Objetivos

1. Desarrollar la investigación de soldaduras especiales.2. Diagnosticar los procesos de soldadura.3. Investigar sobre los métodos de soldadura4. Explicar la importancia de las soldaduras y sus beneficios.

Introducción

Existen muchos procesos de soldadura, la soldadura está relacionada con casi todas las actividades, además de ser una importante industria en sí misma.

La tecnología de la soldadura se basa en el pensamiento original, tal como en muchas otras disciplinas científicas.

El crecimiento de esta rama de la ingeniería se realizó gracias a las contribuciones de hombres Común es, hombres que no dudaron en aplicar cada pizca de conocimiento adquirido, cuando era posible, para resolver problemas prácticos.

Soldadura

Según la AWS define una soldadura como una coalescencia (unión de dos metales en uno) localizada de metal, en donde esa conglutinación se produce por calentamiento a temperaturas adecuadas, con o sin la aplicación de presión y con o sin la utilización de metal de aporte.

Importancia

La soldadura ofrece muchas ventajas, entre ellas se encuentran:

Estanqueidad (Sellado de equipos que manejan fluidos a presión, con altas temperaturas o agentes corrosivos)

Resistencia Mecánica (resistencia a la flexión, cortadura, fatiga, al impacto, torsión) Resistencia a la corrosión. Escaso volumen que ocupa, además en las uniones a tope permite disposición

firme de los metales a determinadas condiciones y máxima economía.

Aplicaciones de las soldaduras

Edificios, puentes y embarcaciones. Para minimizar ruidos de construcción. Fabricación de electrodomésticos. Como medio de fabricación. Maquinarias y equipo agrícola, minas, explotaciones petrolíferas, maquinas-

herramientas, muebles, calderas, hornos y material ferroviario. Construcción naval. Fabricación de calderas y recipientes a presión. Material de transporte. Oleoductos. Etc.

Tipos de soldadura

Soldadura blanda: Es la unión de dos piezas de metales diferentes por medio de otro metal llamado de aporte, éste se aplica entre ellas en estado líquido. (Plomo y Estaño entre 180ªC y 370ªC menor de 425°)

Soldadura Fuerte: Se aplica también metal de aporte en estado líquido, pero este metal, por lo general no ferroso, tiene su punto de fusión superior a los 425 ºC. La soldadura fuerte y la soldadura blanda Se trata de técnicas de unión térmica en las que el metal de aportación fundido fluye a lo largo de las superficies a soldar por capilaridad. Ambas técnicas tienen lugar por debajo de la temperatura de fusión de los metales a unir.

Soldadura por forja: Consiste en el calentamiento de las piezas a unir en una fragua hasta su estado plástico y posteriormente por medio de presión o martilleo (forjado) se logra la unión de las piezas.

Soldadura Eléctrica

Es un tipo de soldadura por fusión, la corriente eléctrica es usada para crear el ARCO ELÉCTRICO entre el material base y la barra de electrodo consumible (material de aporte). Se logran temperaturas comprendidas entre 3500 a 4000ºC.

En la soldadura de arco, la longitud del arco está directamente relacionada con el voltaje, y la cantidad de entrada de calor está relacionada con la corriente. El metal se calienta al rojo vivo en el fuego de una fragua, y después se golpea sobre un yunque para darle forma con grandes martillos denominados machos de fragua.

Equipos utilizados en la soldadura de arco:

Pinza porta electrodos: Se utiliza para fijar el electrodo al cable de conducción de la corriente y guiarlo sobre la costura por soldar. Deberá ser liviano para reducir fatiga excesiva durante la soldadura. Esta deben ser de material aislante.

Pinza para puesta a tierra: Es vital en un equipo soldador eléctrico, sin tener la conexión correcta a tierra el pleno potencial del circuito no producirá el calor requerido para soldar.

Electrodos: Varilla metálica que actuará de material de aportación, recubierta de otras sustancias, que tienen como propósito favorecer la creación del arco y su mantenimiento, además de ser fundente, disolviendo óxidos y proteger el cordón.

Transformador: Produce una corriente alterna. La potencia es tomada directamente de una línea de fuerza eléctrica para obtener el voltaje requerido para soldar. Produce una tensión de 28 a 80 voltios.

Soldadura de arco de metal protegido (SMAW Shield Metal Arc Welding ó MMAW Manual Metal Arc Welding):Mejor conocida como soldadura de arco revestido. En este electrodo utilizado tiene un revestimiento o recubrimiento, es un proceso de fusión porque se funden los dos metales a unir. Se utiliza un porta electrodo especial de presión para electrodo, cuando el aperador acerca la varilla al metal se produce el arco debido a la corriente eléctrica (Cierre del circuito) produciéndose calor para fundir el metal base y el electrodo fluyendo el metal fundido hacia la unión.

Ventajas del revestimiento químico:

Provee una atmósfera protectora. Estabilizan el arco Previenen la oxidación y retardan el enfriamiento. Agregan elementos a la aleación.

Soldadura Oxiacetilénica (OAW)

Estos emplean el calor de los gases en combustión para fundir o calentar el metal base.

Este procedimiento por fusión usa como fuente calorífica la llama que se logra en un soplete especial, por la combustión del acetileno (C2H2); este es un gas incoloro de olor penetrante que arde con una llama muy luminoso, desprendiendo gran cantidad de calor que se aprovecha para fundir los metales que se tratan de soldar

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

La llama tiene dos zonas diferentes. El máximo de temperatura (6300º F3480C) se produce en el extremo del cono interior.

La relación de oxigeno y acetileno de 1:1 a 1,15:1 da una llama neutra . Mayor porcentaje de oxigeno da una llama oxidante (bronces y latones). Menor porcentaje de oxigeno da una llama carburizante (soldadura monel, acero

de bajo carbono).

Encendido y apagado de equipo

Si estando encendido el soplete tuviéramos un retroceso de llama, se procederá de la siguiente forma:

Cerrar la Válvula del combustible Cerrar la Válvula del oxígeno Cerrar la llave de la botella de combustible Cerrar la llave de la botella de oxígeno No encender el soplete hasta que no se hayan comprobado las causas que lo

originaron y si el retroceso de llama ha alcanzado a la botella se actuará de conformidad con las normas sobre acetileno.

Condiciones generales de seguridad

Se debe comprobar que ni las bombonas de gas ni los equipos que se acoplan a ellas tienen fugas.

Proteger las bombonas contra golpes y calentamientos peligrosos. Cuando el soplete está funcionando mucho tiempo, se calienta la lanza y la mezcla

puede encenderse al pasar por ella, produciendo explosiones o chisporreo. En este caso hay que apagar inmediatamente el soplete y dejarlo enfriar.

No trabajar con ropa manchada de grasa, aceites o cualquier otra sustancia que pueda inflamarse.

No utilizar o limpiar piezas con oxigeno, el exceso en el aire provocaría un grave riesgo de incendio

Equipos de protección individual

Gafas de protección adecuadas. Guantes largos de cuero. Mandril de cuero. Polainas de apertura rápida. Calzados de seguridad aislante

Recomendaciones para cuando se realiza una soldadura

La pinza deberá estar lo suficientemente aislada y cuando esté bajo tensión deberá tomarse con guantes.

Para colocar los electrodos debe estar desconectada la máquina además se deben utilizar guantes.

Verificar que el cristal de las caretas sea el adecuado para la tarea que va a realizar. No se realizarán trabajos de soldadura utilizando lentes de contacto. Los ayudantes del soldador deberán utilizar gafas con cristales especiales. Para picar la escoria o cepillar deben protegerse los ojos de salpicaduras.

Posiciones de las soldaduras

Soldadura Plana: El metal de aporte se deposita sobre el metal base y éste a su vez sirve como soporte.

Soldadura Horizontal: El metal base actúa sólo como soporte parcial y el metal de aporte que ya se ha depositado se debe utiliza como ayuda.

Soldadura Vertical: El metal que se va a soldar actúa sólo como soporte parcial y el metal de soldadura que ya se ha depositado se debe utiliza como ayuda.

Soldadura de Techo: De todas las posiciones de soldadura es la que más práctica y cuidados requiere. Con esta soldadura se logran cordones anchos y uniformes desplazándolos en sentido vertical y en perpendicular respecto a las piezas que se van a soldar.

Juntas soldadas

Son las diversas formas que presentan las uniones en las piezas, y están estrechamente ligadas a la preparación de las mismas. Estas formas de uniones se realizan a menudo en montajes de estructuras y otras tareas que efectúa el soldador.

Tipos de juntas soldadas

Juntas a Tope: Son aquellas donde los bordes de las chapas a soldar, se tocan en toda su extensión, formando un ángulo de 180ª entre sí, este tipo de junta se efectúa en todas las posiciones. A su vez se subdividen en:

Juntas a tope en bordes rectos: En donde el borde de las chapas no requieren preparación mecánica. Usada en chapas con espesores no mayores a 6mm de espesor, también se considera para piezas que no sean sometidas a grandes esfuerzos.

Juntas en Ángulos T y Y: Son juntas donde las piezas debido a su configuración, forman ángulos interiores y exteriores, en el punto a soldar. Es aconsejable soldar las uniones en T en forma alternada, para evitar deformaciones.

Soldaduras especializadas

Soldadura TIG

La sigla TIG corresponde a las iníciales de las palabras inglesas "Tungsten Inert Gas", lo cual indica una soldadura en una atmósfera con gas inerte y electrodo de tungsteno.

Este proceso emplea un electrodo permanente de Tungsteno en un soporte especial el cual provee un gas para formar una protección alrededor de arco y del metal fundido. Los gases utilizados son el Helio o Argón, usándose en algunos casos el CO2.

Este procedimiento es utilizado en uniones que requieran alta calidad de soldadura y en soldaduras de metales altamente sensibles a la oxidación (como el titanio y el aluminio). Pero su uso más frecuente está dado en aceros resistentes al calor, aceros inoxidables aluminio.

Es importante destacar que este método pude ser usado con o sin material de aporte.el metal de aporte debe ser de la misma composición o similar a la del material base.

Soldadura TIG. Ventajas

Estabilidad y la concentración del arco. Es factible de utilizar en todas las posiciones y tipos de juntas Buen aspecto del cordón (con terminaciones suaves y lisas) Ausencia de salpicaduras y escorias (lo que evita trabajos posteriores de limpieza). Aplicabilidad a espesores finos (desde 0,3 mm). La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de

cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos.

La soldadura TIG puede ser utilizada para soldar casi todo tipo de metales y puede hacerse tanto de forma manual como automática. La soldadura TIG, se utiliza principalmente para soldar aluminio, y aceros inoxidables, donde lo más importante es una buena calidad de soldadura.

Soldadura MIG/MAG

Soldadura GMAW

Las siglas significan Gas Metal Arc Welding es un proceso semiautomático, automático o robotizado de soldadura que utiliza un electrodo consumible y continuo que es alimentado con la pistola; tanto el arco como el baño de soldadura es protegido con un gas que puede ser inerte o activo que crea la atmósfera protectora. Este procedimiento hace que no sea necesario estar cambiando de electrodo constantemente.

El principio es similar a la soldadura por arco, con la diferencia en el electrodo continuo y la protección del gas lo que le dan a este método la capacidad de producir cordones más limpios (no forma escoria, por lo que se pueden formar varias capas sin necesidad de limpieza intermedia).de los procesos de soldadura con gas y arco de metal existen dos variantes las cuales se diferencian por el tipo de gas:

MIG. Soldadura de Arco Metálico con Gas Inerte MAG. Soldadura de arco Metálico con gas activo

Soldadura MIG

El método MIG (Metal Inerte Gas) utiliza un gas inerte (Argón, Helio o una mezcla de ambos). Se emplea generalmente para soldar aceros inoxidables, cobre, aluminio, chapas galvanizadas y aleaciones ligeras. A veces es mejor utilizar helio ya que este gas posee mayor ionización y por lo tanto mayor rapidez de generación de calor.

Durante la soldadura MIG, solamente se calienta una pequeña zona alrededor de la junta. Simultáneamente a la alimentación con hilo tiene lugar una adición del gas Inerte que enfría las superficies y protege el metal de la acción del aire ambiental. Esta previene la oxidación.

El hilo de acero no está recubierto, sino compuesto de un alma totalmente metálica. Por tanto, no se forma escoria (cuya eliminación requiere bastante trabajo), sino un cordón muy liso.

Soldadura MAG

La soldadura MAG (Metal Active Gas) es un tipo de soldadura que utiliza un gas protector químicamente activo:

Dióxido de carbono Argón más dióxido de carbono Argón más oxígeno

Se utiliza básicamente para aceros no aleados o de baja aleación. No se puede usar para soldar aceros inoxidables ni aluminio o aleaciones de aluminio.

Es similar a la soldadura MIG, se distinguen en el gas protector que emplean, sin embargo este procedimiento es mas barato debido al gas que utiliza.

Ventajas de la soldadura MIG/MAG (GMAW )

La soldadura GMAW es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido.

La soldadura GMAW no se desecha tanto material como en el MMA cuando la última parte del electrodo revestido es desechado.

La soldadura GMAW es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones.

El procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de trabajo manual.

Gases para soldadura TIG, MIG

Para soldar aceros Inoxidables, en el escudo gaseoso se utiliza argón puro, helio o la mezcla de los dos.

La mezcla de argón con oxígeno que se utilizan en la soldadura MIG no se usan en la TIG, debido al rápido deterioro del electrodo de tungsteno.

La adición de nitrógeno en la soldadura TIG no es recomendable. Tanto en la soldadura Manual y realización de juntas por debajo de un espesor de 1,6 mm se prefiere al argón como escudo gaseoso.

En la TIG la combinación de fundentes e H2 provoca porosidades en el cordón de soldadura.

En la soldadura TIG el helio produce mayor flujo calorífico y una penetración mas profunda El uso de una atmósfera de helio puro permite incrementar la velocidad de avance en mas de un 30 % en comparación con una atmósfera pura de argón.

Soldadura PAW

Plasma Arc Welding, es un proceso muy similar al de soldadura TIG. Es un sistema más desarrollado que el método de soldadura TIG, que proporciona un aumento de la productividad.

En el sistema de soldadura por plasma hay dos flujos independientes de gas, el gas plasmágeno que fluye alrededor del electrodo de tungsteno, formando el núcleo del arco plasma y el gas de protección el cual proporciona la protección al baño de fusión.

En la soldadura por plasma la energía necesaria para conseguir la ionización la proporciona el arco eléctrico que se establece entre un electrodo de tungsteno y el metal base a soldar. Como soporte del arco se emplea un gas, generalmente argón puro o en ciertos casos helio con pequeñas proporciones de hidrógeno, que pasa a estado plasmático a través del orificio de la boquilla que estrangula el arco, dirigiéndose al metal base un chorro concentrado que puede alcanzar los 28.000 ºC.

Ventajas de la soldadura PAW

Alta densidad energética. Mínima distorsión por calor debido a la gran velocidad de soldeo. Excelente calidad en los cordones. Los resultados obtenidos son la soldadura por plasma son comparables a la

soldadura láser, pero con los mínimos costos de inversión y mantenimiento.

Defectos de las soldaduras

Falta de Fusión.

Si el Metal de Relleno se funde en la parte superior del metal base antes de estar éste listo para recibirlo, se producirá una fusión deficiente, resultando una soldadura muy débil.

Porosidad

Agujeros producidos por gas en las soldaduras, también llamadas sopladuras.

Penetración

La unión no se funde en todo su espesor.

Ensayos de las soldaduras

La técnica de ultrasonidos utiliza vibraciones de alta frecuencia, para determinar y medir defectos en piezas férricos y no férricos.

Un transductor ultrasónico hecho de cuarzo, titanato de bario o sulfato de litio aprovecha el efecto piezoeléctrico para introducir una serie de pulsos elásticos a alta frecuencia en el material, por lo general por encima de los 100,000 Hz. Los pulsos crean una onda de deformación por compresión, que se propaga a través del material. La onda elástica se transmita a través del material a una velocidad que depende del módulo de elasticidad y de la densidad del mismo.

Conclusión

La tecnología y la ciencia de la soldadura han avanzado con tal rapidez en los últimos años, que sería casi imposible enumerar todos los métodos diferentes de soldadura que actualmente están en uso. Sin embargo, todos en dos categorías diferentes: soldadura por fusión y soldadura sin fusión.

Gracias al desarrollo de nuevas técnicas se ha logrado notar que durante la primera mitad del siglo XX, la soldadura sustituyó al atornillado y al remachado en la construcción de muchas estructuras, como puentes, edificios y barcos.