soldadura

PROCESOS INDUSTRIALES SOLDADURA Pgina 1

LA SOLDADURA

La 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 necesario 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.

DISEO DE UNIONES HABITUALES EN SOLDADURA


PROCESOS DE SOLDADURA

Se pueden distinguir los siguientes tipos de soldadura:

SOLDADURA HETEROGNIA: Se puede citar la obtenida al realizar el soldeo de dos piezas de acero de composicin similar sin utilizar metal de aporte, o utilizando un metal de aporte de la misma naturaleza que la de las piezas a unir.

SOLDADURA HOMOGNIA: Se puede citar la obtenida al realizar el soldeo de dos piezas de fundicin utilizando como metal de aporte una

aleacin de nquel, o bien realizar el soldeo entre dos piezas de distinto

material utilizando como aporte otro material diferente. Puede ser

oxiacetilnica, elctrica (por arco voltaico o por resistencia), si no hay

metal de aportacin, las soldaduras homogneas se denominan

autgenas.

Por soldadura autgena se entiende aqulla que se realiza sin metal de aportacin, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusin de los mismos; as, al enfriarse, forman un todo nico.


SOLDADURA BLANDA La soldadura blanda es el proceso de unin de dos piezas mediante calor y un material de aportacin que se funde a una temperatura por debajo de los 427 C (800 F) y por debajo del punto de fusin de las piezas a ser soldadas.

El material de aportacin utilizado en soldadura blanda vara en funcin del material de las piezas a unir. Las aleaciones que ms se utilizan son de estao-plomo, estao-plata, estao-zinc.

El objetivo de este proceso de soldadura entre piezas de iguales o distintos materiales, es crear una unin permanente de alta resistencia, simplificar la operacin mecnica y adoptar tcnicas de produccin sencilla, siempre compatible con las exigencias de la produccin en cadena entre otros.

Existen distintos mtodos para realizar la soldadura blanda por ejemplo el soplete, resistencia elctrica, ultrasonidos o por induccin entre otros. La soldadura blanda realizada por induccin presenta una serie de ventajas frente a estos otros mtodos.

APLICADO LA SOLDADURA BLANDA


CALIDAD DEL ESTAO: Este debe tener una mezcla de 60-40, es decir, una aleacin de 60% de estao y 40% de plomo; se elige esta aleacin por la siguiente razn:

El estao puro funde a 232 C y el plomo puro funde a 327 C; sin embargo una aleacin de estos dos metales funde a una temperatura mucho menor, concretamente la proporcin citada de 60-40 funde a una temperatura de 190 C.

COMPOCICIONES COMUNES DE LAS ALEACIONES DEL MATERIAL DE APORTE

CARACTERISTICA DEL SOLDADOR CARACTERISTICA DE LA SOLDADURA

LO QUE ESTA BIEN Y MAL SALDADO


SOLDADURA FUERTE

La soldadura fuerte es el proceso de unin de dos piezas mediante calor y un material de aportacin que se funde a una temperatura por encima de los 427 C (800 F) y por debajo del punto de fusin de las piezas a ser soldadas.

El material de aportacin utilizado en soldadura fuerte vara en funcin del material de las piezas a unir. Las aleaciones que ms se utilizan son de cobre fosforoso, plata, nquel y cobalto, aluminio-silceo, cobre, cobre-zinc y magnesio.

El fin de realizar este proceso de soldadura entre piezas de iguales o distintos materiales es crear una unin permanente de alta resistencia, simplificar la operacin mecnica y adoptar tcnicas de produccin sencilla siempre compatible con las exigencias de la produccin en cadena entre otros. Existen distintos mtodos para realizar la soldadura fuerte por ejemplo el soplete, por resistencia, horno, infrarrojos, lser o por induccin entre otros.

La soldadura fuerte realizada por induccin presenta una serie de ventajas frente a estos otros mtodos.

SOLDADURA FUERTE CON GASES COMBUSTIBLES: Se aplica fundente o flux a la superficie de las piezas y se usa un soplete para dirigir la flama cerca de la unin. Se utiliza una flama neutra para reducir la oxidacin. Las reas de la unin se calientan y luego se agrega el material de relleno en forma de alambre, varilla o pastas metlicas. Se puede aplicar sobre acero al carbono, acero inoxidable, aleaciones de nquel, hierro gris y maleable, titanio, monel, inconel, acero para herramientas, aluminio, latn, fundiciones, cobre y sus respectivas aleaciones.

ESQUEMA DEL PROCESO SOLDADURA FUERTE CON GASES CONBUSTIBLES Y LLAMA

CONDUSTORA


CASO ESPECIAL 1. SOLDADURA FUERTE CON PLATA

Son aleaciones que funden entre 570C. Y 715C. Con contenidos de 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 60%, 70%, en plata.

APLICACIONES: son aleaciones fuertes de alto contenido de plata pura. Une la mayora de los metales ferrosos y no ferroso; unin de metales dismiles como bronce, Monel. Cobre, latn, acero inoxidable, nquel y sus aleaciones. Acero rpido, metales duros, metales preciosos; Une todos los aceros y tungsteno. Con una gota de soldadura.

USOS: Para unir tubera de cobre, bronce, acero inoxidable sometidas a tensin y vibracin; Como en aire acondicionado, refrigeracin, instalaciones de gases industriales y medicinales, radiadores, motores elctricos, para calzar herramientas de carburo, reparar matrices, instrumentos, mallas, herramientas de alta velocidad como sierras sinfn, buriles de tungsteno, metal duro troqueles .

CASO ESPECIAL 2. GASES COMBUSTIBLES DE OXI-HIDROGENO (OHW)

El soldador de gas OHW (HHO) , utiliza energa elctrica y agua en un sistema generador que separa el oxgeno y el hidrgeno del agua para introducirlo en el soplete como gases y luego se vuelven a mezclar en una cmara de combustin, desarrollando una temperatura de 1500C.

SOBLETE Y GENERADOR PARA SOLDAR CON OHG


SOLDADURA FUERTE POR INDUCCIN: Se aplica fundente o flux y el material de relleno a la superficie de las piezas. Se coloca una bobina de induccin con una configuracin que se adapte a las piezas que se quieren unir.

Por esta bobina se pasa una corriente alterna con altas frecuencias que varan entre 5KHZ a 5MHZ. La corriente que pasa por las bobinas se induce sobre las piezas de trabajo lo que genera una corriente que encuentra gran resistencia en las partes a unir. All se genera calor que vara en proporcin a la conductividad del material, la corriente inducida y la frecuencia aplicada.

MATERIALES DE RELLENO UTILIZADOS EN SOLDADURA FUERTE

EJEMPLOS DE

CONFIGURACIONES DE

BOBINAS

SECUENCIA DE SOLDADURA POR INDUCCIN SOBRE UNA JUNTA


SOLDADURA POR PRESIN Proceso por el cual se realiza sin la aportacin de otro material mediante la aplicacin de la presin suficiente y normalmente ayudada por calor.

SOLDADURA EN FRIO: La soldadura en fro es un tipo de soldadura donde la unin entre los metales se produce sin aportacin de calor. Puede resultar muy til en aplicaciones en las que sea fundamental no alteran la estructura o las propiedades de los materiales que se unen. Consiste en limpiar concienzudamente las superficies que hay que unir y tras ponerlas en contacto, aplicar una presin sobre ellas hasta que se produzca la unin como por ejemplo el chapado de lminas.

SOLDADURA EN CALIENTE: En este proceso los metales se calientan

en un horno y se unen a golpes de martillo.

SOLDADURA POR RESISTENCIA: Proceso que utiliza una combinacin de calor y presin para obtener la coalescencia, el calor aplicado provoca la fisin de las superficies de empalme.

TIPOS DE SOLDADURA POR RESISNTENCIA.

SOLDADURA DE PUNTO: Produce una soldadura en las superficies de contacto de una unin, por el calor obtenido de la resistencia al flujo de corriente de soldadura a travs de las piezas de trabajo desde los electrodos que sirven para concentrar la corriente de soldadura y la presin en el rea de soldadura.

SOLDADURA DE COSTURA: Es una serie de soldaduras por puntos en forma continua hechos por un electrodo circular que rueda sobre las piezas a unir al mismo tiempo que se aplica una tensin elctrica y una fuerza mecnica.


SOLDADURA POR PROYECCION: Produce una soldadura por el calor obtenido de una resistencia al flujo de la corriente de soldadura. Las soldaduras resultantes son localizadas en puntos determinados por proyeccin, repujados o intersecciones.

SOLDADURA A TOPE: En este proceso los extremos a soldar se colocan a tope y cuando se aplica presin sobre dichos extremos, se hace pasar la corriente, se ensanchan las zonas soldadas, fluyendo los materiales base hacia el exterior.

SOLDADURA POR CHISPA: En este proceso las superficies a soldar se colocan enfrentadas entre s, extremo a extremo.

Este proceso se subdivide en: 1. El precalentamiento se lleva a cabo bajo una leve presin

de soldadura. Una vez se calientan los puntos de unin, 2. comienzan los chispazos provocando su rpida fusin.

Tras cesar los chispazos. 3. Se produce un abultamiento irregular hacia el exterior

donde se expulsan xidos e inclusiones.


SOLDADURA POR FUSIN

En la soldadura de los metales, se llama soldadura por fusin a la tcnica que consiste en calentar dos piezas de metal hasta que se derriten y se funden entre s. Puede ser con aporte de material o sin.

SOLDADURA OXIACETILNICA (GASES AL SOPLETE): El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reaccin de combustin del acetileno (C2H2): que resulta ser fuertemente exotrmica, pues se alcanzan temperaturas del orden de los 3500 C.

En general, el tipo de gas que se emplee como combustible debe reunir una serie de propiedades, tales como que alcance una temperatura elevada de llama, que posea un poder calorfico elevado, y que presente una mnima reaccin qumica entre la llama y el metal base.

A continuacin se incluye una tabla con los distintos gases que se pueden emplear como combustible y su rango de aplicacin:


LLAMA OXIACETILENICA: En la llama se distinguen zonas diferentes claramente diferenciadas: una zona fra a la salida de la boquilla del soplete donde se mezclan los gases, a continuacin el dardo que es la zona ms brillante de la llama y tienen forma de tronco de cono, posteriormente se encuentra la zona reductora que es la parte ms importante de llama, donde se encuentra la mayor temperatura (puede llegar a alcanzar los 3200 C) y por ltimo el penacho o envoltura exterior de la llama.

PARTES SOLDADORA CON SOPLETE PARTES DEL SOPLETES DE SOLDAR


SOLDADURA POR ARCO

SOLDADURA POR ARCO ELCTRICO (SMAG): Este tipo de soldadura es uno de los procesos de unin de metales ms antiguos que existe, su inicio data de los aos 90 de siglo XVIII. En la que se utilizaba un electrodo de carbn para producir el arco elctrico, pero no es sino hasta 1907, cuando el fundador de ESAB1. Oscar Kjellber2 desarrolla el mtodo de soldadura con electrodo recubierto, tambin conocido como mtodo SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Fue el primer mtodo aplicado con grandes resultados, no solo de orden tcnico, sino tambin de orden econmico, ya que este proceso permiti el desarrollo de procesos de fabricacin mucho ms eficaces, y que hasta hoy en da solamente han sido superados por modernas aplicaciones, pero que siguen basndose en el concepto bsico de la soldadura al arco con electrodo auto protegido. EL EQUIPO: Podemos observar en la figura 3 que el equipo es relativamente sencillo, y se compone bsicamente de una fuente de poder, porta electrodo, y cable de fuerza.

DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL PROCESO DE SOLDADURA

PARTES DE EQUIPO DE SOLDADURA


EL ELECTRODO: Como ya hemos visto, para poder realizar este proceso de soldadura al arco con electrodo recubierto, se dispone de una gran diversidad de tipos de electrodos, cada uno de ellos se selecciona en base al material de que est constituido su ncleo, as como por su tipo de recubrimiento y adems por el dimetro del electrodo. La AWS. (Amercian Welding Societi) ha normalizado su diseo y utilizacin. Para efectos de identificacin se utiliza las siguientes siglas. Esta identificacin aparece en la parte superior de cada electrodo. Como una aclaracin: diremos que la sigla de posiciones, se refiere a la posicin en la que se coloca el electro a la hora de estar ejecutando el cordn de soldadura. CLASIFICACION DE LOS ELECTRODOS

ELECTRODOS PARA ACEROS AL CARBONO: La especificacin AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros al carbono, trabaja con la siguiente designacin para electrodos revestidos:

E XXYZ - 1 HZR Donde E, indica que en un electrodo para soldadura elctrica manual. XX, son dos dgitos (o tres si se trata de un nmero de electrodo de cinco dgitos) que designan la mnima resistencia a la traccin, sin tratamiento trmico post soldadura, del metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada2, como se indican en los ejemplos siguientes:

E 62XX ... 62000 lbs/pulg2 mnimo (62 Ksi) E 70XX ... 70000 lbs/pulg2 mnimo (70 Ksi)

E110XX ... 110000 lbs/pulg2 mnimo (110 Ksi) Y, el tercer dgito indica la posicin en la que se puede soldar satisfactoriamente con el electrodo en cuestin.

CALIFICACION AWS PARA ELECTRODOS


Z, el ltimo dgito, que est ntimamente relacionado con el anterior, es indicativo del tipo de corriente elctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo, e identifica a su vez el tipo de revestimiento, el que es calificado segn el mayor porcentaje de materia prima contenida en el revestimiento Por otro lado, los cdigos para designacin que aparecen despus del guin son opcionales e indican lo siguiente: 1, designa que el electrodo (E 7016, E 7018 E 7024) cumple con los requisitos de impacto mejorados E y de ductilidad mejorada en el caso E 7024; HZ, indica que el electrodo cumple con los requisitos de la prueba de hidrgeno difusible para niveles de "Z" de 4.8 16 ml de H2 por 100gr de metal depositado (solo para electrodos de bajo hidrgeno). R, indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de absorcin de humedad a 80F y 80% de humedad relativa (slo para electrodos de bajo hidrgeno).

TABLA DE CLASIFICACION DE AWS DE ELECTRODOS


ELECTRODOS PARA CEROS DE BAJA ALEACIN: La especificacin AWS A5.5. que se aplica a los electrodos para soldadura de aceros de baja aleacin utiliza la misma designacin de la AWS A5.1. con excepcin de los cdigos para designacin que aparecen despus del guin opcionales. En su lugar, utiliza sufijos como A1, B1, B2, C1, G, M, los cuales indican el porcentaje aproximado de aleacin en el depsito de soldadura, de acuerdo al siguiente cuadro:

PORCENTAJE DE ALEACIN EN LA SOLADURA

TIPO DE CORRIENTE Y REVESTIDO DEL ELECTRODO

F: plana;

H: horizontal;

H-Filete: filete horizontal;

V-Descendente: vertical descendente;

V: vertical;

OH: techo o sobre cabeza.


SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO: Utiliza un electrodo metlico continuo y desnudo. El arco se produce entre el alambre y la pieza bajo una capa de fundente granulado que se va depositando delante del arco. Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operacin. CLASIFICACION DE ELECTRODOS Y FLUJOS

NORMA PARA ELECTRODOS: La especificacin AWS A5.17 dicta las normas de clasificacin de electrodos por proceso de arco sumergido para aceros al carbono. Esta especificacin identifica los electrodos con el prefijo E (electrodo para arco elctrico), seguido de la letra que indica el contenido de manganeso y que puede ser L (bajo), M (medio) o H (alto). Finalmente, algunos electrodos traern una letra K para significar que es un producto obtenido de un acero calmado al silicio. F6A2 EM12K Donde F: Fundente. 6: 60.000 Psi de resistencia a la traccin mnima. A: Propiedades mecnicas obtenidas sin tratamiento 2: Resistencia al impacto de 27 mnimo a 20F. E: Electrodo. M: Contenido medio de manganeso. 12: 0.12% de carbono (nominal). K: Acero calmado.


NORMA PARA FLUJOS: La norma para fundentes identifica los flujos con el prefijo F (de flujo), seguido de dos dgitos, que representan los valores medios de resistencia a la traccin y su especificacin bajo condiciones de impacto. A continuacin se aaden cuatro dgitos adicionales que representan el electrodo en la combinacin para determinar las propiedades.

TABLA DE NORMAS PARA ELECTRODOS

TABLA DE NORMAS PARA FLUJOS


SOLDADURA POR ARCO EN ADMSFERA INERTE: Este procedimiento se basa en aislar el arco y el metal fundido de la atmsfera, mediante un gas inerte (helio, argn, hidrgeno, anhdrido carbnico, etc.).

SOLDADURA CON ELECTRODO REFRACTARIO 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), acompaada de la proteccin del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases ms utilizados para la proteccin del arco en esta soldadura son el argn y el helio, o mezclas de ambos.

SOLDADURA CON ELECTRODO CONSUMIBLE MIG, MAG O GMAW (gas metal arc welding): Es un tipo de soldadura que utiliza un gas protector qumicamente activo (dixido de carbono, argn ms dixido de carbono o argn ms oxgeno). El material de aporte tiene forma de varilla muy larga y es suministrado continuamente y de manera automtica por el equipo de soldadura. Segn sea el gas as recibe el nombre, (MIG = Metal Inert Gas) o MAG si utiliza anhdrido carbnico que es ms barato.

Se utiliza bsicamente para aceros no aleados o de baja aleacin. No se usa para soldar aceros inoxidables ni aluminio o aleaciones.


SOLDADURA POR ARCO DE PLASMA PAW (Plasma Arc Welding): Utiliza los mismos principios que la soldadura TIG, por lo que puede considerarse como un desarrollo de este ltimo proceso. Sin embargo, tanto la densidad energtica como las temperaturas son en este proceso es mucho ms elevadas ya que el estado plasmtico se alcanza cuando un gas es calentado a una temperatura suficiente para conseguir su ionizacin, separando as el elemento en iones y electrones.

SOLDADURA POR RAYO LASER: Es un proceso de soldadura por fusin que utiliza la energa aportada por un haz lser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obtenindose la correspondiente unin entre los elementos involucrados. En la soldadura lser comnmente no existe aportacin de ningn material externo. La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicacin de presin entre estos puntos. De normal la soldadura lser se efecta bajo la accin de un gas protector, que suelen ser helio o argn.


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 Fe3O4 + 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 el cual es ms utilizado en las vas frreas.

COLADA DE ACERO LLENADO DEL HUECO DE LOS RIELLES

DESVO DE ESCORIA AL RECIPIENTE

CONTINUIDAD PERFECTA


REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

hthttp://html.rincondelvago.com/soldadura-blanda. http://www.ghinduction.com/process/soldadura-blanda/?lang=es http://www.ghinduction.com/process/soldadura-fuerte/?lang=es http://webdelprofesor.ula.ve/arquitectura/lvergara/FueryBla.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_fusi%C3%B3n http://www.demaquinasyherramientas.com/soldadura/partes-de-un-

soplete http://procesos-

fisicoquimicos.wikispaces.com/PROCESO+DE+SOLDADURA http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn43.html http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_arco www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_08_MEC01.pdf http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn47.html http://solysol.com.es/data/documents/Soldadura=20TIG.doc.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_MIG http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_plasma http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_rayo_l%C3%A1ser http://clasicosautomocion.blogspot.com/2013/03/uniones-soldadas-

clasificacion-y-breve.html http://www.iesbajoaragon.com/~tecnologia/Meca/SOLDASER.htm http://www.slideshare.net/iupsmpzo/soldaduras http://hugobayon-aet.blogspot.com/2011/11/tipos-de-soldadura.html

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