Proceso de
Soldadura
La soldadura: Es un proceso de fabricación que consiste en la unión de materiales mecánicos utilizando para
ello la fuerza de atracción atómica, asegurándose que la junta tenga una
continuidad en las propiedades físicas y químicas adecuadas al trabajo que
desempeñara la pieza y compatible con el “material base”(metal, termoplástico,
etc)
Términos a conocer
Material de Base: Es o son los materiales que se desean unir.
Material de Adición o Aporte: Es el material
que será usado como aporte en el proceso de soldadura, este es de la misma naturaleza de las partes a unir
y será usado para asegurar la continuidad de las propiedades físicas y químicas
Soldadura: Es el proceso por el cual se
consigue la unión.
Soldar: Es la zona de unión donde hubo
solubilización.
Fundente: favorece la preparación de las
superficies, disminuye el punto de fusión del material de aporte, disminuye la
viscosidad del material de aporte, captura óxidos e impurezas y las lleva a la
superficie, y una importante exigencia es que el fundente debe desactivarse al
solidificar
Clasificación
En fase Sólida (Por Presión)
* Soldadura por forja: consiste en calentar los
materiales para mejorar la ductilidad y así tener deformaciones grandes; luego por medio de presión o golpeteo se logra unir
las piezas.
Esta es una soldadura imperfecta para los estándares
industriales.
Se utiliza para unir cables de aluminio o
cobre, se suele utilizar en pequeñas piezas y en forma de lámina.
* Soldadura por fricción: consiste en tomar dos
piezas ponerlas en contacto, hacerlas
rotar y aplicarle una carga; mediante la elevación de la temperatura producto
de la fricción se incrementa la ductilidad y se sueldan las partes en contacto.
Este es un proceso de alta productividad y mucha eficiencia.
* Soldadura por resistencia eléctrica: consiste
en hacer pasar una corriente eléctrica de gran intensidad a través de los
metales que se van a unir, como en la zona de unión la resistencia es mayor se
generará el aumento de temperatura y el calor funde en ese punto las piezas, y
con un poco de presión se logra la unión (soldadura por punto, por resalte , por
costura, por roldanas, etc)
En fase Líquida (Por Fusión): a la Llama, al
arco, rayo laser
* Soldadura eléctrica al arco
El arco eléctrico puede considerarse como una
descarga entre dos polos a través de una zona gaseosa de afta resistencia, está
constituido por un ánodo, un cátodo y la columna del arco. La columna del arco
es la separación entre polos donde se forma el plasma, que son gases y metales
ionizados que conducen la electricidad. La llama externa se debe al calor
desarrollado por los gases cuando regresan a su estado molecular. De acuerdo a
las convenciones la electricidad fluye del ánodo (polo positivo) al cátodo
(polo negativo), pero el arco se puede visualizar como un bombardeo de
electrones provenientes del cátodo y un flujo contrario de iones (partícula
positivas). El rápido movimiento de estas partículas en el plasma y el choque
entre ellas o con los polos generan el calor.
Son múltiples las posibilidades de aplicación
de la soldadura por arco eléctrico. Su campo de aplicación depende, entre otras
cosas, del material a solar y su espesor, de los requisitos que deba satisfacer
el cordón de soldadura y la fabricación. El arco eléctrico se adopta
especialmente bien por las siguientes razones:
• La
alta temperatura del arco permite concentrar una notable cantidad de calor en
un pequeño espacio, de tal forma que la zona de influencia calórica está
extremadamente limitada.
• No
contiene material alguno que penetre en el baño de fusión y que pueda influir
desfavorablemente en la junta soldada como ocurre, por ejemplo, con los gases
carburantes y oxidantes.
• El
arco puede arder en atmósfera artificial (Argón, Helio, Dióxido de Carbono,
etc.), por medio de lo cual se pueden lograr determinados efectos
aprovechables.
Para cumplir con las diversas necesidades, se
han desarrollado, varios procesos para soldar, los cuales se distinguen uno de
otros en la manera en que se produce el arco eléctrico, forma en que se protege
al electrodo y al metal de soldadura durante el proceso do soldadura, si hay o
no un aporte de material y si se aplica o no presión para ayudar al proceso de
unión. Dentro de los procesos de soldadura por arco eléctrico podernos
mencionar entre los más importantes, a saber:
* Soldadura manual al arco con electrodos
revestidos (SMAW) Shelded Metal Arc Welding.
* Soldadura por arco eléctrico con electrodo
desnudo y gas protector (GMAW) Gas Metal Arc Welding.
* Soldadura manual al arco con elétrodos de
tungsteno (GTAW) Gas Tungsten Arc Welging.
POLARIDAD
La polaridad es importante ya que en ciertos
casos determina la penetración de la fusión dentro del metal base y la rata de
fusión del electrodo. Por ejemplo en un sistema de electrodo de tungsteno se
libera más calor en el ánodo (polo positivo), lo contrario podría suceder en un
sistema con electrodos revestidos, debido a que está influenciado por la
naturaleza del revestimiento.
En el circuito eléctrico, la polaridad es la que nos indica el sentido de
circulación de la corriente. Cuando se suelda con corriente alterna, el sentido
de circulación de la corriente está cambiando continuamente, por lo que no
tiene mucho sentido el hablar de polaridad. Por el contrario, cuando se utiliza
un generador de soldadura de corriente continua, en el que la corriente circula
solamente en un sentido, es muy importante la polaridad, pues en muchas ocasiones
de soldadura interesa que la corriente circule en un sentido determinado.
Cuando la pinza portaelectrodo está conectada
al polo negativo (EN) del generador y la pieza a soldar (masa) al polo
positivo, se dice que se trabaja con polaridad negativa, también llamada
polaridad directa. Si el electrodo está conectado al polo positivo (EP) del
generador y la masa al negativo, se llama polaridad positiva o polaridad
inversa.
De la polaridad depende la cantidad de calor
generado y liberado en el electrodo y en el metal base. De esta forma, mediante
el cambio de polaridad se puede concentrar el calor donde más interesa sea la
pieza o en el electrodo, según el trabajo concreto a realizar.
En algunas operaciones de soldadura es
preferible aportar una mayor cantidad de calor a la pieza, debido a que el área
de trabajo es más grande y se necesita más calor para fundir el metal base que
el electrodo. Así, para realizar grandes depósitos sobre piezas pesadas, el
metal base debe calentarse más que el electrodo. En estos casos será más
conveniente trabajar con polaridad directa. Por el contrario, cuando se suelda
en techo, es necesario que el baño de fusión enfríe rápidamente para que no
tenga tiempo a descolgarse bajo la acción de su propio peso.
Utilizando polaridad inversa se genera menos
calor en el metal base, con lo que el baño es más frío y más fácil de
sostenerse. En el caso de la reparación de una pieza de fundición gris, puede
ser conveniente mantener la pieza lo más fría posible durante toda la operación
de soldadura.
Con la polaridad inversa se aporta más calor al
electrodo que a la pieza. El resultado es que el depósito puede realizarse
rápidamente mientras que el metal base se mantiene a salvo de
sobrecalentamiento
* Soldadura Oxiacetilénica
Este proceso Oxyacetylene Welding (OAW), emplea
gases para generar la energía que es necesaria para fundir el material de
aporte. La soldadura a gas con soplete, que también recibe el nombre de
soldadura autógena ya que con la combinación del combustible y el comburente se
tiene autonomía, es el proceso de soldeo más antiguo que se conoce. Hoy día se
continúa utilizando cuando no se pueda disponer de un equipo para soldar
eléctricamente o por razones de accesibilidad, pues la varilla a fundir puede
acodarse sin dificultades. Para la fusión se emplea el calor procedente de una
llama oxiacetilénica formada por los gases acetileno y oxígeno. La llama se
produce en el extremo de la boquilla del soplete por la combustión teórica de
un volumen de acetileno con un volumen de oxígeno. El acetileno se produce al
dejar caer terrones de carburo de calcio en agua, en donde el precipitado es
cal apagada y los gases acetileno. La llama muestra tres zonas diferenciadas,
(Zona brillante de forma cónica, llamada dardo, alcanza temperatura de 3500°C;
Zona azul, llamada reductora y alcanza 2100°C y Zona exterior o punta de color
rosado, llamada penacho y llaga a 1275°C. En los sopletes de la soldadura
autógena se pueden obtener tres tipos de llama las que son reductora, neutral y
oxidante. En la llama reductora o carburizante hay exceso de acetileno lo que
genera que entre el cono luminoso y el envolvente exista un cono color blanco
cuya longitud está definida por el exceso de acetileno. Esta llama se utiliza
para la soldadura de Monel, níquel, ciertas aleaciones de acero y muchos de los
materiales no ferrosos. La flama oxidante tiene la misma apariencia que la
neutral excepto que el cono luminoso es más corto y el cono envolvente tiene
más color, Esta flama se utiliza para la soldadura por fusión del latón y
bronce. Una de las derivaciones de este tipo de flama es la que se utiliza en
los sopletes de corte en los que la oxidación súbita genera el corte de los
metales. En los sopletes de corte se tiene una serie de flamas pequeñas
alrededor de un orificio central, por el que sale un flujo considerable de
oxígeno puro que es el que corta el metal.
La instalación consta de los elementos
siguientes: Una botella de oxígeno y otra de acetileno provistas cada una de
manorreductores de presión y válvulas de seguridad. Mangueras para cada gas.
Soplete, en donde se mezclan ambos gases, conduciéndose la mezcla a través de
un inyector a la boquilla de salida a una velocidad mínima de 150 m/s a fin de
superar la de propagación de la llama y evitar que ésta se encienda en el
interior del soplete, lo que produciría una detonación y un silbido
característico.
El
combustible utilizado es el acetileno, empleando el oxígeno como gas
comburente. El acetileno es un gas incoloro, de olor aliáceo característico, más
ligero que el aire, su densidad relativa es 0,91. Altamente inflamable, forma
mezclas explosivas con el aire en concentraciones entre el 2,5 y el 80 %. Es un
hidrocarburo no saturado, cuyo triple enlace le da inestabilidad frente a otros
compuestos con los que puede reaccionar con violencia. Se obtiene
industrialmente por hidrólisis del sulfuro cálcico y posterior purificación. Se
suministra en cilindros de acero, rellenos de materia porosa impregnada con
acetona, que actúa como disolvente del acetileno, eliminando el riesgo de
explosión.
Hay casos donde no es clara la diferencia entre
la soldadura por fusión y por presión
Seguridad en operaciones de Soldadura
Siempre utilice todo el equipo de protección
* Máscara de soldar, debe estar provista de
filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente
empleadas.
* Guantes de cuero, para proteger las manos y muñecas.
* Delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras
y exposición a rayos ultravioletas del arco.
* Zapatos de seguridad, que cubran los tobillos
* Gorro, protege el cabello y el cuero cabelludo
Condiciones ambientales se debe
considerar:
* Riesgos de Incendio:
Nunca se debe soldar en la proximidad de líquidos
inflamables, gases, vapores, metales en polvo o polvos combustibles.
* Ventilación:
Soldar en áreas confinadas sin ventilación
adecuada es perjudicial para la salud ya que el humo producto de la soldadura, lo
respira el operador quedando expuesto a molestias y enfermedades.
* Humedad:
El
operador nunca debe estar sobre un pozo o sobresuelo húmedo cuando suelda, como
tampoco trabajar en un lugar húmedo. Deberá conservar sus manos, vestimenta y
lugar de trabajo continuamente secas ya que de lo contrario podría ocasionar un
choque eléctrico
