PANORAMA HISTORICO DE LA SOLDADURA Aunque la soldadura se considera un proceso relativamente nuevo de acuerdo a como se práctica actualmente, sus orígenes se remontan a épocas antiguas. Los egipcios y otros pueblos del mediterráneo 1000 a. C. aprendieron a utilizar soldadura por forja para unir piezas de bronce. En India y Europa se han encontrado objetos soldados de hierro y otros metales que datan de la edad Media.
Aplicaciones en la antigüedad. Para fabricar armas, herramientas y otros implementos.
En el siglo XIX es cuando se establecen las bases tecnológicas de la soldadura moderna, con dos descubrimientos, ambos atribuidos a Sir Humphrey Davy: 1) el arco eléctrico y 2) el gas acetileno. El ruso Nikolai Benardos a mediados del siglo XIX patentó el proceso de soldadura con electrodo de carbono. En 1892 el norteamericano Charles Coffin patentó un proceso de soldadura con arco eléctrico utilizando un electrodo de metal. Entre 1885 y 1900, E Thomson descubrió varias formas de soldadura por resistencia. Durante la década que inició en 1890 se mezclaron el hidrógeno y el gas natural con el oxígeno para soldadura, pero la flama obtenida con el oxiacetileno obtuvo temperaturas mas altas. Estos tres procesos: La soldadura por arco eléctrico, la soldadura por resistencia y la soldadura oxiacetilénica constituyen la mayoría de operaciones de soldadura que se ejecutan actualmente.
INTRODUCCION La soldadura es una de las tecnologías que más se ha desarrollado en los últimos años. En el presente milenio se espera un avance importante en lo relacionado a nuevos materiales industriales, los cuales conllevaran al desarrollo de nuevos materiales de aporte y a una mayor automatización de los procesos de soldadura. En nuestro país la soldadura cada vez toma mayor importancia en los procesos relacionados a la soldadura en construcción y mantenimiento en diferentes industrias como la minería, metal mecánica, hidrocarburos, etc.
SOLDADURA Constituye una unión fija entre dos o mas piezas metálicas, por lo general de igual material, pero el proceso también se usa para unir plásticos. El calor entregado a las piezas y casi siempre a un material de aporte, se funden y se combinan resultando una unión por cohesión en las denominadas soldaduras fuertes y por adhesión en las denominadas soldaduras blandas. La soldadura fuerte se logra mediante soldadura eléctrica por arco voltaico, soldadura oxiacetilénica, soldadura aluminotérmica y por resistencia eléctrica y presión. La soldadura blanda son las estañadas, donde el material aportado es de menor resistencia y dureza que los se unen
IMPORTANCIA COMERCIAL Y TECNOLOGICA - La soldadura proporciona una unión permanente. Las partes soldadas se vuelven una sola. - La unión soldada puede ser mas fuerte que los materiales originales. - La soldadura es la forma más económica de unir componentes en términos de uso de materiales y costos de fabricación. - La soldadura no se limita al ambiente de fábrica. Puede realizarse en el campo.
LIMITACIONES Y DESVENTAJAS POTENCIALES - Las operaciones de soldadura en su mayoría son manuales y son elevadas en términos de costo de mano de obra. - Casi todos los procesos de soldadura implican el uso de mucha energía y por consiguiente son costosos y peligrosos. - Dado que la soldadura obtiene una unión permanente entre los componentes, no permite un desensamble adecuado. - La unión soldada puede padecer ciertos defectos de calidad que son difíciles de detectar. Los defectos pueden reducir la resistencia de la unión.
TIPOS DE PROCESO DE SOLDADURA The American welding Society ( La sociedad norteamericana de soldadura) ha catalogado más de 50 tipos de operaciones distintas, que utilizan diversos tipos o combinaciones de energía para proporcionar la energía requerida. Podemos ordenarlos en dos tipos. -Soldadura por Fusión -Soldadura de Estado Solido. -Soldadura por fusión: Usan calor para fundir los metales base. En muchas operaciones de soldadura se añade un metal de aporte. Una operación de soldadura donde no se añade metal de aporte se denomina soldadura autógena. Los procesos de soldadura por fusión de uso más amplio son: Arco Eléctrico, Soldadura por resistencia, soldadura con oxigeno y gas combustible, Soldadura con haz de electrones, soldadura con rayo láser y aluminotérmica.
-Soldadura de estado sólido: La soldadura de estado sólido se refiere a los procesos de unión en los cuales la fusión proviene de la aplicación de presión solamente o una combinación de presión y calor. Si se usa calor, la temperatura del proceso está por debajo del punto de fusión de los metales que se van a soldar. No se utiliza metal de aporte. Algunos procesos de este tipo son los siguientes: Soldadura por difusión Soldadura por fricción Soldadura ultrasónica.
POR FUSIÓN
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA ELECTRO-ESCORIA
ELECTRO-MANUAL
ARCO ELÉCTICO
ARCO SUMERGIDO
LASER
ARCO ABIERTO
HAZ ELECTRÓNICO
MIG
ALUMINOTERMICA
MAG CONTINUA
OXI-ACETILENICA
TIG PROYECCIÓN
RESINTENCIA
HIDROGENO ATÓMICO PUNTO A TOPE
PLASMA
PRESIÓN FORJA EN CALIENTE
POR PRESIÓN
FRICCIÓN CALAMINACIÓN ULTRA SONIDO INDENTACIÓN EN FRIO CALAMINACIÓN EXPLOSIÓN
SOLDADURA POR FUSION SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO: SAE (en inglés AW) Hace referencia a un grupo de procesos de Soldadura en los cuales el calentamiento de los metales, se obtiene mediante un arco eléctrico. A veces es necesario presión y la mayoría utiliza un metal de aporte. SOLDADURA POR RESISTENCIA: SR (en inglés RW) Obtiene la fusión usando el calor de una resistencia eléctrica para el flujo de una corriente que pasa entre las superficies de contacto de dos partes sostenidas juntas bajo presión.
SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBLE: SOGC (en inglés OFW) Estos procesos de unión usan un gas de oxígeno combustible. Mezcla de oxígeno y acetileno con el propósito de producir una flama caliente para fundir la base metálica y el metal de aporte en caso de que se utilice. OTROS PROCESOS DE SOLDADURA POR FUSIÓN: Además de los tipos anteriores se pueden mencionar la soldadura con haz de electrones, la soldadura con rayo láser y aluminotérmico.
SOLDADURA DE ESTADO SOLIDO SOLDADURA POR DIFUSIÓN: SD (en inglés DFW) Se colocan juntos dos superficies bajo presión a una temperatura elevada y se produce la coalescencia de las partes por medio de fusión de estado sólido. SOLDADURA POR FRICCIÓN: SF (en inglés FRW) En este proceso la coalescencia se obtiene mediante el calor de la fricción entre dos superficies. SOLDADURA ULTRASÓNICA: SU (en inglés USW) Se realiza aplicando una presión moderada entre las dos partes y un movimiento oscilatorio a frecuencias ultrasónicas. La combinación de las fuerzas normales y vibratorias producen intensas tensiones que renuevan las películas superficiales y obtienen la unión atómica de las superficies.
LA SOLDADURA COMO OPERACIÓN COMERCIAL: Las aplicaciones principales de la soldadura están en: - La construcción de edificios y puentes. - Producción de tuberías, recipientes de baja, media y alta presión, calderas y tanques de almacenamiento. - Construcción naval. - Industria de la aeronáutica y el espacio. - Industria automotriz y ferrocarriles.
SOLDADURA OXIACETILENICA Es el término que se usa para describir el grupo de operaciones de fusión durante las cuales se queman diferentes combustibles mesclados con oxígeno para ejecutar la soldadura. El oxígeno y gas combustible también se usan normalmente en sopletes de corte para separar placas metálicas y otras partes. El proceso mas importante de soldadura con oxígeno y gas combustible es la soldadura con oxiacetileno. Esta soldadura se realiza utilizando el calor producido por la llama que se produce al entrar en combustión el acetileno (C2H2) cuando reacciona con el oxigeno que se proporciona específicamente para esta finalidad. Ambos gases se mezclan en proporciones adecuadas en un soplete, éste tiene válvulas para dejar fluir ambos gases hacia una boquilla y tubo mezclador donde se combinan los mismos. Se alcanzan temperaturas de 3200ºC
ZONAs DE TEMPERATURA EN EL SOPLETE 1200ºC
600ºC 2100ºC
LLAMA OXIACETILENICA
EQUIPO PARA SOLDADURA OXIACETILENICA
-El Soplete, boquillas y aditamento de corte. -Mangueras de oxigeno y acetileno. -Reguladores de oxigeno y acetileno. -Cilindros de oxigeno y acetileno. -Carro para los cilindros (0pcional).
GASES ALTERNATIVOS PARA LA SOLDADURA CON OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE. Acetileno (C2H2) Metilacetileno-propadieno (C3H4) Hidrógeno (H2) Propileno (C3H6) Propano (C3H8) Gas natural
3200 ºC 2927 ºC 2660 ºC 2900 ºC 2526 ºC 2538 ºC
VARILLAS DE APORTACION Según la naturaleza del metal base, los metales o aleaciones en la soldadura fuerte pueden ser como siguen: -cobre puro -Aleaciones a base de plata -Aleaciones a base de cobre -Aleaciones a base de aluminio -Acero dulce -Níquel -Hierro fundido
FUNDENTES En la soldadura por fusión, así como en el proceso Brazing se emplean determinados agentes limpiadores llamados fundentes. Estos se presentan en forma de: Polvo Pasta y, En algunos casos, como líquidos Estos fundentes tienen una temperatura de fusión mas baja que la del metal de aporte, Alcanzada esta temperatura, humectan la superficie a soldar.
PROCEDIMIENTOS BASICOS EN LA SOLDADURA OXIACETILENICA Soldadura por fusión.- Cuando los bordes en contacto de dos piezas metálicas se funden por medio de la llama oxiacetilénica, con o sin aportación de un metal. En la soldadura por fusión el metal base y la varilla de soldar deben ser de la misma composición. Soldadura fuerte y Soldadura blanda.- Son procedimientos de unión, sin necesidad de llegar a la fusión del metal base. “Brazing” o soldadura fuerte cuando la temperatura mínima en que fluye la varilla de aporte no ferrosa es de 427 ºC. “Soldering” o soldadura blanda cuando la temperatura máxima en que fluye el material de aporte es de 427 ºC.
Neutra Suave: Partes iguales de oxígeno y acetileno (Baja presión) Neutra Dura: Partes iguales de oxígeno y acetileno ( Alta presión) Oxidante: Mayor proporción de oxígeno. Carburante: Mayor proporción de acetileno
TIPOS DE LLAMA Y APLICACIONES MAS COMUNES
ACCION CAPILAR PARA EL MOJADO O HUMECTACIÒN
