Tema 12. Soldadura I
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INGENIERÍA DE FABRICACIÓN SOLDADURA
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INGENIERÍA DE FABRICACIÓN
SOLDADURA
Soldadura
12.2
Tema 12 INTRODUCCIÓN A LA SOLDADURA
12.1 Introducción
Las técnicas de unión engloban los diferentes procedimientos que permiten realizar la
fijación de partes que han de someterse a unas condiciones de trabajo o carga comunes.
Los sistemas de unión se pueden clasificar atendiendo a su carácter, en permanentes o
desmontables, y en base al método de unión en:
Por soldadura se entiende una unión continua y homogénea, a nivel local o global, de
materiales, con o sin aplicación directa de calor y con o sin la adición de material de
aportación.
La soldadura empezó siendo un valioso procedimiento para la reparación de piezas rotas,
pero actualmente tiene más importancia como procedimiento constructivo. El término
soldadura lo podemos definir como la unión mecánicamente resistente de dos o más piezas
metálicas diferentes.
La primera manifestación de ello, aunque poco tiene que ver con los sistemas modernos, se
remonta a los comienzos de la fabricación de armas. Los trozos de hierro por unir eran
calentados hasta alcanzar un estado plástico, para ser así fácilmente deformados por la
acción de golpes sucesivos.
Soldadura
12.3
Los diversos trozos o piezas metálicas que se deseen fijar permanentemente entre si, deben
ser sometidas a algún proceso que proporcione uniones que resulten lo más fuertes
posibles. Es aquí cuando para tal fin, los sistemas de soldadura juegan un papel primordial.
El calor necesario para unir dos piezas metálicas puede obtenerse a través de distintos
medios. Podemos definir dos grandes grupos. Los sistemas de calentamiento por
combustión con oxígeno de diversos gases (denominados soldadura por gas), y los de
calentamiento mediante energía eléctrica (por inducción, arco, punto, etc.).
Las uniones logradas a través de una soldadura de cualquier tipo, se ejecutan mediante el
empleo de una fuente de calor (una llama, un sistema de inducción, un arco eléctrico, etc.).
Para rellenar las uniones entre las piezas o partes a soldar, se utilizan varillas de relleno,
denominadas material de aporte (MA) o electrodos, realizadas con diferentes aleaciones, en
función de los metales a unir.
En la soldadura, las dos o más piezas metálicas son calentadas junto con el material de
aporte a una temperatura correcta, entonces fluyen y se funden conjuntamente. Cuando se
enfrían, forman una unión permanente. La soldadura así obtenida, resulta tan o más fuerte
que el material original de las piezas, siempre y cuando la misma esté realizada
correctamente.
La soldadura como técnica de unión presenta una serie de ventajas e inconvenientes frente
a las uniones atornilladas o roblonadas:
Ventajas Inconvenientes
- Simplicidad de diseño - Selección de materiales acertada
- Reducción de peso - Seguridad del proyecto
- Rapidez de ejecución - Aplicación correcta
- Economía de material - Riguroso control de operarios y de obra
- Facilidad de reparación - No desmontable
12.2 Clases de soldadura
Una clasificación de los tipos de soldadura es el siguiente:
Los procedimientos actualmente conocidos para la soldadura de metales pueden clasificarse
en: heterogéneas y homogéneas.
Soldadura
12.4
12.2.1 Soldadura heterogénea
Las soldaduras heterogéneas son las que se efectúan entre materiales (metales base MB)
de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación (MA). O bien cuando los metales unidos
son iguales, pero distinto el metal de aportación.
La soldadura se realiza mediante la aportación de un material cuyo punto de fusión es
inferior al del MB. La soldadura fundida penetra entre las superficies a soldar por acción
capilar siempre que su distancia se conserve por debajo de ciertos límites. Pueden unirse
aceros, fundiciones, metales y aleaciones no férreas, y metales y aleaciones heterogéneas.
Se disponen gran número de aleaciones (temperatura de fusión entre 100 y 1100 ºC). Dentro
de las soldaduras heterogéneas vamos a estudiar las denominadas Fuerte-Blanda.
Soldadura fuerte: el MA tiene un punto de fusión alto (siempre superior al de los
materiales a soldar). Las temperaturas de trabajo llegan hasta 800 ºC.
Soldadura blanda: el MA tiene un punto de fusión bajo, menor a 450 ºC.
12.2.2 Soldadura homogénea
Las soldaduras homogéneas son las que tanto los materiales que se sueldan como el metal
de aportación son de la misma naturaleza. Si las soldaduras se efectúan sin metal de
aportación se denominan autógenas.
Dentro de las soldaduras homogéneas podemos distinguir dos tipos:
Soldadura por fusión: son procedimientos en los cuales la unión de los metales se
efectúa a temperatura superior a la de líquido del metal base y del de aportación. Se
caracteriza, pues, por la presencia de una fase líquida, consecuencia de la fusión del
metal base y del de aportación (cuando se utiliza este).
Soldadura sin fusión: se caracteriza por la ausencia de fase líquida. La energía
calorífica se emplea para aumentar la temperatura, no para fundir. La unión
metalúrgica se obtiene por las fuerzas de atracción interatómica, por tanto no es una
pegadura (adhesivos) sino soldadura. Consiste en producir una deformación entre las
superficies a soldar, suficiente para obtener la unión (rompiendo la capa superficial).
Según la forma de aplicación de la energía se obtienen los diferentes tipos ya citados
en el esquema; forja, presión, explosión, etc.
12.3 Tipos de uniones
En la siguiente tabla [Tabla 12.1.] se representan los siguientes cinco tipos de unión:
Tabla 12.1. Tipos de unión
Unión a tope Unión en T Unión a solape Unión a canto Unión en esquina
Soldadura
12.5
12.4 Tipos de soldaduras
Los tipos de soldadura más utilizados son:
Soldaduras a tope [Figuras 12.1. y 12.2.]: son las realizadas sobre uniones a tope,
independientemente de la forma del chaflán, que podrá ser plano, en bisel, en V,…
Figura 12.1. Soldadura a tope con Figura 12.2. Soldadura a tope con
chaflán en V chaflán plano
Soldaduras en ángulo [Figuras 12.3. y 12.4.]: son las que unen dos superficies que
forman entre sí un ángulo aproximadamente recto en una unión en T, a solape o en
esquina. Los cantos de las piezas a unir son planos.
Figura 12.3. Soldadura en ángulo Figura 12.4. Soldadura en ángulo
sobre unión en T sobre unión a solape
Soldaduras en ángulo con chaflán [Figura 12.5.]: una de las piezas sobre las que se
realiza la soldadura tiene los bordes preparados, de esta forma se facilita la
preparación.
Figura 12.5. Soldadura en ángulo con chaflán
Soldaduras de tapón y en ojal [Figuras 12.6. y 12.7.]: las soldaduras de tapón y en
ojal son similares en diseño pero diferentes en forma. En ambos casos se realiza un
taladro en una de las piezas a unir.
Figura 12.6. Soldadura de tapón Figura 12.7. Soldadura en ojal
Soldaduras de recargue [Figura 12.8.]: soldadura efectuada sobre una superficie, en
contra posición a la realizada en una unión, para obtener unas dimensiones o
propiedades deseadas (en general, aumentar la resistencia al desgaste o a la
corrosión).
Soldadura
12.6
Figura 12.8. Soldadura de recargue
Soldaduras por puntos [Figuras 12.9. y 12.10.]: soldadura efectuada en piezas
solapadas y cuya forma es aproximadamente circular.
Se puede realizar en la intercara entre las dos piezas mediante soldeo por
resistencia, o mediante un proceso capaz de producir la fusión de ambas piezas a
través de una de ellas; normalmente mediante soldeo por haz de electrones o soldeo
por arco.
Figura 12.9. Soldadura por puntos Figura 12.10. Soldadura por puntos
por resistencia por arco
Soldaduras de costuras [Figuras 12.11. y 12.12.]: soldadura continua efectuada en
piezas solapadas.
Se puede realizar entre las superficies de contacto mediante soldeo por resistencia, o
mediante un proceso capaz de fundir ambas piezas a través de una de ellas,
normalmente mediante soldeo por haz de electrones o soldeo por arco.
Figura 12.11. Soldadura de costuras Figura 12.12. Soldadura de costuras
por resistencia por arco
12.5 Preparaciones de soldeo
Consisten en dar forma apropiada a los bordes a unir. Son función de:
- Espesor a unir - Metal a soldar
- Forma y dimensiones de las piezas - Métodos de soldadura
- Elementos disponibles de trabajo - Posición de soldeo
- Cualidades requeridas a la unión
La preparación de bordes tiene una gran importancia en el comportamiento mecánico de la
unión puesto que un mal diseño o ejecución puede originar tensiones de trabajo no
deseables. El otro factor que podemos considerar también es la importancia económica de la
Soldadura
12.7
preparación tanto por el tiempo a emplear, como por el consumo de materiales. Las
preparaciones se pueden realizar tanto con técnicas de oxicorte como de mecanizado.
El chaflán de una soldadura es la abertura entre las dos piezas a soldar que facilita el
especio para contener la soldadura. Las geometrías más usuales son [Figura 12.13.]:
Figura 12.13. Tipos de preparaciones de soldeo
12.6 Terminología
Para definir correctamente el chaflán de las piezas que se van a soldar, deben ser
identificadas todas sus dimensiones [Figura 12.14.]:
Figura 12.14. Geometría del chaflán de una soldadura
12.6.1 Términos asociados a la soldadura en ángulo
Las dimensiones más importantes asociadas a una soldadura en ángulo son [Figura 12.15.]:
CChhaafflláánn ppllaannoo
ssiimmppllee ((rreeccttoo))
CChhaafflláánn eenn bbiisseell
ssiimmppllee oo eenn YY
((mmeeddiiaa VV))
CChhaafflláánn eenn bbiisseell
ddoobbllee oo eenn KK
CChhaafflláánn eenn
JJ ssiimmppllee
CChhaafflláánn eenn
JJ ddoobbllee CChhaafflláánn eenn
UU ddoobbllee
CChhaafflláánn eenn
UU ssiimmppllee
CChhaafflláánn eenn
VV ddoobbllee
CChhaafflláánn eenn
VV ssiimmppllee
RReeddoonnddeeaaddoo
Canto
rebordeado
Canto
rebordeado
Soldadura
12.8
Figura 12.15. Terminología de las soldaduras en ángulo
Una soldadura en ángulo estará definida por su garganta y su lado, estando ambas
dimensiones relacionadas: siendo a la garganta y z el lado.
Las soldaduras en ángulo intermitentes pueden ser enfrentadas o alternadas, siendo sus
dimensiones más comunes las de la figura 12.16.
Figura 12.16. Terminología de las soldaduras en ángulo intermitentes
12.6.2 Cara y raíz de una soldadura
La figura 12.17. representa la cara y la raíz de una soldadura, junto con el sobreespesor en
ambas.
Figura 12.17. Cara y raíz de una soldadura
12.7 Posiciones de soldeo
Por posición de soldeo se entiende la situación espacial de los bordes que se van a unir, ya
que dicha posición va a influir decisivamente en la facilidad o dificultad con que se va a
ladoz
z
penetración
lado
agarganta
cara de la
soldadura
acuerdo de
soldadura
raíz de la soldadura
soldadura en ángulo
az ·2
longitud
espaciadopaso
Soldadura en ángulo intermitente alternada
Soldadura en ángulo intermitente enfrentada
Raíz de soldadura Sobreespesor en la raíz
Sobreespesor en la cara
Cara de la soldadura
Acuerdo de soldadura
Soldadura
12.9
realizar el cordón de soldadura y, por ello, la mayor o menor capacidad mecánica de la
unión, en función del procedimiento empleado.
Al igual que en el caso de las preparaciones, las posiciones se pueden clasificar entre a tope
(o chaflán) y en ángulo, y dentro de cada una de ellas, se distingue entre en posición plana,
horizontal (o cornisa), vertical y en techo.
12.7.1 Soldadura a tope
Dentro de las soldaduras a tope se tienen las siguientes posiciones de soldeo:
Posición plana Posición horizontal Posición vertical Posición bajo techo
12.7.2 Soldadura en ángulo
Dentro de las soldaduras en ángulo se tienen las siguientes posiciones de soldeo:
Posición plana Posición cornisa Posición vertical Posición bajo techo
12.8 Soldadura heterogénea: soldeo fuerte y blando
El soldeo fuerte-blando se define como la unión de metales en el que el material de
aportación tiene menor punto de fusión (y distintas características físico-química) que el
metal base, realizándose la unión soldada mediante la fusión del metal de aportación, el cual
se distribuye entre las superficies de la unión, muy próximas entre sí, por capilaridad.
El soldeo fuerte se distingue del soldeo blando por la temperatura de fusión del metal de
aporte. El soldeo fuerte utiliza aportaciones con punto de fusión por encima de 450 ºC y el
soldeo blando por debajo de dicha temperatura.
Se pueden hacer una comparativa entre el soldeo fuerte y el soldeo blando en cuanto a sus
características y sus aplicaciones [Tabla 12.2.]:
Soldadura
12.10
Tabla 12.2. Características del soldeo fuerte y blando
Soldadura fuerte Soldadura blanda
Tfusión M.A. > 450 ºC < 450 ºC
Metales Cobre, plata, oro, níquel, magnesio,
aluminio Estaño, plomo, zinc, cadmio
Características * Buena resistencia mecánica * Baja resistencia mecánica
* Peligro de corrosión
Aplicaciones
* Unión entre metales de composición
diferente
* Unión plaquitas de corte
* Recargue de piezas
* Asegurar estanqueidad
* Contactos de conexiones eléctricas
* Circuitos impresos
12.8.1 Metal de aportación MA
El metal de aportación es el metal que se añade cuando se realiza el soldeo fuerte o blando.
Las características que debe cumplir el metal de aportación son:
Capacidad de mojar al M.B.
Apropiada temperatura de fusión (inferior a la del metal base) y buena fluidez para
permitir su distribución
Punto de fusión compatible con el metal a soldar
Apropiada resistencia mecánica y a la corrosión en estado normal de servicio
Cada MA se usará para un rango de temperaturas determinado, el rango de temperaturas
depende de su composición química y está limitado inferiormente por su temperatura de
fusión. Para cada metal base se debe elegir cuidadosamente el metal de aportación.
12.8.1.1 Métodos de aplicación del metal de aportación
El MA puede aplicarse durante el soldeo manualmente o bien ser presituado antes del
trabajo. En el caso de producción masiva el MA debe presituarse, para así asegurar una
cantidad uniforme de metal de aporte en cada unión.
Existen formas estándar de MA como pueden ser varillas, rollos de alambre, polvos,
láminas,… Dependiendo del diseño de la unión, método de calentamiento y nivel de
automatización se podrá utilizar una u otra.
Figura 12.18. Métodos de colocación del metal en forma de alambre. Situación del metal
antes de soldar y resultado después de soldar.
Soldadura
12.11
En la figura 12.18 se muestra un ejemplo de cómo se presitúa el metal de aportación en
forma de alambre y también se muestra como queda el cordón después del soldeo.
12.8.2 Fundentes
El fundente tiene un papel fundamental en el soldeo fuerte y en el soldeo blando. Cada
fundente tiene un rango de temperaturas recomendado. Los fundentes son mezclas de
muchos compuestos químicos, y se suelen suministrar en forma de polvo, pasta o líquido.
El fundente debe aplicarse después de la limpieza de las piezas. En muchas ocasiones es
útil precalentar el fundente (50-60 ºC) antes de su aplicación porque de esta forma se mejora
el mojado.
Las funciones principales de los fundentes son:
Fundir a temperatura inferior a la de la soldadura
Disolver la película de óxido o combinarse con ella para dar escoria
Recubrir la superficie metálica para evitar que vuelva a oxidarse
Dejarse desplazar fácilmente por la soldadura fundida
El residuo no debe ser corrosivo ni higroscópico
Se deposita el fundente sobre el metal base y se calienta hasta que se funde y limpia la
superficie de oxido, que queda protegida contra la oxidación por el fundente líquido.
En un punto de la unión se funde la varilla de aportación que desplaza al fundente líquido,
porque la atracción entre el MB y el MA es varias veces superior a la del fundente y el MB, el
metal se distribuye entre los MB por capilaridad. Así se produce la unión del MA y el MB al
solidificar el MA. Una vez finalizada la operación, los residuos se deben eliminar para evitar
la corrosión de las piezas. Como la mayoría de los fundentes se disuelven en agua, el
método más fácil para retirar el fundente es mediante agua caliente, sumergiendo la pieza en
agua caliente, una vez que el MA ha solidificado totalmente.
12.8.3 Diseño de las uniones
Los tipos de unión básicos utilizados son [Figura 12.19.]:
• A solape: son las que proporcionan mayor resistencia en la unión. El solape suele variar
de una a tres veces el espesor de la pieza más delgada.
• A tope: no tienen la resistencia de la unión a solape. Se usan cuando las condiciones de
servicio no son muy severas.
• Con chaflán inclinado o escarpado: es una mezcla de las dos anteriores y sus
propiedades son intermedias.
Figura 12.19. Diseño de uniones
Soldadura
12.12
Es necesario mantener un espacio adecuado entre los dos metales para que la acción
capilar se produzca de forma eficaz. Por lo general este espacio debe ser reducido. Este
espacio está directamente relacionado con la tensión que soportará la soldadura.
Si el espacio es demasiado estrecho se le hará difícil al MA distribuirse adecuadamente por
toda la unión y su fortaleza se reducirá. También se reducirá la fortaleza si el espacio es
demasiado amplio.
12.8.4 Preparación de las piezas antes del soldeo
12.8.4.1 Limpieza
La limpieza para lograr superficies libres de óxidos y grasas es imprescindible para asegurar
una unión de calidad y favorecer la uniformidad en la atracción capilar.
Los métodos de limpieza se suelen dividir en dos categorías, químicos y mecánicos. En los
químicos se utilizan disolvente, ácidos o detergentes, y en los mecánicos se emplea el
esmerilado, limado, soplado, cepillado,…
12.8.4.2 Recubrimiento de superficies
A veces se realiza un recubrimiento de las superficies de las piezas con un material que
tenga mejores aptitudes para el soldeo que el metal base.
Las ventajas son que el soldeo es más rápido y uniforme y se evita el empleo de fundentes
ácidos fuertes. Este procedimiento se utiliza mucho en aquellos materiales que tienen una
película de óxido que se retira con dificultad, como aluminio, bronces de aluminio o aceros
muy aleados.
12.8.5 Procesos de soldeo fuerte y blando
Se destacarán los siguientes procedimientos de soldeo fuerte y blando:
12.8.5.1 Soldeo fuerte y blando con soplete
El calentamiento del metal de aporte se consigue mediante la llama de un soplete. El soldeo
fuerte y el soldeo blando pueden llevarse a cabo con uno o más sopletes, y puede ser
manual o no.
Es necesario aplicar un fundente para realizar el decapado. Normalmente, el MA se va
introduciendo manualmente entre las partes a unir, tal y como muestra la figura 12.20.
Figura 12.20. Soldeo fuerte o blando con soplete.
12.8.5.2 Soldeo fuerte y blando por horno
Los hornos se clasifican en:
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12.13
• Horno discontinuo con aire o atmósfera controlada.
• Horno con cinta transportadora con atmósfera controlada.
• Horno de retorta.
• Horno de vacío.
La temperatura de la zona de calentamiento tiene que controlarse de un modo exacto. Los
métodos de calentamiento pueden ser con gas o petróleo, pero la mayoría lo hacen con
resistencias eléctricas.
Las dimensiones del horno se determinan por el tamaño y el peso de las piezas a soldar, así
como por su producción.
Los hornos discontinuos y los de cinta tienen una zona de precalentamiento y una zona de
calentamiento.
12.8.5.3 Soldeo fuerte y blando por inducción
Este procedimiento se utiliza cuando se necesita un calentamiento muy rápido de las piezas.
Las frecuencias que se emplean oscilan entre 50 y 450.000 ciclos por segundo. Con
frecuencias bajas, el calentamiento es más lento y la penetración del calor es mayor en el
interior de la pieza.
En este proceso se calientan las superficies de los componentes que han de unirse hasta la
temperatura de aplicación, que es suministrada por inducción utilizando una bobina
inductora. El metal de aportación se coloca previamente en la junta cuidadosamente
diseñada y la bobina se coloca de forma que todos los componentes de la junta alcancen la
temperatura de soldadura al mismo tiempo.
Las piezas a soldar se pueden colocar debajo de las bobinas o éstas pueden construirse
para que las piezas pasen a través de ellas [Figura 12.21.].
Figura 12.21. Soldeo fuerte o blando por inducción.
12.8.5.4 Soldeo fuerte y blando por resistencia
El calentamiento por resistencia se utiliza cuando hay que soldar superficies pequeñas y el
metal tiene una alta conductividad eléctrica.
El calor se produce por la resistencia que ofrecen las piezas a soldar, al paso de la corriente
de baja tensión y elevada intensidad en el punto de contacto de los electrodos, que pueden
ser de carbono, molibdeno, tungsteno o acero.
Normalmente como metal de aportación se utiliza BCuP porque no necesita fundentes.
Cuando para el soldeo fuerte se usan aleaciones de BCuP y BAg con o sin fundente, se
suelen utilizar máquinas para el soldeo por resistencia que ya existen en el mercado. Los
electrodos que se usan suelen ser de carbono o grafito.
Soldadura
12.14
12.8.5.5 Soldeo fuerte y blando por inmersión
Se distinguen 2 métodos:
Soldadura por inmersión dentro del baño de metal líquido
Este método se usa para la soldadura de montajes pequeños.
Las piezas a soldar (convenientemente preparadas), se sumergen en un baño de metal
de aportación fundido, sobre el que se sostiene una capa de fundente.
Antes de sumergir la pieza a soldar debe de limpiarse. Cuando se introduce la pieza no
debe de producir un descenso de la temperatura del baño por debajo de la necesaria
para soldar.
Soldadura por inmersión dentro del baño de fundente líquido.
Este método se utiliza con un recipiente metálico o cerámico para el fundente y un
método de calentamiento para mantenerlo líquido. El calor puede aplicarse
externamente mediante sopletes o resistencia eléctrica.
Las piezas se limpian antes de introducirlas en el baño y se coloca el metal de
aportación. Al sacar la pieza cierta cantidad de fundente queda adherido a ella, por lo
que tiene que escurrirse bien. Una vez enfriada el fundente solidificado se debe
eliminar.
12.9 Soldadura con gas
La soldadura a gas con soplete, que coloquialmente también recibe el nombre de soldadura
autógena, es el proceso de soldeo más antiguo que se conoce. Hoy día se continúa
utilizando cuando no se puede disponer de un equipo para soldar eléctricamente o por
razones de accesibilidad, pues la varilla a fundir puede acodarse sin dificultades. Para la
fusión se emplea el calor procedente de una llama obtenida por la combustión de un gas.
Los gases juegan un papel importante en la consecución de temperaturas elevadas, pues
son capaces de soportar temperaturas muy superiores a las que alcanzan los sólidos más
refractarios. Existen diversos procedimientos:
- Oxiacetilénica.
- Aire-Acetileno.
- Oxhídrica (gas combustible hidrógeno).
- Otros gases combustibles.
En este apartado se estudiará la soldadura oxiacetilénica por ser el procedimiento más
utilizado. En la soldadura oxiacetilénica se utiliza la llama producida por la combustión de
oxígeno con acetileno.
Las razones principales para su empleo son:
- Proporciona una temperatura máxima de 3100 ºC.
Soldadura
12.15
- La composición de los productos de la llama corresponde a unas propiedades
típicamente reductoras.
- Presenta suficiente flexibilidad y es fácilmente regulable, ya sea con exceso de
oxígeno o de acetileno, en función de los metales a unir.
- No es un producto derivado del petróleo y, por tanto, no esta sujeto a oscilaciones de
producción y precios.
12.9.1 Combustible y comburente
Como gas comburente se utiliza el oxígeno. Es un gas incoloro, inodoro e insípido que se
encuentra en el aire en un 21%. Se combina con todos los elementos excepto con el F, Au y
He. Industrialmente se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido.
Como gas combustible se utiliza el acetileno, gas incoloro de olor aliáceo característico. Es
más ligero que el aire, pues su densidad relativa es 0,91. Altamente inflamable, forma
mezclas explosivas con el aire en concentraciones entre el 2,5 y el 80 %. Es un hidrocarburo
no saturado, cuyo triple enlace le da inestabilidad frente a otros compuestos con los que
puede reaccionar con violencia. Puede respirarse en proporciones bastante elevadas sin
producir efectos crónicos.
El acetileno mezclado con el oxígeno consigue una llama de mayor temperatura que aporta
mayor calor que con cualquier otro gas.
12.9.2 Equipos de soldeo
La función de los equipos de soldeo será suministrar la mezcla de gases a una velocidad,
presión y proporción adecuadas.
El equipo oxiacetilénico consta de los siguientes elementos [Figura 12.22.]:
1) Botellas de oxígeno y de acetileno.
Recipientes cilíndricos, de acero, con tratamiento de normalización posterior a su
fabricación; de una pieza, sin soldaduras, destinados a conservar y transportar gases a alta
presión; o soldados para gases licuados. El Acetileno se transporta disuelto con acetona
junto con un material poroso porque es muy peligroso comprimirlo. El oxígeno puede ir en
estado líquido o gaseoso (presión de 150 Kg/cm2).
2) Manorreductores de presión y válvulas de seguridad
Tanto el oxígeno como el gas se encuentran en la botella a presiones superiores a la de
utilización; para reducir estas presiones y obtener las de trabajo se emplean los
manorreductores. De ellos depende el correcto suministro de gases y la seguridad del
operario.
Van provistos de dos manómetros, el de alta que indica la presión del gas en la botella, y el
de baja que suministra la presión de salida del gas.
3) Mangueras para cada gas.
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12.16
Las mangueras son tubos flexibles de goma por cuyo interior circula cada gas. Son las
encargadas de transportar dicho gas desde las botellas hasta el soplete. Deben ser de
caucho de buena calidad y resistentes al corte y abrasión.
Diámetro interior 4 – 9 mm para O2 y 6 – 11 mm para el gas
Espesor 4,5 – 5,5 mm para O2 y 2,5 mm para el gas
Longitud 5 m y totalmente desplegada en uso para permitir libertad de movimientos
Manguera del oxígeno: azul o verde, con rosca a derechas al soplete
Manguera del acetileno: rojo o marrón, con rosca izquierdas al soplete
4) Soplete.
La misión del soplete será asegurar la correcta mezcla del gas combustible con el oxígeno,
teniendo lugar la combustión al salir ambos por el extremo de la boquilla. La velocidad
mínima debe ser 150 m/s, a fin de superar la de propagación de la llama y evitar que esta se
encienda en el interior del soplete, lo que produciría una detonación.
Los componentes del soplete son el mango con dos tubos, la cámara donde desembocan
los gases para que se mezclen y la boquilla.
5) Válvulas antirretroceso
Cuando se produce un retroceso de la llama, ésta se introduce en el soplete, pudiendo llegar
incluso a los cilindros y provocar su explosión.
Las válvulas antirretroceso previenen:
- La entrada de oxígeno o aire en el conducto y cilindro que suministra el acetileno.
- El retroceso de llama dentro del soplete, manguera, tubería, cilindros, o depósitos.
- El suministro durante o después de un retroceso de llama (si el retroceso ha sido
leve, no se corta el suministro, sólo se corta si aumenta la temperatura 90 ó 100 ºC).
La colocación ideal es a la entrada del soplete, pero como alternativa se colocan a la salida
de los manorreductores, para dar una mayor facilidad de manejo del soplete.
Figura 12.22. Equipo de soldeo oxiacetilénico.
12.9.3 Características de la llama oxiacetilénica
La llama se obtiene haciendo llegar a un soplete, que asegura su mezcla íntima, los gases
acetileno y oxígeno.
Soldadura
12.17
La llama se produce en el extremo de la boquilla del soplete por la combustión teórica de un
volumen de acetileno con un volumen de oxígeno. En la práctica, de 1,1 a 1,3 según la
potencia del soplete. En esta llama se ponen de manifiesto los fenómenos de luz y calor, y
para que esto se produzca es preciso que por un medio auxiliar cualquiera, se alcance, en
una porción de sustancia, la temperatura de inflamación (variable, dependiendo de la
sustancia).
Las llamas utilizadas en la soldadura autógena de los metales y sus aleaciones presentan
las siguientes zonas [Figura 12.23.]:
a) Mezcla de combustible: mezcla preliminar de combustible, ya sea vapor o gas, con
oxígeno, en una proporción determinada para cada combustible, pero variable con
cada uno de ellos, propiedad que se denomina poder de combustión.
b) Cono o Dardo: es donde la mezcla se calienta hasta la temperatura de inflamación.
Es de color blanco deslumbrante y su contorno está claramente delimitado. Es donde
se produce la combustión del acetileno con el oxígeno.
c) Zona de trabajo: es la zona más importante de toda la llama, pero no se puede
reconocer ópticamente. Es la zona donde se localiza la temperatura más alta y aquí se
realiza el soldeo de la pieza.
d) Penacho: es donde se produce la combustión con el oxígeno del aire de la
atmósfera, de todos los productos que no se han quemado antes, en una combustión
más o menos completa.
Figura 12.23. Zonas características de la llama oxiacetilénica.
12.9.3.1 Tipos de llamas
Se distinguen tres tipos de llamas [Figura 12.24.]:
Carburante: Exceso de acetileno. Penacho blanco, alargado y arde irregularmente.
Neutra: Cantidad similar de oxígeno y acetileno. Dardo definido, blanco y penacho
sombreado
Oxidante: Exceso de oxígeno. Dardo azulado y corto.
Llama neutra Llama carburante Llama oxidante
Soldadura
12.18
Figura 12.24. Tipos de llamas.
12.9.4 Métodos operatorios
En el soldeo oxigás se utilizan las técnicas de soldeo a izquierdas o hacia delante y a
derechas o hacia atrás.
12.9.4.1 Método clásico (a izquierdas)
Se llama también soldadura hacia adelante. El soplete se mueve, en la dirección del avance,
con la varilla del metal de aportación delante de ella, por lo que el metal fundido cae sobre
una zona aún no calentada por la llama, siendo el método mas utilizado para soldar
cualquier metal o aleación. Las posiciones relativas del soplete y la varilla se representan en
la figura 12.25.
La varilla, durante su fusión, habrá de efectuar ligeros movimientos transversales para que
deposite el metal en el sentido longitudinal del cordón. Es aplicable a todo metal con
pequeños espesores (hasta 6 mm). La soldadura es fácil y de buena penetración ofreciendo
el cordón un buen aspecto. Por otra parte es un procedimiento lento y produce mayores
deformaciones.
Figura 12.25. Soldadura a izquierdas o hacia delante
12.9.4.2 Método a derechas (hacia atrás)
En este caso, en el sentido del movimiento del soplete, la varilla de metal de aportación
queda detrás de éste, o sea, opuesta al del método anterior, con lo que el metal fundido cae
en la zona ya calentada, posibilitando una mayor penetración [Figura 12.26.].
Se aplica a mayores espesores, de hasta 15 mm, permitiendo una gran velocidad de
ejecución con un menor consumo de gases y de material de aporte. Como deficiencias
puede indicarse que no es recomendable para espesores menores de 6 mm por el notable
riesgo de desfondamiento.
Figura 12.26. Soldadura a izquierdas o hacia delante
