SOLDADURA.pdf

1 Introducción a la soldadura 1.1 1.2 1.3 1.4

Definiciones elementales Tipos de soldaduras y de juntas soldadas Defectos en soldadura Seguridad en los procesos de soldadura

2 Práctica de la soldadura 2.1 2.2 2.3 2.4

Soldadura oxiacetilénica Soldadura por arco con electrodo revestido Soldadura Tig (tungsteno inerte gas) Soldadura MIG-MAG

3 Metalurgia de la soldadura 3.1 3.2 3.3

Metales ferrosos : clasificación, c lasificación, aplicación y soldabilidad Metales no ferrosos : clasificación, aplicación y soldabilidad Materiales consumibles de la soldadura s oldadura

1 Introducción a la soldadura

Cuenta la tradición que hace unos 2500 años, un herrero griego llamado Glaukos, invento la forma de soldar el hierro. El procedimiento era calentar las piezas de hierro en un horno o forja hasta conseguir ablandarlo. Después con un martillo se las fusionaba hasta convertirlas en una unidad. La práctica de la soldadura por forjado continuó sin cambios hasta hace 80 años, que fue cuando se inventaron los modernos  procesos de soldadura. El primer proceso en desarrollarse fue la soldadura por arco, y  posteriormente la oxiacetilénica. Hoy en día con c on la técnica y los materiales adecuados, dos piezas de metal cualesquiera pueden fundirse para formar una sola unidad. Todos los metales son soldables siempre y cuando se apliquen el procedimiento y la técnica adecuados. La soldadura es una técnica de unión cuya principal característica es la de  procurar la continuidad a través de los elementos el ementos a unir. Las piezas a unir, normalmente metálicas, reciben el nombre de material base, y el utilizado para conseguir la unión, material de aportación. En muchos procesos de soldadura se consigue la unión directa de los metales base, sin material de aporte.

1.1

Definiciones elementales

Soldadura: soldar es unir dos o más piezas de un conjunto, mediante una fusión localizada que asegure la continuidad física de las partes que se desean unir. El metal  base y el de aportación deben tener homogeneidad en sus propiedades mecánicas y, siempre que sea posible en su composición química. No es necesario que los elementos a unir sean del mismo material, si elegimos correctamente el elemento de unión. En cualquier caso debemos disponer de una fuente de calor que permita la fusión de los  bordes a unir y del material de aportación. La fuente de calor puede ser de origen químico o eléctrico. Soldabilidad: es la aptitud de los metales para ser unidos por soldadura. Para entender mejor este concepto consideraremos la soldabilidad bajo los tres aspectos siguientes: -Soldabilidad operatoria, relativa a la operación de soldadura en sí que estudia las condiciones de realización de las uniones por fusión o por cualquier otro  procedimiento, por ejemplo, por presión. -Soldabilidad metalúrgica, relativa a las modificaciones físico-químicas resultado de la operación de soldadura. -Soldabilidad constructiva, vendrá definida por las propiedades del conjunto de la construcción y por la sensibilidad de la unión a la deformación y rotura bajo tensión. Se dice que un material es soldable  cuando satisface las tres condiciones. Por ejemplo, el aluminio y sus aleaciones, que no son soldables por los procesos tradicionales sin la actuación de un desoxidante especial que impida la formación de alúmina (Al2O3) de punto de fusión mucho más elevado que el del aluminio (2030 º C), no ofrece dificultades cuando el arco es protegido con gas inerte (argón). Aspecto metalúrgico de la soldadura: en una unión soldada, se distinguen  perfectamente tres zonas: zona fundida o zona de transformación, zona afectada por el calor o zona de dilución y metal base. La zona fundida está constituida únicamente por el material solidificado a partir del estado líquido, y sufre durante la fusión gran número

de transformaciones de tipo químico, físico y estructural. La zona afectada por el calor experimenta un tratamiento térmico variable según el punto donde se considere, y en consecuencia es asiento de transformaciones físico-químicas. La magnitud de dichas transformaciones es función del ciclo térmico y de la naturaleza del metal. Por ejemplo, los aceros pueden tener un efecto de temple y las aleaciones de Cu o Al pueden sufrir cambios de fase por precipitación. El metal base no experimenta cambio alguno.

Soldadura sin aportación de material: es aquella que se realiza por la simple fusión de los bodes próximos de las piezas a unir, esto es que el cordón de soldadura se forma con el propio material de las piezas

1.2

Tipos de soldaduras y de juntas soldadas

Tipos de soldaduras Uno de los aspectos del diseño de juntas es el correspondiente al tipo de soldadura que se utiliza en la junta. Existen cinco tipos de soldadura: de cordón, la ondeada, de filete, de tapón y de ranura. Las soldaduras de cordón se hacen de una sola pasada, con el metal de aporte sin movimiento hacia los lados. Se utiliza principalmente para la reconstrucción de  partes desgastadas y en muy pocos casos se emplea para juntas.

Las soldaduras ondeadas se logran haciendo un cordón con movimiento hacia uno y otro lado del electrodo. El ancho del cordón puede variar, y los hay de varios tipos como el de zig-zag, circular, oscilante y otros. Se emplean principalmente para la reconstrucción de superficies.

Las soldaduras de filete son similares a las de ranura pero se hacen con mayor rapidez que éstas y son más económicas. Las de un solo filete no son tan resistentes como las de ranura.

Las soldaduras de tapón sirven principalmente para hacer las veces de los remaches. Se emplean para unir por fusión dos piezas de metal cuyos bordes, por alguna razón, no pueden fundirse.

Las soldaduras de ranura o de holgura entre bordes de piezas se hacen en la ranura que queda entre dos piezas de metal.

Las posiciones usuales para soldar son: plana, horizontal, vertical y hacia arriba. La posición plana es la más fácil, y es aquella en la que el metal fundido se mantiene en posición por la fuerza de la gravedad. La posición horizontal es la segunda en cuanto a facilidad de aplicación, en la cual la gravedad también ayuda. Las soldaduras en posición vertical y hacia arriba se les denominan soldadura hecha fuera de posición y requieren técnicas manipulativas y electrodos que permitan una solidificación más rápida del metal fundido y de la escoria, para contrarrestar el efecto de la gravedad.

Tipos de juntas Son cinco los tipos de juntas: junta a traslape, junta a tope, junta de esquina,  junta de brida y junta en T. Las  juntas a traslape están formadas por dos piezas de metal solapadas que se unen por fusión mediante soldadura de puntos, de filete, de tapón o de agujero alargado. La soldadura de junta a tope está comprendida entre los planos de las superficies de las dos partes. Las juntas a tope pueden ser simples, escuadradas,  biseladas, en V, de ranuras de una sola J, de ranura de una sola U, o dobles. Las  juntas de esquina  son soldaduras hechas entre dos partes situadas a un ángulo de 90 º. Pueden ser de medio traslape, de esquina a esquina, o de inserción completa. Las  juntas de brida o juntas de orilla resultan de la fusión de la superficie adyacente de cada parte, de tal forma que la soldadura queda dentro de los planos superficiales de ambas partes. Pueden ser de una sola o de doble brida. Las  juntas en T son lo que su nombre indica, pero pueden ser de un solo bisel, de doble bisel, de una sola J y de doble J. Las ranuras, dependiendo de su uso final pueden prepararse por cualquiera de los métodos siguientes: corte a la llama, esmerilado, corte en sierra, fresado y cizallado. Las juntas de ranura en J y en U pueden usarse para minimizar la cantidad de metal soldado. Estas juntas son útiles en la soldadura de piezas de gran espesor. Una desventaja es que son difíciles de soldar para lograr juntas perfectas, debido al problema de atropamiento de la escoria a lo largo de su lado recto.

1.3

Defectos en soldadura Los defectos en soldadura pueden ser de tres tipos: -

defectos en el material base defectos de fabricación

1.3.1 Defectos en el material base Son aquellos defectos que se encuentran en la materia prima antes de comenzar el proceso de soldadura. Los más importantes son: -

Tamaño de grano grueso. Normalmente se requiere de la micrografía para localizarlo, y tiene un interés particular en las forjas. - Segregaciones. Supone una distribución heterogénea de materiales de aleación o impurezas. Las más frecuentes son las segregaciones de P y de S, que en proporciones elevadas  pueden descalificar el material base, aunque se acepta el  porcentaje medio. Se pueden detectar visualmente en los  bordes mecanizados en las chapas y mejor mediante exámenes al microscopio.

-

Inclusiones. Presencia de sustancias extrañas o materiales no metálicos (sulfuros de Mn, silicatos, óxidos son los más frecuentes en aceros laminados), que pueden dar lugar a grietas, especialmente si se da simultáneamente un efecto de temple. Sólo se detectan por procedimientos microscópicos. - Soplo magnético. Es el desvío de un arco eléctrico de su camino normal debido a las fuerzas magnéticas. Los remedios  para evitar el soplo son: mudar la masa, mantener un arco más corto, hacer un precalentamiento previo de la pieza o soldar con corriente alterna.

1.3.2 Defectos de fabricación Este tipo de defectos pueden ser de dos tipos: microdefectos y macrodefectos Microdefectos Son los que afectan a la estructura granular o cristalina y los más importantes son: -crecimiento de grano -dureza excesiva en la zona de transición -microfisuración por hidrógeno Las causas que motivan las dos primeras son: -Ciclo térmico inadecuado. Un exceso de calor aportado y una tasa de enfriamiento lenta puede dar lugar a un crecimiento de grano, que será más importante en soldaduras de una sola pasada, con su estructura columnar característica. Este  problema se supera con ciclos térmicos adecuados y ejecución en pasadas múltiples, con lo cual se evitan las bajas resistencias a choque de estas estructuras.

-Un caso particular es la excesiva dureza en el último cordón depositado. Se debe evitar que éste coincida con la zona de transición, para no sumar el efecto de una estructura desfavorable con el endurecimiento que siempre tiene lugar en la mencionada zona de transición por tratamiento térmico de la misma.

-La figuración por hidrógeno es un caso interesante en aquellos aceros de alta templabilidad, y en consecuencia aquellos materiales que tienen importantes cantidades de Mn, Cr y Mo. A éste respecto, la dureza puede ser un índice de la propensión a la figuración por hidrógeno, pudiendo establecerse que materiales con dureza superior a

225 Vickers (aproximadamente 18 HRC) presentarán éste problema. El hidrógeno  proviene de: humedad atmosférica recubrimiento del electrodo y/o flux materias orgánicas depositadas en los bordes a unir El mecanismo de figuración es como sigue: - durante el proceso de soldadura el material fundido y parte de la zona afectada por el calor se encuentran en fase austenítica, en la cual el hidrógeno atómico es soluble.

-

Cuando éste material se enfría por debajo de los 900 ºC, pasa a ferrita, en la cual el hidrógeno es apenas soluble, pero sí  puede quedar atrapado en la red cristalina o granular. - Si el hidrógeno atómico encuentra una microcavidad, formará hidrógeno molecular, lo que dará lugar a un aumento de volumen y por consiguiente de presión, lo que puede dar lugar a una grieta. Esta operación puede repetirse a lo largo de la soldadura.

La solución es efectuar precalentamientos relativamente elevados a 200-250ºC, seguido de un calentamiento posterior a la soldadura a 300-350ºC y un enfriamiento muy lento (materiales refractarios) que retarde la velocidad de temple y al mismo tiempo facilite la difusión del hidrógeno. Macrodefectos Son aquellos cuyo tamaño los hace perceptibles por los métodos tradicionales de ensayos no destructivos, los cuales se agrupan en: -inclusiones de gas o porosidad -inclusiones de escoria -falta de fusión -falta de penetración -grietas a lo largo y por debajo del cordón de soldadura -mordeduras en los bordes del cordón

La importancia de los mismos depende no sólo de su tamaño, sino de la forma y orientación. Inclusiones de gas o porosidad: Son cavidades producidas por inclusiones gaseosas, que se pueden  presentar dispersas y de pequeño tamaño o concentradas, generalmente hacia el centro del cordón, dando lugar a cavidades de mayor tamaño. Su origen se debe a: humedad del revestimiento o flux longitud excesiva de arco excesiva intensidad humedad o suciedad en bordes impurezas en el metal base en soldadura Mig-Mag gas inadecuado o húmedo

Inclusiones de escoria: Formadas por escoria u otras materias extrañas, aprisionadas durante los  procesos de soldadura. Suelen aparecer más en las soldaduras de pasadas múltiples. Las principales causas son: avance de la escoria delante del metal líquido  preparación incorrecta de los bordes falta de limpieza

Falta de de fusión: Defecto debido a la falta de unión entre el metal base y el metal de aportación. Las principales causas son: intensidad demasiado baja inclinación incorrecta del electrodo ángulo de chaflán incorrecto

Falta de penetración: Es en realidad una falta de fusión localizada en la raíz, debido a que el material depositado no ha rellenado el chaflán. Los orígenes son: separación inadecuada en los bordes diámetro inadecuado del electrodo

Fisuras: Es sin duda el efecto más grave en los procesos de soldadura. Son discontinuidades producidas por roturas del metal como resultado de las tensiones producidas en el mismo durante el proceso de soldadura. Las  principales causas son: tensiones residuales excesivas por baños muy grandes hidrógeno atómico estructura de temple estructuras de grandes granos ciclos térmicos muy rígidos

Mordedura en los bordes: Se presenta como una ranura o garganta en la superficie a lo largo del cordón de soldadura. El comportamiento mecánico es similar al de las faltas de  penetración o fusión, pero son más graves que éstas por estar en la superficie, zona de máxima tensión. Las causas fundamentales son: intensidad excesiva falta de material de aportación movimiento de balanceo incorrecto superficie del metal base muy oxidada o sucia

1.4

Seguridad en los procesos de soldadura

1.4.1 Introducción Sin duda los procesos de soldadura entrañan cierto riesgo, lo cual hace que deban tomarse una serie de precauciones en función del tipo de trabajo a realizar y las condiciones en las que se realicen estos. Aquí destacamos los riesgos más frecuentes que producen accidentes, evitándose muchas veces si se cumplen una serie de medidas de seguridad. Aunque la mayoría de las medidas de seguridad son comunes para todos los  procesos de soldadura, se diferencian los riesgos de los procesos de soldadura oxiacetilénica, de los procesos con arco eléctrico por la distinta naturaleza de las fuentes de energía empleadas.

1.4.2 Principales riesgos en soldadura En los procesos de soldadura cabe destacar los siguientes riesgos: -riesgo eléctrico -riesgo de explosión -quemaduras por contacto -lesiones por radiaciones uv e ir -proyecciones de partículas a los ojos -riesgo de incendio -humos de la soldadura

1.4.3 Medidas preventivas de uso personal Los equipos de protección personal que debemos emplear para realizar trabajos de soldadura son los siguientes: -gafas o pantallas de protección facial -guantes -delantal de cuero -calzado de seguridad homologado -polainas En los trabajos de taller conviene vigilar donde caen las chispas o material fundido, y apantallar la zona con mamparas ignífugas. Procuraremos no realizar trabajos de soldadura en locales que contengan materiales combustibles, inflamables o donde exista riesgo de explosión. El lugar de trabajo debe estar situado en un lugar bien ventilado, con suficiente movimiento de aire para evitar la acumulación de humos tóxicos o las posibles deficiencias de oxígeno. Si el lugar de trabajo no tiene éstas características, será necesario soldar con un sistema de ventilación forzada. Al soldar Pb, Zn o aleaciones con Cd o Pb, se tomarán precauciones contra los humos con sistema de ventilación forzada.

1.4.4 Seguridad en la soldadura oxiacetilénica En la soldadura oxiacetilénica se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: -Ante un incendio fortuito en el equipo de soldadura, antes de intentar sofocarlo se procederá a cerrar las válvulas de alimentación siempre que sea posible. -Nunca se soldarán o cortarán bidones que hayan contenido líquidos o gases inflamables. -Si la soldadura u oxicorte se realiza en el interior de un recipiente, no introduciremos las botellas en su interior. -Si hay que realizar trabajos de soldadura en recipientes que contengan o haya habido materiales inflamables o explosivos, procederemos a su vaciado, limpieza adecuada y llenado con agua. -En las botellas de oxígeno, las válvulas y el manorreductor de presión deben estar limpios de grasa y aceite. -No situaremos nunca las botellas de gases debajo de donde estemos realizando la soldadura, para evitar la caída de chispas sobre ellas. -Las botellas de gases las mantendremos siempre en posiciones verticales y bien sujetas. -El equipo oxiacetilénico llevará válvulas de seguridad antiretroceso en las  botellas y en el soplete.

-Las mangueras de conducción de acetileno serán de diferente color que las de oxígeno, y las revisaremos periódicamente para comprobar su buen estado. Las mangueras de acetileno serán de color negro o azul, y las de oxigeno rojo, teniendo la de oxígeno menor diámetro interno. En cualquier caso los colores de las mangueras serán siempre distintos.

- Las fugas de gas en mangueras se buscarán con agua jabonosa y jamás con llama. En las botellas mantendremos las siguientes medidas: -Para su empleo y transporte se utilizarán carros diseñados para ello. -Nunca levantar una botella llena o vacía sujetándola por el grifo. -No se utilizarán electroimanes para levantar o transportarlas. -Se deben mantener las botellas lejos de fuentes de calor, eléctricos y del sol. -Antes de empezar a trabajar comprobaremos que el manómetro marca cero con el grifo cerrado. -Si se atasca el grifo de alguna botella, nunca deberemos forzarlo. -Colocar el manorreductor con el grifo de expansión totalmente abierto. -Cerrar los grifos de cada botella después de cada trabajo. Medidas de seguridad en el uso de sopletes: -Está prohibido utilizarlo para golpear o ejercer presión con su punta. -A la hora de utilizarlo, se abrirá primero la válvula del oxígeno ligeramente y después la del acetileno en mayor proporción, y luego encenderemos la mezcla siempre con un encendedor de chispa y nunca con llama. -A la hora de apagar el soplete cerrar primero el acetileno y después el oxígeno. Forma de operar: -El operador nunca se colocará frente a los grifos de las botellas, sino a un lado de estos. -No trabajar con ropa engrasada, disolvente u otras sustancias que pudieran entrar en combustión. -Cuando sea posible se usarán mamparas o pantallas que aíslen el lugar donde se estén realizando los trabajos con soplete.

-Tanto el grifo como el mango del soplete deberá estar provisto de un dispositivo contra el retroceso de la llama (válvula de retención).

1.4.5 Seguridad en la soldadura eléctrica Tendremos en cuenta las siguientes consideraciones: -Al soldar con arco eléctrico, se utilizarán los medios adecuados para proteger o aislar al personal de las radiaciones luminosas. Nunca debe dirigirse directamente el arco eléctrico a la vista. -Se deben proteger los ojos de las posibles proyecciones al picar o repasar el cordón de soldadura. -La conexión del equipo se realizará en el orden siguiente: 1. los cables en el equipo de soldadura 2. el cable de puesta a tierra, en la toma de tierra 3. el cable de masa a la masa 4. el cable de alimentación -Las conexiones con la máquina deberán tener las protecciones necesarias y como mínimo fusibles automáticos y relé diferencial de sensibilidad media (300mA), así como una buena toma de tierra. -No tocar la pinza y apoyarse en la mesa al mismo tiempo, así como tampoco tocar el electrodo una vez conectado al equipo. -No introducir nunca el electrodo en agua para enfriarlo. -Dispondremos junto al soldador un recipiente de agua para recoger los finales de los electrodos, con el fin de evitar incendios y quemaduras en el personal. -Asegurarse que la máquina dispone de interruptor general situado cerca del  puesto de trabajo, por si hiciera falta desconectar la corriente rápidamente por cualquier motivo. Recomendaciones en la soldadura eléctrica: -Conectar el primario de la máquina a una red fija. -Poner especial cuidado en la conexión de las fases de neutro y tierra. -Revisar los aislamientos de los cables eléctricos al empezar cada tarea. -Evitar que pasen vehículos por encima de los cables, que sean golpeados y que las chispas de soldadura caigan sobre ellos. -Antes de realizar cualquier modificación en la máquina de soldar cortaremos la corriente incluso cuando la movamos.

Espacios cerrados -Está prohibido que un operario trabaje sólo en un espacio cerrado, como mínimo habrá otra persona fuera para mantener la máquina bajo vigilancia. -Está prohibido trabajar en lugares en los que anteriormente hubiera líquidos inflamables, si éste no ha sido bien aireado con antelación. -Cuando se trabaje en un tanque, se hará con una buena ventilación. -En el caso que se esté soldando con electrodos de tipo básico, será necesario hacerlo con instalaciones de aspiración de humos, y si no fuera posible se hará con  protección respiratoria.

2 Práctica de la soldadura 2.1

Soldadura a gas (soldadura oxiacetilénica)

La soldadura oxiacetilénica o soldadura con llama, es un proceso de soldadura en el que la unión de los metales tiene lugar por la fusión de sus bordes. El calor necesario lo aporta la combustión de un gas combustible y un comburente, normalmente acetileno y oxígeno, debido a su alta temperatura alcanzada (unos 3200ºC). La mezcla de ambos gases se produce en la boquilla del soplete, que es además la encargada de  proporcionar la velocidad adecuada a la mezcla para obtener una llama estable. Con la llama oxiacetilénica pueden soldarse prácticamente todos los metales como el hierro, acero, fundición, latón, cobre, aluminio, bronces y otras aleaciones. En ocasiones se emplea la llama oxiacetilénica para el corte de materiales (oxicorte), y para el precalentamiento de piezas antes de proceder a soldarlas o incluso  para tratamientos térmicos. Para el oxicorte se emplean unos sopletes con una boquilla diferente, que tienen un orificio en el centro por el cual sale el chorro de oxígeno que se utiliza en el corte. Primero se eleva la temperatura con la llama hasta una temperatura suficiente para producir la combustión del metal y posteriormente se lanza el chorro de oxígeno para proceder a la combustión localizada, produciéndose así el corte.

2.1.1

La llama oxiacetilénica

En una llama oxiacetilénica las características que aportan a la llama cada una de las zonas dependen de la proporción combustible/comburente y del caudal suministrado, y podemos distinguir seis zonas:

a- Zona de mezcla preliminar: es donde se produce la mezcla de los gases  b- Cono azul: es la zona en la que la mezcla se calienta hasta la temperatura de inflamación, sin que se produzca la combustión c- Zona de combustión: es donde se produce la reacción de combustión, por lo que se eleva la temperatura d- Dardo o cono luminoso: se le llama así por su color blanco deslumbrante y es la zona de mayor temperatura. Es la zona de la llama utilizada en soldadura e- Zona reductora o de mezcla secundaria: es donde se mezclan los productos obtenidos de la combustión primaria f- Zona de combustión secundaria o penacho: donde se produce la combustión de los productos obtenidos en la combustión primaria al entrar en contacto con el oxígeno de la atmósfera. En ésta zona la llama es muy oxidante y contiene nitrógeno procedente de la descomposición del aire. Dependiendo de la proporción de oxígeno y acetileno, distinguimos entre tres tipos de llamas: - llama neutra: se obtiene cuando los volúmenes de oxigeno y acetileno son más o menos iguales. Es la llama más utilizada y se caracteriza por presentar un dardo corto y blanco con un contorno nítido y un penacho azul claro. Estas se emplean  para soldar piezas de materiales como acero inoxidable, acero suave, aceros al Cr-Ni, hierro fundido, latón, Cu, bronce, Al y sus aleaciones y Mg y sus aleaciones. - llama oxidante: la obtenemos disminuyendo la cantidad de acetileno y aumentando la de oxígeno de la llama neutra. Es una llama corta y un color azul intenso. Son las que mayor temperatura alcanzan, próximas a los 3500ºC. Por el exceso de oxígeno, no son muy utilizadas por producir óxidos en el metal fundido. Se emplean en las soldaduras de latón con gran  proporción de Zn y otras aleaciones de Cu.

-

2.1.2

llama carburante o reductora: es cuando la proporción de acetileno es superior a la de oxígeno. Presenta una zona de color amarillo claro luminoso delante del dardo y es más alargado.

Oxígeno para soldadura

La obtención del oxígeno a nivel industrial se produce por dos procedimientos: la electrolisis del agua y la destilación fraccionada del aire. De estos dos la electrolisis del agua se emplea menos por ser un proceso más caro, y básicamente consiste en un baño de agua en el que se añade sosa cáustica, se introducen dos electrodos conectados a un generador de cc, y al circular corriente eléctrica se produce la descomposición del agua en sus dos elementos integrantes. La destilación fraccionada del aire se realiza en varias fases. Primero se recoge el aire en unos depósitos denominados torres de lavado, en los que se somete a un lavado con sosa cáustica para eliminar el dióxido de carbono. A la salida de las torres, el aire se comprime y pasa por unos depuradote para eliminar el aceite y el vapor de agua que pueda transportar. Luego se lleva a unos cilindros de secado que contienen potasa cáustica, en cuya salida existen unos filtros de algodón. Una vez perfectamente limpio y seco, se aumenta la presión antes de pasar a las columnas de rectificación, en las que se enfría y se expande hasta presiones próximas a la atmósfera. Esta expansión provoca la licuación del aire. El aire líquido puede separarse fácilmente en oxígeno y nitrógeno debido a sus diferentes puntos de ebullición, -182ºC y -195,5ºC respectivamente. Este aire líquido se calienta y el nitrógeno comienza a evaporarse, quedando el oxígeno en el condensador. Finalmente el oxígeno se calienta a su paso por un serpentín, pasando a su estado gaseoso, y se recoge en tanques para su almacenamiento Las botellas de oxígeno se fabrican en acero estirado sin soldadura y son sometidas a una prueba hidráulica para comprobar su estanqueidad a una presión de 235Kg/cm2. el contenido de oxígeno lo podemos calcular multiplicando el volumen de la botella en litros por la presión en atm. que indique el manoreductor y dividiendo por el producto de la constante de los gases R y de la temperatura en grados Kelvin

2.1.3

Acetileno para soldadura

El acetileno es un gas combustible incoloro, de olor característico y de fórmula molecular C2H2. Presenta mayor velocidad de ignición de llama que metano, propano o  propileno, aunque el triple enlace entre sus átomos de carbono le da cierta inestabilidad. El acetileno líquido explosiona fácilmente si se somete a presiones superiores a 1,5 Kg/cm2. También hay que tomar precauciones cuando exista contacto prolongado con metales como Au, Ag, Cu y Hg, por riesgo de explosión. Su producción tiene lugar en generadores en los que se pone en contacto carburo de Ca y agua, según las siguientes reacciones: 3C + CaO

→ C2Ca

+ CO

C2Ca + 2H2O

→ C2H2

+ Ca(OH)2 + Q

Para embotellar el acetileno a presión, de tal forma que se pueda transportar la mayor cantidad de éste sin que exista riesgo de explosión, se disuelve en acetona. Así  puede ser comprimido y transportado a presiones de hasta 15 Kg/cm2. Las botellas suelen ser de acero estirado, aunque también se fabrican de duraluminio y de aleaciones de aluminio y magnesio para disminuir su peso. A continuación vemos en la tabla siguiente las propiedades de los distintos gases combustibles:

2.1.4

Metales de aportación

Son varillas de metal que se utilizan para la realización del cordón de soldadura y cuya composición varía en función de de la naturaleza de los metales a soldar. El metal de la varilla se funde y se aporta a la unión para formar el cordón de soldadura. También pueden utilizarse para recargues de material en determinadas zonas de una  pieza. El diámetro depende del espesor de las piezas y del método de soldadura empleado. La clasificación de los metales de aportación en función de la naturaleza del metal base es la más empleada, diferenciándose los siguientes tipos: -

-

Soldadura de aceros inoxidables. Se utilizan aceros inoxidables de igual composición que la del metal base aleados con Ti o W que actúan como estabilizadores impidiendo la oxidación. Soldadura de aceros al carbono. Se utilizan varillas de aceros al C o Ni con cargas de rotura superiores a las del metal base. Soldadura de aceros especiales. Se emplean aceros al Cr-V o Cr-Mo. Los cordones templan al enfriarse al aire. Soldadura del Cu y sus aleaciones. Se emplean varillas de Cu aleadas con Si, Ag o Sn. Soldadura de latones y bronce. Se utilizan latones y bronces de la misma composición que el metal base.

-

2.1.5

Soldadura de Al y sus aleaciones. Se puede utilizar o bien Al similar al que se quiere soldar o bien una aleación de Al-10% Si, con lo que se obtienen cordones de mayor calidad y se reduce el punto de fusión.

Fundentes

Para que la soldadura reúna las características adecuadas, es necesario limpiar  perfectamente las superficies de los metales a unir, y eliminar los posibles óxidos, grasas y cualquier tipo de suciedad. Los fundentes se añaden al cordón de soldadura, durante el proceso de soldadura (a veces se deposita en la junta antes de proceder a soldar) y forman una escoria de baja densidad al reaccionar con los óxidos, evitando la contaminación del baño y la formación de nuevos óxidos por contacto con el oxígeno atmosférico. El fundente será frágil, para poder eliminarlo fácilmente tras el proceso de soldadura, ya que pueden actuar como agentes corrosivos. En función de los metales a soldar se emplean distintos tipos de fundentes: -  para materiales férreos se emplean fundentes de bórax,  bicarbonato sódico, silicato sódico, etc. -  para el Cu y sus aleaciones se emplean boratos de sodio y  potasio, carburos, cloruros y fosfatos. - Para el Al, Mg y sus aleaciones se emplean cloruros y fluoruros alcalinos.

2.1.6

Métodos de soldadura

Según el sentido en el que se desplacen el soplete y la varilla de aporte para formar el cordón de soldadura, distinguimos dos métodos: -soldadura a izquierdas -soldadura a derechas

Soldadura a izquierdas El soplete se mueve de derecha a izquierda, con la varilla por delante del soplete, y también se le denomina soldadura hacia adelante. La llama va precalentando el metal que se va a soldar y arrastra el material en ese sentido, por lo que empeora su  penetración. Por ello éste método sólo es recomendable para chapas de menos de 5mm de espesor.

La inclinación de la varilla respecto a la superficie a soldar será de entre 60 y 70º. Y la inclinación del soplete es función del espesor y del material a soldar.

Soldadura a derechas Aquí el desplazamiento del soplete y varilla se produce de izquierda a derecha; el soplete va por delante, y la llama se dirige a la zona ya soldada, lo que favorece la  penetración. La aplicación de éste método resulta más compleja, pero los resultados son más satisfactorios, y puede soldarse cualquier espesor siendo indicado para soldar superficies de entre 5 y 15 mm de espesor.

Con ésta técnica se obtiene una velocidad de ejecución superior, se consumen menos gases y metal de aportación y se mejora la penetración.

2.1.7

Soldadura de distintos metales Deberemos tener en cuenta una serie de consideraciones: - los bordes de las piezas deben estar libres de impurezas, pinturas, etc. - las piezas deben estar libres de defectos como picaduras, etc. - en chapas con espesores entre 5 y 15 mm, achaflanar los bordes en V. - en espesores>15mm realizar un doble bisel en V (de 60 a 90º). - la distancia entre el extremo del dardo y la pieza será de entre 2 y 4mm.

Soldadura de aceros al Carbono Aunque no es la técnica más recomendable para soldar aceros al C, los resultados son bastante aceptables. Lo más importante es elegir el diámetro de la boquilla adecuada y la del metal de aporte. Aproximaremos el soplete a la superficie de unión hasta que esté prácticamente tocando a éste, y mantener esa posición hasta que se forme el baño de fusión, mientras se le proporciona un movimiento circular. Se recomienda con un ángulo de inclinación del soplete de entre 40 y 50º.

Soldadura de aceros inoxidables Los mejores resultados se obtienen para los aceros inoxidables al Cr-Ni de estructura austenítica. Se emplean boquillas más pequeñas que las utilizadas para soldar los aceros al carbono. La llama a de ser neutra, ya que las oxidantes oxidarían el Cr contenido en el acero. Tampoco se recomienda una llama carburante, ya que nos daría lugar a una zona frágil y quebradiza. Se emplean desoxidantes en forma de polvos, que mezclados con agua se aplican en forma de papilla sobre la superficie a soldar y/o la varilla de aportación. Es recomendable soldar de una sola pasada, ya que los recalentamientos sobre el cordón previamente depositado, reducen su resistencia a la corrosión.

Soldadura de fundición gris La autógena es un método válido para soldar fundición. Para soldar la fundición gris, al ser ésta un tipo de fundición muy susceptible a cambios de temperatura bruscos, deberemos realizar un precalentamiento previo de la pieza. Así reduciremos los riesgos de fisuras debidos a las fuerzas de expansión y contracción producidas. Las piezas  pequeñas las precalentaremos con la misma llama, mientras que las grandes lo haremos en un horno para que el calentamiento sea uniforme. Una vez realizada la soldadura,  procederemos a un enfriamiento lo menos brusco posible para evitar que la fundición  pierda su estructura, ya que podría formarse fundición blanca en la zona del cordón de soldadura, dando lugar a un cordón duro, frágil y no mecanizable. Podemos evitar el enfriamiento brusco, cubriendo la pieza con un material aislante como el amianto.

Respecto al metal de aporte ha de ser de la composición más parecida posible,  pero con un mayor porcentaje de Si, ya que en la fundición gris el Si se consume durante el proceso de soldadura. Para mantener limpia la zona a soldar utilizaremos un desoxidante adecuado que evite la formación de escorias y óxidos.

Soldadura del aluminio Para piezas de gran tamaño no es la soldadura más adecuada debido a la alta conductividad térmica que posee el Al y su capacidad para disipar el calor. Por lo que en estos casos se recomienda la soldadura con arco eléctrico. El Al es un metal complicado para soldar con soplete, ya que al ser un metal  blanco y no cambiar de color, la fusión se presenta casi inesperadamente. Lo cual aumenta el riesgo de perforación cuando se sueldan piezas de pequeño tamaño. Una vez fundido, el Al se oxida rápidamente, por lo que deberemos emplear un  buen desoxidante. Es aconsejable emplear una llama neutra, regulada para una velocidad de salida  baja para obtener una llama blanda y así disminuir los problemas de perforación.

2.2

Soldadura por arco con electrodo revestido

La soldadura se produce por la fusión de los metales base y puede realizarse con o sin metal de aportación. Esta técnica abarca un gran porcentaje de las aplicaciones de soldadura, especialmente en tareas de reparación y mantenimiento debido entre otras sosas a su bajo coste. Permite soldar casi todos los metales con diferentes espesores y en todas las posiciones.

2.2.1

El arco eléctrico

Un arco eléctrico es una corriente eléctrica que circula de uno a otro electrodo  para cerrar el circuito a través de un medio dieléctrico como es el aire, con desprendimiento de una gran cantidad de energía. Este paso de electrones produce una transformación de energía eléctrica en energía calorífica y en radiación electromagnética. En general se considera electrodo a cada uno de los terminales de la fuente de alimentación, pudiéndose dos electrodos propiamente dichos o bien un electrodo y la  propia pieza que es la combinación más empleada en las técnicas actuales de soldadura  por arco. La energía del arco es proporcional a la intensidad de corriente del arco y a la resistencia del medio por la que circula. Parte de la energía eléctrica se pierde en forma de radiación electromagnética.

Para mantener el arco y proporcionar a la soldadura un aporte calorífico uniforme es necesario controlar tres variables: -

la longitud del arco la tensión del arco intensidad de la corriente

La resistencia eléctrica que encuentre el arco es proporcional a su longitud, por lo que cuanto menor sea la longitud del arco, menor será el calor generado. Por otro lado una longitud excesiva provoca una inestabilidad del arco, reduce la penetración, aumenta el número de defectos, produce cordones más anchos y reduce el efecto  protector de los gases del revestimiento. La tensión entre los extremos del arco debe mantenerse dentro de un cierto intervalo para favorecer la operación de soldadura y la estabilidad del arco. La intensidad de soldadura la regularemos en función del diámetro del electrodo y del espesor de la pieza a soldar. Los equipos de soldadura trabajan con tres tipos de corriente eléctrica: -

corriente alterna corriente continua corriente pulsatoria

La c.a es aquella es aquella que toma distinto signo en el tiempo, por lo que la circulación de electrones cambia cada vez que lo hace el signo de la corriente. Este tipo de corriente es útil para soldar metales que forman una película de óxido refractario en superficie, como el aluminio. La c.c circula siempre en el mismo sentido y con valor constante, esto es mantiene el número de electrones. En estos equipos existe la posibilidad de conectar las  piezas a soldar al terminal positivo o negativo. Cuando la pieza se conecta al terminal  positivo se dice polaridad directa y cuando se conecta al negativo es inversa. Los cordones realizados con polaridad directa son más estrechos y se consigue una mayor  penetración, ya que el metal base recibe el impacto de los electrones.

La corriente pulsatoria se obtiene eliminando los semiciclos de un mismo signo de una corriente alterna con un rectificador. En este caso la cantidad de electrodos es variable

2.2.2

Los electrodos

En la soldadura por arco con electrodo revestido, se utiliza un electrodo formado  por una varilla metálica que constituye el alma y un recubrimiento concéntrico a la varilla de fundente. Cuando el arco salta entre la varilla y la pieza, el calor generado por este provoca la fusión de la varilla y el metal base. Los electrodos son distintos en función de los materiales a soldar, del recubrimiento que lo componen, e incluso del tipo de corriente que se vaya a emplear, así como de la posición en la que se vaya a soldar. La composición del recubrimiento sólo la suele conocer el fabricante y los materiales que lo constituyen se pueden agrupar en función de las características que  proporcionan: -

-

-

aglutinantes: tienen como misión mantener unido el revestimiento a la varilla e impedir su disgregación por el choque térmico fundentes: son las encargadas de controlar la fluidez del charco y protegerlo contra la formación de óxidos materiales aleantes: para un mejor control de la composición química del cordón desoxidantes: reaccionan con el oxígeno para evitar que sean absorbido por el metal fundido, evitando la formación de  poros y la formación de óxidos. Productores de gas: encargados de establecer la barrera gaseosa para evitar el contacto con los gases atmosféricos Productores de escoria y estabilizadores: controlar la cantidad de escoria formada y permitir una mejor estabilidad del arco.

El revestimiento deberá actuar antes de comenzarse a soldar, por lo que su punto de fusión será menor que el del alma y que el del metal base.

2.2.3

Clasificación de los electrodos

Las clasificaciones de los distintos tipos de electrodos se hacen en función del metal de la varilla o del revestimiento.

Clasificación según la varilla:  podemos distinguir los siguientes tipos de varillas: - electrodos para soldadura de aceros al C y de baja aleación - electrodos para soldadura de aceros de alta resistencia - electrodos para soldadura de acero inoxidable - electrodos para soldadura de fundición -electrodos de base níquel

- electrodos para Cu y sus aleaciones - electrodos para Al y sus aleaciones

Clasificación según la composición del revestimiento:  distinguimos los siguientes: -

-

-

-

2.2.4

electrodos ácidos: son electrodos de revestimiento mediogrueso y están compuestos por óxido de hierro y/o manganeso y desoxidantes. Producen gran cantidad de escoria de fácil eliminación y naturaleza ácida, lo cual obliga a trabajar con mayor intensidad de corriente e inclinación del electrodo. Son adecuados para soldar en horizontal y admiten tanto c.a como c.c electrodos básicos: presentan un revestimiento más grueso, y están formados principalmente por carbonato y fluoruro cálcico. Producen poca escoria por lo que es recomendable  para soldadores avanzados. La escoria asciende rápidamente a la superficie del cordón. El arco consigue una penetración media y es recomendado para todas las posiciones. Se utiliza normalmente con c.c y polaridad inversa, aunque algún tipo admite la c.a. electrodos celulósicos: su principal componente es la celulosa, que en contacto con una fuente calórica se descompone formando un gas de protección. Consiguen gran penetración y alta velocidad de fusión. Son válidos para soldar en cualquier  posición. electrodos de rutilo: su principal componente es el óxido de titanio (rutilo). Son los más fáciles de cebar y recebar. electrodos de bajo hidrógeno: son los electrodos destinados a la soldadura de aceros con alto contenido en C y S. Tienden a absorber hidrógeno atmosférico en el proceso de soldadura. El hidrógeno debido a su bajo peso, se difunde con facilidad en el metal provocando fisuras y porosidades. Este tipo de electrodos están diseñados para evitar ésta absorción y evitar así estos defectos en la soldadura.

Equipo para la soldadura al arco

Para la soldadura con arco se emplean máquinas eléctricas encargadas de suministrar la intensidad de corriente necesaria. A los terminales de la máquina se conectan dos cables, uno de ellos unido a la pinza portaelectrodos y otro a la pinza de masa, como se muestra en la siguiente figura:

En los trabajos de soldadura se emplean: transformadores, generadores y rectificadores. Estas difieren unas de otras en su constitución, funcionamiento y tipo de corriente. Resulta de interés conocer las características que se especifican en la placa de cada una de ellas para elegir la máquina más adecuada al tipo de trabajo que se vaya a realizar. Las características más relevantes son: -

-

-

tensión de vacío: es la tensión existente entre los terminales de la máquina cuando ésta se encuentra encendida y no circula corriente por el circuito. tensión de arco: es la tensión que hay entre sus terminales una vez generado el arco. Se reduce a valores comprendidos entre 20 y 40 V. gama de corrientes o intensidades: es la intensidad de corriente que puede suministrar la máquina.

Tipos de máquinas: distinguiremos transformadores, generadores y rectificadores. -

transformadores: son máquinas eléctricas estáticas en las que la señal introducida, corriente alterna con una tensión determinada V1, intensidad I1 y frecuencia f, se transforma en otra señal alterna con tensión V2, corriente I2 y la misma frecuencia f. La relación entre las tensiones es función del número de espiras del primario y secundario. La potencia consumida por el transformador es prácticamente la misma que la entregada en el proceso de soldadura por el gran rendimiento de estas máquinas. Una gran ventaja de soldar con c.a es que no se produce el soplo magnético del arco, el cual se presenta soldando con c.c y soldando grandes piezas o con electrodos de gran diámetro. (soplo magnético: al soldar con c.c, al circular la corriente en un único sentido el metal  base se magnetiza y ejerce fuerzas sobre la circulación de los electrones o arco desviándolos).

-

generadores: son máquinas eléctricas en las que se transforma la energía mecánica en eléctrica. La energía eléctrica  producida es c.c. La energía mecánica puede proceder de un motor eléctrico o de uno de explosión, en cuyo caso se denominan grupos electrógenos. Están constituidos por un arrollamiento o bobinado que gira en el seno de un campo magnético, produciendo así una fuerza electromotriz. Aquí la corriente se regula mediante dos mandos, uno de ajuste grueso y otro de ajuste fino. - rectificadores: está constituido por un transformador a cuya salida se le conecta un dispositivo electrónico que convierte la corriente alterna en continua. Existen distintos tipos de rectificadores, unos de mayor voltaje en vacío (unos 80 V) y con una curva de V-I de característica descendente para el soldeo con electrodos revestidos o Tig, y otros con menor tensión de vacío (unos 50-55 V) y menor regulación de tensión adecuados para Mig-Mag. Algunas se cambia la  polaridad mediante un conmutador 

2.2.5

Realización de la soldadura -  preparación de las piezas: primeramente limpiaremos las superficies de las piezas a unir. Evaluaremos si se le dará alguna terminación al borde que mejore las características de la soldadura. A continuación colocaremos las piezas en  posición adecuada para la realización de la soldadura y conectaremos la pinza masa. - fijación de las piezas a unir: antes de comenzar a realizar el cordón, fijaremos las piezas para impedir su desplazamiento

-

-

-

-

durante la realización de éste. En piezas de gran espesor es frecuente puntearlas para evitar posteriores desplazamientos y deformaciones durante el proceso de depósito del cordón. elección del electrodo: la elección del electrodo depende de diversas variables como son la posición de soldeo, el material  base, el espesor de las piezas a unir y la intensidad de la corriente. ajuste de la intensidad y encendido de la máquina: en función del electrodo elegido y de las piezas a unir, se determinará la intensidad de corriente para el soldeo. Una vez regulada la intensidad se procede al encendido de la máquina. cebado del arco: la distancia o longitud de arco será como regla general igual al diámetro del electrodo, aunque en soldadura a techo o en vertical, esta distancia se reduce. Realización del cordón de soldadura: si la velocidad de avance es lenta, se producen cordones anchos y gruesos por la acumulación de material y si la velocidad es rápida, el cordón es fino y estrecho y la penetración escasa. La posición del electrodo tiene gran influencia sobre la forma del cordón, especialmente en cordones en ángulo y en posiciones vertical y a techo. La posición del electrodo queda definida por el ángulo de inclinación lateral y el de inclinación longitudinal. El ángulo de inclinación lateral es el ángulo que forma el electrodo con la perpendicular al cordón de soldadura. Y el de inclinación longitudinal es el formado entre el electrodo y la  perpendicular a la superficie del cordón de soldadura, y está comprendido entre 15 y 30º.

-

2.2.6

limpieza de la soldadura: tras enfriarse el cordón, limpiaremos la escoria que ha quedado en la superficie del cordón para evitar la corrosión o para facilitar el depósito de metal de otra  pasada. Realizaremos la limpieza con un cepillo de alambre o con una piqueta de soldadura.

Soldadura en distintas posiciones

Podemos distinguir cuatro posiciones diferentes, como ya lo vimos en el capítulo  primero, por lo que no entraremos en demasiados detalles: -

soldadura en horizontal soldadura en cornisa soldadura en vertical soldadura en techo

2.2.7

Soldadura de distintos metales Soldadura de los aceros al carbono

Este tipo de soldadura es bastante sencillo, aunque en algunos casos es necesario un control del proceso. Normalmente se requiere un precalentamiento, un  postcalentamiento, y una correcta elección del electrodo. Establecemos una clasificación de los aceros al C en función del porcentaje de carbono: bajo contenido en carbono (<0.3% de C), medio contenido en carbono (0.30.5%). Para la soldadura de aceros con bajo contenido de carbono, no tomaremos especiales precauciones, y soldaremos con electrodos del tipo 60XX y 70XX. Para la soldadura de los aceros con medio contenido en C, resulta conveniente realizar un precalentamiento previo, y controlar que la velocidad de enfriamiento sea lenta para no producir un endurecimiento del metal y fisuras debido a las tensiones. Puede soldarse con electrodos del tipo 60XX y 70XX, aunque son más recomendados los segundos. En cuanto a la soldadura de los aceros con alto contenido de C, las precauciones serán mayores por su facilidad de templarse y cambiar su estructura martensítica. Deberemos precalentar y postcalentar la pieza. La temperatura de precalentamiento será menor en aceros poco aleados y suele rondar entre los 100 y los 360ºC. la temperatura de postcalentamiento rondará entre los 450 y los 650ºC.

Soldadura de aceros aleados Los aceros aleados son aceros en los que además de C, existen otros elementos como Mn, Cr, Ni, Tg, V, etc. que mejoran características. Estos se designan en función del aleante que se encuentra en mayor proporción, hablándose así de aceros al Mn, aceros inoxidables ( al Cr-Ni), aceros al Mo,etc. En éste tipo de aceros es importante realizar un precalentamiento y un  postcalentamiento por la alta templabilidad que presentan.

Los aceros inoxidables pueden soldarse por casi cualquier técnica de soldadura, aunque la de arco es la más frecuente, y principalmente con gas de protección. El electrodo elegido como mínimo presentará la misma resistencia a la corrosión que el metal base. Los aceros al Mn son aceros de elevada resistencia mecánica y gran ductibilidad y resistencia al desgaste. Como norma general no deben soldarse con calentamientos excesivos ni prolongados ya que se vuelven frágiles, sino con intensidades bajas y grandes velocidades de avance. Los aceros al Mo, son los más extendidos en cuanto su uso industrial. Su soldadura se debe realizar con electrodos del tipo E70XX, y es necesario precalentar a unos 200-350ºC y postcalentamiento para atenuar las tensiones. Para la soldadura de los aceros al Ni se emplean electrodos del tipo E70XX,  pudiendo utilizarse los del tipo E60XX en espesores pequeños. El Ni incrementa las  propiedades elásticas del acero, así como las mecánicas y la resist encia a la corrosión.

Soldadura de la fundición La mayoría de las piezas de fundición pueden soldarse con arco con buenos resultados, aunque necesitan mayor control que la soldadura de los aceros ordinarios. Distinguimos tres tipos de fundiciones: las fundiciones ordinarias, las aleadas y las especiales. Entre las fundiciones aleadas las que más destacan son la fundición gris y la fundición blanca. En la gris la mayor parte de C se encuentra en forma de grafito. Se mecanizan bien y son resistentes a la corrosión y presentan gran capacidad para amortiguar vibraciones, por lo que se emplean en la fabricación de piezas de máquinas y sus bancadas. Puede soldarse con arco con relativa facilidad. En la fundición blanca la mayor parte del C se encuentra como CF3. Son muy duras y frágiles y no tienen apenas ductilidad. Son poco soldables y apenas tienen aplicación industrial. Las fundiciones aleadas contienen los elementos de la fundición ordinaria (Fe, C, y en pequeñas proporciones Si, Mn, S y P) y aleantes como: Cr, Mo, Al, Cu, V y Ti. Con esta composición se mejoran características de las fundiciones como la maquinabilidad, resistencia a la tracción, a la fatiga y a la corrosión. Pueden emplearse la soldadura por arco para casi todas las fundiciones aleadas, aunque hay que tomar medidas como el precalentamiento y el postcalentamiento. Entre las fundiciones especiales destacan las maleables y las nodulares. La maleable se obtiene como resultado de someter la fundición blanca a un proceso de recocido, descomponiéndose la cementita y la perlita en grafito y ferrita, dándole mayor ductilidad y maquinabilidad. En el proceso de soldadura tendremos cuidado de no superar los 750ºC, ya que sino volvería a su estado inicial convirtiéndose en fundición  blanca. La fundición nodular se obtiene a partir de fundiciones grises a las que se añaden aleaciones Cu-Mg o Ni-Mg en la colada, formándose nódulos esféricos de

grafito. Estas fundiciones presentan buenas características mecánicas y responden a los tratamientos térmicos como los aceros. En general en la soldadura de las fundiciones se recomienda un precalentamiento entre los 250 y los 650ºC, y debe mantenerse la temperatura durante todo el proceso,  procurando que el calentamiento ca lentamiento sea lo más uniforme posible. El enfriamiento ha de ser lento. Cuando sea necesario realizar varias pasadas, no procederemos con el segundo cordón hasta que el primero pueda tocarse con la palma de la mano. También es conveniente batir los cordones con un martillo de bola, para eliminar las tensiones y estirar el cordón.

Soldadura de metales no férreos El aluminio es un metal muy utilizado actualmente en la industria, y su uso se extiende desde los vagones de ferrocarril, camiones, bastidores de automóviles, hasta utensilios de la vida cotidiana. Tiene buena resistencia a la corrosión y buena conductividad térmica. La mayor parte de los aluminios comerciales admiten la soldadura por arco con electrodo revestido o con protección gaseosa. En general cuando se suelda el Al con electrodo revestido, el alma está constituido por una aleación de Al (95%) y Si (5%). El revestimiento debe permitir disolver los óxidos de Al y mantener estable el arco. Se trabaja con c.c y polaridad inversa, pudiendo hacerlo en cualquier  posición. Para soldar piezas de Al fundidas hay que tener en cuenta que pueden  producirse fisuras por exceso de aporte de calor y se merman sus características característica s mecánicas. Es importante realizar una buena limpieza de la soldadura ya que la escoria  producida es muy corrosiva y en presencia de humedad afecta considerablemente al cordón. El cobre es un metal muy dúctil y maleable que no admite tratamientos, pero que adquiere gran dureza después del proceso de acritud (aumento de la resistencia y dureza como consecuencia de una deformación en frío). Se suelda con arco con alta intensidad y velocidad de avance. Los electrodos empleados están compuestos por almas de bronce fosforoso, bronce al Si o al Al. El latón (Cu+Zn), presenta algunos problemas en la soldadura al arco, debido a la evaporación del Zn por calentamiento. Los vapores de Zn y óxidos entorpecen la visión y empeoran las características del baño. Se emplean electrodos de bronce fosforoso de revestimiento muy grueso. El bronce (Cu+Sn), no presenta ningún problema para soldarlo con arco eléctrico. Se emplean electrodos de bronce fosforoso de recubrimiento grueso y se suelda con c.c y polaridad inversa.

2.3

Soldadura TIG (Tungsteno Inerte Gas)

La protección gaseosa en el Tig, impide que el baño de fusión se contamine de oxígeno y nitrógeno atmosférico. Al principio ésta técnica se utilizaba únicamente para soldar aceros inoxidables. Hoy en día su uso está muy extendido y ha desplazado en  parte a técnicas de soldadura oxiacetilénica y por arco con electrodo revestido, empleándose para la soldadura de todo tipo de metales y espesores. El tungsteno es un metal de alto punto de fusión (3410ºC), por lo que se dice que es un electrodo no

consumible, por lo que si no se emplea varilla de aportación el proceso es autógeno. El Helio y el Argón son gases inertes. En éste proceso el arco salta entre el electrodo de tungsteno y el metal base, y  para protegerlo sale el gas inerte de la pistola, creando una barrera protectora que impide la contaminación del metal fundido con el oxígeno y nitrógeno atmosférico. Para que el rendimiento del proceso sea óptimo mantendremos un caudal suficiente de gas de  protección y una intensidad de corriente adecuada al trabajo que se va a realizar, y evitaremos cualquier suciedad en las superficies de los metales a soldar. El equipo necesario para realizar soldaduras con Tig consta de: - máquina de soldar -  botella de gas de protección con su manoreductor y su caudalímetro de gas - cable para el suministro de corriente al electrodo - cable y pinza de masa -  pistola para la soldadura

Los distintos tipos de electrodos para la soldadura Tig se clasifican en función de la composición, siendo los de tungsteno los más utilizados, y así tendremos: -

electrodos de tungsteno puro electrodos de tungsteno-torio electrodos de tungsteno-circonio

El torio y el circonio son buenos emisores de electrones, lo cual disminuye la temperatura de trabajo del electrodo y aumenta la capacidad de conducir la corriente eléctrica.

2.3.1

Gases de protección

El chorro de gas de protección reemplaza al aire que rodea a la zona de soldadura evitándose así el contacto con el aire atmosférico. El oxígeno en contacto con los metales a altas temperaturas se combina fácilmente formando óxidos, y en el caso de

los aceros al C se puede combinar con el C generando monóxido de C que queda atrapado en el cordón dando lugar a poros. El contacto con nitrógeno debe evitarse principalmente en la soldadura de metales férreos. El nitrógeno libre dará lugar a cordones porosos. El hidrógeno tiene un comportamiento similar al nitrógeno, su solubilidad disminuye al enfriarse el metal dando lugar a figuraciones y roturas al quedar ocluido. Por todo esto es necesario soldar con el gas adecuado y el caudal suficiente para mantener protegida la zona de soldadura. El argón es de todos los gases válidos el más empleado por su facilidad para conseguirlo, su bajo coste, su densidad mayor que la del aire y su arco estable. También es muy empleado mezclado con He e H. El arco  protegido con Ar es más fácil de cebar que el protegido con He.

Actualmente se emplean mezclas de Ar-He para la soldadura de cualquier metal y Ar-He-H para la soldadura de los aceros inoxidables. Estos gases se suministran en botellas de unos 50 litros a una presión de 150-200 Kg/cm2. El caudal del gas dependerá del espesor y del tipo de metal a soldar y se regulará con un caudalímetro como el de la figura siguiente:

2.3.2

Equipo para la soldadura

El equipo para soldadura Tig está compuesto por la máquina de soldar, los cables de masa y pistola, la botella del gas de protección y su conducto de conexión a la  pistola, como se muestra en la siguiente figura:

El generador de corriente Este puede ser tanto de c.a como de c.c, similar a los empleados para soldadura al arco con electrodo revestido. Se les exige que permitan un buen control de la intensidad de la corriente con valores pequeños. Para ello se emplean generadores equipados con un sistema de alta frecuencia y en los equipos de c.c se conecta una resistencia al cable de masa para reducir la intensidad de corriente y mejorar la estabilidad del arco. Al utilizar c.a, la polaridad está cambiando continuamente, y con ella la circulación de electrones. El periodo de tiempo en el que no circula corriente (cambio de polaridad) debe ser muy pequeño para que el arco sea lo más estable posible, y es por ello por lo que se emplean corrientes de alta frecuencia. Al utilizar c.c, casi siempre se hace con polaridad directa, porque así se consiguen cordones más estrechos y de mayor penetración. Además el electrodo se calienta menos al no recibir el impacto de los electrones, por lo que la contaminación del baño debido a la fusión parcial del electrodo es menos probable. La corriente continua de polaridad inversa sólo se emplea para la soldadura de Al y Mg y cuando no se dispone de un generador de c.a.

En general la c.c con polaridad directa proporciona mejores resultados en la soldadura de casi todos los metales, excepto para el Al y el Mg, en los que se utiliza la alterna que al fin de cabo es una corriente que presenta polaridad directa e inversa, por lo que reúne las ventajas de ambas: poder limpiador de la capa de óxido (polaridad inversa) y gran penetración, cordón estrecho y menor deformación del metal base (polaridad directa).

Pistolas La pistola o portaelectrodos tiene tres funciones fundamentales: - servir de sujeción al electrodo -  poner en contacto al electrodo con el terminal del generador de corriente - suministrar el caudal necesario del gas de protección Para la sujeción del electrodo se aloja en el interior de la pistola una pinza (Cu Ni) que permite sujetar electrodos de distintos diámetros y establecer el contacto con el cable de conexión al generador. Rodeando al electrodo se encuentra un material

refractario (boquilla de distintos Gr). El la pistola y rodeando al electrodo hay un conducto destinado a la salida del gas protector. El gas se distribuye por la boquilla de salida que es de un material cerámico. En la parte del mango hay un interruptor para abrir y cerrar el paso de corriente y gas. Estos equipos disponen de sistemas de control que mediante temporizadores  permiten regular la salida de gas, de modo de que esta se produzca antes de que se establezca el arco y finalice después de terminar la soldadura para mantener la  protección del cordón. En algunos equipos este control se realiza desde un pedal. Las pistolas pueden ir refrigeradas por aire o por agua para lo que disponen de una camisa por la que circula el fluido refrigerante.

2.3.3

Realización de la soldadura

Antes de proceder a realizar la soldadura, realizaremos unas operaciones previas, entre las que cabe citar: -

-

evaluar el tipo de corriente y el valor de la intensidad a utilizar comprobar todas las conexiones del equipo elegir el electrodo adecuado al trabajo teniendo en cuenta la forma de la punta ajustar el electrodo dejándolo fuera de la cerámica entre 3 y 5 mm para uniones a tope y entre 6 y 10 mm para uniones en ángulo comprobar que el electrodo esté firmemente sujeto ajustar el generador de corriente a la intensidad de corriente adecuada, y si se trata de c.a también la frecuencia comenzar con la refrigeración de la pistola, si es líquida abrir el paso de gas inerte y regular el caudal

Posteriormente procedemos al cebado del arco que si es c.a lo haremos sin necesidad de poner en contacto la punta del electrodo y la pieza, y si se trata de c.c si que deberemos tocar con la punta del electrodo la superficie de la pieza. Una vez cebado el arco se separa rápidamente hasta una distancia de 3mm.

La soldadura puede realizarse en cualquiera de las siguientes posiciones: -

a tope a solape en ángulo interior o exterior en vertical en cornisa en techo

Existe una variante del proceso Tig que se denomina por arco pulsado, y su característica reside que en lugar de emplear una corriente de un determinado valor, utiliza una corriente de base de baja intensidad y otra corriente pulsante y de gran intensidad superpuesta a la anterior. La frecuencia de la corriente pulsatoria puede variarse en función del trabajo a realizar. El efecto de esta superposición de corrientes hace que durante el impulso se funda el metal base por la gran cantidad de calor aportado y que se enfríe durante el instante en que se extingue. Así se obtienen cordones  por puntos con una buena penetración. Es un proceso ideal para la soldadura de espesores pequeños, evitando el riesgo de perforación, y para la soldadura de aquellos metales que pudieran presentar problemas metalúrgicos por efecto del calor.

2.3.4

Soldadura TIG de algunos metales

Este tipo de soldadura es el que mejores resultados da en metales como el aluminio, cobre, magnesio, aceros al C, aceros inoxidables y aceros aleados.

Soldadura de aceros al C Antes de nada para soldar éste tipo de aceros, deberemos conocer la composición en cuanto a carbono del acero. Los aceros de bajo C no presentan  problemas, sin embargo para los aceros de alto contenido en C será necesario realizar un  precalentamiento previo y un postcalentamiento adecuado para eliminar las tensiones. Aunque por razones de tipo económico sólo se emplea para la soldadura de responsabilidad, como tuberías, calderas, conductos a presión y cuando los espesores de las piezas son pequeños.

Soldadura Tig de aceros inoxidables Este tipo de aceros puede soldarse perfectamente utilizando ésta técnica, y  podemos utilizar c.a con alta frecuencia o c.c y polaridad directa. Es conveniente precalentar las piezas entre 150 y 250ºC para reducir el riesgo de fisuras en el cordón. Si utilizamos varilla de aportación, es recomendable que ésta contenga más Cr que el metal base.

Soldadura Tig del Aluminio El mayor problema en la soldadura del Al es la capa superficial de óxido, cuya temperatura de fusión ronda los 2000ºC, mientras que el Al se funde a 660ºC. Se recomienda para su soldadura el uso de c.a y alta frecuencia, y argón como gas protector. Como puede observarse, para soldar el Al hace falta mayor caudal de gas que  para los aceros.

Para evitar los defectos, las varillas empleadas son ricas en Si y Mg, y el la soldadura del Al pueden aparecer rechupes que se contrarrestan volviendo hacia atrás y rellenándolos.

Soldadura del cobre y sus aleaciones Para la soldadura del Cu se emplea varillas de Cu desoxidado. El procedimiento Tig se adapta perfectamente al Cu y a sus aleaciones como: latón, bronce, Cu-Ni, Cu-Si, Cu-Al, etc.  Normalmente trabajaremos con c.c y polaridad directa, y si el espesor es muy  pequeño se emplea c.c con polaridad inversa o c.a de alta frecuencia. Para grandes espesores (> de 5-6 mm), realizaremos un precalentamiento previo entre 150 y 220ºC. Por último tener en cuenta que los humos desprendidos en la soldadura son altamente tóxicos, por lo que mantendremos las precauciones correspondientes.

2.4

Soldadura MIG-MAG (Metal Inerte Gas)

En éste tipo de soldadura el electrodo metálico se funde durante el proceso,  pasando a formar parte del cordón (metal de aporte) y se protege a la zona de soldadura con un gas o mezcla de gases inertes. Cuando este o estas mezclas de gases son gases activos, como el dióxido de carbono, la técnica recibe el nombre de Mag, de Metal Activ Gas. Este procedimiento puede ser totalmente automático, de tal forma que tanto la corriente de soldadura, la alimentación del hilo metálico, el caudal de gas de protección y la velocidad de avance son regulados con anterioridad a la realización de la soldadura. En los procesos semiautomáticos, todos los parámetros anteriormente mencionados son automáticos, excepto la pistola de soldadura que la maneja el operario, manteniendo la longitud de arco e imprimiendo la velocidad de avance adecuada. Las principales ventajas de éste método son: -  buenas características mecánicas y gran penetración, con el consiguiente ahorro de material de aporte y tiempo.

-

reducción de los defectos: al no existir escoria y ser escasas las proyecciones se simplifican las operaciones de limpieza y se producen menos defectos en el cordón.

2.4.1

gran velocidad de soldadura debido a la alimentación automática del hilo y a la posibilidad de gobernar el proceso con un ordenador. reducción de costes

Fundamentos del proceso Mig-Mag

El proceso se basa en la fusión de los bordes de las piezas a unir y el metal de aportación (hilo de alimentación) por el calor generado por el arco eléctrico que se establece entre el hilo y la pieza y por el impacto de los electrones sobre el terminal  positivo. Se logran temperaturas próximas a los 4000ºC. La corriente empleada es corriente continua, consiguiéndose mejores resultados cuando se trabaja con polaridad inversa.

El electrodo empleado es un hilo continuo y desnudo, que puede llevar un recubrimiento de Cu para aumentar su conductividad eléctrica. La protección del baño de fusión es en ambos casos gaseosa; en el proceso Mig son gases inertes como el Ar o el He, y en la Mag activos como el CO2.

2.4.2

Material de aporte

El electrodo utilizado en la soldadura Mig-Mag es un hilo metálico continuo, macizo o hueco (tubular) arrollado en una bobina que se suministra de forma automática

a la pistola. Tiene un diámetro entre 0.6 y 3.25 mm y su elección dependerá del espesor de las piezas y de la posición de soldeo. La longitud libre del electrodo (longitud desde la punta del electrodo hasta su contacto con la boquilla de la pistola) es un parámetro que hay que regular. Una longitud elevada aumenta el calentamiento del hilo y la corriente necesaria para fundirlo a una determinada velocidad de alimentación disminuye, y viceversa. Es por esto por lo que los generadores están provistos con sistemas de autorregulación para disminuir o aumentar automáticamente la corriente en función de esta distancia. Normalmente estará entre 10 y 20 mm.

Electrodos macizos Su composición química suele ser similar a la del metal base. Llevan una  película de cobre uniforme que da una doble misión: -

evitar la formación de óxidos en superficie mejorar el contacto eléctrico entre boquilla y electrodo

El hilo se suministra en bobinas para su posterior uso, y los diámetros más empleados son los de 1.2 y 1.6 mm.

Electrodos tubulares Están constituidos por un tubo metálico relleno de elementos desoxidantes y/o elementos de aleación .La mezcla de estos elementos para la protección del baño se denomina flux. El flux contiene sustancias ionizantes para estabilizar el arco, desoxidantes para evitar la oxidación y elementos de aleación que aumentan la resistencia y la tenacidad del metal depositado. La fusión del tubo y el núcleo se  produce simultáneamente, pasando ambos al cordón. La soldadura con hilos tubulares se caracteriza por utilizar grandes densidades de corriente, consiguiéndose mayor penetración que con electrodos macizos.

2.4.3

Gases empleados en la soldadura MIG-MAG

Pueden utilizarse gases puros o mezclas de ellos para conseguir las características deseadas. Los más empleados son:

-

-

-

-

-

-

2.4.4

Argón: se obtiene de la destilación fraccionada del aire líquido. Debe tener una pureza del 99.995%. es más pesado que el aire por lo que ofrece una buena protección. Proporciona arcos estables, fáciles de encender por su baja energía de ionización. Sólo puede emplearse en la soldadura de metales como el Al, Cu, Ni o Ti. Argón y Oxígeno: se añaden pequeñas proporciones de Oxígeno (1.2 a 5% de oxígeno), con lo que se mejora la  penetración al ensanchar la parte inferior del cordón. Se emplea para la soldadura de aceros al C, y aceros inoxidables. Argón y dióxido de carbono: se mejora el acabado superficial del cordón y se reducen las proyecciones. Para aceros al C, aceros débilmente aleados y en ocasiones aceros inoxidables. Ar-He-Co2: para los aceros inoxidables austeníticos. En la soldadura de tuberías de acero inoxidable. Ar-CO2-NO: en el proceso de soldadura con arco y  protección gaseosa se forma ozono, con efectos nocivos. Se añade monóxido de nitrógeno ya que reacciona con el O3  produciendo NO2 y Oxígeno libre. Helio: es más ligero que el aire, y se extrae por destilación fraccionada del gas natural. Es un proceso caro. Para la soldadura de metales no férreos, como el Al, Mg y el Cu. CO2: es reactivo, multiatómico y a diferencia del Ar y el He, es inodoro, incoloro e incombustible. Proporciona  penetraciones más profundas, mejora el contorno y reduce las mordeduras y es más barato que el Ar.

Equipo para la soldadura El equipo necesario para realizar la soldadura consta de: - fuente o generador de alimentación de tensión constante - unidad de control para la regulación de los parámetros - alimentador del hilo y sistema para llevarlo a la pistola -  pistola para el suministro del hilo y del gas de protección - equipo de botella y caudalímetro para el gas de protección

2.4.5

Realización de la soldadura

Lo primero que realizaremos es la limpieza adecuada de los bordes de las piezas a unir y una preparación de estos. Posteriormente realizaremos los siguientes pasos: -

ajustar el voltaje, velocidad de alimentación del hilo y el caudal del gas de protección ajustar la longitud libre del hilo electrodo en la boquilla cebar el arco y comenzar a realizar la soldadura desplazando la pistola con velocidad uniforme  por último dejaremos de apretar el pulsador de la pistola y se corta el arco finalmente apagamos el equipo de soldadura y cerramos la  botella del gas de protección

En la tabla siguiente vemos algunas modificaciones que deben hacerse en el  proceso para variar alguna de las variables:

Para cebar el arco o bien alimentaremos hilo hasta que entre en contacto con la  pieza, o bien rasparemos la punta del electrodo contra la pieza.

En la soldadura Mig-Mag, la posición de soldeo y la trayectoria descrita por la  pistola tienen gran importancia. La posición más favorable es la horizontal, pero también se realizan soldaduras en vertical y en cornisa. El hilo debe dirigirse siempre al centro de la junta, excepto cuando una chapa sea de mayor espesor que la otra, en cuyo caso se acercará el hilo a la gruesa. La soldadura puede realizarse a derechas o a izquierdas.

2.4.6

Soldadura de algunos metales

Podemos obtener uniones de calidad en la mayoría de los metales, a un bajo costo, por lo que es un tipo de soldadura de mucho interés industrial.

Aceros al carbono Hasta 6mm puede soldarse con bordes rectos dejando la separación necesaria y  para espesores entre 6 y 25mm es necesario dar una preparación en V o en X a los  bordes, con ángulos entre los 50 y 60º, y con más de 25mm la preparación será en U.

Aceros inoxidables Generalmente los aceros inoxidables se sueldan con arco largo e intensidades de corriente medias. El gas de protección empleado es una mezcla de Ar-O al 1-2%. Para la soldadura de espesores finos y en posiciones vertical y a techo, da mejores resultados la soldadura con arco corto.

Soldadura del Aluminio El aluminio puede soldarse con arco corto o largo. Se recomienda el arco largo  para espesores gruesos por su mayor aporte de calor. La soldadura con arco corto  produce un baño más frío que solidifica antes, por lo que se recomienda para pequeños espesores o posiciones complicadas.

Para espesores de hasta 25mm se emplea argón como gas de protección. A veces se añaden pequeñas cantidades de oxígeno para facilitar la unión en estado líquido del metal de aporte y del metal base. Para espesores entre 25 y 50mm, se emplean mezclas de Ar y He al 50%. Esta mezcla tiene la ventaja de la acción limpiadora del Ar y el poder calórico del He.

Soldadura del Cobre El cobre empleado para uniones soldadas es el cobre desoxidado, ya que la soldadura del Cu electrolítico tiene bajas características mecánicas. Al soldar espesores finos se utiliza Ar como gas de protección, sin embargo para espesores gruesos se recurre a la mezclas Ar-He con un % de He algo superior. Por su gran conductividad es necesario realizar un precalentamiento previo cercano a los 200ºC para piezas de más de 8-10mm.

4 Metalurgia de la soldadura 4.1 Metales ferrosos: clasificación, aplicación y soldabilidad Los metales ferrosos son la espina dorsal de nuestro mundo industrial. El hierro es el segundo metal en abundancia en la tierra, siendo el aluminio el primero. El hierro se combina con otros elementos y metales para formar los distintos aceros: aceros al carbono, aceros de bajo contenido de aleación, aceros de herramientas y de matrices, aceros fundidos o vaciados y toda la gama de los inoxidables.

4.1.1 Aceros al carbono Los aceros al carbono lo forman una amplia gama de aceros que contienen hasta: C Mn Si

1,70% máximo 1,65% máximo 0,60% máximo

Estos comprenden las aleaciones del Fe-C, con un % de C casi tan bajo como el Fe dulce, hasta el hierro fundido, que contiene más de 1,7% de C. Los aceros al C con  porcentajes comprendidos de C entre 0,13 y 0,20%, y de Mn entre 0,40 y 0,60%, se sueldan con facilidad con cualquiera de los métodos de soldadura. Se usan una serie de cuatro números para designar las graduaciones de la composición química de los aceros al carbono. Los dos últimos números de la serie indican el % aproximado de C. Por ejemplo en el grado 1035, el 35 representa un % de C comprendido entre 0,32 y 0,38%. Los dos primeros dígitos de la serie de cuatro de los distintos grados de acero al carbono, y sus significados, son los siguientes: Designación de la serie 10XX 11XX 13XX 23XX 25XX 31XX 33XX 40XX 41XX 43XX 46XX 48XX 50XX 51XX 5XXXX

Tipos

grados de acero al C no resulfurizados, de horno básico, de hogar abierto, y ácido bessemer grados de acero al C resulfurizados, de horno básico, de hogar abierto, y ácido bessemer 1.75% de Mn 3.50% de Ni 5.00% de Ni 1.25% de Ni 0.65 a 0.80% de Cr 3.50% de Ni 1.55% de Cr 0.25% de Mo 0.95% de Cr 0.20% de Mo 1.80% de Ni 0.50 a 0.80% de Cr 0.25% de Mo 1.80% de Ni 0.25% de Mo 3.50% de Ni 0.25% de Mo 0.30 o 0.60% de Cr 0.80, 0.95 o 1.05% de Cr 1% de C 0.50, 1.00 o 1.45% de Cr

61XX 86XX 87XX 92XX 93XX 94XX 97XX 98XX

0.80 o 0.95% de Cr 0.55 DE Ni 0.55% de Ni 0.85% de Mn 3.25% de Ni 1.00% de Mn 0.55% de Ni 1.00% de Ni

Fósforo Silicio Azufre

no más de 0.03% no más de 0.10% no más de 0.035%

0.10 o 0.15% mín de V 0.50% de Cr 0.50% de Cr 2.00% de Si 1.20% de Cr 0.45% de Ni 0.17% de Cr 0.80% de Cr

0.20% de Mo 0.25% de Mo 0.12% de Mo 0.40% de Cr 0.20% de Mo 0.25% de Mo

El cambio en los % de los cinco elementos: C, Mn, P, Si y S, o la adición de otros elementos, tienen los siguientes efectos en la soldabilidad:

1. El C es elemento endurecedor más potente. El temple del acero es directamente  proporcional al contenido de C. Si el contenido de C del acero es mayor de 2.5%, el enfriamiento rápido por debajo de la temperatura de soldadura, puede dar lugar a una zona dura y a veces frágil adyacente a la soldadura, y si el metal aportado capta una cantidad considerable de C tras la soldadura, el depósito  puede ser duro y frágil, con tendencia a agrietarse. Los aceros al C con contenido en C mayor de 0.10% y hasta 1.2%, tienen mayor resistencia a la tensión que aquellos aceros cuyo contenido en C es inferior a 0.10%. Sin embargo éstos aceros son menos soldables cuanto más C tienen en su composición. La adición de pequeñas cantidades de otros elementos a estos aceros, sirve para aumentar su resistencia a la tensión, sin reducir su soldabilidad. 2. El Si sirve para producir homogeneidad en el acero. En grandes % incrementa la resistencia a la tensión. Aunque si el contenido en C es muy alto, la adición de Si agrava la tendencia al agrietamiento. 3. El Mn aumenta tambien la templabilidad y la resistencia a la tensión. Más de un 0.60% de Mn aumentará considerablemente la resistencia al agrietamiento. 4. El S mejora considerablemente la maquinabilidad del acero. Este tipo de acero se les conoce con el nombre de aceros de maquinado libre, y tienen tendencia a ser quebradizos en caliente. Este tipo de aceros son fácilmente soldables con electrodos de bajo hidrógeno. 5. El P se clasifica en soldadura como una impureza, y se debe mantener en la menor proporción posible. Más de 0.40% de P, tiende a hacer soldaduras frágiles, y reduce considerablemente los valores de choque o de fatiga, y aumenta la tendencia al agrietamiento. 6. Al agregar otros elementos como Cr,Ni,Mo y V se ven afectadas otras características de la soldadura. Principalmente aumenta la templabilidad o aptitud al endurecimiento. Esto requiere a menudo un precalentamiento de la  pieza para evitar la formación de grietas y puntos duros. Aunque la adición de alguno de estos elementos, si se hace adecuadamente es de gran beneficio.

Según el contenido de C, la AWS divide a los aceros al carbono en cuatro grupos:

1 Aceros con bajo carbono 2 Aceros con contenido bajo-medio de carbono 3 Aceros con contenido medio de carbono 4 Aceros con alto carbono

hasta 0.15% de C 0.15-0.29% de C 0.29-0.40% de C 0.45-1.70% de C

ACEROS CON BAJO CARBONO Estos se producen principalmente en láminas, hojas, rollos y laminados tanto en frío como en caliente. Se emplean en la mayoría de las aplicaciones que requieren considerable conformación en frío, tales como piezas estampadas. No es frecuente que los aceros con contenido en C<0.10% produzcan soldaduras porosas. Con el fin de reducir los posibles poros procederemos: -cambiar el procedimiento de soldadura -reducir la cantidad de calor aplicada -asegurarse de eliminar completamente la escoria y el flux ACEROS CON CONTENIDO BAJO-MEDIO DE CARBONO Estos al ser laminados, tienen una resistencia a la fluencia de entre 36.000 a 65.000 lb/pulg2. se venden laminados en frío, laminados en caliente, y tratados térmicamente. Gran porcentaje de los tanques de agua, formas estructurales soldadas,  bases de las máquinas y partes de maquinaria se fabrican utilizando estos aceros. Tan sólo las secciones de gran espesor de estos aceros, tienen cierta tendencia al agrietamiento. Las técnicas para evitar esto son: -utilizar técnicas de soldadura que produzcan una forma de cordón plana o ligeramente convexa -fundir lo menos posible el metal base hacia el depósito de soldadura -en la primera pasada hacer un cordón largo, usando una velocidad de avance lenta. Aplicar una segunda pasada sin dejar enfriar la pieza -soldar por puntos para no deformar las juntas ACEROS CON CONTENIDO MEDIO DE CARBONO Estos aceros se templan fácilmente, y su dureza va desde los totalmente blandos en la situación recocida, hasta los 25 HRC de dureza. Sirven para construir partes de máquinas forjadas en frío y en caliente, como pernos pasantes, barras de conexión y ejes frontales. Su soldadura requiere precalentamiento previo, postcalentamiento y relevado de esfuerzos. Si el acero no muestra tendencia al agrietamiento, se pueden usar los  procedimientos usuales de soldadura.

Las temperaturas de precalentamiento de estos aceros son las que se detallan a continuación:

Acero SAE 1030 SAE 1035 SAE1040

hasta 1/4″

1/2″

1″

2″ o más

70ºF 70ºF 200ºF

150ºF 200ºF 400ºF

300ºF 400ºF 500ºF

400ºF 500ºF 550ºF

El postcalentamiento también ayud a reducir la formación de puntos duros, y ésta será de 1100 a 1200ºF por hora y por pulgada de espesor del acero. ACEROS CON CONTENIDO ALTO DE CARBONO Estos incluyen muchos aceros que generalmente se emplean templados, con una dureza de entre 40 y 63 Rockwell C. Con éste tipo de aceros se fabrican herramientas  para tornos, brocas y puntas de broca, cuchillos, hojas de rasqueta, rejas de arado, rodillos de laminación, y otros artículos que no requieren soldadura para su manufactura. Sin embargo estas piezas se reparan con frecuencia con soldadura. Los problemas que podemos encontrarnos al soldar los aceros con elevado contenido de C son los siguientes: 12345-

Agrietamiento del cordón de soldadura Porosidad en el metal de soldadura Endurecimiento excesivo del metal base Agrietamiento del metal base Ablandamiento excesivo del metal base

Para reducir al mínimo la ocurrencia de estos problemas utilizaremos las técnicas descritas anteriormente, y seguiremos las reglas que se detallan a continuación: - regla 1: preparar cuidadosamente la junta de soldadura, eliminando todas las irregularidades (melladuras, grietas, ranuras) y humedades y presencia de materiales extraños. - regla 2: evitar una penetración excesiva. - regla 3: avanzar con lentitud con el fin de depositar cordones substanciales,  pero en las soldaduras anchas recurrir al ondeado en lugar de depositar cordones rectos paralelos.

4.1.2 Aceros con bajo contenido de aleación Estos son aceros al carbono a los que se agrega elementos de aleación para obtener ciertas propiedades deseables. Estos en función de su soldabilidad se clasifican en cuatro grandes grupos:

1 A572 grados 42, 45,50; A441; A242

2

3

aceros 13 y 14ª

ASTM A36; A242 grado soldable; A375; A441; A529: A570 grados D y E; A572 grados 42, 45, 50; A588; aceros 13 y 14

4 ASTM A572 grados 55,60, 65

Los aceros del grupo 1 se denominan aceros estructurales de alta resistencia, y difieren del acero al carbono en que estos además de contener Mn, se les agrega cantidades variables de Cr, V, Zr, Ni y P, con el fin de reforzar la ferrita, promover la templabilidad y regular el tamaño de grano. Los aceros del grupo 3 se emplean para la fabricación estructural soldada, y están cubiertos por las especificaciones ASTM A242, A441, A572 y A588. Los usados  para la fabricación de recipientes sujetos a presión los cubren las especificaciones ASTM A203, A204, A225, A353, A553 y A537. Los aceros del grupo 2 se usan templados por enfriamiento rápido y tratados térmicamente. Tienen un contenido de C<0.22%. Estos aceros comprenden los siguientes aceros:

ASTM A533: recipientes nucleares sujetos a presión ASTM A537: recipientes sujetos a presión ASTM A514/517: equipos para movimientos de tierras, puentes, barcos ASTM A543: cascos de reactores nucleares ASTM A553: para temperaturas de hasta -320ºF (-106ºC) HY-130, HP 9-4-20 y 10 Ni-Cr-Mo-Co: para hidroespacio y aeroespacio

Los aceros del grupo 3 se emplean para la fabricación de levas, tuercas tratadas térmicamente, ejes de transmisión, y se sueldan con facilidad. Los aceros al Cr-Mo del grupo 4 son templables al aire y resistentes a la corrosión y se emplean en la fabricación de piezas forjadas, tubos, etc. Por sus características de temple al aire, son propensos al desarrollo de grietas, por lo que deberemos precalentar y postcalentar la pieza.

4.1.3 Aceros para herramientas y matrices de troquelado Estos pueden ser aceros al carbono o aceros aleados capaces de aceptar temple y revenido. El Instituto Estadounidense del Hierro y del Acero, y la Sociedad de los Ingenieros Automotrices de los EEUU (SAE), agrupan los aceros con propiedades semejantes, como se indica en la siguiente tabla:

Los aceros para herramientas de temple en agua (W), sólo son adecuados para aplicaciones de trabajo en frío, por tener baja dureza al rojo (aptitud para permanecer duros a temperaturas superiores a los 1300ºF). Se emplean para herramientas de  percusión e impacto, ya que desarrollan una envolvente dura con núcleo blando. Son fácilmente soldables, y requieren tratamiento térmico previo a la soldadura y posterior a la soldadura tal y como se indica en la siguiente tabla:

Los aceros para herramientas resistentes al choque (S), tienen alta resistencia al impacto, y se emplean para la fabricación de martillos de impacto y cinceles, herramientas para trabajo en rocas, etc. Son bastante susceptibles a la descarburización,  por lo que se recomienda precalentar en hornos con atmósfera oxidante y a una temperatura de unos 1500ºF. La atmósfera oxidante forma una escama delgada y adherente sobre el acero, que lo protege de la descarburización. Los aceros de temple al aceite (O), se deforman poco durante el tratamiento térmico de pre y postsoldadura. Tienen también baja dureza al rojo y se emplean en herramientas para trabajos en frío. Los aceros de temple al aire (A), son aceros no deformables para herramientas, y se emplean en aplicaciones en las que sólo puede tolerarse un cambio mínimo en el tamaño y en el agrietamiento, tales como calibradores, punzones, matrices para troquelado y conformado, rodillos conformadores, etc. Los aceros para trabajos en frío (D) se usan en las aplicaciones en las que se requiere precisión, estabilidad dimensional, buena resistencia al desgaste y larga vida, como sucede en calibradores para laminación y matrices. Los aceros para trabajos en caliente (H) son de temple al aire, y se emplean en herramientas de alto impacto, como dados para forjado y cizallas en caliente. Se debe mantener cierta temperatura entre pasadas, dejando enfriar los aceros en el horno, ya que están sujetos al agrietamiento por choque térmico.

Los aceros de alta velocidad (T y M) tienen alta dureza al rojo y apenas se deforman durante el tratamiento térmico. Se emplean para la fabricación de puntas de herramientas de torno, brocas, cortadores de fresadoras, etc. Los aceros para fines especiales (L) son de temple en aceite, y ofrecen una resistencia regular a la deformación por calentamiento y enfriamiento. Se emplean para cojinetes, rodillos, platos de embrague. Los aceros al carbono-tungsteno (F) son aceros de temple a poca profundidad, tienen elevada resistencia al desgaste, baja dureza al rojo, y son frágiles. Se emplean en la fabricación de cuchillas de corte de papel, herramientas conformadoras y herramientas para corte de latón. Los aceros con bajo carbono para moldes (P) se producen con calidad de aceros  para herramientas y pueden ser endurecidos por carburizado. Ofrecen baja resistencia al desgaste y mala dureza al rojo, por lo que se emplean en la fabricación de moldes y matrices para el moldeado por inyección o compresión de plásticos. Los aceros de los grupos 6G, 6F y 6H son aceros con temple profundo y se caracterizan por su elevada tenacidad y buena resistencia al calor. El proceso oxiacetilénico no es adecuado en la soldadura de los aceros para herramientas y matrices, debido a su lentitud y a que calienta en exceso el metal base causando deformación, ablandamiento excesivo del metal endurecido y agrietamiento del metal recocido. Independientemente del método elegido para la soldadura de éste tipo de aceros, el martilleo (batir) de cada cordón depositado reduce al mínimo la formación de grietas por contracción. También deberemos mantener la temperatura entre pasadas para reducir al mínimo la formación de grietas.

4.1.4 Hierro fundido Con la expresión hierro fundido, se describe una amplia variedad de materiales a  base de hierro, que contienen C, Si, Mn, P, S, Ni, Mo, Ti, V, Cr, Mg, Cu y Al. Podemos considerar cuatro tipos de fundiciones: gris maleable, nodular, austenítica y blanca (ésta última se considera insoldable). Las variedades de fundición gris se emplean para la fabricación de contrapesos de ventana, contrapesos de elevadores, puertas de hornos industriales, tubos de alcantarilla y partes de máquinas en las que se quiere conseguir un costo mínimo. Hay dos tipos de hierro maleable: el de tipo negro, que al fracturarse se aprecia una fractura oscura, y el de tipo blanco, ya que su fractura es de color claro, lo que significa que se descarburizó el Fe (perdió C por efecto de la combustión) en el proceso de vaciado. El hierro maleable se emplea para hacer partes automotrices como cajas diferenciales, articulaciones de la dirección, cajas de engranajes, brazos de balancín, eslabones de cadena y demás partes que requieran grandes espesores de sección.

El hierro nodular o hierro dúctil, se produce con los mismos procesos y las mismas propiedades que la fundición gris, con la excepción de que a éstos se les agrega Mg y/o Cs, los cuales hace que se precipite el carbono en forma de pequeñas esferas (nódulos) de grafito dentro de una matriz formada básicamente por perlita, aunque a veces contiene algo de ferrita y cementita. Estas se usan en aplicaciones tales como ejes de generadores, piezas vaciadas de bombas centrífugas y otras aplicaciones que requieren choque térmico de hasta 1600ºF. Los hierros vaciados se sueldan con facilidad con los procesos ordinarios de soldadura. Los precalentamientos a alta temperatura producen microestructuras más  blandas y menos frágiles que los de a baja temperatura. Sin embargo con los primeros se dificulta más la soldadura. En piezas de grandes se debe evitar los gradientes térmicos de gran pendiente, para evitar agrietamientos. Para llevar un control de la soldadura mediremos la temperatura con pirómetros de contacto. Además del  precalentamiento previo es importante preparar correctamente la ranura de soldadura.

4.1.5 Aceros vaciados o fundidos En general el acero vaciado, tiene la misma composición química que el acero laminado, sólo que el primero se vacía en un molde para darle la forma deseada, en lugar de hacerlo en lingoteras para ser laminado o estirado en otras formas. Los grados de acero fundido más comunes son: aceros recocidos con bajo contenido de carbono y aceros de mayor resistencia, con frecuencia aleados o con tratamiento térmico completo. Los aceros vaciados tienen la misma soldabilidad que los laminados o estirados de la misma composición.

4.1.6 Aceros inoxidables Son aleaciones preparadas a base de Fe, todas las cuales contienen al menos 12% de Cr, con o sin adición de otros elementos de aleación. La propiedad más notable de estos aceros es la resistencia a la corrosión en muchos, aunque no en todos los medios corrosivos. Su composición está normalizada, y a cada aleación se le ha asignado un número determinado de AISI como se indica en la siguiente tabla:

Los aceros inoxidables que se sueldan más comúnmente por los procesos normales de soldadura son los de Cr y los de Cr-Ni.  No entraremos en demasiados detalles de para qué se emplea cada tipo de los aceros inoxidables anteriormente descritos, tan sólo en los más usuales y conocidos:

-

301 302 303 y 304 para ornamentos arquitectónicos, equipos  para lecherías, equipos para restaurantes, herrajes para la cocina - 310 resiste a la oxidación a temperaturas de hasta 2100ºF y se emplea para el revestimiento de hornos, transportadores y soportes en el interior de hornos de tratamiento térmico - 314 para partes expuestas a combinaciones de oxidación a temperaturas elevadas y carburización Todos los aceros inoxidables son fácilmente soldables bajo los procesos normales de soldadura, aunque difieren los tratamientos térmicos de pre y  postsoldadura. Podemos utilizar la siguiente guía para relacionar los tratamientos térmicos de  precalentamiento y postsoldadura con los contenidos de C y las características de estos aceros en cuanto a la soldadura. -

C<0.10% : estos aceros no son estándares y no requieren  precalentamiento ni postcalentamiento - C de 0.10 a 0.20% : precalentar a 500ºF, soldar a ésta temperatura y enfriar a temperatura ambiente - C de 0.20 a 0.50% : precalentar a 500ºF, soldar a ésta temperatura y recocer - C>0.50% : precalentar a 500ºF, soldar con alto aporte de calor y recocer después de soldar

4.2 Metales soldabilidad

no

ferrosos:

clasificación,

aplicación

y

Los metales no ferrosos que se sueldan con más frecuencia son el aluminio y sus aleaciones, el cobre y sus aleaciones, el níquel y las aleaciones con alto contenido en níquel, el magnesio y sus aleaciones y el plomo.

4.2.1 Aluminio y sus aleaciones Existen dos clases de aleaciones de Al: las vaciadas y las forjadas. Dentro de estas las diferentes aleaciones del Al se identifican por un código numérico como se indica en la siguiente tabla:

Además las aleaciones forjadas se identifican también con un código alfanumérico, que irá seguido de un guión a continuación del anterior código, según su revenido, como se indica en la tabla:

Las calificaciones de soldabilidad de las aleaciones del aluminio soldables que se ofrecen en el comercio, se expresan en la siguiente tabla:

Es muy importante limpiar bien el Al antes de soldarlo. Los requisitos de  prelimpieza son especialmente estrictos antes de la soldadura con cd de polaridad directa y la de Tig, porque bajo tales condiciones el arco no ejerce acción limpiadora alguna. Aunque donde lo permiten las condiciones de servicio, muchas partes se sueldan sin limpieza alguna de presoldadura. Los contaminantes de la superficie deben removerse del metal base, incluyendo mugre, partículas metálicas, aceite, grasa, pintura, humedad y recubrimientos gruesos de óxidos, para evitar la formación de poros y realizar una soldadura con éxito. Para el cepillado de los materiales se prefieren los cepillos de acero inoxidable a los de aceros al carbono, ya que los depósitos de hierro que dejan estos últimos podrían oxidarse con la humedad. Los procedimientos generales de limpieza se presentan en la siguiente tabla:

Las uniones más comunes empleadas para soldar el Al se muestran en la siguiente figura, y las condiciones de soldadura aplicables en la tabla que se muestra a continuación:

Generalmente basta con precalentar las superficies de las piezas a unir a 400ºF. Para obtener una buena penetración con el proceso de soldadura Mig, sólo debe usarse cd con polaridad invertida, y se emplean para soldar materiales de hasta varias  pulgadas de espesor. El proceso de soldadura Tig puede emplearse para soldar secciones cuyo espesor varíe desde 0.040 hasta 3/8 de pulgada, y el proceso automático Tig para secciones de entre 0.010 y 1 pulgada. También podemos soldar el aluminio y sus aleaciones con los medios oxiacetilénicos, y las secciones a soldar suelen variar entre 1/32 y 1 pulgada. También  puede emplearse oxibutano, oxipropileno o oxidas natural, aunque para espesores  pequeños debido a su bajo poder calórico. Estos últimos se emplean para precalentar las secciones más gruesas que se sueldan con oxiacetileno. La llama ha de ser neutra o ligeramente reductora y se debe emplear fundentes adicionales. El punto de fusión del Al es de 650ºC aproximadamente, y al ser un metal blanco que no cambia de color, deberemos tener especial cuidado para evitar que la pieza se combe o se derrumbe.

La forma de proceder es la que sigue: inicialmente sostenemos la llama  perpendicularmente al metal base, y movemos el soplete en forma circular para  precalentar el metal adyacente. Tras precalentar uniformemente ambos bordes de la  junta, sostenemos la llama en la región en la que comenzaremos a soldar. Si sostenemos la llama sobre un punto dado por un momento, veremos que se forma una pequeña ampolla sobre la superficie del metal, sobre la cual situaremos el extremo de la varilla del metal de aporte. Después de haber comenzado la soldadura, reduciremos el ángulo de inclinación del soplete, apuntando la llama en la dirección de aplicación de la soldadura, la cual precalentará los bordes. A medida que avanza la soldadura, movemos la punta de la varilla del metal de aporte hacia adentro y hacia fuera del pocillo, con un ángulo de 30 a 45º. Siempre que sea posible utilizaremos la técnica de avance hacia delante. El centro de la llama no deberá tocar nunca el metal fundido de la soldadura. Los defectos de soldadura que se presentan con más frecuencia en la soldadura del aluminio son: grietas de cráter y longitudinales, fusión y penetración incompletas,  porosidad y socavamiento.

4.2.2 Cobre y sus aleaciones Al igual que sucede con el Al, las aleaciones de Cu podemos encontrarlas en las formas vaciadas o forjadas. Ambas formas agrupan a aproximadamente 250 aleaciones diferentes. Cada familia de aleaciones y cada aleación dentro de una misma familia, se identifican por un código numérico de tres dígitos, como se muestra a continuación:

Algunas de las aplicaciones del Cu y sus aleaciones las veremos en la siguiente tabla:

Una advertencia: la inhalación de humos de Cu en cantidades superiores a 0.1 mg/m3, produce un estado grave con escalofríos, fiebre y nauseas, que comienzan poco después de la exposición a los humos y dura más de 24 horas.

4.2.3 Magnesio y sus aleaciones El magnesio y sus aleaciones tienen la densidad más baja de todos los metales comerciales. Tiene un punto de fusión de 1204ºF, frente a los 1215ºF del Al, los 1980ºF del Cu y los 2700ºF del acero. Las aleaciones de Mg se designan con un valor alfanumérico como se presenta en la tabla siguiente:

Como ejemplo podemos poner la aleación AZ91C-T6: 9%Al y 1%Zn C: tercera aleación normalizada (tercera letra del alfabeto) T6: estado y las propiedades

4.2.4 Níquel y aleaciones con alto contenido en Níquel El Ni y sus aleaciones se designan con un sistema de numeración de tres dígitos, como indicamos en la siguiente tabla:

En la práctica, los fabricantes aplican ordinariamente su nombre comercial  particular delante del número de tres dígitos, como se indica en la tabla:

4.2.5 Plomo y sus aleaciones Para designar las aleaciones de Pb, se emplean dos métodos: -

método de la ASTM que se basa en los elementos principales de aleación que contiene ésta método tradicional que utiliza términos de uso común para designar la aleación

En la tabla siguiente se presentan lista de las aleaciones por sus designaciones ASTM y con sus nombres comunes, y sus aplicaciones:

El proceso de soldadura por fusión del Pb, se conoce con la expresión quemado del Pb. Para quemar el Pb se emplean tres gases: acetileno, gas natural e hidrógeno, cada uno combinado con oxígeno. Emplearemos una llama neutra para soldar el Pb. Es necesario limpiar mecánica o químicamente las superficies a recubrir con plomo, y aplicar luego un fundente de Cl2Zn y NH4, y Cl2Sn a la superficie. El fundente galvaniza el acero con una película de Sn. A continuación se aplica el Pb simultáneamente a la superficie galvanizada y al metal de aporte de Pb.

4.3

Materiales consumibles de la soldadura

Los materiales consumibles de soldadura son aquellos que se van gastando al hacer los trabajos de soldadura, tales como los electrodos, varillas para oxiacetilénica y tig, los fundentes, los gases combustibles y los gases de protección.

METALES DE APORTE 4.3.1. Electrodos para soldadura de arco El desarrollo de electrodos recubiertos con fundente, capaces de producir soldaduras con propiedades físicas que igualen o sobrepasen las del metal base, ha convertido a la soldadura de arco en el proceso de soldadura más generalizado. Antes del desarrollo del electrodo recubierto, los gases atmosféricos que rodeaban la zona de soldadura a altas temperaturas, formaban óxidos y nitruros, los cuales tendían a reducir las propiedades del metal base. El recubrimiento de los electrodos permite de forma automática lograr una acción de limpieza en el cráter fundido. Al arder el recubrimiento se libera una atmósfera gaseosa, inerte que protege el extremo fundido del electrodo y el metal base. Esta atmósfera impide que el oxígeno y nitrógeno perjudiciales se pongan en contacto con el área fundida, y los residuos del recubrimiento quemado forman una escoria (llamada cascarilla) que cubre el metal base, haciendo que el enfriamiento sea más lento, y obteniéndose así una soldadura más dúctil. Además el recubrimiento mejora el aspecto de los cordones de soldadura, hace más fácil el salto del arco, ayuda a mantener el arco, regula la profundidad de  penetración, reduce el chisporroteo. La composición del recubrimiento del electrodo es muy importante, y la mezcla de los componentes más adecuados es un arte. El recubrimiento ha de tener un punto de fusión algo más bajo que el alambre del núcleo. La escoria resultante ha de tener una densidad más baja para poder eliminarla con facilidad. Para electrodos de soldadura en  posición, la escoria debe solidificarse rápidamente, para ayudar al metal fundido a sostenerse de la fuerza de gravedad.

4.3.2. Clasificación AWS-ASTM de los electrodos de acero al Carbono Esta clasificación la forma una serie de cuatro o cinco dígitos que lleva como  prefijo la letra E (E: soldadura eléctrica). Los números que van a la izquierda de los dos últimos dígitos, multiplicados por 1000, dan la resistencia mínima a la tensión del metal depositado; el dígito situado junto al último número indica el suministro de energía, el tipo de escoria, el tipo de arco, la penetración y la presencia de polvo de hierro.

Algunos de estos electrodos son para corriente directa (cd) y otros para corriente alterna (ca). Algunos de cd son para polaridad directa (electrodo al negativo) y otros son de polaridad inversa (electrodo al positivo)

4.3.3. Electrodos de aceros aleados El aumento en el mercado de los aceros aleados de alta resistencia ha iniciado el desarrollo de electrodos recubiertos capaces de producir depósitos de soldadura con resistencia a la tensión superior a 100.000 lb. /pulg2. Esto se consigue con el empleo de un alambre aleado como núcleo del electrodo. Por ejemplo el electrodo E-11018 tiene una resistencia a la tensión de 110.000 lb./pulg.2, y al igual que el E-7018, trabaja en todas las posiciones, utiliza ca o cd de polaridad invertida, tiene escoria de bajo hidrógeno, tiene fuerza y penetración de arco mediano y contiene 30% de polvo de Fe en su recubrimiento.

4.3.4. Especificaciones AWS-ASTM para varillas de soldadura a gas Este tipo de varillas no tienen recubrimiento alguno. A continuación describiremos las diversas clases de varillas para soldar a gas: Las varillas de la clase RG65 se emplean para la soldadura oxiacetilénica de aceros al C y aceros de bajo contenido de aleación con resistencias de entre 65.000 y 75.000 lb./pulg.2. Las varillas de soldadura de la clase RG60 son para aceros al C comprendidos en el intervalo de resistencia de 50.000 a 65.000 lb./pulg.2 y para soldar hierro dulce. Estas

son las de uso más general, de resistencia media y buena ductilidad y se emplean para la soldadura de tuberías de acero al carbono. Las varillas de la clase RG45 son de acero simple con bajo contenido de C. Estas son para uso general, y pueden usarse para soldar hierro dulce.

4.3.5. Electrodos y varillas de soldadura de acero inoxidable Estos metales de aporte pueden producir un metal de soldadura de composición semejante a la de la mayoría de los metales base. Se incluyen Mn y Si en el recubrimiento del electrodo para reducir la oxidación, Ti para estabilizar el arco,  producir una escoria de fácil desprendimiento e impedir la precipitación de carburos. Cualquier material de alto contenido en C está excluido debido a la afinidad del Cr por el C.

4.3.6. Metales de aporte para las aleaciones del Aluminio El aluminio es el segundo en importancia de los metales fabricados. Debido a la operabilidad relativamente deficiente, y la necesidad de la completa eliminación del fundente después de la soldadura, raras veces se emplean varillas de aporte recubiertas  para soldar el aluminio. Se emplean mucho más las varillas de aluminio desnudas. Estas son de 36” de longitud estándar, y el paquete más común contiene 5 libras.

4.3.7. Metales de aporte para aleaciones de Ni Antes de proceder a soldar una aleación de Ni, deberemos proceder a identificar la composición del metal base, para que el metal de aporte sea en composición lo más similar posible a éste. Sin embargo, el metal de aporte tendrá además un porcentaje de otros elementos que se habrán agregado para satisfacer requisitos de utilización, como  por ejemplo para controlar las tendencias a la porosidad o al agrietamiento en caliente. Dos de las pautas más importantes para soldar las aleaciones de Ni son: trabajar con una baja alimentación de calor y minimizar el ondeado ancho. Las aleaciones más comunes de Ni son las de Monel, Inconel, Incoloy y Hasteloys.

4.3.8. Metales de aporte para aleaciones de Cobre Las especificaciones para los metales de aporte disponibles para soldar el Cu y sus aleaciones las recogen las especificaciones de la AWS, A5.6-69 y A5.7-69 para soldadura de arco y soldadura a gas, respectivamente. La mayoría de los electrodos de Cu y sus aleaciones están diseñadas para trabajar con cd de polaridad invertida.

GASES DE PROTECCION Y GASES COMBUSTIBLES El principal propósito de un gas de protección es el de proteger el metal fundido contra la contaminación de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno, gases existentes en el aire.