República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación Universitaria

Universidad Nacional Experimental“Rafael María Baralt”

Programa Ingeniería y TecnologíaProyecto Ingeniería en Mantenimiento Mecánico

Sede - Los PuertosMunicipio Miranda - Edo. Zulia

Integrado por:Luisa Taborda C.I. 19.544.483

Elizabeth Rondón C.I. 13.243.683Yorelis Caldera C.I. 22.085.514

Arquimedes Arteaga C.I. 19.832.002Diana Gutierrez C.I. 20.332.335Javier Perozo C.I. 20.143.954

Puertos de Altagracia, Junio de 2012

Soldadura

Esquema

Introducción

1. Soldadura2. Tipos de soldadura3. Maquinas para soldadura4. Electrodos5. Tipos de electrodos6. Cálculos o formulas

Conclusión Anexos Bibliografía

Introducción

Dentro de la pequeña y mediana industria venezolana, los procesos de soldadura en tuberías de polietileno de alta densidad, no tienen un procedimiento estipulado, en lo que se refiere a normas, códigos o estándares, sino que se realiza de manera empírica. La elaboración de un procedimiento escrito donde se describa de manera secuencial las diferentes normas y recomendaciones, para la elaboración de estos procedimientos, hacen posible que las personas dentro de este campo de trabajo y con conocimientos en el área, puedan estar en capacidad de llevar a cabo uniones térmicas de tuberías y accesorios con resultados exitosos. Por otra parte se puede mencionar que una de las finalidades de la realización de este manual es la de agrupar toda la información de tal manera que el usuario no tenga que recurrir a bibliografía, altamente especializada, costosa y de difícil adquisición.

1. Soldadura

La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura blanda y la soldadura fuerte, que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo.

Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente.

Mientras que con frecuencia es un proceso industrial, la soldadura puede ser hecha en muchos ambientes diferentes, incluyendo al aire libre, debajo del agua y en el espacio. Sin importar la localización, sin embargo, la soldadura sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, y la sobreexposición a la luz ultravioleta.

2. Tipos de soldadura

Soldadura Tig

El electrodo es de tungsteno y no se consume. Se coloca en una antorcha o pistola y alrededor de él fluye el gas. Tanto el gas como la corriente llegan a la empuñadura de la antorcha por un tubo de goma, entrando por la empuñadura junto con el agua para refrigerar la antorcha cuando se trabaja a más de 100 amperios.

Soldadura Mig/Mag

La soldadura MIG/MAG es un proceso por arco bajo gas protector con electrodo consumible, el arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo y unas piezas a unir, quedando este protegido de la atmosfera

circundante por un gas inerte (soldadura MIG) o por un gas activo (soldadura MAG).

La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente mas productiva que la soldadura MMA donde se pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. El uso de hilos sólidos e hilos tubulares han aumentado la eficiencia de este tipo de soldadura hasta el 80% - 95%.

La soldadura MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones, este procedimiento es muy utilizado en espesores pequeños y medios en estructuras de acero y aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere una gran trabajo manual.

La introducción de hilos tubulares está entrando cada vez más a la producción de estructuras pesadas donde se necesita de una gran resistencia de soldadura.

Soldadura en frio

La soldadura en frío o por contacto es un proceso de soldadura de estado sólido que se lleva a cabo sin necesidad de ninguna fusión en la interfaz de unión de las dos partes a soldar. A diferencia de la soldadura por fusión, los procesos de soldadura en frío se realizan, sin que ningún líquido (o fase líquida) esté presente en la articulación de las dos piezas que se sueldan.

La soldadura en frío fue reconocida como un fenómeno de los materiales en la década de 1940. Entonces se descubrió que dos superficies planas y limpias de metales similares, se adhieren firmemente si se ponen en contacto aplicando el vacío y la presión apropiada.

Un caso típico de soldadura en frío es una pepita de oro, que se puede formar en los ríos auríferos por golpeo a lo largo de los años de pequeñas partículas de oro con las piedras y cantos rodados del río.

Soldadura explosiva

Se conoce técnicamente como EXW (Explosión Welding), basándose en la detonación de una carga explosiva colocada adecuadamente y que obliga a uno de los metales que se desean soldar a precipitarse aceleradamente sobre otro.

Una de las condiciones fundamentales para que se realice esta soldadura es la existencia de un flujo o chorro limpiador que viaja inmediatamente por delante del punto de colisión en el que la velocidad de la chapa, presión, ángulo y velocidad del punto de colisión se controlan de manera que este flujo sea forzado a salir de entre las chapas a alta velocidad, expulsando óxidos y contaminantes, dejando así limpias las superficies de unión.

Entre las reducidas aplicaciones de esta soldadura están la calderería, para la fabricación de recipientes a presión, y la industria eléctrica, para la fabricación de juntas de transición donde entren en juego materiales difícilmente soldables entre sí como el aluminio y el cobre.

El proceso de unión de materiales diferentes mediante soldadura por explosión comienza por la limpieza de las superficies a unir. Aunque el barrido de la onda explosiva ejerce una limpieza de la superficie es recomendable. A continuación se coloca el material base, chapa nº 1, sobre el cual se va a explosionar y se le colocan una especie de pequeñas pletinas de metal en forma de L distribuidas por toda la superficie. Su función es únicamente que al colocar la chapa del otro material, chapa nº 2, quede una separación conocida y uniforme. Después se coloca un pequeño cerco alrededor de esta construcción, de forma que al colocar el polvo explosivo sobre la chapa nº 2 quede distribuido por todos los puntos incluidos los bordes y no se caiga. Por último se coloca el detonador, generalmente a media distancia de la longitud media de la chapa pero junto a un extremo (depende de las dimensiones de la chapa). Al realizar la detonación, la onda expansiva aprieta una chapa contra la otra creando una ola que recorre toda la chapa. Debido a esta, todas las pletinas así como suciedad son expulsadas y con el calor generado por la explosión, los materiales quedan unidos entre sí.

Con las este tipo de soldadura le dilución y las ZAT es mínima.

Posteriormente y en función de la finalidad del material bi-metálico obtenido se suelen hacer una serie de ensayos no destructivos como UT (Ultrasonidos).

También se usa para la fabricación de algunas monedas bimetálicas.

Soldadura por fricción

Emplea como fuente de calor la que se basa en el principio que al poner en contacto dos cuerpos dotados en movimiento se calientan por efecto del roce o fricción.

Se aplica especialmente en la soldadura de ejes macizos que se disponen perfectamente alineados. Uno de los ejes se mantiene fijo y el otro se acerca al primero y gira produciéndose gran cantidad de calor que pone los extremos en contacto a una temperatura próxima a la de fusión (A y B). Una vez calentado a la temperatura conveniente, se ejerce una presión de la pieza móvil sobre la fija (C), lográndose la unión por efecto de forjado que produce un abultamiento en la zona de soldadura.

La rebaba se quita por amolado una vez se ha enfriado el cordón.

El mayor inconveniente de este sistema es que no tiene aplicación para piezas cuya forma y tamaño es irregular o muy grande.

Es aplicable a casi todos los aceros, el aluminio, el cobre, el bronce, el latón y el titanio.

Los factores esenciales para su realización son:

La velocidad de giro La presión inicial de calentamiento El tiempo de calentamiento La presión final que produce la soldadura

Las caras que se van a soldar no necesitan preparación especial, ni siquiera una limpieza demasiado esmerada.

Prueba de la gran aceptación que este sistema va alcanzando son las maquinas especiales diseñadas, aunque teóricamente puede realizarse en un torno.

Las maquinas especiales van dotadas de sistemas automáticos de alimentación y posicionamiento.

Existen modelos con dos cabezales independientes que permiten soldar los dos extremos de piezas montadas en la parte central que llevan, además, sistemas de accionamiento y bloque accionados por manos hidráulicas.

Soldadura por fusión

Este tipo agrupa muchos procedimientos de soldadura en los que tiene lugar una fusión entre los metales a unir, con o sin la aportación de un metal, por lo

general sin aplicar presión y a temperaturas superiores a las que se trabaja en las soldaduras ordinarias. Hay muchos procedimientos, entre los que destacan la soldadura por gas, la soldadura por arco y la aluminotérmica. Otras más específicas son la soldadura por haz de partículas, que se realiza en el vacío mediante un haz de electrones o de iones, y la soldadura por haz luminoso, que suele emplear un rayo láser como fuente de energía.

Soldadura a gas

El proceso más común de soldadura a gas es la soldadura oxiacetilénica, también conocida como soldadura autógena o soldadura oxi-combustible. Es uno de los más viejos y más versátiles procesos de soldadura, pero en años recientes ha llegado a ser menos popular en aplicaciones industriales. Todavía es usada extensamente para soldar tuberías y tubos, como también para trabajo de reparación. El equipo es relativamente barato y simple, generalmente empleando la combustión del acetileno en oxígeno para producir una temperatura de la llama de soldadura de cerca de 3100ºC. Puesto que la llama es menos concentrada que un arco eléctrico, causa un enfriamiento más lento de la soldadura, que puede conducir a mayores tensiones residuales y distorsión de soldadura, aunque facilita la soldadura de aceros de alta aleación. Un proceso similar, generalmente llamado corte de oxicombustible, es usado para cortar los metales. Otros métodos de la soldadura a gas, tales como soldadura de acetileno y aire, soldadura de hidrógeno y oxígeno, y soldadura de gas a presión son muy similares, generalmente diferenciándose solamente en el tipo de gases usados. Una antorcha de agua a veces es usada para la soldadura de precisión de artículos como joyería. La soldadura a gas también es usada en la soldadura de plástico, aunque la sustancia calentada es el aire, y las temperaturas son mucho más bajas.

Soldadura ultrasónica

Es un proceso relativamente nuevo. El cual fue descubierto por Johan Arrendell. Consiste en una máquina con punta de base plana, se colocan los materiales uno encima de otro y después se baja la punta de la máquina, esta emite una onda ultrasónica que mueve las moléculas de ambos materiales provocando que estas se fundan. Los parámetros deben de ser ajustados cada vez que se altera en espesor de la pared de los materiales a fundir. Un ejemplo de su uso en la industria es la de soldar cables a terminales. Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusión, sino que se sueldan mediante la aplicación de presión y vibraciones mecánicas de alta frecuencia.

En contraste con la soldadura de plásticos, las vibraciones mecánicas usadas durante la soldadura ultrasónica de metales se introducen en sentido horizontal.

Durante la soldadura ultrasónica de metales, un proceso complejo que se activa es la participación de las fuerzas estáticas, fuerzas de cizallamiento oscilante y un aumento de la temperatura moderada en el área de soldadura. La magnitud de estos factores depende del grosor de las piezas, su estructura de superficie, y sus propiedades mecánicas.

Las piezas se colocan entre un elemento de la máquina fija, es decir, el yunque y el sonotrodo, que oscila horizontalmente durante el proceso de soldadura a alta frecuencia (normalmente 20 o 35 o 40 kHz)

La frecuencia de oscilación más comúnmente utilizada (frecuencia de trabajo) es de 20 kHz. Esta frecuencia es superior a las audibles para el oído humano y también permite el mejor uso posible de la energía. Para los procesos de soldadura que requieren sólo una pequeña cantidad de energía, una frecuencia de trabajo de 35 o 40 kHz puede ser utilizada. Es lo que se necesita para realizar este trabajo.

Soldadura aluminotérmica

Es uno de lo procedimiento de soldadura utilizado en carriles de vías férreas. Se basa en el proceso, fuertemente exotérmico, de reducción del óxido de hierro por el aluminio, según la fórmula:

Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + calor

Desarrollada en 1902, esta soldadura se realiza mediante un molde refractario colocado en los extremos de los carriles a unir, dentro del cual se vierte el hierro fundido producto de la reacción, la cual se inicia con un fósforo.

El óxido de hierro y el aluminio, finamente molidos, provienen de la porción de soldadura, la cual se dispone dentro de un crisol situado encima de los carriles a soldar. Una vez alcanzada la temperatura adecuada, del orden de los 2000ºC, se produce el destape del crisol mediante un fusible situado en la base, y el colado del metal fundido, que llena el molde.

Una vez iniciada la reacción el proceso es muy rápido y el material fundido fluye dentro del molde de manera estudiada, quedando el acero entre los extremos a soldar y vertiendo la escoria de corindón en una cubeta.

Existen diversos tipos de soldadura, atendiendo a la composición del acero de los carriles y a la geometría de estos, aunque generalmente se utilizan soldaduras que requieren del calentamiento previo de los extremos a soldar y del molde donde se verterá el metal fundido. El calentamiento se realiza mediante mezcla de oxígeno y propano, o mezcla de oxígeno y gasolina.

Luego del vertido se espera un lapso especificado por el fabricante de la porción de soldadura y se procede a romper el molde y cortar las rebabas, mediante trancha o corta mazarota, para luego realizar el pulido de la superficie de rodadura del carril.

Cuando se sitúan los moldes para la soldadura los huecos se rellenan con una pasta selladora, diseñada especialmente para soportar la temperatura, y así evitar fugas.

Soldadura Gmaw

Es un tipo de soldadura que utiliza un gas protector químicamente activo (dióxido de carbono, argón más dióxido de carbono o argón más oxígeno). El material de aporte tiene forma de varilla muy larga y es suministrado continuamente y de manera automática por el equipo de soldadura.

Se utiliza básicamente para aceros no aleados o de baja aleación. No se puede usar para soldar aceros inoxidables ni aluminio o aleaciones de aluminio.

Es similar a la soldadura MIG (soldadura por arco con gas inerte), se distinguen en el gas protector que emplean. Es más barata que la soldadura MIG debido al menor precio de gas que utiliza.

Soldadura sin plomo

La soldadura sin plomo es una ventaja para el medio ambiente por diferentes causas, primero el plomo es una sustancia tóxica y segundo se evitaría la cantidad de basura electrónica que se genera y que termina muchas veces en vertederos al aire libre de todo el mundo, muchos sin ningún tipo de control químico previo.

Todas las aleaciones exentas de plomo funden a una temperatura superior a la de las aleaciones tradicionales. Por ello, las temperaturas de soldadura necesitan incrementarse y tanto los componentes como la placa PCB deben soportar estos niveles más altos. El incremento de la temperatura planteará también una mayor exigencia al flujo y quizás será necesario optar por un mayor contenido de sólido, o un flujo más activo si la soldadura resulta difícil por utilizar materiales exentos de plomo.

La soldadura sin plomo, se especula apareció en la Antigua Roma en donde la población se vio afectada severamente por la contaminación del agua de consumo que arrastraba el plomo de las tuberías por la que esta circulaba provocando daños cerebrales en muchas personas. Se hicieron muchos intentos por introducir alternativas libres de plomo en 1990, en los EEUU y en 1994 varios grupos empezaron a considerar más de 200 aleaciones sin plomo. Estos grupos concluyeron en que la aleación más apta era aquella compuesta por estaño/plata/cobre, también llamada SAC. La temperatura de fusión de la aleación SAC305 (96.5% Sn, 3.0% Ag, 0.5% Cu) es 34 ºC superior a la de SnPb. En Japón hacia1998se crearon 3 formas de producción libre de plomo, una forma de SnAgCu y dos formas de SnAgBi. El MiniDisc MJ30 lanzado por Matsushita (Panasonic) en 1998 y vendido como el primer producto Lead Free es el ejemplo que dieron los japoneses en la reducción y eliminación del plomo en sus productos.

Soldadura oxiacetilénica

La soldadura oxiacetilénica es la forma más difundida de soldadura autógena. No es necesario aporte de material. Este tipo de soldadura puede realizarse con material de aportación de la misma naturaleza que la del material base (soldadura homogénea) o de diferente material (heterogénea) y también sin aporte de material (soldadura autógena). Si se van a unir dos chapas metálicas, se colocan una junto a la otra. Se procede a calentar rápidamente hasta el punto de fusión solo la unión y por fusión de ambos materiales se produce una costura.

Para lograr una fusión rápida (y evitar que el calor se propague) se utiliza un soplete que combina oxígeno (como comburente) y acetileno (como combustible). La mezcla se produce con un pico con un agujero central del que sale acetileno, rodeado de 4 o más agujeros por donde sale el oxígeno (y por efecto Ventur genera succión en el acetileno). Ambos gases se combinan en una caverna antes de salir al pico, por donde se produce una llama color celeste, muy delgado. Esta llama alcanza una temperatura de 3500ºC.

Se pueden soldar distintos materiales: acero, cobre, latón, aluminio, magnesio, fundiciones y sus respectivas aleaciones.

Tanto el oxígeno como el acetileno se suministran en botellas de acero estirado, a una presión de 15kp/cm² para el acetileno y de 200kp/cm² para el oxígeno.

El acetileno además se puede obtener utilizando un gasógeno que hidrata carburo, aunque es una práctica poco aconsejable, dado que hay que resguardar el carburo de un elemento tan abundante como es el agua. En caso de incendio, hay que apagar con polvo químico o CO2, dado que el agua aviva el fuego al generar acetileno.

Soldadura blanca

Uno de los métodos más utilizado en el área domestica para reparar tuberías, grifos, o instalar algún tipo de arreglo es la soldadura. Estos trabajos a diferencias de las demás reparaciones que suelen realizarse por mano propia del dueño, obligatoriamente necesita se realizado por un profesional en el área. Existe una gran gama de soldaduras las cuales se pueden dividir en dos tipos, que son:

Soldaduras dura. Soldaduras blancas.

La soldadura más sencilla y la más utilizada es la soldadura blanca. Su función es unir dos fragmentos de metal a través de un metal de aportación para obtener una continuidad eléctrica en los dos trozos que se pretenden unir. Para garantizar la efectividad de los dos metales la calidad del estaño deberá de estar compuesto por: 40% de plomo y 60% de estaño. Cuando se vaya a realizar el trabajo de soldadura, los trozos de metal deben de estar totalmente limpio de oxido o grasas, de lo contrario el trabajo no se realizará correctamente. Para la limpieza de estas partes la persona puede utilizar estaño en carretes. Está compuesto por papel de resina que al fundirse eliminará el oxido y la grasa del trozo que se soldará. Uno de los principales puntos que la persona debe de tener en cuenta que garantizará la perfecta sol dación son:

Comprobar que el soldador este a la temperatura correcta. Nunca trate de separar la pieza inmediatamente después de

haberse soldado. El aspecto que debe tener la pieza soldada al final de trabajo es:

cóncava, sin poros y brillante.

Soldadura por inducción

Es un tipo de soldadura que se produce al aprovechar el calor generado por la resistencia al flujo de la corriente eléctrica inducida que se tiene en las piezas a unir. Por lo regular esta soldadura se logra también con presión.

Consiste en la conexión de una bobina a los metales que se desea unir, y debido a que en la unión de los metales se tiene una resistencia mayor al paso de la corriente inducida, es en esa parte donde se genera el calor, lo que con presión genera la unión de las dos piezas. La soldadura por inducción de alta frecuencia utiliza corrientes con el rango de 200.000 a 500.000 Hz., los sistemas de soldadura por inducción normales sólo utilizan frecuencias entre los 400 y 450 Hz.

Soldadura por plasma

Es conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), y utiliza los mismos principios que la soldadura TIG, por lo que puede considerarse como un desarrollo de este último proceso. Sin embargo, tanto la densidad energética como las temperaturas son en este proceso mucho más elevadas ya que el estado plasmático se alcanza cuando un gas es calentado a una temperatura suficiente para conseguir su ionización, separando así el elemento en iones y electrones. La mayor ventaja del proceso PAW es que su zona de impacto es dos o tres veces inferior en comparación a la soldadura TIG, por lo que se convierte en una técnica óptima para soldar metal de espesores pequeños.

En la soldadura por plasma la energía necesaria para conseguir la ionización la proporciona el arco eléctrico que se establece entre un electrodo de tungsteno y el metal base a soldar. Como soporte del arco se emplea un gas, generalmente argón puro o en ciertos casos helio con pequeñas proporciones de hidrógeno, que pasa a estado plasmático a través del orificio de la boquilla que estrangula el arco, dirigiéndose al metal base un chorro concentrado que puede alcanzar los 28.000ºC. El flujo de gas de plasma no suele ser suficiente para proteger de la atmósfera al arco, el baño de fusión y al material expuesto al calentamiento. Por ello a través de la envoltura de la pistola se aporta un segundo gas de protección, que envuelve al conjunto.

La soldadura por plasma – PAW – se presenta en tres modalidades: Soldadura microplasma, con corrientes de soldadura desde 0.1 Amp.

hasta 20 Amp.

Soldadura por fusión metal-metal, con corrientes de soldadura desde 20 Amp. hasta 100 Amp.

Soldadura Keyhole, por encima de los 100 Amp. en el cual el arco plasma penetra todo el espesor del material a soldar.

Principalmente, se utiliza en uniones de alta calidad tales como en construcción aeroespacial, plantas de procesos químicos e industrias petroleras.

Soldadura por puntos

Las piezas que se van a soldar se colocan superpuestas entre las puntas de los electrodos. La corriente pasa entre estos a través de las piezas, que se calientan por efecto Joule, produciéndose un punto de soldadura. Al presionar el electrodo móvil sobre el fijo, se produce un hundimiento en las piezas de perfil igual al del electrodo.

Los electrodos son muy buenos conductores de metal muy duro, generalmente una aleación de cobre. En este tipo de soldadura han de considerarse, la presión sobre el electrodo que debe ser considerable, el tiempo de soldadura que será muy corto y la corriente que se va a emplear que debe tener gran intensidad.

Los valores de cada uno de estos factores dependen del espesor de las piezas que se van a unir y como orientación pueden tomarse los reflejados en la siguiente tabla para la soldadura de acero.

El constante corte y reencendido del arco es un problema por la rapidez con que debe efectuarse. El control del tiempo no puede fiarse a los reflejos del operario, por lo que se efectúa un interruptor automático electromagnético o electrónico.

Es un circuito en el que se intercalan dos ignitos conectados en antiparalelo. El ignitor es una válvula electrónica de vapor de mercurio que comprende; una envoltura cilíndrica de estaño con doble pared, entre las cuales circula un sistema de refrigeración por agua, un deposito de mercurio que hace de electrodo, un ánodo de grafito y un tercer electrodo llamado ignitor, sumergido en el mercurio l que hace subir por el tubo.

Las dimensiones varían con la potencia o la corriente que debe atravesarlos.

La presión necesaria para unir las piezas puede aplicarse por medio de una maquina con mando mecánico en la que el operador aprieta un pedal que acciona una leva articulada y que es la que hace bajar el electrodo móvil.

Espesor(mm)

CorrientePresión

(kg)Velocidad

(m/min)Modulación

periodos0,5123

9.00011.00014.00018.000

140210420630

93

1,51

-2+24+45+5

Soldadura a tope

Aplicable a la soldadura de barras y perfiles laminados, se funda en la aplicación del efecto Joule. Las piezas que se van a soldar se alinean perfectamente, colocándolas sobre mordazas especiales que, además de sujetar piezas, les transmiten la corriente de la soldadura, de modo que hacen las veces de portaelectrones que, en este caso, son sustituidos por las propias piezas. De estas mordazas, una es móvil mientras la otra permanece fija. El móvil se desliza, va acercando la pieza móvil a la fija hasta ponerlas en contacto.

Una vez establecida la corriente y calentadas las piezas por la resistencia que oponen al caso de aquella, se ejerce sobre las piezas una gran fuerza que produce sobre las piezas un efecto de forjado gracias al cual quedan unidas.

Este fue realmente el primer sistema de soldadura por resistencia que se empleo.

Una vez unidas las piezas y tras enfriar la zona de soldadura, se procede a quitar la rebaba que se forma en la zona de soldadura al apretar las piezas; generalmente con muela larga logran una superficie completamente lisa.

Da muy buenos resultados en la soldadura de ejes y perfiles de mediano diámetro, si bien no es aplicable en piezas que su forma y dimensiones hagan difícil la sujeción en las piezas.

Soldadura de choque

La soldadura de choque es una forma particular de la soldadura por puntos, utilizada para unir láminas de acero inoxidable. Se logra apretando las dos piezas entre sí y haciendo pasar a través de ellas una corriente eléctrica muy fuerte durante un lapso muy breve. Al utilizar la cantidad exacta de corriente eléctrica y el tiempo exacto para los materiales a unir, se logra una pequeña zona en la cual las dos piezas metálicas se funden y solidifican en una sola.

La técnica fue inventada en 1932 por Earl J. Ragsdale, un ingeniero mecánico que trabajaba para la empresa Budd, con el propósito de unir piezas de acero inoxidable utilizadas para construir el tren Pioneer Zephyr.

Soldadura con rayo de electrones

La soldadura por rayos de electrones es un proceso de soldadura en el cual la energía requerida para derretir el material es suministrada por un rayo de electrones. Para evitar la dispersión del rayo de electrones la pieza de trabajo es generalmente ubicada en una cámara de vacío, aunque se ha intentado también realizar soldadura por rayo de electrones bajo presión atmosférica. La región afectada por el calor es muy pequeña. En este tipo de soldadura no hay material de aporte.

El haz de electrones se obtiene de un cátodo, que suele ser de wolframio, y se enfoca mediante un campo magnético producido por bobinas.

La soldadura por rayos de electrones es una rama asentada de la tecnología de rayo de electrones.

Soldadura de rayo laser

La soldadura por rayo láser es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos involucrados. En la soldadura láser comúnmente no existe aportación de ningún material externo. La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos. De normal la soldadura láser se efectúa bajo la acción de un gas protector, que suelen ser helio o argón.

Mediante espejos se focaliza toda la energía del láser en una zona muy reducida del material. Cuando se llega a la temperatura de fusión, se produce la ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector (formación de plasma). La capacidad de absorción energética del plasma es mayor incluso

que la del material fundido, por lo que prácticamente toda la energía del láser se transmite directamente y sin pérdidas al material a soldar.

La elevada presión y elevada temperatura causadas por la absorción de energía del plasma, continúa mientras se produce el movimiento del cabezal arrastrando la gota de plasma rodeada con material fundido a lo largo de todo el cordón de soldadura.

Para controlar el espesor del cordón de soldadura, la anchura y la profundidad de la penetración se pueden utilizar otro tipo de espejos como son los espejos de doble foco.

De esta manera se consigue un cordón homogéneo y dirigido a una pequeña área de la pieza a soldar, con lo que se reduce el calor aplicado a la soldadura reduciendo así las posibilidades de alterar propiedades químicas o físicas de los materiales soldados.

Dependiendo de la aplicación de la soldadura, el láser de la misma puede ser amplificado en una mezcla de itrio, aluminio, granate y neodimio, si se requiere un láser de baja potencia, o el amplificado por gas como el dióxido de carbono, con potencias superiores a los 10 kilovatios y que por tanto son empleados en soldaduras convencionales y pueden llegar hasta los 100 kilovatios.

Los sistemas de varios kilovatios en continua se utilizan para secciones gruesas lo que hace que la soldadura pueda llegar a ser más profunda. Para evitar la formación de burbujas de oxígeno durante la fase liquida del material se utilizan algún tipo de gas inerte, como pueden ser el argón o el helio. De esta forma se produce un poco de porosidad, dejando escapar dichas burbujas.

Sirve para soldar relaciones de ancho-profundidad de entre 4-10.

3. Maquinas para soldadura

La máquina de soldar, como toda herramienta, fue evolucionando con el tiempo, sus aplicaciones fueron transformándose, se convirtieron en herramientas mucho más perfectas. Su objetivo o aplicación principal es calentar las piezas para luego provocar una unión entre ellas; calentando los materiales y las mezclas se logra que el material se vuelva más resistente al ejercer alguna fuerza sobre ellos. Hasta su invención, los únicos métodos que se utilizaban en su lugar eran los de aleación y forja; luego recién a principios del 1900 la electricidad empezó a desarrollar diferentes utilidades. Lo que hoy conocemos como máquina de soldar

se inició mucho antes mediante una corriente directa que contenía electrodos de carbón y distintos acumuladores. Realizaban su trabajo mediante un arco eléctrico fundiendo los metales y el electrodo; hoy podemos encontrar distintos tipos de máquinas de soldar, con varias formas y estilos, pero todas ellas sólo cuentan con dos tipos de salida: corriente alterna y corriente directa.

Las máquinas de soldar con corriente alterna son las más empleadas por los artesanos y las empresas, esto se debe a que son las más económicas y las más eficientes. Este tipo de máquinas puede decirse que cuenta con dos objetivos, uno general y otro específico, el primero es facilitar la reparación o prevenir una que sería muy costosa. El objetivo específico es brindar a una empresa la reducción de costos en reparación y así aumentar la productividad; no nos olvidemos que actualmente reparar cualquier maquinaria cuesta fortunas por ende se buscan las soluciones eficaces y económicas. Las máquinas de soldar son herramientas simples, pero para utilizarlas correctamente se requieren de tres conocimientos generales.

El conocimiento eléctrico es fundamental, ya que será la energía eléctrica la que estaremos empleando; debemos estar al tanto de los riesgos que corremos y tomar medidas de seguridad. Necesitaremos al menos un voltímetro y un amperímetro para leer la salida de corriente; por último debemos tener un conocimiento específico sobre la máquina ya que si se suceden problemas técnicos tendremos la capacidad de solucionarlos. El técnico debe tener la capacidad de reconocer y separar los problemas eléctricos de la máquina de los que sobresalgan por métodos incorrectos de utilización.

Soldadores eléctricos por arco:

Soldador de electrodos: Es uno de los soldadores más comunes. Para lograr la soldadura, se utilizan varillas denominadas electrodos, por las cuales pasa la corriente y se genera el arco, fundiendo al electrodo. Es uno de los equipos más económicos. Una de las partes a soldar se la conecta a masa, mientras que el electrodo lleva la carga positiva.

Soldador de Arco Sumergido: Este tipo de soldadores utiliza alambre en vez de electrodos (MIG-semiautomáticas), y gas inerte (CO2, atal, arcal, etc.) para unir las partes. La pieza con la que se suelda, se encuentra sumergida en medio de una corriente continua de material granulado llamado flux, que cubre por completo al arco. Su función principal es la de proteger la soldadura de la oxidación.

Soldador de Arco con Electrodo Desnudo en Atmósfera Controlada: Este último método utiliza un sistema de arco conjuntamente con un gas

que protege de la oxidación a la pieza. Se puede efectuar con electrodos consumibles de Tungsteno, o TIG, que pueden ser con o sin aporte. El gas que más se usa es el argón, ya que es muy específico para ciertas soldaduras.

Soldadores eléctricos de temperatura:

Soldador eléctrico de estaño: Los soldadores eléctricos de estaño, utilizan estaño para unir dos partes metálicas. Se funde a muy baja temperatura, unos 250°C, y cuando el estaño se enfría toma cuerpo uniendo así las dos partes. El soldador de estaño está formado por una punta de cobre (por la cual se trasmite el calor) y una resistencia eléctrica, la que genera la temperatura para calentar las dos partes que se desean ensamblar soldando y lograr fundir el estaño. Existen dos tipos de soldadores eléctricos para fundir estaño: soldador eléctrico lento y soldador eléctrico rápido.

El soldador eléctrico, lento es el más usual. Lo componen: una punta de bronce, una resistencia eléctrica, un mango plástico o de madera y el cable para sí conexión eléctrica. Alcanza los 400 a 450°C. Para lograr esta temperatura, demora unos minutos.

El soldador eléctrico rápido, en cambio, logra alcanzar los 450° – 500°C en sólo algunos segundos. Tienen forma de pistola y funcionan apretando un gatillo. Generalmente están provistos con una lámpara, que nos ilumina el área de soldado. Su consumo ronda los 100 vatios.

4. Electrodo

Un electrodo es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc. La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron, que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad; yhodos, que significa camino.

5. Tipos de electrodos

Electrodos ácidos

Estos electrodos contienen una adecuada proporción de productos desoxidantes en forma de ferroaleaciones, FesI, FeMn. Sin embargo, el contenido de Si en el cordón se mantiene bajo por lo que el metal aportado contiene siempre una cierta cantidad de oxígeno y, en consecuencia, la resiliencia de la unión es solamente mediana.

La escoria de los electrodos típicamente ácidos es abundante, de color negro y adquiere al solidificar una estructura esponjosa que tiende a hacerse más compacta y vítrea a medida que disminuye la acidez. Se separa con bastante facilidad. Por su abundante escoria se requiere soldar con mayor intensidad e inclinación adecuada del electrodo, para evitar que la escoria se anticipe al metal fundido.

Electrodos celulósicos

En estos electrodos la celulosa, obtenida a partir de la pulpa de la madera, es el componente principal. Esta sustancia orgánica se descompone por el calor desarrollado en el arco, proporcionando un gas protector que aísla y protege de la oxidación al Mn y al resto de los componentes. Las reacciones de reducción se desarrollan en una atmósfera de hidrógeno que cubre el metal fundido.

Producen una gran penetración gracias al hidrógeno procedente de la celulosa que el calor del arco libera. La velocidad de soldeo es elevada. Se producen, sin embargo, abundantes pérdidas por salpicaduras.

Electrodos de rutilo

El principal componente de estos electrodos es el rutilo, mineral obtenido a partir de menas que en su estado natural contienen de un 88-94% de TiO2. También puede extraerse de la ilemita, mineral compuesto por un 45-55% de TiO2 y el resto de Fe2O3. La protección en estos electrodos la proporciona la escoria.

Estos electros, fáciles de encender y reencender, poco sensibles a la humedad, escasas salpicaduras y favorable eliminación de escoria, que permiten una razonable velocidad de soldeo constituyen una gama de consumibles muy apreciada.

Resultan por su fácil manejo en cualquier clase de montaje, la escasa influencia de las condiciones ambientales y por ser adecuados para emplearse en todas las posiciones, idóneos para todo tipo de soldaduras siempre que no se requiera una elevada tenacidad. Los principales campos de aplicación son las estructuras metálicas, en construcciones de calderas y construcciones navales.

Electrodos básicos

Los componentes principales son el carburo cálcico y el fluoruro cálcico. El revestimiento, que no contiene celulosa ni arcilla, proporciona un gas protector a base de CO2 procedente del mármol y del fluoruro de silicio formado a partir de la fluorita e espato flúor, en reacción con el SiO2. Funden a temperaturas muy elevadas (aprox. 2.000 °C), razón por la cual necesitan un fundente en su composición, como el espato flúor.

La elevada proporción de TiO2 y de silicato potásico, permiten su uso en corriente alterna. Son fuertemente higroscópicos, por lo que precisan de ciertas precauciones para evitar que una retención de humedad origine porosidades en el metal depositado y fisuraciones bajo el cordón en el soldeo de aceros ferríticos de alta resistencia o límite elástico.

En general, la velocidad de fusión no es elevada ni tampoco soportan grandes intensidades de corriente. Ofrecen una velocidad de soldeo razonable en posición horizontal o cornisa y más rápida en vertical ascendente, porque es esta posición admiten una intensidad de corriente más alta que otros electrodos. La longitud de arco es más corta que en el caso de los rutilos. La tensión de cebado es elevada, aprox. 65 V. Por esta razón, algunos fabricantes proceden a impregnar de grafito, excelente conductor eléctrico, uno de los extremos del electrodo, para facilitar de esta manera el encendido del arco. Los básicos son más difíciles de manejar que los otros electrodos.

Electrodos de gran rendimiento

Se denominan electrodos de gran rendimiento aquellos que, cualquiera que sea la naturaleza de la composición de su revestimiento, tienen un rendimiento gravimétrico superior al 130%. Si en los electrodos clásicos, como acabamos de ver, el rendimiento suele oscilar entre el 80% y 100%, con esta clase de electrodos se puede llegar hasta el 240%. El rendimiento de un electrodo viene dado por la relación del peso del metal depositado al peso de la varilla fundida. La norma UNE-14.038 versa sobre la determinación del rendimiento de los electrodos. En general, para su evaluación se desprecian 40 mm de su longitud, aproximadamente igual a la parte desnuda del alma que se aloja en la pinza portaelectrodos de 450 mm y 310 mm para los que poseen una longitud original de 350 mm.

Esta clase de electrodos fue desarrollada por VAN DER WILLIGEN en Holanda a partir del año 1.947, añadiendo polvo de Fe al revestimiento. Parece lógico suponer que la posición sobremesa es la más fácil y favorable para la soldadura. En efecto, en esa posición el metal fundido se beneficia de la fuerza de la gravedad y se pueden conseguir las máximas velocidades de deposición. Después de ésta, la más ventajosa es la horizontal en ángulo. Por la economía que supone soldar en ambas posiciones se han desarrollado electrodos específicos que únicamente pueden emplearse en estas posturas de soldeo. Pertenecen a este grupo aquellos electrodos cuya penúltima cifra en su designación AWS es un 2. Se les llama también electrodos de contacto. El rendimiento de un electrodo, en general, es función de la naturaleza del revestimiento, del diámetro y de la intensidad de la corriente.

Estos electrodos requieren altas intensidades de soldeo para lograr fundir, además del alma, el polvo de Fe agregado a su revestimiento, por lo que resulto necesario fuentes de energía potentes. Se seleccionan para reducir costes en soldadura, tanto en construcción naval como en talleres de calderería pesada.

6. Cálculos o formulas

Unión con tensión cortante con carga de corte

Carga de corte de un punto

Carga de desgarro de un punto a lo largo de la superficie cilíndrica

Tensión comparativa 

Significado de las variables utilizadas

f – Fuerza actuante (N, Libras)

d – diámetro de la soldadura por puntos (mm, pulgadas)

i – numero de soldadura

s – Grosor de la placa (mm, pulgadas)

α– Factor de conversión de la unión por la placa

Unión con doble tensión cortante con carga de corte

Carga de corte de un punto

Carga de desgarro de un punto a lo largo de la superficie cilíndrica

Tensión comparativa 

Significado de las variables utilizadas

f – Fuerza actuante (N, Libras)

d – diámetro de la soldadura por puntos (mm, pulgadas)

i – numero de soldadura

s – Grosor de la placa (mm, pulgadas)

α– Factor de conversión de la unión por la placa

Unión por soldadura por puntos con desgarramiento

Carga de desgarramiento de un punto

Tensión comparativa 

Significado de las variables utilizadas

f – Fuerza actuante (N, Libras)

d – diámetro de la soldadura por puntos (mm, pulgadas)

i – numero de soldadura

s – Grosor de la placa (mm, pulgadas)

α– Factor de conversión de la unión por la placa

Conclusión

La importancia de esta investigación reside en dar a conocer, con ejemplos reales, los pasos básicos a seguir en la calificación de soldaduras; con el fin de difundir su aplicación y hacer más segura todo tipo de construcción soldada. Además, plantea ejemplos de WPS que han calificado y de otros que no han

reunido los requerimientos necesarios para hacerlo, destacándose que la responsabilidad de efectuar una calificación de soldaduras debe llevarse a cabo con total responsabilidad e imparcialidad. Así mismo, este trabajo estimula lector a investigar sobre la calificación de otros tipos de soldadura y la aplicación de otros códigos de calificación.

La calificación de soldadura es un proceso que va tomando mayor importancia y demanda en nuestro medio, pues se requiere que las soldaduras ejecutadas, en una amplia variedad de aplicaciones de Ingeniería Mecánica, cumplan con ls requisitos del Código de Calificación aplicado; para de esta forma, alcanzar en cada caso los estándares de calidad convenientes; debiéndose tener en cuenta que, dicho código debe elegirse de acuerdo al tipo de servicio que prestará la soldadura y a las características del material a soldar.

Anexos

Proceso de soldadura

Soldadura a gas de una armadura de acero usando el proceso de oxiacetilénica.

Herramientas utilizadas para la soldadura

Tipos de soldadores eléctricos

Bibliografía

http://www.arqhys.com/contenidos/soldadura-plomo.htmlhttp://html.rincondelvago.com/equipo-basico-para-soldar-al-arco.htmlhttp://www.demaquinasyherramientas.com/soldadura/tipos-de-soldadores-electricos