SOLDADURA

SOLDADURA

La soldadura es un proceso de ensamble de metales en el que la coalescencia se obtiene por calor y/o presin. Tambin se pude definir como una liga metalrgica efectuada por fuerzas de atraccin entre tomos.

PROCESOS DE SOLDADURA

I. Soldadura fuerte

a) Soplete

b) Horno

c) Induccin

d) Resistencia

e) Inmersin

f) Infrarrojo

II. Soldadura por forja

a) manual

b) mquina

1. por laminado

2. con martinete

3. con matriz

III. Soldadura con gas

a) Aire- acetileno

b) Oxiacetileno

c) Bajo presin

IV. Soldadura por resistencia

a) de puntos

b) de costura

c) de resaltes

d) a tope

e) chisporroteo

f) percusin

V. Soldadura por induccin

a) alta frecuencia

VI. Soldadura por arco

a) electrodo de carbn

1. protegido

2. no protegido

b) electrodo metlico

1. protegido

a) arco protegido

b) arco por puntos

c) hidrogeno atmico

d) gas inerte

e) arco sumergido

f) de esprragos

g) electroescoria

2. no protegidos

a) metal desnudo

b) de esprragos

VII. Haz de electrones

VIII. Soldadura por lser

IX. Soldadura por friccin

X. Soldadura aluminotermica

a) bajo presin

b) sin presin

XI. Soldadura por vaciado

XII. Soldadura en fri

a) bajo presin

b) por ultrasonido

XIII. soldadura por explosin

SOLDADURA FUERTE Y LATONADO

InmersinHornoSopleteElctricaSoldadura

1. Metal

2. Qumica1. Gas

2. Elctrico1. Oxiacetileno

2. Oxihidrgeno 1. Resistencia

2. Induccin1. Soplete

2. Arco

JUNTAS COMUNES DE SOLDADURA FUERTE

TIPOS DE JUNTAS SOLDADAS. A) JUNTAS A TOPE, B) DE FORMA V SIMPLE, C) DOBLE V (PLACAS GRUESAS), D) FORMA U (FUNDICION GRUESA), E) JUNTA CON REBORDES (METAL DELGADO), F) JUNTA A TOPE CON SOBREJUNTA, G) JUNTA EN TRASLAPE, H) JUNTA TRASLAPADA CON EMPALME EN BAYONETA, I) JUNTA EN FORMA DE T (CORDONES), J) SOLDADURA EN ESQUINA (PARA PLACAS DELGADAS), K) JUNTAS ANGULARES, L) JUNTA TAPONADA O REMACHADA.

DIBUJO ESQUEMATICO DE UN SOPLETE PARA SOLDADURA OXIACETILENICA Y EL SUMINISTRO DE GAS

La soldadura es un proceso de ensamble de metales en el que la unin se obtiene por calor y/o presin. Tambin se puede definir como una liga metalrgica creada por fuerzas de atraccin entre tomos. Procesos de soldaduraSoldadura fuerte Soldadura debil Soldadura con Gas (Oxiacetilnico)Soldadura por Arco Elctrico (con electrodo revestido)Soldadura por Arco Elctrico con Gas Inerte Protector (TIG, Tungsteno Inerte Gas)Soldadura por Arco Metlico con Gas (MIG, Metal Inerte Gas)Soldadura por Arco Elctrico SumergidoSoldadura blandaEs la unin de dos piezas de metal por medio de un metal diferente que se aplica entre ellas en estado liquido a una temperatura que no excede los 430C. En este proceso ocurre una pequea aleacin con el metal base y se obtiene una resistencia adicional por adherencia mecnica.Se usan principalmente las aleaciones de plomo y estao, y para obtener mejores propiedades fsicas o para reducir precios, algunas soldaduras contienen otros elementos como el cadmio, plata, cobre o zinc.La mayora de las soldaduras blandas se hacen con cautn que es adecuado para partes pequeas y metales de bajo calibre. Se calienta el cautn y se alimenta soldadura a la junta en forma de alambre. La limpieza es importante en todas las operaciones de soldadura blanda y es necesario un fundente. Soldadura fuertese introduce una aleacin no ferrosa en estado lquido entre las piezas de metal a unir y se deja solidificar, teniendo el metal de aporte una temperatura mayor de 430C, pero menor que la temperatura de fusin del metal base.Los tipos bsicos de juntas encontrados en soldadura fuerte son los siguientes:

De las 3 juntas que se muestran, la junta en traslape es la mas resistente debido a que tiene mayor rea de contacto. Los procesos de soldadura fuerte se clasifican de acuerdo al mtodo empleado para calentar el ensamble.Una ventaja del proceso de soldadura fuerte es la de efectuar juntas en materiales difciles de soldar, en metales no similares y en secciones de metal muy delgadas.Soldadura con Gas (Oxiacetilnico) La soldadura con gas incluye todos los procesos en que se emplean gases en combinacin para obtener una flama caliente. La combinacin que ms se usa es el proceso oxiacetilnico que tiene una temperatura de flama de 3,500 C. La soldadura oxiacetilnica se produce calentando con una flama que se obtiene de la combustin del oxigeno (O2) y acetileno (C2H2), con o sin el uso de un metal de aporte. En la mayora de los casos la junta se calienta a un estado de fusin y por regla general no requiere presin.

regulacin de la llama oxiacetilnicaLa llama se caracteriza por tener dos zonas bien delimitadas, el cono o dardo, de color blanco deslumbrante y es donde se produce la combustin del oxgeno y acetileno y el penacho que es donde se produce la combustin con el oxgeno del aire de los productos no quemados.La zona de mayor temperatura es aquella que esta inmediatamente delante del dardo y en el soldeo oxiacetilnico es la que se usa ya que es la de mayor temperatura hasta 3200C.

La llama es fcilmente regulable ya que pueden obtenerse llamas estables con diferentes proporciones de oxgeno y acetileno. En funcin de la proporcin de acetileno y oxgeno se disponen de los siguientes tipos de llama:Llama de acetileno puro: Se produce cuando se quema este en el aire. Presenta una llama que va del amarillo al rojo naranja en su parte final y que produce partculas de holln en el aire. No tiene utilidad en soldadura. Llama reductora: Se genera cuando hay un exceso de acetileno. Partiendo de la llama de acetileno puro, al aumentarse el porcentaje de oxgeno se hace visible una zona brillante, dardo, seguida de un penacho acetilnico de color verde plido, que desaparece al igualarse las proporciones. Llama neutra: Misma proporcin de acetileno que de oxgeno. No hay penacho acetilnico. Llama oxidante: Hay un exceso de oxgeno que tiende a estrechar la llama a la salida de la boquilla. No debe utilizarse en el soldeo de aceros.Ventajas de la Soldadura con Gas (Oxiacetilnico)Los usos y ventajas de este tipo de soldadura son numerosos: El equipo es relativamente barato y requiere poco mantenimiento. Es porttil y se puede usar con igual facilidad en el campo que en la fbrica. Con una tcnica adecuada se pueden soldar prcticamente todos los metales. El equipo se puede emplear tanto para corte como para soldadura. Soldadura por Arco Elctrico Es un proceso en el que la unin se obtiene por medio del calor producido por un arco elctrico producido entre la pieza y el electrodo.El electrodo o metal de aporte se calienta a un estado lquido y se deposita en la junta para efectuar la soldadura. Primero se hace contacto entre el electrodo y la pieza para crear un circuito elctrico y despus separando los conductores se forma un arco. La energa elctrica es convertida en calor intenso en el arco que alcanza una temperatura de 5,500 C.Soldadura por Arco Elctrico con Gas Inerte Protector (TIG, Tungsteno Inerte Gas) En este proceso la zona de la soldadura se protege por medio de una cubierta de gas inerte que se alimenta por medio del portaelectrodo, el ms frecuentemente empleado es el argn, aunque se puede emplear helio o una mezcla de ambos. Se puede usar ya sea corriente alterna o directa, la eleccin esta determinada por la clase de metal que se va a soldar. El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con proteccin gaseosa, que utiliza el intenso calor de un arco elctrico generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde puede o no utilizarse metal de aporte. La caracterstica ms importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difciles de soldar, como tambin para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raz en unin de caeras.

Las soldaduras hechas con sistema TIG son ms fuertes, ms resistentes a la corrosin y ms dctiles que las realizadas con electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminacin, se necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogneas, de buena apariencia y con un acabado completamente liso.

Ventajas No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza posterior en la soldadura

no hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al no circular metal de aporte a travs del arco

Brinda soldaduras de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsin

Al igual que todos los sistemas de soldadura con proteccin gaseosa, el rea de soldadura es claramente visible

El sistema puede ser automatizado, controlando mecnicamente la pistola y/o el metal de aporte

El equipo para sistema TIG consta bsicamente de: Fuente de poder Unidad de alta frecuencia Pistola Suministro gas de proteccin Suministro agua de enfriamiento La pistola asegura el electrodo de tungsteno que conduce la corriente, el que est rodeado por una boquilla de cermica que hace fluir concntricamente el gas protector. La pistola normalmente se refrigera por aire. Para intensidades de corriente superiores a 200 Amperes. Se utiliza refrigeracin por agua, para evitar recalentamiento del mangoSoldadura por Arco Metlico con Gas (MIG, Metal Inerte Gas) El sistema de soldadura Arco Manual, se define como el proceso en que se unen dos metales mediante una fusin localizada, producida por un arco elctrico entre un electrodo metlico y el metal base que se desea unir.

El revestimiento del electrodo, que determina las caractersticas metlicas y qumicas de la unin, est constituido por un conjunto de componentes minerales y orgnicos que cumplen las siguientes funciones:

Producir gases protectores para evitar la contaminacin atmosfrica y gases ionizantes para dirigir y mantener el arco

Producir escoria para proteger el metal ya depositado hasta su solidificacin

Suministrar materiales desoxidantes, elementos de aleacin y hierro en polvo

Soldadura por Arco Elctrico Sumergido Es un proceso automtico, en el cual, un alambre desnudo es alimentado hacia la pieza. Este proceso se caracteriza porque el arco se mantiene sumergido en una masa de fundente, provisto desde una tolva, que se desplaza delante del electrodo. De esta manera el arco resulta invisible, lo que constituye una ventaja pues evita el empleo de elementos de proteccin contra la radiacin infrarrojo y ultravioleta, que son imprescindibles en otros casos.

Ventajas Este proceso permite obtener depsitos de propiedades comparables o superiores del metal base

Rendimiento 100% Soldaduras 100% radiogrficas Soldaduras homogneas Soldaduras de buen aspecto y penetracin uniforme

No se requieren protecciones especialesSoldadura, consideraciones importantes

Si se aade temperatura a la presin, se facilitar la soldadura de las dos superficies. *Conforme se incrementa la temperatura, la ductilidad del metal de base aumenta y la fusin atmica se realiza ms rpidamente.*Para efectuar la soldadura algunos procesos requieren de martillado, laminado o presin; otros llevan al metal a un estado lquido y no requieren presin. Los procesos que usan presin requieren usualmente que las superficies del metal sean elevadas a la temperatura suficiente para que se produzca la cohesin.La mayora de las soldaduras se efectan a la temperatura de fusin y requieren la adicin de metal de aporte en alguna forma. Tambin se realizan soldaduras por vaciado cuando el metal se calienta a alta temperatura y se vaca entre las dos piezas a unir. *En cualquier tipo de soldadura la unin mejora con la limpieza de las superficies a soldar. *Frecuentemente se utilizan fundentes para eliminar los xidos en escorias fusibles que flotan en el metal fundido, protegindolo as de la contaminacin atmosfrica, ya que a altas temperaturas se produce oxidacin rpidamente y por eso es importante la rapidez en la soldadura.Soldadura blanda: Es la unin de dos piezas de metal por medio de un metal diferente que se aplica entre ellas en estado liquido a una temperatura que no excede los 430C. En este proceso ocurre una pequea aleacin con el metal base y se obtiene una resistencia adicional por adherencia mecnica.Se usan principalmente las aleaciones de plomo y estao, y para obtener mejores propiedades fsicas o para reducir precios, algunas soldaduras contienen otros elementos como el cadmio, plata, cobre o zinc. La mayora de las soldaduras blandas se hacen con cautn que es adecuado para partes pequeas y metales de bajo calibre. Se calienta el cautn y se alimenta soldadura a la junta en forma de alambre. La limpieza es importante en todas las operaciones de soldadura blanda y es necesario un fundente. Soldadura fuerte: se introduce una aleacin no ferrosa en estado lquido entre las piezas de metal a unir y se deja solidificar, teniendo el metal de aporte una temperatura mayor de 430C, pero menor que la temperatura de fusin del metal base.Procesos de Soldadura Se han desarrollado diversos tipos de soldadura que difieren ampliamente en el modo de aplicar el calor y en el equipo usado. Estos procesos son los siguientes: I. Soldadura fuerte a) Sopleteb) Horno c) Induccind) Resistenciae) Inmersin f) InfrarrojoII. Soldadura por forja a) Manual b) Mquina c) Por laminado d) Con martinete e) Con matriz III. Soldadura con gas a) Aire- acetilenob) Oxiacetileno c) Bajo presin IV. Soldadura por resistencia a) De puntosb) De costurac) De resaltesd) A topee) Chisporroteof) PercusinV. Soldadura por induccin a) Alta frecuenciaVI. Haz de electrones VII. Soldadura por lser VIII. Soldadura por friccinIX. Soldadura aluminotrmica a) Bajo presinb) Sin presinX. Soldadura por arco a) Electrodo de carbn 1) Protegido 2) No protegidob) electrodo metlico 1) Protegido A) Arco protegido B) Arco por puntos C) Hidrogeno atmico D) Gas inerte E) Arco sumergido F) De esprragos G) Electroescoria 2) No protegidoA) Metal desnudo B) De esprragos XI. Soldadura por vaciado XII. Soldadura en fro a) Bajo presin b) Por ultrasonido XIII. Soldadura por explosin Procesos de soldadura ms comunes e importantes Soldadura con Gas (Oxiacetilnico)*Soldadura por Arco Elctrico (con electrodo revestido)*Soldadura por Arco Elctrico con Gas Inerte Protector (TIG, Tungsteno Inerte Gas)*Soldadura por Arco Metlico con Gas (MIG, Metal Inerte Gas)*Soldadura por Arco Elctrico SumergidoSoldadura con Gas (OxiacetilnicoLa soldadura con gas incluye todos los procesos en que se emplean gases en combinacin para obtener una flama caliente. La combinacin que ms se usa es el proceso oxiacetilnico que tiene una temperatura de flama de 3,500 C. La soldadura oxiacetilnica se produce calentando con una flama que se obtiene de la combustin del oxigeno (O2) y acetileno (C2H2), con o sin el uso de un metal de aporte. En la mayora de los casos la junta se calienta a un estado de fusin y por regla general no requiere presin. En la figura se muestra un diagrama esquemtico de un soplete para soldar con su suministro de gas. Las presiones de gas se controlan en el suministro por vlvulas reguladoras y se hace un ajuste final manualmente en el soplete. La graduacin de la proporcin de los dos gases es de extrema importancia debido a que pueden ser variadas las caractersticas de la flama

Los tres tipos de flama que se pueden obtener son: *reductora*neutral *oxidanteDe las tres, la flama neutral tiene una aplicacin ms amplia en operaciones de soldadura y corte. El cono interior, luminoso en la punta del soplete requiere aproximadamente de una mezcla uno a uno de oxigeno y acetileno, este cono esta rodeado por una flama envolvente exterior que es solo dbilmente luminosa y ligeramente azul en color. Se obtiene una temperatura mxima de 3,300 a 3,500 C en la punta del cono luminoso.

Cuando hay un exceso de acetileno se encontraran 3 zonas en lugar de las 2 descritas anteriormente. Hay un cono intermedio de color blanquecino entre el cono luminoso y el envolvente exterior cuya longitud esta determinada por el exceso de acetileno y se conoce como flama carburizante y reductora.Si el soplete se ajusta para proporcionar exceso de oxigeno, se obtiene una flama oxidante, similar a la flama neutral, excepto que el cono luminoso interior es mucho mas corto y el envolvente exterior parece tener mas color.

Ventajas de la Soldadura con Gas (Oxiacetilnico)Los usos y ventajas de este tipo de soldadura son numerosos:*El equipo es relativamente barato y requiere poco mantenimiento.*Es porttil y se puede usar con igual facilidad en el campo que en la fbrica.*Con una tcnica adecuada se pueden soldar prcticamente todos los metales.*El equipo se puede emplear tanto para corte como para soldadura. Soldadura por Arco Elctrico Es un proceso en el que la unin se obtiene por medio del calor producido por un arco elctrico producido entre la pieza y el electrodo.El electrodo o metal de aporte se calienta a un estado lquido y se deposita en la junta para efectuar la soldadura. Primero se hace contacto entre el electrodo y la pieza para crear un circuito elctrico y despus separando los conductores se forma un arco. La energa elctrica es convertida en calor intenso en el arco que alcanza una temperatura de 5,500 C.Para soldadura por arco se puede usar ya sea corriente alterna (ca) o corriente directa (cd), prefirindose la corriente directa para la mayora de los propsitos.Mientras que se efecta la soldadura, el voltaje del arco es de 18 a 40 V.

Los 3 tipos de electrodos de metal (o varillas) son: *desnudo*revestido de fundente*grueso. El uso de los electrodos desnudos esta limitado para la soldadura de hierro forjado y acero medio. Se pueden efectuar mejores soldaduras con la aplicacin de un revestimiento ligero de fundente en las varillas. Este fundente contribuye tanto a la eliminacin de xidos indeseables como en la prevencin de su formacin, sin embargo, los electrodos de arco con revestimiento grueso son los ms importantes y los que ms se utilizan en todo tipo de soldaduras comerciales. Del total de la soldadura manual que se hace actualmente, ms de un 95% se hace con electrodos revestidos.En un arco ordinario con alambre desnudo el metal depositado se afecta de algn modo por el oxigeno y nitrgeno del aire. El propsito de los electrodos con revestimiento grueso es el de proporcionar una proteccin de gas alrededor del arco para eliminar tales condiciones y tambin de cubrir el metal de soldadura con una capa de escoria protectora que previene la oxidacin del metal superficial durante el enfriamiento.Las soldaduras efectuadas con varillas de este tipo tienen caractersticas fsicas superiores. Soldadura por Arco Elctrico con Gas Inerte Protector (TIG, Tungsteno Inerte Gas) En este proceso la zona de la soldadura se protege por medio de una cubierta de gas inerte que se alimenta por medio del portaelectrodo, el ms frecuentemente empleado es el argn, aunque se puede emplear helio o una mezcla de ambos. Se puede usar ya sea corriente alterna o directa, la eleccin esta determinada por la clase de metal que se va a soldar. Se requiere cd con polaridad directa para acero, hierro fundido, aleaciones de cobre y acero inoxidable, mientras que la polaridad invertida no tiene amplio uso.Se usa ca para aluminio, magnesio, hierro fundido y otros numerosos metales.

Soldadura por Arco Metlico con Gas (MIG, Metal Inerte Gas) Este proceso de soldadura tambin emplea gas inerte protector, pero se utilizan electrodos consumibles. La soldadura se efecta por un arco protegido entre el electrodo de alambre descubierto consumible y la pieza de trabajo.Puesto que el material de aporte se transfiere a travs del arco protegido, se obtiene una mayor eficiencia que en los procesos no consumibles obteniendo una mayor rapidez de soldadura. El metal se deposita en una atmosfera que previene la contaminacin.Este proceso, que se muestra en la figura, se alimenta con alambre continuamente a travs de una pistola hacia una superficie de contacto que comunica la corriente al alambre.La cd de polaridad invertida proporciona un arco estable y ofrece la mayor entrada de calor en la pieza de trabajo. Se recomienda generalmente para aluminio, magnesio, cobre y acero.La polaridad directa con argn tiene un ndice alto de combustin, pero el arco es inestable y con mucha salpicadura.La ca es tambin inestable y se usa muy poco en este proceso. Se usa ampliamente el gas dixido de carbono en la soldadura de aceros al carbono y de baja aleacin. La soldadura por arco metlico con gas se puede realizar ya sea manual o automticamente, pero el proceso se adapta especialmente a la operacin automtica. Soldadura por Arco Elctrico Sumergido Este proceso se denomina as porque el arco metlico esta protegido por una cubierta de fundente granular fusible durante la operacin de soldadura. Fuera de este detalle, su operacin es muy similar a los otros mtodos automticos de soldadura por arco.El electrodo desnudo metido en el material granular se alimenta a travs del cabezal soldador, tal como se muestra en la figura.Este material se deposita a lo largo de la costura a soldar y la accin completa de soldadura tiene lugar por debajo de ella.

El arco se inicia golpeando por debajo del fundente a la pieza, el calor intenso del arco produce inmediatamente un charco de metal fundido en la junta y al mismo tiempo funde una porcin de fundente granular. Este material flota por encima del metal fundido formando una cubierta que elimina perdidas por salpicadura y protege a la junta de oxidacin. Esta soldadura se limita a la soldadura plana, aunque se pueden hacer soldaduras con pequeas inclinaciones.El proceso emplea altas corrientes, de 300 a 4,000 A que permiten altos grados de transferencia del metal y por consiguiente, de velocidad. Se obtiene penetracin profunda y se pueden soldar la mayora de espesores comerciales de placas de metal con una sola pasada.La mayor parte de las soldaduras por arco sumergido se hacen en aceros aleados y de bajo carbono, pero tambin se pueden usar en muchos metales no ferrosos. Tipos de electrodos: Los electrodos para este tipo de soldadura estn sujetos a norma de calidad, resultados y tipos de uso. La nomenclatura es la siguiente: E-XX-Y-Z La E indica que se trata de un electrodo con recubrimiento. Los dos primeros dgitos XX se utilizan para indicar la resistencia de la soldadura a la tensin, por ejemplo cuando sealan 60 se refiere a que la resistencia a la tensin es de 60,000 lb/in2. Para mayor informacin vea la siguiente tabla: Elemento Significado

E Electrodo para arco elctrico

XX Resistencia a la tensin en lb/in2

Y Posicin de aplicacin: 1 Cualquier posicin 2 Verticall 3 Horizontal

Z Caractersticas de la corriente 0 CC invertida 1 CC y CA slo investida 2 CC (directa) y CA 3 CC y CA (directa)

Letras Depende de la marca de los electrodos establece las aleaciones y las caractersticas de penetracin

Las normas A.W.S tambin incluyen una serie de smbolos para informacin tcnica que no siempre es necesaria, pero que en algunos casos si la es, estos smbolos suplementarios se entregan en la siguiente tabla.

Ejemplos de aplicacin de los simbolos suplementarios ESQUEMA QUE MUESTRA LAS TEMPERATURAS ALCANZADAS EN UNA FLAMA NEUTRAL

DIBUJO ESQUEMATICO DEL PROCESO DE SOLDADURA POR ARCO CON GAS- TUNGSTENO (TIG)

DIBUJO ESQUEMATICO DEL PROCESO DE SOLDADURA POR ARCO METALICO CON GAS