Metalurgia de la soldadura

METALURGIA DE LA SOLDADURA

Propiedades de los metales de importancia para el soldadorPropiedades fsicasResistencia

Resistencia, o resistencia mecnica, es la capacidad de un metal para oponerse a su destruccin bajo la accin de cargas externas. El valor de la resistencia indica la fuerza que se requiere para vencer los ligamentos que mantienen unidas las molculas que forman las estructuras de los cristales. Las fuerzas externas que se pueden presentar en los metales son las de compresin, tensin, torsin, corte o cizalleo y flexin.

ElasticidadEs la capacidad de un metal de volver a su forma original cuando se suprime la fuerza que lo estira, tuerce o aplaste.DuctilidadUn material dctil es aquel que puede deformarse permanentemente sin romperse o sin fallar.

FragilidadLa fragilidad es la propiedad contraria a la ductilidad. Los materiales frgiles son substancias que fallan sin deformacin permanente apreciable. Una substancia frgil tiene tambin baja resistencia al choque o al impacto, o sea, a la aplicacin rpida de fuerzas. Un ejemplo de metal frgil es la fundicin blanca ordinaria de hierro.

4TenacidadEs la propiedad de un metal que le permite soportar esfuerzo considerable, aplicado lenta o sbitamente, en forma continuada o intermitente, y deformarse antes de fallar. La prueba que se usa con ms frecuencia para determinar la tenacidad de los metales es la prueba de impacto.

DurezaLa dureza es una propiedad con la que debe estar perfectamente familiarizado el soldador. El calor de la soldadura puede cambiar la dureza de los metales que se estn soldando, o el resultado final puede ser una diferencia en dureza entre el metal de soldadura depositado y el metal base. La dureza es la capacidad que tiene un metal para resistir la indentacin o la penetracin.

Propiedades qumicasDe las muchas propiedades qumicas de un metal, la de importancia para el soldador es la capacidad de metal para resistir la corrosin.

CorrosinEs la prdida paulatina de los metales por combinacin lenta y gradual con otros elementos y compuestos qumicos. La resistencia a la corrosin es la capacidad de un metal para resistir tal ataque. El ataque qumico puede ser producido por un gas o un lquido, ya sea en caliente o en frio. Un gas comn, o una combinacin d gases, como el aire, o un lquido comn, como el agua, pueden hacer que los metales se destruyan por corrosin.

Propiedades trmicasLas propiedades trmicas de importancia para el soldador son la conductividad trmica, el coeficiente de dilatacin trmica, la fusibilidad, y el calor de fusin.

Conductividad trmicaLa conductividad trmica es una medida de la rapidez a la que fluye el calor por el interior de un material. Se expresa frecuentemente en Btu( unidades trmicas britnicas).

Dilatacin trmicaEs el aumento en las dimensiones de un cuerpo debidas a un cambio de su temperatura.

FusibilidadEs una medida de la facilidad de fusin.Calor de fusinEs la cantidad de energa necesaria para cambiar un material de slido a lquido.

Aspectos metalrgicos de la soldaduraLos aspectos metalrgicos de lo que tiene lugar en la zona de soldadura durante el enfriamiento difieren algo de los que se observan durante el enfriamiento de una pieza fundida.

En la soldadura, el metal fundido se solidifica en cuestin de segundos. La cantidad d metal rara vez excede de una pulgada cbica. La fuente de calor y el pocillo de material fundido tienen una temperatura considerablemente ms elevada que en los hornos de fusin. Como resultado del enfriamiento rpido del pocillo de soldadura, las reacciones qumicas que se inician en el metal fundido y en la escoria no tienen tiempo para completarse.

Diagrama d zona afectada por el calor (HAZ)

Diagrama d zona afectada por el calor (HAZ)

Adyacente a la soldadura se encuentra una zona de fusin incompleta (1) en la que el metal se calienta hasta una temperatura elevada y se forman granos gruesos. Al alejarse de la soldadura (2), la temperatura y la magnitud del sobrecalentamiento, y por tanto tambin el tamao del grano. En el campo de normalizacin (3) el grano es fino, ya que el tiempo de calentamiento no es lo suficientemente largo para que se produzca entrecrecimiento entre los granos austenticos, y el enfriamiento subsecuente expulsa los granos finos de perlita y ferrita.Diagrama d zona afectada por el calor (HAZ)

El campo de normalizacin va seguido por una zona de recristalizacin incompleta (4), en que los granos de perlita se descomponen en granos an ms finos. La zona recristalizacin (5) se caracteriza por la recuperacin de los granos deformados por rodado. Las alteraciones estructurales que ocurren en el rea afectada por el calor varan generalmente con el contenido de carbono y de elementos de aleacin en un acero. Metalurgia de la soldadura

Clasificacin de los procesos de soldadura

INTRODUCCIN A LA SOLDABILIDADSOLDABILIDAD DE LOS ACEROS AL CARBONO Y DE BAJA ALEACINEl acero

El acero es bsicamente una aleacin de hierro, carbono y otros elementos; el carbono es uno de sus principales elementos qumicos, que influye considerablemente sobre sus propiedades y caractersticas. La soldabilidad de los aceros depende en alto grado del porcentaje de carbono que contengan. A mayor cantidad de carbono presente en la aleacin se dificulta la soldadura, y a menor carbono aumenta la soldabilidad del material.

Clasificacin de los aceros

Aceros al carbonoAceros aleados

Aceros al carbonoSon denominados simplemente aceros al carbono, cuando no se especifican ni se garantizan otros elementos aleantes que pudieran contener. Estos aceros obtienen sus propiedades especficamente de su contenido de carbono.

Se clasifican, segn el porcentaje de carbono, en:

Aceros de bajo carbono: Son todos los tipos de acero que contienen entre 0,05 y 0,30% de carbono. En nuestro medio son conocidos como aceros dulces o simplemente como fierro dulce o fierro.Aceros de mediano carbono: Son todos los tipos de acero que contienen entre el 0,30 - 0,45% de carbono.

Aceros al carbonoAceros de alto carbono: Son todos los tipos de acero que poseen entre 0,45 y 0,90% de carbono.

Aceros de herramientas: Son los aceros que poseen entre el 0,90 y el 1,50% de carbono; generalmente ya contienen otros elementos de aleacin, que les proporcionan o mejoran sus propiedades.

Aceros aleadosCon este nombre son conocidos todos los aceros que, adems de contener un determinado porcentaje de carbono, silicio, manganeso, azufre, fsforo, fierro,tienen otros elementos que hacen que el acero adquiera propiedades y caractersticas que comnmente no poseen los aceros ordinarios al carbono.

Se clasifican en dos grupos:

Aceros de baja aleacinAceros de alta aleacin

Aceros de baja aleacinAceros de baja aleacin: Son todos los aceros, cuya suma total de elementos de aleacin no sobre-pasan el 10%, siendo hierro el restante. Algunos de estos aceros son: acero naval, Cor-Ten, T-1, C1320, 3120, E2517, etc.

Aceros de alta aleacin: Son todos los aceros, cuya suma total de elementos de aleacin sobrepasa el 10%, llegando en algunos casos hasta porcentajes superiores al 40%; tal es el caso de los aceros inoxidables.

Soldabilidad de los aceros de bajo contenido de carbonoEstos aceros pueden soldarse con cualquiera de los procesos conocidos.Todos los aceros de bajo carbono son soldables con arco elctrico.Si el contenido de carbono es demasiado bajo, no resulta conveniente aplicar soldadura de alta velocidad (