Procesos de conformación por soldadura Soldadura: proceso de unión de materiales mediante la aplicación conveniente de calor, presión, o combinación de ambos. La unión se realiza siempre elevando la temperatura de las superficies, con o sin material de aporte o relleno. Puede realizarse de forma manual, automática o robótica.
Procesos de conformación por soldadura Ventajas: - Proporciona una unión permanente. Las partes soldadas se vuelven una sola unidad. - La unión puede ser más fuerte que los materiales originales, usando metal de relleno con propiedades de resistencia superiores a la de los materiales originales y empleando técnicas de soldadura adecuadas.
- En general, es la forma más económica de unir componentes, en términos de uso de materiales y costos de fabricación. Los métodos alternativos de ensamble requieren alteraciones más complejas de las formas (taladrado de orificios) y adición de elementos (remaches o tuercas).
- La unión soldada por lo general es más ligera que la unión mecánica.
- Puede realizarse de forma autónoma en campo.
Procesos de conformación por soldadura Desventajas: - Elevado costo de la mano de obra; la mayoría de las operaciones se realizan en forma manual y además es mano de obra especializada. - Implican el uso de mucha energía. - Son procesos peligrosos. Implican riesgos altos para la salud (humos y vapores, salpicaduras, chispas, luz ultravioleta, riesgos de incendio y explosión) - La unión permanente entre los componentes, no permite un desensamble adecuados. En caso de error implica normalmente el desecho de las piezas. - La unión soldada puede presentar ciertos defectos típicos de calidad que son difíciles de detectar. Los defectos pueden reducir la resistencia de la unión. - Produce alteraciones importantes debido a las altas temperaturas alcanzadas en zonas muy localizadas del material.
Procesos de conformación por soldadura Tipos de soldadura (según composición): -Soldadura Heterogénea: se realizan entre materiales de distinta naturaleza, con o sin material de aporte, o bien materiales de la misma naturaleza pero material de aporte distinto - Soldadura Homogénea: tanto los materiales a unir como el metal de aportación son de la misma naturaleza. - Soldadura blanda Heterogéneas - Soldadura fuerte
Homogéneas
- Por forja - Aluminotérmica - Ultrasonidos - Láser - Por fricción - Oxiacetilénica
Amarilla A la plata
- Manual - Por arco
- En atmósfera normal - En atmósfera inerte - Con hidrogeno atómico
- Eléctrica - Por resistencia
- Por puntos - Por costura - A tope
- Automática
A bordón Por ignición
Procesos de conformación por soldadura Tipos de soldadura (según procesos): - Soldadura por fusión: Se utiliza calor para fundir los metales base. Se puede realizar con o sin aporte de material (soldadura autógena). - Soldadura de estado sólido: La fusión proviene de la aplicación de presión o combinación de presión y calor (por debajo del punto de fusión de los metales a unir). No se utiliza material de aporte.
- Soldadura por fusión
- Arco eléctrico - Oxiacetilénica - Láser - Por resistencia
- Soldadura blanda - Soldadura fuerte - Soldadura en estado sólido
- Por difusión - Por fricción - Ultrasónica
Procesos conformación por soldadura Tipos de uniones: Hay cinco tipos básicos de uniones: (a) Unión empalme: las partes se encuentran en el mismo plano y se unen en sus bordes. (b) Unión de esquina: las partes forman un ángulo recto y se unen en la esquina del ángulo. (c) Unión superpuesta: consiste en dos partes que se sobreponen. (d) Unión en T.: una parte es perpendicular a la otra. (e) Unión de bordes: Las partes están paralelas con al menos uno de sus bordes en común y la unión se hace en el borde común.
Tipos de soldaduras - Soldadura de filete: para rellenar los bordes de las placas creadas mediante uniones de esquina, sobrepuestas y en T.
-Se usa un metal de relleno para proporcionar una sección en forma de triángulo. -Es la más común en la soldadura por arco y en la oxígeno y gas combustible -Requiere mínima preparación de los bordes. - Pueden ser sencillas o dobles (soldarse en uno o ambos lados) y continuas o intermitentes (soldadas a lo largo de toda la longitud de la unión o con espacio sin soldar).
Tipos de soldaduras - Soldadura
con surco o ranura: se mecanizan las orillas para facilitar la penetraci贸n de la soldadura (cuadrado, bisel, V, U y J, en lados sencillos o dobles). - Se utiliza material de relleno para saturar la uni贸n. - Se usa con arco el茅ctrico o con ox铆geno y gas combustible. - Se utiliza para todo tipo de uniones excepto la sobrepuesta.
Tipos de soldaduras - Soldadura con insertos o soldadura ranurada: se usan para unir placas planas, usando uno o mĂĄs huecos o ranuras en la parte superior, que despuĂŠs se rellenan.
- Soldadura en superficie: se utiliza para depositar material de relleno. El propĂłsito es aumentar el grosor, reparar defecto o grieta o proporcionar recubrimiento protector sobre la superficie.
SOLDADURA BLANDA Y FUERTE En el abanico de procesos de unión, se encuentran entre la soldadura por fusión y la soldadura de estado sólido: Se añade un metal de aporte = la mayoría de las operaciones de soldadura por fusión No ocurre la fusión de los metales base = a la soldadura de estado sólido. La soldadura fuerte y la soldadura blanda son adecuadas cuando: - Los metales a unir son poco soldables. - Se unen metales distintos. - El intenso calor de la soldadura por fusión puede dañar los componentes que se van a unir. - La geometría de la unión no se presta para ninguno de los métodos de soldadura por fusión - No se requiere de una gran resistencia para la unión.
SOLDADURA BLANDA
Proceso de unión en el cual se funde un metal de aporte de bajo punto de fusión (<450 °C) y se distribuye mediante acción capilar entre las superficies de los metales que se van a unir. - Se emplea para soldar piezas de cinc, estaño, hojalata, cobre, aluminio, así como en reparación de grietas, poros y defectos en piezas fundidas de hierro. - Se utilizan fundentes para conservar la limpieza, eliminar óxidos y favorecer la acción capilar (resina natural, alcoholes, sales halogenadas). - Las superficies deben estar libres de óxidos y grasas. (decapante: Cl2 Zn) - El metal de aporte se emplea normalmente en forma de barras (aleaciones de Sn y Pb) - Como proceso industrial, se asocia más estrechamente con el ensamble electrónico - Su utilización en uniones mecánicas, queda restringido a aquellas que no estén sujetas a tensiones o temperaturas elevadas
SOLDADURA BLANDA Ventajas: - Menor cantidad de energía necesaria comparado con la soldadura fuerte y por fusión - Fácil de manipular y re trabajar. - Buena conductividad eléctrica y térmica en la unión. - Diversidad de métodos de calentamiento (soplete, horno, inducción, resistencia, infrarrojos) - Capacidad de sellado en engargolados de envases herméticos para gases y líquidos así como aumento de la resistencia de la unión (ver figura).
SOLDADURA BLANDA Desventajas: - Su resistencia mecánica es generalmente menor a la de los metales soldados - Posible debilitamiento o fusión de la unión bajo solicitaciones a temperatura elevada. - La presencia de distinto potencial galvánico, junto con la humedad, puede dar lugar a pilas de corrosión. Metal de aporte Plomo- plata
Composición aprox.
Tª de fusión ºC
96% Pb, 4% Ag
350
Aplicaciones Uniones a temperatura elevada
Estaño-antimonio
95% Sn, 5% Sb
238
Plomería y calefacción
Estaño-plomo
60% Sn, 40% Pb
183
Electrónica
40% Sn, 60% Pb
207
Radiadores de automóviles
Estaño- plata
96% Sn, 4% Ag
221
Envases de alimentos
Estaño-zinc
91% Sn, 9 % Zn
199
Uniones de aluminio
Composiciones de aleaciones para soldadura blanda, Tª de fusión y aplicaciones.
SOLDADURA FUERTE Proceso de unión en el cual se funde un metal de aporte de punto de fusión >450 °C pero menor que el punto de fusión de los metales base. Se distribuye mediante acción capilar entre las superficies de los metales que se van a unir. Es un proceso de amplio uso en diversos campos e industrias: Automóvil (unión de tubos y conductos refrigeración) Equipos eléctricos (unión de alambres y cables) Fabricación de joyería, Soldadura de materiales que no pueden soldarse por fusión como el acero galvanizado,
fundición maleable, bronces y latones. Herramientas de corte (unión de insertos de carburo reforzado), Industria química y calefacción (unión de conductos y tubos metálicos)
Aspectos importantes: - Separación: debe ser suficientemente grande para no limitar el flujo del metal y suficientemente pequeña para no limitar la acción capilar: 0.025 y 0.25 mm.
- Limpieza de las superficies. Se utilizan fundentes para conservar la limpieza, eliminar óxidos y favorecer la acción capilar (bórax, fluoruros y cloruros). - Diseño de la unión: correcta y ejecución adecuada, consigue una unión más resistente que el metal de aporte del que se formó.
SOLDADURA FUERTE Ventajas: - Menor cantidad de energía necesaria comparado con la soldadura por fusión - Se reducen los problemas en la zona afectada por el calor en el metal base. - Diversidad de métodos de calentamiento (soplete, horno, inducción, resistencia, infrarrojos) - Es posible soldar áreas de unión inaccesibles para muchos procesos de soldadura por fusión, dado que la acción capilar atrae el metal de aporte fundido dentro de la unión. - Permite unir partes de paredes delgadas que no pueden soldarse con arco eléctrico Ciertos métodos permiten altas velocidades de los ciclos y la producción automatizada.
SOLDADURA FUERTE Desventajas: - La resistencia de la unión es menor que una unión por fusión. - La resistencia de la unión por lo general es menor que la de los metales base. - Las altas temperaturas de servicio pueden debilitar la unión. - El color del metal en una unión puede no coincidir con el de las partes metálicas base (desventaja estética). Metal de aporte
Composición aprox.
Tª de fusión ºC
90% Al, 10% Si
600
Aluminio
99.9% Cu
1120
Níquel cobre
95% Cu, 5% P
850
Cobre
60% Cu, 40% Zn
926
Aceros colados, níquel
80% Au, 20%Cu
950
Acero inox., aleaciones de níquel
Aleaciones de níquel
Ni, Cr, otros
1120
Acero inox., aleaciones de níquel
Aleaciones de plata
Ag, Cu, Zn, Cd
730
Titanio, acero de herramientas
Aluminio y silicio Cobre
Metales de aporte para soldadura fuerte, Tª de fusión y metales base sobre los que se utilizan.
Cobre y fósforo Cobre y Zinc Oro y Plata
Metales base
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO
Es un proceso de soldadura por fusión en el cual la unión de los metales se obtiene mediante el calor producido al saltar un arco eléctrico entre un electrodo y el metal de trabajo.
El arco eléctrico Un arco eléctrico es una descarga de corriente eléctrica a través de una separación en un circuito. Cuando se ponen en contacto los polos opuestos de una fuente de energía eléctrica se establece una corriente eléctrica de gran intensidad. Si la fuente de energía suministra la intensidad necesaria, y como las secciones de contacto de ambos polos son las de más resistencia, se llega a poner incandescente. Esa incandescencia ioniza el aire volviéndose conductor, así al separar los dos polos se mantiene el paso de la corriente eléctrica a través del aire, conservándose el arco perfectamente siempre que la separación esté de acuerdo con la tensión, intensidad y sección de los conductores. La tensión necesaria para mantener el arco es de 40 V/cm separación. La energía del arco eléctrico así formado produce temperaturas de (5500 °C) o mayores.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Electrodos: No consumibles: resisten la fusión del arco eléctrico - Se utiliza de Tungsteno y algunas veces de Carbono - No se consume pero se desgasta gradualmente en forma similar al desgaste gradual de una herramienta de corte en una operación de mecanizado. - En caso necesario el metal de aporte se proporciona por separado.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Electrodos: Consumibles: el arco eléctrico lo consume durante el proceso de soldadura y éste se añade a la unión fundida como metal de relleno. - Contienen el metal de aporte para la soldadura. - Están disponibles en dos formas principales: varillas (l:225 a 450 mm. y Ø:1.5 a 9.5 mm.) y alambres (bobinas, alimentación continua).
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Electrodos: Los electrodos consumibles de varilla están formados por una varilla calibrada recubierta de sustancias minerales y orgánicas adecuadas al tipo de soldadura. El recubrimiento tiene las siguientes finalidades:
Favorece el encendido del arco y su estabilidad debido a las sustancias ionizantes que lo componen
Mejora las características mecánicas del metal depositado debido a las sustancias desoxidantes y protectoras contra la acción del aire.
Protege físicamente la soldadura, con la formación de una escoria que sobrenada la zona fundida, que además de protegerla contra la oxidación retrasa su enfriamiento, haciéndolo más lento y favorable que al aire.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Protección del arco eléctrico: Las altas temperaturas provocan que los metales que se unen reaccionen intensamente al oxígeno, nitrógeno e hidrógeno del aire. Las propiedades mecánicas de la unión soldada pueden degradarse seriamente por estas reacciones, para proteger la operación se utilizan mantos de gas, fundentes o ambos. Gases de protección: Argón, Helio (ambos inertes), oxígeno y dióxido de carbono en combinación con argón o helio en la soldadura de metales ferrosos. Fundentes, en forma granular, como recubrimiento o como núcleo de los electrodos: Evitan la formación de óxidos y otros contaminantes no deseados o para disolverlos y facilitar su eliminación. Proporcionan una atmósfera protectora para la soldadura. Estabilizan el arco eléctrico. Reducen las salpicaduras durante la soldadura.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Fuentes de energía: Se usan tanto las máquinas de AC como las DC, incluso combinación de ambas.
El equipo para DC permite una amplia selección de electrodos, gama de amperaje, y cambio de polaridad, con una mayor facilidad de cebado y estabilidad del arco. Se suele utilizar en posiciones incómodas de soldadura (cordón a techo o vertical) La soldadura con AC produce menos salpicaduras, consume menos corriente, requiere menos mantenimiento y es ideal para soldadura hacia abajo de placas gruesas con electrodos grandes.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Procesos de soldadura con arco eléctrico que usan electrodos consumibles Soldadura metálica con arco protegido (SMAW). Utiliza un electrodo consumible que consiste en una varilla de metal de aporte recubierta con materiales químicos que proporcionan un fundente y protección. El calor del proceso de soldadura funde el recubrimiento y proporciona una atmósfera protectora y escoria para la operación de soldadura. También ayuda a estabilizar el arco eléctrico y regula la velocidad a la que se funde el electrodo.. Se usan regularmente corrientes que varían entre 30 y 300 A. Por lo general se ejecuta en forma manual
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Soldadura metálica con arco protegido. El metal de aporte usado en la varilla debe ser compatible con el metal que se va a soldar y, por tanto, la composición debe ser muy parecida a la del metal base. Sus aplicaciones incluyen las estructuras metálicas para construcción, instalación de tuberías, estructuras de maquinaria, construcción de embarcaciones y trabajos de reparación. Los metales base incluyen los aceros al carbono, aceros inoxidables y ciertas aleaciones no ferrosas. No se usa o se emplea rara vez en aluminio y sus aleaciones, al igual que en las aleaciones de cobre y titanio. La desventaja como operación de producción proviene del uso de varillas de electrodos consumibles, lo que reduce el tiempo de arco eléctrico, longitud limitada del cordón, lentitud de operación, etc.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Soldadura metálica con arco eléctrico hilo continuo y gas (MIG- MAG)
Proceso en el cual el electrodo es un alambre metálico desnudo consumible y la protección se proporciona inundando el arco eléctrico con un gas. El alambre desnudo se alimenta en forma continua y automática desde una bobina a través de la pistola de soldadura. Se usan diámetros de alambre 0.8 a 6.4 mm., dependiendo del grosor de las partes que se van a unir y la velocidad de deposición. Para protección se usan gases inertes como el argón y el helio (MIG welding, metal inert gas welding), y también gases activos como el CO2. (MAG welding, metal active gas welding) La elección del tipo de gas o mezcla de gases dependen del metal que se va a soldar, así se usan gases inertes para soldar aleaciones de aluminio y aceros inoxidables, en tanto que normalmente se usa CO2 para soldar aceros al bajo y mediano carbono.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Soldadura metálica con arco eléctrico y gas (hilo continuo)- (MIG- MAG) La combinación del alambre de electrodo desnudo y los gases protectores eliminan el recubrimiento de escoria en la gota de soldadura y, por tanto, evitan la necesidad del esmerilado y limpieza manual de la misma. Por tanto es ideal para hacer múltiples pasadas de soldadura en la misma unión. Ventajas importantes: • Mayor tiempo de arco eléctrico. • Se presta a la automatización del proceso. • Mayor aprovechamiento del material al no desperdiciar metal de aporte. • No es necesario eliminar escoria dado que no se usa un fundente • Velocidades de deposición más altas y una buena versatilidad. • Flexibilidad ya que permite soldar aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aluminio y cobre, con espesores desde 0,5 mm y en todas las posiciones.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Soldadura con núcleo de fundente (FCAW) Es un proceso en el cual el electrodo es un tubo consumible continuo que contiene fundente y otros ingredientes en su núcleo, incluidos los desoxidantes y los elementos de aleaciones. El alambre tubular con núcleo de fundente es flexible y se proporciona en forma de rollos que se alimenta continuamente a través de la pistola para soldadura. Hay dos versiones: Autoprotegida: la protección se proporcionaba por medio de un núcleo de fundente e ingredientes que generan gases protectores para el arco eléctrico. Protegida con gas: desarrollada principalmente para soldar aceros, obtiene la protección del arco eléctrico mediante gases que se incorporan en forma externa, igual que en la soldadura mig-mag.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Soldadura con arco sumergido (SAW) Es un proceso que usa un electrodo de alambre continuo, el arco eléctrico se protege mediante una cobertura de fundente granular. El fundente se introduce a la unión ligeramente adelante del arco de soldadura, mediante gravedad, desde un tanque alimentador. El manto de fundente granular cubre por completo la operación de soldadura con arco eléctrico, evitando chispas, salpicaduras y radiaciones que son muy peligrosas en otros procesos de soldadura. El operador no necesita usar la máscara protectora que se requiere en otras operaciones (pero los anteojos de seguridad y guantes protectores sí son necesarios). Debido a la alimentación mediante gravedad del fundente, las partes siempre deben estar en una orientación horizontal y con frecuencia se requiere una placa de respaldo bajo la unión durante la operación de soldadura.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Procesos de soldadura con arco eléctrico que usan electrodos no consumibles Soldadura de tungsteno con arco eléctrico y gas inerte (TIG). Es un proceso que usa un electrodo de tungsteno no consumible y un gas inerte para proteger el arco eléctrico. (tungsten inert gas welding). Cuando se usa un metal de aporte, éste se agrega desde una varilla separada, la cual se funde mediante el calor del arco eléctrico. El tungsteno (W) es un buen material para electrodo debido a su alto punto de fusión (3410 °C). De color gris acerado, muy duro y denso, tiene el punto de fusión más elevado de todos los metales y el punto de ebullición (5930ºC) más alto de todos los elementos conocidos Los gases protectores que se usan normalmente incluyen el argón, el helio o una mezcla de ellos. Es aplicable a casi todos los metales en un amplio rango de espesores, incluso combinaciones de metales distintos. Sus aplicaciones más comunes incluyen el aluminio y el acero inoxidable.
SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO Soldadura con electrodo de carbono
Proceso de soldadura con arco eléctrico que utiliza un electrodo de carbono (grafito) no consumible. Fue el primer proceso de soldadura con arco eléctrico en desarrollarse, pero su importancia comercial actual es prácticamente nula. Se usa como una fuente de calor para soldadura fuerte y algunas veces para depositar materiales resistentes al desgaste sobre superficies. Soldadura de pernos Proceso especializado para unir pernos, aletas de refrigeración, tuercas, manijas en utensilios de cocina, etc. La pistola de soldadura sujeta el elemento a unir y controla automáticamente los parámetros de tiempo y potencia.
SOLDADURA POR RESISTENCIA Es un grupo de procesos de soldadura por fusión que utiliza una combinación de calor y presión. El calor se genera mediante una resistencia eléctrica dirigida hacia el flujo de corriente en la unión. Q = I2 R t Componentes del sistema: Electrodos
opuestos no consumibles (Cu) Medio para aplicar presión Transformador de corriente alterna. No se usan fundentes, gases protectores, ni metal de aporte. Intensidades de corriente entre 5000 y 20000 A Voltajes bajos (10 V ) y tiempos cortos (0.1 a 0.4 sg) La sección que más se calienta es la de mayor resistencia = la de contacto entre las piezas. (calor muy localizado).
SOLDADURA POR RESISTENCIA Soldadura de puntos por resistencia
Es un proceso en el cual se obtiene la fusión de una unión superpuesta, por pequeñas zonas aisladas y espaciadas Se usa ampliamente en la producción masiva de automóviles, aparatos domésticos, muebles metálicos y otros productos hechos a partir de láminas metálicas. (la carrocería de un automóvil tiene aproximadamente 10 000 soldaduras de puntos individuales) Los materiales usados para los electrodos son aleaciones de cobre o combinaciones de cobre y tungsteno.
SOLDADURA POR RESISTENCIA Soldadura eléctrica por costura.
Se sustituye los electrodos de punta por dos discos, entre los cuales y presionadas por el borde de estos, pasan las piezas a soldar. El proceso produce uniones herméticas y sus aplicaciones industriales incluyen la producción de tanques de gasolina, silenciadores de automóviles y otros recipientes fabricados con láminas de metal.
SOLDADURA POR RESISTENCIA Soldadura eléctrica por costura.
SOLDADURA POR RESISTENCIA
Soldadura eléctrica a tope. Se realiza colocando las piezas a soldar en ligero contacto y haciendo pasar por ellas la corriente eléctrica, hasta acumular en la junta el suficiente calor para que se produzca la soldadura.
SOLDADURA POR OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE Se usa para describir el grupo de operaciones de fusión durante las cuales se queman diferentes combustibles mezclados con oxígeno para ejecutar la soldadura. Se emplean varios tipos de gases, siendo el más importante el de soldadura con oxiacetileno. Soldadura con acetileno. Es un proceso de soldadura por fusión realizado mediante una llama de alta temperatura a partir de la combustión del acetileno y el oxígeno. La llama se dirige mediante un soplete de soldadura. En ocasiones se agrega un metal de aporte y se llega a aplicar presión entre las superficies de las partes que hacen contacto.
SOLDADURA POR OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE El acetileno: Es el combustible más popular porque soporta las temperaturas más altas que cualquiera de los otros (hasta 3480 °C). La llama en la soldadura con oxiacetileno se produce mediante la reacción química del acetileno y el oxígeno en dos etapas. La primera etapa se define mediante la reacción:
C2 H2 + O2 —> 2CO + H2 + calor Sus dos productos son combustibles, lo que conduce a la reacción de la segunda etapa:
2CO + H2 + 1/2 O2 —> 2CO2 + H2O + calor
SOLDADURA POR OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE Cuando la mezcla de acetileno y oxígeno está en la razón 1:1, la llama resultante es similar a la de la figura se denomina una llama neutral.
La reacción de la primera etapa se aprecia como el cono interno (color blanco brillante).
La reacción de la segunda etapa se exhibe en la cubierta externa (casi no tiene color, pero posee matices que van del azul al naranja).
SOLDADURA POR OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE La combinación entre oxígeno y acetileno es muy inflamable y, por tanto el ambiente en que se realiza es muy peligroso. El acetileno puro es inodoro e incoloro, por razones de seguridad se procesa para que tenga olor de ajo. Es inestable a presiones superiores a 1 atm. por ello se llenan las botellas con materia porosa y se disuelve en acetona líquida. Puede comprimirse hasta los 15 kg/cm2 (1l acetona = 300 l acetileno) El oxígeno se envasa a 150 kg/cm2 Reductor: reduce la presión alta dentro de las botellas hasta un valor que permite la producción de una llama utilizable: 1 bar para el oxígeno, 0,4 bar para el acetileno.
SOLDADURA POR OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE Gases alternativos para la soldadura con oxĂgeno y gas combustible
SOLDADURA POR LÁSER Proceso de soldadura donde la fusión se logra mediante la energía de un haz luminoso enfocado a la unión que se va a soldar. Se ejecuta con gases protectores (helio, argón, nitrógeno, dióxido de carbono) para evitar la oxidación, y normalmente sin material de aporte. Produce acabados de alta calidad, profunda penetración, y estrecha zona afectada por el calor.
SOLDADURA CON TERMITA Es un proceso de fusión en el cual el calor para la unión se produce mediante la reacción química de la termita. Es una mezcla de polvo de aluminio y oxido de hierro que produce una reacción exotérmica cuando se enciende a temperaturas de 1300ºC.
8Al + 3Fe3 O4 —> 9 Fe+ Al2O3 + calor
Tiene aplicaciones en la unión de raíles, reparación de grietas en moldes de lingotes, ejes de gran diámetro, timones, bancadas de máquinas.
SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO En la soldadura de estado sólido, la coalescencia de las superficies se obtiene mediante presión solamente o por calor y presión. Para unir metalúrgicamente dos metales similares o diferentes, debe establecerse un contacto íntimo entre los dos metales para que sus fuerzas atómicas cohesivas se atraigan una a la otra. Para que tenga éxito la unión atómica, debe eliminarse toda suciedad o contaminación. Ventajas: - No
hay una zona afectada por el calor, el metal que rodea la unión conserva sus propiedades originales. - Son aplicables para unir metales distintos, sin importar las expansiones térmicas relativas, las conductividades y otros problemas que surgen durante la fusión y solidificación. - Se producen uniones que incluyen toda la interfase de contacto entre las dos partes, y no sólo puntos o engargolados señalados.
SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO Soldadura por forja
El proceso data de alrededor del año 1000 a.C., cuando los herreros aprendieron a unir dos piezas de metal. Es un proceso en el cual los componentes que se van a unir se calientan a altas temperaturas de trabajo y después se forjan juntos por medio de un martillo u otro medio. Soldadura en frío
Es un proceso en estado sólido que se realiza aplicando alta presión entre superficies en contacto limpias a temperatura ambiente. Las superficies a unir deben estar excepcionalmente limpias y generalmente esta limpieza se hace mediante un desengrasado y pulido. Al menos uno de los metales que se van a soldar, y de preferencia ambos, deben de ser muy dúctiles y libres de endurecimiento por trabajo. Los metales como el aluminio suave y el cobre pueden soldarse en frío con facilidad.
SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO Soldadura con rodillos Es una variación de la soldadura por forja o de la soldadura en frío, dependiendo de si se obtiene o no el calentamiento externo de las partes de trabajo antes del proceso. Se aplica una presión suficiente para producir coalescencia mediante rodillos.
Las aplicaciones de la soldaduras con rodillos incluyen el revestimiento con acero inoxidable para aleaciones medias o bajas para conseguir resistencia a la corrosión o la fabricación de tiras bimetálicas para medir la temperatura
SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO Soldadura por difusión Es un proceso en estado sólido resultado de la aplicación de calor y presión, por lo general en una atmósfera controlada, el tiempo suficiente para que ocurran la difusión y la coalescencia. El mecanismo implica la migración de átomos a través de la interfase entre las superficies que hacen contacto. Las aplicaciones incluyen la unión de metales refractarios y de alta resistencia en la industria aeronáutica y aeroespacial. Soldadura por fricción Es un proceso en el cual se obtiene la coalescencia mediante una combinación de calor por fricción y presión. La fricción se induce mediante el frotamiento mecánico entre las dos superficies, generalmente por rotación.
SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO
Con sus ciclos breves, el proceso se presta para la producción masiva. Se aplica en la soldadura de diversos ejes y panes tubulares en las industrias automotriz, aeronáutica, de equipo agrícola, de petróleo y del gas natural.
SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO Soldadura ultrasónica Proceso en estado sólido en el cual se colocan dos componentes bajo fuerzas de sujeción pequeñas y se aplican intensas presiones oscilatorias de frecuencia ultrasónica para producir la coalescencia. Aunque ocurre un calentamiento de las superficies debido a la fricción interfacial y a la deformación plástica, las temperaturas están bastante abajo del punto de fusión.
Las aplicaciones incluyen terminación y empalmado de cables en las industrias eléctrica y electrónica, ensamble de paneles de lámina metálica de aluminio, soldadura de tubos para chapas en paneles solares.
CALIDAD DE LA SOLDADURA Tensiones residuales y distorsión El calentamiento y enfriamiento rápidos en regiones localizadas del trabajo durante la soldadura por fusión, producen expansiones y contracciones térmicas, que a su vez provocan tensiones residuales en la soldadura y distorsión del ensamble soldado.
Se emplean varias técnicas para reducir la deformación en una soldadura: Soportes o fijadores de soldadura que limitan físicamente el movimiento de las partes. Inmersiones en caliente que reducen rápidamente el calor de las secciones de las partes soldadas para reducir la distorsión. Selección de condiciones para la soldadura (velocidad, cantidad de metal de aporte usado, cambios de dirección, etc.) para reducir la deformación. Tratamiento térmico para disminuir la tensión del ensamble (hornos).
CALIDAD DE LA SOLDADURA Defectos en la soldadura Fisuras: son interrupciones tipo fractura en la soldadura misma o en el metal base adyacente a la soldadura, producidos por el enfriamiento o por las tensiones internas del material. Produce reducción en la resistencia de la soldadura. Porosidad: consiste en pequeños defectos formados por gases atrapados durante la solidificación. Pueden tener forma esférica (huecos en forma de burbuja) o alargada (huecos en forma de gusano). Contracción: son cavidades formadas por el encogimiento durante la solidificación. Inclusiones sólidas: son materiales sólidos no metálicos atrapados en el metal de la soldadura. La forma más común son las inclusiones de escoria generadas durante los diferentes procesos de soldadura con arco eléctrico que usan fundente.
CALIDAD DE LA SOLDADURA Defectos en la soldadura Fusión incompleta: falta de ligazón entre el material base y el metal de aporte. Falta de penetración: Se produce por velocidad excesiva, tamaño del electrodo inadecuado, separación incorrecta de los materiales a unir, o baja intensidad. Defectos diversos: Se debe a la falta de geometría de la superficie externa en relación con el perfil correcto esperado. golpes de arco (cicatriz), salpicadura excesiva, descolgadura, raíz cóncava
CALIDAD DE LA SOLDADURA Métodos de inspección Pueden ser visuales, destructivos, no destructivos Inspección visual: sólo se detectan los defectos superficiales; Inspección no destructiva: -Pruebas de líquidos penetrantes de contraste y líquidos penetrantes fluorescentes para detectar pequeños defectos tales como cuarteaduras y cavidades abiertas en la superficie. - Prueba de partículas magnéticas: está limitada a los materiales ferromagnéticos. Se establece un campo magnético en la parte y se dispersan partículas magnéticas (por ejemplo, limadura de hierro) sobre la superficie. Los defectos bajo la superficie tales corno grietas e inclusiones aparecen por la distorsión del campo magnético, lo que provoca que las partículas se concentren en ciertas regiones de la superficie. - Prueba ultrasónica: implica el uso de ondas sónicas de alta frecuencia dirigidas a través de la parte. Las discontinuidades (por ejemplo, las cuarteaduras, las inclusiones y la porosidad) se detectan mediante pérdidas en la transmisión del sonido. - Prueba radiográfica: usa rayos x o radiación gamma para detectar defectos internos en el metal de la soldadura. Este ensayo proporciona un registro con película fotográfica de los defectos presentados.
CALIDAD DE LA SOLDADURA Métodos de inspección Inspección destructiva: se destruye la soldadura durante la prueba. Incluyen pruebas mecánicas y metalúrgicas. Las pruebas mecánicas tienen el mismo propósito que los métodos de prueba convencionales, tales como pruebas de tensión y pruebas de cizalla. Las pruebas metalúrgicas implican examinar características como la estructura metálica, defectos, alcance y condición de la zona afectada por el calor y fenómenos similares.