SOLDADURA

SOLDADURASOLDADURALa soldadura es un proceso de unin entre metales por la accin del calor, con o sin aportacin de material metlico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos. Es necesario suministrar calor hasta que el material de aportacin funda y una ambas superficies, o bien lo haga el propio metal de las piezas. Para que el metal de aportacin pueda realizar correctamente la soldadura es ne cesario que moje a los metales que se van a unir, lo cual se verificar siempre que las fuerzas de adherencia entre el metal de aportacin y las piezas que se van a soldar sean mayores que las fuerzas de cohesin entre los tomos del material aadido.Los efectos de la soldadura resultan determinantes para la utilidad del material soldado. El metal de aportacin y las consecuencias derivadas del suministro de calor pueden afectar a las propiedades de la pieza soldada. Deben evitarse porosidades y grietas aadiendo elementos de aleacin al metal de aportacin, y sujetando firmemente las piezas que se quieren soldar para evitar deformaciones. Tambin puede suceder que la zona afectada por el calor quede dura y quebradiza. Para evitar estos efectos indeseables, a veces se realizan precalentamientos o tratamientos trmicos posteriores. Por otra parte, el calor de la soldadura causa distorsiones que pueden reducirse al mnimo eligiendo de modo adecuado los elementos de sujecin y estudiando previamente la secuencia de la soldadura.CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE SOLDADURASe pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura: Soldadura heterognea. Se efecta entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportacin: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportacin. Puede ser blanda o fuerte.

Soldadura homognea. Los materiales que se sueldan y el metal de aportacin, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilnica, elctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportacin, las soldaduras homogneas se denominan autgenas.SOLDADURA FUERTE (WELDING)Es una operacin en la cual dos o ms partes son unidas mediante calor o presin o ambos efectos a la vez, obtenindose continuidad de la naturaleza del material entre las partes unidas. Este tipo de soldadura se puede realizar con o sin material de aporte.Tipos de soldadura Welding TIG MIG ELECTRODO REVESTIDO FLASH WELDING SOLDADURA POR RESISTENCIA (PUNTO) SOLDADURA POR DIFUSION SOLDADURA POR FRICCION SOLDADURA AUTOGENA SOLDADURA POR HAZ DE ELECTRONESEn el laboratorio de produccin encontramos varios tipos de esta clase de soldadura como lo son: soldadura por arco elctrico, soldadura autgena o por gas y la soldadura por resistencia (puntos).SOLDADURA AUTGENA O POR GASEn el proceso de soldadura con Gas, el principio es simple: una intensa llama es producida por la combustin controlada de una mezcla de oxigeno y un gas combustible. Los gases son obtenidos de fuentes o tanques separados y pasados a travs de reguladores y luego pasados a travs de una antorcha en donde se mezclan, para salir por la boquilla donde ocurre la ignicin.La intensidad de la llama depende del flujo de los gases, la proporcin de la mezcla y las propiedades del gas combustible seleccionado, as como del tipo de cabeza de soldadura o boquilla. El flujo de los gases y la proporcin de la mezcla son controlados por los reguladores de presin y las vlvulas ubicadas en la antorcha.

Segn la relacin oxgeno/acetileno la llama puede ser oxidante si tiene exceso de O2, es una llama corta, azulada y ruidosa. Alcanza las mximas temperaturas. Reductora si tiene falta de O2, es un llama larga, amarillenta y alcanza menos temperatura. Neutra o normal que es aquella ideal para soldar acero O2/C2H2 = 1 a 114.

Las soldaduras son formadas por el cordn de metal fundido del metal base y el material de aporte (cuando se usa) que se forma con el contacto de la flama. El material de aporte puede ser desde el mismo de las piezas a unir una varilla de metal con alto contenido en plata (bajo punto de fusin) usadas en la soldadura de chapas muy finas, zonas delicadas o piezas de diferentes metales. El uso de fundentes remueve el oxido y las costras del rea de soldadura y ayuda a asegurar una soldadura de calidad.El procedimiento de soldeo puede ser de derecha a izquierda o viceversa

SOLDADURA POR ARCO ELECTRICOComo el nombre lo sugiere, es un arco elctrico que se establece entre las partes a soldar y un electrodo metlico. La energa elctrica, convertida en calor, genera una temperatura en el arco cerca de 5,500 grados centgrados (10,000 F), causando la fundicin de los metales y despus la unin.

El proceso se realiza mediante un arco elctrico que es mantenido entre la punta de un electrodo cubierto y la pieza a trabajar. Las gotas de metal derretido son transferidas a travs del arco y son convertidas en un cordn de soldadura. Un escudo protector de gases es producido por la sublimacin del material fundente que cubre el electrodo. Adems la escoria derretida flota sobre el cordn de soldadura donde protege el metal soldado aislndolo de la atmsfera durante la solidificacin. Esta escoria tambin ayuda a darle forma al cordn de soldadura especialmente en soldadura vertical y sobre cabeza. La escoria debe ser removida completamente despus de cada cordn. El arco elctrico genera un crter en la pieza. Es fundamental, para que la soldadura presente una penetracin eficaz, tener en cuenta la longitud del arco (distancia entre el extremo del electrodo y la superficie del bao fundido). Si el arco es demasiado pequeo, la pieza se calienta exageradamente y la penetracin resulta excesiva; en ese caso, puede llegar a producirse una perforacin peligrosa. Por el contrario, si el arco es demasiado largo, se dispersa parte de su calor, y la penetracin resulta insuficiente. El operario soldador ha de ser lo bastante hbil como para mantener el arco a la longitud adecuada.

Este tipo de soldadura puede realizarse con electrodos metlicos o de carbn. Esto ha dado lugar, a lo largo de la historia de la soldadura por arco, a varios procedimientos distintos: Procedimiento Zerener. Con este mtodo, de patente alemana, el arco salta entre dos electrodos de carbn, y mediante un electroimn se dirige hacia la junta que se desea soldar para mejorar la aportacin de calor. Actualmente este procedimiento ha cado en desuso, debido a que se forma xido en la soldadura y a que resulta excesivamente complicada tanto la construccin de los portaelectrodos como la posterior retirada de los mismos.

Procedimiento Bernardos. Sustituye uno de los electrodos de carbn por la pieza que hay que soldar, de manera que el arco salta entre sta y el otro electrodo de carbn. Constituye una mejora del mtodo de Zerener, y an se emplea en algunas mquinas de soldadura automtica con corriente continua.

Procedimiento Slavianoff. Este mtodo, de origen ruso y que data de 1891, realiza la soldadura mediante el arco que salta entre la pieza y un electrodo metlico. Estas soldaduras son bastante deficientes, pues se oxidan con el oxgeno del aire.

Procedimiento Kjellberg. Finalmente, en el ao 1908, Kjellberg comenz a utilizar electrodos metlicos recubiertos de cal. Este revestimiento, aunque no es el ms adecuado, mejora mucho la soldadura. Efectivamente, la idea respondi al fin deseado, de manera que en la actualidad se estn obteniendo importantes avances en la investigacin de recubrimientos apropiados (recubrimiento cido, bsico, oxidante, de rutilo...) para los electrodos, que son cada vez ms gruesos y completos. El recubrimiento, adems, tiene otros fines como son: aadir elementos de aleacin al bao fundido, formar una escoria fluida, estabilizare el arco, etc.

Todos estos procedimientos son manuales pero hay otros procedimientos semiautomticos o totalmente automticos.

SOLDADURA TIGLa sigla TIG corresponde a las iniciales de las palabras inglesas "Tungsten Inert Gas", lo cual indica una soldadura en una atmsfera con gas inerte y electrodo de tungsteno. El procedimiento TIG puede ser utilizado en uniones que requieran alta calidad de soldadura y en soldaduras de metales altamente sensibles a la oxidacin (tales como el titanio y el aluminio). Sin embargo, su uso ms frecuente est dado en aceros resistentes al calor, aceros inoxidables y aluminio.Este mtodo de soldadura se caracteriza tambin por la ausencia de salpicaduras y escorias (lo que evita trabajos posteriores de limpieza) y por su aplicabilidad a espesores finos (desde 0,3 mm). Cabe destacar que la soldadura TIG puede ser utilizada con o sin material de aporte. Las mayores ventajas del proceso TIG provienen de la estabilidad y la concentracin del arco; adems del hecho de que sea factible de utilizar en todas las posiciones y tipos de juntas y del buen aspecto del cordn (con terminaciones suaves y lisas).

SOLDADURA MIGLa Soldadura con arco elctrico y gas, es un proceso en el cual el electrodo es un alambre metlico desnudo consumible y la proteccin se proporciona inundando el arco elctrico con un gas. El alambre desnudo se alimenta en forma continua y automtica desde una bobina a travs de una pistola de soldadura. El grosor del alambre usado (1/32 de pulgada hasta de pulgada de dimetro) en la soldadura MIG depende de las partes a unir y la velocidad con que se realice la soldadura.

La proteccin se realiza por medio de un gas o la mezcla de gases, entre los cuales encontramos: argn, helio y bixido de carbono. La combinacin 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 POR RESISTENCIA POR PUNTOSSe realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente elctrica (efecto Joule). Los electrodos se aplican a la superficie de las dos piezas: se colocan en una pinza a presin, y se hace pasar por ellas una fuerte corriente elctrica durante un corto lapso de tiempo. La zona de unin de las dos piezas, como es la que mayor resistencia elctrica ofrece, se calienta y se funde quedando pegadas en un pequeo punto.

Los componentes incluyen las partes de trabajo que se van a soldar (partes metlicas), dos electrodos opuestos, un medio para aplicar presin destinado a apretar las partes entre los electrodos y un transformador de corriente alterna desde el cual se aplica una corriente controlada. La operacin produce una zona de fusin entre las dos partes, denominada un punto de soldadura.

Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, por puntos mltiples, bilateral, unilateral,etc.

POR COSTURA.

La soldadura elctrica por costura se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, entre los cuales y, presionadas por el borde de stos, pasan las piezas a soldar. De esta manera se puede electrodos mientras pasa la corriente elctrica.

A TOPELas dos piezas que hay que soldar se sujetan entre unas mordazas por las que pasa la corriente, las cuales estn conectadas a un transforma dor que reduce la tensin de red a la de la soldadura.

Las superficies que se van a unir, a consecuencia de la elevada resistencia al paso de la corriente que circula por las piezas, se calientan ha sta la temperatura conveniente para la soldadura. En este momento se interrumpe la corriente, y se aprietan las dos piezas fuertemente una contra otra. Una variante de este mtodo es no ejercer presin sino dejar que entre las piezas se realicen mltiples arcos elctricos, llamado por chisporroteo.

Tambin se puede realizar el calentamiento de las zonas a unir con gases y posteriormente ejercer presin (a tope con gases).

SOLDADURA DEBIL SOLDERING

Es el procedimiento de calentar una junta a una temperatura apropiada, usando un material de aporte el cual funde por debajo de los 427 Grados Centgrados (800 F). La soldadura fundida (liquida) es distribuida entre las angostas cavidades de la junta por la accin de la capilaridad.

El procedimiento abarca los siguientes pasos: Preparacin de la forma para que las juntas estn 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 estn a una temperatura ambiente, remover la fuente de calor.

En el soldering se requiere muy poca energa; se puede controlar con precisin la cantidad de material de aporte a usar, se usa una gran variedad de mtodos de calentamiento, es posible seleccionar varios rangos de fundicin para ajustarse a la aplicacin, se puede automatizar de manera fcil y econmica, es posible el ensamblaje secuencial, las aleaciones de los materiales de aporte pueden ser seleccionadas segn la atmsfera circundante y las juntas son altamente confiables, de fcil reparacin o re-ejecutables.

El soldering ha sido usado con mucho xito en laindustria de la joyera as como en soldaduras de altsima resistencia desarrolladas por la industria aroespacial, en cuyo caso se hacen normalmente en vaco en electrnica para soldar componentes en placas de circuitos impresos,en soldaduras de plomo; se usan en fontanera para unir tuberas de plomo, o tapar grietas existentes en ellas, tambien en cables elctricos y soldadura de chapas de hojalata.

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 Centgrados (800F) pero por debajo del punto de fusin 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 unin es similar al usado en el soldering de accin capilar.

Las uniones con brazing son fuertes, dctiles, fciles y rpidas de hacer; cuando son hechas apropiadamente, no hay necesidad de usar esmeril, rellenar o usar cualquier acabado mecnico despus que la soldadura es completada.

El brazing es ejecutado a bajas temperaturas, reduciendo la posibilidad de deformaciones, sobrecalentamientos y la dilucin de los metales a ser soldados; adems es econmico y muy adaptable a mtodos de automatizacin.

Como los metales bases nunca se funden, retienen intactas todas sus propiedades mecnicas y fsicas; esto hace posible que se puedan unir metales no similares, ya que no importa si ellos tienen diferentes puntos de fusin. Otra ventaja de las soldaduras con brazing es su excelente apariencia.

SOLDADURA ALUMINOTRMICA O CON TERMITA

Utiliza como fuente de calor para fundir los bordes de las piezas a unir y metal de aportacin el hierro lquido y sobrecalentado que se obtiene de la reaccin qumica se produce entre el xido de hierro y el aluminio de la cual se obtiene la almina (xido de aluminio), hierro y una muy alta temperatura.

3 Fe3 O4 + 8 Al 4 Al2O3 + 9 Fe + calor

La almina forma una escoria en la parte superior de la unin evitando la oxidacin.

Para efectuar la soldadura se realiza un molde de arena alrededor de la zona de soldadura y se vierte el metal fundido en l.

MATERIAL DE APORTELa unin de metales de la soldadura se puede realizar con o sin material de aporte. En algunos tipos de soldadura como vemos, es necesario un material de aporte que consiste en un material con propiedades fsicas o qumicas similares a las del material base. Los procesos que utilizan material de aporte en el laboratorio de produccin corresponden a las soldaduras de arco y MIG. Sin embargo el material de aporte de cada proceso es distinto.

Para el proceso de soldadura MIG el material de aporte corresponde a un alambre desnudo continuo (acero) el cual es suministrado por la boquilla de la pistola de soldadura.

Por otro lado, el material de aporte para la soldadura de arco elctrico corresponde a electrodos, los cuales estn clasificados en cinco grupos principales: de acero suave, de acero de alto carbono, de acero de aleacin especial, de hierro fundido y no ferrosos. La mayor parte de soldadura por arco es hecha con electrodos en el grupo de acero suave.

Para la identificacin de estos electrodos, es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos como: La calidad de soldadura requerida, la posicin de la soldadura, el diseo de la junta, la velocidad de soldadura, la composicin del metal por soldar.

Para asegurar algn grado de uniformidad en la fabricacin de electrodos, la Sociedad Americana de Soldadura (AWS) y la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) han establecido ciertos requerimientos para los electrodos.

En esta clasificacin, se han asignado smbolos especficos a cada tipo de electrodo, por ejemplo la nomenclatura de un electrodo para una soldadura por arco elctrico es: E-XXXX, donde el prefijo E identifica que el electrodo es para soldadura por arco elctrico. Y las siguientes cuatro posiciones (XXXX) corresponden a caractersticas generales de este, las cuales se explicarn a continuacin:

Los primeros dos nmeros en el smbolo designan la resistencia mnima de tensin permisible del metal de soldar depositado, en miles de libras por pulgada cuadrada. Ej. E-60XX (los electrodos de la serie 60 tienen una resistencia mnima de tensin de 60,000 libras/pulgada cuadrada )

El tercer nmero del smbolo indica las posibles posiciones de soldar. Para este propsito, se usan tres nmeros (1, 2 y 3). Donde, el nmero 1 es para un electrodo que puede ser utilizado en cualquier posicin. El nmero 2 representa un electrodo restringido para soldadura en posiciones horizontal y/o plana. El nmero 3 representa un electrodo para uso en la posicin plana, solamente

El cuarto nmero del smbolo muestra alguna caracterstica especial del electrodo, por ejemplo, la calidad de soldadura, tipo de corriente, y cantidad de penetracin.

JUNTASAlgo importante que se debe considerar es la limpieza, tomando en cuenta que el proceso a ocurrir ser bsicamente una reaccin qumico-fsica; cualquier agente contaminante que este presente al momento de la unin se convertir en parte de la soldadura mezclndose qumicamente y afectando el estado final de la composicin, convirtindose en una contaminacin indeseable.

Las reas deben ser limpiadas con una accin mecnica efectiva como disco (pulidora) o gratas metlicas. Se debe tener precaucin ya que existe la posibilidad de que partculas producidas por la limpieza se introduzcan en las partes internas del trabajo, cuando son limpiadas mecnicamente. Algunos tipos de juntas ms comunes son:

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 fcilmente con unos procesos son difciles de soldar con otros. Ej.: El acero inoxidable se puede soldar fcilmente en los procesos de soldadura de arco elctrico; mientras en la soldadura con oxgeno y gas combustible, es algo ms complicado.

Las propiedades del material base (punto de fusin, conductividad trmica y coeficiente de expansin trmica), afectan el rendimiento de la soldadura. Por ejemplo si el material posee una alta conductividad trmica, hace que sea ms difcil de soldar, debido a que el calor se transfiere a distancias lejanas a la soldadura, como sucede al soldar el cobre.

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 fsicas o mecnicas o ambas similares, ya que provocaran problemas como la aparicin de grietas en la zona soldada.

Las condiciones de la superficie de los metales base afectan a la soldadura; debido a que si el material presenta humedad y xidos, puede provocar porosidad en la zona de fusin e impiden la correcta fusin del material, respectivamente.

A continuacion se explicarn las posiciones mas comunes para soldar

a) Soldadura plana: El metal de la soldadura se deposita sobre el metal base. El metal base acta como soporte.

b) Soldadura horizontal: El metal base da slo soporte parcial, y el metal de la soldadura que se deposita debe usarse como ayuda.

c) Soldadura vertical: El metal base acta como un soporte parcial solamente, y el metal que ya a sido depositado debe usarse como ayuda.d) Soldadura sobre cabeza: El metal base sostiene dificilmente al metal de la soldadura depositado. Se experimentara dificultad en la soldadura sobre cabeza.

BIBLIOGRAFA American Welding Society http://www.aws.org

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