TALLER DE SOLDADURA
SMAW: soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido GTAW soldadura por arco con electrodo de tungsteno y protección gaseosa GMAW: soldadura por arco con alambre y protección gaseosa SAW: soldadura por arco sumergido ESW: soldadura por electroescorea PAW: soldadura por plasma EBW: soldadura por haz de electrones LBW: soldadura por laser EXW: soldadura por explosión OFW: soldadura oxi-acetilénica. FSW: Soldadura por fricción y agitación SW: soldadura por esparrago ASME: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos API: instituto Americano del Petróleo ASNT: Sociedad Americana de Pruebas No Destructivas OFC: corte por oxi-gas PAC: corte por arco de plasma
Proceso S.M.A.W. (electrodo Revestido)
El proceso SMAW o mejor conocido como soldadura por electrodo revestido emplea el paso de un arco eléctrico a través de un electrodo metálico y el material a soldar. Este arco eléctrico produce el calor necesario para fundir el material base y al aporte originándose la mezcla de ambos en estado liquido que al solidificarse formarán el cordón de soldadura. Como todos los metales al calentarse es más fácil que se oxiden por lo cual a este electrodo se le coloca un revestimiento químico el cual dará propiedades específicas a la soldadura y formará una nube protectora contra
el medio ambiente. Al solidificarse el fundente este protegerá al metal sólido de enfriamientos bruscos, así como contaminaciones por absorción de gases. La soldadura GTAW (gas tugsten arc welding) o Soldadura TIG (tungsten inert gas) es también
conocida como soldadura Heliarc, es un proceso en el que se usa un electrodo no consumible de tungsteno sólido, el electrodo, el arco y el área al rededor de la soldadura fundida son protegidas de la atmósfera por un escudo de gas inerte, si algún metal de aporte es necesario es agregado a la soldadura desde el frente del borde de la soldadura que se va formando. La soldadura GMAW (gas metal arc welding) o Soldadura MIG (metal inert gas) es también
conocida como Gas Arco Metal o MAG, donde un arco eléctrico es mantenido entre un alambre sólido que funciona como electrodo continuo y la pieza de trabajo. El arco y la soldadura fundida son protegidos por un chorro de gas inerte o activo. El proceso puede ser usado en la mayoría de los metales y la gama de alambres en diferentes aleaciones y aplicaciones es casi infinita. Soldadura por Arco Sumergido SAW
En la soldadura por arco sumergido, el arco se establece entre la pieza a soldar y el electrodo, estando ambos cubiertos por una capa de flux granular (de ahí su denominación “arco sumergido”). Por esta razón el arco está oculto. Algunos fluxes se funden para proporcionar una
capa de escoria protectora sobre el baño de soldadura. El flux sobrante vuelve a ser de nuevo reutilizado. El arco sumergido, principalmente se utiliza en instalaciones de soldadura que están totalmente automatizadas, aunque también puede ser utilizado para realizar soldaduras manuales. Para aumentar la productividad es posible introducir técnicas utilizando varios electrodos. Dada su alta tasa de aportación, el procedimiento es apropiado para unir juntas rectas con buena preparación en posición horizontal. Principalmente, se utiliza con profusión en construcción y reparación naval, industrias químicas y estructuras metálicas pesadas.
Soldadura por Electroescoria ESW
Cuando comienza el proceso de soldadura, se crea un arco entre el electrodo y la pieza a soldar. Cuando el flux de soldadura que se coloca en la junta se funde, se produce un baño de escoria que aumenta en profundidad. Cuando la temperatura de la escoria y por tanto su conductividad aumentan, el arco se extingue y la corriente de soldadura es conducida mediante la escoria fundida, donde la energía necesaria se produce por resistencia. La soldadura se forma entre una parte fija, zapatas de cobre refrigerada por agua o zapatas móviles y la junta a soldar. El cabezal de soldadura se mueve hacia arriba según va avanzando el proceso de soldadura. Como consumibles se utilizan uno o más electrodos, dependiendo del espesor de la chapa. Si el material base es de fuerte espesor, puede utilizarse oscilación del electrodo.
Las ventajas de este método son las siguientes: · Alta productividad · Bajos costes en la preparación de las juntas · La posibilidad de que pueda realizarse en una sola pasada la chapa
independientemente del espesor de
· No se forman deformaciones angulares con la soldadura a tope · Mínima tensión transversal · Bajo riesgo de fisuración de hidrógeno La desventaja de este método, es el hecho de que la gran cantidad de energía utilizada produce un enfriamiento lento, que crea un crecimiento del grano en la zona térmicamente afectada (HAZ). La resiliencia o resistencia al impacto en la zona afectada por el calor del material base no es lo suficientemente alta, como para poder ajustarse a las exigencias que requieren las estructuras a soldar con garantía de protección al agrietamiento a bajas temperaturas, conocido también como protección contra la fractura frágil. Soldadura por Plasma PAW
La soldadura por plasma es un proceso muy similar al de soldadura TIG. Es un sistema más desarrollado que el método de soldadura TIG, que proporciona un aumento de la productividad. En el sistema de soldadura por plasma hay dos flujos independientes de gas, el gas plasmágeno que fluye alrededor del electrodo de tungsteno, formando el núcleo del arco plasma y el gas de protección el cual proporciona la protección al baño de fusión. La soldadura por plasma – PAW – se presenta en tres modalidades: 1. Soldadura microplasma, con corrientes de soldadura desde 0.1 Amp. hasta 20 Amp. 2. Soldadura medioplasma, con corrientes de soldadura desde 20 Amp. hasta 100 Amp. 3. Soldadura Keyhole, por encima de los 100 Amp. en el cual el arco plasma penetra todo el espesor del material a soldar.
Principalmente, se utiliza en uniones de alta calidad tales como en construcción aeroespacial, plantas de procesos químicos e industrias petroleras. Soldadura por haz de electrones.
La soldadura por haz de electrones es un proceso de soldadura de fusión, que se logra mediante el contacto de la pieza a soldar con un haz de electrones de alta densidad energética. El haz de electrones es de pequeño diámetro y elevada intensidad energética, lo cual permite atravesar grandes espesores de material (hasta 65 milímetros de una sola pasada aproximadamente). El principio de soldadura se puede explicar mediante el efecto keyhole (también denominado como ojo de cerradura).
La soldadura por rayo láser (LBW , de laser-beam welding) es un proceso de soldadura por fusión
que utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos involucrados. En la soldadura láser comúnmente no existe aportación de ningún material externo. La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos. De normal la soldadura láser se efectúa bajo la acción de un gas protector, que suelen ser helio o argón. Robot realizando una soldadura Mediante espejos se focaliza toda la energía del láser en una zona muy reducida del material. Cuando se llega a la temperatura de fusión, se produce la ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector (formación de plasma). La capacidad de absorción energética del plasma es mayor incluso que la del material fundido, por lo que prácticamente toda la energía del láser se transmite directamente y sin pérdidas al material a soldar. La elevada presión y elevada temperatura causadas por la absorción de energía del plasma, continúa mientras se produce el movimiento del cabezal arrastrando la "gota" de plasma rodeada con material fundido a lo largo de todo el cordón de soldadura. Para controlar el espesor del cordón de soldadura, la anchura y la profundidad de la penetración se pueden utilizar otro tipo de espejos como son los espejos de doble foco. De esta manera se consigue un cordón homogéneo y dirigido a una pequeña área de la pieza a soldar, con lo que se reduce el calor aplicado a la soldadura reduciendo así las posibilidades de alterar propiedades químicas o físicas de los materiales soldados.
Dependiendo de la aplicación de la soldadura, el láser de la misma puede ser amplificado en una mezcla de itrio, aluminio, granate y neodimio, si se requiere un láser de baja potencia, o el amplificado por gas como el dióxido de carbono, con potencias superiores a los 10 kilovatios y que por tanto son empleados en soldaduras convencionales y pueden llegar hasta los 100 kilovatios. Los sistemas de varios kilovatios en continua se utilizan para secciones gruesas lo que hace que la soldadura pueda llegar a ser más profunda. Para evitar la formación de burbujas de oxígeno
durante la fase liquida del material se utilizan algún tipo de gas inerte, como pueden ser el argón o el helio. De esta forma se produce un poco de porosidad, dejando escapar dichas burbujas. Sirve para soldar relaciones de ancho-profundidad de entre 4-10.
Soldadura explosiva EXW
El proceso de soldadura por explosión se conoce técnicamente como EXW (EXplosion Welding), basándose en la detonación de una carga explosiva colocada adecuadamente y que obliga a uno de los metales que se desean soldar a precipitarse aceleradamente sobre otro. Una de las condiciones fundamentales para que se realice esta soldadura es la existencia de un flujo o chorro limpiador que viaja inmediatamente por delante del punto de colisión en el que la velocidad de la chapa, presión, ángulo y velocidad del punto de colisión se controlan de manera que este flujo sea forzado a salir de entre las chapas a alta velocidad, expulsando óxidos y contaminantes, dejando así limpias las superficies de unión. Entre las reducidas aplicaciones de esta soldadura están la calderería, para la fabricación de recipientes a presión, y la industria eléctrica, para la fabricación de juntas de transición donde entran en juego materiales difícilmente soldables entre sí como el aluminio y el cobre. El proceso de unión de materiales diferentes mediante soldadura por explosión comienza por la limpieza de las superficies a unir. Aunque el barrido de la onda explosiva ejerce una limpieza de las superficie es recomendable. A continuación se coloca el material base, chapa nº1, sobre el cual se va a explosionar y se le colocan una especie de pequeñas pletinas de metal en forma de L distribuidas por toda la superficie. Su función es únicamente que al colocar la chapa del otro material, chapa nº2, quede una separación conocida y uniforme. Después se coloca un pequeño cerco alrededor de esta "construcción", de forma que al colocar el polvo explosivo sobre la chapa nº2 quede distribuido por todos los puntos incluidos los bordes y no se caiga. Por último se coloca el detonador, generalmente a media distancia de la longitud media de la chapa pero junto a un extremo (depende de las dimensiones de la chapa). Al realizar la detonación, la onda expansiva aprieta una chapa contra la otra creando una "ola" que recorre toda la chapa. Debido a esta, todas las pletinas así como suciedad son expulsadas y con el calor generado por la explosión, los materiales quedan unidos entre sí. Con las este tipo de soldadura le dilución y las ZAT es mínima. Posteriormente y en unción de la finalidad del material bi-metálico obtenido se suelen hacer una serie de ensayos no destructivos como UT (Ultrasonidos). También se usa para la fabricación de algunas monedas bimetálicas.
SOLDADURA OFW(OXICOMBUSTIBLE)
Descripción del Proceso: El proceso de soldadura oxigas consiste en una llama dirigida por un soplete, obtenida por medio de la combustión de los gases oxígeno-acetileno. El intenso calor de la llama funde la superficie del metal base para formar una poza fundida. Con este proceso se puede soldar con o sin material de aporte. El metal de aporte es agregado para cubrir biseles y orificios. A medida que la llama se mueve a lo largo de la unión, el metal base y el metal de aporte se solidifican para producir el cordón. Al soldar cualquier metal se debe escoger el metal de aporte adecuado, que normalmente posee elementos desoxidantes para producir soldaduras de buena calidad. En algunos casos se requiere el uso de fundente para soldar ciertos tipos de metales.
Soldadura de Aluminio por fricción (FSW)
La soldadura mediante batido por fricción es un proceso de penetración completa en fase sólida, que se utiliza para unir chapas de metal – actualmente, principalmente de aluminio – sin alcanzar su punto de fusión.
El procedimiento FSW ha sido inventado, patentado y perfeccionado para su uso en aplicaciones industriales por el Instituto de Soldadura (TWI) en Cambridge, Reino Unido. El método FSW está basado en el principio de obtener temperaturas suficientemente altas para forjar dos componentes de aluminio, utilizando una herramienta giratoria que se desplaza a lo largo de una unión a tope. Las piezas han de ser amarradas a un soporte de respaldo de manera que se prevenga que el calor producido separe las partes a soldar. El calor generado por la fricción entre la herramienta y las piezas a unir, provoca el ablandamiento del material base sin llegar a alcanzar el punto de fusión y permite el desplazamiento de la herramienta a lo largo de la línea de soldadura. El material en estado plástico se transfiere a la parte posterior de la herramienta y se forja por el contacto íntimo de la zapata de la herramienta y el perfil del tetón de la misma. Al enfriarse deja una unión en fase sólida entre las dos piezas.
La soldadura por fricción, puede ser utilizada para unir chapas de aluminio sin material de aportación o gas de protección. El espesor del material varía desde 1’6 mm. hasta 30 mm.,
pudiendo ser soldados con penetración total y sin porosidad ni cavidades internas.
Se consiguen soldaduras de alta calidad e integridad con una muy baja distorsión, en muchos tipos de aleaciones de aluminio, incluso aquellas consideradas de difícil soldadura por métodos de fusión convencionales.
Entre los materiales que han sido soldados con éxito mediante soldadura por fricción se incluyen una amplia variedad de aleaciones de aluminio (series 2xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx y 8xxx) y aleaciones Al-Li. Últimamente se han conseguido mediante éste método uniones en plomo, cobre, magnesio e incluso aleaciones de titanio.
