La soldadura es un medio por la cual se unen los metales concentrando calor, presión o ambos en el punto de unión, para fusionar las áreas adyacentes. Los materiales no metálicos entre las superficies interfaciales se ablandan, permitiendo esta circunstancia eliminarlos o romperlos por el flujo plástico de los materiales de base. Las soldaduras con presión y calor se hacen con mayor frecuencia, pero no son necesariamente mas resistentes si la unión átomo-átomo es la misma.
1) Soldadura fuerte: Soplete, horno, inducción, resistencia, inmersión, infrarrojo. 2) Soldadura por forja: Manual, maquina por po r laminado con martinete y con matriz. 3) Soldadura con gas: Aire-acetileno, Oxiacetileno, oxihiddrogeno y bjo presión. 4) Soldadura por resistencia: de puntos, de costura , de resaltes, a tope, chisporroteo y persecución. 5) Soldadura por introducción: Alta frecuencia. 6) Soldadura por arco: Electrodo de carbón protegido y no protegido, electrodo metalico protegido con arco protegido arco a rco por puntos, hidrogeno atomico, gas inerte, arco sumergido, de esparragos y electroescoria. Y no protegidos con metal desnudo y de esparragos. 7) Haz de electrones. 8) Soldadura por laser. 9) Soldadura por fricción. 10) Soldadura aluminotermica bajo presión y sin presión. 11) Soldadura por vaciado. 12) Soldadura en frio: Bajo presión y por ultrasonido.
13) Soldadura por explosión. La mayoría de soldaduras se efectúa a la temperatura de fusión y requieren adición de metal de aporte en alguna forma.
La soldadura blanda es la unión de dos piezas de metal por medio de un tal diferente que se aplica entre ellas en estado liquido a una temperatura que no excede a los 430 0C. en este proceso se produce una pequeña elación con el metal base y se obtiene una resistencia adicional por adherencia mecánica. Se usan principalmente las aleaciones de plomo estaño y tienen un rango de fusión de 180 a 370 0C y la resistencia de la junta se determina ampliamente por la calidad adhesiva de la aleación.
En l soldadura fuerte, se introduce una aleación no ferrosa en estao liquido entre las piezas del metal a unir y se deja solidificar. Teniendo el metal de aporte, una temperatura de aporte, una temperatura mayor de 430 0C , pero menor a la temperatura de fusión del metal base, se distribuye entre las superficies por atracción capilar. Los procesos de soldadura fuerte se clasifican de acuerdo al método empleado par calentar el ensamble. El proceso seleccionado depende de factores tales como el metal de aporte empleado, equipo disponible y el diseño del ensamble a unir. Una ventaja del proceso de soldadura fuerte es la de efectuar juntas en materiales difíciles de soldar, en metales no similares y en secciones de metal extremadamente delgadas. La soldadura fuerte se utiliza para el ensamble de tubos par
aditamentos, puntas de carburo par herramientas, radiadores, cambiadores de calor, unidades eléctricas y reparación de piezas fundidas
Para que una junta soldada sea eficiente, debe estar adecuadamente diseñada deacuerdo al servicio que se le destina, las juntas en traslape a tope se usan comúnmente en soldadura por resistencia. Las juntas para soldadura por resistenci se deben preparar con mayor precisión y tener mas limpieza que aquellas para otros procesos.
Este tipo de soldadura fue l primera y única durante muchos siglos. El calentamiento se efectúa usualmente en una fragua que quema carbón o coque, aunque las instalaciones modernas emplean frecuentemente hornos de petróleo o gas. La soladura por forja es más bien lenta y hay peligro considerable en la formación de una costra de oxido en la superficie. Para este tipo de soldadura se recomienda el acero de bajo carbono y el hierro forjado, pues tienen un alto rango de temperatura de soldadura.
La soladura con gas incluye todos los procesos en los q ue se emplean gases en combinación para obtener una flama caliente. Aquellos que se utilizan constantemente son el acetileno, gas natural, y el hidrogeno en conbinacion con el oxigeno. La temperatura alcanzada por este proceso es de 1086 0C.
Este tipo de soldadura se produce calentando con una flama que se obtiene de la combustión del oxigeno y acetileno con o sin el uso de un metal de aporte. En la
mayoría de los casos, la junta se calienta a un estado de fusión y por regla general , no requiere de presión. El oxigeno se produce por electrolisis y licuación del aire. La electrolisis separa el agua en hidrogeno y oxigeno por medio del paso de una corriente eléctrica a través de ella. Los usos y ventajas de la soldadura oxiacetilénica son muchos, este equipo es comparativamente barato y requiere de poco mantenimiento, es portátil y se puede usar con igual facilidad en el campo que en la fabrica.
Puesto que este gas arde a 2000 0C, que es una temperatura mucho menor a la de oxigeno y acetileno, se emplea principalmente para soldar laminas delgadas, aleaciones de bajo punto de fusión y algunos trabajos de soldadura fuerte. Se recomienda una atmosfera reductora y el proceso se caracteriza por la ausencia de óxidos formados en la superficie de soldadura.
Puesto que la temperatura es mas baja que el que se obtiene por medio de otros procesos, este tipo de soldadura tiene un uso limitado; por ejemplo, para la soldadura de plomo y para operaciones de soldadura fuerte o blanda a baja temperatura.
En la soldadura por gas y presión, las areas de la partes empotradas se calientan con flamas oxiacetilénicas a una temperatura de soldadura aproximada a los 1200 0C y se aplica presión. Hay dos métodos de uso común. El primero , que se conoce como método de junta cerrada en el que las superficies a unir se mantienen juntas bajo presión durante el periodo de calentamiento, se usan sopletes multiflama con enfriamiento de agua diseñados para rodear
totalmente la junta. El segundo método o de junta abierta, emplea un soplete multiflama plano que se coloca entre las dos superficies a unir.
En este procesos se hace pasar una alta corriente eléctrica a través de los metales la cual produce calor local en la junta, aplicándose presión para completar la junta, cuando la corriente pasa a través del metal, la mayor parte del calentamiento se produce en el punto de resistencia mas grande de la trayectoria eléctrica, es aquí donde se produce la soldadura, la cantidad de corriente necesaria es de 50 a 60 MVA/m2 del area a unir, basado en un tiempo aproximado a 10 seg. Se pueden soldar prácticamente todos los metales por medio d e la soldadura de resistencia, aunque algunos pocos, tales como el estaño, zinc y plomo, se pueden soldar únicamente con gran dificultad.
En esta forma de soldadura por resistencia, se sujetan dos o mas laminas entre electrodos metalicos , se hace pasar entre los electrodos una corriente de bajo voltaje y con suficiente amperaje provocando que el metal en contacto se eleve rápidamente a una temperatura de soldadura. Tan pronto como se alcanza la temperatura, la presion entre los electrodos comprime el metal y la soldadura se completa, este periodo comprime al metal y la soldadura se completa, a este periodo se le conoce como el tiempo de soldadura es usualmente de 3 a 30 Hz. La soldadura por puntos es quizá la forma mas simple de soldadura por resistencia y no presenta gran problema por el acero laminado común.Para el trabajo de producción se han desarrollado maquinas soldadoras multipuntos que son capaces de producir dos o mas puntos simultáneamente.
La soldadura con resaltes es un proceso similar a la soldadura por puntos, en la soldadura por resaltes se producen en puntos determinados en las piezas sostenidas bajo presión entre electrodos apropiados. Este proceso se emplea también para la
soldadura de malla de alambre y para piezas en las que las crestas se producen por medio de maquinado. La única limitación en número está en la capacidad de la prensa de proporcionar y distribuir igualmente la corriente y presión correctas.
La soldadura por costura cosiste en un enlace continuo d e dos piezas de lamina de metal traslapadas, la coalescencia se produce por el calentamiento obtenido de la resistencia a la corriente, la corriente pasa a través de las laminas traslapadas que se sostienen bajo presión entre dos electrodos. El calor entre las superficies del electrodo, se mantiene a un minimo por medio de uso de electrodos de aleaciones de cobre y se disipa mojando a los electrodos y al area de soldadura con agua. La soldadura por costura se emplea en la producción de recipientes metal, mofles y defensas para automóviles, gabinetes para refrigeradores, tanques de gasolina. Las ventajas de este tipo de soldadura incluyen un mejor diseño, ahorro de materiales y bajos costos de producción.
Se practica el agarre de piezas de metal que tienen una misma sección transversal y que se presionan mientras se esta generando calor por resistencia eléctrica en la superficie de contacto. La temperatura no es en ningún momento para deshacer el metal aunque se mantiene la presión mientras el calor se produce. Este tipo de soldadura se adapta especialmente para barras redondas, tubos, formas estructurales pequeñas y muchas piezas de sección uniforme.
En esta soldadura las partes de deben llevar a un proceso muy ligero . un voltaje alto inicia una acción de chisporroteo entre las dos superficies y continua en tanto las partes avanzan lentamente y se alcanza la temperatura de forja. En este
proceso se requiere menos corriente, que en la soldadura a tope ordinaria hay menos metal removido alrededor de la juntas, el metal que forma la soldadura esta protegido de la contaminación atmosferia, la operación requiere poco tiempo y es posible con este proceso la soldadura de laminas de canto a canto.
La soldadura por percusión, como las soldadura por chisporroteo , se basa en el efecto de arco para el calentamiento, mas que en la resistencia de metal. Las piezas a soldar en este proceso se sujetan a parte, una en un sujetador fijo y la otra en un sujetador montado a una guía y soportada contra una fuerte presión de resorte. La acción de este proceso es tan rápida que hay poco efecto de calentamiento en el material adyecente a la soldadura. Las piezas tratadas térmicamente se pueden soldar sin ser recocidas La limitación principal de este proceso es que solo pueden soldar pequeñas area de secciones aproximadamente regulares.
La coalescencia en la soldadura por inducción se produce por el calor obtenido de la resistencia que la ensambladura soldada opone al flujo de una corriente eléctrica inducida. En la operación de esta soldadura se induce una alta corriente en ambos lados de la pieza cerca de donde se hace la soldadura. El calentamiento a temperatura de soldadura es extremadamente rápido y la junta se completa por medio de rodillos o contactos de presión.
La soldadura por arco es un proceso en el que la coalescencia se obtiene por medio del calor producido por un arco eléctrico entre la pieza y el electrodo. El electrodo o metal de aporte se calienta a un estado liquido y se deposita en una junta para realizar la soldadura. La energía eléctrica es convertioda en calor intenso en el arco, que alcanza una temperatura de 55000C.en este tipo de soldadura se puede
utilizar ya sea corriente alterna o directa prefiriendo la corriente directa para la mayoría de los procesos.
En este proceso el arco de carbón se usa solamente como una fuente de calor, y el soplete se sostiene de un modo similar al empleando soldadura por gas. Si se necesita metal adicional, las varillas de aporte proporcionan el metal para soldar. El uso de este método es limitado a las soldaduras fuerte y blanda. El arco se crea entre el electrodo de carbón y la pieza a cualquier metal de soldadura necesario lo proporciona una varilla por separado.
Este tipo de soldadura se creo poco después de la soldadura por electrodo de carbón, se descubrió que, por medio del uso de un electrodo de metal con características de corriente adecuadas, se podría derretir el electrodo por si mismo para proporcionar metal de soldadura necesario. En este proceso se inicia un arco tomando la pieza conun electrodo y retirándolo rápidamente a una corta distancia, conforme el extremo del electrodo se esta derritiendo por el calor intenso, la mayor parte del mismo se transfiere a través del arco en forma de pequeñas gotas hacia el charco de fusión. Se pierde una pequeña cantidad de volatilización y algunas piezas se depositan a lo largo de la soldadura en forma de salpicaduras. Esta soldadura opera con una corriente alterna con voltaje extremadamente mas altos.
Los tres tipos de electrodos de metal son: desnudo, revestido fundente y grueso, el uso de los electrodos desnudos esta limitado a la soldadura de hierro forjado y acero medio, generalmente se utiliza polaridad directa. Se pueden efectuar mejores soldaduras con la aplicación de un revestimiento ligero de fundente en las varillas por medio de un lavado o polveado. El fundente contribuye tanto en la eliminación de óxidos indeseables como en la prevención de su formación
. Los electrodos revestidos son materiales fundentes o escorificadores son particularmente necesarios en las soldaduras de aleaciones de metales no ferrosos.en resumen los revestimientos desarrollan las siguientes funciones: 1-proporcionar una atmosfera protectora 2-proporcionar una escoria de características afecuadas para proteger el metal fundido. 3- Facilitar las soldaduras de posición y de sobre cabeza. 4- Estabilizar el arco 5- Añadir elementos de aleación al metal de soldadura. 6- Desarrollar operaciones de refinamiento metalúrgico. 7- Reducir las salpicaduras de metal de soldadura. 8- Aumentar la eficiencia de deposición. 9- Eliminar las impurezas y óxidos. 10- Influir en la profundidad de penetración en el arco. 11- Influir en la forma de cordón. 12- Disminuir la velocidad de enfriamiento de la soldadura. 13- Suministrar metal de soldadura, el metal en polvo de revestimiento.
En este proceso se mantiene un arco de ca de una sola fase entre dos electrodos de tungteno y se introduce hidrogeno en el arco. Conforme al hidrogeno penetra el arco, hay un rompimiento de moléculas en atomos los cuales se recombinan en moléculas de hidrogeno fuera del arco.
La ventaja sorprende de este proceso sobre otros, esta en su habilidad para proveer concentraciones de calor muy altas.
En este proceso la coalescencia se produce por el calor que proviene de un arco entre un electrodo de metal y la pieza, la cual esta protegida por medio de una atmosfera de argón, helio , CO 2 o una mezcla de gases, se emplean dos métodos: uno que usa electrodo de tungstenocon metal de aporte agregado,la otra emplea alambre de metal consumible como electrodo. Ambos métodos son adaptables tanto a soldaduras manuales como automaticas y no se requiere de fundente o alambre revestido para la protección de soldadura. La soldadura por arco metálico con gas se puede realizar ya sea manual o automáticamente, pero el proceso se adapta especialmente a la operación automática.
La mayoría de las soldaduras con electrodos de metal, se hacen ahora por medio de maquinas o unidades automaticas. Algunos sistemas de control varían la velocidad de alimentación del electrodo, conforme varia el voltaje a través del arco. Si el voltaje aumenta, indica un arco mayor al deseado, y la velocidad de alimentación aumenta. Un voltaje menor indica un arco mas corto y la alimentación se reduce, siendo el propósito mantener una longitud de arco uniforme. El uso e maquinas soldadoras automáticas da como resultado un aumento en la velocidad de soldadura y una calidad uniforme de la misma.
Aquí tenemos una aplicación interesante de la soldadura por arco con gas inerte es la realización de soldaduras provisionales de puntos, de tapón o soldadura por costura por medio de un arco eléctrico protegido con argón usando electrodos combustibles.
Siendo este un proceso de bajo costo es particularmente recomendable la soldadura de ensambles con formas iregulares o muy grandes que son difíciles de soldar por puntos con equipo de resistencia.
Este proceso se denomina asi por que el arco metalico esta protegido por una cubierta de fundente gradual fusible durante la operación de soldadura. Fuera de este detalle, su operación es muy similar a los otros métodos de soldadura por arco. Esta soldadura se limita a la soldadura plana aunque se pueden hacer soldaduras con pequeñas inclinaciones o en juntas circunferenciales, se reomienda usar una banda de respaldo de acero, cobre o algún material refractario en la junta, para evitar alguna perdida de metal fundido.
La soldadura de esparragos es un proceso por arco con cd, desarrollado para soldar los extremos de los esparragos en superficies planas. Se realizan con un cañon para soldar en forma de pistola que sostiene el esparrago o sujetador a soldar, suando se presiona el disparador del cañon, se separa el esparrago para formar un arco y luego se empuja el charco fundido por medio de un resorte de retroceso.
En un soplete de plasma, se calienta un gas por medio de un arco tungsteno a tal temperatura que se ioniza y actua como conductor de electricidad. El arco-gas en este estado se conoce con el nombre de plasma. El soplete esta diseñado de tal manera que el gas se confina estrechamente a la columna del arco a través de un pequeño orificio. El arco plasma se emplea ya sea para operaciones manuales o mecanicas. El proceso tiene un efecto minimo en las carcteristicas metalúrgicas o propiedades físicas del metal adyacente debido a la rapidez de su acción.
La soldadura por electroescoria, otro de los procesos de soldadura por arco metalico, tiene su mejor uso en la soldadura de placas gruesas estando la junta a soldar en posición vertical. El calor se obtiene de la resistencia de la corriente en un fundente derretido eléctricamente conductivo, se alimentan continuamente uno o dos electrodos a un charco fundido de escoria que mantiene una temperatura que excede los 18000C. Las ventajas de este proceso incluyen la capacidad para soldar metales de espesor muy grueso en un solo paso mínima preparación de la junta velocidad de soldadura y a una distribución de esfuerzo a través de soldadura con poca deformación.
En la soldadura por haz de electrones la coalescencia se produce con el bombardeo de la pieza de trabajo conun denso haz de electrones a alta velocidad. El metal de une al fundirse los borde de la pieza o por penetración a travaés del material, y no se añade metal de aporte usualmente. La soldadura por haz de electrones se puede efectuar en el aire o una cubierta de gas inerte pero con algunas limitaiones. El haz de electrones se forma dentro de un arreglo de cámara similar a la maquina convencional de vacio, luego pasa a través de un orificio especial y finalmente a través de un orificio especial y finalmente a través de argón o hielo hacia la pieza de trabajo.
En esta soldadura, la energía se libera mejor en forma de pulsos que el haz continio. El haz se enfoca sobre la pieza de trabajo, en donde se efectua la junta, y el calor intenso produce la fusión de soldadura. La soldadura laser es lenta y se usa solamente para trabajos especiales que necesitan soldaduras pequeñas. Su uso mayor se encuentra en la industria trónica.
La soldadura aluminotermica es el único proceso que utiliza química exotérmica , con el propósito de desarrollar una alta temperatura, se basa en el hecho de que el aluminio tiene una gran afinidad y puede usarse como agente reductor para muchos oxidos. No hay limite en el tamaño de las soldaduras que se pueden hacer por medio de la soldadura aluminotermica, se emplea principalmente en piezas grandes que serian difíciles de soldar.
En este proceso se aplica el vaciado sobre las superficies a unir hasta que se alcanza la temperatura deseada de soldadura y se ha añadido el metal de aporte necesario. La soldadura por vaciado se emplea en la unión de secciones gruesas de metales no ferrosos, empleando un aporte de la misma composición que el metal de base.
Es un método de unión de metales a temperatura ambiente con simple presión. La presión aplicada provoca que los metales produscan la soldadura, es un proceso de enlace en estado solido en el que no se proporciona calor de una fuente externa. Este método de soldadura se usa para aluminio y cobre; sin embargo, también se puede unir por presión en frio, el plomo, níquel, zinc y monel.
La soldadura por ultrasonido es un proceso de unión en estado solido para el enlace de metales similares o distintos, generalmente con una junta de tiempo en traslape. Se introduce una energía de tipo vibratoria con alta frecuencia en el area de soldadura, en un plano paralelo a la superficie de ensamble. No se aplica calor externo en este tipo de soldadura, aunque el metal de soldadura experimenta una ligera elevación en su temperatura.
La soldadura por explosión o de recubrimiento, como se llama frecuentemente, es la conjunción de dos superficies metálicas con un impacto y presión suficientes para producir su enlace. La presión se desarrolla por medio de un impacto explosivo colocado en contacto con. O en la proximidad cercana a los metales. Para obtener el enlace metalúrgico, los átomos de ambas superficies se deben poner en contacto íntimo.
