soldadura
TRANSCRIPT
INTRODUCCIÓN
Soldadura, en ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal
se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o
sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de
fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse.
La mayor parte de procesos de soldadura se pueden separar en dos
categorías: soldadura por presión, que se realiza sin la aportación de otro
material mediante la aplicación de la presión suficiente y normalmente ayudada
con calor, y soldadura por fusión, realizada mediante la aplicación de calor a
las superficies, que se funden en la zona de contacto, con o sin aportación de
otro metal.
En cuanto a la utilización de metal de aportación se distingue entre soldadura
ordinaria y soldadura autógena. Esta última se realiza sin añadir ningún
material. La soldadura ordinaria o de aleación se lleva a cabo añadiendo un
metal de aportación que se funde y adhiere a las piezas base, por lo que
realmente éstas no participan por fusión en la soldadura.
Se distingue también entre soldadura blanda y soldadura dura, según sea la
temperatura de fusión del metal de aportación empleado; la soldadura blanda
utiliza metales de aportación cuyo punto de fusión es inferior a los 450 ºC, y la
dura metales con temperaturas superiores.
Gracias al desarrollo de nuevas técnicas durante la primera mitad del siglo XX,
la soldadura sustituyó al atornillado y al remachado en la construcción de
muchas estructuras, como puentes, edificios y barcos. Es una técnica
1
fundamental en la industria del motor, en la aeroespacial, en la fabricación de
maquinaria y en la de cualquier producto hecho con metales.
El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal depende de
las propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que está destinada
la pieza y de las instalaciones disponibles. Los procesos de soldadura se
clasifican según las fuentes de presión y calor utilizadas.
El procedimiento de soldadura por presión original es el de soldadura de
fragua, practicado durante siglos por herreros y artesanos. Los metales se
calientan en un horno y se unen a golpes de martillo. Esta técnica se utiliza
cada vez menos en la industria moderna.
2
Capítulo 1
DEFINICIÓN
La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma
manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales,
pero diferente de cuando se sueldan dos piezas de metal para que se unan
entre si formando una unión soldada.
En la industria de la electrónica, la aleación de estaño y plomo es la más
utilizada, aunque existen otras aleaciones, esta combinación da los mejores
resultados. La mezcla de estos dos elementos crea un suceso poco común.
Cada elemento tiene un punto elevado de fundición, pero al mezclarse
producen una aleación con un punto menor de fundición que cualquiera de los
elementos para esto debemos de conocer las bases para soldar. Sin este
conocimiento es difícil visualizar que ocurre al hacer una unión de soldadura y
los efectos de las diferentes partes del proceso.
El estaño tiene un punto de fundición de 450º F; el plomo se funde a los
620º F. Ver grafica, en este diagrama de proporción de Estaño/Plomo consiste
de dos parámetros, uno de ellos es la temperatura en el eje vertical y la otra es
la concentración en el eje horizontal. La concentración de estaño es la
concentración del plomo menos 100. En el lado izquierdo del diagrama puede
ver 100% de estaño, en el lado derecho del diagrama puede ver 100% de
3
plomo. Las curvas dividen la fase líquida de la fase pastosa. La fase pastosa de
la izquierda de la línea divide el estado líquido del estado sólido.
Se puede ver que estas líneas se unen en un punto correspondiente a una
temperatura de 183º C o 361º F, a este punto se le llama punto eutéctico. La
aleación 63% estaño y 37% plomo tienen la misma temperatura sólida y
líquida. Pastoso o en pasta significa que existen ambos estados, sólido y
líquido. Entre mas alto sea el contenido de plomo, mayor será el campo
pastoso. Entre mas alto sea el estaño menor será el campo pastoso. La
soldadura preferida en la electrónica es la aleación eutéctica debido a su
inmediata solidificación.
4
Capítulo 2SÍMBOLOS PARA SOLDADURA
2.1.1 Reconociendo la estructura del símboloLa línea horizontal se conoce como línea de referencia y es la plataforma
principal donde todos los demás símbolos de soldadura son agregados, las
instrucciones para la ejecución de la soldadura van alineadas a la línea de
referencia y una flecha conecta la línea de referencia con la junta a ser
soldada. En el ejemplo de arriba la flecha se despliega a la derecha de la línea
de referencia y apuntando hacia abajo y a la derecha, pero existen muchas
otras combinaciones.
Algunas veces la flecha apunta los dos lados de la junta, por
consiguiente, existirían dos lados potencialmente apropiados para ejecutar la
soldadura, por ejemplo en una junta "T" cuando dos laminas son unidas la
soldadura puede ser hecha en cualquiera de los lados de la "T"
El símbolo hace la distinción entre los dos lados de la junta usando la
flecha y los espacios debajo y encima de la línea de referencia, los lados
5
(curiosamente) son conocidos como: "El lado de la flecha" y "El otro lado" y la
soldadura se ejecuta de acuerdo a las instrucciones dadas en la parte de arriba
de la línea de referencia y la orientación de la flecha no interfiere con estas
instrucciones.
La bandera que sale de la línea de referencia esta presente si la
soldadura se efectuara en campo o durante el armado de la estructura, un
símbolo de soldadura sin la bandera indica que la soldadura se efectuará en el
taller pero en algunos planos y dibujos antiguos puede ser encontrado un
circulo negro en la unión entre la línea de referencia y la flecha.
Un circulo vacío entre la línea de referencia y la flecha es una indicación
de que la soldadura debe ser ejecutada alrededor o en toda la circunferencia
de la unión como en este ejemplo.
La cola del símbolo de soldadura es el sitio donde se coloca la
información suplementaria concerniente a la soldadura a ejecutar y puede
contener referencias del proceso requerido, electrodo, un detalle de dibujo y
cualquier información que ayude a la ejecución de la soldadura que no tenga
un lugar especial en el símbolo, plano o la isometría.
Cada tipo de soldadura tiene su símbolo básico el cual, típicamente, se
sitúa al rededor del centro de la línea de referencia (dependiendo de cual sea el
lado de la junta) y este símbolo es usualmente un dibujo que representa la
sección transversal de la junta misma y estas están divididas en tres grupos:
6
2.1.1 SOLDADURA DE FILETE:
Las soldaduras de filete son usadas para hacer juntas de enfrentamiento
perpendicular como esquinas y las juntas "T" y como su propio símbolo lo
sugiere estas soldaduras son, básicamente, triangulares vistas desde su
sección, aunque su forma no es siempre un triangulo perfecto o isósceles.
La soldadura fundida es depositada en la esquina formada por la
característica de la unión de dos miembros penetrando y fundiéndose con el
metal base para formar la junta.
La cara perpendicular del triangulo siempre es dibujada en la parte
izquierda del símbolo, si las dos caras de la soldadura son de la misma
dimensión, entonces solo una medida es dada.
Si la soldadura tuviera caras desiguales (menos común) entonces
ambas dimensiones son dadas y una nota especial que indica en el dibujo cual
cara es mas larga.
7
La soldadura se debe situar entre las líneas dimensiónales especificadas
(si son dadas) o entre los puntos donde un cambio de dirección abrupto de la
soldadura ocurra, como al final de las planchas o laminas.
En el caso de soldaduras intermitentes o interrumpidas, el largo de cada
porción de la soldadura y los espacios que las separan, son indicado en el
símbolo siendo separados con un guión ( - ) y el largo de la porción de
soldadura va seguido de la dimensión centro-centro del espacio; estos siempre
se colocan a la derecha del símbolo del filete (triangulo)
8
2.1.2 SOLDADURA ACANALADA O DE INSERCIÓN
Las soldaduras de Canal son usadas comúnmente para hacer juntas de
bordes con bordes, aunque también son usadas frecuentemente en esquinas,
juntas "T", juntas curvas y piezas planas. Como lo sugiere la variedad de
símbolos para estas soldaduras, hay muchas maneras de hacer soldaduras de
Canal y la diferencia principal dependerá de la geometría de las partes que
serán unidas y la preparación de sus bordes.
El metal soldado es depositado entre el canal penetrando y fundiéndose
con el metal base para formar la junta, por limitaciones de dibujo grafico la
penetración no es indicada en los símbolos pero en este tipo de soldaduras la
penetración es sumamente importante para la buena calidad de la soldadura.
La soldadura de canal cuadrado, en la cual el canal es creado por una
separación especifica o ninguna separación, incluyendo hasta cierta presión de
oposición, la distancia de la separación (si existe) es dada en el símbolo.
Las soldaduras de canal "V", en la que los bordes son biselados, a veces
por un lado o por los dos lados, para crea el canal, el ángulo del bisel es dado
en el símbolo así como la luz de separación o separación de la raíz (si
existiera)
9
Si la profundidad de la "V" no fuera igual al espesor o a la mitad (en el
caso de doble "V") del espesor de la lamina o plancha a soldar, entonces la
profundidad es dada a la izquierda del símbolo de la soldadura.
Si la penetración de la soldadura fuera mayor que la profundidad del
canal, la profundidad de la "garganta efectiva" es dada entre paréntesis
después de la profundidad de la "V"
En el bisel del canal de soldadura, en el cual el borde de una de las
laminas es biselado y la otra es cuadrada, el símbolo de la línea perpendicular
siempre es dibujada en el lado izquierdo sea cual sea la orientación de la
10
soldadura, la flecha apunta la cara de la pieza que debe ser biselada y en este
caso la flecha es cortada y doblada en ángulo para hacer énfasis en su
importancia (este corte de ángulo no es necesario si el proyectista no tiene
preferencias en cual lado debe ser biselado o si el dibujo es interpretado por un
soldador calificado que reconoce la diferencia de cual lado debe ser tratado)
En la soldadura de canal "J", en la cual en uno de las laminas tiene un
biselado cóncavo y la otra es dejada cuadrada, como con el bisel de la
media "V" la línea perpendicular siempre aparecerá dibujada a la izquierda y la
flecha (con un doblez si fuera necesario) apuntando la pieza que recibirá el
tratamiento de bisel cóncavo
En la soldadura de "V" curva, comúnmente usada para unir dos partes
curvas o dos partes tubulares la profundidad propuesta de la soldadura es dada
a la izquierda del símbolo, con la profundidad de la garganta efectiva entre
paréntesis
11
En la soldadura de canal con bisel curvo, comúnmente usada para unir
una pieza curva o tubular a una pieza plana, como con la V curva (anterior),
formada por dos superficies curvas o tubulares, la profundidad propuesta de la
soldadura es dada a la izquierda del símbolo, con la profundidad de la garganta
efectiva entre paréntesis. La línea perpendicular es dibujada siempre al lado
izquierdo del símbolo sea cual sea la orientación de la soldadura.
Otros símbolos suplementarios son usados con la soldadura de canal
como: Penetración saliente y Barra o elemento de respaldo, ambos símbolos
son indicación de que la penetración de la junta se efectúa desde un solo lado
de la junta.
El alto del refuerzo (si fuera critico) es indicado a la izquierda del símbolo
de penetraron saliente, el cual esta situado
12
Cuando una barra o elemento de respaldo es usado para lograr la
penetración necesaria de la junta, su símbolo es situado encima de la línea de
referencia sobre el símbolo de la soldadura, si la barra es provisional y será
removida al final de la soldadura, entonces la letra "R" es situada dentro del
símbolo de la barra de respaldo, esta barra tiene el mismo símbolo que la
soldadura de conexión y óvalos pero su contexto debe hacer siempre la clara
intención del símbolo
2.1.3 SOLDADURA DE CONEXIÓN Y ÓVALO
La soldadura de conexión y de óvalos es usada para unir laminas
sobrepuestas una de las cuales tienen perforaciones (redondos para
conexiones y ovalados o alargados para Óvalos). Metal soldado es depositado
en estas perforaciones penetrando y fundiéndose con el metal base de las dos
partes formando la junta, por limitaciones de dibujo grafico, la penetración no
es indicada en los símbolos pero en este tipo de soldadura la penetración es
sumamente importante para la buena calidad de la soldadura.
13
En la soldadura de conexión el diámetro de cada conector es dado a la
izquierda del símbolo y el espacio entre los conectores es dado a la derecha,
en la soldadura de óvalos el ancho de cada ovalo es dado a la izquierda del
símbolo, el largo y la distancia entre espacios (separados por un guión"-") son
dados a la derecha del símbolo y la referencia del detalle en la cola.
El número de conectores u óvalos es dado entre paréntesis por encima o
por debajo del símbolo de la soldadura, la indicación del "lado de la flecha" y "el
otro lado" indican cual pieza tiene la(s) perforación(es); Si no esta en las
especificaciones el llenado total de esta perforación, entonces la profundidad
es dada dentro del símbolo de la soldadura.
14
Capítulo 3TIPOS DE SOLDADURA
3.1. Soldadura con Gas (oxiacetileno)
Se compone básicamente de dos elementos, agua y carburo de calcio, que al
ser unidos producen el gas acetileno. Este es obtenido dentro de tubos que
contienen unos 300 pies cúbicos de gas a 250 LPC (libra por pie cuadrado).
Operan por el principio de dejar caer pedazos de carburo de calcio, para
generar acetileno.
El oxigeno y el acetileno se queman por medio de un mechero o soplete,
ambos gases se conducen a la llama a traves de válvulas de reductoras de
presión. Debido a que estos gases mezclados son muy explosivos deben
tenerce precauciones en su mezcla.
La llama tiene dos zonas diferentes. El máximo de temperatura (6300º F) se
produce en el extremo del cono interior.
La relación de oxigeno y acetileno de 1 :1 a 1,15 :1 da una llama neutra .
Mayor porcentaje de oxigeno da una llama oxidante (bronces y latones).
Menor porcentaje de oxigeno da una llama carburizante (soldadura monel,
acero de bajo carbono).
En la soldadura debe agregarce material de aporte en forma de varillas o
alambres.
El control de temperatura es sencillo.
Con una adecuada técnica se logran una buena soldadura.
En los últimos años esta en desuso, excepto para piezas delgadas de metal o
reparaciones.
La soldadura de gas a presión : las uniones se hacen por calentamiento de las
terminaciones con llama de gas a una temp. inferior a la fusión uniendo las
terminaciones bajo presión.
15
3.2. Soldadura de Arco
En esta soldadura la fuente de calor es un arco eléctrico entre pieza y electrodo
o entre dos electrodos.
Soldadura con electrodo de carbón
La mayoría de las soldaduras de arco se hacen ahora con electrodos
metálicos. En la soldadura de electrodo de carbón, el arco produce una temp.
mas alta que la llama de oxiciacetileno y precisa metal de aporte. El proceso
tiene el defecto de no protegen al metal caliente de la atmósfera. Aunque hay
una variante de arco de carbón con gas que provee protección gaseosa.
Dada la facilidad de control del arco, esta soldadura es útil para fundición de
hierro y cobre.
Soldadura con electrodo de metal
En teoría esta soldadura funde el electrodo y el metal original, suministrando el
aporte necesario y acelerando la soldadura
La soldadura de arco con electrodos sin protección, consumibles, es dificultosa
porque los arco tienden a ser inestables, razón por la cual se utiliza poco.
Se desarrollaron dos variantes de este proceso :
Soldadura con electrodo de tungsteno
Soldadura de arco de metal protegido
Soldadura de arco de metal protegido
Los electrodos revestidos consisten en un alambre de metal sobre el que se
coloca un revestimiento de componentes químicos que optimizan el proceso de
soldadura :
1. Proveen una atmósfera protectora
2. Estabilizan el arco
3. Actúan como fundente para remover impurezas
16
4. Previenen la oxidación y retardan el enfriamiento del metal fundido
5. Reduce la salpicadura
6. Agregan elementos de aleación
7. Afecta la forma de la moldura de la soldadura.
Los electrodos con revestimiento pueden ser calificados según la resistencia a
la tracción de la soldadura, la posición de esta y el tipo de corriente y polaridad
y tipo de cobertura.
Todos los electrodos van marcados con colores según normas internacionales.
Cuando la cobertura es fundida y vaporizada se libera una atmósfera protectora
de gases que protege al metal caliente.
La inclusión de hierro pulverizado en la cobertura de los electrodos acelera el
proceso de soldadura.
Las fuentes de energía para la soldadura de arco esta constituida por un
generador (motor eléctrico o nafta) o un transformador y rectificador, estos
últimas son las mas usadas en los últimos tiempos.
Los requisitos que deben cumplir esta fuentes son :
- abastecimientos de grandes valores
- uniformidad de tensión en caso de variación voltaica
Las máquinas de corriente alterna tienen baja potencia y si se operan varias a
la vez deben conectarse a diferentes fases.
Las de corriente continua son trifásicas
Soldadura de arco de Tungsteno con gas (TIG)
Este proceso emplea un electrodo de tungsteno en un soporte especial del cual
a traves de este un gas puede ser provisto a baja presión a fin de entregar
suficiente flujo como para formar una protección alrededor del arco y del metal
fundido, protegiéndolos de la atmósfera. Se usan los gases inertes como ser
Argón o Helio, pero en la soldadura de acero pude sustituirse por CO2.
En el proceso con electrodo no consumible, cualquier metal de aporte adicional
necesario se provee por una varilla separada. Para aplicaciones donde hay
ajuste perfecto entre las parte no hace falta metal de aporte.
17
No se usa ninguna clase de fundente, la soldaduras resultantes son muy
limpias y no es necesario ningún tipo especial de limpieza o remoción de
rebabas.
Soldadura de arco de metal con gas (MIG)
Es una alternativa a la soldadura de arco de tungsteno con gas. Con el CO2,
Helio, o Argón como bases protectores una pistola de soldar y un mecanismo
de alimentación especiales renuevan el electrodo a medida que este ser
consume.
No se forman rebabas que deban ser removidas.
Con un gas inerte tal como los mencionados, este proceso puede usarse para
soldar casi cualquier material, el proceso es usualmente mas caro y es usado
para soldar aluminio, magnesio, o aleaciones de acero inoxidable, en donde es
necesario un acabado perfecto.
El proceso de arco de metal con gas permite mantener una arco muy corto.
Para soldar espesores mas grandes de acero se combina a menudo fundente
granular con CO2.
Soldadura con Hidrogeno atómico.
Se mantiene un arco de corriente alterna entre dos electrodos de tungsteno. El
gas de hidrogeno es disociado en el arco, cuando este se pone en contacto con
la base de metal se combina, abandonando importantes cantidades de calor.
El gas hidrogeno alrededor de la soldadura provee la protección contra el
oxigeno y Nitrógeno de la atmósfera.
Esta soldadura es de alta calidad y es usada para aceros de alta aleación,
usándose también para materiales muy delgados.
Esta fue desplazada por soldadura de gas.
Soldadura de arco sumergida.
En esta soldadura el arco voltaico es mantenido debajo de un fundente
granular. Puede usar corriente CA o CC.
18
El fundente provee completa protección del metal fundido y , por lo tanto, se
obtienen soldaduras de alta calidad.
Como procedimiento básico el cabezal soldador se traslada a lo largo de la
pieza automáticamente obteniéndose grandes velocidades de soldadura y por
ende siendo posible soldar gruesas planchas y grandes volúmenes.
Se la utiliza para construcción de barcos o tubos de acero de grandes diámetro
o de tanques.
Una variante de esta es el arco sumergido manual, en donde un cañón o
embudo contiene el fundente, es sostenido y movido manualmente.
Soldadura de flujo magnético
Es una modificación de arco sumergido en donde se utiliza un fundente
magnetizado por el campo eléctrico del electrodo de alambre originado por la
corriente que fluye por el alambre. Tiene un control de cantidad de fundente
mas preciso y virtualmente no hay fundente sin usar.
Soldadura con perno
Es un proceso de soldadura de arco donde la coalescencia es producida
estableciendo un aro entre un perno metálico y la pieza, hasta que se produce
la temp. suficiente, y luego presionando el perno contra la pieza con suficiente
presión para completar la unión. Se hace generalmente sin protección
atmosférica.
La terminación del perno se ahueca y el hueco se rellena con fundente de
soldar.
El operador tiene que colocar el perno y el casquillo de sujeción en la pistola,
coloca la pistola en posición sobre la pieza y aprieta el gatillo. El ciclo es
automático.
Tipos de soldadura de fusión y uniones
Hay 4 tipos básicos de soldadura de fusión :
de pestaña : para hojas delgadas, reparación de superficies o aplicación de
materiales de consistencia dura
19
de ranura :para obtener resistencia en todo el espesor en materiales
gruesos.
de filete : uniones en T, solapa y esquinas. Puede ser continua o
intermitente.
tipo espiga : para vincular una pieza encima de otra evitando el uso de
remaches o tornillos
3.3. Soldadura con Resistencia
La soldadura de resistencia es producida por el calor obtenido de la resistencia
de la piezas de trabajo a temperaturas más bajas.
No hay fusión del metal, ya que la presión ejercida produce un forjado
resultando de grano más fino la soldadura. La temperatura se obtiene en
fracción de segundo por ende es muy rápida y económica y apropiada para la
producción en masa.
El calor se obtiene por el pasaje de corriente eléctrica a través de la pieza a
soldar, usa corriente alterna.
En este tipo de soldadura el control de la presión es de suma importancia dado
que un exceso de presión hace que el material fundido salte de las superficies
de empalme, y la baja presión provoca quemadura de las superficies y picadura
de los electrodos.
La corriente generalmente se obtiene de un transformador reductor.
Soldadura de punto
La soldadura de punto es el tipo más simple y más usada de la soldaduras de
resistencia.
Se conecta y desconecta la corriente por medios automáticos y
semiautomáticos. Esto produce una pepita de metal unido con muy poca o
ninguna fusión y sin que salte el material.
20
Máquinas de soldadura
1. Con brazo oscilante : el electrodo inferior esta quieto y se mueve el superior,
oscila alrededor de un pivote
2. de presión : electrodo superior comandado por cilindro neumático ; para
trabajos pesados o de alta producción ; gran variedad de tamaños de
máquinas.
3. portátil : transportable, usa una pistola conectada a la fuente de energía. La
pistola puede uno de sus electrodos para dar la presión necesaria. Muy
utilizada en la industria por su alta velocidad de producción
Tienen una variedad muy grande, casi todos los materiales dúctiles y
aleaciones pueden ser soldados a punto, como ser chapa dulce (el más
común), fundiciones, aluminio(altas corrientes, intervalo corto, baja presión),
magnesio (limpieza superficial), cobre (es difícil), plata (difícil por su
conductibilidad)
El límite practico del espesor es de 1/8 pulgadas si cada pieza tiene el mismo
espesor. Se ha logrado hasta ½ pulgada de planchas de acera
satisfactoriamente.
Soldadura de costura
Consiste en una serie de soldaduras de punto sobrepuestas, que de este modo
forman una soldadura continua.
Constituida por dos discos que giran, cuando el material pasa por estos
electrodos se conecta y desconecta corriente de soldadura, de modo que forma
soldaduras elípticas individuales que se superponen formando una hilera. La
duración debe ser regulado de manera que las piezas no se calienten
demasiado y por ello se usa enfriamiento externo.
Se usa la soldadura de costura para tanques herméticos, de gasolina,
silenciadores de automóvil, etc.
21
Para formas especiales se pueden usar electrodos recortados.
Tiene un alto nivel de producción.
Soldadura de saliente
Para hacer una soldadura de saliente se estampan en relieve hoyuelos, estos
se colocan luego entre electrodos planos, se aplican corriente y presión, y
como casi toda la resistencia del circuito está en los hoyuelos se concentra
calor y se produce la soldadura.
Esta limitado por las dimensiones de la máquina.
Soldadura por chispas
Es un proceso de soldadura de resistencia donde la unión se produce
simultáneamente por medio de calor obtenido de la corriente eléctrica entre las
superficies y se completa por presión después del calentamiento.
Los equipos necesario son costoso y de gran tamaño, pero pueden obtenerse
muy buenas soldaduras a un alto ritmo de producción.
Se utiliza en caños, accesorios tubulares, ventanas metálicas.
Soldadura por recalcado
Se aplica continuamente una presión después que se aplica la corriente de
soldadura. Como resultado de esto, la soldadura se produce a menor
temperatura.
Las superficies deben estar limpias y adecuadamente preparadas para
calentamiento uniforme y soldaduras fuertes.
Se usa para caños y tubos.
Soldadura por percusión
22
Se aplica una potencia de alta tensión sobre las piezas para luego chocar las
partes con gran fuerza, produciéndose una descarga eléctrica muy grande que
suelda los dos extremos.
Características :
- Deben soldarse 2 piezas distintas de metal (no sirve en una misma pieza)
- puede aplicarse a metales diferentes
- se aplica alambres, varillas, y tubos
- Es un método muy rápido
- El equipo es semiautomático
- No precisa material de aporte
- Alto costo del equipo
- Mantenimiento especial
- En algunos materiales se debe preparar la superficie
3.4. MISCELANEA DE SOLDADURAS Y PROCESOS ASOCIADOS
Soldadura con termita
La unión se produce calentando con metal y virutas recalentados (reacción de
óxido metálico y aluminio).
El metal líquido proporciona tanto el calor requerido como el metal de aporte.
Se produce una temperatura de 5000º F en 30 segundos.
Para esta soldadura se construye un molde con la forma de la soldadura
llenando las aberturas con cera. Se usa soplete para secar el molde (similar a
molde de arena) y fundir la cera. Cuando las superficies están al rojo se vierte
el metal fundido. Luego se mecaniza.
Soldadura eléctrica con escoria : la temperatura se obtiene de la resistencia
eléctrica de la escoria fundida en la que se sumerge el alambre del electrodo
(3200º F). Suelda hasta 16 pulgadas. Se funde una gran masa de metal, tiene
un lento enfriamiento posterior.
23
Soldadura con haz de electrones : Soldadura de muy alta pureza en metales
reactivas y refractarios usados en energía atómica y en cohetería. Usa un
sistema de óptica electrónica para el soldado.
Soldadura Ultrasónica : Es una combinación de energía ultrasónica y presión,
se usa para materiales delgados y disimiles. Puede ser de punto o de costura.
Soldadura por fricción mecánica : entre dos piezas, una en movimiento y la
otra fija con un eje horizontal en común están juntadas fuertemente y la fricción
del rozamiento genera calor muy rápido con un tiempo muy breve de soldadura
(menos de 25 seg.). Suelda algunos materiales disímiles.
Revestimiento Superficial
Se hace por soldadura de gas o de arco, de una capa integral de metal de una
composición, sobre la superficie de un metal de base de composición diferente
obteniendo superficies con características especiales. Se le llama revestimiento
superficial duro.
Hay 7 categorías de metales para revestimiento superficial :
1. Acero al carbono endurecido al aire y aceros de baja aleación
2. Aceros y hierros de alta aleación
3. Aleaciones con base de cobalto
4. Carburos
5. Aleaciones con base de cobre
6. Aleaciones de níquel, tales como monel, nicron, etc.
7. Aceros Inoxidables
Se aplica en dientes de rasquetes, palas excavadoras, trépanos de
excavadoras de petróleo, etc.
24
Metalizado
El proceso consiste básicamente en el metal fundido y atomizado en un soplete
especial y pulverizado sobre un material de base. Se emplea llama de
oxiacetileno.
Cualquier metal que pueda trefilarse puede utilizarse para metalizar
Sopletes de plasma para materiales de alto punto de fusión
Es adecuado para revestimientos de superficies, para soportar la abrasión y
desgaste. Su porosidad puede retener lubricante lo que le da mayor resistencia
al desgaste.
Hay revestimientos de protectores de zinc y aluminio.
Soldaduras de plásticos
Para soldado de termoplásticos, consiste en calentar localmente hasta que las
áreas a unir se ablanden y luego se aplica presión. El calor es suministrado por
un soplete de gas caliente o una herramienta similar a un soldador eléctrico.
Frecuentemente se provee el aporte de material (barra de plástico de aporte).
Se sueldan mediante este método tubos pláticas, barras, etc.
Soldadura Fuerte
La soldadura se produce por calentamiento a temperaturas superiores a 800º F
y el uso de un metal no ferroso de aporte que tiene una temperatura de fusión
por debajo de la temperatura del metal de base.
Características :
El metal de aporte es diferente del de base
Espacio en la unión entre metales pequeño
Fusión entre el metal de base y el metal de aporte y no entre metales de base
Superficies a soldar limpias
Unión de metales disímiles
25
Se puede soldar todo tipo de materiales : Aleaciones de plata se usan para
soldar acero inoxidable, cobre para reparación de fundiciones de acero y hierro,
aluminio para soldar aluminio y aleaciones de Al.
Se usan fundentes para el proceso en donde estos disuelven óxidos
superficiales y promueven el flujo dentro de la unión del metal de aporte en el
metal de base.
La soldadura se puede hacer con soplete de oxiacetileno o de oxihidrogeno,
etc., pero tiene dificultad para conseguir un calentamiento uniforme de la unión.
También puede hacerse en horno, con atmósfera controlada, en donde la pieza
a unir tiene un calentamiento uniforme al igual que el material de aporte
cargado previamente.
Uniones a tope, traslapada y solapada.
Soldadura con Latón
Usa la atracción capilar para la distribución del material de aporte que se
deposita por gravedad. Se usa para reparar acero de máquinaria o fundiciones
ferrosas a una baja temperatura, usando soplete de oxiacetileno.
Soldadura blanda (con estaño)
No implica ninguna fusión del material de base, por lo tanto la unión es por
adhesión del material de base y el fusible (estaño).
Hay 3 aleaciones de estaño : con 60, 50, 40 % de estaño.
Se usa para rellenar abolladuras, juntas superpuestas, y donde no se requiere
resistencia en la unión.
Unión con adhesivos
Usado para fabricar pares tanto metálicas como no metálicas
Los adhesivos son a base de resinas termoplásticas y termofraguantes y
muchos elastomeros artificiales.
No pueden emplearse a elevadas temperaturas pero tiene como ventaja que
son fáciles de usar a temperaturas ambiente.
26
Algunos de estos adhesivos : poliamia, caucho de neoprene, epoxi,etc
Se pegan cualquier tipo de material o combinación de material, de igual o
diferentes espesores, tiene buena resistencia a la fatiga, aislantes eléctricos.
Son malos resistiendo a la tracción e inestables a temperatura media o alta.
27
Capítulo 4APLICACIONES DE LAS SOLDADURAS
4.1. Aplicaciones Industriales de la Soldadura Láser en el Sector del Automóvil
Soldadura de chapas de carrocería
La introducción del láser en este campo, iniciada desde mediados de los 70, no
ha sido sencilla y aun queda mucho por hacer en esta área. Este tipo de
soldaduras requieren láseres de alta potencia y estaciones de soldadura con
sistemas de posicionamiento robotizados considerablemente complejos y de
gran tamaño (robots pórtico de cinco ejes, robots de seis ejes que manipulan
brazos articulados extensibles para la transmisión del haz láser, o robots
articulados con transmisión interna del haz). Requieren, por tanto, una
infraestructura para el manejo de las piezas que añade coste y complejidad al
sistema.
Sin embargo, la gran cantidad de ventajas que presenta el láser frente a las
clásicas instalaciones de soldadura por puntos mediante resistencia eléctrica,
hacen que el esfuerzo valga la pena. Entre esas ventajas se encuentran las
siguientes: Consistencia e integridad de la soldadura, acceso por un único lado,
reducción de la masa y anchura de pestañas, menor extensión de zona
afectada por el calor, menor distorsión térmica, aumento de la fuerza
estructural y alta velocidad y flexibilidad de diseño. La geometría de unión más
utilizada es la de solape.
En General Motors, por ejemplo, existen ya muchas estaciones de soldadura
láser para soldar techos, marcos de ventanillas, etc. Una de sus últimas
instalaciones en la planta de Mansfield consiste en una estación con dos
láseres robotizados de CO2 de 5 kW, capaces de soldar los cuartos de panel
interior izquierdo y derecho para varios modelos distintos de coche,
disminuyendo a la cuarta parte el espacio ocupado por la anterior instalación de
28
soldadura por resistencia eléctrica, y minimizando el tiempo de cambio. Sin
embargo, la proporción de estaciones de soldadura láser sigue siendo pequeña
frente a las de resistencia eléctrica en este tipo de aplicaciones. Actualmente,
la mayor parte de las instalaciones de soldadura láser para este tipo de
aplicaciones son de Nd:YAG.
Otro caso especial de este tipo de aplicación es la unión de distintos materiales
usados en carrocería (acero chapado en cinc, aluminio y otros compuestos)
mediante la preactivación por calentamiento láser de los adhesivos. Este
proceso puede sustituir al pre-fixturing por soldadura por puntos con
resistencia, evitando sus inconvenientes. (*)
(*) Joining processes in the automotive industry using high power laser diodes.
29
Capítulo 5NORMAS INTERNACIONALES
ALGUNAS NORMAS ISO:
ISO 544:2003
Materiales consumibles de la soldadura -- entrega técnica condiciona para los
materiales de relleno de la soldadura -- tipo de producto, dimensiones,
tolerancias y marcas
ISO 636:2004
Materiales consumibles que sueldan con autógena -- Roces, alambres y
depósitos para la soldadura de gas inerte de tungsteno de aceros no aliados y
de grano fino -- clasificación
ISO 669:2000
Requisitos mecánicos y eléctricos de la soldadura de la resistencia -- equipo de
soldadura resistente --
ISO 693:1982
Dimensiones de los espacios en blanco de la rueda de la soldadura de costura
ISO 857-1:1998
El soldar con autógena y procesos aliados -- vocabulario -- parte 1: Procesos
de la soldadura del metal
30
ISO 857-2
El soldar con autógena y procesos aliados -- vocabulario -- parte 2: Procesos
que sueldan y que sueldan y términos relacionados
ISO 865:1981
Ranuras en los cristales de exposición para las máquinas de soldadura de
proyección
ISO 1071:2003
Materiales consumibles de la soldadura - electrodos cubiertos, alambres,
barras y electrodos base tubulares para la soldadura por fusión del hierro
fundido - clasificación
ISO 1089:1980
Ajustes para el equipo de soldadura de punto -- dimensiones del ahusamiento
del electrodo
ISO 2503:1998
Equipo de soldadura de gas -- reguladores de presión para los cilindros de gas
usados en la soldadura, el corte y procesos aliados hasta la barra 300
Normas de seguridad frente a incendios/explosiones en trabajos de soldadura
Los riesgos de incendio y/o explosión se pueden prevenir aplicando una
serie de normas de seguridad de tipo general y otras específicas que hacen
31
referencia a la utilización de las botellas, las mangueras y el soplete. Por otra
parte se exponen normas a seguir en caso de retorno de la llama.
Normas de seguridad generales
Se prohíben las trabajos de soldadura y corte, en locales donde se
almacenen materiales inflamables, combustibles, donde exista riesgo de
explosión o en el interior de recipientes que hayan contenido sustancias
inflamables.
Para trabajar en recipientes que hayan contenido sustancias explosivas
o inflamables, se debe limpiar con agua caliente y desgasificar con vapor
de agua, por ejemplo. Además se comprobará con la ayuda de un
medidor de atmósferas peligrosas (explosímetro), la ausencia total de
gases.
Se debe evitar que las chispas producidas por el soplete alcancen o
caigan sobre las botellas, mangueras o líquidos inflamables.
No utilizar el oxígeno para limpiar o soplar piezas o tuberías, etc., o para
ventilar una estancia, pues el exceso de oxígeno incrementa el riesgo de
incendio.
Los grifos y los manorreductores de las botellas de oxígeno deben estar
siempre limpios de grasas, aceites o combustible de cualquier tipo. Las
grasas pueden inflamarse espontáneamente por acción del oxígeno.
Si una botella de acetileno se calienta por cualquier motivo, puede
explosionar; cuando se detecte esta circunstancia se debe cerrar el grifo
y enfriarla con agua, si es preciso durante horas.
Si se incendia el grifo de una botella de acetileno, se tratará de cerrarlo,
y si no se consigue, se apagará con un extintor de nieve carbónica o de
polvo.
32
Después de un retroceso de llama o de un incendio del grifo de una
botella de acetileno, debe comprobarse que la botella no se calienta
sola.
Normas de seguridad específicas
Utilización de botellas
Las botellas deben estar perfectamente identificadas en todo momento,
en caso contrario deben inutilizarse y devolverse al proveedor.
Todos los equipos, canalizaciones y accesorios deben ser los
adecuados a la presión y gas a utilizar.
Las botellas de acetileno llenas se deben mantener en posición vertical,
al menos 12 horas antes de ser utilizadas. En caso de tener que
tumbarlas, se debe mantener el grifo con el orificio de salida hacia
arriba, pero en ningún caso a menos de 50 cm del suelo.
Los grifos de las botellas de oxígeno y acetileno deben situarse de forma
que sus bocas de salida apunten en direcciones opuestas.
Las botellas en servicio deben estar libres de objetos que las cubran
total o parcialmente.
Las botellas deben estar a una distancia entre 5 y 10 m de la zona de
trabajo.
Antes de empezar una botella comprobar que el manómetro marca
“cero” con el grifo cerrado.
Si el grifo de una botella se atasca, no se debe forzar la botella, se debe
devolver al suministrador marcando convenientemente la deficiencia
detectada.
Antes de colocar el manorreductor, debe purgarse el grifo de la botella
de oxígeno, abriendo un cuarto de vuelta y cerrando a la mayor
brevedad.
33
Colocar el manorreductor con el grifo de expansión totalmente abierto;
después de colocarlo se debe comprobar que no existen fugas utilizando
agua jabonosa, pero nunca con llama. Si se detectan fugas se debe
proceder a su reparación inmediatamente.
Abrir el grifo de la botella lentamente; en caso contrario el reductor de
presión podría quemarse.
Las botellas no deben consumirse completamente pues podría entrar
aire. Se debe conservar siempre una ligera sobrepresión en su interior.
Cerrar los grifos de las botellas después de cada sesión de trabajo.
Después de cerrar el grifo de la botella se debe descargar siempre el
manorreductor, las mangueras y el soplete.
La llave de cierre debe estar sujeta a cada botella en servicio, para
cerrarla en caso de incendio. Un buen sistema es atarla al
manorreductor.
Las averías en los grifos de las botellas debe ser solucionadas por el
suministrador, evitando en todo caso el desmontarlos.
No sustituir las juntas de fibra por otras de goma o cuero.
Si como consecuencia de estar sometidas a bajas temperaturas se hiela
el manorreductor de alguna botella utilizar paños de agua caliente para
deshelarlas.
Mangueras
Las mangueras deben estar siempre en perfectas condiciones de uso y
sólidamente fijadas a las tuercas de empalme.
Las mangueras deben conectarse a las botellas correctamente sabiendo
que las de oxígeno son rojas y las de acetileno negras, teniendo estas
últimas un diámetro mayor que las primeras.
34
Se debe evitar que las mangueras entren en contacto con superficies
calientes, bordes afilados, ángulos vivos o caigan sobre ellas chispas
procurando que no formen bucles.
Las mangueras no deben atravesar vías de circulación de vehículos o
personas sin estar protegidas con apoyos de paso de suficiente
resistencia a la compresión.
Antes de iniciar el proceso de soldadura se debe comprobar que no
existen pérdidas en las conexiones de las mangueras utilizando agua
jabonosa, por ejemplo. Nunca utilizar una llama para efectuar la
comprobación.
No se debe trabajar con las mangueras situadas sobre los hombros o
entre las piernas.
Las mangueras no deben dejarse enrolladas sobre las ojivas de las
botellas.
Después de un retorno accidental de llama, se deben desmontar las
mangueras y comprobar que no han sufrido daños. En caso afirmativo
se deben sustituir por unas nuevas desechando las deterioradas.
Soplete
El soplete debe manejarse con cuidado y en ningún caso se golpeará
con él.
En la operación de encendido debería seguirse la siguiente secuencia
de actuación:
a. Abrir lentamente y ligeramente la válvula del soplete
correspondiente al oxígeno.
b. Abrir la válvula del soplete correspondiente al acetileno alrededor
de 3/4 de vuelta.
c. Encender la mezcla con un encendedor o llama piloto.
35
d. Aumentar la entrada del combustible hasta que la llama no
despida humo.
e. Acabar de abrir el oxígeno según necesidades.
f. Verificar el manorreductor.
En la operación de apagado debería cerrarse primero la válvula del
acetileno y después la del oxígeno.
No colgar nunca el soplete en las botellas, ni siquiera apagado.
No depositar los sopletes conectados a las botellas en recipientes
cerrados.
La reparación de los sopletes la deben hacer técnicos especializados.
Limpiar periódicamente las toberas del soplete pues la suciedad
acumulada facilita el retorno de la llama. Para limpiar las toberas se
puede utilizar una aguja de latón.
Si el soplete tiene fugas se debe dejar de utilizar inmediatamente y
proceder a su reparación. Hay que tener en cuenta que fugas de
oxígeno en locales cerrados pueden ser muy peligrosas.
Retorno de llama
En caso de retorno de la llama se deben seguir los siguientes pasos:
a. Cerrar la llave de paso del oxígeno interrumpiendo la alimentación a la
llama interna.
b. Cerrar la llave de paso del acetileno y después las llaves de
alimentación de ambas botellas.
En ningún caso se deben doblar las mangueras para interrumpir el paso
del gas.
36
Efectuar las comprobaciones pertinentes para averiguar las causas y
proceder a solucionarlas.
Normas de seguridad frente a otros riesgos en trabajos de soldadura
Exposición a radiaciones
Las radiaciones que produce la soldadura oxiacetilénica son muy
importantes por lo que los ojos y la cara del operador deberán protegerse
adecuadamente contra sus efectos utilizando gafas de montura integral
combinados con protectores de casco y sujeción manual adecuadas al tipo de
radiaciones emitidas. El material puede ser el plástico o nylon reforzados, con
el inconveniente de que son muy caros, o las fibras vulcanizadas.
Para proteger adecuadamente los ojos se utilizan filtros y placas
filtrantes que deben reunir una serie de características que se recogen en tres
tablas; en una primera tabla se indican los valores y tolerancias de transmisión
de los distintos tipos de filtros y placas filtrantes de protección ocular frente a la
luz de intensidad elevada.
Por otro lado, para elegir el filtro adecuado (nº de escala) en función del
grado de protección se utilizan otras dos tablas que relacionan el tipo de trabajo
de soldadura realizado con los caudales de oxígeno (operaciones de corte) o
los caudales de acetileno ( soldaduras y soldadura fuerte con gas).
37
Capítulo 6TECNOLOGIA NUEVAS EN SOLDADURA
6.1. SOLDADURA AUTOMATIZADA
AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA
La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de
constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de
automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales.
El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por
computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora
(CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de
fabricación. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra
transición, de alcances aún desconocidos.
En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en
operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta
precisión. El hecho de que en los 80´s las tareas relativamente simples como
las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y
soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de
mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las
posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto
debido a los avances tecnológicos en sensorica, los cuales permitirán tareas
mas sofisticadas como el ensamble de materiales.
38
Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías
estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la
automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de
sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y
control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de
automatización industrial.
Hay tres clases muy amplias de automatización industrial:
Automatización fija.
Automatización programable.
Automatización flexible.
La automatización fija.- Se utiliza cuando el volumen de producción es muy
alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de
equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas
de producción elevadas. Además de esto, otro inconveniente de la
automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del
producto en el mercado.
La automatización programable.- Se emplea cuando el volumen de
producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a
obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a
las variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por
medio de un programa (Software).
39
Por su parte la automatización flexible.- Es más adecuada para un rango de
producción medio. Estos sistemas flexibles poseen características de la
automatización fija y de la automatización programada.
Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de
trabajo interconectadas entre sí por sistemas de almacenamiento y
manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora.
De los tres tipos de automatización, La Robótica coincide más estrechamente
con la automatización programable.
6.2 SOLDADURA POR HAZ DE ELECTRONES
La característica principal de la soldadura por haz de electrones (Electron
Beam Weiding, EBW) que la distingue de otros procesos de soldadura, es la
posibilidad de concentrar una mayor cantidad de energía en zonas más
reducidas. Esta elevada densidad de energía se consigue mediante la
concentración de un haz de electrones de alta velocidad, producido por un
cañón de electrones. El impacto de los electrones de alta velocidad sobre la
pieza incremento la temperatura en la zona de impacto. Esta elevada
temperatura puede ser utilizada como fuente de calor en distintas aplicaciones
(soldadura, fusión, tratamientos térmicos, etc.) El proceso se realiza en una
cámara de vacío para evitar la dispersión de los electrones en la atmósfera
normal.
Un equipo típico de haz de electrones consta de un cañón en el que se genera
el haz de electrones. El haz penetra en una cámara de vacío, por lo que es
necesaria una instalación de vacío asociada al equipo. En el interior de la
cámara se encuentran las piezas a soldar, con la consiguiente limitación de
tamaño de las mismas y la necesidad de un tiempo adicional para realizar el
vacío.
40
La tecnología de Soldadura por Haz de Electrones tiene unas aplicaciones
características, entre las que destacan las siguientes:
Soldadura de fuertes espesores (hasta 65 mm) de una sola pasada y sin
aporte, lo cual supone un ahorro de tiempo y material.
Soldaduras libres de contaminación, dada la atmósfera de alto vacío en
la que se realiza el proceso.
Soldaduras con deformaciones y tensiones mínimas debida a las
reducidas dimensiones del cordón de soldadura (p.e. 4 mm de anchura
para una penetración de 20 mm. en acero)
Soldaduras de gran precisión en piezas reducidas; el pequeño diámetro
del haz (0.5 mm) permite soldar zonas inaccesibles para cualquier
herramienta.
Se pueden soldar innumerables metales diferentes y metales refractarios
(tungsteno, molibdeno).
El haz de alta energía permite realizar tratamientos térmicos
superficiales, tanto de temple, con el consiguiente endurecimiento de la
superficie, como de refusión, obteniéndose mejoras en diversas
propiedades del material (comportamiento a fatiga, desgaste, etc.)
En la soldadura citada se utiliza el calor generado en la superficie de impacto,
para fundir el material y conseguir la unión del mismo al solidificar.
La transformación de energía cinética en calor se efectúa en un volumen muy
pequeño, debido al pequeño diámetro del haz y a la escasa penetración de los
electrones en el interior del material.
La principal característica de esta aplicación es la alta densidad de energía de
la fuente de calor (no superada por ningún otro proceso).
Los cordones de soldadura ejecutados por haz de electrones presentan un
aspecto característico de los llamados " procedimientos de alta concentración
energéticas ", y tienen las siguientes ventajas:
Cordones de soldadura muy estrechos, incluso en uniones de gran
penetración.
41
Posibilidad de unir piezas de gran espesor de una sola pasada
PARÁMETROS DEL PROCESO
Velocidad de soldadura:
Al incrementar la velocidad de soldadura se producirá un efecto opuesto, por
ser menor el aporte energético por unidad de longitud.
Tensión de aceleración:
Al incrementarla se reduce el tamaño de la huella del haz y produce una zona
fundida más pequeña y una soldadura más estrecha y profunda.
Intensidad del haz:
Al incrementar la corriente del haz, incrementamos la energía del haz y
posibilita una mayor penetración y una mayor velocidad de soldadura.
Diámetro del haz:
Para la soldadura de grandes espesores es más adecuado el uso de un haz
muy fino, también podemos acceder a zonas muy estrechas y ejecutar uniones
de gran precisión.
Distancia entre pieza y cañón:
Una distancia de trabajo pequeña permite una mayor concentración del haz
sobre la superficie de la pieza.
Efecto de la presión en el haz:
Sólo en valores de presión por debajo de 10–1 Pa podemos alcanzar la máxima
efectividad de la producción de soldaduras relativamente profundas y
estrechas.
42
6.3. SOLDADURA POR RAYO LASER
La soldadura con rayo láser (LBW, de laser-beam welding, en inglés) usa un
rayo láser de alto poder como fuente de calor, y produce una soldadura por
fusión. Como el rayo se puede enfocar en un área muy pequeña, tiene gran
densidad de energía y, por consiguiente, capacidad de penetración profunda.
El rayo se puede dirigir, conformar y enfocar con precisión sobre la pieza. Por
lo anterior, este proceso es adecuado especialmente para soldar uniones
profundas y delgadas, con relaciones normales de profundidad-ancho entre 4 y
10.
En la industria automotriz, la soldadura de componentes de transmisiones es
su aplicación más difundida. Entre muchas otras aplicaciones está la soldadura
de piezas delgadas para componentes electrónicos.
El rayo láser se puede pulsar (en milisegundos) para tener aplicaciones como
en soldadura por puntos de materiales delgados, con potencias hasta de 100
kW. Los sistemas de láser continuo de varios kW se usan para soldaduras
profundas en secciones gruesas.
Posibilidades del proceso. Los procedimientos de soldadura con rayo láser
producen soldaduras de buena calidad, con contracción y distorsión mínimas.
Estas soldaduras tienen buena resistencia y en general son dúctiles y libres de
porosidades. El proceso se puede automatizar, de tal modo que se use en
diversos materiales con grosores hasta de 25 mm (1 pulg); es especialmente
eficaz en piezas delgadas. En los metales y aleaciones que normalmente se
sueldan están el aluminio, titanio, metales ferrosos, cobre, superaleaciones y
los metales refractarios. Las velocidades de soldado van de 2.5 m/min hasta 80
m/min (8 a 250 pies/min), para metales delgados.
Por la naturaleza del proceso, la soldadura puede efectuarse en lugares
inaccesibles por otros medios. En la soldadura con rayo láser tiene especial
importancia la seguridad, por los riesgos extremos a los ojos y a la piel; los
láseres de estado sólido (YAG) son especialmente peligrosos.
43
Las principales ventajas del rayo láser sobre el haz de electrones son las
siguientes:
a) No se requiere un vacío, así que el rayo se puede transmitir por el aire.
b) Los rayos láser se pueden conformar, manipular y enfocar ópticamente,
usando fibras ópticas, por lo que el proceso se puede automatizar con
facilidad.
c) Los rayos no generan rayos X (y sí se generan con el haz de
electrones).
d) Es mejor la calidad de la soldadura y tiene menor tendencia a fusión
incompleta, salpicaduras y porosidades, y produce menos distorsión.
Como en otros sistemas análogos de soldadura automatizada, es mínima la
destreza que se requiere en el operador. El costo de los equipos de soldadura
láser va de 40,000 a 1 millón de dólares.
6.4. SOLDADURA POR PLASMA
44
La soldadura por arco de plasma (P.A.W.) es un proceso con muchos puntos
comunes con el más conocido proceso T.I.G. de soldadura.
La diferencia fundamental estriba en la forma que adopta el arco eléctrico, dado
que en el proceso T.I.G. éste se crea libremente entre el electrón y la pieza, y
tiene una forma cónica. En el caso del proceso P.A.W., el arco eléctrico pasa
por un orificio de constreñimiento situado en la boquilla de la pistola, que da
lugar a una columna de plasma de forma cilíndrica que concentra una gran
densidad de energía.
El nivel de energía conseguido a través del arco de plasma permite, en
determinados casos, aumentar las velocidades de soldadura; en otros,
aumenta el nivel de penetración de los cordones y, en general, permite una
gran estabilidad del arco, desde valores inferiores a un Amperio (micro-plasma)
hasta valores superiores a 300 Amperios (macro-plasma), así como un mejor
control de la distorsión
Está compuesto por tres elementos principales y varios complementos
auxiliares con las siguientes características:
Equipo compacto de corriente alterna/continua, control de onda
cuadrada modelo Transting AC/DC-350A de la firma BOC/ESAB y
regulación de 5-325 Amperios.
Control PW-300 de la firma ESAB para regulación de los parámetros del
arco de plasma (gases y energía).
Pistola P.T.W. 300 de aplicación automática para soldadura por plasma
hasta 300 Amperios al 100% de F. U. refrigerada por agua.
Completan la instalación una serie de complementos como alimentador de hilo,
mando a distancia, carro de desplazamiento lineal, mesa giratoria, gases, etc.
que son requeridos en función de la aplicación del trabajo
CARACTERÍSTICAS
45
Soldadura longitudinal de tubos de diferentes aleaciones aplicada en
instalaciones automatizadas con altas velocidades de producción
cercanas a 1 m/min en función del espesor.
Soldadura orbital de tuberías por refusión de bordes en tubos de hasta 6
mm de espesor con una sola pasada.
Fabricación de recipientes de acero inoxidable para almacenamiento de
diferentes productos
Soldadura de fuertes espesores a una sola pasada de materiales tales
como titanio, cobre, níquel y aleaciones cromo-níquel utilizando la
técnica de Key-hole llegando a obtenerse valores de 15 mm en el caso
de las aleaciones de titanio.
Soldadura de convertidores catalíticos de tubos de escape para
automoción
Macrografía de unión realizado con plasma
en aleación base Titanio de 17 mm. de
espesor (1 sola pasada).
RECARGUE POR PLASMA DE ARCO TRANSFERIDO (P.T.A.)
El principio de funcionamiento del procedimiento de recargue por Plasma de
Arco Transferido (P.T.A.) con aportación de aleación micro-pulverizada está
basado en la formación entre el cátodo refractario y la pieza a recargar de una
columna de plasma de Argón mantenida por un arco eléctrico.
El arco eléctrico así creado libera una alta densidad de energía que permite
alcanzar temperaturas lo bastante elevadas como para controlar la fusión de
las aleaciones que se utilizan como recubrimiento y depositarias en la
superficie de la pieza, reduciendo al mínimo la dilución entre ambos materiales.
46
Tanto el arco de plasma como la aleación depositada están protegidos durante
el proceso de recargue por una atmósfera de gas reductor que mejora las
características del recubrimiento.
6.5. SOLDADURA ROBOTIZADA
Los robots son utilizados por una diversidad de procesos industriales como lo
son:
· La soldadura de punto
· Soldadura de arco
· Pinturas de spray
· Transportación de materiales
· Molienda de materiales
· Moldeado en la industria plástica
· Máquinas-herramientas, y otras más.
A continuación se hará una breve explicación de algunas de ellas
Soldadura por puntos.
47
Como el término lo sugiere, la soldadura por puntos es un proceso en el que
dos piezas de metal sé soldan en puntos localizados al hacer pasar una gran
corriente eléctrica a través de las piezas donde se efectúa la soldadura.
Soldadura por arco continua.
La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua en oposición a
la soldadura por punto que podría llamarse un proceso discontinuo. La
soldadura de arco continua se utiliza para obtener uniones largas o grandes
uniones soldadas en las cuales, a menudo, se necesita una cierre hermético
entre las dos piezas de metal que se van a unir. El proceso utiliza un electrodo
en forma de barra o alambre de metal para suministrar la alta corriente eléctrica
de 100 a 300 amperes.
48
6.6. EQUIPO DE SOLDADURA DEL PERNO PRISIONERO
Reguladores
Los británicos construyeron a BS 5750 (ISO 9000), de la construcción
robusta y completamente portable. La alta confiabilidad y la vida laboral larga
es obtenida usando el grado uno empapan componentes probados y la prueba
extensa de la durabilidad. Las opciones de la energía permiten diámetros del
perno prisionero de 1m m a 30m m que se soldarán con autógena. Algunos
reguladores pueden accionar hasta cuatro herramientas de mano.
Herramientas de mano
Equilibrado fuerte, cómodo, ligero y bien. Los controles de la autógena
están vía los ajustes a soltar presión o la elevación, que toman solamente
algunos segundos. Los sistemas del cojinete de eje producen resultados
altamente exactos; +0.25m m pueden ser obtenidos. La mucha presión del
resorte de la herramienta exhausta del arco combina con el apagador hidráulico
para superar retraso de la virola y da control excelent del prendedero. Hay
muchos accesorios para permitir la soldadura en lugares inaccesibles y para
mantener los niveles de ruidos bajos.
Sistemas Montados Banco
Un sistema montado simple abarca una herramienta de mano o una
cabeza de la producción afianzada con abrazadera en un soporte del taladro, la
adición de una producción de las velocidades del interruptor del pie. El banco
universal funciona neumáticamente y es conveniente para componentes más
grandes. El X manual - el sistema de Y da una productividad más alta y es el
mejor donde están numerosas las posiciones del perno prisionero. Hermane los
cojinetes lineares aseguran la cabeza de la producción es altamente exacto. Si
el tiempo de cargamento del perno prisionero es entonces significativo semi o
49
el sistema completamente automático de la alimentación del perno prisionero
debe ser considerado.
CNC X - Sistemas De Y
Éstos dan haber ayunado y la mayoría del abd exacto de los resultados
utiliza la alimentación automática del perno prisionero. Cada sistema es
costumbre construido según consideraciones del tamaño, de la velocidad, de la
exactitud y del coste. La cabeza de soldadura, la tabla de la producción o las
ambas se pueden conducir positionally. Las exactitudes de +0.15m m de un
dato fijo pueden ser alcanzadas.
Las Industrias Usando La Soldadura Del Perno prisionero
Eléctrico: Control industrial, encendiendo el equipo,
las aplicaciones domésticas, la generación
de energía y la distribución.
Uso: Componentes del montaje en paneles
y en gabinetes. Componentes del earthing.
Puertas y paneles de la vinculación.
Telares del cableado que fijan.
Electrónica: Equipo del control y de la seguridad,
instrumentos médicos, ofimática,
transmisión de datos, comunicaciones,
equipo de prueba.
Uso: Paneles de la faja que fijan.
Interruptores del montaje, botones de
empuje e instrumentos. Montar tableros de
circuito impresos.
50
Mecánico:Dirección material y transportadores,
elevaciones, muebles del metal, transporte,
construcción y maquinaria general.
Uso: Tapaderas y portillas de la inspección
del mantenimiento que fijan. Atadura de
protectores de la maquinaria. Líneas del
líquido que fijan y de aire. Montar las
manijas y otros componentes.
Calefacción y Ventilación:Calderas, aire acondicionado y
unidades domésticos e industriales de
la ventilación, sistemas de refrigeración.
Uso: Atadura de los rebordes, de las
cubiertas y de las portillas.
Compartimientos del líquido del
montaje. Hornillas y elementos de
calefacción que fijan. Asegurar las pipas
y aislamiento del material.
Decorativo y Consumidor:Muestras, Placas de identificación,
Paneles, Divisas, Emblemas, Joyería,
Calderas, Cazos.
Uso: El fijar de muestras, de placas,
de paneles y de divisas. Atadura de
los pernos, de los resultados y de los
corchetes a la joyería. Atadura de pies
a las calderas y de las manijas a las
cacerolas.
51
Industrial Misceláneo:Transformación del abastecimiento y de
los alimentos, aislamiento e
ignifugación.
Uso: El fijar higiénico de piernas, de
soportes y de tiras del refuerzo a los
contadores y a las tapas de tabla.
Asegurar el aislamiento acústico.
Material incombustible que fija.
52
CONCLUSIONES
Actualmente la gran cantidad de normas de soldaduras buscan tener un
patrón en común el cual permitiría estandarizar a nivel mundial el trabajo
de estas.
Las normas buscan obtener una buena ingeniería que aporte progreso
para nuestra labor.
Es importante el conocimiento de las normas para una correcta práctica
de la soldadura.
La revisión y el estudio de la normas nos permitirán tener nociones en el
caso de trabajar en una empresa dedicada a este sector.
53
BIBLIOGRAFIA
Soldadura , Procedimientos y Aplicaciones
L. Carl Love
Soldadura
Pender, Janes A.
Manual de Alpha-Fry Technology
A cook Electronic Company. - U.S.A. 2002
Manual de Soldadura de Omega.
Soldaduras Omega S. A. de C.V. - México 2000
www.circuitsassembly.com
www.iupui.edu/~eet360/m200_wave.htm
www.thepdfshop.co.uk/ppm/asp/wave.asp
http://www.drweld.com/Simbolos.html
54