Unidad II Maquinado

Procesos Básicos VII

3ª parte

UNIONES

Tema 21 Soldadura

Tema 21.1 Oxigeno (OFW)

Tema 21.2 Arco (GTAW, PAW, AHW)

Tema 21.3 Arco y metal protegido (SMAW)

Procesos de unión y equipos

Soldadura

Fusión

Química

Oxígeno y combustible

gaseoso

Termitas

Eléctrica

Por arco

Por resistencia

Por haz de electrones

Por rayo láser

Soldadura fuerte y blanda

De estado sólido

Eléctrica

Por difusión

Por explosión

Química Mecánica

En frío

Por fricción

Ultrasonido

Unión por adhesivos

Sujeción mecánica

Sujeción

Costura

Engargolado

Engrapado

Unión soldada, calidad y prueba

Consideraciones ambientales y de

seguridad

Que es una soldadura?

(Del lat. solidāre, consolidar, afirmar).

Pegar y unir sólidamente dos cosas, o dos partes de una misma cosa, de

ordinario con alguna sustancia igual o semejante a ellas

Soldadura por fusión

Es la fusión y coalescencia de materiales mediante el calor. Se

pueden usar metales de aporte o una fusión sin agregar aporte que se

denomina autógena.

Soldadura por oxigeno y combustible gaseoso -ofw (oxi fuel

welding)

Es cualquier proceso de soldadura que utilice un gas combustible

combinado con oxigeno para producir una flama. La cual funde los

metales en la unión. Es el proceso más común de soldadura. Las

temperaturas que se pueden desarrollar en la flama es de 3,000 °C. El

gas más utilizado es el acetileno.

video1

Tipo de flama

Flama neutra: aquella con una relación 1:1

entre acetileno y oxigeno

Con mayor oxigeno puede ser perjudicial

para los aceros porque los oxida.

Flama oxidante: aquella con exceso de

oxigeno, utilizada y deseable en la soldadura

del cobre, ya que forma una capa protectora

de escoria sobre el metal fundido.

Flama reductora o carburante: o con

exceso de acetileno. La temperatura es

menor por lo que se le utiliza para

aplicaciones que requieren poco calor, como

soldadura blanda y fuerte o endurecimiento.

Se pueden utilizar otros gases como el hidrógeno y metilacetileno propadieno. Las

temperaturas obtenidas son bajas y solo se utilizan para soldar metales de bajo punto

de fusión como el plomo y partes pequeñas y delgadas. El hidrógeno es incoloro, por

lo que es difícil ajustarlo visualmente.

GasesEL ACETILENO - C2H2

EL PROPANO - C3H8

BUTANO - C4H10

EL GAS NATURAL - CH4

EL GLP.- C3H8 C4H10 (Gas Licuado de Petróleo)

Metales de aportePueden ser varillas o alambre desnudos o recubiertos con un fundente que

retarda la oxidación de las superficies y genera una protección gaseosa en la

zona. También ayuda a disolver los óxidos y otras sustancias .

Soldadura con gas a

presiónComienza calentando la

interfaz mediante soplete.

Cuando aquella comienza a

fundirse se retira el soplete y

se aplica una fuerza para

prensar los dos

componentes y se mantiene

hasta que solidifique la

interfaz.

Soldadura por arco

El calor se obtiene de la energía eléctrica. Puede implicar un electrodo consumible

o no consumible. Se produce un arco entre la punta del electrodo y la pieza de

trabajo a soldar. Esto puede producir temperaturas de más de 3,000 °C.

Electrodo no consumible

Por lo general el electrodo es de tungsteno. Por las altas temperaturas alcanzadas

es necesaria una protección externa de gas para evitar la oxidación de la zona de

soldadura. Utiliza corriente directa o alterna y la polaridad es muy importante. Su

selección depende de factores como el tipo de electrodo, metales a soldar,

profundidad y anchura de la zona a soldar.

• Polaridad directa (Corriente directa del electrodo negativo DCEN (Direct

Current Electrode Negative).

La pieza de trabajo es positiva (ánodo) el electrodo es negativo (cátodo).

Produce soldaduras angostas y profundas.

• Polaridad inversa (Corriente directa de electrodo positivo DCEP Direct Current

Electrode Positive).

La pieza de trabajo es negativa y el electrodo es positivo. La penetración de la

soldadura es menor, la zona de soldado es menos profunda y más ancha). Se

recomienda para láminas metálicas y uniones con separaciones muy anchas.

• Corriente alterna (CA) el arco pulsa con rapidez . Es recomendado para soldar

secciones gruesas y utilizar electrodos de diámetros grandes a corrientes

máximas.

Soldadura por arco de tungsteno y gas-GTAW (Gas Tungsten Arc

Welding)O también conocida como TIG (Gas inerte y Tungsteno). El metal de aporte es

suministrado por un alambre de aporte. No se consume el electrodo de tungsteno,

se mantiene una abertura de arco constante y estable en un nivel estable de

corriente. Los metales de aporte son similares a los que se van a soldar. El gas

puede ser Argón o Helio o mezcla de ellos.

Dependiendo de los metales, la fuente de alimentación puede ser CD 200 A o

CA de 500 A. La corriente alterna se prefiere para el aluminio y magnesio

porque tiene una acción limpiadora que remueve los óxidos y mejora la calidad

de la soldadura.

La potencia necesaria puede ser de 8 a 20 kW.

Usos: muy variable, se utiliza para soldar aluminio, magnesio, titanio y los

metales refractarios. Es adecuado sobre todo para metales delgados. Produce

soldaduras de muy alta calidad. El equipo es portátil.

Soldadura por arco de plasma - PAW (Plasma Arc Welding)

Se hace un arco concentrado de plasma que se dirige al área de la

soldadura. El arco es estable y alcanza temperaturas de hasta 33,000 °C.

El plasma se inicia entre el electrodo de tungsteno y el orificio, mediante

un arco piloto de baja corriente (100 A). Cuando se utiliza un metal de

aporte, es similar al método GTAW.

Se protege el arco y la zona a soldar con un anillo protector externo. Los

gases que se utilizan son Argón, Helio o mezcla de ellos.

Existen dos métodos para soldar con arco de plasma:

Arco transferido: la pieza que se suelda es parte de un circuito eléctrico. El arco

se transfiere del electrodo a la pieza de trabajo.

No Transferido: El arco se produce entre el electrodo y la boquilla, el calor se

transfiere a la pieza de trabajo mediante el gas de plasma.

El arco de plasma tiene como ventajas una menos distorsión térmica, mejor

estabilidad del arco, mayor concentración de energía, lo que permite soldaduras mas

profundas y angostas. Puede obtenerse velocidades mayores de soldadura. Se

pueden soldar distintos materiales, generalmente con espesores menores a 6 mm.

Usos: Sobre todo para uniones a tope y traslapados.

Soldadura con hidrógeno atómico –AHW (Atomic Hydrogen Welding)

Se genera un arco entre dos electrodos de tungsteno en una atmósfera

protectora de hidrógeno pero se mantiene independiente de las piezas de

trabajo. Utiliza Hidrógeno gaseoso que es biatómico (H2) pero cuando se

superan los 6,000 °C cerca del arco, se descompone en su forma

atómica, absorbiendo una gran cantidad de calor del arco.

Cuando toca una superficie fría se recombina en su forma biatómica y

libera con rapidez el calor almacenado. Este proceso ha sido

reemplazado por la soldadura por arco y metal protegido.

Soldadura con arco y metal protegido-SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

El arco eléctrico se genera tocando la pieza de trabajo con la punta de un electrodo

recubierto y retirándola con rapidez a la distancia suficiente para mantener el arco.

Los electrodos tienen la forma de una varilla delgada y larga (por lo que también se

denomina soldadura con varilla) que se sostiene con la mano. El calor generado

derrite el metal base (pieza de trabajo) el metal del electrodo y las sustancias del

recubrimiento del electrodo y forman la soldadura. El recubrimiento desoxida la zona

de soldadura y produce una pantalla de gas que protege del oxígeno del ambiente

Ventajas: Es un proceso sencillo y versátil y requiere una menor

variedad de electrodos. Transportable.

Usos: en la construcción, astilleros, oleoductos y trabajos de

mantenimiento.

Útil en zonas remotas. Adecuado para piezas de trabajo de 3 a 19 mm

de espesor, aunque puede variar si los operadores son hábiles y

emplean técnicas de pases múltiples.

Pase múltiple

Bibliografía

Sharer, Shubeli Ulrich Ingeniería de los materiales México 1991 Editorial Continetal

Neely, John E. Materiales y procesos de manufactura México, Edit. Limusa 1992

ISBN 968-18-4381

Kalpakjian, Serope Manufactura, ingeniería y tecnología. 5ª edición México 2008. Edit.

Pearson

ISBN 970-26-1026-5