TEORIA SOBRE SOLDADURA SOLDADURA Se denomina Soldadura al proceso en el cual se realiza la unión de dos materiales, generalmente metales o termoplásticos, usualmente obtenido obtenido a través de fusión, en la cual los elementos son soldados derritiendo ambos y agregando un material de relleno derretido (metal o plástico). Éste, al enfriarse, se convierte en un empalme fuerte. La soldadura puede ser hecha en diferentes ámbitos: al aire li bre, bajo el agua y en el espacio. Existen aproximadamente cuarenta tipos distintos de soldaduras . La mayoría de las soldaduras se efectúan en forma manual, lo cual requiere mano requiere mano de obra calificada e implica un coste considerable de obra. USO DE LOS FUNDENTES: El uso de estos es para ffundir undir diferentes metales, entre ellos el plomo, el cobre, es muy utilizado en los sistemas de soldaduras, El éxito de la soldadura depende en gran parte del fundente. El mismo evita la oxidación durante el proceso de soldadura, reduce los óxidos ya formados y disminuye la tensión superficial del material de aporte. Los fundentes aglomerados se hacen mezclando los constituyentes, finamente f inamente pulverizados, con una solución acuosa de un aglomerante tal como silicato sódico; la f inalidad es producir partículas de unos pocos milímetros de diámetro formados por una masa de partículas más f inas de los componentes minerales. Después de la aglomeración el f undente se seca a temperatura de hasta 800º C. Los fundentes sinterizados se hacen calentando pellets (bola de mineral de hierro aglomerado de pequeño tamaño) componentes pulverizados a temperaturas justo por debajo del punto de fusión de algunos de los componentes. Las temperaturas alcanzadas durante la fabricación limitan los componentes de los fundentes. Para fundir un fundente las temperaturas deben ser tan altas que los carbonatos y muchos otros minerales se descomponen, descomponen, por lo l o cual los fundentes básicos que llevan carbonatos deben hacerse por alguno de los otros procedimientos, tales como aglomeración. aglomeración. Se ha sabido durante años que la baja tenacidad se f avorece con el uso de fundentes ácidos y que los fundentes de elevado contenido en silicio tienden a comunicar oxígeno al metal soldado. Inversamente los fundentes básicos dan un metal soldado limpio, con pocas inclusiones no metálicas, y, consecuentemente, de elevada tenacidad. Tanto la composición del fundente como su estado de división influyen en el control de la porosidad. Características de los elementos de la soldadura oxiacetilénica: Los gases en estado comprimido son en la actualidad prácticamente indispensables para llevar a cabo la mayoría de los procesos de soldadura. Por su gran capacidad inflamable, el gas más utilizado es el acetileno que, combinado con el oxígeno, es la base de la soldadura oxiacetilénica y oxicorte, el tipo de soldadura por gas más utilizado. Por otro lado y a pesar de que los recipientes que contienen gases comprimidos se construyen de forma suficientemente segura, todavía se producen muchos accidentes accidentes por no seguir las normas de seguridad relacionadas con las operaciones complementarias de manutención, transporte, almacenamiento y las distintas formas de utilización.
ALGUNOS TIPOS DE SOLDADURAS MÁS IMPORTANTE EN EL MERCADO. Manorreductores:
Los manorreductores pueden ser de uno o dos grados de reducción en función del tipo de palanca o membrana. La función que desarrollan es la transformación de la presión de la botella de gas (150 atm) a la presión de trabajo (de 0,1 a 10 atm) de una forma constante. Están situados entre las botellas y los sopletes.
Soplete: Es el elemento de la instalación que efectúa la mezcla de gases. Pueden ser de alta presión en el que la presión de ambos gases es la misma, o de baja presión en el que el oxígeno (comburente) tiene una presión mayor que el acetileno (combustible). Las partes principales del soplete son las dos conexiones con las mangueras, dos llaves de regulación, el inyector, la cámara de m ezcla y la boquilla.
Válvulas antirretroceso: Son dispositivos de seguridad instalados en las conducciones y que sólo permiten el paso de gas en un sentido impidiendo, por tanto, que la llama pueda retroceder. Están formadas por una envolvente, un cuerpo metálico, una válvula de retención y una válvula de seguridad contra sobrepresiones. sobrepresiones. Pueden haber más de una por conducción en función de su longitud y geometría.
Conducciones: Las conducciones sirven para conducir los gases desde las botellas hasta el soplete. Pueden ser rígidas o flexibles
Utilización de botellas: Las botellas deben estar perfectamente identificadas en todo momento, en caso contrario deben inutilizarse y devolverse al proveedor. Todos los equipos, canalizaciones canalizaciones y accesorios deben ser los adecuados a la presión y gas a utilizar. Las botellas de acetileno llenas se deben mantener en posición vertical, al menos 12 horas antes de ser utilizadas. En caso de tener que tumbarlas, se debe mantener el grifo con el orificio de salida hacia arriba, pero en ningún caso a menos de 50 cm del suelo. Los grifos de las botellas de oxígeno y acetileno deben situarse de forma que sus bocas de salida apunten en direcciones opuestas. Las botellas en servicio deben estar libres de objetos que las cubran total o parcialmente. Las botellas deben estar a una distancia entre 5 y 10 m de la zona de trabajo. Antes de empezar empezar una botella comprobar comprobar que el manómetro marca “cero” con el grifo cerrado. cerrado.
Si el grifo de una botella se atasca, no se debe forzar f orzar la botella, se debe devolver al suministrador marcando convenientemente la deficiencia detectada. Antes de colocar colocar el manorreductor, debe purgarse purgarse el grifo de la botella botella de oxígeno, abriendo abriendo un cuarto de vuelta y cerrando a la mayor brevedad. Colocar el manorreductor con el grifo de expansión totalmente abierto; después de colocarlo se debe comprobar que no existen fugas utilizando agua jabonosa, pero nunca con llama. Si se detectan fugas se debe proceder a su reparación inmediatamente.
Abrir el grifo de la botella lentamente; lentamente; en caso contrario el el reductor de presión podría podría quemarse. Las botellas no deben consumirse completamente pues podría entrar a ire. Se debe conservar siempre una ligera sobrepresión en su interior. Cerrar los grifos de las botellas después de cada sesión de trabajo. Después de cerrar el grifo de la botella se debe descargar siempre el manorreductor, las mangueras y el soplete. La llave de cierre debe estar sujeta a cada botella en servicio, para cerrarla en caso de incendio. Un buen sistema es atarla al manorreduc m anorreductor. tor. Las averías en los grifos de las botellas debe ser solucionadas por el suministrador, evitando en todo caso el desmontarlos. No sustituir las juntas de fibra por otras de goma o cuero. Si como consecuencia de estar sometidas a bajas temperaturas se hiela el manorreductor de alguna botella utilizar paños de agua caliente para deshelarlas.
Verificar el manorreductor: manorreductor: En la operación de apagado debería cerrarse primero la válvula del acetileno y después la del oxígeno. No colgar nunca el soplete en las botellas, ni siquiera apagado. Puesto que no hay escoria y las proyecciones suelen suelen ser escasas, se simplifican las operaciones de limpieza, lo que reduce notablemente el costo total de la operación de la soldadura. En algunos casos, la limpieza del cordón resulta más m ás cara que la propia operación de soldeo, por l o que la reducción de tiempo de limpieza supone la sensible disminución de los costos.
SOLDADURA TIG. El Tungsten Inert Gas emplea un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un 2%. El tungsteno (funde a 3410 ºC), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Puesto que al gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión, los iones obtenidos son más resistentes, más inmediata y menos sensibles a la corrosión, que las que se obtienen por la mayor parte de los procedimientos. La protección gaseosa simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes. Los procedimientos que exigen la inmediata de los residuos de los mimos una vez realizada la soldadura. Además, con el empleo de estos desoxidantes, siempre hay el peligro de inmediatamente de soldaduras e inmediatamente de escoria. Otra ventaja de la soldadura por arco con protección gaseosa es la que permite obtener soldaduras limpias, sanas y uniformes, debido a la escasez de humos y proyecciones, por otra parte, dado que la rotación gaseosa que rodea al arco transparente, el soldador puede ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute inmediatamente en la calidad de la soldadura. No depositar los sopletes conectados a las botellas en recipientes cerrados. La reparación de los sopletes la deben hacer técnicos especializados. Limpiar inmediatamente las toberas del soplete pues la suciedad acumulada facilita el retorno de la llama. Para limpiar las toberas se puede utilizar una aguja de latón.
Si el soplete tiene fugas se debe dejar de utilizar inmediatamente y proceder a su reparación. Hay que tener en cuenta que fugas de oxígeno en locales cerrados pueden ser muy peligrosas.
Retorno de llama: En caso de retorno de la llama se deben seguir los siguientes pasos: Cerrar la llave de paso del oxígeno interrumpiendo la alimentación a la llama interna. Cerrar la llave de paso del acetileno y después las llaves de alimentación de ambas botellas. En ningún caso se deben doblar las mangueras para interrumpir el paso del gas. Efectuar las comprobaciones pertinentes para averiguar las causas y proceder a solucionarlas. Características de los elementos de la mig mag: Son equipos diseñados y fabricados para la soldadura semiautomática con hilo continuo. Sistema MIG si se utiliza gas inerte y MAG si se utiliza gas activo, en ambos casos el electrodo se funde para rellenar la unión El MIG es un procedimiento de soldadura por corriente continua, semiautomático pues emplea un hilo continuo con electrodo consumible, que avanza al pulsar el comando de la soldadura sobre el mango. Este método de soldadura por arco eléctrico, emplea gas inerte comprimido para crear la atmósfera de protección sobre el baño de fusión, aislándolo del aire atm osférico, evitando futuros focos de corrosión, a la vez que nos entrega una unión menos quebradiza y porosa La soldadura por arco con hilo electrodo fusible y protección gaseosa (procedimiento MIG y MAG) utiliza como material de aportación un hilo electrodo continúo y fisible, que se alimenta automáticamente, a través de la pistola de soldadura, a una velocidad regulable. El baño de fusión está completamente cubierto por un chorro de gas protector, que también se suministra a través de la pistola.
Numeración de electrodos - Resistencia a la tracción Prefijos El prefijo “E” significa “electrodo” y se refiere a la soldadura por arco.
Para los electrodos de acero dulce y los aceros de baja aleación: las dos primeras cifras de un número de cuatro cifras, o las tres primeras cifras de un número de cinco cifras designan resistencia a la tracción: E-60xx E-70xx E-100xx
significa una resistencia a la tracción de 60,000 libras por pulgada cuadrada. (42,2 kg./mm2). significa una resistencia a la tracción de 70,000 libras por pulgada cuadrada. (49,2kg./mm2 significa una resistencia a la tracción de 100,000 libras por pulgada cuadrada. (70,3kg./mm2).
Numeración de electrodos - Posiciones para soldar
La penúltima cifra indica la posición para soldar. Exx1x Exx2x Exx3x
significa para todas las posiciones. significa posición horizontal o plana. significa posición plana solamente.
Numeración de electrodos - Electrodos de acero inoxidable
Cuando se trate de electrodos de Acero Inoxidable tal como E -308-16: A – Las tres primeras cifras cif ras indican la clase de acero inoxidable. B - Las dos últimas cifras indican la posición y la l a polaridad.
Numeración de electrodos - Revestimientos Para los diferentes tipos de revestimiento nótese que los electrodos tipo: E-6010 y E-6011 tienen un revestimiento con alto contenido de materia orgánica (celulosa). E-6013
tienen un revestimiento con alto contenido de óxido de rutilo (titanio).
Numeración de electrodos - C.C, C.A. y polaridad Interpretación del último dígito
SOLDADURA POR ARCO. Para realizar este tipo de soldadura se lleva a cabo el procedimiento siguiente se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el circuito y se crea el arco eléctrico. El calor del arco funde f unde parcialmente el material de base y funde el material de aporte, el cual se deposita y crea el cordón de soldadura. El procedimiento puede ser totalmente automático o semiautomático. Cuando la instalación es totalmente automática, la alimentación del alambre, la corriente de soldadura, el caudal de gas y la velocidad de desplazamiento a lo largo de la junta, se regulan previamente a los valores adecuados, y luego, todo funciona de forma automática.
En la soldadura semiautomática la alimentación del alambre, la corriente de soldadura y la circulación de gas, se regulan a los valores convenientes y funcionan automáticamente, pero la pistola hay que sostenerla y desplazarla manualmente. El soldador dirige la pistola a lo largo del cordón de soldadura, manteniendo la posición, longitud del arco y velocidad de avance adecuados. En muchos casos, la soldadura MIG recibe nombres comerciales como, por ejemplo, procedimiento Microwire (Hobart), soldadura (Airco), soldadura Sigma (linde) y soldadura Millermatic (Miller). Ventajas específicas de la soldadura MIG.Puesto que no hay escoria y las proyecciones suelen ser escasas, se simplifican las operaciones de limpieza, lo que reduce notablemente el costo total de la operación de la soldadura. En algunos casos, la lim pieza del cordón resulta más cara que la propia operación de soldeo, por lo que la reducción de tiempo de limpieza supone la sensible disminución de los costos. Fácil especialización de la mano de obra. En general, un soldador especializado en otros procedimientos, puede adquirir fácilmente la técnica de la soldadura MIG en cuestión de horas. En procedimientos, puede adquirir fácilmente la técnica de la soldadura MIG en cuestión e horas. En resumidas cuentas todo lo que tiene que hacer el soldador se reduce a vigilar la posición de la pistola, mantener la velocidad de avance adecuada y comprobar la alimentación de alambre se verifica correctamente. Gran velocidad de soldadura, especialmente si se compara con el soldeo por arco con electrodos revestidos. Puesto que la aportación se realiza mediante un hilo continúo, no es necesario interrumpir la soldadura para cambiar electrodo. Esto no solo supone una mejora en la productividad, sino también disminuye el riesgo de defectos. Hay que tener en cuenta las interrupciones, y los correspondientes correspondientes empalmes, son con frecuencia, origen de defectos tales t ales como inclusiones de escoria, falta de fusión o fisuras en el cráter. La gran velocidad del procedimiento MIG también influye favorablemente en el aspecto metalúrgico de la soldadura. Al aumentar la velocidad de avance, disminuye la amplitud de la zona afectada de calor, hay menos tendencia de aumento del tamaño del grano, se aminoran las transformaciones de estructura en el metal base y se reducen considerablemente las deformaciones. El desarrollo de la técnica de transporte t ransporte por arco corto permite la soldadura de espesores finos, casi con tanta facilidad como por el procedimiento TIG. Las buenas características de penetración del procedimiento MIG permiten la preparación con bordes más cerrados, con el consiguiente ahorro de material de aportación, tiempo de soldadura y deformación. En las uniones mediante cordones en ángulo también permite reducir el espesor del cordón en relación con otros procedimientos de soldeo.
SOLDADURA SIN PLOMO. Es un tipo de soldadura en la que la aleación más apta era aquella compuesta por estaño/plata/cobre, estaño/plata/cobre, también llamada SAC. La temperatura de fusión de la aleación SAC305 (96.5% Sn, 3.0% Ag, 0.5% Cu) es 34 ºC superior a la de SnPb. SOLDADURA POR RAYO LASER Esta utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales m ateriales que se desea unir, resultando así la unión entre los elementos involucrados. La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar. SOLDADURA ULTRASONICA. Es un tipo de soldadura que utiliza una maquina con punta de base plana, superponiendo los materiales y luego haciendo bajar la punta de la m aquina para provocar la fundición.
SOLDADURA GMAW. Este utiliza un electrodo consumible y continuo que es alimentado a la pistola junto con el gas inerte en soldadura MIG o gas activo en soldadura MAG que crea la atmósfera protectora. sir ven ELEMENTOS DE LAS SOLDADURAS. Esquema Electrodo: varillas metálicas que sirven como polo del circuito. Plasma: electrones que transportan la corriente. Llama: Es la zona que envuelve al plasma. Baño de fusión: La acción calorífica del arco provoca la fusión del material. m aterial. Cráter: Surco producido por el calentamiento del metal. Cordón de soldadura: Está constituido por el metal base y el material de aportación.
SOLDADURA TIG. El Tungsten Inert Gas emplea un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un 2%. El tungsteno (funde a 3410 ºC), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. La obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión son ventajas de este método. Otra ventaja es que permite obtener soldaduras soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento mejorando así la calidad de la soldadura y la deformación que se produce en las i nmediaciones del cordón de soldadura es menor. El costo en este ttipo ipo de soldadura es alto por lo que requiere una mano de obra muy m uy especializada y no es utilizado muy frecuentemente, solo se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión. propone este tipo de soldadura; soldadura; el SOLDAURA POR ARCO. A principios del siglo XIX se propone científico inglés Humphrey Davy es quien propone la soldadura por arco eléctrico, pero ya hacia 1885 dos investigadores rusos habían empezado a soldar con electrodos de carbono. La soldadura con varilla metálica surgió mas tarde. en 1904 el sueco Oskar Kjellberg descubrió el electrodo recubierto. Empezándose a usar alrededor de los años 1950. Para realizar este tipo de soldadura se ll eva a cabo el procedimiento siguiente se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el circuito y se crea el arco eléctrico. El calor del arco funde parcialmente el material de base y funde el material de aporte, el cual se deposita y crea el cordón de soldadura. La facilidad de transportación t ransportación y a la economía de dicho proceso hace que este tipo de soldadura sea mayormente utilizado.
Soldaduras con electrodos. En este tipo de soldaduras la arcada eléctrica se genera entre la pieza y un electrodo metálico protegido, hasta su fusión, por una cobertura en su interior. Las escorias resultantes de la fusión flotan creando un cordón de soldadura y una capa protectora del metal fundido. Cuando los electrodos llegan al término de su vida útil se amerita el reemplazo puesto que los mismos contribuyen con el flujo de metal fundido. Dichos electrodos Dichos electrodos se componen del alma y el revestimiento. Los encargados mundialmente de todo lo relacionado con la soldadura, así como, los componentes y tipos de electrodos son los integrantes de American Welding Society. Las soldaduras con electrodos son realizadas tanto en corriente alterna como continua. En la alterna es posible la utilización de electrodos de diámetros mayores a los usuales, mientras que en la corriente continua es poco factible la soldadura de elementos gruesos, aunque produce un arco más estable y fácil de encender. En cuanto a soldadura con electrodo revestido se refiere, solo se efectúa a pequeña escala, ya que se conoce que su aplicación es enteramente manual, no siendo posible su automatización. En toda realización de soldadura es necesario que se consiga una junta que cumpla con las características del metal que funge como base, sino, es muy probable que la soldadura tenga una terminación porosa y sea frágil, debido a que el oxigeno y el nitrógeno habrán sido absorbidos por el metal en estado de fusión. Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), o, soldadura por electrodo no
consumible, se caracteriza por el empleo de un electrodo fij o que usualmente es de tungsteno, en cuyo proceso el metal que constituirá el cordón de soldadura debe ser adicionado en el exterior, aunque podría no ser necesario, si se da el caso que las piezas a soldar sean específicamente delgadas. Los gases más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El helio, gas noble, es más usado en los Estados Unidos, ya que lo obtienen mas barato en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón más aplastado y de poca penetración, como es el caso del argón. Una combinación de helio y argón proporcionará un cordón de soldadura con cualidades referentes a ambos. Esta soldadura puede tratarse tanto en corriente alterna como continua. En la segunda las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización obteniendo mas profundidad y mayor duración del electrodo. En esta soldadura de protección gaseosa se producen soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones, por tanto la movilidad del gas permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. Parecido a lo anterior es la soldadura por electrodo consumible protegido aunque en este el electrodo consumible protegido es el alimento del cordón de soldadura. El arco eléctrico está conservado como en el anterior por flujo continuo de gas que brinda una unión lim pia y en buenas condiciones. Los dos tipos que se derivan de esta soldadura son: MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas). • Soldadura MIG, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la reacción de soldadura. • Soldadura MAG, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura.
Lo que ambos procesos tienen en común es la utilización de un el ectrodo consumible continuo. Este electrodo se presenta en forma de alambre, es a la vez el material a partir del cual se generará el cordón de soldadura, y llega hasta la zona de aplicación por el mismo camino que el gas o la alimentación. Generalmente, en este proceso se trabaja con corriente continua y las intensidades de corriente varían entre 20 y 500 amperios con corriente continua y polaridad directa, 5 y 60 con polaridad inversa, y 40 y 300 amperios con corriente alterna. En la industria es común y periódico el uso de los métodos de soldadura MIG y MAG. La protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme, además de libre de impurezas y escorias. No obstante, la soldadura MIG / MAG es un proceso limpio y compatible con todas las medidas de prot ección para el medio ambiente.
Soldadura en frío. Es la unión de dos o más partes por medio de un tercer material adhesivo generalmente derivados del petróleo. En piezas de PVC, Alto Impacto, Acrílico, son utilizados químicos capaces de realizar las uniones disolviendo el material de las superficies a unir, fusionándolas. Este resultado es comparable con la soldadura habitual, ya que produce resultados similares. Este método es utilizado cuando los materiales no resis ten mucho calor, o, cuando se desea reducir costos.
Soldadura por fricción. En este tipo de soldadura el calor generado por la fricción mecánica entre dos piezas en movimiento, es aprovechado. Se utiliza como método de unión de piezas de igual o distinta naturaleza, por ejemplo: acero duro y acero suave, aluminio y aleaciones, acero y cobre, entre otros. La soldadura se realiza por interpenetración granular al ser unidas las piezas cuando la fricción ha producido el calor suficiente para producir la soldadura.
Soldadura a gas. Este tipo de soldadura es aplicable a una variedad de m ateriales y aleaciones. Durante décadas fue el método mas utilizado para soldaduras de metales no ferrosos. Actualmente es utilizado en soldadura de chapas metálicas, cobre y aluminio. Puede ser utilizado este método para la soldadura fuerte, blanda y corte de acero. Los gases como el oxigeno y el gas son almacenados en tanques, cilindros, o, algún deposito, es necesario un método de ignición como un encendedor, para crear la llama. Mediante una boquilla es regulado la cantidad de calor necesario para la soldadura.
Seguridad en las soldaduras. Para trabajar con soldadura con arco existen ciertas medidas de regulación que deben ser tomadas en cuenta, dichas medidas son emitidas por la NASD (Nacional Ag Safety Database), para mantener seguros a los trabajadores de la soldadura.
Las normas son las siguientes:
Debe realizarse una completa inspección del soldador y del área donde va a ser utilizado.
Deben ser retirados todos los objetos flamables de la zona de trabajo.
Debe existir un extintor apropiado de PQS o de CO2 a la mano.
Las maquinas deben poseer interruptores fácilmente desconectables.
Debe utilizarse ropa holgada y cómoda, resistente a la temperatura y al fuego.
Deben evitarse por encima de todo las descargas eléctricas, que pueden ser mortales.
La alimentación de energía de las maquinas deberá desconectarse siempre y cuando no estén en uso. Los porta electrodos no deben utilizarse en caso de tener los cables sueltos y las tenazas o los aislantes dañados. La soldadura deberá llevarse a cabo en un lugar con buena ventilación pero sin ráfagas de aire perjudiciales para la estabilidad del arco. Los ojos y la cara del soldador deben estar protegidos con un casco de soldar homologado, equipado con un visor filtrante de grado apropiado.
Los cables de soldadura deben permanecer aislados de los cables eléctricos, y el soldador separado del suelo, mediante, un tapete de caucho, madera seca o por m edio de cualquier otro material que aisle la electricidad. Los electrodos nunca deberán cambiarse con las manos descubiertas o mojadas o con guantes mojados.
Publicaciones de Estudiantes Jonny Leicer Carabali Loboa Titulo: El Proceso de Soldadura en Ingeniería Area: Ingeniería Pais: Perfil: Programa: Ingeniería Mecánica Available for Download: Yes Diseminar información, ideas innovadoras y conocimientos académicos es una función importante para Atlantic Internacional University. Publicaremos noticias, artículos, comentarios y otras publicaciones de nuestros estudiantes y otros colaboradores. Si desea contactar al autor por motivos profesionales favor enviar su petición por este medio.
INTRODUCCIÓN En las siguientes páginas estudiaremos en detalle el proceso de soldadura a nivel de ingeniería. A pesar de ser unos de los procesos de fabricación más antiguo, en la actualidad ocupa gran nivel de importancia en los diferentes tipos de empresa; debido a sus bajos costos de aplicación, facilidad de aplicación y confiabilidad en la unta de elementos. Todo esto la convierte en área independiente de estudio por parte del ingeniero mecánico; la eficacia y eficiencia de un buen diseño depende de la selección adecuada del proceso de soldadura, de los materiales de aporte, el equipo correcto, la graduación en amperios de la máquina y de los costos en el procesos de aplicación de las soldaduras. En el desarrollo de este pequeño ensayo tocaremos elementos esenciales para el ingeniero al momento de seleccionar la unión de elemento a través del proceso de soldadura. Existen otros tipos de unión permanente de elementos que no serán objeto de estudio en este ensayo pero que puede ser más económico y más eficaz en un diseño. Los elementos que tendremos en cuenta en este ensayo sobre uniones permanente por medio de soldaduras serán: Cálculo de Soldadura: Es primordial calcular la cantidad de soldadura y el tipo de material de aporte, pues al no realizar estos cálculos nuestra estructura puede fallar por fatiga del material o por rompimiento en la unión; así mismo si calculamos mal el material de aporte, puede presentarse gritas que harán fallar la estructura o ser demasiado duros que hagan que se agriete el material en lugar de la soldadura. Así mismo debemos calcular cual será el elemento fusible (Fusible: Elemento que falla primero para conservar otro que puede ser más costoso o de difícil consecución o de difícil acceso para reemplazarlo) en la unión en caso de requerirse. Selección del Adecuado procesos de Soldadura: Es m uy importante que el ingeniero mecánico conozca los diferentes procesos de soldadura, junto con sus ventajas y desventajas para seleccionar el que más se ajuste a la necesidad del momento. Cálculo de Costos de la soldadura: Este es un factor determinante en algunos diseños, pues siempre es necesario tener en cuenta los costos al momento de seleccionar un proceso de fabricación.
Considero que estos tres aspectos resumen en gran manera lo que el ingeniero mecánico debe conocer en cuanto a soldadura, estos tres bloques son muy generales pero ya los desglosaremos de manera que al finalizar este ensayo, estemos en condiciones de seleccionar y de calcular un adecuado proceso de soldadura. Espero este de ensayo sea de gran apoyo a estudiantes y profesionales en el área mecánica, principalmente me inclinaré al área metalmecánica, no queriendo con ello desconocer que en otras áreas se manejan el proceso de soldadura y tiene sus cálculos correspondiente, al igual que un exhaustivo análisis del proceso como tal. 4. El proceso de fusionar las partes por unir, hace a las estructuras realmente continuas. Esto se traduce en la construcción de una sola pieza y puesto que las juntas soldadas son tan fuertes o más que el metal base, no debe haber limitaciones a las uniones. Esta ventaja de la continuidad ha permitido la erección de un sin fin de estructuras de acero estáticamente indeterminadas, esbeltas y agraciadas, en todo el mundo. Algunos de los más prominentes defensores de la soldadura se han referido a las estructuras remachadas y atornilladas, con sus pesadas placas y gran número de remaches o tornillos, semejantes a tanques o carros blindados, al compararlas con las limpias y suaves líneas de las estructuras soldadas. 5. Resulta más fácil realizar cambios en el diseño y corregir errores durante el montaje (y a menor costo), si se usa soldadura. En relación con esta ventaja se tiene el caso de las reparaciones realizadas con soldadura en equipo militar en condiciones de batalla durante las décadas pasadas. 6. Otro detalle que a menudo es importante es lo silencioso que resulta soldar. Imagínese la importancia de este hecho cuando se trabaja cerca de hospitales o escuelas, o cuando se realizan adiciones a edificios existentes. Cualquiera que tenga un oído cercano a lo normal, que haya intentado trabajar en una oficina a pocos cientos de pies de un trabajo de remachado, estará de acuerdo con esta ventaja. 7. Se usan menos piezas y, como resultado, se ahorra tiempo en detalle, fabricación y montaje de la obra. SOLDADURA ORDINARIA O DE ALEACIÓN Es el método utilizado para unir metales con aleaciones metálicas que se funden a temperaturas relativamente bajas. Se suele diferenciar entre soldaduras duras y blandas, según el punto de fusión y resistencia de la aleación utilizada. Los metales de aportación de las soldaduras blandas son aleaciones de plomo y estaño y, en ocasiones, pequeñas cantidades de bismuto. En las soldaduras duras se emplean aleaciones de plata, cobre y cinc (soldadura de plata) o de cobre y cinc (latonsoldadura). Para unir dos piezas de metal con aleación, primero hay que limpiar su superficie mecánicamente y recubrirla con una capa de fundente, por lo general resina o bórax. Esta limpieza química ayuda a que las piezas se unan con más fuerza, ya que elimina el óxido de los metales. A continuación se calientan las superficies con un soldador o soplete, y cuando alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación se aplica éste, que corre libremente y se endurece cuando se enfría. En el proceso llamado de resudación se aplica el metal de aportación a las piezas por separado, después se colocan juntas y se calientan. En los procesos industriales se suelen emplear hornos para calentar las piezas. Este tipo de soldadura lo practicaban ya, hace más de 2.000 años, los fenicios y los chinos. En el siglo I d.C., Plinio habla de la soldadura con estaño como procedimiento habitual de los artesanos en la elaboración de ornamentos con metales preciosos; en el siglo XV se conoce la utilización del bórax como fundente. SOLDADURA POR FUSIÓN Este tipo agrupa muchos procedimientos de soldadura en los que tiene lugar una fusión entre los metales a unir, con o sin la aportación de un metal, por lo general sin aplicar presión y a temperaturas superiores a las que se
trabaja en las soldaduras ordinarias. Hay muchos procedimientos, entre los que destacan la soldadura por gas, la soldadura por arco y la aluminotérmica. Otras más específicas son la soldadura por haz de partículas, que se realiza en el vacío mediante un haz de electrones o de iones, y la soldadura por haz luminoso, que suele emplear un rayo láser como fuente de energía. Soldadura por gas La soldadura por gas o con soplete utiliza el calor de la combustión de un gas o una mezcla gaseosa, que se aplica a las superficies de las piezas y a la varilla de metal de aportación. Este sistema tiene la ventaja de ser portátil ya que no necesita conectarse a la corriente eléctrica. Según la mezcla gaseosa utilizada se distingue entre soldadura oxiacetilénica (oxígeno/acetileno) y oxihídrica (oxígeno/hidrógeno), entre otras. Soldadura por arco Los procedimientos de soldadura por arco son los más utilizados, sobre todo para soldar acero, y requieren el uso de corriente eléctrica. Esta corriente se utiliza para crear un arco eléctrico entre uno o varios electrodos aplicados a la pieza, lo que genera el calor suficiente para fundir el metal y crear la unión. La soldadura por arco tiene ciertas ventajas con respecto a otros métodos. Es más rápida debido a la alta concentración de calor que se genera y por lo tanto produce menos distorsión en la unión. En algunos casos se utilizan electrodos fusibles, que son los metales de aportación, en forma de varillas recubiertas de fundente o desnudas; en otros casos se utiliza un electrodo refractario de volframio y el metal de aportación se añade aparte. Los procedimientos más importantes de soldadura por arco son con electrodo recubierto, con protección gaseosa y con fundente en polvo. Soldadura por arco con electrodo recubierto En este tipo de soldadura el electrodo metálico, que es conductor de electricidad, está recubierto de fundente y conectado a la fuente de corriente. El metal a soldar está conectado al otro borne de la fuente eléctrica. Al tocar con la punta del electrodo la pieza de metal se forma el arco eléctrico. El intenso calor del arco funde las dos partes a unir y la punta del electrodo, que constituye el metal de aportación. Este procedimiento, desarrollado a principios del siglo XX, se utiliza sobre todo para soldar acero. Soldadura por arco con protección gaseosa Es la que utiliza un gas para proteger la fusión del aire de la atmósfera. Según la naturaleza del gas utilizado se distingue entre soldadura MIG, si utiliza gas inerte, y soldadura MAG, si utiliza un gas activo. Los gases inertes utilizados como protección suelen ser argón y helio; los gases activos suelen ser m ezclas con dióxido de carbono. En ambos casos el electrodo, una varilla desnuda o recubierta con fundente, se funde para rellenar la unión. Otro tipo de soldadura con protección gaseosa es la soldadura TIG, que utiliza un gas inerte para proteger los metales del oxígeno, como la MIG, pero se diferencia en que el electrodo no es fusible; se utiliza una varilla refractaria de volframio. El metal de aportación se puede suministrar acercando una varilla desnuda al electrodo. Soldadura por arco con fundente en polvo o arco sumergido Este procedimiento, en vez de utilizar un gas o el recubrimiento fundente del electrodo para proteger la unión del aire, usa un baño de material fundente en polvo donde se sumergen las piezas a soldar. Se pueden emplear varios electrodos de alambre desnudo y el polvo sobrante se utiliza de nuevo, por lo que es un procedimiento muy eficaz. Soldadura aluminotérmica El calor necesario para este tipo de soldadura se obtiene de la reacción química de una mezcla de óxido de hierro con partículas de aluminio muy finas. El metal líquido resultante constituye el metal de aportación. Se emplea para soldar roturas y cortes en piezas pesadas de hierro y acero, y es el método utilizado para soldar los raíles o rieles de los trenes.
SOLDADURA POR PRESIÓN Este método agrupa todos los procesos de soldadura en los que se aplica presión sin aportación de metales para realizar la unión. Algunos procedimientos coinciden con los de fusión, como la soldadura con gases por presión, donde se calientan las piezas con una llama, pero difieren en que la unión se hace por presión y sin añadir ningún metal. El proceso más utilizado es el de soldadura por resistencia; otros son la soldadura por fragua, la soldadura por fricción y otros métodos más recientes como la soldadura por ultrasonidos. Soldadura por resistencia Este tipo de soldadura se realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica. Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas, se colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una corriente eléctrica intensa durante un instante. La zona de unión de las dos piezas, como es la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se calienta y fund e los metales. Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de metal, y se adapta muy bien a la automatización1. 1 Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. TIPOS DE JUNTAS Se entiende junta como la separación existente entre materiales que se van a unir por medio de soldadura. Al momento de seleccionar un proceso de soldadura a aplicar es muy importante conocer los tipos de juntas que existen y los procesos a realizar para que estas juntas queden bien realizadas. A continuación describiremos los más relevantes. TIPO GRÁFICO e(mm) s(mm) t(mm) a(°C) b(°C) r(mm) Recta ‡ 4 2 N/A N/A N/A N/A
. 4 ‡ 15 2 2 50 N/A N/A En “V” e s t 15 ‡ 30 4 3 45 N/A N/A Doble “V” 30‡100 4 3 45 70 N/A En “U” > 100 4 4 N/A 8 6 Doble “U” > 100 4 3 N/A 8 6
Mixta > 100 4 3 60 8 6 La anterior tabla se utiliza para el proceso de soldadura MIG o (Metal Inerte Gas) o para soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido, para el proceso de soldadura por arco sumergido se usa los mismos tipos de unta solo que el valor “s” debe ser (0) cero; al soldar tuberías donde no se puede aplicar soldadura por ambos
lados, los 2 primeros cordones se debe aplicar soldadura TIG (Tungsteno Inerte Gas) y los cordones restante se deben aplicar con MIG o soldadura de arco eléctrico con electrodo revestido. Al momento de soldar juntas circulares en obra en posición de cornisa para espesores menores e igual a 20mm el valor de “s” se hace de 3mm, se bisela una de las piezas en ángulo de 45° con talón (t) de 2mm, para espesores mayores de 20mm y menores e iguales a 100mm, dejar una separación “s” de 3mm una pieza se
bisela en ángulo de 30° ambas caras con talón (t) de 2mm y la otra pieza en ángulo de 15° y talón (t) de 4mm.2 Tipos de uniones
Los elementos que se pueden unir por soldadura son muchos pero la Asociación Americana de Soldadura encargada de regular todos los procesos de soldadura ha clasificadazo las uniones soldadas Tipos de Soldaduras Los dos tipos principales de soldaduras son las soldaduras de filete y a tope o biseladas. Existen además las soldaduras de tapón y de muesca que no son comunes en el trabajo estructural. Estos cuatro tipos de soldadura se muestran en la siguiente gráfica. Las soldaduras de filete han demostrado ser más débiles que las soldaduras a tope o biseladas, sin embargo, la mayoría de las conexiones estructurales se realizan con soldaduras de filete (aproximadamente el 80%). Cualquier persona que haya tenido experiencia en estructuras de acero entenderá el porqué las soldaduras de filete son más comunes que las soldaduras de ranura. Las soldaduras a tope o biseladas se usan cuando los miembros que se conectan están alineados en el mismo plano. Usarlas en cualquier situación implicaría un ensamble perfecto de los miembros por conectar, cosa que lamentablemente no sucede en la estructura común y corriente. Muchos lectores han visto a los operarios tirando de y golpeando miembros de acero para ponerlos en posición. Cuando se pueden traslapar los miembros de acero, se permiten tolerancias mayores en el montaje, siendo las soldaduras de filete las que se utilizan. Sin embargo, las soldaduras a tope o biseladas son bastante comunes en muchas conexiones tales como los empalmes en columnas y las conexiones de patines de vigas a columnas, etc. Las soldaduras a tope comprenden alrededor del 15% de las soldaduras estructurales. Una soldadura de tapón es una soldadura circular que une dos 2 Tomado del libro “Soldadura de los Aceros Aplicaciones”, de Manuel Reina Gómez ; página 31 -35
piezas, en una de las cuales se hace la o las perforaciones necesarias para soldar. Una soldadura de muesca es una soldadura formada en una muesca o agujero alargado que une un miembro con otro a través de la muesca. La soldadura puede llenar parcial o totalmente la muesca. Estos tipos de soldaduras pueden utilizarse cuando los miembros se traslapan y no se tiene la longitud del filete de soldadura. También pueden utilizarse para unir partes de un miembro como en el caso de tener que fijar las cubreplacas en un miembro compuesto. Las soldaduras de tapón y las de muescas no se consideran en general adecuadas para transmitir fuerzas de tensión perpendiculares a la superficie de contacto. La razón es que usualmente no se tiene mucha penetración de la soldadura en el miembro situado abajo del tapón o muesca; la resistencia a la tensión la proporciona principalmente la penetración. Algunos proyectistas estructurales consideran satisfactorias las soldaduras de tapón y de muesca para conectar las diferentes partes de un miembro, pero otros no las consideran adecuadas para transmitir fuerzas cortantes. La penetración en estas soldaduras es siempre dudosa y además pueden contener poros que no se detectan con los procedimientos comunes de inspección. Posición de las soldaduras Las soldaduras se clasifican respecto a la posición en que se realizan como: planas, horizontales, verticales y sobrecabeza, siendo las planas las más económicas y las sobrecbeza las más costosas. Un buen soldador puede realizar una soldadura plana en forma muy satisfactoria, pero sólo los mejores soldadores pueden hacerla sobrecabeza. Aunque las soldaduras planas pueden hacerse automáticamente, gran parte de la soldadura estructural se realiza a mano. Se ha indicado previamente que no es necesaria la fuerza de la gravedad para efectuar buenas soldaduras, pero sí puede acelerar el proceso. Los glóbulos de los electrodos fundidos pueden forzarse hacia los cordones de soldadura Gráfico tomado de un manual de soldadura de un distribuidor y fabricante de soldaduras (INDURA) Símbolos de soldaduras La American Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura) ha desarrollado un método para la identificación de las soldaduras, con este excelente sistema taquigráfico, se da toda la información necesaria con unas cuantas líneas y números, ocupando apenas un pequeño espacio en los planos y dibujos de ingeniería. Estos símbolos eliminan la necesidad de dibujos de las soldaduras y hacer largas notas descriptivas. Ciertamente es conveniente para los proyectistas y dibujantes utilizar este sistema estándar. Si la mayoría de las soldaduras indicadas en un dibujo son de las mismas dimensiones, puede ponerse una nota y omitir los símbolos, excepto en las soldaduras fuera de medida.
SÍMBOLOS BÁSICOS DE SOLDADURA POSTERI OR FILETE TAPÓN O RANURA RANURA O A TOPE SEPARA CIÓN V BISEL U J ENSANC HAMIEN TO EN V ENSANC HAMIEN TO DE BISEL SÍMBOLOS COMPLEMENTARIOS RESPALDO ESPACIADO SOLDAR TODO ALREDEDOR SOLDAR EN SITIO CONTORNO Véase la AWS A.2.4-79 para otros símbolos básicos y complementario s de soldadura NIVELADO CONVEXO LOCALIZACIÓN ESTÁNDAR DE LOS ELEMENTOS DE UN SÍMBOLO DE SOLDADURA Acabado F A Contorno Angulo de ranura o Ángulo incluido en soldadura de tapón L @ P Longitud de soldadura Paso (espaciamiento entre centros de soldaduras) Soldadura en sitio Soldadura todo alrededor (Ambos lados) (Ladocercano) (Ladocercano) R Abertura en la raíz, profundidad del relleno en muescas y tapones S(E) Cargante efectiva Profundidad de la preparación o tamaño Línea de referencia T Especificación, proceso u otras referencias Símbolo básico o referencia de detalle La flecha conecta la línea de referencia al lado cercano de la unta. Use un quiebre como en A o B para significar que la flecha señana al elemento de la junta que debe prepararse con algún tipo de bisel A B Nota: • Tamaño, símbolo de la soldadura, longitud y espaciamiento deben de leerse en ese orden de izquierda a
derecha sobre la línea de referencia. Ni la orientación de la línea de referencia ni la localización de la flecha alteran esta regla. El lado perpendicular de los símbolos Filete, En V, En U, En J y ensanchamiento de bisel debe estar a la izquierda. • Las soldaduras en los lados cercano y alejado son del mismo tamaño a menos que se indique otra cosa. Las dimensiones de los filetes deben mostrarse en ambos lados. • La punta de la bandera del símbolo de campo debe señalar hacia la cola. • Los símbolos se aplican entre cambios bruscos en la dirección de la soldadura a menos que se muestre el símbolo de “todo al rededor” o se indique algo diferente. • Estos
símbolos no se refieren al caso de ocurrencia frecuente en las estructuras en donde material duplicado (por ejemplo atiesadores) se localiza en el lado posterior de una placa de nudo o alma. Los fabricantes han adoptado la siguiente convención de estructuras: cuando en la lista de embarque se detecte la existencia de material en el lado posterior. La soldadura para ese lado será la misma que para el lado anterior. Puede resultar confusa la interpretación del cuadro anterior, por eso en la siguiente figura colocamos algunos ejemplos de como se representan algunos casos de soldadura; afortunadamente para el proyectista en la actualidad todos los software de diseño (CAD) poseen esta clasificación lo que ayudan en gran manera. Soldadura de filete sobre el lado 1 cercano (lado de la junta al que apunta6 la flecha). El tamaño (1 4 4") se pone a la izquierda del simbolo de la soldadura y la longitud de (6") a la derecha. 1 2 " 2-6 Filete de (1 2") en el lado lejano de 2" de longitud a cada 6 " entre centros (soldadura intermitente) 1 46
Filete de (1 4") en ambos lados y 6" de longitud Como las soldaduras son iguales en ambos lados, no es necesario pero se permite indicar sus dimensiones en ambos lados de la línea. Soldadura en sitio 3 Filetes de (3 8") intermitentes alternados, de 2" de longitud a 6 " entre centros Soldadura toda alrededor de la junta La cola indica referencia a una cierta especificación o proceso A-2 INSPECCIÓN DE LAS SOLDADURAS3 Para asegurarse de una buena soldadura en un trabajo determinado, deben seguirse tres pasos: 1) establecer buenos procedimientos de soldadura, 2) usar soldadores calificados, y 3) emplear inspectores competentes en el taller y en la obra. Cuando se siguen los procedimientos estab lecidos por la AWS y la AISC para buenas soldaduras y cuando se utilizan los servicios de buenos soldadores, que previamente hayan demostrado su habilidad, es seguro que se obtendrán buenos resultados; sin embargo, la seguridad absoluta sólo se tendrá cuando 3 Información consultada del libro Diseño de Estructuras de Acero, Método LRFD; Jack C. McCormac; 2000 Editorial ALFAOMEGA S.A se utilicen inspectores capaces y calificados. Para lograr una buena soldadura existe una serie de factores entre los que pueden mencionarse la selección apropiada de electrodos, corriente y voltaje; propiedades del metal base y de aportación; posición de la soldadura. La práctica usual en los trabajos grandes es emplear soldadores que tienen certificados que muestran sus calificaciones. Además, no es mala práctica que cada soldador ponga una marca de identificación en cada una de sus soldaduras, de modo que las personas que muy a menudo realizan un mal trabajo puedan ser localizadas. Esta práctica probablemente mejore la calidad general del trabajo realizado. Inspección visual Otro factor que ayudará a los soldadores a realizar un mejor trabajo, es justamente la presencia de un inspector que ellos consideren que sabrá apreciar un buen trabajo cuando lo vea. Para hacer de un hombre un buen inspector, es conveniente que él mismo haya soldado y que haya dedicado bastante tiempo a observar el trabajo de buenos soldadores. A partir de esta experiencia, él será capaz de saber si un soldador está logrando la fusión y penetración satisfactorias. También debe reconocer buenas soldaduras en su forma, dimensiones y apariencia general. Por ejemplo, el metal en una buena soldadura se aproximará a su color original después de enfriarse. Si se ha calentado demasiado, tendrá un tono mohoso o apariencia rojiza. Puede utilizar diversas escalas y escantillones para verificar las dimensiones y formas de la soldadura. La inspección visual de un hombre capaz, probablemente dará una buena indicación de la calidad de las soldaduras, pero no es una fuente de información perfecta por lo que hace a la condición interior de la soldadura. Existen diversos métodos para determinar la calidad interna o sanidad de una soldadura. Estos métodos incluyen: tinturas penetrantes y partículas magnéticas, ensayos con ultrasonido y procedimientos radiográficos, los cuales permiten descubrir defectos internos tales como porosidades, faltas de fusión o presencia de escorias. Líquidos penetrantes Diversos tipos de tinturas pueden extenderse sobre las superficies de soldadura; estos líquidos penetrarán en cualquier defecto como grietas que se encuentren en la superficie y sean poco visibles; después de que la tintura ha penetrado en las grietas, se limpia el exceso de ésta y se aplica un polvo absorbente, el cual hará que la
tintura salga a la superficie y revelará la existencia de la grieta, delineándola en forma visible al ojo humano. Una variante de este método consiste en usar un líquido fluorescente, que una vez absorbido se hace brillantemente visible bajo el examen con luz negra. Partículas magnéticas En este proceso, la soldadura por inspeccionar se magnetiza eléctricamente, los bordes de las grietas superficiales o cercanas a la superficie se vuelven polos magnéticos (norte y sur a cada lado de la grieta) y si se esparce polvo seco de hierro o un líquido con polvo en suspensión, el fantasma magnético es tal que queda detectada la ubicación, forma y aun tamaño de la grieta. La desventaja del método es que en caso de una soldadura realizada con cordones múltiples, el método debe aplicarse para cada cordón. Prueba ultrasónica En años recientes, la industria del acero ha aplicado el ultrasonido a la manufactura del acero; si bien el equipo es costoso, el método es bastante útil también en la inspección de soldadura. Las ondas sónicas se envían a través del material que va a probarse y se reflejan desde el lado opuesto de éste; la onda reflejada se detecta en un tubo de rayos catódicos; los defectos en la soldadura afectan el tiempo de transmisión del sonido y el operador puede leer el cuadro del tubo, localizar las fallas y conocer qué tan importantes son. Procedimientos radiográficos Los métodos radiográficos, que son más costosos, pueden utilizarse para verificar soldaduras ocasionales en estructuras importantes. Mediante estas pruebas es posible realizar una buena estimación del porcentaje de soldaduras malas en una estructura. El uso de máquinas de rayos-X portátiles, donde el acceso no es un problema y el uso de radio o cobalto radiactivo para tomar fotografías, son métodos de prueba excelentes pero costosos. Resultan satisfactorios en soldaduras a tope (por ejemplo; soldadura de tuberías importantes de acero inoxidable en los proyectos de energía atómica) pero no son satisfactorios para soldaduras de filete, ya que las fotografías Son difíciles de interpretar. Una desventaja adicional de estos métodos es el peligro de la radiactividad. Deben utilizarse procedimientos cuidadosos para proteger tanto a los técnicos como a los trabajadores cercanos. En el trabajo de las construcciones normales, este peligro posiblemente requiera la inspección nocturna cuando sólo unos pocos trabajadores se encuentran cerca del área de inspección. (Por lo general se requerirá una estructura muy grande o importante antes de que el uso extremadamente costoso del material radiactivo pueda justificarse.) Una conexión soldada, bien hecha, puede resultar mucho más resistente (tal vez 1½ o 2 veces) que las partes conectadas como consecuencia, la resistencia real es mucho mayor que la requerida por las especificaciones. Las causas de esta resistencia adicional son las siguientes: los electrodos se fabrican con acero especial, el metal se funde eléctricamente (tal como en la manufactura de los aceros de alta calidad) y la rapidez de enfriamiento es mayor. Por todo esto es poco probable que un soldador haga una soldadura con menor resistencia que la requerida por el diseño. TIPOS DE SOLDADURA Aunque se dispone tanto de soldadura con gas como con arco, casi toda la soldadura estructural es de arco. En 1801, Sir Humphry Davy descubrió cómo crear un arco eléctrico al acercar dos terminales de un circuito eléctrico de voltaje relativamente alto. Aunque por lo general se le da crédito por el descubrimiento de la soldadura moderna, en realidad pasaron muchos años, antes de que la soldadura se efectuara con el arco eléctrico. (Su trabajo fue de la mayor importancia para el mundo estructural moderno, pero es interesante saber que mucha gente opina que su mayor descubrimiento no fue el arco eléctrico, sino más bien un asistente de laboratorio cuyo nombre era Michael Faraday.) Varios europeos idearon soldaduras de uno u otro tipo en la década de 1880 con el arco eléctrico, mientras que en Estados Unidos la primera patente para soldadura de arco fue expedida a favor de Charles Coffin, de Detroit, en 1889. En la soldadura de arco eléctrico, la barra metálica que se usa, denominada electrodo, se funde dentro de la junta a medida que ésta se realiza. Cuando se usa soldadura por gas, es necesario introducir una barra metálica conocida como llenador o barra de soldar. En la soldadura por gas, en la boquilla de un maneral o soplete, ya sea manejado por el soldador o por una máquina automática, se quema una mezcla de oxígeno con algún tipo adecuado de gas combustible; el gas que se utiliza comúnmente en soldadura estructural, es acetileno, y el proceso recibe el nombre de soldadura oxiacetilénica. La flama producida puede utilizarse tanto para corte de metales como para soldar. La soldadura
por gas es muy fácil de aprender y el equipo necesario para efectuarla es relativamente barato. Sin embargo, es un proceso algo lento comparado con algunos otros y normalmente se usa para trabajos de reparación y mantenimiento y no para la fabricación y montaje de grandes estructuras. En la soldadura por arco se forma un arco eléctrico entre las piezas que se sueldan y el electrodo lo sostiene el operador con algún tipo de maneral o una máquina automática. El arco es una chispa continua, entre el electrodo y las piezas que se sueldan, provocando la fusión. La resistencia del aire o gas entre el electrodo y las piezas que se sueldan, convierte la energía eléctrica en calor. Se produce en el arco una temperatura que fluctúa entre los 6000 y 10000 °F (3200 y 5500°C). A medida que el extremo del electrodo se funde, se forman pequeñas gotitas o globulitos de metal fundido, que son forzadas por el arco hacia las piezas por unir, penetrando en el metal fundido para formar la soldadura. El grado de penetración puede controlarse con precisión por la corriente consumida. Puesto que las gotitas fundidas de los electrodos, en realidad son impulsadas en la soldadura, la soldadura de arco puede usarse con éxito en trabajos en lo alto. El acero fundido en estado líquido puede contener una cantidad muy grande de gases en solución, y si no hay protección contra el aire circundante, aquél puede combinarse químicamente con el oxígeno y el Nitrógeno. Después de enfriarse, las soldaduras quedarán relativamente porosas debido a pequeñas bolsas formadas por los gases. Esas soldaduras son relativamente quebradizas y tienen mucha menor resistencia a la corrosión. Una soldadura debe protegerse utilizando un electrodo recubierto con ciertos compuestos minerales. El arco eléctrico hace que el recubrimiento se funda, creando un gas inerte o vapor alrededor del área que se suelda. El vapor actúa como un protector alrededor del metal fundido y lo protege de quedar en contacto directo con el aire circundante. También deposita escoria en el metal fundido, que tiene menor densidad que el metal base y sale a la superficie, protegiendo a la soldadura del aire mientras se enfría. Después del enfriamiento, la escoria puede removerse fácilmente con una piqueta, o con un cepillo de alambre (esa remoción es indispensable antes de la aplicación de la pintura o de otra capa de soldadura). En la siguiente figura, se muestran los elementos del proceso de soldadura por arco protegido. Este esquema se tomó del Procedure Handbook of Arc Welding Design & Practice (Manual de procedimientos para el diseño y práctica de la soldadura por arco), publicado por la Lincoln Electric Company. El tipo de electrodo utilizado es muy importante, y afecta decididamente las propiedades de la soldadura tales como resistencia, ductilidad y resistencia a la corrosión. Se fabrican un buen número de diferentes tipos de electrodos, y el tipo por utilizar en cierto trabajo depende del tipo de metal que se suelda, la cantidad de material que se necesita depositar, la posición del trabajo, etc. Los electrodos se dividen en dos clases generales los electrodos con recubrimiento ligero y los electrodos con recubrimiento pesado. Los electrodos con recubrimiento pesado se utilizan normalmente en la soldadura estructural, porque al fundirse sus recubrimientos se produce una protección de vapor o atmósfera muy satisfactoria alrededor del trabajo, así como escoria de protección. Las soldaduras resultantes son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos con recubrimiento ligero. Cuando se usan electrodos con recubrimiento ligero, no se intenta prevenir la oxidación y no se forma escoria. Los electrodos se recubren ligeramente con algún estabilizador químico del arco, tal como la cal. Otro tipo de proceso es la soldadura por arco sumergido (o escondido). En este proceso el arco se cubre con un montón de material fusible granular por lo que queda oculto a la vista. Un electrodo metálico desnudo se desenrolla de un carrete, se funde y se deposita como material de aportación o relleno. Las soldaduras por arco sumergido (SAS) se realizan rápida y eficientemente, son de gran calidad, con alta resistencia al impacto y a la corrosión y muestran muy buena ductilidad. Además, tienen una mayor penetración, por lo que el área efectiva para resistir cargas es mayor. Un gran porcentaje de las soldaduras hechas en estructuras de puentes es SAS. Si se usa un solo electrodo, el tamaño de la soldadura que se obtiene con un solo pase es limitada. Sin embargo, pueden usarse múltiples electrodos, sin límite en el tamaño de la soldadura. La posición de trabajo para la SAS debe ser plana u horizontal. CLASIFICACIÓN DE LAS SOLDADURAS Existen tres clasificaciones para las soldaduras; se b asan en el tipo de soldadura realizada, posición de las soldaduras y tipo de junta. Soldaduras de Filete
Las pruebas han mostrado que las soldaduras de filete son más resistentes a la tensión y a la compresión que al corte, de manera que los esfuerzos determinantes en soldaduras de filete que se establecen en las especificaciones para soldadura, son esfuerzos de corte. Cuando sea práctico usar soldadura de filete es conveniente arreglar las conexiones de modo que estén sujetas únicamente a esfuerzos de corte, y no a la combinación de corte y tensión, o corte y compresión. Cuando las soldaduras de filete se prueban a la ruptura, parecen fallar por corte en ángulos de aproximadamente 45° a través de la garganta. Por consiguiente, su resistencia se supone igual al esfuerzo de corte permisible por el área teórica de la garganta de la soldadura. El grueso teórico de la garganta de diversas soldaduras de filete se muestra en la siguiente figura. El área de la garganta es igual al grueso teórico de ésta por la longitud de la soldadura. En esta figura, la raíz de la soldadura es el punto donde las superficies de las caras de las piezas de metal original se intersecan, y la garganta teórica de la soldadura es la distancia más corta de la raíz de la soldadura a la superficie externa de ésta. Para el filete de 45 o o de lados iguales, el grueso de la garganta es 0.707 veces. El tamaño de la soldadura, pero tiene diferentes valores para soldaduras de filete de lados desiguales. La soldadura de filete de preferencia debe tener una superficie plana o ligeramente convexa, aunque la convexidad de la soldadura no se sume a su resistencia calculada. A primera vista, la superficie cóncava podría parecer la forma ideal para la soldadura de filetes porque aparentemente los esfuerzos podrían fluir suave y uniformemente alrededor de la esquina con poca concentración de esfuerzo. La experiencia de años ha demostrado que los cordones de paso simple de forma cóncava, tienen gran tendencia a agrietarse por efecto del enfriamiento y este factor es de más importancia que el efecto alisador de esfuerzos debido a la forma. (a) Superficie convexa. (b) Superficie cóncava. ranura en V, y de soldaduras de ranura en doble-V. En estas dos soldaduras, los miembros se biselan o preparan antes de soldarse, para permitir la penetración total de la soldadura (ver cuadro tipos de juntas). Se dice que las soldaduras de ranura tienen refuerzo. El refuerzo es metal de aportación que hace mayor la dimensión de la garganta que la del espesor del material soldado. En función del refuerzo, las soldaduras de ranura se llaman soldaduras de 100%, 125%, 150% etc., según sea el espesor extra en la soldadura. Existen dos razones principales para tener refuerzo, que son: 1 El refuerzo de cierta resistencia extra porque el metal adicional contrarresta los poros y otras irregularidades, 2 Al soldador le es más fácil realizar una soldadura un poco más gruesa que el material soldado. El soldador tendría dificultad, si no es que una tarea imposible, para realizar soldaduras perfectamente lisas, sin que hubiera partes ni más gruesas ni más delgadas que el material soldado. Es indudable que el refuerzo origina soldadura de ranura más fuertes, cuando van a estar sujetas a cargas relativamente estáticas. Sin embargo, cuando la conexión va a estar a cargas repetidas y vibratorias, el refuerzo no resulta tan satisfactorio porque las concentraciones de esfuerzos parecen desarrollarse en el refuerzo y contribuyen a una falla más rápida. Para tales casos, una práctica común es suministrar refuerzo y luego rebajarlo enrasándolo con el material conectado. En páginas anteriores tocamos el tema tipos de juntas donde se muestra la preparación que se le debe dar a cada material según el espero y el tipo de soldadura a aplicar. En alguno casos se hace necesaria la utilización de elementos cubrejuntas con el fin no transmitir cargas directas a la soldadura, y por el contrario sean esto elemento los encargado de transmitir esfuerzo a los otros componentes de las juntas. Soldadura pequeños o en los que los miembros fueron fabricados un poco más largos y cortados en la obra a las longitudes necesarias. En ocasiones, las conexiones se diseñan de manera que las soldaduras de ranura no se extienden sobre el espesor total de las partes conectadas. Estas soldaduras se denominan de penetración parcial. En las especificaciones se presentan requisitos especiales de diseño para estas soldaduras. RESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS4 El esfuerzo en una soldadura se considera igual a la carga P dividida entres el área de la garganta efectiva de la soldadura. Este método para determinar la resistencia de las soldaduras de filete, se usa sin tomar en cuenta la dirección de la carga. Las pruebas han demostrado que los filetes transversales son un tercio más resisten que las soldaduras de filete longitudinales, pero este hecho no es reconocido por la mayor parte de las
especificaciones, con el fin de simplificar los cálculos. Una de las razones por la cual los filetes transversales son más resistentes es que el esfuerzo está distribuido más uniformemente que en los filetes longitudinales, pues en los filetes longitudinales los esfuerzos mayores están en los extremos de donde se aplican las cargas y dependen mucho de la calidad y uniformidad de la soldadura aplicada5. REQUISITOS DEL LRFD En las soldaduras el material del electrodo deberá tener propiedades del metal base. Si las propiesdades son comparables se dice que el metal de aportación es compatible con el metal base, en la siguientes 4 Información consultada del libro Diseño de Estructuras de Acero, Método LRFD; Jack C. McCormac; 2000 Editorial ALFAOMEGA S.A 5 Información consultada del libro Diseño de Estructuras de Acero, Método LRFD; Jack C. McCormac; 2000 Editorial ALFAOMEGA S.A tabla tomada de la (tabla 4.1.1 de la AWS D1.1) se proporciona información relativa a los metales de soldadura compatibles. La tabla 12.3 de las especificaciones LRFD, proporciona las resitencias nominales de varios tipos de la soldadura incluyendo las de filete, de tapón, de mueca y las de ranura con penetración completa y parcial. Las resistencias de diseño de una soldadura especifica se toma como el menor de los valores ØFw (Fw es la resistencia nominal de la soldadura) y ØFBM (FBM es la resistencia nominal del metal base) Tabla 4.1.1 de la AWS D1.1 Tipos de soldaduras y Material Factor Ø de Resistencia nominal Nivel de resistencia esfuerzos resistencia FBM o FW requerido Soldadura de ranura con penetración completa Tensión nominal al área efectiva Base 0.90 Fy Debe usarse soldadura “compatible” Compresión normal al Base 0.90 Fy área efectiva. Puede usarse un metal Tensión o compresión paralela al eje de la soldadura de aportación (electrodo) con un nivel o menor que el “compatible”
Cortante en el área Base; electrodo 0.90 0.60 Fy efectiva de soldadura 0.80 0.60 FEXX Soldadura de ranura con penetración parcial Compresión nominal al Base 0.90 Fy área efectiva Puede usarse un metal Tensión o compresión de aportación paralela al eje de la soldadura.d (electrodo) con un nivel de resistencia igual o menor que el Cortante paralela al eje Base; electrodo 0.75 0.60 FEXX
de la soldadura de soldadura “comnpatible” Tensión normal al área Base; electrodo 0.90 Fy efectiva de soldadura 0.80 0.60 FEXX Soldadura de filete Esfuerzo en el área Base; electrodo 0.75 0.60 FEXX Puede usarse un metal efectiva de soldadura de aportación (electrodo) con un nivel Tensión o compresión Base 0.90 FY paralela al eje de la de resistencia igual o soldadura. menor que el “compatible”
Cortante paralelo a las superficies de contacto (sobre el área efectiva) Base; electrodo de soldadura 0.75 0.60FEXX Puede usarse un metal de aportación (electrodo) con un nivel de resistencia igual o menor que el “compatible” Para la soldadura de filete la resistencia nominal por esfuerzo en el área efectiva de las soldadura es 0.60 FEXX (FEXX es la resistencia por clasificación del metal base) y Ø es igual a 0.75. si se tiene tensión o compresión paralela al eje de la soldadura, la resistencia nominal del metal base es Fy y Ø es igual a 0.90. la resistencia de diseño por cortante de los mienbor conectados es ØFnAns donde Ø=0.75, Fn = 0.6Fu y Ans es el área neta sujeta a cortante. Los electrodos para la soldadura por arco protegido se designan como E60XX, E70XX… en este sistema de
clasificación la letra E significa Electrodo para soldadur a eléctrica y los 2 primero dígitos indican la resistencia máxima a la tensión de la soldadura en KPSS (Kilo libra por pulgada cuadrada). Los dígitos restantes designan la posición para soldar, el tipo de corriente y la polaridad de la misma. Información necesaria para el empleo correcto de un electrodo especifico. Además de los esfuerzos nominales dados en la anterior tabla existen otras recomendaciones de la LRFD aplicables a la soldadura; algunas de las más importantes son las siguientes: 1. La longitud mínima de una soldadura de filete no debe ser menor de 4 veces la dimensión nominal del lado de la soldadura. Si su longitud real es menor de este valor, el grueso de la soldadura efectiva debe reducirse a ¼ de la longitud de la soldadura. 2. El tamaño máximo de una soldadura de filete a lo largo del material menor de ¼” de gru eso debe ser igual la
grueso del material. Para materiales más gruesos, no debe ser mayor que el espesor del material menos un 1/16”, a menos que la soldadura se arregle especialmente para dar un espesor completo de la garganta. Para una placa con un espesor de ¼” o mayor es conveniente terminar la soldadura por lo menos 1/16” antes del
borde para que el inspector pueda ver claramente el borde de la placa y determinar con exactitud las dimensiones de la garganta.
3. los filetes permisibles mínimo según la LRFD se dan en la siguiente tabla (tabla 12.5 de las especificaciones LRFD). Estos valores entre 1/8” para material de ¼” de espesor o menor para la soldadura es de aproximadamente 1/8” y el tamaño que probablemente resulta más económico es de alrededor de ¼” o 5/16”. La soldadura de 5/16” es aproximadamente la máxima que se puede hacer en una sola pasada con el proceso de arco protegido y la de ½” cuando se usa el proceso de arco sumergido.
Espesor del material de la parte unidad con Tamaño mínimo de la soldadura de filete mayor espesor (pulgadas) (pulgada) Hasta ¼” inclusive 1/8” Mayor de ¼” hasta ½” inclusive 3/16” Mayor de ½” hasta ¾ inclusive ¼” Mayor de ¾” 5/16”
son muy útiles en la reducción de concentraciones de esfuerzos que ocurren en las extremo de la soldadura, sobre todo para conexiones donde hay vibración considerable y excentricidad en la carga. Las especificaciones LRFD, sección 12.2ª, establecen que la longitud de la una soldadura de filete incluirá las longitudes de remate. 5. Cuando se usan soldadura de filetes longitudinales para la conexión de placas o barras, sus longitudes no deben ser menores que la distancia perpendicular entre ellas, debido al regazo del cortante. Además, la distancia entre soldadura de filete no deben ser mayor de ocho pulgadas en las conexiones de extremo, a menos que el miembro se diseñe con base en el área efectiva de acuerdo con la especificación LRFD B3. 6. En juntas traslapadas, el traslado de mínimo es igual a cinco veces el espesor de la parte más delgada conectada, pero no debe ser menor de una pulgada. El propósito de éste trasplante mínimo es impedir que la unta durante excesivamente al aplicarse las cargas. SELECCIÓN DEL ELECTRODO ADECUADO Para escoger el electrodo adecuado es necesario analizar las condiciones de trabajo en particular y luego determinar el tipo y diámetro de electrodo que más se adapte a estas condiciones. Este análisis es relativamente simple, si el operador se habitúa a considerar los siguientes factores: 1. Naturaleza del metal base. 2. Dimensiones de la sección a soldar. 3. Tipo de corriente que entrega su máquina soldadora. 4.
En qué posición o posiciones se soldará. 5. Tipo de unión y facilidad de fijación de la pieza. 6. Si el depósito debe poseer alguna característica especial, como son: resistencia a la corrosión, gran resistencia a la tracción, ductilidad, etc. 7. Si la soldadura debe cumplir condiciones de alguna norma o especificaciones especiales. Después de considerar cuidadosamente los factores antes indicados, el usuario no debe tener dificultad en elegir un electrodo, el cual le dará un arco estable, depósitos parejos, escoria fácil de remover y un mínimo de salpicaduras, que son las condiciones esenciales para obtener un trabajo óptimo SEGURIDAD EN SOLDADURA AL ARCO6 Cuando se realiza una soldadura al arco durante la cual ciertas partes conductoras de energía eléctrica están al descubierto, el operador tiene que observar con especial cuidado las reglas de seguridad, a fin de contar con la máxima protección personal y también proteger a las otras personas que trabajan a su alrededor. En la mayor parte de los casos, la seguridad es una cuestión de sentido común. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas: Protección Personal Siempre utilice todo el equipo de protección necesario para el tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en: 1. Máscara de soldar, Protege los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas. 2. Guantes de cuero, tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas. 3. Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas del arco. Para algunos tipos de soldadura se hace necesario la utilización de delantales con alma de plomo para evitar que los rayos X penetren. 4. Polainas y casaca de cuero, cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y sobre cabeza, deben usarse estos aditamentos, para evitar las severas quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido. 5. 5. Zapatos de seguridad, que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras. 6.
Gorro, protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones. IMPORTANTE: Evite tener en los bolsillos todo material inflamable como fósforos, encendedores o papel celofán. No use ropa de material sintético, use ropa de algodón. Protección de la vista La protección de la vista es un asunto tan importante que merece consideración aparte. El arco eléctrico que se utiliza como fuente calórica y cuya temperatura alcanza sobre los 4.000°C, desprende radiaciones visibles y no visibles. Dentro de estas últimas, tenemos aquellas de efecto más nocivo como son los rayos ultravioletas e infrarrojos. El tipo de quemadura que el arco produce en los ojos no es permanente, aunque sí es extremadamente dolorosa. Su efecto es como “tener arena caliente en los ojos”. Para evitarla, debe utilizarse un
lente protector (vidrio inactínico) que ajuste bien y, delante de éste, para su protección, siempre hay que mantener una cubierta de vidrio transparente, la que debe ser sustituida inmediatamente en caso de deteriorarse. A fin de asegurar una completa protección, el lente protector debe poseer la densidad adecuada al proceso e intensidad de corriente utilizada. La siguiente tabla le ayudará a seleccionar el lente adecuado. 6 Tomado de un manual de soldadura de un Proveedor local (INDURA) Influencia de los rayos sobre el ojo humano Grafico de operario de soldadura con indumentaria adecuada PROCESOS Corriente en Amperes 10 15 20 30 40 60 80 100 125 150 175 200 225 250 275 300 350 400 450 500 Arco manual 9 10 11 12 13 14 Sistema MIG Espesores Altos 10 11 12 13 14 Sistema MIG Espesores bajos 10 11 12 13 14 Sistema TIG 9 10 11 12 13 14 Sistema MIG con CO2 10 11 12 13 14 15 Torchado arco-aire 10 11 12 13 14 15 ningún trabajo se haga en los cables, interruptores, controles, etc., antes de haber comprobado que la máquina ha sido desconectada de la energía, abriendo el interruptor para desenergizar el circuito. Cualquier inspección en la máquina debe ser hecha cuando el circuito ha sido desenergizado. Línea a Tierra: Todo circuito eléctrico debe tener una línea a tierra para evitar que la posible formación de corrientes parásitas produzca un choque eléctrico al operador, cuando éste, por ejemplo, llegue a poner una mano en la carcaza de la máquina. Nunca opere una máquina que no tenga su línea a tierra. Cambio de Polaridad: El cambio de polaridad se realiza para cambiar el polo del electrodo de positivo (polaridad invertida) a negativo (polaridad directa). No cambie el selector de polaridad si la máquina está operando, ya que al hacerlo saltará el arco eléctrico en los contactos del interruptor, destruyéndolos. Si su máquina soldadora no tiene selector de polaridad, cambie los terminales cuidando que ésta no esté energizada. Cambio del rango de amperaje:
En ninguna máquina se recomienda efectuar cambios de rango cuando se está soldando, esto puede producir daños en las tarjetas de control, u otros componentes tales como tiristores, diodos, transistores, etc. Circuito de Soldadura: Cuando no está en uso el porta electrodos, nunca debe ser dejado encima de la mesa o en contacto con cualquier otro objeto que tenga una línea directa a la superficie donde se suelda. El peligro en este caso es que el portaelectrodo, en contacto con el circuito a tierra, provoque en el transformador del equipo un corto circuito. La soldadura no es una operación riesgosa si se respetan las medidas preventivas adecuadas. Esto requiere un conocimiento de las posibilidades de daño que pueden ocurrir en las operaciones de soldar y una precaución habitual de seguridad por el operador.
Riesgos de Incendio: Nunca se debe soldar en la proximidad de líquidos inflamables, gases, vapores, metales en polvo o polvos combustibles. Cuando el área de soldadura contiene gases, vapores o polvos, es necesario mantener perfectamente aireado y ventilado el lugar mientras se suelda. Nunca soldar en la vecindad de materiales inflamables o de combustibles no protegidos. Ventilación Soldar en áreas confinadas sin ventilación adecuada puede considerarse una operación arriesgada, porque al consumirse el oxígeno disponible, a la par con el calor de la soldadura y el humo restante, el operador queda expuesto a severas molestias y enfermedades. Humedad La humedad entre el cuerpo y algo electrificado forma una línea a tierra que puede conducir corriente al cuerpo del operador y producir un choque eléctrico. El operador nunca debe estar sobre una poza o sobre suelo húmedo cuando suelda, como tampoco trabajar en un lugar húmedo. Deberá conservar sus manos, vestimenta y lugar de trabajo continuamente secos. Seguridad en Soldadura de Estanques Soldar recipientes que hayan contenido materiales inflamables o combustibles es una operación de soldadura extremadamente peligrosa. A continuación se detallan recomendaciones que deben ser observadas en este tipo de trabajo: a) Preparar el estanque para su lavado: La limpieza de recipientes que hayan contenido combustibles debe ser efectuada sólo por personal experimentado y bajo directa supervisión. No debe emplearse hidrocarburos clorados (tales como tricloroetileno y tetracloruro de carbono), debido a que se descomponen por calor o radiación de la soldadura, para formar fosfógeno, gas altamente venenoso. b) Métodos de lavado: La elección del método de limpieza depende generalmente de la sustancia contenida. Existen tres métodos: agua, solución química caliente y vapor. c) Preparar el estanque para la operación de soldadura: Al respecto existen dos tratamientos: •
Agua •
Gas CO2-N2 El proceso consiste en llenar el estanque a soldar con alguno de éstos fluidos, de tal forma que los gases inflamables sean desplazados desde el interior. COSTO DE LA SOLDADURA Cada trabajo de soldadura presenta al diseñador y calculista sus propias características y dificultades, por lo cual, el modelo de costos que a continuación se desarrolla, propone un rango de generalidad amplio que permite abarcar cualquier tipo de aplicación. Por otro lado, se intenta enfocar el problema con un equilibrio justo entre la exactitud y la simplicidad, es decir proponiendo fórmulas de costos de fácil aplicación, aun cuando ello signifique eliminar términos de incidencia leve en el resultado buscado. Pmd (Kg ) ·rodo ValorElect ( $ Kg) rodoCostoElect = m %Eficiencia Pmd: % Eficiencia: () ·O ValorM + G G ( $ hr) .. m O CostoM -G G = .. . () · O F () · () · ValorGas( 3) m CostoGas = m () . nteCostoFunde = () · Uso F (%) · VF (
Kg )m Peso de material deposita el cual se calcula de acuerdo al espesor de material a unir lo que también es igual al producto del área seccional * Longitud del cordón de soldadura * Densidad del material de aporte Es la relación entre el peso del metal depositado y la cantidad de electrodos usados para lograr ese deposito. Proceso % Eficiencia Arco manual 60-70 Mig Sólido 90 MIG Tubular con protección 83 MIG tubular sin protección 79 TIG 95 Arco Sumergido 98 VD Velocidad de deposición (Cantidad de material de aporte depositado en una unidad de tiempo) Factor de Operación Se define como la relación entre el tiempo en que ha existido arco y el tiempo real o tiempo total pagado. Flujo Gas Cantidad de gas necesario para protección por unidad de tiempo. G.G
Gastos generales del proceso de soldadura.
Factor de Uso de Fundente
Cantidad de fundente efectivamente empleado por kg. de alambre depositado.
En el diseño o fabricación de cualquier componente, hay tres consideraciones fundamentales que deben estar siempre presentes. Eficiencia, costo y apariencia. Es especialmente importante, cuando el costo es alto o cuando representa una proporción significativa del total estimado para un proyecto o un contrato. Como la soldadura está relacionada directamente a otras operaciones, nunca debe ser considerada y costeada aisladamente. Cualquier operación de fabricación de productos incluye generalmente: 1. Abastecimiento y almacenamiento de materias primas. 2. Preparación de estos materiales para soldadura, corte, etc. 3. Armado de los componentes. 4. Soldadura. 5. Operaciones mecánicas subsecuentes. 6.
Tratamientos Térmicos. 7. Inspección. Dado que cada una de estas operaciones representa un gasto, en algunas ocasiones el costo de material, costo de soldadura y operaciones mecánicas representan 30%, 40% y 15% respectivamente del costo total; el costo de las tres últimas operaciones constituye sólo un 15% del total. Es por lo tanto evidente, que la operación de soldadura misma es importante y debe ser adecuadamente costeada y examinada en detalle, para determinar donde efectuar reducciones efectivas de costo. El único consumible cuyo costo no ha sido considerado es la energía eléctrica. Para todos los procesos de soldadura por fusión, puede ser considerado aproximadamente como 4,0 KW hr/kg. de soldadura de acero depositado. Esto toma en cuenta la pérdida de energía Composición del Costo de Soldadura Los principales componentes del costo de soldadura son: a) Costo de Consumibles (electrodo, fundente gases de protección, electricidad, etc.) b) Costo de Mano de Obra. c) Gastos Generales. Los dos primeros items son costos directos de soldadura. Sin embargo, gastos generales incluye numerosos items indirectamente asociados con la soldadura, como son: depreciación, manutención, capacitación de personal, supervisión técnica, etc. Costo de Consumibles Al considerar que existen numerosos procesos de soldadura y que cada uno tiene rendimientos diferentes, la cantidad total de consumibles que deben ser adquiridos varía considerablemente entre uno y otro. Costo Mano de Obra Con excepción de ciertas aplicaciones semi-automáticas y automáticas, el costo de mano de obra, hoy en día, representa la proporción más significativa del costo total en soldadura. El costo de mano de obra para producir una estructura soldada, depende de la cantidad de Soldadura necesaria, Velocidad de Deposición, Factor de Operación y Valor de Mano de Obra. El factor de operación Ha sido definido como la razón entre el tiempo real de arco y tiempo total que se paga al operador expresado en porcentaje. Así el intervalo de factores de operación, dependerá del proceso de soldadura y su aplicación. El diseño de la unión decide la cantidad de soldadura requerida y a menudo la intensidad de energía que se debe emplear al soldar. Sin embargo, los dos principales items que controlan los costos de mano de obra son velocidad de deposición y factor de operación. PROBLEMAS Y DEFECTOS COMUNES EN LA SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO7 PROCESOS DE SOLDADURA La mayor parte de procesos de soldadura se pueden separar en dos categorías: soldadura por presión, que se realiza sin la aportación de otro material mediante la aplicación de la presión suficiente y normalmente ayudada con calor, y soldadura por fusión, realizada mediante la aplicación de calor a las superficies, que se funden en la zona de contacto, con o sin aportación de otro metal. En cuanto a la utilización de metal de aportación se distingue entre soldadura ordinaria y soldadura autógena. Esta última se realiza sin añadir ningún material. La
soldadura ordinaria o de aleación se lleva a cabo añadiendo un metal de aportación que se funde y adhiere a las piezas base, por lo que realmente éstas no participan por fusión en la soldadura. Se distingue también entre soldadura blanda y soldadura dura, según sea la temperatura de fusión del metal de aportación empleado; la soldadura blanda utiliza metales de aportación cuyo punto de fusión es inferior a los 450 ºC, y la dura, m etales con temperaturas superiores. Soldadura con Gas (oxiacetileno) (a) Vista general y (b) sección longitudinal de un soplete para soldadura con oxiacetileno. Se abre primero la válvula de acetileno; el gas se enciende con un chispero o una llama piloto. A continuación se ajusta la válvula del oxígeno y se ajusta la llama. (c) Equipo básico para soldar con oxígeno y combustible gaseoso. Para asegurar que las conexiones sean correctas, todas las roscas para el acetileno son izquierdas, mientras que para el oxígeno son derechas. En general, los reguladores de oxígeno se pintan de verde y los de acetileno de rojo. SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO (SMAW) 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. El circuito básico para soldadura con arco. FACTORES PARA MANEJAR PROPIAMENTE EL PROCESO. Diámetro correcto del electrodo. Tipo de corriente apropiada Correcta selección de cantidad de corriente (amperaje y voltaje). Correcta longitud de arco. Correcta velocidad de soldeo. Ángulos correctos de aplicación. Soldadura con electrodo de carbón La mayoría de las soldaduras de arco se hacen ahora con electrodos metálicos. En la soldadura de electrodo de carbón, el arco produce una temperatura más alta que la llama de oxiacetileno y precisa metal de aporte. El proceso tiene el defecto de no protegen al metal caliente de la atmósfera. Aunque hay una variante de arco de carbón con gas que provee protección gaseosa. Dada la facilidad de control del arco, esta soldadura es útil para fundición de hierro y cobre. Soldadura con electrodo de metal En teoría esta soldadura funde el electrodo y el metal original, suministrando el aporte necesario y acelerando la soldadura La soldadura de arco con electrodos sin protección, consumibles, es dificultosa porque los arco tienden a ser inestables, razón por la cual se utiliza poco. Se desarrollaron dos variantes de este proceso: Soldadura con electrodo de tungsteno
Soldadura de arco de metal protegido Soldadura de arco de Tungsteno con gas (TIG) Principios del proceso con gas y arco de tungsteno (GTAW). Si se requiere metal de aporte, se alimenta al depósito desde una barra de aporte separada. La definición de la A W S para la soldadura de gas y arco de tungsteno llamada TIG, es un proceso de soldadura con arco que produce la unión mediante el calentamiento con un arco entre un electrodo de tungsteno y la pieza de trabajo. Puede emplearse o no metal de aporte. La protección se logra con gas o una mezcla de gases. En esencia, el electrodo de tungsteno no consumible es un soplete, un dispositivo de calentamiento. Debajo de la cubierta de gas protector, los metales que van a unirse pueden calentarse arriba de sus puntos de fusión para que el material de una pieza se una con el de la otra pieza; cuando se solidifica la zona fundida se produce la unificación. Además, puede utilizarse presión cuando los cantos que se van a unir estén cerca de su estado de fusión con objeto de ayudar a que se unan. Esta soldadura no requiere metal de aporte. Si la pieza de trabajo es demasiado gruesa para la simple fusión de los cantos colindantes y si se requiere de uniones de ranura o refuerzos tales como filetes, debe agregarse metal de aporte por medio de una barra de aporte alimentada dentro del depósito fundido en forma manual o mecánica. Tanto la punta del electrodo de tungsteno no consumible como la punta de la barra de aporte se mantienen debajo de la cubierta de gas protector conforme avanza la soldadura. En la soldadura automática el alambre de aporte es alimentado a lo largo de una guía dentro del depósito fundido. Cuando van a colocarse uniones gruesas a mano, una variante en el modo de alimentación es colocar o presionar la barra de aporte dentro o a lo largo de la unión y fundirla junto con los bordes de ésta. Con el proceso TIG y metal de aporte pueden soldarse todos los tipos estándar de uniones. Los materiales que pueden soldarse con el proceso TIG son casi todos los grados de aceras al carbono, aleación e inoxidables; aluminio y magnesio y la mayor parte de sus aleaciones; cobre y diversos latones y bronces; aleaciones de diversos tipos para altas temperaturas; numerosas aleaciones de revestimiento duro, y metales como titanio, zirconio, oro y plata. Este proceso está adaptado en especial para soldar materiales delgados cuando hay requisitos estrictos de calidad y acabado. Es uno de los pocos procesos adecuado para soldar objetos diminutos y de pared delgada, como cajas de transistores, diafragmas de instrumentos y fuelles de expansión delicados. Soldadura de arco de metal con gas (MIG) Principios del proceso de gas y arco metálico. Se alimenta un electrodo continuo de alambre macizo al arco protegido por gas. La soldadura con gas y arco metálico, llamada MIG, utiliza un electrodo continuo para el metal de aporte y para la protección, un suministro externo de gas o mezcla de gas. El gas protector, helio, argón, dióxido de carbono o mezclas de ellos, protege el metal fundido para que no reaccione con los componentes de la atmósfera. Aun cuando la protección con gas es eficaz para proteger el metal fundido de aire, se suelen emplear desoxidantes como aleaciones en los electrodos. A veces, se aplican recubrimientos delgados en los electrodos para estabilizar el arco u otros fines. También, pueden aplicarse películas de lubricante para aumentar la eficiencia de la alimentación del electrodo en equipo semiautomático. Pueden incluirse gases reactivos en las mezclas para acondicionamiento del arco. La soldadura MIG puede utilizarse con todos los metales comerciales importantes, como los aceros al carbono, de aleación, inoxidables, el aluminio, magnesio, cobre, hierro, titanio y zirconio. Es el proceso preferido para soldar aluminio, magnesio, cobre y muchas de las aleaciones de metales reactivos. Casi todos los tipos de hierro y acero pueden unirse con MIG, incluso el hierro libre de carbono y los aceros al bajo carbono y baja aleación, los aceros de alta resistencia enfriados por inmersión y templados, los hierros y aceros al cromo, los aceros al alto níquel y algunos de los aceros llamados de superaleación. Según sea el material, las técnicas y procedimientos para soldar pueden variar mucho. Por tanto, el dióxido de carbono o las mezclas de argón y oxígeno son adecuadas para proteger el arco cuando van a soldarse aceras al bajo carbono y baja aleación; mientras que el gas inerte puro puede ser esencial al soldar aceros de alta aleación. Con este proceso, el cobre, muchas de sus aleaciones y los aceros inoxidables se sueldan con éxito.
La soldadura es semiautomática con una pistola manual, en la cual se alimenta el electrodo en forma automática, o puede utilizarse equipo automático. Las pistolas o cabezas para soldar son similares a las utilizadas para la soldadura con núcleo de fundente y gas protector. Soldadura con Hidrogeno atómico. Se mantiene un arco de corriente alterna entre dos electrodos de tungsteno. El gas de hidrogeno es disociado en el arco, cuando este se pone en contacto con la base de metal se combina, abandonando importantes cantidades de calor. El gas hidrogeno alrededor de la soldadura provee la protección contra el oxigeno y Nitrógeno de la atmósfera. Esta soldadura es de alta calidad y es usada para aceros de alta aleación, usándose también para materiales muy delgados. Soldadura de arco sumergida. En esta soldadura el arco voltaico es mantenido debajo de un fundente granular. Puede usar corriente CA o CC. (CA: Corriente Alterna y CC: Corriente Continua) El fundente provee completa protección del metal fundido y, por lo tanto, se obtienen soldaduras de alta calidad. Como procedimiento básico el cabezal soldador se traslada a lo largo de la pieza automáticamente obteniéndose grandes velocidades de soldadura y por ende siendo posible soldar gruesas planchas y grandes volúmenes. Se la utiliza para construcción de barcos o tubos de acero de grandes diámetro o de tanques. Una variante de esta es el arco sumergido manual, en donde un cañón o embudo contiene el fundente, es sostenido y movido manualmente. Soldadura de flujo magnético Es una modificación de arco sumergido en donde se utiliza un fundente magnetizado por el campo eléctrico del electrodo de alambre originado por la corriente que fluye por el alambre. Tiene un control de cantidad de fundente mas preciso y virtualmente no hay fundente sin usar. Soldadura con perno Es un proceso de soldadura de arco donde la coalescencia es producida estableciendo un aro entre un perno metálico y la pieza, hasta que se produce la temperatura suficiente, y luego presionando el perno contra la pieza con suficiente presión para completar la unión. Se hace generalmente sin protección atmosférica. La terminación del perno se ahueca y el hueco se rellena con fundente de soldar. El operador tiene que colocar el perno y el casquillo de sujeción en la pistola, coloca la pistola en posición sobre la pieza y aprieta el gatillo. El ciclo es automático. Soldadura con Resistencia La soldadura de resistencia es producida por el calor obtenido de la resistencia de la pieza de trabajo a temperaturas más bajas. No hay fusión del metal, ya que la presión ejercida produce un forjado resultando de grano más fino la soldadura. La temperatura se obtiene en fracción de segundo por ende es muy rápida y económica y apropiada para la producción en masa. El calor se obtiene por el pasaje de corriente eléctrica a través de la pieza a soldar, usa corriente alterna. En este tipo de soldadura el control de la presión es de suma importancia dado que un exceso de presión hace que el material fundido salte de las superficies de empalme, y la baja presión provoca quemadura de las superficies y picadura de los electrodos. La corriente generalmente se obtiene de un transformador reductor. Soldadura por Rayo LASER La soldadura con rayo láser (LBW, de laser-beam welding, en inglés) usa un rayo láser de alto poder como fuente de calor, y produce una soldadura por fusión. Como el rayo se puede enfocar en un área muy pequeña, tiene gran densidad de energía y, por consiguiente, capacidad de penetración profunda. El rayo se puede dirigir, conformar y enfocar con precisión sobre la pieza. Por lo anterior, este proceso es adecuado especialmente para
soldar uniones profundas y delgadas, con relaciones normales de profundidad, ancho entre 4” y 10”. En la industria automotriz, la soldadura de componentes de transmisiones es su aplicación más difundida. Entre muchas otras aplicaciones está la soldadura de piezas delgadas para componentes electrónicos. El rayo láser se puede pulsar (en milisegundos) para tener aplicaciones como en soldadura por puntos de materiales delgados, con potencias hasta de 100 kW. Los sistemas de láser continuo de varios kW se usan para soldaduras profundas en secciones gruesas. Ventajas de la soldadura con rayo LASER Los procedimientos de soldadura con rayo láser producen soldaduras de buena calidad, con contracción y distorsión mínimas. Estas soldaduras tienen buena resistencia y en general son dúctiles y libres de porosidades. El proceso se puede automatizar, de tal modo que se use en diversos materiales con grosores hasta de 25 mm (1 pulg); es especialmente eficaz en piezas delgadas. En los metales y aleaciones que normalmente se sueldan están el aluminio, titanio, metales ferrosos, cobre, superaleaciones y los metales refractarios. Las velocidades de soldado van de 2.5 m/min hasta 80 m/min (8 a 250 pies/min), para metales delgados. Por la naturaleza del proceso, la soldadura puede efectuarse en lugares inaccesibles por otros medios. En la soldadura con rayo láser tiene especial importancia la seguridad, por los riesgos extremos a los ojos y a la piel; el LASER de estado sólido (YAG) son especialmente peligrosos. No se requiere un vacío, así que el rayo se puede transmitir por el aire. Los rayos láser se pueden conformar, manipular y enfocar ópticamente, usando fibras ópticas, por lo que el proceso se puede automatizar con facilidad. Los rayos no generan rayos X (y sí se generan con el haz de electrones). Es mejor la calidad de la soldadura y tiene menor tendencia a fusión incompleta, salpicaduras y porosidades, y produce menos distorsión. Como en otros sistemas análogos de soldadura automatizada, es mínima la destreza que se requiere en el operador. El costo de los equipos de soldadura láser va de 40,000 a 1 millón de dólares. Soldadura por Plasma La soldadura por arco de plasma (P.A.W.) es un proceso con muchos puntos comunes con el más conocido proceso T.I.G. de soldadura. La diferencia fundamental estriba en la forma que adopta el arco eléctrico, dado que en el proceso T.I.G. éste se crea libremente entre el electrón y la pieza, y tiene una forma cónica. En el caso del proceso P.A.W., el arco eléctrico pasa por un orificio de constreñimiento situado en la boquilla de la pistola, que da lugar a una columna de plasma de forma cilíndrica que concentra una gran densidad de energía. El nivel de energía conseguido a través del arco de plasma permite, en determinados casos, aumentar las velocidades de soldadura; en otros, aumenta el nivel de penetración de los cordones y, en general, permite una gran estabilidad del arco, desde valores inferiores a un Amperio (micro-plasma) hasta valores superiores a 300 Amperios (macro-plasma), así como un mejor control de la distorsión. Está compuesto por tres elementos principales y varios complementos auxiliares Características Soldadura longitudinal de tubos de diferentes aleaciones aplicada en instalaciones automatizadas con altas velocidades de producción cercanas a 1 m/min en función del espesor. Soldadura orbital de tuberías por refusión de bordes en tubos de hasta 6 mm de espesor con una sola pasada. Fabricación de recipientes de acero inoxidable para almacenamiento de diferentes productos Soldadura de grandes espesores en una sola pasada de materiales tales como titanio, cobre, níquel y aleaciones cromo-níquel utilizando la técnica de Key-hole
llegando a obtenerse valores de 15 mm en el caso de las aleaciones de titanio. Soldadura de convertidores catalíticos de tubos de escape para automoción Macrografía de unión realizado con plasma en aleación base Titanio de 17 mm. De espesor (1 sola pasada). Soldadura por fricción abrazadera para sujetar el electrodo. Incluye una válvula de oxígeno y las conexiones para fijar el cable de soldar y una manguera de oxígeno. Está equipado para manejar electrodo tubular hasta de 7.9mm (5/16") en este proceso se inicia el arco del modo normal y él oxigeno se alimenta a través del agujero central del electrodo para dar la sección de corte. Se emplean las mismas conexiones eléctricas que ya se mencionaron. EVALUACIÓN Aplicación práctica El anterior documento a pesar de nos ser totalmente de mi autoría resumen lo que necesita conocer un ingeniero mecánico sobre el proceso de soldadura de elementos, ya que este ocupa más o menos un 80% de las aplicaciones industriales y metalmecánica. Dejando a un lado tipos de uniones como los tornillos, remaches entre otros. A nivel profesional se considera que el tener buen conocimiento sobre un proceso de fabricación en especial, en este caso la soldadura, garantiza una excelente asesoría por parte del profesional y una buena supervisión en la industria. Este trabajo se enfoca hacia el estudiante de ingeniería cuya especialización sea el sector metalmecánico en el área de supervisión o de diseño, ya que no solo se enfoca al cálculo del tipo de soldadura sino que también toca la parte de procesos, para que el profesional pueda recomendar el proceso que mejor convenga. Aplicación Laboral Cuando estaba desarrollando este documento creía conocer todos los procesos y especificaciones de soldaduras, pero descubrí que me hacía mucho camino por recorrer, además me permitió ofrecer una buena asesoría a mis superiores y evaluar mejor, los planos que estaba elaborando, para proporcionarle a los operarios la información correcta en el momento que más lo necesitaban. Por eso considero necesario que el estudiante de ingeniería profundice más en este proceso, pero este documento se puede tomar como un manual para realizar correctamente los planos y seleccionar el proceso de soldadura que se económico y eficiente para la necesidad del momento. En la actualidad voy a presentar este trabajo como manual, para el departamento de diseño que estoy liderando, con el fin de que todos los planos y las decisiones que se tomen frente a este proceso, sean consultada en este manual antes de plasmarse y entregarse a los operarios. Así como también se entregará una copia al departamento de Seguridad Industrial, para que ellos hagan las recomendaciones necesarias a los operarios de soldadura en la empresa. Ventajas: 1. Reducción en reproceso por mala aplicación de soldaduras 2. Correcta selección del procesos antes durante y después de la aplicación de la soldadura 3.
Correcta representación gráfica en planos de fabricación 4. Reducción en la accidentalidad por la no adecuada selección de los elemento de protección o por falta de precaución al momento de usar los equipos de soldadura 5. Realización correcta de los cálculos de los cordones de soldadura a aplicar. Desventajas: 1. Demora en la toma de decisiones. 2. Documentación de cada decisión que se tome 3. Revisión de los procesos aplicados actualmente 4. Mucha investigación para documentar los procesos 5. El rechazo de operarios empíricos que se resisten a seguir un rutero de procedimiento. Ruta Crítica de implementación 1. Evaluación de los procesos actuales. 2. Aplicación de metodología de acuerdo a un manual adecuado que se pueda aplicar en ese sitio. 3. Capacitación a operarios para adoptar la metodología. 4. Reuniones periódicas con el personal involucrado para recoger experiencias y hacer correcciones. 5. Corrección del manual. 6.
Evaluar constantemente el avance del proceso. 7. Implementar definitivamente el manual para que operarios nuevos adopten como suya la metodología de la empresa. 8. Hacer actualizaciones periódicas al proceso y documentarlo para que no se des-actualice. Correlaciones: 1. Se parte de una necesidad para luego presentar alternativas de soluciones. 2. El proceso de soldadura se puede dividir en elemento pequeños. 3. El ingeniero o diseñador es responsable en la selección en y/o aplicación de uno u otro proceso de soldadura 4. La soldadura acorta tiempos de fabricación pero desplaza mano de obra y produce gran contaminación que debe buscarse la forma de reducir al mínimo y proporcionar alternativas para las personas que son desplazadas. 5. El proceso de soldadura es un eslabón en la cadena de la fabricación de un producto y otros productos son parte del proceso de soldadura. 6. El conocimiento se encuentra fácilmente en todos lados pero prima la experimentación antes que la documentación, puesto que todo lo documentado en este trabajo primero fue experimentado para luego ser analizado y documentado. 7. Alguno procesos de soldadura fueron descubiertos por accidente y otros solo son la evolución de otro procesos. 8. A través de la discusión entre diseñadores, ingenieros y operarios se ha mejorado el proceso de soldadura y se ha corregido la forma como se aplica. 9. Este documento es una reunión de varios autores y de experiencias propias, partiendo de la premisa del no conocimiento absoluto. 10.
En el proceso de soldadura se ha mirado atrás para mejorar los procesos que se hacen la actualidad, partiendo de un proceso complejo y haciéndolo en algo sumamente sencillo. CHECK LIST •
Yo tengo una página de cobertura similar al ejemplo de la página 89 o 90 del Suplemento. •
Yo incluí una tabla de contenidos con la página correspondiente para cada componente. •
Yo seguí el contorno propuesto en la página 91 o 97 del Suplemento con todos los títulos o casi. •
Yo usé referencias a través de todo el documento según el requisito de la página 92 del Suplemento. •
Mis referencias están en orden alfabético al final según el requisito de la página 92 del Suplemento. •
Cada referencia que mencioné en el texto se encuentra en mi lista o viceversa. •
Yo utilicé una ilustración clara y con detalles para defender mi punto de vista. •
Yo utilicé al final apéndices con gráficas y otros tipos de documentos de soporte. •
Yo utilicé varias tablas y estadísticas para ac larar mis ideas más científicamente. •
Yo tengo por lo menos 50 páginas de texto (15 en ciertos casos) salvo si me pidieron lo contrario. • Cada sección de mi documento sigue una cierta lógica (1,2,3…) •
Yo no utilicé caracteres extravagantes, dibujos o decoraciones. •
Yo utilicé un lenguaje sencillo, claro y accesible para todos.
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Yo utilicé Microsoft Word (u otro programa similar) para chequear y eliminar errores de ortografía. •
Yo utilicé Microsoft Word / u otro programa similar) para chequear y eliminar errores de gramática. •
Yo no violé ninguna ley de propiedad literaria al copiar materiales que pertenecen a otra gente. _____ Yo afirmo por este medio que lo que estoy sometiendo es totalmente mi obra propia. 09 de Marzo de 2006 Firma del Estudiante Fecha ¿Cómo aplicaría su trabajo a su vida profesional y laboral? ¿De 5 ventajas y desventajas que se obtendrían de la aplicación de su trabajo; de preferencia con datos de variables medibles a nivel local e internacional? ¿Desarrolle una ruta crítica o un sistema equivalente para la implementación en un proyecto específico del tópico desarrollado? ¿De un mínimo de 10 correlaciones de su trabajo con el libro de “Las Conexiones Ocultas” del autor
Fritjo Capra?
¿Por qué la soldadura es considerada un proceso clave en la industria metalúrgica? Antes de mencionar alguna importancia que tenga el proceso de soldadura en la industria metalúrgica, no está de más recordar que, la soldadura es un proceso de fijación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un material (metales o termoplásticos) usualmente logrado a través de la fusión. Se puede agregar un material de aporte (metal o plástico) que al fundirse y enfriarse se convierte en la unión fija denominada cordón, sabiendo que esta se puede dar por aplicación de calor, presión o una combinación de ambos. Por su parte, la industria metalúrgica es la que se encarga de las actividades relacionadas con el procesamiento de metales para la fabricación de piezas, máquinas y herramientas que se necesitan en la industria y en otros sectores de la economía. He aquí, donde desemboca la relación de la soldadura en la industria metalúrgica, puesto que el ser humano en la búsqueda de mejoras constantes para satisfacer las necesidades de la sociedad ha ido innovando en los procesos de fabricación para las exigencias diarias, encontrando entre ellas el proceso de soldadura como la solución a la problemática de unir piezas entre sí de tal forma que pasen a ser una sola con una fuerte resistencia y que por lo general se necesitan que estén acopladas de forma permanente. Siguiendo este orden de ideas, se puede decir que la soldadura es de suma importancia en la industria en general, ya que, es el proceso más económico, rápido y factible para generar uniones entre piezas de forma permanente y que a pesar de ser más económico, ofrece una gran calidad, aunque esta depende del personal que la realiza. Cabe destacar, que la soldadura resalta debido a que no solo es utilizada para realizar el ensamblaje de piezas, sino también para la reparación de las mismas, debido a sus características y un punto más a tocar es que esta no posee limitantes con respecto al ambiente de trabajo. Consulta: http://johnbonelotemasdesoldadura.blogspot.com/2013/04/la-importancia-de-la-soldadura-enlos.html Consulta extraída el día 11/11/2016.
¿Cómo ha sido la evolución de la soldadura? El origen de la soldadura como tecnología para la unión de materiales metálicos se remonta hasta la Edad de Bronce, donde se encuentran los primeros vestigios de procesos de soldadura utilizados para fines ornamentales. En la Edad de Hierro se han encontrado piezas de hierro forjado que habrían sido unidas calentándolas y martillándolas juntas, desarrollándose así la soldadura por forjado. En la Edad Media la soldadura en fase sólida se utilizaba para reducir el mineral de hierro a hierro metálico sin necesidad de fundirlo. Sin embargo el problema de unir chapa fue solucionado por la soldadura por fusión, en la cual una fuente de calor suficientemente intensa como para fundir los bordes de ambas chapas a unir es desplazada a lo largo de la junta. Fuentes de calor suficientemente intensas estuvieron disponibles a escala industrial recién al final del siglo XIX, cuando hicieron su aparición la soldadura oxi-gas, la soldadura por arco eléctrico y la soldadura por resistencia.
La soldadura por Arco Eléctrico con Electrodo Consumible, el más importante de los procesos de soldadura por fusión, es más complejo que los otros por lo que su desarrollo se produjo con mayor lentitud. Inicialmente se utilizaron electrodos de alambre desnudo pero el metal de soldadura resultante contenía alto nitrógeno que le confería fragilidad. Recubriendo el alambre con asbestos o papel se mejoraron las propiedades de los depósitos soldados. La factibilidad de este proceso surge del descubrimiento de Sir Humphry Davy, en 1801 según el cual la electricidad puede ser conducida a través del aire entre dos electrodos de carbono (grafito), conformando lo que hoy conocemos como descarga gaseosa.
Es Indudable que el primer paso para la invención de la soldadura lo produjo Sir Humphry Davy en 1801 cuando descubrió que era posible conducir electricidad en el aire entre dos electrodos; ¡realmente descubrió el arco eléctrico!. Los primeros electrodos en usarse fueron varillas sin ningún
recubrimiento, las cuales produjeron arcos inestables, cordones amorfos, excesivas salpicaduras, salpicaduras, y altísima fragilidad del metal de soldadura por causa de la contaminació contaminación n del charco. En el proceso de desarrollo de la soldadura, se comenzaron a utilizar revestimientos de diversos materiales orgánicos e inorgánicos; aunque en principio se hizo simplemente para generar estabilidad al arco, más que para producir soldaduras limpias. En el año 1885, el ruso N Bernardos, determina la posibilidad de generar un charco metálico entre dos electrodos (un cátodo de carbón y un ánodo de metal) para unir piezas metálicas. Él patenta el primer equipo de soldadura en Inglaterra. Slavianoff es el primero en crear un electrodo (metálico) consumible, consumible, en 1892. El sueco Oscar Kjellberg, es el primero en patentar un electrodo revestido (1907) fue el fundador de la compañía ESAB. En USA (1912), los señores Strohmenger-Slaughter Strohmenger-Slaughter patentaron el primer electrodo con grueso recubrimiento, el cual comenzó a utilizarse a nivel industrial. Este tuvo una aceptación bastante lenta por causa de su p recio. Desde los inicios de la década de los 20’s, se comenzó a investigar sobre la protección gaseosa para la operación de soldeo, pero por causa del desarrollo del proceso SMAW, se perdió el interés por los procesos con atmosfera protectora de gas. Entre los años 1930 - 1935 las operaciones con el proceso SMAW alcanzaron las áreas de infraestructura pesada; pesada; fue en aquellos tiempos que se construyeron los primeros barcos totalmente soldados tanto en USA como en Alemania. Simultáneamente (año 1932) comenzaban a hacerse experimentos con electrodos continuos protegidos por fundentes granulados, a partir del año 1935 se consolido el proceso SAW en la construcción de barcos y la fabricación de tuberías; fue también en aquel año (1935) que se introdujo la utilización de la Corriente Alterna, la cual frente a sus ventajas estaban sus dificultades en cuanto a estabilidad del arco, causas que fomentaron la creación de mejores revestimientos para los electrodos SMAW. El primer proceso con protección gaseosa fue llamado HELIARC, denominado así por causa que el primer gas de protección fue el Helio, y es el proceso conocido como GTAW, en principio se utilizaba con CC, se fue optimizando al utilizarlo con CA, y posteriormente con la implementación de las unidades de Alta Frecuencia con lo cual se logró mayor estabilidad del arco así como la posibilidad de soldar metales con alta conductividad térmica y de reducidos espesores. Ya para el comienzo de la década de los 40’s, se consolidó el uso del Argón como gas protector del arco. Entre los años 1938 - 1940, se descubrió que por causa de las altas temperaturas del centro del arco, los elementos del recubrimiento (fundente) al descompone descomponerse rse atómicamente; producían CO ; de tal manera que resulto en un gas de excelentes cualidades como agente protector del arco. El proceso GTAW se consolido en la producción de soldaduras sobre metales muy reactivos, y de limitados espesores; de tal manera que aún existía una falencia en cuanto a procesos productivos, es por esto que para el año 1948 se creó el proceso GMAW partiendo del anterior; al imitar el Wolframio con un electrodo de alambre continuo. El proceso inicialmente utilizo gases activos (He, Ar) y posteriormente gas inerte (CO ) los cuales hasta hoy se siguen utilizando. En aras de la generación de un proceso de alta productividad, pero más sencillo que el GMAW, se comenzó a ensayar con electrodos revestidos de gran longitud, pero estos al ser enrollados agrietaban y desadherían el recubrimiento; por ello y después de varias investigaciones, para el año 1957 se lanzó al mercado el proceso FCAW, el cual inicialmente se utilizaría con gas de protección y después sin este. Hoy día encontramos gran variedad de electrodos para diferentes aplicaciones tanto para construcción como también para reparación y encubrimientos duros, para utilizarse con o sin gas. El avance tecnológico ha llevado a optimizar y a derivar procesos, más que a crear nuevos, tenemos por ejemplo las aplicaciones laser, electroescoria, y hasta la creación de piez as
completamente por soldadura, sin ningún tipo de maquinado. Es indudable que de los procesos productivos existentes; existentes; sean el FCAW y el GMAW los de mayor trascendencia,, estos se utilizan en la construcción de líneas de tuberías, estructuras, trascendencia estructuras, tanques de almacenamiento;; así como también en la fabricación de elementos metálicos industriales. almacenamiento
Cita: http://forjartist http://forjartistica.jimdo.com/2010 ica.jimdo.com/2010/05/27/brev /05/27/breve-historia-de-la-s e-historia-de-la-soldadura-el% oldadura-el%C3%A9ctrica/ C3%A9ctrica/ y http://lasoldaduradetodoslostie http://lasoldadura detodoslostiempos.blogspot.com/ mpos.blogspot.com/2014/06/la-hist 2014/06/la-historia-de-la-s oria-de-la-soldadura_27.htm oldadura_27.htmll Visitado el día 11/11/2016. 11/11/2016.
Breve historia de la Soldadura Eléctrica Es Indudable que el primer paso para la invención de la soldadura lo produjo Sir Humphry Davy en 1801 cuando descubrió que era posible conducir electricidad en el aire entre dos electrodos; ¡realmente descubrió el arco eléctrico! Los primeros electrodos en usarse fueron varillas sin ningún recubrimiento, recubrimiento, las cuales produjeron arcos inestables, cordones amorfos, excesivas salpicaduras, y altísima fragilidad del metal de soldadura por causa de la l a contaminación del charco. En el proceso de desarrollo de la soldadura, se comenzaron comenzaron a utilizar revestimientos de diversos materiales orgánicos e inorgánicos; aunque en principio se hizo simplemente para generar estabilidad al arco, más que para producir soldaduras limpias. En el año 1885, el ruso N Bernardos, determina la posibilidad de generar un charco metálico entre dos electrodos (un cátodo de carbón y un ánodo de metal) para unir piezas metálicas. Él patenta el primer equipo de soldadura en Inglaterra. Slavianoff es el primero en crear un electrodo (metálico) consumible, en 1892. El sueco Oscar Kjellberg, es el primero en patentar un electrodo revestido (1907) fue el fundador de la compañía ESAB. En USA (1912), los señores Strohmenger-Slaughter patentaron el primer electrodo con grueso recubrimiento, el cual comenzó a utilizarse a nivel industrial. i ndustrial. Este tuvo una aceptación bastante lenta por causa de su precio.Desde los inicios de la década de los 20’s, se comenzó a investigar sobre la protección gaseosa para la operación de soldeo, pero por causa del desarrollo del proceso SMAW, se perdió el interés por los procesos con atmosfera protectora de gas. Entre los años 1930 - 1935 las operaciones con el proceso SMAW alcanzaron las áreas de infraestructura pesada; fue en aquellos tiempos t iempos que se construyeron los primeros barcos totalmente total mente soldados tanto en USA como en Alemania. Simultáneamente (año 1932) comenzaban a hacerse experimentos con electrodos continuos protegidos por fundentes granulados, a partir del año 1935 se consolido el proceso SAW en la construcción de barcos y la fabricación de tuberías; fue también en aquel año (1935) que se introdujo la utilización de la Corriente Alterna, la cual frente a sus ventajas estaban sus dificultades en cuanto a estabilidad del arco, causas que fomentaron la creación de mejores revestimientos para los electrodos SMAW. El primer proceso con protección gaseosa fue llamado HELIARC, denominado así por causa que el primer gas de protección fue el Helio, y es el proceso conocido conocido como GTAW, en principio se utilizaba con CC, se fue optimizando al utilizarlo con CA, y posteriormente con la implementación de las unidades de Alta Frecuencia con lo cual se logro mayor estabilidad del arco así como la posibilidad de soldar metales con alta conductividad térmica y de reducidos espesores. espesores. Ya para el comienzo de la década de los 40’s, se consolidó el uso del Argón como gas protector del arco.
Entre los años 1938 - 1940, se descubrió que por causa de las altas temperaturas del centro del arco, los elementos del recubrimiento (fundente) al descomponerse atómicamente; atómicamente; producían CO ; de tal manera que resulto en un gas de excelentes cualidades como agente protector del arco. El proceso GTAW se consolido en la producción de soldaduras sobre metales muy reactivos, y de limitados espesores; de tal manera que aun existía una falencia en cuanto a procesos productivos, productivos, es por esto que para el año 1948 se creo el proceso GMAW partiendo del anterior; al imitar el Wolframio con un electrodo de alambre continuo. El proceso inicialmente utilizo gases activos (He, Ar) y posteriormente gas inerte (CO ) los cuales
hasta hoy se siguen utilizando.En aras de la generación de un proceso de alta productividad, pero mas sencillo que el GMAW, se comenzó a ensayar con electrodos revestidos de gran longitud, pero estos al ser enrollados agrietaban y desadherían el recubrimiento; por ello y después de varias investigaciones, para el año 1957 se lanzo al mercado el proceso FCAW, el cual inicialmente se utilizaría con gas de protección y después sin este. Hoy día encontramos gran variedad de electrodos para diferentes aplicaciones tanto para construcción como también para reparación y ecubrimientos duros, para utilizarse con o sin gas.El avance tecnológico ha llevado a optimizar y a derivar procesos, mas que a crear nuevos, tenemos por ejemplo las aplicaciones laser, electroescoria, y hasta la creación de piezas completamente por soldadura, sin ningún tipo de maquinado. Es indudable que de los procesos productivos existentes; sean el FCAW y el GMAW los de mayor trascendencia, estos se utilizan en la construcción de líneas de tuberías, estructuras, tanques de almacenamiento; así como también en la fabricación de elementos metálicos industriales.
La Historia De La Soldadura. El origen de la soldadura como tecnología para la unión de materiales metálicos se remonta hasta la Edad de Bronce, donde se encuentran los primeros vestigios de procesos de soldadura utilizados para fines ornamentales. En la Edad de Hierro se han encontrado piezas de hierro forjado que habrían sido unidas calentándolas y martillándolas juntas, desarrollándose así la soldadura por forjado. En la Edad Media la soldadura en fase sólida se utilizaba para reducir el mineral de hierro a hierro metálico sin necesidad de fundirlo.
Sin embargo el problema de unir chapa fue solucionado por la soldadura por fusión, en la cual una fuente de calor suficientemente intensa como para fundir los bordes de ambas chapas a unir es desplazada a lo largo de la junta. Fuentes de calor suficientemente intensas estuvieron disponibles a escala industrial recién al final del siglo XIX, cuando hicieron su aparición la soldadura oxi-gas, la soldadura por arco eléctrico y la soldadura por resistencia.
La soldadura por Arco Eléctrico con Electrodo Consumible, el más importante de los pr ocesos de soldadura por fusión, es más complejo que los otros por lo que su desarrollo se produjo con mayor lentitud. Inicialmente se utilizaron electrodos de alambre desnudo pero el metal de soldadura resultante contenía alto nitrógeno que le confería fragilidad. Recubriendo el alambre con asbestos o papel se mejoraron las propiedades de los depósitos soldados. La factibilidad de este proceso surge del descubrimiento de Sir Humphry Davy, en 1801 según el cual la electricidad puede ser conducida a través del aire entre dos electrodos de carbono (grafito), conformando lo que hoy conocemos como descarga gaseosa.
Sir HUMPHRY DAVY químico británico, nació en Penzance, Cornualles en 1778 y Murió en Ginebra Suiza, el 29 de mayo de 1829. Era hijo de un escultor de madera y se había procurado una educación autodidacta. Cuando tenía diecinueve años, leyó el "Tratado elemental" de Lavoisier y eso le condujo a amar la química durante toda su vida.
A HUMPHRY DAVY se le considera el fundador de la electroquímica, junto con Alessandro Volta y Michael Faraday. Davy contribuyó a identificar experimentalmente por primera vez varios elementos químicos mediante la electrólisis, y estudió la energía involucrada en el proceso, desarrolló la electroquím ica explorando el uso de la pila de Volta o batería. Entre 1806 y 1808 publica el resultado de sus investigaciones sobre la electrólisis, donde logra la separación del Magnesio, Bario, Estroncio, Calcio, Sodio, Potasio y Boro. En 1807 fabrica una pila con más de 2000 placas doble, con la cual descubre el Cloro y demuestra que el cloro es un elemento químico y le da ese nombre debido a su color amarillo verdoso.
Junto a William Thomas Brande consigue aislar al litio de sus sales mediante electrólisis del óxido de litio (1818). En 1805 gana la Medalla Copey. Fue jefe y mentor de Michael Faraday. Creó una lámpara de seguridad que llevó su nombre para las minas y fue pionero en el control de la corrosión mediante la protección catódica. En 1815 inventa la lámpara de seguridad para los mineros.
Posteriormente en 1885, Bernados y Olszewski patentaron un proceso donde era posible reproducir este fenómeno entre un electrodo de carbono y una pieza metálica. Como consecuencia del calor generado se logra una fusión localizada que puede ser utilizada para unir piezas.
Se encontró necesario aportar metal adicional para llenar el hueco existente entre las dos chapas a unir a través de una varilla hundida dentro de la pileta líquida.
En 1892, Slawianoff pensó que si la varilla de aporte fuera usada como cátodo en lugar del electrodo de carbón, ésta se fundiría por el calor generado en el cátodo y una mucha mayor proporción del calor disipado en el arco eléctrico entraría a la soldadura. Sin embargo las soldaduras producidas por esta técnica eran de muy baja calidad debido a la reacción del metal fundido con la atmósfera del arco a alta temperatura. En este sentido parece haber sido fortuito el
éxito de la soldadura por arco con electrodo de carbono, ya que éste al establecerse el arco generaba una atmósfera de CO2 y CO que protegía la pileta líquida del aire, rico en oxígeno y nitrógeno.
Es Indudable que el primer paso para la invención de la soldadura lo produjo Sir Humphry Davy en 1801 cuando descubrió que era posible conducir electricidad en el aire entre dos electrodos; ¡realmente descubrió el arco eléctrico! Los primeros electrodos en usarse fueron varillas sin ningún recubrimiento, las cuales produjeron arcos inestables, cordones amorfos, excesivas salpicaduras, y altísima fragilidad del metal de soldadura por causa de la contaminación del charco de metal fundido debido a la inclusión del oxígeno, el hidrogeno y el nitrógeno.
En el proceso de desarrollo de la soldadura, se comenzaron a utilizar revestimientos de diversos materiales orgánicos e inorgánicos; aunque en principio se hizo simplemente para generar estabilidad al arco, más que para producir soldaduras limpias.
En el año 1885, el ruso N Bernardos, determina la posibilidad de g enerar un charco metálico entre dos electrodos (Un cátodo de carbón y un ánodo de metal) para unir piezas metálicas. Él patenta el primer equipo de soldadura en Inglaterra. En 1892 Slavianoff es el primero en crear un electrodo (metálico) consumible. Esto llevó a la idea de aplicar recubrimientos protectores al electrodo, siendo las primeras patentes en 1907 adjudicadas al sueco OSCAR KJELLBERG, siendo el primero en patentar un electrodo revestido. Posteriormente fue quien fundó la empresa ESAB en Suecia. Una técnica inicial fue desarrollada en Bretaña utilizando una tela impregnada con asbestos alrededor del alambre metálico proveyendo una mejor protección contra la contaminación.
OSCAR KJELLBERG nació en Suecia el 21 de septiembre de 1870 y falleció el 05 de julio de 1931. Ingeniero Fundador de la multinacional ESAB a principios del siglo pasado. En 1904 inventó el electrodo Recubierto utilizado en la soldadura manual de arco metálico, Sumergiendo un alambre de hierro desnudo en una mezcla espesa de carbonatos y silicatos. (Patente sueca: 27152, 29 de junio de 1907).
El propósito Del revestimiento es proteger el metal fundido del presente oxígeno y nitrógeno en la atmósfera que de forma substancial, mejoró la calidad del metal soldado. Mientras se funde, la capa de fundente se vaporiza y genera un gas que protege al metal caliente del aire y por lo tanto previene las reacciones de fragilidad que pueden ocurrir mientras el metal se enfría.
En el año de 1912 los Norte Americanos Strohmenger - Slaughter patentaron el primer electrodo con grueso recubrimiento, el cual comenzó a utilizarse a nivel industrial. Este tuvo una aceptación bastante lenta por causa de su precio. Desde los inicios de la década de los 20’s, se comenzó a investigar sobre la protección gaseosa para la operación del soldeo, pero por causa del desarrollo del proceso SMAW, se perdió el interés por los procesos con atmósfera protectora de gas. En Estados Unidos, para la Primera Guerra Mundial no se contaba con asbestos, utilizándose como sustituto fibras de algodón impregnadas en silicato de sodio húmedo. Este revestimiento era capaz de estabilizar el arco, crear una atmósfera protectora del oxígeno y del nitrógeno del aire y una escoria, que son los principales requerimientos de un revestimiento moderno.
De hecho los electrodos celulósicos se siguen utilizando hasta la actualidad. Así la soldadura adquiría una posición de importancia central en la construcción de estructuras de ingeniería. Esta tendencia ha continuado y desde la invención, en 1943, del proceso de soldadura con protección por gas inerte los procesos de soldadura se han desarrollado y multiplicado a una gran velocidad, dando como resultado que la gran mayoría de los materiales metálicos utilizados actualmente en la industria puedan ser soldados por algunos de los procesos de soldadura existentes.
Imágenes De Soldadura.
Glosario De La Soldadura.
GLOSAR IO DE LA S OLDADURA.
ÁNGULO DE CANAL
(Groove Angle) ngulo de canal entre dos piezas de trabajo que se van a soldar entre sí.
ÁNGULO DE RAÍZ
(Root Angle) ngulo de canal en la raíz de soldadura de dos piezas a labrar. La raíz de una soldadura es el punto en que los metales base están más cerca el uno del otro.
CANAL
(Groove) Abertura entre dos piezas que puede contener una soldadura.
CARA DE LA SOLDADURA
(Weld Face) Superficie expuesta de una soldadura por el lado desde donde se está soldando.
CARGA
(Load) Máquina que coloca una gran cantidad de presión y peso sobre un dispositivo. Los ejemplares para la prueba de soldadura se colocan sobre una carga y se doblan para que se pueda inspeccionar si tienen defectos.
CEPILLADO MEC NICO
(Power Brushing) Medio de acabar una soldadura con un cepillo motorizado.
CERTIFICACIÓN
(Certification) Proceso por el cual un soldador obtiene un permiso de soldar con variables específicas.
CÓDIGO
(Code) Recopilación de leyes o estándares que esbozan prácticas para una aplicación en particular. Los códigos de soldadura garantizan prácticas seguras de soldadura y productos soldados de alta calidad.
CÓDIGO DE SOLDADURA
(Welding Code) Estándar utilizado para regir los procesos de soldadura y asegurar prácticas seguras de soldadura al igual que productos soldados de alta calidad.
CÓDIGOS ESTRUCTURALES AWS
(AWS Structural Codes) Conjunto de códigos de la Sociedad Americana de Soldadura que regulan las estructuras con soldaduras, tales como edificios y puentes. Si la soldadura incluye construcción estructural, los diseñadores usan los códigos estructurales AWS.
COLA
(Tail) La parte del símbolo del proceso que aparece opuesta al elemento de flecha en la línea de referencia. La cola contiene indicaciones especiales acerca de la soldadura.
CONCAVIDAD
(Concavity) Curveado hacia dentro de un recipiente. Muchas soldaduras de filete tienen caras cóncavas.
CONTRATO
(Contract) Acuerdo, generalmente por escrito, entre dos o más partes. Un contrato de soldadura esboza todos los requerimientos específicos y los códigos para una aplicación particular de soldadura.
CONVEXIDAD
(Convexity) Curveado hacia fuera, como en la parte exterior de un círculo. Muchas soldaduras de filete tienen caras convexas.
CUPONES DE PRUEBA
(Test Coupons) Soldadura realizada en una pieza de muestra de metal exactamente con las mismas variables delineadas en la especificación para procedimiento de soldadura, para fines de prueba e inspección.
DIMENSIONES DE LA SOLDADURA
(Weld Dimensions) Medida específica de una soldadura. Las dimensiones de la soldadura incluyen longitud, paso y tamaño.
DUCTILIDAD
(Ductility) Capacidad de un metal para ser extendido, estirado o formado sin romperse.
ESPECÍMENES DE PRUEBA
(Test Specimens) Porciones del cupón de prueba que se someten a pruebas e inspección de la soldadura.
ELEMENTO DE FLECHA
(Arrow Element) Flecha que se extiende desde cualquier extremo de la línea de referencia y apunta a un diagrama de la unión soldada proyectada.
ESMERILADO
(Grinding) Medio para acabar una soldadura mediante el uso de un abrasivo.
ESPACIADOR DE SOLDADURA
(Weld Spacer) Tira de metal que actúa como respaldo para la soldadura, pero que está insertado en la raíz de una unión de una soldadura de canal. El espaciado de soldadura mantiene la abertura de la raíz de la unión durante el proceso de soldar. (Specification) Descripción detallada de particularidades. Con frecuencia se
ESPECIFICACIÓN
intercambia especificación con el término “código” al referirse a códigos de
soldadura.
ESPECIFICACIÓN PARA PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
(Welding Procedure Specification) Documento escrito que contiene toda la información necesaria y específica con respecto a la aplicación de un proyecto de soldadura. Las especificaciones de un procedimiento de soldadura deben ser aprobadas y probadas antes de comenzar la soldadura. (Standard) Regla o conjunto de expectativas establecidas. Con frecuencia se
ESTÁNDAR
intercambia estándar con el término “código” al referirse a códigos de
soldadura.
INSERTO CONSUMIBLE
(Consumable Insert) Tipo de material de relleno agregado a la unión soldada. Los insertos consumibles suelen agregar resistencia a la unión soldada.
INSPECCIÓN FÍSICA
(physical Inspection) Inspección en la que un inspector toma las medidas de una pieza. Una inspección física de una soldadura incluye medir la longitud y tamaño de la soldadura.
INSPECCIÓN VISUAL
(visual Inspection) Inspección que requiere que un inspector observe cuidadosamente una pieza soldada.
INSTITUTO AMERICANO DE CONSTRUCCIÓN CON ACERO
(American Institute of Steel Construction) Organización no lucrativa que regula los estándares industriales para las industrias de diseño de acero estructural y de la construcción. Si la soldadura se incluye en la construcción con acero, los diseñadores usan los códigos de AISC.
INSTITUTO AMERICANO DEL PETRÓLEO
(American Petroleum Institute) Organización no lucrativa que regula los estándares industriales para la industria de petróleo y gas natural. Si la soldadura se incluye en oleoductos o materiales relacionados, los diseñadores usan los códigos de API.
LADO DE LA FLECHA
(Arrow Side) Parte del símbolo del proceso que está debajo de la línea de referencia. Las instrucciones que aparecen por el lado de la flecha del símbolo del proceso corresponden al lado de la flecha del metal base a soldar.
LADO DE LA SOLDADURA
(Weld Leg) Distancia desde la raíz hasta el borde de la soldadura de filete. El tamaño de la soldadura de filete se determina por la longitud de sus lados.
LADO OPUESTO
(Other Side) Parte del símbolo del proceso que está arriba de la línea de referencia, opuesta al lado de la flecha. Las instrucciones que aparecen al lado opuesto del símbolo del proceso corresponden al lado opuesto del metal base a soldar.
LÍNEA DE REFERENCIA
(Reference Line) Línea horizontal en el centro del símbolo del proceso a la cual todos los elementos del símbolo del proceso hacen referencia. La línea de referencia es uno de los elementos más importantes del símbolo del proceso.
LÍNEAS MÚLTIPLES DE REFERENCIA
(Multiple Reference Lines) El uso de dos o más líneas de referencia. Se usan líneas múltiples de referencia cuando una unión requiere de una secuencia de operaciones.
MÁQUINA DE PRUEBA DE TENSIÓN
(Tensile Testing Machine) Máquina utilizada para probar la resistencia de un metal a la tensión. Para calcular la resistencia de una soldadura a la tensión, la máquina de prueba de tensión estira un ejemplar para la prueba de soldadura hasta que se rompa.
PASO
(Pitch) Distancia del centro de un cordón intermitente de soldadura hasta el centro del próximo cordón intermitente de soldadura.
PLANO
(Blueprint) Documento que contiene todas las instrucciones necesarias para realizar un proyecto. Un plano con instrucciones para soldar contiene uno o más símbolos para soldar.
PLANTILLA DE DOBLEZ
(Bending Jig) Dispositivo usado para probar soldaduras, que dobla ejemplares para la prueba de soldadura para probar su calidad.
POST-CALENTAMIENTO
(Post Heating) Aplicación de calor a la soldadura inmediatamente después de soldar. El postcalentamiento ayuda a reducir las tensiones en el metal de soldadura.
PRE-CALENTAMIENTO
(Preheating) Aplicación de calor a un metal base inmediatamente antes de soldar. El precalentamiento ayuda a reducir la dureza en el metal de soldadura.
PROPIEDADES MECÁNICAS
(Mechanical Properties) Propiedades que describen la capacidad del material para ser comprimido, estirado, doblado, rayado, mellado o roto.
PRUEBA DE CALIFICACIÓN DE DESEMPEÑO EN UNA SOLDADURA
(Welding Performance Qualification test) Prueba administrada a un soldador para determinar su capacidad de realizar una aplicación específica de soldadura. Las pruebas de calificación de desempeño en una soldadura son específicas a una sola WPS.
PRUEBA DE CARA GUIADA Y DOBLEZ DE RAÍZ
(Guided-Face and Root-Bend Test) Prueba de soldaduras utilizada para metales base de menos espesor, la cual coloca un ejemplar para la prueba de soldadura en una plantilla y lo dobla a 180°. El ejemplar para la prueba de soldadura no debe romperse ni tener defectos más allá de los especificados en el código.
PRUEBA DE DESEMPEÑO DE UNA SOLDADURA DE FILETE
(Fillet Weld Performance Test) Prueba de soldadura realizada en soldaduras de filete, la cual coloca un ejemplar de filete para la prueba de soldadura sobre una carga y lo dobla plano sobre sí mismo para que se pueda inspeccionar si tiene defectos.
PRUEBA DE DOBLEZ DE LADO GUIADO
(Guided-Side Bend Test) Prueba de soldadura utilizada para metales base más gruesos, la cual coloca un ejemplar para la prueba de soldadura en una plantilla y lo dobla a 180°. El ejemplar para la prueba de soldadura no debe romperse ni tener defectos más allá de los especificados por el código.
PRUEBA DE SECCIÓN REDUCIDA POR TENSIÓN
(Tension-Reduced Section test) Prueba de soldadura que coloca una soldadura en una máquina de prueba de tensión para probar la ductilidad del metal.
PRUEBA DEL PROCEDIMIENTO PARA SOLDADURA DE FILETE
(Fillet Weld Procedure Test) Prueba visual de soldadura realizada en la soldadura y en la zona afectada por calor de soldaduras de filete.
REGISTRO DE CALIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
(Welding Procedure Qualification Record ) Documento escrito que registra los resultados de una soldadura que se ha sometido a pruebas e inspección de soldadura.
RESISTENCIA A TENSIÓN
(Tensile Strength) Capacidad del material para resistir las fuerzas que tratan de apartarlo o estirarlo.
RESPALDO PARA LA SOLDADURA
(Weld Backing) Tira de metal ubicado en el lado opuesto a la soldadura, el cual proporciona una superficie para depositar la primera capa de metal para impedir que el metal fundido se escape a través de la unión. Se usa un respaldo de soldadura para soldaduras de penetración completa.
SECCIÓN TRANSVERSAL
(Cross-Section) Parte interior de una soldadura. La sección transversal suele someterse a pruebas e inspección de soldadura para asegurar la calidad de la soldadura.
SÍMBOLO DE ACABADO
(Finish Symbol) Símbolo que aparece dentro del símbolo del proceso que indica al soldador la manera de acabar la unión soldada terminada. Los símbolos de acabado indican la necesidad de procesos tales como esmerilado, cepillado mecánico o maquinado.
SÍMBOLO DE CONTORNO
(Contour Symbol) Símbolo suplementario que indica al soldador la forma del cordón terminado de la soldadura.
SÍMBOLO DE ESPACIADOR DE SOLDADURA
(Weld Spacer symbol) Símbolo suplementario que indica la necesidad de un espaciador de soldadura mientras se suelda.
SÍMBOLO DE PENETRACIÓN
(Melt-Through Symbol) Símbolo suplementario que indica al soldador que es necesaria la penetración completa de la unión por un lado de la misma.
SÍMBOLO DE RESPALDO DE SOLDADURA
(Weld Backing Symbol) Símbolo suplementario que indica la necesidad de respaldo mientras se suelda.
SÍMBOLO DE SOLDADURA TODO ALREDEDOR
(Weld-All-Around Symbol) Símbolo suplementario que le instruye al soldador que suelde por todos los lados de la unión.
SÍMBOLO DEL PROCESO DE SOLDADURA
(Welding Symbol ) Agrupación sistemática de símbolos que en conjunto indican en forma clara y concisa las instrucciones para realizar la soldadura.
SÍMBOLO DEL TIPO DE SOLDADURA
(Weld Symbol) Símbolo que aparece dentro del símbolo del proceso de soldadura, el cual indica al soldador el tipo de soldadura a depositar dentro de una unión.
SÍMBOLO PARA SOLDADURA EN CAMPO
(Field Weld Symbol) Símbolo suplementario que instruye al soldador a que realice una soldadura en el sitio de trabajo, no en el taller de soldadura.
SÍMBOLOS
(Symbols) Algo que se utiliza para significar otra cosa. Un símbolo del tipo de soldadura indica al soldador qué tipo de soldadura debe depositar dentro de una unión.
SÍMBOLOS SUPLEMENTARIOS
(Supplementary Symbol) Símbolos que aparecen dentro del símbolo del proceso, los cuales proporcionan información adicional acerca de la soldadura. Los símbolos suplementarios no siempre se incluyen en el símbolo del proceso.
SOCIEDAD AMERICANA DE SOLDADURA
(American Welding Society) Organización no lucrativa que regula los estándares industriales para soldadura y promueve la industria de soldadura en los Estados Unidos de Norteamérica.
SOLDADOR
(Welder) Persona que realiza la soldadura.
SOLDADURA
(Weld) Mezcla de metales que une cuando menos dos piezas separadas. Se pueden producir soldaduras aplicando calor o presión, o ambos y éstas pueden o no usar un metal adicional de aporte.
SOLDADURA DE COSTURA
(Seam Weld) Tipo de soldadura continua hecha entre o sobre piezas metálicas traslapadas.
SOLDADURA DE FILETE
(Fillet Weld) Tipo de soldadura de forma triangular y que une dos superficies en ángulo recto entre sí, sea en una unión de superposición, una unión en T, sea una unión de esquina. Las soldaduras de filete son el tipo más común de soldadura.
SOLDADURA DE PUNTO
(Spot Weld) Tipo de soldadura hecho entre piezas metálicas traslapadas o sobre ellas. Generalmente se requieren de múltiples soldaduras de punto para unir piezas.
SOLDADURA DE TAPÓN
(Plug Weld) Tipo de soldadura hecha al unir una pieza metálica que contiene un agujero circular con otra pieza metálica posicionada directamente debajo de la primera.
SOLDADURA INTERMITENTE
(Intermittent Welding) Soldadura que no requiere de soldadura continua por toda la longitud de la unión. Las soldaduras intermitentes son soldaduras más cortas espaciadas uniformemente a lo largo de la unión.
SOLDADURA INTERMITENTE EN CADENA
(Chain-Intermittent Weld) Tipo de soldadura intermitente que requiere de una secuencia de soldaduras en cada lado de la unión, las cuales se alinean uniformemente entre sí.
SOLDADURA INTERMITENTE ESCALONADA
(Staggered-Intermittent Weld) Tipo de soldadura intermitente que requiere de una secuencia de soldaduras que no se alinean uniformemente entre sí.
SOLDADURAS CUADRADAS DE CANAL
(Square Groove Welds) Soldaduras de canal colocadas por la abertura con sección cuadrada entre dos piezas.
SOLDADURAS DE CANAL
(Groove Welds) Soldaduras colocadas en una abertura entre dos piezas. Existen ocho símbolos para soldadura de canal, los cuales representan diferentes formas de las mismas.
SOLDADURAS DE CANAL EN J
(J-Groove Welds) Tipo de soldaduras de canal con una abertura en forma de la letra “J”. Un borde de la pieza metálica es cóncavo y el otro cuadrado.
SOLDADURAS DE CANAL EN U
(U-Groove Welds) Tipo de soldaduras de canal con una abertura en forma de la letra “U”. Los bordes de la soldadura de canal en U son cóncavos.
(V-Groove Welds) Tipo de soldaduras de canal con una abertura en forma de SOLDADURAS DE CANAL EN V
la letra “V”. Las soldaduras de canal en V requieren de m ás preparación, pero
menos metal de soldadura.
TAMAÑO DE LA SOLDADURA
(Weld Size) Dimensiones de una soldadura que incluyen longitud de lado, convexidad y concavidad.
TOLERANCIA
(Tolerance) Desviación no deseada, pero aceptable de una dimensión dada. Las tolerancias indican la diferencia permisible entre una característica física y el diseño que se pretende.
UNIÓN
(Joint) El punto de unión de dos materiales que se unen entre sí. El proceso de soldadura crea una unión permanente.
UNIONES A TOPE
(Butt Joints) Tipo de uniones entre dos piezas metálicas que se encuentran en el mismo plano. Una unión a tope es el tipo más común de unión.
UNIONES DE BORDE
(Edge Joints) Tipo de uniones en que las superficies de dos piezas metálicas son paralelas entre sí y en que la soldadura se hace en sus bordes comunes.
UNIONES DE ESQUINA
(Corner Joints) Tipo de uniones entre dos piezas metálicas posicionadas en ángulo recto entre sí. Las uniones de esquina requieren de grandes cantidades de metal de soldadura.
UNIONES DE TRASLAPE
(Lap Joints) Tipo de uniones entre dos partes metálicas traslapadas en planos paralelos.
UNIONES EN T
(T-Joints) Tipo de uniones producido cuando dos piezas metálicas son perpendiculares entre sí, en forma de la letra "T".
VARIABLES ESENCIALES
(Essential Variables) Variables utilizadas en el proceso de soldadura que, si se cambian, afectan las propiedades mecánicas de la soldadura terminada.
VARIABLES NO ESENCIALES
(Nonessential Variables) Variables utilizadas en el proceso de soldadura que, si se cambian, no afectan las propiedades mecánicas de la soldadura terminada.
ZONA AFECTADA POR CALOR
(Heat-Affected Zone) Porción del metal base que no ha sido fundida, pero cuyas propiedades mecánicas han sido alteradas por el calor de la soldadura.
Clasificación De Los Tipos De Soldadura. CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE SOLDADURA . Se pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura:
SOLDADURA HETEROGÉNEA: Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte. SOLDADURA HOMOGÉNEA: Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas.
Por soldadura autógena se entiende aquélla que se realiza sin metal de aportación, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusión de los mismos; así, al enfriarse, forman un todo único. Etimológicamente, esta expresión quiere decir «engendrada o efectuada por sí misma». Tuvo su origen en Francia hacia la mitad del siglo XIX. Una confusión bastante extendida, que es importante aclarar, es la de denominar como soldadura autógena a la oxiacetilénica - que se estudiará en un apartado posterior-, que sólo lo será cuando se realice sin metal de aportación.
SOLDADURA BLANDA. Esta soldadura de tipo heterogéneo se realiza a temperaturas por debajo de los 400 oC. El material metálico de aportación más empleado es una aleación de estaño y plomo, que funde a 230 oC aproximadamente.
PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR. Lo primero que se debe hacer es limpiar las superficies, tanto mecánicamente como desde el punto de vista químico, es decir, desengrasarlas, desoxidarlas y posteriormente recubrirías con una capa de material fundente que evite la posterior oxidación y facilite el «mojado» de las mismas. A continuación se calientan las superficies con un s oldador y, cuando alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación, se aplica éste; el metal corre libremente, «moja» las superficies y se endurece cuando enfría. El estaño se une con los metales de las superficies que se van a soldar. Comúnmente se estañan, por el procedimiento antes indicado, ambas caras de las piezas que se van a unir y posteriormente se calientan simultáneamente, quedando así unidas. En muchas ocasiones, el material de aportación se presenta en forma de hilo enrollado en un carrete. En este caso, el interior del hilo es hueco y va relleno con la resma antioxidante, lo que hace innecesario recubrir la superficie. Tiene multitud de aplicaciones, entre las que destacan:
ELECTRÓNICA: Para soldar componentes en placas de circuitos impresos. SOLDADURAS DE PLOMO: Se usan en fontanería para unir tuberías de plomo, o tapar grietas existentes en ellas. SOLDADURAS DE CABLES ELÉCTRICOS.. SOLDADURAS DE CHAPA DE HOJALATA.
Aunque la soldadura blanda es muy fácil de realizar, presenta el inconveniente de que su resistencia mecánica es menor que la de los metales soldados; además, da lugar a fenómenos de corrosión.
SOLDADURA FUERTE. También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800 °C. Como metal de aportación se suelen usar aleaciones de plata, y estaño (conocida como soldadura de plata); o de cobre y cinc . Como material fundente para cubrir las superficies, desoxidándolas, se emplea el bórax. Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. La soldadura se efectúa generalmente a tope, pero también se suelda a solape y en ángulo.
Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una resistencia considerable en la unión de dos piezas metálicas, o bien se trata de obtener uniones que hayan de resistir esfuerzos muy elevados o temperaturas excesivas. Se admite que, por lo general, una soldadura fuerte es más resistente que el mismo metal que une.
LA SOLDADURA POR PRESIÓN. La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se produce sin aportac ión de calor. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que sea fundamental no siguientes maneras:
Por presi ón en frió o en c aliente: Consiste en limpiar concienzudamente las superficies que hay que unir; y, tras ponerlas en contacto, aplicar una presión sobre ellas hasta que se produzca la unión.
Por fricción: Se hace girar el extremo de una de las piezas y, después, se pone en contacto con la otra. El calor producido por la fricción une ambas piezas por deformación plástica.
Procesos De Soldadura. De acuerdo al mapa conceptual diseñado por la AMERICAN WELDING SOCIETY (AWS) existen en la actualidad más de 102 procesos de soldadura, pero los más utilizados en la industria de la Ingeniería metal-mecánica son nueve y se emplean tanto en soldaduras de producción como en mantenimiento; estos procesos son los siguientes: OFW, SMAW, GTAW, GMAW, FCAW, SAW, PAW, RSW, RSEW.
En donde:
OFW = Soldadura Y Corte Térmico Con Llama. SMAW = Soldadura Eléctrica Por Arco Metálico Protegido. GTAW = Soldadura Eléctrica Por Arco Con Electrodo De Tungsteno Y Gas Inerte. GMAW = Soldadura Eléctrica Por Arco Con Electrodo Alambre Y Gas De Protección. FCAW = Soldadura Eléctrica Por Arco Con Electrodo Alambre Tubular Y Gas De Protección. SAW = Soldadura Eléctrica Por Arco Sumergido. PAW = Soldadura Eléctrica Por Arco De Plasma. RSW = Soldadura De Resistencia Por Punto. RSEW = Soldadura De Resistencia Por Costura.
Publicado por Yeisson Torres en 15:52
La Metalurgia De La Soldadura. LA METALURGIA DE LA SOLDADURA La metalurgia es el estudio de los metales, tanto en estado puro como aleado. La metalurgia de la soldadura es por lo tanto la aplicación de todo lo que tiene que ver con ésta área relacionado con la aplicación de la soldadura.
La metalurgia de la soldadura comprende las especificaciones de un metal base, de la aleación de un metal de soldadura y su tratamiento. Además hace énfasis en las necesidades en cuanto a métodos de fabricación y control de las variaciones que en un momento dado pueden ocurrir.
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES:
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Resistencia. Dureza. Ductilidad. Impacto. Resistencia A La Fatiga. Resistencia A La Abrasión.
Estas propiedades pueden verse afectadas por los tratamientos metalúrgicos a los que se somete el metal durante la soldadura, o los requerimientos de fabricación; estas propiedades son afectadas por varios factores metalúrgicos, los cuales incluyen:
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Adición De Elementos Aleantes. Tratamientos Térmicos. Tratamientos Mecánicos. Pre-calentamiento. Post-Calentamiento. Control De Temperatura Entre Pases. Control De Calor De Aporte. Equilibrio Térmico. Relevo De Esfuerzos.
Debido a que la metalurgia de la soldadura incluye muchas facetas, no se debe pensar en incluir todos sus aspectos, sólo se hará un pequeño resumen de dichos cambios y se dividirán a su vez en dos importantes categorías.
CATEGORÍA UNO:
Son cambios que ocurren en un metal cuando éste se c alienta desde la temperatura ambiente hasta altas temperaturas.
CATEGORÍA DOS:
Estos cambios involucran el efecto de las propiedades de los metales, cuando variamos la velocidad en la cual estos cambios de temperatura ocurren. Un ejem plo de ello ocurre cuando enfriamos un m aterial caliente a altas velocidades. Este factor recibe el nombre de velocidad de enfriamiento.
La metalurgia de la soldadura hace especial énfasis en los cambios que ocurren en los metales cuando sufren un calentamiento localizado en el metal por el arco de soldadura. Este calentamiento y enfriamiento no uniforme hace necesario tener consideraciones adicionales, tales como alivios térmicos.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
Las características físicas, químicas y mecánicas de los m ateriales, tienen una influencia muy significativa en cualquier operación de soldadura.
Las propiedades de los materiales pueden clasificarse de la siguiente manera:
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
Son las que influyen en los fenómenos de corrosión, oxidación y reducción.
LA CORROSIÓN es una destrucción progresiva del metal por efectos de los elementos atmosféricos.
LA OXIDACIÓN consiste en la formación de óxidos metálicos por la combinación de los metales con el oxígeno.
LA REDUCCIÓN consiste en la eliminación de oxigeno de las inm ediaciones del baño de fusión para evitar los efectos de la contaminación atmosférica. En cualquier proceso de soldadura hay que recordar que el oxígeno es un elemento altamente reactivo. Cuando se pone en contacto con un metal, especialmente a elevadas temperaturas, se forman óxidos y gases indeseables, que dificultan la operación de soldadura. Así el éxito de la soldadura depende en gran medida de lo bien que se evite la contaminación del baño de fusión por el oxígeno.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Son las que definen el comportamiento d el metal cuando este se somete al calor necesario para soldar. Podemos citar como más importantes la temperatura de fusión, la conductividad térmica y la estructura granular.
Los metales sólidos pasan al estado líquido (fusión) a diferentes temperaturas. Cuando se enfrían desde el estado líquido, los átomos se ordenan formando distintos modelos de cristales (redes cristalinas). La resistencia de las soldaduras depende, con mucha frecuencia, de cómo se controlen estas redes cristalinas y de cuanto calor es necesario para la correcta fusión del metal.
También es importante tener en cuenta que algunos metales presentan una elevada conductividad térmica, mientras que otros la tienen muy baja. También es necesario entender cómo afecta el calor a la estructura y al grano de los metales, pues tanto el tamaño del grano como la estructura cristalina, tienen una influencia directa sobre la resistencia de la junta soldada.
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS METALES ABRASIÓN
Es el desgaste producido por el rozamiento de un cuerpo (relativamente blando) sobre una superficie. Como ejemplo podemos mencionar el rozamiento de la tierra sobre la cuchilla de un arado.
EROSIÓN
Es el desgaste producido por el choque de partículas relativamente pequeñas que viajan en un fluido sobre una superficie. Ejemplo; El desgaste producido sobre las hélices o paletas de una turbina por la arena que lleva el agua.
FRICCIÓN METAL-METAL
Aquí nos referimos al desgaste producido por el rozamiento de un metal al deslizarse sobre otro metal.
RESISTENCIA AL IMPACTO
Es la resistencia de un cuerpo para soportar el choque de otro. Ejemplo: el impacto que soporta un martillo al choque contra otro metal.
CORROSIÓN
Es el desgaste causado por agentes químicos que son capaces de disolver un material. Ejemplo: la acción de un ácido sobre el hierro
ESTRUCTURA DE LOS METALES
Cuando examinamos al microscopio una pieza perfectamente pulida, observamos unos pequeños granos. Cada uno de estos granos está constituido por otras partículas más pequeñas llamadas átomos. (Toda la materia se compone de átomos). Los granos, o cristales como se les llama a menudo, pueden presentar distintas formas y tamaños. La disposición relativa de los átomos determina la f orma de la red cristalina. En general, los cristales de la mayoría de los metales, tienen sus átomos ordenados según tres tipos de redes cristalinas. Una red cristalina es una representación visual de la ordenación geométrica que toman los átomos de todos los metales al pasar de líquidos a sólidos.
Entre los metales que presentan esta estructura cristalina podemos citar el cadmio (Mg), el titanio (Ti) y el cinc (Zn). Los metales que cristalizan en el sistema cubico de caras centradas son generalmente dúctiles; es decir son plásticos y fáciles de trabajar. Los que cristalizan en el sistema hexagonal compacto, a excepción del circonio (Zr) y el titanio, carecen de plasticidad, por lo que no se pueden conformar en frío. Los metales del sistema cubico centrado en el cuerpo tienen mayor resistencia que los del sistema cubico de cara centradas, pero presentan una menor aptitud para la conformación en frío.
CRISTALIZACIÓN DE LOS METALES
Todos los metales solidifican en forma de cristales. Cada metal tiene su propio sistema de cristalización. En algunos metales se produce un cambio de estructura cristalina al variar la temperatura. Por ejemplo, el hierro, qu e a temperatura ambiente presenta una red cubica centrada e n el cuerpo, cambia al sistema cubico de car as centradas a la temperatura de 910° c (1670°f).
En el enfriamiento, el metal líquido pierde energía térmica (calor) a través del aire y de las paredes del molde. Al alcanzar la temperatura de solidificación, los átomos del metal van asumiendo su estructura cristalina característica.
Los cristales se van formando, al azar, en los puntos del líquido que tienen menor energía. Cuanto m ayor es la velocidad del enfriamiento, mayor es el número de cristales que se forman en un momento dado. Al ser mayor el número de cristales que están crecien do simultáneamente, disminuye el tamaño del grano en el metal solidificado.
El tamaño de grano tiene una gran influencia sobre las propiedades del material. Así los aceros de grano fino tienen características mecánicas superiores a los de grano grueso. Según esto, es de suma importancia que el soldador tome las medidas adecuadas para conservar el tamaño del grano del metal base. Los calentamientos excesivos conducen a pequeñas velocidades de enfriamiento, lo que origina una estructura de grano grueso y fragiliza la soldadura.
EFECTOS DEL CALENTAMIENTO SOBRE LA ESTRUCTURA DE LOS ACEROS:
Cuando el acero, que es una aleación de hierro y carbono, se calienta desde la temperatura am biente hasta unos 835°c (1333°f), los granos de perlita pasan a una estructura cubica centrada en el cuerpo a la estructura cubica de caras centradas. Esta última disposición de los átomos de hierro recibe el nombre de hierro gamma.
Además, cuando el acero alcanza su temperatura crítica (temperatura por encima de la cual ha y que calentar el acero para endurecerlo por temple), el carburo de hierro se descompone en hierro y carbono, distribuyéndose este uniformemente en el hierro. El producto resultante recibe el nombre de austenita. Si se prosigue el calentamiento por encima de la temperatura critica, va aumentando el tamaño de grano hasta que se alcanza la temperatura de fusión. Cuando el acero funde, la estructura cristalina se destruye totalmente, quedando los átomos libres y sin ninguna relación definida entre los mismos.
EFECTOS DEL ENFRIAMIENTO SOBRE LA ESTRUCTURA GRANULAR DE LOS ACEROS:
Si se enfría el metal desde el estado de fusión hasta la temperatura ambiente, bajo condiciones adecuadas, se producen exactamente las transformaciones opuestas a las que experimenta el metal durante el calentamiento. A medida que el metal se va enfriando, los cristales de hierro inician la solidificación. A esto sigue la cristalización de los granos de austenita hasta que se produce la solidificación completa.
Cuales se produce la solidificación del acero, este pasa por distintos grados de solidificación, desde un estado pastoso a la forma de solución sólida. Mientras se encuentra en estado pastoso, se p uede deformar fácilmente. Por el contrario, después de alcanzado el estado sólido, aunque aún se encuentre caliente, solo puede deformarse por aplicación de grandes presiones o golpes por forja. Si continuamos el enfriamiento del metal sólido, la austenita se va contrayendo uniformemente a medida que la temperatura desciende. Cuando se alcanza la temperatura de tra nsformación, esta se estabiliza por un tiempo. En este momento se produce la transformación de hierro gamma en hierro alfa, así como la separación de carburo de hierro y hierro puro en los granos de perlita.
En la transformación del material desde el estado líquido hasta el estado sólido, es muy importante la velocidad de enfriamiento, pues de esta depende la estructura final en que se disponen los átomos. Por ejemplo: si un acero de 0.83% de carbono se enfría rápidamente hasta por debajo de su temperatura crítica, algunas de las transformaciones mencionadas anteriormente no se verifican. El resultado es que aparece un constituyente que recibe el nombre de martensita, de gran dureza y muy frágil. Finalmente, el acero queda con estas propiedades.
Por el contrario, si el mismo acero de 0.83% de carbono se enfría más lentamente, la estructura final será mucho más dúctil.
INFLUENCIA DEL CARBONO EN EL ACERO:
El carbono es el principal elemento de aleación en los aceros y de el depende la estructura y propiedades de los aceros al carbono. La influencia del carbono sobre la dureza y resistencia de los aceros depende del contenido del mismo y de su micro-estructura. Los aceros al carbono enfriados lentamente presentan una m icro-estructura de ferrita y perlitica, en cantidades que dependen directamente de la cantidad de carbono.
Entre menos carbono mayor cantidad de ferrita y más blando será, a mayor carbono mayor cantidad de perlita y su dureza aumenta.
Mientras que los aceros al carbono enfriados bruscamente tienen una micro -estructura martensitica de gran resistencia y dureza, pero muy frágil.
A temperatura ambiente, los átomos de un acero al carbono se disponen según el sistema cubico centrado en el cuerpo. Esto se conoce como hierro alfa. Cada grano de la estructura del hierro alfa está formado por capas de hierro puro (ferrita) y una combinación de hierro y carbono (carburo de hierro), que recibe el nombre de cementita. La cementita es muy dura y prácticamente no tiene ductilidad.
Si el acero tiene 0.83 % de carbono, presenta una estructura totalmente perlitica, es decir, todos los granos son como los descritos anteriormente: láminas de ferrita con láminas de cementita. Recibe el nombre de acero eutectoide. Si el acero tiene menos de 0.83% de carbono, presenta una estructura ferritico-perlitica y recibe el nombre de acero hipoeutectoide. El examen de esta estructura nos muestra granos de ferrita y granos de perlita.
Cuando el acero tiene más del 0.83% de carbono, la estructura está formada por una mezcla de perlita y cementita y recibe el nombre de acero hipereutectoide. Al observar en el microscopio la micro-estructura de dicho acero vemos como los granos de perlita están rodeados de cementita. En general, los aceros utilizados en la industria suelen tener menos del 0.83% de carbono por lo que pertenecen al grupo de los hipoeutectoides.
OTROS FACTORES QUE ALTERAN LA RESISTENCIA Y ESTRUCTURA:
Cuando un metal se trabaja en frío por ejemplo: laminación, martilleado, trefilado etc., los granos de ferrita y deperlita se hacen más pequeños, aumentando la dureza y resistencia del material. Si después del trabajo en frío el metal se calienta y se deja enfriar lentamente, vuelve a aumentar el tamaño del grano y el material se ablanda y pierde resistencia.
El tamaño de grano de algunos metales se reduce y la resistencia aumenta, mediante un proceso de calentamiento y enfriamiento posterior. Por ejemplo si un acero con alto contenido de carbono se calienta a una temperatura determinada y luego se enfría bruscamente en agua o en aceite (proceso de temple), el tamaño de grano permanece fino. Por el contrario si el mismo acero se calienta por un largo periodo de tiempo, el tamaño de grano aumenta y el material se fragiliza. Este punto es de tener muy en cuenta en la soldadura de diversos aceros aleados.
El problema de los cambios de estructura no es demasiado grave en la soldadura en los aceros de bajo contenido de carbono. Sin embargo, los aceros de alto contenido de carbono y aceros aleados están muy influenciados en la resistencia por la variación de estructura y el tamaño de grano. Según esto, hay que tomar grandes precauciones durante la soldadura, para evitar un excesivo calentamiento o un tratamiento inadecuado durante el enfriamiento y evitar así alteraciones sustanciales en la estructura del metal.
EFECTOS DEL CALOR APLICADO DURANTE EL PROCESO DE SOLDADURA
En soldadura pueden ocurrir enfriamientos muy rápidos de algunas zonas, lo que puede producir puntos duros, los cuales pueden ser origen de fisuras o grietas en el cordón. Además, hay que tener en cuenta que mientras una zona de la pieza se encuentra en estado de fusión, el resto de la misma tiene temperaturas variables entre amplios límites: Desde zonas que están a una temperatura próxima a la de fusión hasta otras que se mantienen a temperatura ambiente. Esto implica que mientras en unas zonas la estructura cristalina está totalmente rota o a punto de romperse, en otras se está iniciando la recristalización.
ZONAS AFECTADAS POR EL CALOR (ZAC)
Como ahora puede apreciarse hay una zona que aunque no se fundió si estuvo expuesta a altas tem peraturas. En esta zona el acero pudo llegar a recristalizarse en forma de austenita y puede haber tam bién modificaciones en la estructura del grano. Esa área es llamada: “zona afectada por el calor”.
La energía térmica aplicada por un electrodo al soldar depende del voltaje, el amperaje y la velocidad de avance del electrodo.
Cuando el voltaje y el amperaje aplicados al electrodo son mayores, es mayor la cantidad de calor aplicada y entre mayor sea la velocidad de avance es menor la cantidad de energía o calor aplicado.
La velocidad de enfriamiento de las zonas que fueron calentadas al soldar, es muy importante pues como ya vimos de esa velocidad depende que se forme la estructura de temple o martensita o que ocurra reacción y segregación de los elementos de aleación, como también influye en los esfuerzos, distorsión y tamaño del grano.
Si tomamos dos planchas de acero de las mismas dimensiones a la primera la calentamos con un soplete hasta que esté a 200° c la segunda la dejamos a temperatura ambiente y aplicamos en cada una un cordón de soldadura con la misma energía aplicada o sea con el mismo voltaje, amperaje y velocidad de avance podemos encontrar que: para la primera plancha, como la temperatura tiene que caer solo hasta 200° c., la velocidad de enfriamiento del cordón y la zona afectada es más lento que para la segunda o visto en otra forma, el tiempo que necesita la primera plancha para llegar a la temperatura ambiente es mayor que el tiempo requerido que la segunda para llegar a la temperatura ambiente. A esa temperatura aplicada a la primera plancha se le da el nombre de: temperatura de pre-calentamiento.
La temperatura de pre-calentamiento y la energía aplicada son factores sumamente importantes en soldadura, pues con ellos se puede lograr un control de las velocidades de enfriamiento y de los fenómenos que ocurren en el acero con los cambios rápidos en temperatura que influyen en el tamaño del cordón y del grano en la zona afectada por el calor.
Cuando se sueldan aceros de alto contenido en carbono, si no se toman medidas para evitar los cambios de estructura, bien sea mediante calentamientos previos o disminuyendo la velocidad de enfriamiento, la soldadura quedara demasiado frágil, por lo que la pieza será prácticamente inservible. Si se suelda una pieza de acero de gran elasticidad, por ejemplo un resorte, el calor aplicado durante la soldadura puede disminuir la elasticidad, con lo que se inutiliza la pieza.
También hay que tener en cuenta que si se suelda una pieza endurecida por temple, la soldadura, normalmente, disminuye la dureza de la misma. En muchos casos, una vez realizada la soldadura, hay que someter las piezas a un tratamiento térmico que les devuelva las características de dureza iniciales. Es evidente que para soldar cualquier acero aleado o de elevado contenido de carbono, hay que conocer muy bien los efectos del calentamiento y del enfriamiento.
TRATAMIENTO TÉRMICOS.
Los tratamientos térmicos se aplican a los metales y aleaciones para ablandarlos o eliminar tensiones internas, o para endurecerlos total o parcialmente. Y a esto llamamos: recocido y temple total o superficialmente. Es importante para el soldador el conocimiento de estos procesos, pues en muchos casos deberá controlar los procesos de calentamiento y de enfriamiento durante la soldadura, para evitar que un tratamiento pueda modificar la estructura del material.
RECOCIDO
Es un tratamiento por el que se consigue ablandar el material con vistas a facilitar su mecanización y que también elimina las tensiones internas que pueden quedar en el material como consecuencia de la soldadura. Para recocer un acero, se calienta hasta una cierta temperatura y se mantiene durante cierto tiempo para conseguir que todo el carbono se disuelva uniformemente en toda la masa de hierro.
La temperatura de recocido varía según el tipo de acero.
Después que la pieza ha sido calentada durante un periodo de tiempo suficiente, se deja enfriar lentamente, bien sea dentro de un horno o cubierta con ascuas, arena, cal, mantas de asbesto silicato o cualquier otro material térmico aislante. El recocido para eliminar tensiones internas producidas durante el proceso de soldeo, consiste en calentar a una temperatura por debajo de la crítica, aprox., 594°c 1100°f, y enfriar luego lentamente.
Otro método para eliminar tensiones consiste en el martilleado; sin embargo, hay que aplicarlo con muchas precauciones, pues siempre presenta un gran riesgo de figuración en las piezas. El recocido para la eliminación de tensiones solo se aplica sobre piezas en las que se tema una rotura frágil y siempre que no se disponga de otro procedimiento para eliminar las fuerzas de expansión y contracción que se presentan durante el soldeo.
NORMALIZADO
Difiere del recocido estándar ya que consta de calentamientos a temperaturas más elevadas durante tiempos más cortos y el enfriamiento se realiza al aire.
TEMPLE
Se emplea para endurecer una vez mecanizadas. Se realiza calentando hasta una temperatura por encima de l a crítica y enfriando rápidamente en aire, aceite, agua o sales. Solo los aceros de mediano o alto contenido en carbono endurecen por este procedimiento. Los de bajo contenido en carbono no templan. La temperatura de calentamiento depende del tipo de acero.
El endurecimiento por temple no siempre es deseable. Su interés depende de la aplicación posterior de la pieza. Por ejemplo si una pieza de acero endurece por temple durante el proceso de soldadura, quedara m uy frágil y muy sensible a la figuración provocada por las tensiones de origen térmico que se originan durante el proceso del soldeo. En estos casos deben tomarse precauciones especiales, como un pre-calentamiento o un control severo sobre la aportación de calor y las condiciones de enfriamiento para minimizar esta tendencia.
Durante el proceso de soldeo existe una marcada diferencia de temperaturas entre el metal fundido, las zonas adyacentes y el metal base que se encuentra frío. Este actúa como un medio de enfriamiento enérgico de las zonas afectadas por el calor. La consecuencia de esto es que las zonas próximas a la de fusión, que durante la soldadura, superan la temperatura critica, quedan con una estructura dura y frágil, de tipo martensitica. Cuanto mayor es la tendencia al temple del acero, mayor es el peligro que se presente este fenómeno incluso con pequeñas velocidades de enfriamiento. Esta es una de las razones por las cuales los aceros de elevado contenido de carbono deben soldarse con muchas más precauciones que los aceros ordinarios de bajos contenidos en carbono.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES.
Los tratamientos de endurecimiento superficial se suelen aplicar a los aceros de bajo contenido en carbo no y consisten en añadir carbono, nitrógeno o una combinación de ambos a la superficie exterior de la pieza con vistas a conseguir una fina capa exterior de gran dureza. Las tres técnicas principales de endurecimiento superficial se conocen como carburación, cianuración y nitruración.
CARBURACIÓN
Consiste en calentar las piezas a tratar en un horno cuya atmósfera sea rica en monóxido de carbono. Otro método consiste en calentar el acero en contacto con sustancias ricas en carbono, tales como carbón vegetal, carbón mineral, etc. Los métodos modernos de carburación utilizan la atmósfera gaseosa casi exclusivamente. La pieza se calienta a una temperatura entre 899° y 927°C equivalente a 1650°f a 1700°f. A esta temperatura el acero se encuentra en forma austenita y fácilmente absorbe carbono de la atmósfera circundante rica en este elemento. El tiempo de duración del tratamiento depende del espesor que se quiera conseguir en la capa dura. Después del calentamiento la pieza se enfría bruscamente, con lo que se consigue una superficie exterior muy dura sobre un núcleo relativamente tenaz.
CIANURACION
Consiste en introducir la pieza de acero en un baño de sales de cianuro sódico o potásico que se encuentra a una temperatura de unos 815°c (1500°f). Se consigue una capa exterior más fina y más dura que la obtenida con la carburación.
NITRURACION
Es el procedimiento que permite conseguir capas superficiales más duras. El endurecimiento se consigue por las formaciones de compuestos de nitrógeno, que son muy duras y resistentes al desgaste. La nitruración se realiza calentando la pieza de unos 482° a 583°c (900°f a 1000°f) en un horno que contenga una atmósfera a base de gases amoniacales. Debido a que es el procedimiento que menor calentamiento exige se emplea siempre que se quiera dureza superficial sin producir grandes deformaciones en las piezas a tratar.
PROPIEDADES O RESISTENCIA MECÁNICAS DE LOS MATERIALES.
Las características mecánicas de los materiales son una medida de comportamiento de los mismos bajo distintos tipos de esfuerzos. También las podemos definir como la resistencia de los materiales cuando se someten a la acción de una o más fuerzas. Si conocemos las propiedades resistentes de los materiales podremos construir estructuras seguras. Del mismo modo si un soldador conoce la resistencia de la soldadura con relación a la del metal base, podrá aplicar la soldadura necesaria para que su resistencia sea suficiente. Podemos definir la resistencia de un material como su capacidad para soportar cargas sin que se produzca la rotura.
TENSIÓN
Es la resistencia interna que un material ofrece a la deformación. Se mide en fuerza por unidad de superficie.
DEFORMACIÓN
Es el cambio de dimensiones o forma que experimenta la pieza al aplicarle la tensión. Se suele expresar en valores unitarios.
ELASTICIDAD
Es la capacidad que tienen los materiales para recuperar su forma y dimensiones iniciales al cesar las fuerzas que previamente los deformaron. Una banda de goma es un buen ejemplo de m aterial elástico. Si la goma se estira, recupera su forma y medidas iniciales al cesar la fuerza, sin embargo, por encima de cierto límite, se romperá. Los materiales con propiedades elásticas se comportan de la misma forma.
LIMITE ELÁSTICO
Es la carga máxima que puede soportar un material sin perder su forma inicial al cesar la carga.
MODULO DE ELASTICIDAD
Es el cociente entre tensión y deformación dentro del límite elástico. Cuanto menor es la deformación de un material bajo una tensión dada, mayor es su módulo de elasticidad. Por comparación de sus módulos de elasticidad, podemos determinar la rigidez de los materiales.
La rigidez u oposición de la deformación, tiene una gran importancia en muchas aplicaciones, tanto en m áquinas como en estructuras.
MODULO DE ELASTICIDAD
Es el cociente entre tensión y deformación dentro del límite elástico. Cuanto menor es la deformación de un material bajo una tensión dada, mayor es su módulo de elasticidad. Por comparación de sus módulos de elasticidad, podemos determinar la rigidez de los materiales. La rigidez u oposición de la deformación, tiene una gran importancia en muc has aplicaciones, tanto en máquinas como en estructuras.
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
Es la capacidad que tiene un material para soportar fuerzas que intentan alargarlo. Es una de las características mecánicas más importantes.
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
Es la capacidad que tiene el material para soportar fuerzas que intentan acortarlo, o encogerlo si nos fijamos en el sentido de las fuerzas, la compresión es el esfuerzo opuesto al de la tracción. La mayoría de los metales tienen buena resistencia a la tracción y a la compresión. Sin embargo, los materiales frágiles, tales como la fundición, tienen buena resistencia a la compresión, pero solo una moderada resistencia a tracción.
RESISTENCIA A FLEXIÓN
Es la capacidad que tienen los materiales para soportar cargas que intentan curvarlos o flecarlos. Una tensión de flexión es la combinación de tensiones de tracción y compresión.
RESISTENCIA A TORSIÓN
Es la capacidad del material para soportar fuerzas que intentan girarlo.
RESISTENCIA A CORTADURA
Es la que presenta el material a que una parte del mismo se deslice con relación a otra.
RESISTENCIA A LA FATIGA
Nos indica la capacidad del material para soportar fuerzas intermitentes o alternativas de tracción o de compresión.
RESISTENCIA AL IMPACTO
Nos indica la capacidad del material para soportar cargas aplicadas bruscamente. Cuanto mayor es la resistencia al impacto de un material, mayor es la cantidad de energía requerida para romperlo. Esta característica, dado que es una de las más sensibles a las variaciones de estructura, puede ser ampliamente afectada por la soldadura.
DUCTILIDAD
Nos indica la aptitud del material a la deformación sin que produzca grietas o roturas. Los metales de gran ductilidad, como el cobre o acero suave, rompen progresivamente a medida que la carga se va incrementando. Los de pequeña ductilidad, tales como la fundición, rompen de repente cuando la carga alcanza un determinado valor.
DUREZA
Es la oposición del material a ser rayado o penetrado por otros. Se suele determinar midiendo el área de la huella dejada sobre la pieza por una bola que se aplica bajo una carga determinada o midiendo la profundidad de la huella producida por un penetrador adecuado bajo una carga dada.
FRAGILIDAD
La fragilidad viene a ser la característica opuesta a la resistencia al impacto. Nos indica que el material se fractura fácilmente, bajo pequeñas cargas. En muchos casos la fragilidad se puede originar por una soldadura inadecuada. La fragilidad indica una pérdida total de ductilidad.
TENACIDAD
Se puede considerar como una combinación de resistencia y ductilidad. Un material tenaz es aquel que puede absorber grandes cantidades de energía sin que se produzca la rotura. Los metales que presentan un módulo de elasticidad elevado y una gran ductilidad, son muy tenaces. La soldadura de este tipo de materiales debe realizarse con sumo cuidado. Un régimen térmico inadecuado puede modificar el tamaño de grano y la microestructura del material, características a la que está íntimamente ligada la tenacidad.
MALEABILIDAD
Es la capacidad del material para ser deformado por aplicación de fuerzas de com presión sin que se originen defectos. Los materiales maleables pueden ser forjados o laminados.
FLUENCIA
Consiste en un lento, pero progresivo incremento de la deformación, que normalmente se produce a elevadas temperaturas, hasta producir el fallo del material.
LAS PROPIEDADES CRIOGÉNICAS
Las propiedades criogénicas del material nos indican el comportamiento del mismo cuando se somete a tensiones a muy bajas temperaturas. A demás de ser sensibles al tipo de estructura cristalina y a los procesos de fabricación, los metales también son sensibles a las altas y bajas temperaturas. Algunos materiales que se comportan perfectamente a temperatura ambiente, pueden fallar inesperadamente a bajas o altas temperaturas. Al descender la temperatura se suele producir un cambio brusco de comportamiento dúctil a comportamiento frágil.
EL COEFICIENTE DE DILATACIÓN
Nos indica la variación unitaria de longitud que experimenta el material, al variar la temperatura 1°c. Es siempre un factor importante en la soldadura.
CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES.
El termino fundición de hierro es un nombre genérico que se refiere a una familia de materiales que difieren ampliamente en sus propiedades. Las fundiciones son aleaciones de hierro de hierro, carbono y silicio que contienen también manganeso, fósforo, azufre, etc., su contenido en carbono es de 1.7% a 4.5%, puede estar disuelto en la austenita o en forma libre. (Grafito)
CLASES DE FUNDICIONES
La fundición de hierro es la forma más simple del producto obtenido a partir del arrabio; las fundiciones coladas son hierros de segunda (acero) que los ingenieros emplean como material de construcción. El término hierro colado, es generalmente un sinónimo de hierro gris suave. Esto es un error sabiendo que hay un rango muy extenso a partir de la fundición gris suave a los hierros colados nodulares, cada uno con diferentes propiedades y características cuyas variadas aplicaciones lo hacen un material com ún, asociado con otro más costoso.
Las diferentes fundiciones de hierro se dividen en los siguientes grupos:
*
Fundición De Hierro Gris.
* * * *
Fundición De Hierro Blanco. Fundición De Hierro Maleable O Dúctil. Fundición De Hierro Nodular O Esferoidal. Fundición De Hierro Austeníticos.
FUNDICIÓN DE HIERRO GRIS
En esta clase de hierro, el carbono se presenta como carbono libre en forma de grafito, y la fractura debe ser de color obscuro. Como es de suponerse es un metal suave y de fácil maquinado. La fundición gris tiene una alta resistencia a la corrosión y puede alcanzar una resistencia a la tensión de 9 a 26 tn /pul. Cuadrada, y su esfuerzo a la compresión es aprox. Cuatro veces mayor. Esto significa que es material dúctil. Posee buenas cualidades de resistencia a la abrasión y el desgaste, gracias a la presencia del grafito libre, como tan bien buena conductividad térmica.
USOS DE LA FUNDICIÓN GRIS La fundición gris es usada en ingeniería para diversos procesos tales como partes de máquinas – herramientas, cigüeñales automotrices, platos de presión de embragues, tambores de frenos, monoblocks y componentes eléctricos.
FUNDICIÓN BLANCA
Esta forma de hierro colado tiene bajo contenido de silicio y carbono combinado y es producida en el proceso normal de enfriamiento. Por lo cual este es un material de alta dureza y quebradizo, mostrando una fractura blanca. Normalmente la fundición blanca no es maquinable excepto por esmerilado. La fundición blanca se usa para casos especiales donde la resistencia a la fricción es esencial, por ejemplo, trabajos de rolado de metales, partes de trapiches, equipos de limpieza por impacto, plantas de ladrillo y de cemento.
FUNDICIÓN DE HIERRO MALEABLE
El grupo de las fundiciones maleables se caracteriza por tener buena resistencia a los esfuer zos por tensión, resistencia al impacto y ductilidad. Hay dos distintos procesos para producir la fundición maleable a partir de la fundición blanca ( que usualmente contiene menos del 1 % de silicio ) .
Estos métodos se diferencian por el color de la fractura y son llamados:
ª ª
Proceso De Corazón Blanco. Proceso De Corazón Negro.
EL PROCESO DE CORAZÓN BLANCO
Es el más conveniente para secciones delgadas y el hierro utilizado para este proceso contiene generalmente:
· · · · ·
3.3 % De Carbono. 0.6% De Silicio. 0.5% De Manganeso. 0.25% De Azufre. 0.1% De Fósforo
Las fundiciones de corazón blanco son usadas en todas las ramas de la industria, por ejemplo como conexiones de gas, aire, agua y vapor, tubería para accesorios eléctricos, motocicletas, partes de maquinaria agrícola, industria textil, transportadores de cadena, etc.
Los dos grados de fundición en el proceso de corazón blanco, han sido clasificados por la norma: B.s. 309 de 1958.
EL PROCESO DE CORAZÓN NEGRO:
En este proceso la fundición de hierro blanco es tratada sin ser descarburada previamente. Un hierro adecuado contiene: Este es un material blando, dúctil y de fácil maquinado. Su ductilidad se aproxima a la fundición de acero.
Existe otro grupo de fundiciones y son a saber:
§ § § § § §
Fundición De Hierro Maleable Perlático. Fundición De Hierro Nodular. Fundiciones Aleadas Al Cr, Ni, Mn, Cu, V. Fundición De Hierro Forjado. Fundición De Acero. Fundición Semi-Acero O Hierro Concha.
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Para Llegar A Ser Excelentes Soldadores. Para llegar a ser un buen soldador es necesario conocer los efectos del calor sobre la estructura de los metales, así como lo que sucede cuando a estos se les añade ciertos elementos de aleación, También se debe conocer las medidas a seguir para evitar que el calor aportado durante el proceso de soldadura pueda destruir los elementos de aleación incluidos en el metal para mejorar su estructura,
Por ejemplo, las dilataciones y contracciones experimentadas por el metal durante el proceso de soldadura, dan lugar a la aparición de tensiones que se pueden traducir en grandes deformaciones.
La soldadura aplicada de manera incorrecta en un acero inoxidable, puede causar gran variedad de defectos y daños en la zona del material base afectada por el calor, y entre las más comunes la precipitación de carburos, contracciones o deformaciones de la pieza, pérdida total de la resistencia a la corrosión del material.
Si se suelda un acero de alto contenido de carbono como si fuese un acero suave, la soldadura puede presentar fragilidad dejando una pieza inutilizable.
La importancia de la soldadura en los avances tecnologicos Tecnología de la soldadura :: Introducción La soldadura es en realidad un proceso metalúrgico, por eso entender como los metales se comportan durante su producción y fundición es conocer los fundamentos de la soldadura. La mayoría de los procesos de soldadura, al igual que en la fundición de metales, requieren la generación de altas temperaturas para hacer posible la unión de los metales envueltos. El tipo de fuente de calor es básicamente lo que describe el tipo de proceso, Ej. : soldadura autógena (gas), soldadura de arco (eléctrica). Uno de los principales problemas en soldadura, es el comportamiento de los metales ante la combinación de los agentes atmosféricos y los cambios en su temperatura. El método de proteger el metal caliente del ataque de la atmósfera es el segundo de los mayor problemas a resolver. Las técnicas desarrolladas desde "Protección por fundente", hasta la de Protección por gas Inerte, son mas que escudos protectores en muchos casos pero eso es básicamente para lo que fueron creados. En algunas instancias la atmósfera es removida toda usando sistemas de vacío. Algunos de estos procesos han sido desarrollados para algunas aplicaciones especificas mientras otros se mantienen muy flexibles cubriendo un amplio rango de actividades en la soldadura. Aunque la soldadura es usada principalmente para unir metales similares y hasta partes metálicas no similares es también muy usada, de manera muy notable, para reparar y reconstruir partes y componentes averiados o gastados. Existe, también, un crecimiento notable en el uso de diferentes aplicaciones para tratar las superficies con una capa de alto endurecimiento de partes nuevas, que provee una superficie altamente resistente a la corrosión, abrasión, impactos y desgaste. Introducido en las ultimas décadas del siglo 19, el proceso de arco se mantiene como el mas usado de todos los grupos de las técnicas de soldadura. Como el mismo nombre lo sugiere, es un arco eléctrico que se establece entre las partes a ser soldada y un electrodo metálico. La energía eléctrica, convertida en calor, genera una temperatura en el arco cerca de 7,000 grados centígrados, causando la fundición de los metales y después la unión. El equipo puede variar en tamaño y complejidad, siendo la diferencia principal entre el proceso de arco, el método usado para separar la atmósfera o crearla y el material consumible empleado para ser aportado al proceso. Entre los procesos de Arco se incluyen la soldadura de electrodo cubierto, conocido como MAA/SMAW, GMAW o también conocido como MIG y el sistema de alta deposición por arco sumergido SAW. Existen Otras variantes como la PAW soldadura por Plasma, EW (electro slag) la soldadura (sin arco eléctrico) por fricción FSW que forman parte de los nuevos avances tecnológicos que se adelantan en los procesos de soldaduras para crear alternativas adaptadas a los procedimientos de alta producción y limitaciones especiales de ciertos procesos o materiales.
SMAW (Stick Manual Arc Welding) Soldadura de Arco Manual
La Soldadura de Arco Manual o MMA es también conocida como Soldadura de Electrodo Cubierto, Soldadura de Varilla o Soldadura de Arco Eléctrico. Es la mas antigua y mas versátil de todos los diferentes procesos de soldadura de arco. Un Arco Eléctrico es mantenido entre la punta de un electrodo cubierto y la pieza a trabajar. Las gotas de metal derretido son transferidas a través del arco y son convertidas en un cordón de soldadura, un escudo protector de gases es producido de la descomposición del material fundente que cubre el electrodo además, el fundente también puede proveer algunos complementos a la aleación, la escoria derretida se escurre sobre el cordón de soldadura donde protege el metal soldado aislandolo de la atmósfera durante la solidificación, esta escoria también ayuda a darle forma al cordón de soldadura especialmente en soldadura vertical y sobre cabeza. La escoria debe
ser
removida
después
de
cada
procedimiento.
Los electrodos son producidos, a veces conteniendo aleaciones para el trabajo estructural metálico, fuerza y ductilidad para la soldadura, las labores mas ligeras son efectuadas usando potencia de corriente alterna por el bajo costo de los transformadores que la producen, el trabajo de alta producción industrial usualmente requiere de fuentes corriente continua mas poderosas y grandes rectificadores, para darle la polaridad exacta al proceso. El proceso es mayormente usado para soldar aleaciones ferríticas en trabajos metálicos estructurales en industrias en general. A pesar de lo relativamente lento del proceso, por el recambio de electrodos y la remoción de la escoria, se mantiene como una de las técnicas mas flexibles y sus ventajas en áreas de acceso restringido son notables.
Soldadura TIG De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 8 de noviembre de 2013. Puedes añadirlas o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{sust:Aviso referencias|Soldadura TIG}} ~~~~
Accesorios para soldadura TIG.
Esquema de la soldadura TIG. La soldadura TI G (del inglés tungsten inert gas) o soldadura GTAW (del inglés gas tungsten arc welding ) se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o circonio en porcentajes no superiores a un 2%. El torio en la actualidad está prohibido ya que es altamente perjudicial para la salud. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos. La gran ventaja de este método de soldadura es, bási camente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre el oxígeno de la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente la soldadura de metales ferrosos y no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la es casez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la cali dad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor. Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.
Índice [ocultar]
1 Información general 2 Características y ventajas 2.1 Equipo o 2.2 Beneficios o 2.3 Aplicaciones típicas o 3 Véase también 4 Enlaces externos
Información general[editar] Hoy en día se está generalizando el uso de la soldadura TIG sobre todo en aceros inoxidables y especiales ya que a pesar del mayor coste de ésta soldadura, debido al acabado obtenido en nuestros días, las exigencias tecnológicas en cuanto a calidad y confiabilidad de las uniones soldadas, obligan a adoptar nuevos sistemas, destacándose entre ellos la soldadura al arco con electrodo de tungsteno y protección gaseosa (TIG). El proceso TIG es muy utilizado en la industria alimentaria y farmacéutica gracias a que es un proceso muy limpio que no deja residuos y no contamina el metal base. Una ventaj a muy grande del proceso TIG es que se puede controlar de manera muy precisa la temperatura y por lo tanto la soldadura puede penetrar aceros de gran espesor y es ideal para soldar juntas biseladas que necesitan de gran precisión porque son juntas que serán sometidas a grandes esfuerzos mecánicos. El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa, que utiliza el intenso calor de un arco eléctrico generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde puede o no utilizarse metal de aporte. Se utiliza gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la posibilidad de contaminación de la soldadura por el oxígeno y nitrógeno presente en la atmósfera. La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, c omo también para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raíz en unión de cañerías. Las soldaduras hechas con el sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminación, es necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un acabado completamente liso.
Características y ventajas[editar]
No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza posterior en la soldadura. No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al no circular metal de aporte a través del arco. Brinda soldaduras de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsión. Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección gaseosa, el área de soldadura es claramente visible. El sistema puede ser automatizado, controlando mecánicamente la pistola o el metal de aporte.
Equipo[editar] El equipo para sistema TIG consta básicamente de:
Fuente de energía. Máscara. Unidad de alta frecuencia. Antorcha. Suministro gas de protección. Suministro agua de enfriamiento.
Beneficios[editar]
Adecuada para soldaduras de responsabilidad (pase de raíz). El proceso puede ser mecanizado o robotizado. Facilita la soldadura en lugares de difícil acceso. Ofrece alta calidad y precisión. Óptimas resistencias mecánicas de la articulación soldada. Poca generación de humo. Soldaduras claras, brillantes y con óptimo acabado, sin usar flujo de limpieza, prescindiendo de acabado final y reduciendo costos de fabricación. Soldadura en todas las posiciones. Versatilidad: suelda prácticamente todos los metales industrialmente utilizados.
Aplicaciones típicas[editar]
Soldadura de la primera pasada de tuberías de aceros aleados, aceros inoxidables y aleaciones de níquel. Soldadura de equipos de aluminio, titanio y aleaciones de níquel. Soldadura de tubos a la placa de los intercambiadores de calor. Soldadura interna de reactores de urea en acero inoxidable y titanio.
Véase también[editar]
Soldadura por arco Soldadura MIG/MAG
Enlaces externos[editar]
Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Soldadura TIG. Guia dos Eletrodos de Tungstênio no Processo de Soldagem TIG Guia do Processo de Soldagem TIG (en portugués)
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Soldadura
La importancia de la soldadura en las Industrias June 5, 2013June 4, 2013 by El Saludable
Soldadura, el proceso de unión de metales causando coalescencia debido al calor. Esto ocurre por la fusión de la pieza con baño de fusión. La unión se hace más fuerte cuando se enfría. Se calienta cuando el baño de soldadura se utiliza con la pieza de trabajo y produce soldadura en ese momento. En todas las empresas de fabricación de soldadura es muy esencial. Dado que la soldadura se ha utilizado en la fabricación de acero ha expandido sus usos en otros sectores industriales como la construcción, la fabricación mecánica y de coches, etc Si miramos hacia atrás en el pasado, podemos ver que la soldadura se ha utilizado durante muchos años. Se ha pasado a través de la Edad del Bronce y la Edad del Hierro y ha ramificado en t odo el mundo. Hay tres tipos de soldadura, que son ARC, MIG y TIG. Ha habido muchos tipos diferentes de soldadura que se han diversificado con el paso de los años. La soldadura por arco se realiza por electrodo consumible por objetivo a un arco eléctrico. Metal base y la adición de metales deben ser juntos cuando está pegado del electrodo. Gas de metal inerte o MIG es la forma más fácil de soldar. Es como alambre, sino combinado electrodo y material de relleno. Es fácil de usar debido a que el proceso de soldadura se ha hecho muy fácil. Soldadura TIG utiliza un electrodo que no se derrite permanente hecho de tungsteno. Este tipo de proceso de soldadura es muy flexible, ya que el metal añadido por separado. Estos tres tipos de soldadura requiere un proveedor de energía para el mantenimiento de arco eléctrico entre el electrodo y material base para derretir los metales en el punto de reunión. DC o AC corrientes pueden ser utilizados para este tipo de soldadura. En cada tipo de soldadura se utiliza un poco de gas inerte o semi-prevenir la combustión en la zona de soldadura. Un soldador debe estar bien capacitado para trabajos de soldadura. A veces, muchos problemas se producen debido a la falta de medidas de seguridad. Trabajo inseguro es decir, sin el vidrio de soldadura y materiales combustibles cerca puede ser peligroso. Al tomar las medidas preventivas, el riesgo de muerte o riesgos para la salud pueden ser reducidos. Para ejemplo, en la soldadura por arco, el trabajador debe usar casco, guantes de la mano y o tros elementos de protección que ayuda al soldador para trabajar en forma segura el proceso es muy esencial y ha sido utilizado en diversas industrias. http://ezinearticles.com/?The-Importance-of-Welding-in-Industries&id=5504793
The Importance of Welding in Industries By Sarah Hanley | Submitted On December 06, 2010
1 Welding means the process of joining metals by causing coalescence due to heat. It happens by melting the workpiece with weld pool. The joint gets stronger when it cools down. It's heats when the weld pool is used with the workpiece & produces weld in that time. In all fabrication companies welding is very essential. Since welding has been used in steel fabrication its uses has expanded in other industrial sectors like construction, mechanical and car manufacturing etc. If we look back in the past, we can see that welding had been used for many years. It has been passed through the Bronze age and the Iron age and it has branched around the world. There are three kinds of welding, they are ARC, MIG and TIG welding. There have been many different kinds of welding which have branched as the years passed. Arc welding is done by consumable electrode by aiming to an electric arc. Parent metal & the addition of metal must be together when the electrode is stuck. Metal Inert Gas or MIG is the easiest way of welding. It is like wire but combined electrode and filler material. It is easy to use because the welding process has been made very easy. TIG welding uses a permanent non-melting electrode made of tungsten. This kind of welding process is very flexible because the metal added separately. These three kinds of welding requires a power supplier for maintaining electric arc between electrode & base material to melt metals at the meeting point. DC or AC currents can be used for these kind of welding. In every type of welding some semi-inert gas is used o prevent combustion in the welding region. A welder must be well trained for welding works. Sometimes many problems occur because of lack of safety precautions. Working unsafely i.e without welding glass and near combustible materials can be a dangerous. By taking preventive measures, the risks of death or health hazards can be reduced. For example, in the Arc Welding the worker must wear helmet, hand gloves & other protective things which helps the welder to work in safely the process is very essential and has been used in various industries. Sarah Hanley is an expert in steel fabrication and works in a Steel Fabrication Dubai. He has consulted many clients on issues of construction, steel fabrication and mechanical engineering. Article Source: http://EzineArticles.com/expert/Sarah_Hanley/841917
Importancia de la Educación en Soldadura en el Desarrollo de Nuevas Tecnologías Dr. Patricio F. Mendez, Postdoctoral Associate Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139 El proceso de soldadura posee una historia que bien podría ser la trama de una película de Holywood. La soldadura ha sido practicada desde que la humanidad aprendió a trabajar los metales. Originalmente, los metales eran soldados a fuerza de golpes, y los soldadores eran respetados artesanos. La soldadura e léctrica fue inventada a principio de los 1800s, en plena revolución industrial. Era considerado un proceso c rudo, sucio y primitivo, en el que el único requisito era derretir un poco de metal entre dos piezas de manera que estas se unieran. Este crudo proceso, sin embargo, demostró ser tan económico y eficiente que su uso se fue propagando a aplicaciones responsabilidad creciente. Hoy en día, a comienzos del siglo XXI, la soldadura es considerada una ciencia. Es uno de los más complejos procesos industriales , pues involucra física de plasmas, flujo de fluidos, teoría de electromagnetismo, robótica, metalurgia, ingeniería eléctrica, electrónica y mecánica. Muchos de estos aspectos actúan simultáneamente cada vez que un soldador comienza su cordón de soldadura. Esta es la razón por la que la educación de ingenieros en soldadura capaces de combinar todas estas ciencias, es una prioridad en todos los países de economía avanzada. La soldadura es una tecnología casi omnipresente. Si uno mira alr ededor, casi todo lo que vea va a contener una soldadura. Elementos de nuestro bienestar diario tales como sillas metálicas contienen soldaduras; también juguetes, bicicletas, y automóviles. El rascacielos más alto del mundo tiene una estructura interna soldada, así como también el puente más largo. En los campos, la maquinaria agrícola y todo equipo pesado es construido con soldadura. En el desierto es más fácil encontrar soldaduras que agua, pues los desiertos están tramados con oleoductos y gasoductos soldados. En el mar, son las uniones soldadas las que mantien en un buque en una sola pieza. El primer submarino atómico también fue completamente soldado. También son soldadas las plataformas off-shore para la extracción de petróleo del lecho marino. Hay soldaduras en el aire, en todo avión que vuela; y aun más alto, en el espacio, el Space Shuttle usa soldadura en la unión de sus componentes críticos. Claramente, la soldadura no es ya más un proceso crudo y sucio. Es parte integral de cualquier avance tecnológico. Claramente, todo este progreso en la aplicación de la soldadura se basa en los avances de las ciencias sobre las cuales se apoya. De esta manera, progresos en metalurgia, computación o en robótica (por nombrar unos pocos) tienen un impacto directo en los nuevos métodos de soldadura. Voy a detenerme brevemente en tres ejemplos que son especialmente interesantes: la soldadura por haz de electrones del fuselaje del nuevo avión de combate norteamericano F-22, la soldadura por láser del nuevo Airbus A3XX, y la soldadura por plasma y fricción del tanque de combustible del Space Shuttle. Est os tres ejemplos representan lo mas alto de los logros actuales en ingeniería. El F-22 es un avión de caza de nueva generación. Su fuselaje es de titanio, un metal fuerte como el acero, pero que pesa la mitad, y resiste las altas temperaturas del vuelo supersónico. Este es el primer avión de combate en 60 años que presenta un fuselaje soldado, lo cual permitió reducir costos y peso a niveles considerados imposibles hasta hace poco tiempo. La aplicación de soldadura fue posible debido al progreso en computadoras y robótica, que permiten controlar con alta precisión la soldadura por haz de electrones, aún sobre superficies curvas y de espesor variable. Toda la soldadura del fuselaje esta hecha por robots. No existe actualmente avión de combate con tecnología de f abricación mas sofisticada que el F-22. El Airbus A3XX, capaz de transportar 1000 personas, es otro ejemplo de combinación soldadura con otras tecnologías de vanguardia. En los aviones comerciales, el fuselaje y alas son de lámina de aluminio, reforzada con larguerillos, también de aluminio. Tradicionalmente estos larguerillos son unidos a las laminas de aluminio con remaches. Este proceso es muy lento, laborioso y caro. Además, la zona remachada debe ser reforzada, con el indeseable aumento de peso que eso significa. En el A3XX, sin embargo, los larguerillos son unidos a las láminas de aluminio con soldadura láser, de tal manera que en unos minutos es posible realizar el trabajo de varias horas y producir un mejor producto. El desarrollo de este ti po de unión fue muy laborioso y requirió la atención exclusiva de varios científicos e ingenieros en soldadura. En la cumbre del progreso tecnológico se ubican las tecnologías espaciales. Una vez más, la soldadura juega un papel de preeminencia, siendo el método de unión del tanque de oxígeno del Space Shuttle. Este tanque es de car acterísticas formidables: se eleva a una altura de 60 m, y contiene 800m de cordones de soldadura. El sistema utilizado es soldadura de plasma de polaridad variable, que permite soldar las placas de 8mm de espesor en una sola pasada y con un mínimo de distorsión. Aún así, los ingenieros de NASA siguen buscando una mejor alternativa. En este mismo momento, se está considerando muy seriamente la de soldadura por fricción. En este tipo de soldadura el metal nunca llega un estado líquido, evitándose así varios problemas metalúrgicos. Esta última tecnología es empleada corrientemente para soldar los cohetes Delta. En conclusión, la
soldadura es una tecnología en pleno auge, con un crecimiento anual del 6% en los Estados Unidos. La soldadura se ha convertido en un elemento esencial para la construcción de las más sofisticadas máquinas que el hombre haya hecho en su historia. Este progreso ha sido posible sólo a través del entendimiento y aplicación creativa de los procesos físicos que existen durante la soldadura. Por eso, es que hoy en día, a diferencia de unos cincuenta años atrás, un mínimo de educación es necesario para poder aplicar soldadura eficientemente. Los operadores deben saber entender los porqués de lo que observan diariamente, y los ingenieros deben entender los fundamentos físicos cada vez que diseñan una soldadura o apli can los estándares. De esta manera, el trabajo de todos lo participantes se hace menos rutinario y más interesante, la calidad del producto mejora mientras que los descartes son reducidos, y quizás más importante que todo lo anterior: el trabajo de la gente es más esencial y valioso.
¿Porqué la Soldadura es considerada un proceso clave en la industria metalúrgica? La soldadura es un método de unión permanente utilizado en distintas áreas a nivel mundial por su grado de seguridad y el bajo costo que presenta, en la industria metalúrgica se utiliza en gran parte de sus operaciones, puesto que la gran parte de los conjuntos (Piezas armadas) necesitan ser unidas permanentemente y este método de unión no eleva en gran cantidad su costo, ofrece una unión resistente y duradera, y no deteriora la imagen del conjunto. Para la industria metalúrgica representa gran importancia este método de unión, por lo antes mencionado, como empresa necesitan ofrecer un producto de calidad al menor costo posible, para algunos casos se utilizan otros métodos de unión permanente. Pero donde radica la importancia en esta área, es en la capacitación de su personal o de contratar personal con capacitación previa, no cualquier trabajador puede realizar una soldadura eficientemente, algunos lograran realizar la soldadura y unir las piezas pero no dejan estéticamente presentable el conjunto, para esto es importante que los empleados con la tarea de unir las piezas de cada conjunto en cada empresa estén altamente capacitado para la unión permanente de piezas mediante la soldadura, para ofrecer un producto con una excelente relación Calidad-Precio.
¿Cómo ha sido la evolución de la soldadura? Para conocer la evolución de la soldadura debemos hablar sobre sus inicios, sus precursores y primeros experimentos.Muchas personas asignan el título de precursores de la soldadura a Sir Humphrey Davy quien descubrió el arco eléctrico en 1801 y a Auguste De Meritens con su primera soldadora por arco eléctrico en 1880. Sin embargo Mucho antes de que estos dos distinguidos señores aparecieran en escena, el profesor G. Ch. Lichtenberg (Goettingen 1742-1799) suelda una bobina de reloj y una hoja de cortaplumas mediante arco eléctrico. El suceso es descrito por el profesor Lichtenberg en una carta escrita a su amigo J. A. H. Reinmarius en 1782, en ella describe un proceso de unión mediante electricidad similar al realizado por el arco eléctrico. Resulta difícil determinar con exactitud quién fue el primero en desarrollar algo parecido a la soldadura eléctrica, ya que las experiencias eran simultáneas en distintos países. Las primeras experiencias datan de principios del siglo XIX, aunque la soldadura tal y como la conocemos actualmente empezó a tomar forma a principios del siglo XX, como describimos anterirormente cuando el ingles Sir Humphrey Davy descubrió que se podía generar y mantener un arco eléctrico entre dos terminales. Para el año 1835 Edmund Davy descubre el gas acetíleno, dicho gas es usado en la actualidad en equipos de soldadura debido a las elevadas temperaturas (hasta 3000 °C) que alcanzan las mezclas de acetileno y oxígeno en su combustión.Pero para dicha época su fabricación resultaba muy costosa. Recién 57 años después (1892), el canadiense T. L. Wilson descubrió un método económico de fabricación. El francés H. E. Chatelier, en 1895, descubrió la combustión del oxígeno con el acetileno, y en 1900, los también franceses E. Fouch y F. Picard desarrollaron el primer soplete de oxiacetileno. En el año 1881, el francés De Meritens logró con éxito soldar diversas piezas metálicas empleando un arco eléctrico entre carbones, empleando como suministro de corriente acumuladores de plomo. E ste fue el puntapié inicial de muchas experiencias para intentar reemplazar el caldeado en fragua por este nuevo sistema. La gran dificultad hallada para forjar materiales ferrosos con elevado contenido de carbono (aceros), motivó diversos trabajos de investigación de parte de los ingenieros rusos S. Olczewski y F. Bernardos, los que resultaron exitosos recién en el año 1885. En dicho año se logró la unión en un punto definido de dos piezas metálicas por fusión. Se utilizó corriente continua, produciendo un arco desde la punta de una varilla de carbón (conectada al polo positivo) hacia las piezas a unir (conectadas al polo negativo). Dicho arco producía suficiente calor como para provocar la fusión de ambos metales en el plano de unión, que al enfriarse quedaban mecánicamente unidos.
Las experiencias que necesariamente se realizaron para determinar las condiciones óptimas de trabajo para lograr una unión metálica sin defectos, permitieron verificar desde aquel entonces que con el arco eléctrico se podía cortar metal o perforarlo en algún sitio deseado. Los trabajos de soldadura efectuados no eran eficientes, ya que resultaba difícil gobernar el arco eléctrico, debido a que este se generaba en forma irregular. Continuando con los ensayos en función de obtener mejores resultados, se obtuvo un éxito concluyente al invertir la polaridad de los electrodos (pieza conectada al positivo), debido a que en estas condiciones el arco no se genera desde cualquier punto del electrodo de carbón, sino sólo desde la punta, es decir, en el mismo plano de la unión. El comportamiento del arco, según la polaridad elegida, llevó en 1889 al físico alemán, el doctor H. Zerener, a ensayar un tipo de soldadura por generación de un arco eléctrico entre dos electrodos de carbón. Como bajo estas condiciones no se lograba buena estabilidad en el arco producido, adicionó un electroimán, el cual actuaba sobre el mismo dirigiéndolo magnéticamente en el sentido deseado. Ello producía sobre el arco eléctrico un efecto de soplado. Por este motivo se denominó a este tipo de soldadura por arco soplado, encontrándose interesantes aplicaciones en procesos automáticos para chapas de poco espesor. El flujo del arco se regulaba con facilidad, variando la corriente de excitación del electroimán, y por ende variando el campo magnético producido. El arco eléctrico resultante era de gran estabilidad. Los dos electrodos de carbón y el electroimán eran parte de un solo conjunto portátil. El metal utilizado como aporte surgía de una tercera varilla metálica, la cual se ubicaba por debajo del arco, más cerca de la pieza. Con el calor producido, se fundía el metal de base conjuntamente con el aporte de la varilla, generando la unión. Este sistema fue utilizado industrialmente por primera vez en el año 1899 por la firma Lloyd & Lloyd de Birmingham (Inglaterra), para soldar caños de hierro de 305 mm de diámetro, los que luego de soldados eran capaces de soportar una prueba hidráulica de 56 atmósferas. En los Estados Unidos, en 1902, la primera fábrica que comenzó a utilizar industrialmente la soldadura por arco con electrodo de carbón fue The Baldwin Locomotive Works. El excesivo consumo de electrodos de carbón y el deseo de simplificar los equipos de soldadura, hicieron que en el año 1891, el ingeniero ruso N. Slavianoff sustituyera los electrodos de carbón por electrodos de metal. Este cambio produjo mejoras en las uniones de los metales (a nivel metalográfico), al evitar la inclusión de partículas de carbón (aportadas por los mismos electrodos antes utilizados) dentro de la masa de metal fundido, y luego retenidas en la misma al solidificarse. El método Slavianoff, con algunas mejoras técnicas implementadas en 1892 por el estadounidense C. L. Coffin (quien logró desarrollar el método de soldadura por puntos), ha sido usado hasta la fecha y es la soldadura por arco conocida en la actualidad. A partir de las determinaciones de Slavianoff se continuaron empleando indistintamente electrodos de carbón y/o metálicos.
En el año 1910 se abandonó definitivamente el electrodo de carbón. Se comenzaron a utilizar electrodos de hierro sin recubrir, pero se obtuvieron resultados deficientes debido a la poca resistencia a la tracción y a su reducida ductilidad.
La nociva acción de la atmósfera (oxidación acelerada por el calentamiento) sobre los electrodos sin recubrir durante la formación del arco, llevó a los investigadores a tratar de solucionar dichos inconvenientes. Una de las primeras experiencias en busca de evitar dicho problema, se debió a los ensayos realizados por Alexander, quien pensó en eliminar la acción perniciosa del oxígeno que rodeaba al arco, haciendo que este último se produjera en una atmósfera de gas protector, donde se observa el metal base a soldar, el portaelectrodo con el electrodo ubicado, y el abastecimiento de gas. Alexander ensayó con diversos gases, logrando buenos resultados con el metanol, pero este requería de un complejo equipamiento, por lo que lo hacía poco viable. Retomando y modificando la idea original de Alexander, en 1907 O. Kjellberg, revistió los electrodos con material refractario aglomerado, rodeando el electrodo con una sustancia sólida que poseía idéntico punto de fusión que el metal de aporte.Al producirse el arco eléctrico, ambas, se fundirían simultáneamente, formando
una cascarilla sobre el metal fundido brindando la adecuada protección contra el oxígeno del ambiente en la etapa de enfriamiento.
Los electrodos fusionables, fueron mejorados nuevamente en 1914 por el sueco O. Kjellberg junto al inglés A. P. Strohmenger. Quedaron constituidos por una varilla de una aleación metálica (metal de aporte) y un recubrimiento especial a base de asbesto, tal como los que se utilizan en la actualidad.
En 1930, los estadounidenses H. M. Hobart y P. K. Devers desarrollaron el sistema de soldadura con gas inerte, y basado en ello, el doctor Orving Langmuir, ideó la soldadura atómica de hidrógeno. En ésta, el arco se produce entre dos electrodos insolubles de tungsteno, en una atmósfera de hidrógeno soplando sobre el arco. Por acción térmica, el hidrógeno molecular se descompone en hidrógeno atómico, el que vuelve a su estado primitivo una vez atravesado el arco, transfiriendo el calor de recombinación a las piezas por soldar. Este método se emplea en la actualidad para soldar chapas delgadas.
Una variedad del sistema anterior, fue desarrollado en 1942 por el norteamericano R. Meredith (creador del soplete para TIG) y en 1948 por diversos ingenieros (desarrollo del sistema MIG), incluyen las soldaduras por arco en atmósfera de helio o argón, ambos gases inertes que alejan el oxígeno de la zona por soldar. En estos casos, el gas rodea al electrodo de tungsteno, mientras un electrodo o varilla (en caso de ser necesario), provee el metal de aporte o de relleno. Este sistema se utiliza para soldar con éxito aleaciones de magnesio y algunas aleaciones livianas.
Los progresos logrados en la industria electrónica, permitieron utilizar dichos adelantos para desarrollar así la soldadura por resistencia (a tope, continua y por puntos); la soldadura por inducción para materiales conductores del calor; la soldadura dieléctrica para los no conductores y, f i nalmente, la aluminotérmica, que resulta una combinación de un sistema de calentamiento con el procedimiento Slavianoff.
La variedad de aplicaciones industriales de los sistemas de soldadura llegaron a un grado tal que inclusive han sustituido en la mayoría de los casos al tradicional forjado y remachado. No solamente significaba una operación más sencilla y rápida, sino que la eliminación del remachado permitió reducir el peso de las construcciones metálicas, al simplificar sus estructuras. La soldadura asegura una reducción de costos apreciable con respecto a los métodos de construcción y reparación empleados antiguamente. Se han resuelto problemas de estanqueidad y rigidez, eliminándose las vibraciones (de difícil resolución en uniones remachadas). La soldadura eléctrica usada en la actualidad, era desconocida a fines del siglo pasado. Muchas circunstancias influyeron en el extraordinario desarrollo adquirido por la misma. La carrera armamentista, potenció el desarrollo en los centros de investigación científicos y técnicos, estudios que se cristalizaron en las novedades utilizadas por los distintos países durante la Segunda Guerra Mundial.
Referencias Bibliográficas: GIACHINO, J. W.; WEEKS, W. (1999). Técnica y práctica de la soldadura. Barcelona: Reverté. GRANJON, H. (1993). Bases metalúrgicas de la soldadura. París: Publicaciones de la Soldadura. REINA, M. (2003). Soldadura de los aceros. Aplicaciones. Madrid: Weld-Work. ZABARA, O. (1989). Soldadura y técnicas afines, tomos I, II y III. Madrid: Bellisco. http://www.achisol.co.cl/Recursos/Archivos/Historia.pdf http://www.centrotecnologicojc.org.ar/index.php/blog/106-soldadura/110-la-soldadura-un-proceso-clave-en-laindustria-metalurgica Consultado el 06/12/2016
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1. Introducción a la soldadura Contenido 1.1 Importancia de la soldadura 1.2 Aplicaciones de soldadura 1.3 Personal involucrado en la soldadura 1.4 Requerimientos generales de un inspector 1.1 Importancia de la soldadura La soldadura es el método más eficaz y el único posible de unir dos o más piezas metálicas para hacerlas funcionar como un solo elemento. Es el método más económico de unir en forma permanente partes metálicas. Es un concepto de diseño que permite libertad y f lexibilidad, que no son posibles en la construcción de piezas de fundición. La soldadura es la mejor forma de proteger y conservar los materiales, protegiendo su superficie con recubrimientos especiales metálicos. Soldando se pueden hacer recubrimientos que endurecen la superficie para proporcionar a ciertas aleaciones especiales resistencia al desgaste. Sus múltiples ventajas son: 1. La soldadura es el método de unión de más bajo costo. 2. Proporciona un peso más ligero por la mejor utilización de los materiales. 3. Une todos los metales comerciales. 4. Puede usarse en cualquier parte. 5. Proporciona flexibilidad en el diseño. Las limitaciones de la soldadura son: 1. Algunos procesos de soldadura dependen del factor humano. 2. Frecuentemente requieren de inspección interna.
1.2 Aplicaciones de la soldadura Los metales que son fácilmente soldables pueden ser, desde muy delgados, aproximadamente tan delgados como una hoja de papel, hasta muy gruesos o pesados. El acero al carbono ordinario es, por mucho, el metal que más se utiliza. Los aceros aleados constituyen el segundo grupo más grande de metales, mismo que abarca muchos tipos especiales: desde los aceros de alta resistencia y baja aleación hasta los tratados térmicamente y muchas otras clases. Las diferentes aleaciones de aluminio tienen diferentes propiedades y requieren de variados procedimientos para la soldadura. El acero inoxidable y los aceros fundidos, se sueldan normalmente como aceros laminados de la misma composición. El níquel y sus aleaciones, aunque pequeño en porcentaje respecto del total,
son también importantes, puesto que ciertas de estas aleaciones, producen el mejor metal utilizable para ciertos tipos de servicio. Los aceros se producen en muchas y diferentes formas. Los aceros laminados representan el volumen más grande, la mayoría se aplica a la industria automotriz, vagones de ferrocarril aparatos domésticos y muebles de oficina, recipientes, latas y similares, así como para maquinaria industrial y eléctrica. La soldadura es un importante segmento de la industria. Las placas de acero se usan para hacer tanques, calderas, maquinaria, barcos, entre otros productos que necesitan soldadura. Todos los tubos de diámetro grande y un gran número de los más pequeños que se unen con soldadura. La soldadura de ductos requiere de técnicas y procedimientos similares. Todos los metales poseen la característica de soldabilidad, la cual se define como la “capacidad” de los materiales de ser soldados bajo condiciones impuestas de fabricación, para formar una estructura específica y convenientemente diseñada y para prestar satisfactoriamente el servicio pretendido. La industria de la soldadura ha desarrollado materiales para unir metales y aleaciones diferentes. Estos materiales, o metales de aporte llenan la junta de soldadura y proporcionan uniones tan fuertes como la del metal que se está soldando. El término “metales de aporte” significa “el metal que va añadirse en la elaboración de una junta con soldadura” e incluye electrodos y varillas de
soldadura.
1.3 Personal involucrado en soldadura Supervisor de soldadura: supervisan y coordinan las actividades de los soldadores. Deben ayudar a los soldadores en cuanto a técnicas y evaluar su trabajo. Revisar la calidad de los trabajos soldados y de la soldadura.
Inspector de soldadura: examina y prueba las uniones soldadas para detectar defectos como grietas, salpicaduras, melladuras utilizando linterna y lupa. Inspecciona uniones usando técnicas no destructivas. Puede recomendar o desechar que se procesen piezas defectuosas y con qué método. Registra, supervisa y certifica resultados. Debe estar certificado por la AWS (Sociedad Americana de Soldadura).
Técnico de soldadura: aplica conocimiento y métodos científicos e ingenieriles combinados con habilidades técnicas y apoyo de las actividades ingenieriles. Debe dominar el lenguaje ingenieril. Debe aplicar la teoría y usar capacidades de los operarios calificados.
Instructor de soldadura: deben tener un alto grado de capacidad en soldadura. Debe ser capaz de trabajar con soldadores para corregir errores de técnica. Tener capacidad para impartir conocimientos técnicos sobre soldadura.
Ingeniero en soldadura: debe tener conocimientos de otros campos de la ingeniería como: metalúrgico, mecánico, eléctrico, estructural y químico. Maneja exclusivamente los metales pero debe tener conocimientos sobre cerámica y química.
Agente de ventas de soldadura: para poder vender exitosamente productos de soldadura se debe de tener conocimiento práctico y técnico acerca de la soldadura, sobre ventas, mercadotecnia, contabilidad, derecho mercantil, etc.
Representante de servicios de soldadura: representa a fabricantes o distribuidores. Consiste en ayudar a los usuarios a diagnosticar problemas relativos con el equipo de soldadura y corregirlos dándole el servicio en planta (sitio) o llevándolo a un taller de servicio a reparar. La
experiencia eléctrica y mecánica es necesaria, así como la habilidad para usar herramientas e instrumento.
1.4 Requerimientos generales de un inspector Los requerimientos generales de un inspector son los siguientes: 1. Ética: a. Integridad b. Actitud profesional c. Honestidad d. Responsabilidad 2. Conocimiento: a. Terminología b. Dibujos, especificaciones c. Soldadura y procesos d. Métodos de prueba 3. Habilidades a. Experiencia b. Comunicación c. Orden y constancia d. Hacer y mantener registro 4. Físicos a. Condición física b. Visión
Aplicaciones de la soldadura. Dentro de las aplicaciones de la soldadura la encontramos claros ejemplos en los aviones, autos, ferroviaria, industria de la construcción, eléctrica, etc. El acero al carbono ordinario es, por mucho, el metal que más se utiliza. La mayoría de las piezas de fierro fundido se emplean sin soldaduras pero como ocasionalmente se unen o reparan es necesario conocer cómo se sueldan los diversos tipos de fierro.
blog codinter 27 abril, 201727 abril, 2017 codinter1 0 comentarios cali, codinter, colombia, importancia, Por qué la soldadura es una industria increíblemente importante, soldadura, welding
La soldadura
no es para los débiles………..
La soldadura no es tan fácil como puede parecer. Es un trabajo caliente, difícil y con tareas físicas, pero absolutamente necesario para una variedad de productos e infraest ructuras. Muchas personas no se dan cuenta de la importancia que desempeña la soldadura en la vida cotidiana, desde los consumidores y el público en general hasta los lí deres de las empresas.
Abril es el Mes Nacional de Soldadura , así que ahora es el momento – más que nunca – de aprender y apreciar el comercio. Con la omnipresente conversa ción sobre la brecha de habilidades en la industria manufacturera, y especialmente con la creciente demanda para llenar posiciones de soldadura, la difusión del conocimiento y la conciencia es un factor clave en la creación de interés entre las generaciones más jóvenes.
Los soldadores construyen el mundo en el que vivimos: El presidente de la American Welding Society, David McQuaid, explica la extensa soldadura de impacto que tiene s obre todos nosotros: “La soldadura es una parte esencial de la vida cotidiana. De automóviles a edificios de oficinas de gran altura, aviones a cohetes, tuberías a carreteras, nada de eso sería posible sin soldadura “.
La clave es atraer a las generaciones más jóvenes al comercio educándolas y animándolas a involucrarse con programas que pueden ofrecer una visión de la industria. A menudo hay una idea errónea de que los soldadores no pueden hacer dinero decente en comparación con sus homólogos de cuello blanco, pero eso no es necesariamente cierto.
Sin embargo, no son sólo las generaciones más jóvenes las que se pueden orientar: las mujeres están representantas en la industria manufacturera en su conjunto, pero particularmente en la soldadura. De hecho, según datos del Departamento de Trabajo, sólo el 4,8 por ciento de los trabajadores de soldadura, soldadura y soldadura eran mujeres en 2014. Alentar a las mujeres a interesarse por el comercio puede ayudar a reducir la brecha y aumentar la diversidad en l a industria.
Así que este mes, tómese tiempo para apreciar y aprender sobre la soldadura. Piense en todas las formas en que la soldadura afecta su vida diaria y ayude a cambiar las percepciones negativas y los est ereotipos sobre
el comercio. Así que muchas cosas, desde los pequeños electrodomésticos en su cocina todo el camino a los viajes espaciales, no sería posible sin ella.
Importancia de la Educación y Formación en Soldadura, en el Desarrollo de Nuevas Tecnologías Por Miguel Angel Dipaola
El proceso de soldadura posee una historia que bien podría ser la trama de una película. La soldadura ha sido practicada desde Share que la humanidad aprendió a trabajar los metales. Originalmente, los metales eran soldados a fuerza de golpes, y los soldadores eran respetados artesanos. La soldadura eléctrica fue inventada a principio del 1800, en plena revolución industrial. Era considerado un proceso crudo, sucio y primitivo, en el que el único requisito era derretir un poco de metal fundido entre dos piezas de manera que éstas se unieran. Este crudo proceso, sin embargo, demostró ser tan económico y eficiente que su uso se fue propagando a aplicaciones de responsabilidad creciente. Hoy en día, a comienzos del siglo XXI, la soldadura es considerada una ciencia. Es uno de los más complejos procesos industriales, pues involucra física de plasmas, flujo de fluidos, teoría de electromagnetismo, robótica, metalurgia, ingeniería eléctrica, electrónica y mecánica. Muchos de estos aspectos actúan simultáneamente cada vez que un soldador comienza su cordón de soldadura. Esta es la razón por la que la educación de operarios, técnicos e ingenieros en soldadura capaces de combinar todas estas ciencias, es una prioridad en todos los países de economía avanzada. La soldadura es una tecnología casi omnipresente. Si uno mira alrededor, casi todo lo que vea va a contener una soldadura. Elementos de nuestro bienestar diario contienen soldaduras; bicicletas, automóviles. El rascacielos más alto del mundo tiene una estructura interna soldada, también como el puente más largo, como ejemplo tenemos el puente ferro-vial Brazo Largo, que es completamente soldado. En los campos, la maquinaria agrícola y todo equipo pesado es construido con soldadura. En el desierto es más fácil encontrar soldaduras que agua, pues los desiertos están tramados con oleoductos y gasoductos soldados. En el mar, son las uniones soldadas las que mantienen un buque en una sola pieza. El primer submarino atómico también fue completamente soldado. También son soldadas las plataformas offshore para la extracción de petróleo del lecho marino. Hay soldadura en el aire, en todo avión que vuela; y aún más alto, en el espacio. Claramente, la soldadura no es ya más un proceso crudo y sucio. Es parte integral de cualquier avance tecnológico. En conclusión, la soldadura es una tecnología en pleno auge, con un crecimiento a nivel anual mundial del 6%. La soldadura se ha convertido en un elemento esencial para la construcción de las más sofisticadas máquinas que el hombre haya hecho en su historia. Este progreso ha sido posible sólo a través del entendimiento y aplicación creativa de los procesos físicos que existen durante la soldadura. Por eso, es que hoy en día, a diferencia de unos sesenta años atrás, un mínimo de educación es necesario para poder aplicar soldadura eficientemente. Los soldadores y operadores deben saber entender
los porqués de lo que observan diariamente, y los técnicos e ingenieros deben entender los fundamentos físicos cada vez que diseñan una soldadura o aplican estándares. De esta manera, el trabajo de todos los participantes se hace menos rutinario y más interesante, la calidad del producto mejora mientras que los descartes son reducidos, y quizás más importante que todo lo anterior: el trabajo de la gente es más esencial y valioso. Extractado del artículo del Dr. Patricio F. Mendez, Postdoctoral Asóciate Massachusetts Institute of Technology, Cambridge
Miguel Angel Dipaola
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¿Cuál es la importancia de la soldadura? lunes 06 de marzo del 2017 La soldadura es un proceso con un fin muy específico, obtener un nuevo material con la fijación de diferentes piezas. En la siguiente nota podrá conocer más de esto, los tipos que hay, su clasificación y los campos en los que se trabaja.
¿Qué es la soldadura? Es un proceso de fijación de materiales (metal o termoplástico) en donde la unión de dos o más piezas ocurre por la intervención de otro , a través de un arco eléctrico que genera niveles de calor óptimos para la labor de soldaje. El producto resultante es un nuevo material, debido a la fijación de las piezas. Es una técnica de uso frecuente en el ámbito industrial que puede realizarse al aire libre, bajo el agua y en condiciones de ce ro gravedad.
¿Cuántos tipos de soldadura existen? Los siguientes tipos son reconocidos por todas las industrias para s us procesos y flujos de trabajo: 1. Heterogénea: para materiales de distinta naturaleza, fuerte en sus resultados.
con o sin metal de aportación: puede ser blanda o
2. Autógena: para materiales de igual naturaleza pero sin metal de aportación, así que forman un todo único al realizar las labores de soldado. 3. Homogénea: tanto los materiales como el metal de aportación son llega a realizarse sin metal de aportación de inmediato son autógenas. Además de la anterior clasificación, incorporamos:
de la misma naturaleza ; además, si
• Soldaduras blandas: es aquella realizada debajo de 400° cuyo material metálico de aportación es una aleación de estaño y plomo,cuya fundición se da a 230°. • Soldaduras fuertes: denominadas “amarillas”, que alcanzan temperaturas de hasta 800°, cuyos metales de aportación son aleaciones de plata o estaño aunque también incorporan cobre o zinc. • Soldaduras con gas y soplete “oxiacetilénica”: denominada así por la reacción combustible al acetileno, alcanza el rango de 3500°.
• Soldaduras por presión o por frío: debido a que la unión entre metales ocurre sin calor, su utilidad radica en no alterar la estructura de los materiales. Tiene formas diversas como: presión por fricción, por frío y calor alternado, entre otros.
¿Qué resultados se obtienen de la soldadura? La unión de metales ha sido un avance gigantesco para la industria en general. Algunos productos relacionados con sectores, a continuación: • Construcción: soporte de contención, estructuras internas. • Metalmecánica: aleaciones de materiales disímiles. • Aeronáutica: toda la estructura de un avión es diseñada a partir de la convergencia de materiales diferentes.
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