Procesos de soldadura
M.C. Omar Cervantes
La soldadura:
La soldadura se define como la unión localizada de dos piezas de metal conseguida mediante la aplicación de calor, con o sin fusión, con o sin adición de material de aportación y con o sin aplicación de presión.
Clasificación de los tipos de soldadura:
Soldadura heterogénea: Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación, o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte.
Clasificación de los tipos de soldadura:
Proceso de soldeo por fusión:
La unión se consigue porque siempre se produce fase líquida, formada sólo por metal base o por metal base y de aportación.
Proceso de soldeo en estado sólido:
La unión se consigue cuando nunca existe fase líquida, ni del metal base ni del metal de aportación si se utiliza.
Proceso de soldeo fuerte y blando:
La unión se consigue porque siempre existe una fase líquida, formada sólo por metal de aportación. La diferencia entre ambos es que:
Si el metal de aportación funde por encima de 450˚C, se trata de soldeo fuerte.
Soldadura blanda:
Soldadura blanda:
Para efectuar este tipo de soldadura se necesita un soldador de cobre que puede ser calentado con una lámpara de soldar, o también se puede utilizar un soldador de calentamiento eléctrico. El metal de aportación se emplea, generalmente en barra. Además es necesario emplear ciertos cuerpos como desoxidantes (que evitan la oxidación) y fundamentes (que ayudan a fundir la escoria). Para hacer una buena soldadura se han de limpiar con cuidado las partes que han de unirse.
Soldering:
El procedimiento abarca los siguientes pasos: Preparación de la forma para que las juntas estén lo mas cerca posible, limpiar apropiadamente las zonas de contacto, aplicar el fundente y el material de aporte, ensamblar las partes, aplicar calor y luego, cuando la juntas estén a una temperatura ambiente, remover la fuente de calor.
Soldadura fuerte:
Soldadura fuerte:
Soldadura fuerte:
Soldadura fuerte:
Algunos de los metales de aporte son aleaciones de cobre, aluminio o plata. A continuación se presentan algunos de los más utilizados para las soldaduras denominadas como fuertes:
1. Cobre. Su punto de fusión es de 1083ºC.
2. Bronces y latones con punto de fusión entre los 870 y 1100ºC.
Soldadura fuerte:
La soldadura fuerte se puede clasificar por la forma en la que se aplica el metal de aporte. A continuación se describen algunos de estos métodos:
Inmersión. El metal de aporte previamente fundido se introduce entre las dos piezas que se van a unir, cuando este se solidifica las piezas quedan unidas.
Soldadura fuerte:
La soldadura fuerte se puede clasificar por la forma en la que se aplica el metal de aporte. A continuación se describen algunos de estos métodos:
Soplete. El calor se aplica con un soplete de manera local en las partes del metal a unir, el metal de aporte en forma de alambre se derrite en la junta. Los sopletes pueden funcionar con los siguientes comburentes: aire inyectado a presión, aire de la atmósfera, oxígeno o aire almacenado a presión en un tanque. Los combustibles pueden ser: alcohol, gasolina blanca, metano, propano-butano, hidrógeno o acetileno.
Brazing:
Es el proceso en el que dos metales se unen con el uso de calor y un material de aporte que se funde a una temperatura por encima de los 427 grados Centígrados (800ºF) pero por debajo del punto de fusión de los metales bases a ser soldados. El principio por el cual el material de aporte es conducido por las hendiduras y cavidades de la junta para crear la unión es similar al usado en el soldering de acción capilar.
Brazing:
El brazing es ejecutado a bajas temperaturas, reduciendo la posibilidad de deformaciones, sobrecalentamientos y la dilución de los metales a ser soldados; además es económico y muy adaptable a métodos de automatización.
Soldadura autógena por gas:
Soldadura autógena por gas:
Soldadura autógena por gas:
Soldadura autógena por gas:
Soldadura autógena por gas:
De las tres la neutral es la de mayor aplicación. Esta flama, está balanceada en la cantidad de acetileno y oxígeno que utiliza. La temperatura en su cono luminoso es de 3500°C, en el cono envolvente alcanza 2100°C y en la punta extrema llega a 1275°C.
En la flama reductora o carburizante hay exceso de acetileno lo que genera que entre el cono luminoso y el envolvente exista un cono color blanco cuya longitud esta definida por el exceso de acetileno. Esta flama se utiliza para la soldadura de monel, níquel, ciertas aleaciones de acero y muchos de los materiales no ferrosos.
Soldadura autógena por gas:
Soldadura autógena por gas:
Soldadura autógena por gas:
Elementos de que consta una instalación para soldadura oxiacetilénica:
Un gasógeno de acetileno o bien una botella que lo contenga comprimido en sus válvulas manómetros. El acetileno es un gas incoloro de olor característico que arde en el aire con llama muy luminosa.
Una botella cargada de oxígeno con sus válvulas de cierre y reducción con manómetros de alta y baja presión. Son cilindros de acero muy resistentes.
Las tuberías necesarias para la conducción de ambos gases con una válvula de seguridad en la de acetileno. La válvula de seguridad es la encargada de que no se ocasione un retroceso del oxígeno con la tubería del acetileno.
Soldadura autógena por gas:
Soldadura oxiacetilénica:
Soldadura oxiacetilénica:
Soldadura oxiacetilénica:
Soldadura oxiacetilénica:
Soldadura por arco con electrodo de grafito:
Soldadura por arco con electrodo de grafito:
Es importante que la punta de grafito esté afilada por dos razones:
1. Cuanto más fino sea el punto de contacto entre el material y la punta más resistencia a la corriente y más temperatura alcanza.
2. Si es demasiado gruesa es calor se transmite con facilidad desde la punta al soldador y se disipa gran parte de él sin alcanzar la temperatura necesaria.
Soldadura por arco con electrodo metálico:
Es el proceso en el que su energía se obtiene por medio del calor producido por un arco eléctrico que se forma entre la pieza y un electrodo.
Por lo regular el electrodo también sirve de metal de aporte, el que con el arco eléctrico se funde, para que así pueda ser depositado entre las piezas a unir.
Soldadura por arco con electrodo metálico:
El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes que se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico.
Soldadura por arco:
El método de trabajo mas difundido fue el de Slavianoff, en el que se conecta uno de los polos de la maquina con la pieza a soldar (masa), en tanto que el otro los forma una varilla de metal especial, llamada electrodo, mientras el electrodo y la pieza estén en contacto circulará corriente por ambas cerrándose el circuito, pero si se pretende separarlos, aunque sea un milímetro, la corriente va a procurar no interrumpirse.
Soldadura por arco:
Soldadura por arco:
Soldadura por arco:
Soldadura por arco:
El proceso es mayormente usado para soldar aceros de bajo carbono en trabajos metálicos estructurales, fabricación de barcos e industrias en general. A pesar de lo relativamente lento del proceso, por el recambio de electrodos y la remoción de la escoria, se mantiene como una de las técnicas más flexibles y sus ventajas en áreas de acceso restringido son notables.
Soldadura por arco:
Soldadura por arco:
Entre los procesos de arco eléctrico se incluyen:
MMA/SMAW (Manual Metal Arc/ Shielded Metal Arc Welding): También conocido como soldadura manual de electrodo recubierto.
GMAW (Gas Metal Arc Welding)
También conocido como MIG (Metal Inert Gas).
SAW (Submerged Arc Welding):
Sistema por arco eléctrico sumergido en fundentes sólidos en polvo.
GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) o Soldadura TIG (tungsten inert gas).
Soldadura por arco:
Entre los procesos de arco eléctrico se incluyen:
Soldadura por arco:
Entre los procesos de arco eléctrico se incluyen:
GMAW (Gas Metal Arc Welding)
Soldadura por arco:
Entre los procesos de arco eléctrico se incluyen:
Soldadura por arco:
Entre los procesos de arco eléctrico se incluyen:
Clasificación de electrodos:
Cuando vamos a la ferretería y pedimos 1 Kg de electrodos, lo que nos dan comúnmente es el E6013 de 3/32
¿pero que significan todos estos números y letras?
Cerca de la base de los electrodos encontramos un código que indica AWS E6013:
Clasificación de electrodos:
El código se conforma por 1 letra y 4 números:
La primera letra representa el tipo de soldadura.
Los primeros 2 números representan la resistencia a la tracción.
Clasificación de electrodos:
E6013: En este caso E significa que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual, o sea para ser utilizado por un operador que aplique la soldadura de arco. Si trae alguna otra letra que no sea E significa que no es un electrodo para soldadura manual.
E6013: Los primeros 2 números del código indican la fuerza de tracción, o sea el peso o fuerza que soportará la soldadura con ese electrodo una vez aplicada la soldadura, este valor se interpreta en libras por pulgada cuadrada, en este ejemplo E6013 significa que la soldadura resistirá 60 lbs/pulg2. Hay electrodos de
Clasificación de electrodos:
E6013: El tercer numero indica la posición ideal para soldar con este tipo de electrodo. Los valores para esta posición son: 1,2,4 donde:
1: significa que el electrodo es ideal para soldar en todas las posiciones, o sea Vertical descendente, vertical ascendente, y horizontal.
2: significa que solo sirve para hacer soldaduras en vertical descendente y horizontal.
Clasificación de electrodos:
E6013: Este ultimo numero indica el recubrimiento del electrodo, pero lo que realmente indica es el tipo de corriente que debemos usar para soldar con el, o sea corriente continua o corriente alterna y los valores son los siguientes:
1: Celulosa de sodio, se suelda con CC colocando el electrodo en el polo +. 2: Celulosa de potasio, sirve para CC y CA con polaridad indiferente.
3: Celulosa de titanio, sirve para CA y CC-
(se coloca el electrodo en el polo negativo para que no se sobrecaliente). 4: Hierro polvo de titanio AC, DC-, DC+.
5: Hidrogeno de potasio DC+.
6: Hidrogeno de potasio bajo AC, DC+. 7: Oxido de hierro AC, DC+, DC-.
Clasificación de electrodos:
Otro factor importante a la hora de seleccionar losvelectrodos es el grosor:
Fracciones de pulgada mm
5/64 2.0
3/32 2.4
1/8 3.2
5/32 4.0
3/16 4.8
1/4 6.4
5/16 8.0
25/64 10
Soldadura TIG:
Soldadura TIG:
Soldadura TIG:
Soldadura TIG:
Soldadura MIG:
Soldadura MIG:
La protección se realiza por medio de un gas o la mezcla de gases, entre los cuales encontramos: argón, helio y bióxido de carbono. La combinación de alambre de electrodo desnudo y los gases protectores eliminan el recubrimiento de escoria en la gota de la soldadura y, por tanto, evitan la necesidad del esmerilado y limpieza manual de la escoria.
Soldadura MIG:
El electrodo es un hilo de alambre continuo y sin revestimiento (macizo o tubular) que se hace llegar a la pistola junto con el gas. Según sea el gas así recibe el nombre: MIG (Metal Inert Gas) o MAG (Metal Active Gas).
Soldadura por arco sumergido:
El sistema de soldadura automática por Arco Sumergido permite la máxima velocidad de deposición de metal, entre los sistemas utilizados en la industria, para producción de piezas de acero de mediano y alto espesor (desde 5 mm. aproximadamente) que puedan ser posicionadas por soldar en posición plana u horizontal: vigas y perfiles estructurales, estanques, cilindros de gas, bases de máquinas, fabricación de barcos, etc. También puede ser aplicado con grandes ventajas de relleno de ejes, ruedas de ferrocarriles y polines. En el sistema de soldadura por Arco Sumergido, se utiliza un alambre sólido recubierto por una fina capa de cobrizado para evitar su oxidación y mejorar el contacto eléctrico.
Soldadura por arco sumergido:
Soldadura por resistencia:
Soldadura por resistencia:
Soldadura por resistencia:
Soldadura por costura:
Soldadura por puntos:
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.
Soldadura por puntos:
Soldadura por puntos:
Soldadura por puntos:
Los materiales usados para los electrodos consisten en dos grupos principales:
1. Aleaciones basadas en cobre
2. Compuestos de metales refractarios (combinación de cobre y tungsteno).
Soldadura por puntos:
Máquinas de soldadura por puntos:
1. Con brazo oscilante : el electrodo inferior esta quieto y se mueve el superior, oscila alrededor de un pivote.
2. De presión: electrodo superior comandado por cilindro neumático; para trabajos pesados o de alta producción; gran variedad de tamaños de máquinas.
Soldadura por costura:
Soldadura por costura:
Soldadura por forja:
Soldadura por fricción:
La soldadura por fricción es un proceso de fase total de penetración sólida, el cual puede ser implementado en la unión de laminas de metal (hasta ahora principalmente para aluminio) sin llegar a su punto de fusión.
Soldadura por fricción:
Soldadura por fricción:
Soldadura por ultrasónica:
Uniones superpuestas en materiales de aluminio y cobre Partes pequeñas y espesores menores a 3mm
Soldadura por arco de plasma:
La soldadura de arco de plasma PAW, es un proceso muy similar al proceso de soldadura TIG "GTAW", de hecho es una evolución de este método, el cual esta diseñado para incrementar la productividad.
Soldadura por arco de plasma:
PAW es usado de tres maneras:
1. Soldadura Microplasma, con corrientes de soldadura de entre 0.1 Amperios hasta 20Amperios.
2. Soldadura de plasma-mediano, con corrientes de soldadura de entre 20 Amperios hasta 100 Amperios.
Soldadura por electro escorea:
Un arco es establecido entre la pieza a ser soldada y un electrodo. Cuando el fundente, que es colocado en las juntas, se derrite, produciendo un baño de escoria que se hace mas profundo cada vez., cuando la temperatura de este baño de escoria, y, por consiguiente, sus capacidades eléctricas, se incrementan, el arco se extingue, se apaga, y la corriente es conducida a través del cordón de escoria que cubre las juntas, donde la energía para la soldadura es producida a través de la resistencia generada.
La soldadura es formada entre unas mandíbulas fijas y móviles de cobre enfriadas por agua y la cara de la pieza a ser soldada. La cabeza de soldadura se mueve hacia arriba según el proceso avanza. Uno o más electrodos pueden ser usados como material consumible, dependiendo del espesor de las láminas a ser soldadas, si el material base es de un diámetro muy alto, entonces un movimiento oscilatorio puede ser agregado.
Soldadura por electro escorea:
Soldadura por rayo laser:
La soldadura por rayo láser es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos involucrados. En la soldadura láser comúnmente no existe aportación de ningún material externo y la soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos. Mediante espejos se focaliza toda la energía del láser en una zona muy reducida del material. Cuando se llega a la temperatura de fusión, se produce la ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector (formación de plasma). La capacidad de absorción energética del plasma es mayor incluso que la del material fundido, por lo que prácticamente toda la energía del láser se transmite directamente y sin pérdidas al material a soldar.
Soldadura por rayo laser:
Biseles:
Juntas:
La buena ejecución de cualquiera de estos procedimientos depende en forma importante de la adecuada preparación de las áreas que van a ser soldadas, comenzando con la limpieza, tomando en cuenta que el proceso a ocurrir será básicamente una reacción químico - física; cualquier agente contaminante que este presente al momento de la unión se convertirá en parte de la soldadura mezclándose químicamente y afectando el estado final de la composición, convirtiéndose en una contaminación indeseable.
Clasificación del cordón de soldadura:
Cordón plano:
Su superficie es horizontal y el material de aportación se vierte desde arriba.
Cordón en ángulo horizontal:
Une un plano horizontal con otro vertical y su dirección es horizontal.
Cordón horizontal:
Se sitúa en un plano vertical y su dirección es horizontal.
Cordón vertical:
Su dirección es vertical.
Cordón de techo en ángulo:
En un plano horizontal pero por su cara inferior.
Cordón de techo a tope:
Clasificación del cordón de soldadura:
(1)Cordón plano
(2)Cordón en ángulo horizontal (3)Cordón horizontal
(4)Cordón vertical
Consideraciones para la soldadura:
Los factores que afectan la soldadura son:
• El proceso de soldadura es significativo, ya que algunos metales y combinaciones de metales que se sueldan fácilmente con unos procesos son difíciles de soldar con otros. Ej.: El acero inoxidable se puede soldar fácilmente en los procesos de soldadura de arco eléctrico; mientras en la soldadura con oxígeno y gas combustible, es algo más complicado.
Consideraciones para la soldadura:
Los factores que afectan la soldadura son:
• El metal de aporte, es un factor importante para la soldadura, ya que debe ser compatible con el material a soldar, es decir deben tener propiedades físicas o mecánicas o ambas similares, ya que provocarían problemas como la aparición de grietas en la zona soldada.
Selección del proceso de unión:
Factores que hay que considerar a la hora de elegir un proceso:
Disponibilidad de equipo: el tipo, la capacidad y la condición del equipo.
Repetición de la operación: ¿cuántas de las soldaduras serán necesarias para completar el trabajo?
Requisitos de calidad: ¿se va a reparar una pieza de una máquina, unir una tubería, construir una estructura?
Ubicación del trabajo: ¿soldadura de taller o de campo?
Materiales que se van a unir: ¿la soldadura se va a realizar en un metal aleado o no aleado?
Habilidad o experiencia del trabajador.
Coste de los materiales: ¿ merece la pena el gasto en materiales de equipo especiales y en tiempo de acabado de la soldadura?
Tamaño de las partes que se van a unir: ¿las partes son pequeñas, grandes y pueden moverse o hay que soldarlas en el sitio?
Requisitos de los códigos o especificaciones: en muchos casos la selección del proceso la dicta la sociedad de clasificación.
Instrucciones de seguridad:
Para evitar lesiones y/o fallas en la maquinaria e implementos de apoyo, causados durante la realización de la práctica, es necesario que los estudiantes al momento de realizarla tengan en cuenta:
Equipo de protección personal
• Calzado de seguridad. • Pantalla de protección.
• Caretas y protección ocular.
• Guantes de cuero de manga larga. • Mandil de cuero o peto.
Instrucciones de seguridad:
Recomendaciones en el uso de implementos de protección personal
• Se comprobará que las caretas no estén deterioradas puesto que si así fuera no cumplirían su función.
• Que el cristal de las caretas sea el adecuado para la tarea que se va a realizar, teniendo en cuenta la intensidad del color.
• Para picar la escoria o cepillar la soldadura se protegerán los ojos, con gafas de seguridad.
• Los ayudantes y aquellos que se encuentren a corta distancia de las soldaduras, también deberán usar gafas con cristales oscuros especiales ó las pantallas de protección.
Instrucciones de seguridad:
Recomendaciones en el uso de implementos de protección personal
• Para colocar los electrodos se utilizaran siempre guantes, y se desconectará la máquina.
• La pinza deberá ser lo suficientemente aislada y cuando este bajo tensión deberá tomarse con guantes.
Instrucciones de seguridad:
Forma de operar
• El operador no deberá colocarse frente a los grifos de las botellas sino al lado de estos.
• No trabajar con ropa engrasada o empapada de disolventes u otras sustancias que pudieran entrar en combustión.
• Cuando se trabaje en alturas, el arnés de seguridad deberá estar protegido para que este no se dañe con las escorias y chispas calientes.
• Cuando sea posible se usarán mamparas o pantallas que aíslen el lugar donde se estén realizando trabajos de cortado a soplete.
• Antes de realizar un corte en una chapa se comprobará que no se encuentre nadie en el otro lado ni por debajo de la misma.
Instrucciones de seguridad:
HUMOS Y GASES
A partir del metal base. Líquidos o gases en los depósitos a soldar.
A partir del recubrimiento del metal base. Galvanizado, cromado, niquelado, etc. Por los productos desengrasantes.
Por la limpieza. Del material base. Del material de aportación.
A partir del material. De aportación. Del revestimiento. De los fundentes.
MEDIDAS PREVENTIVAS
Instrucciones de seguridad:
RADIACIONES
Durante el proceso de soldeo radiaciones infrarrojas y radiaciones ultravioletas pueden producir quemaduras en los ojos y en la piel.
MEDIDAS PREVENTIVAS
Utilizar protecciones oculares en función del proceso de soldeo, intensidad de corriente, material a utilizar, etc.
Instrucciones de seguridad:
RUIDOS Y PROYECCIONES
El ruido se produce por operaciones auxiliares o bien complementarias al soldeo: Esmerilado, Picado, Martilleado, etc.
MEDIDAS PREVENTIVAS
Utilizar gafas protectoras.
