TALLER DE SOLDADURA

1. Tipos de soldadura para aceros, aceros aleados, fundiciones y aleaciones no ferrosas.

Los procesos de soldadura más conocidos son:

Arco eléctrico:

El calor de fusión es obtenido mediante un arco eléctrico entre las piezas y un electrodo que puede ser de aporte o no. El electrodo puede ser una varilla metálica recubierta, dicho recubrimiento cuando se vaporiza es una de las formas empleadas para garantizar una atmosfera protectora para el material localmente fundido durante el proceso.

Llama o Gas:

El potencial eléctrico para obtener la coalescencia del metal base se obtiene de la llama generada en la quema de un combustible (Gas natural, Butano, Propano, Acetileno, Gasolina, etc.) en presencia de oxígeno, o2. Normalmente el metal de aporte es desnudo y se alcanzan temperaturas hasta de 3300°C dependiendo del material base.

Soldadura por resistencia:

Las partes a unir se presionan una contra otra por un electrodo, se hace circular una corriente elevada y el potencial energético para la coalescencia se obtiene del efecto Joule sobre materiales a unir de mucha resistencia eléctrica, no se utilizan consumibles, es un proceso automatizable especial para espesores delgados.

Soldadura por presión:

Se aplica calor sin lograr la fusión total, se llevan los metales hasta el estado plástico y se aplica presión hasta conseguir la unión. Dentro de esta naturaleza de procesos incluye la soldadura por forja.

Clasificación de electrodos para aceros al carbono:

Tenemos que tener en cuenta las designaciones para electrodos revestidos.

E XXYZ – 1 HZR

Donde,

E: indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual.

XX: Son los dígitos que designan la mínima resistencia a la tracción.

Y: El tercer digito indica la posición en la que se puede soldar satisfactoriamente con el electrodo en cuestión. Ej: E6011 significa que el electrodo es apto para soldar en todas posiciones (Plana, vertical techo y horizontal)

Z: Indica el tipo de corriente eléctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo.

1: Designa que el electrodo cumple con los requisitos de impactos mejorados y de ductilidad mejorada.

HZ: Indica que el electrodo cumple con los requisitos de la prueba de hidrogeno difusible para niveles de “Z” de 4.8 o 16ml de H2 por 100gr de metal depositado.

R: Indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de absorción de humedad a 80°f y 80% de humedad relativa.

Clasificación de electrodos para aceros de baja aleación:

Utilizamos sufijos que constan de una letra o de una letra y un número los cuales indican el porcentaje de aleación en el depósito de soldadura, de acuerdo al siguiente cuadro:

Clasificación de electrodos para aceros inoxidables:

Las especificaciones que se refiere a los elementos para soldadura de aceros inoxidables, trabajó con las siguientes designaciones para electrodo revestido:

E XXX – YZ

Donde,

E: Indica que se trata de un electrodo para soldadura por arco.

XXX: Indica la numeración que corresponde a la clase AISI de aceros inoxidables, para el cual está destinado el electrodo.

Y: El penúltimo número incida la posición en que puede utilizarse.

Z: Señala el tipo de revestimiento, la clase de corriente y polaridad a utilizar.

Clasificación de electrodos para metales no ferrosos:

En este caso el sistema de clasificación de estos electrodos es simbólico, es decir, que se indica el símbolo químico del elemento o elementos metálicos predominantes en el análisis del núcleo metálico del electrodo. El sistema utiliza el prefijo E, que significa que el producto es un electrodo para soldar, seguido de los elementos considerados significativos. Ej: E Cu Sn, esto indica que el electro está compuesto básicamente de cobre y estaño.

2. Tipos de uniones de soldadas: Unión a tope o empalmada:

Son las más ampliamente usadas en todos los métodos de soldadura, puesto que cuando se sueldan producen un bajo índice de tensión y de deformaciones. Las uniones a tope, por lo general, se utilizan en las construcciones de chapas de metal. Esas uniones implican un gasto meno de metal base y de metal de aporte, así como también un tiempo más corto en la terminación de los trabajos de soldadura.

Unión de solapado, superpuesta o traslape:Tienen sus ventajas cuando se ejecuta la soldadura por arco eléctrico de estructuras de construcción fabricadas de chapas cuyos espesores no sean mayores de 10-12 mm. Estas planchas no requieren que sus bordes sean especialmente elaborados. Durante tales uniones se recomienda soldar por las dos caras, puesto que si efectuarnos la soldadura por una sola cara pudiera ocurrir que la humedad se filtre entre la hendidura de las pizas, con la posterior oxidación del metal en ete sitio.

Unión de esquina o ángulo exterior:Se usan para la soldadura de diferentes planchas cuyos bordes se han elaborado previamente. Las partes a soldar se colocan en un ángulo recto o en

otro ángulo y se sueldan por los bordes, tales uniones se usan generalmente en la soldadura de depósitos, los cuales habrán de ser sometidos a condiciones de trabajo, bajo la acción de una presión no conocida de gas o líquido.

Unión en T o ángulo interior:Se usan ampliamente en la soldadura por arco y se efectúan con o sin preparación de los bordes de una cara o de las dos caras. La plancha vertical debe tener el borde base bien elaborado. Cuando los borde de la plancha vertical se biselan por una o ambas caras, entre las piezas horizontales y verticales es deja una holgura de 2-3 m para obtener una buena penetración de todo el espesor de la pieza vertical.

Cordones de Soldadura:Los cordones de soldadura se dividen en los siguientes grupos:Por su posición en el espacio: horizontales, planas, verticales y sobrecabeza. Los cordones más fáciles de elaborar son los horizontales y lo más difíciles son los sobrecabeza. Los cordones sobrecabeza pueden ser ejecutados por aquellos soldadores que han adquirido una gran destreza en la aplicación de dicho proceso de soldadura.

3. Resistencia de las uniones soldadas:La adaptación de las propiedades de los electrodos a las del metal matriz no es tan importante como la velocidad, la habilidad del operador y el aspecto de la unión completan. Las propiedades de los electrodos varían considerablemente, pero la tabla 5-7 relaciona las propiedades mínimas para algunas clases de electrodos.Es preferible, al proyectar componentes soldados, seleccionar un acero que produzca una rápida y económica soldadura, aunque esto pueda exigir el sacrificio de otras cualidades, tales como su aptitud de mecanización. Bajo condiciones apropiadas, todos los aceros pueden soldarse, pero se obtendrán los mejores resultados si se escogen aceros que tengan unas especificaciones AISI entre C1014 y C1023. Todos estos aceros, cuando están laminados en caliente, tienen una resistencia a la tracción comprendida entre 4.200 y 5.000k/cm2.El proyectista podrá escoger coeficientes de seguridad o tensiones de trabajo permisibles con más confianza, si está al tanto de los valores que emplean otros. Una de las mejores especificaciones que se puede emplear es la norma para la construcción de edificios del American Institute of Steel Construction (AISC), que se ha revisado recientemente.

Tabla 5-7. Propiedades mínimas del metal de soldadura.

Las tensiones permisibles se basan ahora en el límite de fluencia en vez de en el límite de rotura, y la norma permite el empleo de una diversidad de aceros estructurales ASTM, con límites de fluencia variables desde 2.300 a 3.500 kg/cm2. Con tal de que los esfuerzos sean los mismos, la norma permite la misma tensión en el metal de la soldadura y en el metal base. Para estos aceros ASTM Sy=0,5 Sm. La tabla 5-8 relaciona las fórmulas especificadas por la norma para poder calcular estas tensiones permisibles en diversas condiciones de carga. Los coeficientes de seguridad que emplea esta norma se calculan fácilmente. Para tracción n=1/0,60=1,67. Para cizalladura n=0,577/0,40=1,44, si aceptamos la teoría de la energía de distorsión como criterio de fallo.

Tabla 5-8: Tensiones permitidas por la norma AISC para el metal de soldadura

Tanto la norma AISC como la AWS incluyen las tensiones permisibles cuando están presentes cargas de fatiga. El proyectista no tendrá dificultades en emplear estas normas, pero su naturaleza empírica tiende a oscurecer el hecho de que se han obtenido por medio de los mismos conocimientos sobre el fallo por fatiga, que se discutieron en la unidad 3. Naturalmente, para las estructuras a las que se refieren estas normas, las tensiones reales no pueden exceder a las tensiones permisibles; de otro modo, el proyectista es legalmente responsable. Pero en general, las normas tienden a disimular el margen real de seguridad empleado. Por otra parte, si se

emplea el conocimiento total disponible para proyectar, digamos, una máquina, se sabe el margen de seguridad real con cierta precisión y también la dispersión que ha de esperarse. Por tanto, con objeto de recalcar y reforzar las nociones fundamentales, utilizaremos también los métodos de la unidad 3 en el proyecto de elementos soldados frente a la fatiga. Los coeficientes de reducción de la resistencia a la fatiga, relacionados en la tabla 5-9, fueron propuestos por Jennings y se sugiere su empleo.

Tabla 5-9: Coeficientes de reducción de resistencia a la fatiga

4. Como afecta la fatiga a las soldaduras:En las estructuras metálicas soldadas, es casi seguro que las roturas de fatiga comenzaran a propagarse a partir de las soldaduras y no desde otras uniones debido a que:La mayor parte de los proceso de soldadura dejan minúsculas discontinuidades metalúrgicas a partir de las que pueden propagarse las fisuras. Como resultado de ello, el periodo inicial, que normalmente es necesario para que aparezca un fisura en un material forjado, es o muy corto o inexistente. De esta manera, las fisuras pasan la mayor parte de su vida propagándose, es decir, haciéndose más largas.La mayor parte de las soldaduras estructurales presenta un perfil sin pulir. Normalmente, los cambios acusados de dirección se localizan en los bordes de las soldaduras a tope y en los bordes y primeros cordones de las soldaduras en ángulo. Esos puntos ocasionan concentraciones de tensión locales del tipo que se muestra en la figura 2. Por lo tanto, las pequeñas discontinuidades cercanas a estos puntos reaccionaran igual que si se encontraran en un elemento sometido a mayor tensión y se propagaran con más rapidez.

5. Aplicación de la soldadura: La soldadura por fricción en componentes aeronáuticos:

Los nuevos métodos de soldadura por fricción se están implementando de una manera cada más extendida en la fabricación de motores aeronáuticos. Los procesos de unión en estado sólido proporcionan una soldadura de alta calidad y beneficios económicos.Las aleaciones de titanio de alta resistencia son de gran interés en la construcción de estructuras y componentes que requieran un peso mínimo, especialmente en el sector aeronáutico. Para aplicaciones de lato rendimiento se requiere de una mayor combinación de dureza y resistencia, y por esta se han desarrollado los procesos de soldadura en estado sólido.

Soldadura de plásticos por láser:Reconociendo que la soldadura por láser se está convirtiendo en uno de los medios más importantes para unir plásticos. Concebido como un sistema de unión por láser robusto y fiable, el sistema laser de Brason está diseñado para proporcionar lo máximo en el campo de la soldadura sin partículas y de alta calidad para una amplia gama de termoplásticos.

Construcción de Nave Orion con Soldadura de Fricción:El equipo está usando un método conocido como soldadura de fricción. Esta técnica fue utilizada por primera vez por la NASA para construir los tanques externos del transbordador espacial, y crea las soldaduras sin fisuras, produciendo una unión más fuerte y más duradera que las técnicas de soldaduras convencionales. El proceso utiliza el calor de fricciono ara transformar las aleaciones de aluminio u litio que conforman Orin de un estado sólido a une estado parecido al plástico antes de llegar al punto de fusión, y luego se somete a presión en conjuntó para terminar el proceso. Este tipo de soldadura garantiza la integridad estructural óptima para los entornos hostiles del espacio.

Bibliografía

http://www.europapress.es/ciencia/noticia-nasa-da-iniciada-construccion-primera-nave-orion-20110912182911.html

http://www.eumed.net/libros-gratis/ciencia/2013/14/resistencia-uniones-soldadas.html

http://www.webaero.net/ingenieria/estructuras/metalica/bibliografia_documentacion/itea/TOMO14.pdf

http://www.revistatope.com/164_art_FICEP_Soldadura.html

Notiaceso, Proceso de Soldadura

http://www.indura.net/_file/file_1774_manualdeacerosinoxidableparasoldadores%20indura.pdf