaduras en ambiente húmedo. Se han hecho esfuerzos para producir una burbuja de gas dentro de la que se pueda hacer la soldadura. Esta técnica no ha podido asegurar soldaduras de buena calidad con electrodos recubiertos en ambiente húmedo.

La fuente de energía siempre debe ser una máquina de corriente directa, con una capacidad de 300 ó 400 amperios. A menudo se usan máquinas de soldar de motor generador para trabajos bajo el agua y en ambiente húmedo. Se debe conectar el bastidor o tierra de la máquina de soldar con el barco. El circuito de soldadura debe incluir un interruptor de positivo, generalmente un interruptor de cuchillas, que se maneja desde la superficie bajo el mando del buzón-soldador. El interruptor de cuchillas en el circuito del electrodo debe ser capaz de cortar la totalidad de la corriente del soldar. Se necesita por razones de seguridad. La corriente de soldar debe conectarse al porta electrodo sólo cuando el soldador esté soldando. Se usa corriente directa con electrodos negativo (polaridad directa). Se emplean portaelectrodos para soldar bajo el agua tiene cavidad para dos tamaños de electrodos, generalmente de 4.8mm (3/16"). Los tipos de electrodos que normalmente se usan cumplen con la clasificación AWS E6012, y deben ser impermeables. Esto se hace envolviendo con cinta impermeable o sumergiéndolos en una mezcla de silicona de sodio u otro material impermeable.

El conductor para soldar y la tierra debe ser por lo menos cables 2/0, y el aislamiento debe ser perfecto. Si la longitud total del cable rebasa los 100m, deben colocarse dos en paralelo. Con los conductores en paralelo hasta el porta electrodo, el último metro puede ser de cable sencillo. Todas las conexiones deben estar aisladas cuidadosamente para que el agua no pueda llegar a hacer contacto con las paredes metálicas. Si se fuga el aislamiento, el agua de mar hará corriente con el metal conductor y parte de la corriente se fugará y no estará disponible en el arco. Además, habrá un rápido deterioro del cable de cobre en la fuga. El cable de tierra debe conectarse a la pieza de trabajo que se vaya a soldar a una distancia menor de 1m del punto donde se suelda; este soplete está completamente aislado y usa abrazadera para sujetar el electrodo. Incluye una válvula de oxígeno y las conexiones para fijar el cable de soldar y una manguera de oxígeno. Está equipado para manejar electrodo tubular hasta de 7.9mm ( 5/16") en este proceso se inicia el arco del modo normal y él oxígeno se alimenta a través del agujero central del electrodo para dar la sección de corte. Se emplean las mimas conexiones eléctricas que ya se mencionaron.

El manual técnico de la Marina Norteamericana "Underwater Cuting an Welding" proporciona información completa sobre el corte y la soldadura bajo el agua con electrodos cubiertos.

La necesidad de producir soldaduras de alta calidad bajo el agua ha ido en aumento a medida que el petróleo y gas se encuentran en aguas profundas. La mayoría de la exploración en alta mar, la perforación y la producción sé hacia hasta hace poco en aguas que tenían una profundidad de 10 a 16 metros. Cuando hay que reparar una tubería, se levanta a la superficie, se repara y se baja de nuevo hasta el fondo del océano. La exploración, la perforación y la producción se están traslapando a aguas más profundas, hasta los 300m. Se deben hacer modificaciones y trabajar en el fondo del océano. Se dañan más tuberías (Submarinas en el fondo) y hay la necesidad de hacer conexiones en las tuberías submarinas en el fondo del océano. Las reparaciones y las conexiones deben tener soldaduras de alta calidad para evitar la posibilidad de fugas o de que se vierta el petróleo. Actualmente este tipo de trabajos se lleva a cabo a profundidades de 61 a 182 metros.

10.2 Soldadura en ambiente seco

El progreso de la soldadura en seco, o sea en un ambiente seco bajo el agua, hace posible producir uniones soldadas de alta calidad que cumplen los requisitos de los reglamentos y de rayos X. Se están usando varios procesos de soldadura para soldar en seco:

El arco metálico con protección, el arco metálico con gas y el arco con núcleo de

fundente, el arco de tungsteno con gas, el arco de plasma rara vez se usa el arco de metal con pantalla para soldar en seco, debido a la gran cantidad de humos que se producen. Cuando se usan electrodos cubiertos deben emplearse sistemas extensivos de movimiento, filtración y refrigeración del aire. El proceso de soldadura por arco de tungsteno con gas se usa para producir soldaduras que cumplan con los requisitos de calidad de la norma API 1104. se usan a profundidades de más de 91 metros. El proceso por arco de tungsteno con gas relativamente lento, pero es aceptable porque la operación de soldaduras es una pequeña parte de toda la reparación en general.

Se están llevando a cabo esfuerzos para lograr mayores adelantos en el proceso de plasma para trabajos en aguas profundas.

Se han utilizado con éxito la soldadura por arco metálico con gas en seco, a profundidades tan grandes como 51 metros. Hay dos tipos básicos de soldaduras submarina en seco. La soldadura hiperbárica, emplea una cámara de soldar o hábitat. Él hábitat, o gran cámara de soldadura, proporciona al soldador-buzo todo el equipo necesario para soldar y para los trabajos relacionados en un ambiente seco. La cámara de soldar se hace de tal modo que se puede sellar a la parte por soldador. Como la mayor parte de este trabajo es un tubo, se hacen las adaptaciones para sellar el hábitat al tubo.

El fondo de la cámara está expuesto al agua y se cubre con una rejilla. La presión de la atmósfera dentro de la cámara es igual a la presión del agua a la profundidad de operación.

El equipo comprende teléfono para recibir llamadas (teléfono en dos sentidos), cámara de vídeo para observación continua, atmósfera respirable para el buzo- soldador (que puede ser distinta de la atmósfera para soldar), energía para hacer trabajar las herramientas y para la soldadura, y el suministro de gas para la atmósfera de soldar. El hábitat generalmente tiene un sistema de acondicionamiento de la atmósfera en la cámara. Es importante el filtrado porque se libera vapor metálico durante la soldadura. Se emplea el aire acondicionado por que se genera calor en la soldadura. Para la soldadura con arco metálico con gas generalmente la fuente de poder está en la superficie. Se baja los cables de soldar hasta el hábitat para conducir la corriente de soldar al arco. El alambre de electrodo y el alimentador de alambre, así como la unidad de control están dentro del hábitat, se debe proteger el alimentador de alambre de las condiciones de alta presión y mucha humedad en la cámara. El alambre de electrodo también se debe proteger de la humedad.

El gas para respirar y para soldar se "diseña" para que resista presiones altas. La presión en el hábitat aumenta a una atmósfera, o 1.03 Kg/cm2, 024.7 ibs/plg (psi) por cada metro de profundidad, en agua de mar. La presión del agua se debe igual con la atmósfera dentro del hábitat. La alta presión causa problemas a la cuadrilla y la soldadura. Con la soldadura con arco metálico con pantalla el problema hace que sea necesario eliminar y filtrar generalmente muy poco humo, pero el gas inerte que se usa para la soldadura descompensa la atmósfera respirable. Para la atmósfera respirable del trabajo se usa gas premezclado y el contenido de oxígeno depende de la profundidad.

La soldadura por arco metálico con gas dentro de un hábitat impone problemas específicos. En aguas superficiales soldadas en el hábitat es esencialmente igual que soldar en la superficie. Cuando se suelda a profundidades de 35m, la presión es de unas 4 atmósferas (unos 4 kg/cm2 manométricos). La calidad del metal de soldadura es esencialmente la misma que la de las soldaduras en la superficie; sin embargo, aumenta el voltaje de soldadura y penetración del cordón de soldadura. Al aumentar la profundidad, la presión atmosférica es mayor y el arco quedará más estrecho, lo que conduce a un mayor voltaje en el arco que hace más difícil al manejo del charco de soldadura. A profundidades mayores a 25 metros, el charco de soldadura es más difícil de controlar y se genera una mayor cantidad de humo. Se necesitan fuentes de poder especiales.

11. MISCELANEA DE SOLDADURAS

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 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.

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 pequeños

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 maquinaria 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 es fácil de usar a temperaturas ambiente.

Algunos de estos adhesivos: poliamia, caucho de neopreno, 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.

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Figura 1G-1. El equipo típico de la soldadura con electrodo revestido.