4 procesos de unión

5/10/2018 4 Procesos de unión - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/4-procesos-de-union 1/22

4 Procesos de unión

4.1 Uniones fijas

4.1.1 Soldadura

4.1.1.1 Soldadura blanda

4.1.1.2 Soldadura fuerte

4.1.1.3 Soldadura por forja

4.1.1.4 Soldadura con gas

4.1.1.5 Soldadura por resistencia

4.1.1.6 Soldadura por inducción

4.1.1.7 Soldadura por arco eléctrico

4.1.1.8 Soldadura por arco con hidrogeno atómico

4.1.1.9 Soldadura por arco con gas protector



OBJETIVO ESPECIFICO:

REFORZAR QUE ALUMNO DE INGENIERIA MECANICA TENGA MÁS

CONOCIMIENTO EN LA TEORIA DE LOS PROCESOS DE UNION Y SUSDIFERENTES APLICACIONES AL CAMPO LABORAL.

CONOCER MAS SOBRE LA UNION FIJA (SOLDADURA,ETC) PARAPODER LLEVAR LA TEORIA OBTENIDA EN EL AULA HA PRACTICA

DESMINUIR LA DUDAS SOBRE LAS UNIONES FIJAS



4.1 Uniones fijas

Son aquellas cuyos elementos de unión son imposibles de desmontar sin destruir

alguno de ellos los medios de Unión fija, fundamentalmente usados hoy día, son:

las uniones por roblones o remaches, y la soldadura.

Remaches: Es un elemento de fijación que se emplea para unir dos o más piezas.

Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza.

Existe una amplia gama de remaches y cada tipo, dentro de esta, posee

características particulares adecuadas a las aplicaciones específicas para las

cuales han sido diseñados.

Soldaduras: La soldadura es otro sistema de unir piezas de manera fija e íntima,

de tal modo que no se pueden desarmar o desmontar sus elementos

constitutivos. Soldar es unir piezas metálicas de la misma o semejante

composición hasta formar una sola pieza.

Clasificación de soldaduras:

-Soldadura sin plomo: Es un tipo de soldadura en la que la aleación más apta eraaquella compuesta por estaño/plata/cobre.

-Soldadura por un rayo laser: Esta utiliza la energía aportada por un haz láser para

fundir y recristalizar el material o los materiales que se desea unir, resultando así

la unión entre los elementos involucrados.



4.1.1 Soldadura

La soldadura es un proceso de unión de materiales, en el cual se funden lassuperficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor oprecisión. La integración de las partes que se unen mediante soldadura se llamaensamble soldado.

Muchos procesos de soldadura se obtienen solamente por el calor sin aplicarpresión. Otros se obtienen mediante una combinación de calor y presión, y unos

únicamente por presión sin aportar calor externo. En algunos casos se agrega unmaterial de aporte o relleno para facilitar la fusión. La soldadura se asocia conpartes metálicas, pero el proceso también se usa para unir plásticos.

La soldadura es un proceso importante en la industria por diferentes motivos:

Proporciona una unión permanente y las partes soldadas se vuelven unasola unidad.

La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si seusa un material de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores

a la de los metales originales y se aplican las técnicas correctas de soldar.

La soldadura es la forma más económica de unir componentes. Losmétodos alternativos requieren las alteraciones más complejas de lasformas (Ej. Taladrado de orificios y adición de sujetadores: remaches ytuercas). El ensamble mecánico es más pesado que la soldadura.

La soldadura no se limita al ambiente de fábrica, se puede realizar en elcampo.

La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos

materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través

de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y

pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir

un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte

en una unión fija. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí

misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura blanda

(en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican el



derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para

formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo.

La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma

manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales,

pero diferente de cuando se soldán dos piezas de metal para que se unan entre siformando una unión soldada.

4.1.1.1 Soldadura blanda

La soldadura es un método que se usa de forma doméstica para reparar tuberíasrotas y otros arreglos sencillos, aunque requiere un alto grado de profesionalidad.Existen diversos tipos de soldadura, algunos de ellos excesivamente complicados,que requieren de muchos años de práctica para conseguir buenos resultados.Básicamente podemos dividir en dos grandes tipologías de soldadura: la blanda yla dura. En el presente reportaje vamos a diseccionar todos los secretos de

la soldadura blanda, que es la más sencilla y fácil de ejecutar.

Elemento imprescindibles normalmente, a la hora de soldar algún elemento seutilizan, o bien soldadores eléctricos, o bien con soplete con cartucho o botella degas. La potencia del soldador no deberá ser mayor de 40 vatios para evitar que losmateriales se deterioren y tampoco deberá ser inferior a 20 vatios. El soplete concartucho o con botellas de gas es muy cómodo también: cartucho y soplete formanun todo.

La soldadura blanda este tipo de soldadura consiste en unir dos fragmentos demetal, que suele ser con asiduidad de cobre, hierro o latón, por medio de un metal

de aportación (normalmente estaño) para conseguir una continuidad eléctricaentre los dos trozos a unir.

La unión de ambos metales debe ofrecer la menor resistencia posible al paso de lacorriente eléctrica. Se deben cumplir algunos requisitos para que la unión se llevea cabo con éxito. La calidad del estaño deberá tener las proporcionesadecuadas: 60% de estaño y 40% de plomo. El motivo de que se elija estaaleación se debe a que ninguno de estos dos metales por separado funde a unatemperatura superior a los 300 ºC, mientras que en la aleación que compone elestaño funde a 232 ºC.



4.1.1.2 Soldadura fuerte

Se define la soldadura fuerte como un proceso "en el que se produce coalescenciamediante calentamiento a temperaturas adecuadas por encima de 800ºF, y lautilización de un metal de aporte no ferroso con punto de fusión inferior al delmetal base, distribuyéndose el metal de aporte entre las superficies perfectamenteajustadas de la junta por atracción capilar".

En esta soldadura se aplica también metal de aporte en estado líquido, pero estemetal, por lo regular no ferroso, tiene su punto de fusión superior a los 430 ºC ymenor que la temperatura de fusión del metal base. Por lo regular se requiere defundentes especiales para remover los óxidos de las superficies a unir y aumentar

la fluidez al metal de aporte. Algunos de los metales de aporte son aleaciones decobre, aluminio o plata. A continuación se presentan algunos de los más utilizadospara 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.3. Aleaciones de plata con temperaturas de fusión entre 630 y 845ºC.4. Aleaciones de aluminio con temperatura de fusión entre 570 y 640ºC

La soldadura dura se puede clasificar por la forma en la que se aplica el metal deaporte. A continuación se describen algunos de estos métodos:

Inmersión. El metal de aporte previamente fundido se introduce entre las dospiezas que se van a unir, cuando este se solidifica las piezas quedan unidas.

Horno. El metal de aporte en estado sólido, se pone entre las piezas a unir, estasson calentadas en un horno de gas o eléctrico, para que con la temperatura sederrita al metal de aporte y se genere la unión al enfriarse.



Soplete. El calor se aplica con un soplete de manera local en las partes del metala unir, el metal de aporte en forma de alambre se derrite en la junta. Los sopletespueden funcionar con los siguientes comburentes: aire inyectado a presión(soplete de plomero), aire de la atmósfera (mechero Bunsen), oxígeno o airealmacenado a presión en un tanque. Los combustibles pueden ser: alcohol,

gasolina blanca, metano, propano-butano, hidrógeno o acetileno.

Electricidad. La temperatura de las partes a unir y del metal de aporte se puedelograr por medio de resistencia a la corriente, por inducción o por arco, en los tresmétodos el calentamiento se da por el paso de la corriente entre las piezasmetálicas a unir.

La soldadura fuerte como bien indica su nombre se caracteriza por tener una

fortaleza y ductilidad alta. De hecho la zona de unión es igual o más fuerte que los

metales que se han unido. También es una unión que destaca por su

homogeneidad en la unión, lo que implica un buen acabado a nivel estético yestanqueidad a la hora de contener fluidos.

Propiedades de una unión correcta por soldadura fuerte:

Fuerte y dúctil. – Las uniones por soldadura fuerte son, como mínimo, tan fuertescomo los propios metales principales que se han unido y soportarán las másdifíciles condiciones de trabajo.

Estanquidad a las fugas:- Los procedimientos seguidos para la soldadura fuerteresultan en uniones estancas que se utilizan extensamente en instalaciones detuberías de gas y de líquidos.

Conductividad eléctrica:- Las uniones por soldadura fuerte presentan una buenaconductividad eléctrica y se utilizan en aplicaciones en las que esta propiedad esimportante.

Aspecto de la unión:- Las uniones por soldadura fuerte presentan cordoneslimpios y lisos.



4.1.1.3 Soldadura por forja

Es el proceso de soldadura más antiguo. El proceso consiste en el calentamiento

de las piezas a unir en una fragua hasta su estado plástico y posteriormente por

medio de presión o golpeteo se logra la unión de las piezas. En este

procedimiento no se utiliza metal de aporte y la limitación del proceso es que sólo

se puede aplicar en piezas pequeñas y en forma de lámina. La unión se hace del

centro de las piezas hacia afuera y debe evitarse a como de lugar la oxidación,

para esto se utilizan aceites gruesos con un fundente, por lo regular se utiliza

bórax combinado con sal de amonio.

La clasificación de los procesos de soldadura mencionados hasta ahora, es la más

sencilla y general, a continuación se hace una descripción de los procesos de

soldadura más utilizados en los procesos industriales.



4.1.1.4 Soldadura con gas

Este proceso incluye a todas las soldaduras que emplean un gas combustible para

generar la energía que es necesaria para fundir el material de aporte. Los

combustibles más utilizados son el metano, acetileno y el hidrógeno, los que al

combinarse con el oxígeno como comburente generan las soldaduras autógena y

oxhídrica.

La soldadura oxhídrica es producto de la combinación del oxígeno y el hidrógeno

en un soplete. El hidrógeno se obtiene de la electrólisis del agua y la temperaturaque se genera en este proceso es entre 1500 y 2000°C.

La soldadura autógena se logra al combinar al acetileno y al oxígeno en un

soplete. Se conoce como autógena porque con la combinación del combustible y

el comburente se tiene autonomía para ser manejada en diferentes medios. El

acetileno se produce al dejar caer terrones de carburo de calcio en agua, en



donde el precipitado es cal apagada y los gases acetileno. Uno de los mayores

problemas del acetileno es que no se puede almacenar a presión por lo que este

gas se puede obtener por medio de generadores de acetileno o bien en cilindros

los que para soportar un poco la presión 1.7 MPa, se les agrega acetona.

Se compone básicamente de dos elementos, agua y carburo de calcio, que al serunidos producen el gas acetileno. Este es obtenido dentro de tubos que contienen

unos 300 pies cúbicos de gas a 250 LPC (libra por pie cuadrado). Operan por el

principio de dejar caer pedazos de carburo de calcio, para generar acetileno.

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 de 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 F) seproduce 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).

En la soldadura debe agregarse material de aporte en forma de varillas o

alambres. El control de temperatura es sencillo con una adecuada técnica se

logran una buena soldadura.

En los últimos años está en desuso, excepto para piezas delgadas de metal o

reparaciones.

La soldadura de gas a presión: las uniones se hacen por calentamiento de las

terminaciones con llama de gas a una temp. Inferior a la fusión uniendo las

terminaciones bajo presión.

La soldadura a gas fue unos de los primeros procesos de soldadura de fusión

desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad de

materiales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil para soldar

metales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e importante pero su uso se

ha restringido ampliamente a soldadura de chapa metálica, cobre y aluminio. Elequipo de soldadura a gas puede emplearse también para la soldadura fuerte,

blanda y corte de acero.

Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o

algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una

tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado

por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una



boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la

boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo de

ignición (como un encendedor por fricción) y la llama resultante funde un material

de aporte (generalmente acero o aleaciones de zinc, estaño, cobre o bronce) el

cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y es suministrado por

el operador del soplete.

4.1.1.5 Soldadura por resistencia

El principio del funcionamiento de este proceso consiste en hacer pasar una

corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales que se van a unir,

como en la unión de los mismos la resistencia es mayor que en sus cuerpos se

generará el aumento de temperatura, aprovechando esta energía y con un poco

de presión se logra la unión. La corriente eléctrica pasa por un transformador en el

que se reduce el voltaje de 120 o 240 a 4 o 12 V, y se eleva el amperaje

considerablemente para aumentar la temperatura. La soldadura por resistencia es

aplicable a casi todos los metales, excepto el estaño, zinc y plomo.

La soldadura por resistencia implica la generación de calor pasando corriente a

través de la resistencia causada por el contacto entre dos o más superficies de

metal. Se forman pequeños charcos de metal fundido en el área de soldadura a

medida que la elevada corriente (1.000 a 100.000 A) pasa a través del metal. En

general, los métodos de la soldadura por resistencia son eficientes y causan poca



contaminación, pero sus aplicaciones son algo limitadas y el costo del equipo

puede ser alto.

La soldadura por puntos es un popular método de soldadura por resistencia usado

para juntar hojas de metal solapadas de hasta 3 mm de grueso. Dos electrodos

son usados simultáneamente para sujetar las hojas de metal juntas y para pasarcorriente a través de las hojas. Las ventajas del método incluyen el uso eficiente

de la energía, limitada deformación de la pieza de trabajo, altas velocidades de

producción, fácil automatización, y el no requerimiento de materiales de relleno. La

fuerza de la soldadura es perceptiblemente más baja que con otros métodos de

soldadura, haciendo el proceso solamente conveniente para ciertas aplicaciones.

Es usada extensivamente en la industria de automóviles -- Los carros ordinarios

puede tener varios miles de puntos soldados hechos por robots industriales. Un

proceso especializado, llamado soldadura de choque, puede ser usado para los

puntos de soldadura del acero inoxidable.

La soldadura de resistencia es producida por el calor obtenido de la resistencia de

las piezas de trabajo a temperaturas más bajas.

No hay fusión del metal, ya que la presión ejercida produce un forjado resultando

de grano más fino la soldadura. La temperatura se obtiene en fracción de segundo

por ende es muy rápida y económica y apropiada para la producción en masa.

El calor se obtiene por el pasaje de corriente eléctrica a través de la pieza a

soldar, usa corriente alterna.

En este tipo de soldadura el control de la presión es de suma importancia dado

que un exceso de presión hace que el material fundido salte de las superficies de

empalme, y la baja presión provoca quemadura de las superficies y picadura de

los electrodos .La corriente generalmente se obtiene de un transformador reductor.



4.1.1.6 Soldadura por inducción

Esta soldadura se produce al aprovechar el calor generado por la resistencia que

se tiene al flujo de la corriente eléctrica inducida en la piezas a unir. Por lo regular

esta soldadura se logra también con presión. Consiste en la conexión de una

bobina a los metales a unir, y debido a que en la unión de los metales se da más

resistencia al paso de la corriente inducida en esa parte es en la que se genera el

calor, lo que con presión genera la unión de las dos piezas. La soldadura por



inducción de alta frecuencia utiliza corrientes con el rango de 200,000 a 500,000

Hz de frecuencia, los sistemas de soldadura por inducción normales sólo utilizan

frecuencias entre los 400 y 450 Hz.

Es un proceso por el cual las superficies de los componentes que van a ser unidos

son selectivamente calentados a la temperatura de soldeo mediante la energíaeléctrica suministrada por un equipo de inducción (generador de corriente de alta

frecuencia).

Cuando una corriente alterna circula a través de una bobina se genera un campo

magnético que varía con la intensidad de la corriente y el número de espiras. Si un

objeto metálico se sitúa en el campo de acción de la bobina se inducen corrientes

eléctricas en él. La resistencia que ofrece el material al paso de la corriente es la

que proporciona el calor necesario para la realización de la soldadura. Por tanto el

calor va a estar limitado a unas capas delgadas cercanas al inductor. La

distribución del calor a otras áreas va a ser por conducción.

La respuesta del campo electromagnético generado, depende de la frecuencia de

la corriente alterna, la naturaleza de los materiales, el diseño de la bobina y la

distancia entre el inductor y el componente a soldar.

Frecuencia: Las corrientes inducidas son más activas en la superficie del objeto, y

van disminuyendo hacia el centro. Esto se debe a que las propias corrientes

inducidas generan su propio campo magnético en contraposición con el de la

bobina impidiendo que estas últimas penetren al interior.

Se conoce como profundidad de penetración la distancia donde la densidad de

corriente ha caído al 37 %. Al aumentarse la frecuencia de la corriente alterna

disminuye la profundidad de penetración y por tanto la zona calentada en la pieza

de trabajo es menor.

En el caso de la soldadura fuerte de los lugs a los tubos, la frecuencia utilizada por

el fabricante del equipo era alrededor de los 20KHz, para espesores de piezas de

1.6mm.

·

Naturaleza de los materiales: Materiales con mayor resistencia eléctrica como los

aceros inoxidables, poseen una mayor profundidad de penetración que los

materiales más conductores como el aluminio y el cobre.



Por otro lado, la capacidad ferro magnética de los materiales no va a afectar a la

profundidad debido a que las temperaturas de soldeo son generalmente

superiores a la temperatura de Curie, 771ºC donde el material se hace no

magnético.

Inductor: El éxito del proceso de inducción depende de manera notable del diseñodel inductor, que debe estar en concordancia con las dimensiones y configuración

del montaje a realizar para una óptima distribución de calor. Un diseño adecuado

minimizará el tiempo de calentamiento que a su vez, reducirá la oxidación y

disminuirá los tiempos de producción.

Los inductores se obtienen a partir de tubos de cobre, con el fin de aprovechar su

elevada conductividad, disponibilidad y bajo costo. Por su sección circular o

rectangular, circula agua para la refrigeración del mismo, y disponen derecubrimiento cerámico que evitan la formación de arcos eléctricos cuando entran

en contacto con la pieza de trabajo.

Distancia entre el inductor y el componente a soldar: Así como la distribución del

calor en la sección depende del contorno del inductor, también está, es función de

la proximidad del inductor a la superficie que va a ser calentada. El índice de calor

varía inversamente con la distancia entre ambas y esta relación es no lineal, por lo

que el calor suministrado cae muy rápidamente cuando la distancia se incrementa

hasta que en una cierta separación, el efecto electromagnético cesa.

4.1.1.7 Soldadura por arco eléctrico

Es el proceso en el que su energía se obtiene por medio del calor producido porun arco eléctrico que se forma entre la pieza y un electrodo. Por lo regular elelectrodo 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. La temperatura que se



genera en este proceso es superior a los 5,500°C. La corriente que se utiliza en elproceso puede ser directa o alterna, utilizándose en la mayoría de las veces ladirecta, debido a la energía es más constante con lo que se puede generar unarco estable. Las máquinas para corriente directa se construyen con capacidadeshasta de 1,000 A, con corrientes de 40 a 95 V. Mientras se efectúa la soldadura el

voltaje del arco es de 18 a 40 A.

Para la generación del arco existen los siguientes electrodos:

a. Electrodo de carbón. En la actualidad son poco utilizados, el electrodo seutiliza sólo como conductor para generar calor, el metal de aporte se agregapor separado.

b. Electrodo metálico. El propio electrodo sirve de metal de aporte al derretirsesobre los materiales a unir. Se pueden utilizar para estos electrodosmáquinas para soldar de corriente directa o alterna, las segundas constande transformadores estáticos, lo que genera bajos mantenimiento e

inversión inicial. Existen máquinas de 150, 200, 300, 500, 750 y 1000 A.c. Electrodos recubiertos. Los electrodos metálicos con un recubrimiento quemejora las características de la soldadura son los más utilizados en laactualidad, las funciones de los recubriimientos son las siguientes:

o Proporcionan una atmósfera protectorao Proporcionan escoria de características adecuadas para proteger al

metal fundidoo Facilita la aplicación de sobrecabezao Estabiliza el arcoo Añade elementos de aleación al metal de la soldadurao

Desarrolla operaciones de enfriamiento metalúrgicoo Reduce las salpicaduras del metalo Aumenta la eficiencia de deposicióno Elimina impurezas y óxidoso Influye en la profundidad del arcoo Influye en la formación del cordóno Disminuye la velocidad de enfriamiento de la soldadura

Las composiciones de los recubrimientos de los electrodos pueden ser orgánicaso inorgánicas y estas substancias se pueden subdividir en las que forman escoriay las que son fundentes. Algunos de los principales compuestos son:

o Para la formación de escoria se utilizan SiO2, MnO2 y FeOo Para mejorar el arco se utilizan Na2O, CaO, MgO y TiO2 o Desoxidantes: grafito, aluminio, aserríno Para mejorar el enlace: silicato de sodio, silicato de potasio y

asbestoso Para mejorar la aleación y la resistencia de la soldadura: vanadio,

cesio, cobalto, molibdeno, aluminio, circonio, cromo, níquel,manganeso y tungsteno.



Para la soldadura efectiva por arco, se requiere una corriente constante. La

máquina soldadora deberá tener una curva descendiente de voltamperios, en la

que se produce una cantidad relativamente constante de corriente con solamente

un cambio limitado en la carga de voltaje.

En otros aparatos eléctricos la demanda por corriente generalmente queda algoconstante, pero en la soldadura por arco la potencia fluctua mucho. Por lo tanto,

cuando se establece el arco con el electrodo, el resultado es un cortocircuito lo

que inmediatamente induce un oleaje repentino de corriente eléctrica, a menos

que la máquina esté diseñada para evitar esto. Igualmente, cuando los glóbulos de

metal por soldar se lleven a través del flujo de arco, éstos también crean un

cortocircuito. Una fuente de corriente constante está diseñada para reducir estos

oleajes repentinos de cortocircuitos y así evitar salpicadura excesiva durante la

soldadura.

En la soldadura por arco, el voltaje de circuito abierto (el voltaje cuando la

máquina está operando y no se está soldando) es mucho más alto que el voltaje

de arco ( el voltaje después de establecer el arco). El voltaje de circuito abierto

puede variar de 50 a 100 y el voltaje de arco, de 18 a 36. Durante el proceso de

soldar, el voltaje de arco también cambiará con las diferencias en la longitud del

arco.



Debido a que es difícil mantener una longitud uniforme del arco a todo momento,

aún para un soldador experimentado, una máquina con una curva empinada de

voltamperios producirá un arco más estable, porque habrá muy poco cambio en la

corriente de soldar aún con cambios en el voltaje de arco. Una curva devoltamperios indica el voltaje de salida disponible a cualquier corriente

determinada de salida, dentro de los límites del ajuste de corriente mínima y

máxima en cada escala.

4.1.1.8 Soldadura por arco con hidrogeno atómico

En un sistema generador de un arco eléctrico en el que se agrega hidrógeno se

liberará calor con mayor intensidad que en un arco común, la temperatura que se

alcanza en este tipo de arco es superior a los 6,000 °C.

El proceso fue inventado por Irving Langmuir durante sus estudios sobre

hidrógeno atómico. El arco eléctrico rompe eficientemente el enlace de las



moléculas de hidrógeno, cuyos átomos luego se recombinan con tremendos

desprendimientos de calor, alcanzando temperaturas de entre 3400 y 4000 °C.

Con un soplete oxiacetilénico, la llama de acetileno con oxígeno puro alcanza en

condiciones ideales una temperatura adiabática de 3300 °C, produciendo la

tercera llama más caliente, después del cianógeno a 4525 °C y el dicianoacetileno

a 4987 °C. El dispositivo utilizado en esta soldadura es conocido como soplete de

hidrógeno atómico, soplete de hidrógeno naciente o soplete de Langmuir.

El calor producido por este soplete es suficiente para fundir y soldar tungsteno, el

metal más refractario, cuyo punto de fusión es de 3422 °C.1 La presencia de

hidrógeno actúa como un escudo de gas protege a los metales de la

contaminación por carbono, nitrógeno u oxígeno, los cuales podrían dañar

severamente las propiedades de muchos metales a altas temperaturas. No es

necesario usar fundente en este proceso.

El arco se mantiene estable independientemente de la pieza de trabajo o laspartes que se estén soldando. El hidrógeno gaseoso normalmente es diatómico

(H2), pero con las temperaturas mayores a 600 °C que hay alrededor del arco, el

hidrógeno se disocia hasta su forma atómica, absorbiendo simultaneamente una

gran cantidad de calor del arco. Cuando el hidrógeno golpea una superficie

relativamente fría (como la zona de soldadura), se recombina en su forma

diatómica y rápidamente libera el calor correspondiente a la energía de enlace. La

potencia en la soldadura de hidrógeno atómico puede variarse fácilmente

cambiando la distancia entre el flujo del arco y la superficie del área de trabajo.

Este proceso está siendo reemplazado por la soldadura de arco metálico

protegida, principalmente por la disponibilidad de gases inertes económicos.

En la soldadura de hidrógeno atómico, el material de relleno puede usarse o no.

En este proceso, el arco es mantenido enteramente independiente del trabajo o de

las partes que están siendo soldadas. El trabajo es una parte del circuito eléctrico

sólo hasta el punto en que una porción del arco toma contacto con la zona de

trabajo, momento en el cual existe un voltaje entre el trabajo y cada electrodo.

Se mantiene un arco de corriente alterna entre dos electrodos de tungsteno. Elgas de hidrogeno es disociado en el arco, cuando este se pone en contacto con la

base de metal se combina, abandonando importantes cantidades de calor.

El gas hidrogeno alrededor de la soldadura provee la protección contra el oxigeno

y Nitrógeno de la atmósfera.



Esta soldadura es de alta calidad y es usada para aceros de alta aleación,

usándose también para materiales muy delgados.

Esta fue desplazada por soldadura de gas.

4.1.1.9 Soldadura por arco con gas protector

En este proceso la unión se logra por el calor generado por un arco eléctrico que

se genera entre un electrodo y las piezas, pero el electrodo se encuentra protegido

por una copa por la que se inyecta un gas inerte como argón, helio o CO2. Con lo



anterior se genera un arco protegido contra la oxidación y además perfectamente

controlado. Existen dos tipos de soldadura por arco protegido la TIG y la MIG.

La soldadura TIG (tungtein inert gas) es aquella en la

que el electrodo de la máquina es de tungsteno, por lo

que el metal de aporte se debe añadir por separado.

La soldadura MIG (metal inert gas) es la que el

electrodo es de un metal que se utiliza como metal de

aporte, por lo que este sistema es considerado como un

proceso de soldadura continua.

La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un

electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en

porcentajes no superiores a un 2%. Dada la elevada resistencia a la temperatura

del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta

del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más

utilizados para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o

mezclas de ambos.

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, ya que el gas protector impide el contacto entre el

oxigeno de la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica



notablemente el soldeo de metales ferrosos y no ferrosos, por no requerir el

empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que

pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte es la

que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos

y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al

soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute

favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de

un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de

acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la

deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es

menor.

4 procesos de unión

Documents