SOLDADURA POR ROLDANAS
SOLDADURA DE RESISTENCIA DE COSTURA Resistance Seam Weld, RSEW Refrigeración del electrodo
Pieza de trabajo
Electrodo rueda superior
Electrodo rueda inferior
TIPOS DE CORDONES DE SOLDADURA
RESISTENCIA DE CONTACTO ENTRE CHAPAS
1.- La propagación de calor que produce el paso de la roldana, que modifica la chapa (resistencia de contacto)
2.- La derivación de corriente por los puntos hechos ( shuntage)
Aumento del área de contacto por el calor.
VARIACION DE LA RESISTENCIA EN FUNCION DE LA COMPRESIÓN
EFECTO SHUNT
Se debe hacer:
Disminuir la velocidad de soldadura
Aumentar el tiempo de soldeo en relación al de reposo.
Se debe tener en cuenta: Se debe examinar el final y no el principio del cordón.
El aumento de I, evitando el shunt puede generar proyacciones
La I debe crecer progresivamente.
PARAMETROS DE LA SOLDADURA POR ROLDANAS Ancho del cordon soldado Ancho de las roldanas de soldadura Tiempo de soldadura Tiempo de reposo Frecuencia de los pulsos de calor Velocidad de soldaura Intensidad de la corriente de soldadura Presión de soldadura
Ancho del cordon soldado
L = 2e + 2
Ancho de las roldanas LR = L + 1
L R = 2e + 3
Frecuencia de los pulsos Depende del n o de puntos por minuto:
n = 3000 / (t c + t r ) n = 3600 / (tc + tr)
50 Hz 60 Hz
tc = tiempo de soldeo (en pulsos) tr = tiempo de reposo (en pulsos) Pulsos/minuto
Tiempo de soldeo y de reposo
Frecuencia de los pulsos de calor
Ejemplo de máquina para soldadura por roldanas Características
RT80
RT81
RT100
Alimentación monofásica
V 50Hz
400
400
400
Potencia de instalación
KVA
60
80
100
Potencia nominal
KVA
60
80
100
Fusible con retardo
A
150
200
250
Tensión secundaria en vacío
V
5.1
6.7
7.9
Capacidad de soldadura
mm
1.2+1.2
1.2+1.2
1.5+1.5
Fuerza a los eléctrodos
daN
400
400
800
Extensión brazos
mm
450
800
700
1150 800 2020
1450 800 2100
1450 800 2100
800
900
1470
Dimensiones Peso
m m
p l h Kg
SOLDADURA POR ROLDANAS (RSEW) *
Posee el mismo principio de la soldadura por puntos a diferencia que se pueden obtener soldaduras lineales que pueden producir gran estanqueidad.
Aplicaciones -Se realiza en piezas traslapadas. - Envases hermeticos de gases y liquidos ensamblados en lamina, como tanques de gasolina para automóviles. Esto debido a las costuras continuas. -Secciones tubulares estructurales, que no requieren costuras a prueba de fugas. Esto debido la posibilidad de junturas longitudinales.
Aplicaciones
Uniones continuas y hermeticas para tanques de gases o líquidos Tanques de gasolina para autos Junturas longitudinales en secciones tubulares que no requieren costuras a prueba de fugas
Otras aplicaciones
Ventajas y Limitaciones
Posee las mismas ventajas y limitaciones de la soldadura de puntos Capacidad de producir una junta a prueba de fugas Sólo siguen trayectos rectos o uniformemente curvilíneos Propiedades mecánicas inferiores a las de soldaduras de puntos
Variaciones del proceso *
Soldadura de costura de traslape
Soldadura de costura de masa
Soldadura de costura de acabado metálico Soldadura de costura con electrodo de alambre Soldadura de costura de unión a tope
Balance Calorífico
La soldadura por costura de metales disímiles o de espesores desiguales presentan los mismos problemas de balance calorífico que la soldadura de puntos
Ciclo de Soldadura
La corriente se suministra en pulsos cronometrados (tiempos de calentamiento y tiempos de retención) El programa de corriente de soldadura y la velocidad de recorrido controlan el traslape de las pepitas
Ventajas de la Corriente a Pulsos
Mejor contr co ntrol ol del del calor calor Per m ite it e q u e c ad a p epit pi t a d e la junt ju nta a se enfríe nf ríe bajo bajo pre pr esión si ón Mínima ni mas s dis d isto tors rsio iones nes de las las pie p iez zas de de trabajo Fácil ci l con c ontr trol ol de la expul xp ulsi sión ón y el el que q uema mado do Posibi os ibilid lida ad de obte ob tenci nción ón de soldadur soldadura as firm fi rme es con c on mejo mejorr apa apari rie encia nc ia supe su perf rfic icia iall
SOLDADURA POR PROYECC ECCIO ION NES Ó POR POR PROTUBERANCIAS
Soldadura puntos
Soldadura por protuberancias
PUNZON Y MATRIZ
Forma de una protuberancia en una chapa embutida
Dimensiones de los punzones y matrices
SOLDADURA DE PROYECCION Resistance Projection Welding, PW
Proyecciones
-Para unir una pieza estampada, forjada ó maquinada a otra pieza. - Para unir laminas metalicas a sujetadores ó dispositivos de montaje como penos, tuercas, chavetas, abrazaderas y manijas. -Para secciones con espesores entre 0.5 y 3.2 mm. - Las secciones más delgadas requieren máquinas especiales capaces de seguir el rápido colapso de las proyecciones.
Variaciones de la soldadura de proyección. Soldadura de alambres cruzados Entrepaños de para estufas y refrigeradores, parrillas de todo tipo, armazones de pantallas de lámparas, jaulas de animales de corral, canastas de alambre, cercas, rejas y malla para concreto reforzado.
Condiciones para soldadura de alambre cruzado de acero de bajo carbón Diametro
Tiempo en ciclos
Fuerza en Lb
Corriente
Resist. mecanic, libras/pulg2
15% de asentamiento
1/16
5
100
600
450
1/2
60
1700
10300
12200
30 % de asentamiento
1/16
5
150
800
500
1/2
60
3400
15800
13600
50 % de asentamiento
1/16
5
200
1000
550
1/2
60
5300
21000
14600
% asentamiento = Reducción de altura union / Diametro alambre más pequeño x 100
PARAMETROS DE SOLDADURA
La Corriente Electrica
El tiempo de soldadura
El esfuerzo aplicado a la pieza por los electrodos
CICLOS DE CORRIENTE Y DE COMPRENSION
CICLOS DE CORRIENTE Y DE COMPRENSION
CICLOS DE CORRIENTE Y DE COMPRENSION
ELECTRODOS - Planos de gran superficie - Macizos con tetones - Electrodos con dispositivos de compensación del esfuerzo de compresión (mismas condiciones de presión en todas las protuberancias)
SOLDADURA DE PROYECCION
Proceso de soldadura derivado de la soldadura de puntos con la diferencia que el paso de corriente dentro del material no viene determinada por las dimensiones de los electrodos sino por las dimensiones de las protuberancias.
Aplicaciones *
Sirve principalmente para unir una pieza estampada, forjada o maquinada a otra pieza Soldadura de sujetadores como pernos, tuercas, vástagos roscados, chavetas, abrazaderas y manijas a una pieza de lámina metálica Soldadura de barras, tubos y alambres en cruz (artículos de cocina)
Ventajas
Se usa para unir piezas pequeñas entre sí y a piezas mayores; razones de espesor de 6 a 1 Se pueden realizar varias soldaduras simultáneamente en un ciclo de soldadura Puede haber menos traslapo en las piezas y menos separación entre las soldaduras Produce generalmente un mejor aspecto
Ventajas Produce generalmente un mejor aspecto,
Las soldaduras se pueden ubicar con más
precisión, consistencia y son más uniformes Los electrodos se gastan menos y se
reducen los costos de mantenimiento No es tan sensible al aceite, incrustaciones
y recubrimientos que presenten las superficies
Limitaciones
La formación de proyecciones requieren generalmente una operación adicional Al hacer soldaduras múltiples es necesario mayor control en la altura de las proyecciones y el alineamiento de los troqueles; se hacen simultáneamente y se necesitan equipos de mayor capacidad Sólo se trabaja con láminas que produzcan proyecciones con características aceptables
Proyecciones
El propósito de una proyección es localizar el calor y la presión en un lugar específico de la unión.
El diseño de éstas determinan la densidad de corriente
Diseños de proyecciones *
Por troquelado
Por maquinado y forjado
Por estampado
Factores que afectan el Balance Calorífico
Diseño y ubicación de las proyecciones
Espesor de las secciones
Conductividades térmica y eléctrica del metal soldado Velocidad de calentamiento Aleación del electrodo
Ciclo de Soldadura
Corriente de Soldadura – La corriente para cada proyección generalmente es menor que la requerida en la soldadura de puntos
– En el caso de múltiples proyecciones la corriente de soldadura será aproximadamente igual a la corriente de una multiplicada por el número de proyecciones.
Ciclo de Soldadura
Tiempo de Soldadura
– Es aproximadamente igual para una o varias proyecciones del mismo diseño
– Se usan tiempo más largo que en la soldadura de puntos
Ciclo de Soldadura
Fuerza de electrodo
– Depende del metal soldado, el diseño de las proyecciones y el número de proyecciones
– La fuerza debe ser suficiente para aplanar por completo las proyecciones cuando alcancen la temperatura de soldadura, poniendo en contacto las superficies de las piezas de trabajo.
Soldadura de Alambre Cruzado
Es una soldadura de proyección que consiste en soldar varios alambres paralelos a otro u otros alambres o varillas perpendicularmente varios alambres
Aplicaciones
Parrillas para estufas, refrigeradores y de todo tipo
armazones de pantallas de lámparas, materiales para cría y transporte de aves de corral, canastas de alambre, cercas, rejas y malla para concreto reforzado
Materiales de alambre soldados
Acero al carbono Acero inoxidable – Requieren el mismo tiempo de soldadura, 60% de amperaje y 2.5 veces la fuerza que los de acero al carbono
Cobre-Níquel – Requieren el mismo tiempo de soldadura y amperaje y doble de fuerza que los de acero al carbono
SOLDADURA POR RESISTENCIA A TOPE
SOLDADURA DE VUELCO Upset Welding, UW
Pasos: 1. Colocar las piezas 2. Sujetar firmemente 3. Iniciar la Corriente 4. Aplicar fuerza de vuelco 5. Interrumpir la Corriente 6. Liberar fuerza vuelco 7. Soltar ensamble soldado
Secuencia de operaciones Cargar la máquina con las piezas alineadas sujeción de las piezas aplicación de la fuerza Iniciar la corriente de soldadura Aplicar una fuerza de forja Interrumpir la corriente Liberar la fuerza de forja
SOLDADURA POR RESISTENCIA A TOPE
Lo constituyen una familia de procesos empleados para unir piezas de sección transversal similar en todo el área de unión, sin añadir metal de aporte.
Tipos de union que se pueden realizar
Esquema de una máquina a tope
Ciclo: Sujeción, tensión, Corriente, Presión
SOLDADURA A TOPE (UW)
Produce de soldadura de resistencia que produce una caolescencia en toda el área de las superficies de empalme o a lo largo de una unión a tope
Principios de funcionamiento Se efectúa básicamente en estado sólido Aumenta la temperatura en la que puede haber una rápida recristalización a lo largo de las superficies de empalme Se aplica fuerza a la unión para obtener contacto íntimo La fuerza de forja acelera la recristalización en la interfaz y expulsa los óxidos del metal de la unión.
Metales soldados
Al A l amb am b r es, es , bar b arrr as, as , ti t i r as y t u b o s A c ero er o s al c arb ar b o n o – Ac A c ero er o s i n o x i d abl ab l es – Ac A l eaci eac i o n es d e alu al u m i n i o – Al – Latón – Cobre A l eaci eac i o n es d e Níqu Níq u el – Al A l eaci eac i o n es d e res r esii s t enc en c i a eléc el éctt r i c a – Al
- Se emplea en en forjas de alambre alambre y en la fabricac fabricación ión de productos productos hechos hechos de alambre. -Para unir un rollo de alambre a otro. -Fabricación de una amplia gama de productos con barras, tiras y tubos. - Es posible posible soldar alambres alambres y barras con con diámetros diámetros desde 1.27 hasta hasta 31.75 mm. mm. Unidad de guia de la tira y primeras Etapas de la sección de formación de Tubos, aplicando soldadura de vuelco
Ejemplo de equipo de soldadura a tope
Características
TR9
N12
SQ 120
V 50Hz
400
400
400
Potencia Pote ncia di in stalación
KVA
3
4
15
Potencia Pote ncia nom inal
KVA
3
4
20 20
Potencia max de soldadura
KVA
9.6
18
93
Fusible
A
10
10
40
Tensió n s ecundaria en Tensió vacío
V
2.6
2.2
4.2
Corriente secundaria de corto circuito
KA
4.4
10
28
Capacidad Ca pacidad de so ldadura
Ø mm
0.8-8
1.5-12
3-19
565 565 1100
700 565 1150
800 600 1550
80
80
280
Al i men tac i ón mo n o f ási ca
p
Dimensiones
m m
l h
Peso
Kg
SOLDADURA POR CHISPORROTEO
Soldadura por Chisporroteo (FW)
Produce uniones a tope mediante la acción de un destello y la aplicación de presión .
Principios de funcionamiento
Colocacion de las piezas
Sujeción de las piezas en los dados
Aplicar el voltaje de destello
Inicial el movimiento de las platinas
Destellar a voltaje normal
Forjar la zona de soldadura
Soltar la pieza soldada
SOLDADURA DE DESTELLO Flash Welding, FW
Pasos: 1. Colocar las piezas 2. Sujetar las piezas en los dados (A) 3. Aplicar el voltaje de destello (B) 4. Iniciar el movimiento de las platinas (B) 5. Destellar a voltaje normal (C) 6. Terminal el destello 7. Volcar e inetrrumpir la corriente (D)
Secuencia del chisporroteo
Tensiones del secundario:
2 a 15 voltios
Corriente de chisporroteo:Acero sueve: 5 a 10 A/mm 2 Aleaciones de Al : 15 a 39 A/mm 2 Corriente de recalcado: Acero sueve: 18 a 30 A/mm2 Aleaciones de Al : 130 a 300 A/mm2
APLICACIONES DE SOLDADURA POR DESTELLO -Se puede soldar piezas con sección transversal no circular: por ejemplo, angulos, secciones en “H” y rectángulos. No se requiere rotación de las piezas. -Las piezas con sección transversal similar se pueden soldar con sus ejes alineados ó formando un ángulo, dentro de ciertos límites. -La pelicula de metal fundido en la superficies de empalme y su expulsión durante el vuelco, sirve para eliminar impurezas de la cara interna. -La preparación de las superficies de empalme no es crítica, excepto en el caso de piezas grandes que pudieran requerir un bisel para iniciar el destello. -Es posible soldar anillos con diversas secciones transversales. - La ZAT por destello es menor que las soldadura por vuelco.
Ejemplos de soldadura por destello
-Aplicables a aleaciones ferrosas y no ferrosas. Aceros al carbono, inoxidables, aleaciones de aluminio, niquel y cobre. Titanio (con protección gaseosa inerte) -Industria automotriz. Centros de ruedas a partir de anillos soldados por destello ue se forman de placas planas de acero rodado en frio. -Armazones de motores y generadores producidos soldando por destello placas y barras previamente enrolladas para darle forma cilindrica.
Soldadura de anillo por destello
Las cajas cilindricas para transformadores, las bridas circulares y los sellos para las cajas de tranformadores de potencia. Industria aeroespacial. Puntales para tren de aterrizaje, ensamblados de control, aspas de hélices huecas y anillos para los bastidores de motores a reacción. Industria del petróleo. Tuberias para perforación. Union de rieles de acero de relativa alto contenido de carbón con maquinas portátiles.
Ventajas
Posibilidad de soldar piezas con sección transversal no circular Las piezas con sección transversal se pueden soldar con sus ejes alineados o formando un ángulo Las impurezas de la cara interna se expulsan fácilmente
Ventajas
La preparación de superficies de empalme no es crítica Es posible soldar anillos con diversas secciones transversales Las zonas térmicamente afectadas de las soldaduras de destello son angostas.
Limitación
Elevada demanda de potencia monofásica que produce un desequilibrio en las líneas de potencia primaria trifásica Las partículas de metal fundido expulsadas durante el destello representan un peligro de incendio, pueden herir al operador en los ojos y
Limitación
Casi siempre es necesaria la eliminación del material de destello En ocasiones resulta difícil alinear las piezas de trabajo con sección transversal pequeña. Las piezas por unir deben tener secciones transversales casi idénticas
Aplicaciones
Aleaciones ferrosas y no ferrosas – Aceros al carbono y de baja aleación – Aceros inoxidables – Aleaciones de aluminio – Aleaciones de níquel y de cobre – Aleaciones de titanio (con escudo de gas inerte)
– Uniones de aluminio a cobre Aleación de níquel a acero
Productos representativos
Centros de ruedas en la industria automotriz Armazones de motores y generadores soldando placas y barras previamente enrrolladas Cajas cilíndricas para transformadores, bridas circulares y sellos Aspas de hélices huecas
Productos representativos
Anillos para motores a reacción y cohetes Tuberías para perforación en la industria del petróleo Soldadura de rieles de ferrocarril
Variables del proceso
Voltaje de destello
Tiempo de destello
Forja – Corte del voltaje de destello – Velocidad de forja – Distancia de vuelco – Magnitud y duración de la corriente de vuelco
Distancia de vuelco
Los óxidos y el metal fundido deben ser expulsados de la superficie de empalme
Las dos superficies de empalme deben entrar en contacto mínimo metal’etal en toda la sección transversal
Soldadura de Pernos SW Variación de la soldadura por proyección y vuelco
Se aplica a soldadura de pernos, unión de un perno metálico u otro componente similar a una pieza de trabajo. Se usan diversos procesos, resistencia, fricción y percusión.
Equipo de Soldadura de Pernos
Paso de soldadura de pernos por arco
Diametros de la base del perno
Pernos y dispositivos de sujeción que suelen usarse para soldadura de pernos
Plantilla simple para posicionar pernos con precisión
Soldadura de pernos por arco satisfactorias y no satisfactorias
Tabla de torsion tension y cizallamiento
Diagrama de selección de soldadura de pernos
Equipo de Soldadura de Pernos
Paso de soldadura de pernos por arco
Diametros de la base del perno
Pernos y dispositivos de sujeción que suelen usarse para soldadura de pernos
Plantilla simple para posicionar pernos con precisión
Soldadura de pernos por arco satisfactorias y no satisfactorias
Aplicaciones de unión de planchas
Aplicaciones de unión de Tubos
Hoja resistencia a punto
Hoja procedimiento por roldana
Hoja procedimiento por fusión
Normas relacionadas a la Soldadura de Puntos
AWS C1.1. Prácticas recomendadas para la soldadura de resistencia AWS c.1.3. Prácticas recomendadas para soldar por resistencia aceros de bajo carbono recubiertos AWS D8.5. Prácticas recomendadas para soldadura de resistencia de puntos con pistola portátil automotriz AWS D8.7. Prácticas recomendadas para soldadura de resistencia de puntos de calidad automotriz
SOLDADURA DE PERCUSION Percusion Welding, (PEW) - Union de contactos eléctricos a los brazos de contactores. -Combinaciones: cobre – cobre, plata-tungsteno con cobre, oxido de plata con cobre y oxido de plata-cadmio con latón. -Aplicaciones de producción se sueldan áreas entre 26 y 820 mm2. -Principalmente componentes y contactos eléctricos. -Los ensambles de grandes contactos para relevadores y contactores, se hacen con máquinas de percusión de fuerza magnética
Hoja de informacion de soldadura por puntos
Hoja de procedimiento de soldadura por roldana
Hoja de procedimiento de soldadura por fusión
Características físicas y eléctricas
Resistividad eléctrica
Conductividad térmica
Expansión térmica
Dureza y resistencia mecánica
Resistencia a la oxidación
Intervalo de temperatura plástica
Propiedades metalúrgicas
Expansión Térmica
Es coeficiente de expansión térmica
Es dilatación del metal.
La variación de temperatura puede ocasionar deformación de pandeo.
Dureza y Resistencia Mecánica Los electrodos marcan fácilmente los metales suaves. Metales duros y resistentes requieren fuerzas elevadas para los electrodos. Se usan electrodos de alta dureza para evitar la deformación rápida de los electrodos. A metales que conservan alta resistencia mecánica, requieren el empleo de maquinas que aplican fuerza de forjado a la soldadura.
Resistencia a la Oxidación
Metales de uso común se oxidan en el aire. El oxido superficial tiene alta resistencia, lo que reduce la soldabilidad por resistencia de los metales. Esto puede ocasionar inconsistencia en la resistencia mecánica de la unión. En aluminio se forman óxidos superficiales con rapidez. En inoxidable no es necesario la eliminación de óxidos.
Intervalo de temperatura Plástica Si el metal se funde y fluye en intervalo de temperatura estrecha, es necesario el control de las variables de soldeo. En aleaciones de aluminio tienen intervalos plásticos estrechos. En aceros de bajo carbono tienen un amplio intervalo plástico y se suelda fácilmente por resistencia.
Propiedades Metalurgicas
El rápido enfriamiento causara endurecimiento en algunos aceros. El acero al carbono puede endurecerse con tal rapidez ocasionando grietas en la soldadura. Para lograr las propiedades mecánicas optimas en la región de soldadura, las aleaciones deben ser tratadas con calor para recibir un tratamiento térmico adecuado después del soldeo por resistencia.
SOLDADURA FUERTE POR RESISTENCIA Dos tipos de calentamiento: - Directo - Indirecto
Pastilla
Diferencias: -Las caras no alcanzan T de fusión Se utiliza material de aporte
CALIDAD DE LA SOLDADURA
Aspecto de la superficie
Tamaño de la soldadura
Penetración
Resistencia mecánica y ductibilidad
Discontinuidades internas
Separación de las láminas y expulsión de metal Consistencia de la soldadura
Aspecto de la superficie
Debe presentar aspecto relativamente terso
Debe ser redondeada u ovalada
Libre de fusión superficial, depósito de electrodo, hoyos, grietas, marcado excesivo.
Tamaño de la soldadura
Debe de cumplir con las especificaciones de diseño
El diámetro de la pepita debe ser por lo menos 3.5 a 4 veces el espesor de la pieza exterior más delgada
Las soldaduras de proyección deberán tener un diámetro de pepita mayor o igual al diámetro de proyección original.
Penetración
La penetración penetraci ón mínima míni ma acept acepta able bl e es el 20% 20% del espe sp esor so r de la pie pi eza ext exte erior ri or más de d elga lg ada.
La penetra penetr ación ci ón má m áxima xi ma acepta cept able bl e es el el 80% del espe sp esor so r de d e la pieza pieza exte xt erior ri or más de d elga lg ada
Penetracion netraci one es exc xce esivas si vas (100%) prod pr oduc ucir irá án expuls xpu lsión ión,, depr depre esión si ón de d e la superfic su perficie ie y deterio deterioro ro rápido rápido de los electrod lectrodos. os.
Dis isco cont ntin inui uida dade des s in inte tern rna as
Inclu nc luye yen n grie gr ieta tas, s, poro po rosi sida dad d o meta metall espon sp onjo joso so,, cavida cavid ades des grande g randes se incluisiones incluisiones metá metálica licas s
Son debidos debid os a una un a fue fu er za de ele elect ctro rodo do defi defici cie ente nt e, exc xce esiva si va velo veloci cidad dad de de solda so ldadur dura a o re r etiro tir o pre p rema matur turo o de d e los electrodos
Pro robeta beta para ens nsa ayo de d e to tors rsió ión n
Probeta para ensayo de torsión
Probeta para ensayo de fatiga
Probeta para ensayo de peladura
Discontinuidades internas: grietas, poros, metal esponjoso (gases), grandes cavidades, inclusiones metálicas Control de calidad: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Diseño de la fuente y equipamiento. Tolerancia de los espesores. Composición y microestructura de los materiales de partida. Forma y composición de los electrodos. Refrigeración de los electrodos y de la soldadura. Variables ó parametros del ciclo de soldadura. Tratamientos térmicos de pre y postsoldadura
