SOLDADURA: TIPOS DE UNIONES, PREPARACIN Y PROCESOS

INTRODUCCIN

Entre los procesos de unin existen dos muy utilizados en la industria: la soldadura fuerte y la soldadura blanda, en donde se realiza la unin de dos materiales, y cuya diferencia est en la temperatura y resistencia de las uniones realizadas. Primero se suministran los metales de aporte a la unin, y despus se funden con una fuente externa de calor. Este tipo de proceso es usado para unir aquellas piezas delicadas o intrincadas, cuyo material no resiste altas temperaturas, o poseen diferentes propiedades, caractersticas y espesores.

OBJETIVOS

Identificar y diferenciar, los distintos procesos de soldadura tales como soldadura TIG, soldadura MIG, oxicorte y oxiacetilnico.

Conocer los diferentes elementos y aplicaciones que componen estos procesos de soldadura.

Conocer los diferentes tipos de uniones de en la soldadura.

MATERIAL DE APORTE

La unin de metales de la soldadura se puede realizar con o sin material de aporte. En algunos tipos de soldadura como vemos, es necesario un material de aporte que consiste en un material con propiedades fsicas o qumicas similares a las del material base, sin embargo el material de aporte de cada proceso es distinto. Metales de aporte: existen varios metales de aporte disponibles (metales de soldadura fuerte), con sus intervalos de soldar. Para que un metal califique para soldadura fuerte se requieres las siguientes caractersticas: La temperatura de fusin debe ser compatible con la del metal base. Una baja tensin de superficie en la fase liquida para una buena humidificacin. Una alta fluidez para penetracin en la interface. La capacidad de usar soldadura fuerte en una unin de resistencia adecuada para la aplicacin. No deben existir interacciones qumicas ni fsicas con el metal baseSe suministran en diversas formas, como alambres, anillos, bandas y limaduras. Son importantes la eleccin del metal de aporte y su composicin, para evitar fragilizacin de la unin y corrosin galvnica de la unin.

JUNTAS

Son las diversas formas que presentan las uniones en las piezas, y que estn estrechamente ligadas a la preparacin de las mismas. Estas formas de uniones, se realizan a menudo en los montajes de estructuras y otras tareas que efecta el soldador.Generalmente se presentan en los siguientes tipos: Juntas a tope: Son aquellas donde los bordes de las chapas a soldar, se tocan en toda su extensin, formando un ngulo de 180 entre s, este tipo de juntas se efecta en todas las posiciones, las juntas a tope a su vez se subdividen en: Juntas a tope en bordes rectos: Es usado este tipo de juntas en la unin de chapas no mayores de 6 mm de espesor, tambin se considera esta junta para piezas que no sean sometidas a grandes esfuerzos.

Juntas a tope en bordes achaflanados en V: Los bordes de las piezas a soldar requieren preparacin mecnica, de tal forma que al unirlos formen una V entre s, usado en las piezas cuyo espesor vare entre 6 y 12 m. Este tipo de juntas es frecuente en todas las posiciones.

Juntas a tope en bordes achaflanados en X: Este tipo de juntas es frecuente en uniones de piezas que sern sometidas a grandes esfuerzos. Se aplica para todas las posiciones, y en chapas que sobrepasan los 18 mm de espesor.

Juntas de solape:En este tipo de juntas los bordes de las chapas, no requieren preparacin mecnica ya que los mismos van superpuestos (figura 2.41). El ancho de la solapa depender del espesor de la chapa. Se utiliza normalmente para la fabricacin de carroceras de vehculos. Este tipo de unin da resultados satisfactorios en la sustitucin parcial de paneles exteriores, pudiendo verificarse que esta configuracin de costura cumple todas las condiciones necesarias para restablecer la resistencia original.

Cuando la pieza a soldar no debe sobrepasar grandes esfuerzos mecnicos, no ser necesario soldar ambos lados de las solapas. A este tipo de juntas pertenecen tambin las uniones con cobrejuntas de esfuerzos, y las hay sencillas y dobles. Como su nombre lo indica sirven para reforzar las uniones a tope realizadas.

Juntas en ngulo y en T: Son juntas donde las piezas debido a su configuracin, forman ngulos interiores y exteriores en el punto a soldar (figura 2.44 y 2.45). Consiste en unir dos chapas situadas en distinto plano bien ortogonales o superpuestas, para rellenar los bordes de las placas creadas mediante uniones de esquina, sobrepuestas y en T, igual que en la siguiente figura. Se usa un metal de relleno para proporcionar una seccin transversal de aproximadamente la forma de un tringulo. Es el tipo de soldadura ms comn en la soldadura con arco elctrico y en la de oxgeno y gas combustible porque requiere una mnima preparacin de los bordes; se usan los bordes cuadrados bsicos de las partes.

Juntas de borde:Una soldadura en flanco se hace en los bordes de dos (o ms) partes, por lo general lminas metlicas o placas delgadas, en donde las partes en una unin de bordes estn paralelas con al menos uno de sus bordes en comn y la unin se hace en el borde comn. Se utiliza normalmente para espesores finos sin aporte de material (soldadura oxiacetilnica y TIG), el procedimiento de soldeo es crear un bao de fusin con el metal base y desplazarlo por toda la junta. Los ngulos de avance y posicionamiento son iguales que en la posicin horizontal pero se realiza de derechas a izquierdas, para que la atmsfera inerte producida por la llama o el gas proteja el bao de fisin.

PREPARACIN DE LA UNIN

Independientemente del tipo de junta, para obtener una soldadura de calidad resulta imprescindible una limpieza adecuada de los bordes. Hay que eliminar cuidadosamente toda traza de xido, aceite, grasa, pintura o suciedad. Son esenciales las superficies limpias para obtener las caractersticas adecuadas de humectacin y difusin del metal de aporte fundido en la unin, y para desarrollar la resistencia mxima en la unin. Fundentes en la soldadura fuerte: Son usados para evitar la oxidacin y eliminar las capas de xido de las superficies de las piezas. Los fundentes de soldadura fuerte estn hechos de brax, cido brico, fluoruros y cloruros. Tambin se pueden agregar agentes humectantes para mejorar las caractersticas de mojamiento del metal de aporte y su accin capilar. Como los fundentes son corrosivos, se deben remover despus de soldar, por lo general lavndolos con agua caliente.

Fundentes en la soldadura blanda: En la soldadura blanda se usan fundentes, como en la soldadura normal y la soldadura fuerte, para los mismos fines. Los fundentes suelen ser de dos tipos: cidos inorgnicos o sales: como las soluciones de cloruro de amonio y zinc, que limpian con rapidez la superficie. Despus de soldar, se deben eliminar los residuos de fundente lavando bien la unin con agua, para evitar la corrosin. Fundentes a base de resinas: no corrosivas, que se usan en aplicaciones elctricas.

Precalentamiento de la herramienta: El proceso completo de soldadura debe ocurrir a una temperatura elevada. La temperatura de precalentamiento es diferente para cada material y debe ser consultada al proveedor de acero para herramientas. El precalentamiento antes del soldado reduce el riesgo de grietas en la soldadura y la zona afecta por la soldadura (ZAS).

Antes de soldar hay que revisar las reas maquinadas con tinta de penetracin para asegurarse de la remocin de todos los defectos. Limpie el rea de la herramienta a soldar. Inmediatamente despus de la preparacin de la unin y limpieza empiece a soldar para prevenirla contaminacin por polvo, suciedad o humedad, de las superficies a soldar.

SOLDADURA TIG

La sigla TIG corresponde a las iniciales de las palabras inglesas tungsten Inert Gas, lo cual indica una soldadura en una atmosfera con gas inerte y electrodo de tungsteno. El procedimiento TIG puede ser utilizado en uniones que requieran alta calidad de soldadura y en soldaduras de metales altamente sensibles a la oxidacin (tales como el titanio y el aluminio). Sin embargo su uso ms frecuente esta dado en aceros resistentes al calor, aceros inoxidables y aluminio. Este mtodo de soldadura se caracteriza tambin por la ausencia de salpicaduras y escorias (lo que evita trabajos posteriores de limpieza) y por su aplicabilidad a espesores finos (desde 0.3 mm). Cabe destacar que la soldadura TIG puede ser utilizada con o sin material de aporte. Las soldaduras hechas con sistema TIG son ms fuertes, ms resistentes a la corrosin y ms dctiles que las realizadas con electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminacin, es necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogneas, de buena apariencia y con un acabado completamente liso.La caracterstica ms importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difciles de soldar, como tambin para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raz en unin de caeras. Equipamiento: Generador de corriente CC y/o CA de caracterstica descendente. Generador de alta frecuencia o de impulsos, que mejora la estabilidad del arco en caso de empleo de CA, y facilita el cebado. El circuito de gas. Pinza Porta-electrodo. Circuito de refrigeracin. rganos de control

Gases de proteccin: Argn: ofrece buena estabilidad del arco y facilidad de encendido, una baja conductividad trmica Helio: Consigue una penetracin menor que el argn y cordones ms anchos. Mezcla Argn-Helio: Se obtienen caractersticas intermedias, aunque se suele emplear para el soldeo de cobre, dado que contribuye a la figuracin en fro del acero. Mezcla de Argn- Hidrogeno: Aumenta el poder de penetracin de la soldadura, aunque se restringe su uso para soldar aceros inoxidables. Parmetros que lo caracterizan: Fuente de calor: por arco elctrico. Tipo de electrodo: no consumible. Tipo de proteccin: por gas inerte. Material de aportacin: externa mediante varilla, aunque para el caso de chapas finas se puede conseguir la soldadura mediante fusin de los bordes sin aportacin exterior. Tipo de proceso: fundamentalmente es manual. Aplicaciones: a todos los metales. Dificultad operatoria: mucha.

Sus ventajas son:

Provienen de la estabilidad y la concentracin del arco. Es factible utilizarla en todas las posiciones y tipos de juntas. Soldaduras claras, brillantes y con ptimo acabado, sin usar flujo de limpieza, prescindiendo de acabado final y reduciendo costos de fabricacin. No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza posterior en la soldadura.

Aplicaciones tpicas:

Soldeo de la primera pasada de tuberas de aceros aleados, aceros inoxidables y aleaciones de Nquel. Soldeo de equipos de Al, Ti y aleaciones de Ni. Soldeo de tubos a la placa de los intercambiadores de calor Soldeo interno de reactores de urea en acero inoxidable y Ti.

SOLDADURA MIG

La Soldadura con arco elctrico y gas, es un proceso en el cual el electrodo es un alambre metlico desnudo consumible y la proteccin se proporciona inundando el arco elctrico con un gas. El alambre desnudo se alimenta en forma continua y automtica desde una bobina a travs de una pistola de soldadura. El grosor del alambre usado (1/32 de pulgada hasta de pulgada de dimetro) en la soldadura MIG depende de las partes a unir y la velocidad con que se realice la soldadura.

La proteccin se realiza por medio de un gas o la mezcla de gases, entre los cuales encontramos: argn, helio y bixido de carbono. La combinacin de alambre de electrodo desnudo y los gases protectores eliminan el recubrimiento de escoria en la gota de la soldadura y, por tanto, evitan la necesidad del esmerilado y limpieza manual de la escoria. La soldadura MIG se usa en operaciones de fabricacin para soldar diversos metales ferrosos y no ferrosos.

Equipamiento:

Transformador Rectificador Inductancia Unidad alimentadora de hilo Circuito de gas protector Antorcha de soldadura

Sus ventajas son:

El arco siempre esta visible para el soldador Es muy fcil su manipulacin Tiene rapidez de deposicin de material Es de Alto rendimiento Permite su automatizacin

Aplicaciones tpicas:

Caeras Carroceras Muebles Estructuras metlicas Recipientes a presin En aluminio calidad 1060, 1100, 1350 y 3303 Industrias de alimentos, lechera y refrigeracin Carter de aluminio y culatas Envases y coladores qumicos Piezas de aluminio en general En aceros inoxidables 308L, 304L, 308, 321 y 347 En equipos de proceso y almacenamiento alimenticio Estanques con productos qumicos corrosivos Intercambiadores de calor, bombas, etc.

Parmetros que lo caracterizan:

Dimetro del alambre-electrodo. Composicin qumica del mismo. Tipo de gas y su naturaleza Caudal Tensin del arco Corriente de soldadura Velocidad de avance Polaridad Tensin del arco Velocidad del hilo

DIFERENCIAS ENTRE LA SOLDADURA MIG Y TIG

Existe una ventaja importante la soldadura MIG sobre la TIG, debido a que la primera ahorra tiempo ya que el alambre de soldadura es continuo, mientras que en TIG, utiliza electrodos revestidos, los cuales no son continuos.

La soldadura TIG utiliza un electrodo de tungsteno que no se consume durante el proceso de soldadura. La soldadura MIG utiliza un electrodo de metal que sirve como material de relleno para la soldadura y se consume durante la soldadura.

La soldadura TIG utiliza principalmente argn como gas de proteccin, y ocasionalmente se puede utilizar helio. El argn es tambin el gas primario utilizado en la soldadura MIG, a menudo mezclado con dixido de carbono.

La soldadura TIG se puede aplicar a casi cualquier metal, desde acero hasta aluminio y aleaciones exticas. La soldadura MIG fue desarrollada para metales no ferrosos, pero se puede aplicar al acero.

La soldadura TIG se considera ms difcil que la soldadura MIG porque las tolerancias tienen que ser ms rigurosas entre el electrodo, la varilla de relleno y la pieza de trabajo.

SOLDADURA CON ARCO DE PLASMA

En la soldadura con arco de plasma se produce un arco concentrado de plasma que se dirige hacia el rea de la soldadura. El arco es estable y sus temperaturas llegan a 33,000C. Un plasma es un gas caliente ionizado, formado por cantidades casi iguales de electrones e iones positivos. El plasma se inicia entre el electrodo de tungsteno y el orificio, mediante un arco piloto de baja corriente.A diferencia de otros procesos, el arco de plasma es concentrado, porque se hace pasar por un orificio relativamente pequeo. Las corrientes de operacin suelen ser menores que 100, pero pueden ser mayores, en aplicaciones especiales. Cuando se usa un metal de aporte se alimenta el arco, como se hace en la soldadura de arco de tungsteno en gas. La proteccin del arco y la zona de soldadura se obtiene mediante un anillo protector externo, y usando gases como argn, helio o mezclas de ellos. Hay dos mtodos de soldar con arco de plasma. En el mtodo de arco transferido, la pieza que se suelda es parte de un circuito elctrico. El arco se transfiere del electrodo a la pieza. En el mtodo no transferido, el arco se produce entre el electrodo y la boquilla, y el calor es arrastrado a la pieza por el gas de plasma. Este mecanismo de transferencia trmica se parece al de la llama de oxicombustible.

Sus ventajas son:

Permite hacer soldaduras ms profundas y ms angostas Mejor estabilidad del arco Menos distorsin trmica Mayores velocidades de soldadura (de 120 a 1000 mm/min) Se pueden soldar diversos metales, con espesores menores que 6 mm.

BIBLIOGRAFA

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