Word Soldadura

Universidad Autónoma de Tamaulipas

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Fundamentos y procesos de soldadura Procesos de Manufactura Álvarez de los Reyes Crecencio Guzmán Padron Abigail Rodríguez Narvaez Lizbeth Vázquez Crisanto Misael

12 Fundamentos de soldadura Página 0

INDICE

1.-Introducción………………………………………………………………………….. 2 Soldadura……………………………………………………………………….. 2

1.1.-Tipos de uniones………………………………………………………………….3 1.2.-Tipos de soldadura…………………………………………….………………….3 1.3 .-Posiciones de soldadura de tubo …………………..…………………..…….…6 1.4.-Procesos de soldadura ………………………………………………….………..7 1.6 Bibliografía:.. ……………………………………………………..…….….……… 17 1.7 Preguntas……………………………………………………………..……..…….. 18

Fundamentos de Soldadura Página 1

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). 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.

SOLDADURA

Soldadura: es la unión de piezas metálicas, con o sin material de aporte, utilizando cualquiera de los siguientes procedimientos generales:

a) Aplicando presión exclusivamente. b) Calentando los materiales a una temperatura determinada, con o sin aplicación de presión. Se denomina "material base" a las piezas por unir y "material de aporte" al material con que se suelda Importancia:

*La soldadura proporciona unión permanente. Las partes soldadas se vuelven una sola unidad. *La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si se usa un metal de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores a la de los materiales originales y se emplean las técnicas de soldadura adecuadas. Desventajas:


*La mayoría de las operaciones de soldadura se realizan en forma manual y son elevadas en términos de costo de mano de obra. *No permite desensamble adecuado. *La unión puede tener defectos de calidad.

1.1 Tipos de uniones

Hay cinco tipos básicos de uniones para integrar dos partes de una junta. De acuerdo con la figura.2 se definen del siguiente modo: (a) Unión a tope . En este tipo de unión, las partes se encuentran en el mismo plano y se unen en sus bordes. (b) Unión de esquina . Las partes en una unión de esquina forman un ángulo recto y se unen en la esquina del ángulo. (c) Unión de traslape . Esta unión consiste en dos partes que se sobreponen. (d) Unión en T . En la unión en T, una parte es normal a la otra en una forma parecida a la letra T. (e) Unión de bordes. Las partes en una unión de bordes están paralelas con al menos uno de sus bordes en común y la unión se hace en el borde común.

FIGURA 2 Cinco tipos básicos de uniones: (a) a tope, (b) de esquina, (c) traslape, (d) en T y (e) de bordes.

1.2 Tipos de soldaduras Soldadura de filete para rellenar los bordes de las placas creadas mediante uniones de esquina, sobrepuestas y en T. Se usa un metal de relleno para proporcionar una sección transversal de aproximadamente la forma de un triángulo. Es el tipo de Fundamentos de Soldadura Página 3

soldadura más común en la soldadura con arco eléctrico y en la de oxígeno y gas combustible porque requiere una mínima preparación de los bordes; se usan los bordes cuadrados básicos de las partes. Las soldaduras de filete pueden ser sencillas o dobles (esto es, soldarse en uno o ambos lados) y continuas o intermitentes (esto es, soldadas a lo largo de toda la longitud de la unión o con espacio sin soldar a lo largo de una orilla).

FIGURA 3 Diversas formas de soldaduras de filete: (a)

unión de esquina con filete interno único;

(b)

unión de esquina con filete externo único;

(c)

unión sobrepuesta con filete doble y

(d)

unión en T con filete doble.

Las soldaduras con bisel, generalmente requieren que se moldeen las orillas de las partes para facilitar la penetración de la soldadura. Las formas con bisel incluyen un cuadrado, un bisel, la V, la U y la J, en lados sencillos o dobles. Se usa material de relleno para saturar la unión, por lo general mediante soldadura con arco eléctrico o con oxígeno y gas combustible. Con frecuencia se preparan los bordes de las partes más allá de un cuadrado básico, aunque se requiera de un procesamiento adicional, para aumentar la firmeza de la unión soldada o donde se van a soldar partes más gruesas. Aunque se asocia más estrechamente con una unión empalmada, la soldadura con bisel se usa en todos los tipos de uniones, excepto en traslape.


Las líneas con guiones muestran los bordes originales de las partes. Algunas soldaduras con surco típicas: (a)

soldadura con surco cuadrada, un lado;

(b)

soldadura con surco en bisel único;

(c)

soldadura con surco en V único;

(d)

soldadura con surco en U único;

(e)

soldadura con surco en j único;

(f)

soldadura con surco en V doble para secciones más gruesas.

Las líneas con guiones muestran los bordes originales de las partes.

La American Welding Society ha dividido la soldadura de placas en cuatro posiciones básicas para las soldaduras de bisel (G) y las soldaduras de filete (F) como sigue:


1G o 1F plana: Cuando la soldadura se hace del lado superior de la junta y la cara de la soldadura es aproximadamente horizontal. 2G o 2F horizontal: El eje de la soldadura es prácticamente horizontal, pero el tipo de soldadura determina la definición completa. Para una soldadura de filete, la soldadura se realiza en el lado superior de una superficie aproximadamente vertical. para una soldadura de bisel, la cara de la soldadura esta en un plano casi vertical. 3G o 3F vertical: El eje de la soldadura es aproximadamente vertical. 4G o 4F sobrecabeza: Cuando la soldadura se hace de la parte inferior de la junta. 1.3 Posiciones de soldadura de tubo

La American Welding Society Pipe ha dividido la soldadura de tubo en cuatro posiciones básicas:


1G horizontal con giro: Cuando el tubo se gura, continua o intermitentemente, a fin de que la soldadura se realice entre 0 º y 15º de la parte superior del tubo. 2G vertical: Cuando el tubo esta vertical al horizonte y la soldadura se hace horizontalmente alrededor del tubo. 5G horizontal fijo: Cuando el tubo esta paralelo al horizonte y la soldadura se hace verticalmente alrededor del tubo. 6G inclinada: El tubo se fija en un angulo de 45º y la soldadura se hace alrededor del tubo.

1.4 Procesos de soldadura Soldadura fuerte: En esta soldadura se aplica metal de aporte en estado líquido, pero este metal, por lo general es no ferroso, tiene su punto de fusión superior a los 430 ºC y menor que la temperatura de fusión del metal base. Habitualmente se requiere de fundentes especiales para remover los óxidos de las superficies a unir y aumentar la fluidez del metal de aporte. Algunos de los metales de aporte son aleaciones de cobre, aluminio o plata. Soldadura fuerte con soplete: En este proceso se obtiene el calor mediante una llama de gas que se dirige a la junta por soldar, es totalmente manual, parcialmente mecanizado o en forma íntegramente automática. Esta soldadura puede aplicarse en aceros al carbono, aceros con bajo contenido de aleación y aceros inoxidables.


Soldadura fuerte al horno: Utiliza un material de aporte no ferroso, material de unión y horno como fuente de calor. Los hornos pueden ser intermitentes, para formas complicadas, o continuos, para grandes producciones, en especial para piezas pequeñas con diseños sencillos de unión.

Soldadura fuerte por resistencia: Se calientan localmente las piezas de trabajo y se coloca el material de aporte entre estas para que se funda por el calor generando al paso de la corriente eléctrica por los electrodos (Conductor eléctrico a través del cual puede entrar o salir una corriente eléctrica en un medio) y la pieza de trabajo. La presión de los electrodos es el medio usual para dar el ajuste necesario de la junta para el buen comportamiento capilar.

Soldadura fuerte por inmersión: En la soldadura fuerte por inmersión, el calentamiento se consigue mediante un baño salino fundido o un baño metálico fundido. En ambos métodos, las partes ensambladas se sumergen en los baños dentro de un recipiente de calentamiento. La solidificación ocurre cuando las partes se remueven del baño. En el método de baño de sal, la mezcla fundida contiene ingredientes fundentes y el metal de aporte se carga previamente en el ensamble. En el método de baño metálico, el metal de aporte fundido es el medio de calentamiento; se atrae hacia la unión mediante acción capilar durante la inmersión. Se mantiene una cubierta de fundente sobre la superficie del baño metálico fundido.


Soldadura fuerte por difusión:

Pasos en la soldadura por difusión: (a) inicialmente el área de contacto es pequeña; (b) la aplicación de presión deforma la superficie, incrementando el área de unión; (e) la difusión por bordes de grano da como resultado la contracción de los huecos y (d) la eliminación final de los huecos requiere de la difusión volumétrica. Soldadura por Forja.

Este fue el primer tipo de soldadura y además la única en uso general por muchos siglos. Consiste en calentar un metal en una fragua hasta un estado plástico y luego se une por presión. El calentamiento se efectúa usualmente en una fragua que quema carbón o coque. Aunque las instalaciones modernas emplean frecuentemente en hornos de petróleo o gas. El proceso manual esta limitado naturalmente al trabajo ligero debido a que todo el formado y la soldadura se realizan con un mazo. Antes de realizar la soldadura, el material debe pasar un proceso de preparación del material, que se le conocer como biselado. Este proceso de soldadura es un tanto lento y por ello hay grandes posibilidades de que se forme alrededor una gran cantidad de oxidación en forma de costra, la cual puede ser contrarrestado con diversos aceites gruesos y cubriendo la superficie con un material fundente que disuelva los óxidos.


Soldadura por inducción

Este tipo de soldadura consiste en la producción de calor a partir de la resistencia del material al flujo de la corriente eléctrica inducida por una bobina que rodea el material a soldar. Frecuentemente se utiliza presión para completar la soldadura. La bobina no esta en contacto con la pieza a soldar. El calentamiento a temperatura de soldadura se genera extremadamente rápido y la unión se completa por medio de rodillos o contactos de presión. Una forma de soldadura por inducción, que es conocida como soldadura por alta frecuencia, es similar, excepto que la corriente se suministra al conductor que se esta soldando por contacto directo. Los rangos que se alcanzan en esta soldadura son de desde 200,000 a 500,000 Hz de frecuencia mientras que son satisfactorias frecuencias de 400 a 450 Hz para la soldadura de la mayoría de los metales. Ya que el calentamiento es casi instantáneo, no existe la posibilidad de formar óxidos nocivos.

Soldadura por arco

La soldadura consiste en la unión que se obtiene por medio del calor producido por un arco eléctrico entre la pieza y el electrodo. El electrodo o metal de aporte se calienta hasta un estado líquido y se deposita en la unión para efectuar la soldadura. Primero se hace contacto entre el electrodo y la pieza para crear un circuito eléctrico y, después, separando los conductores, se forma un arco, se alcanza una temperatura de alrededor de 5,500 °C. Hoy en día existen dos tipos de materiales para los electrodos, y entre ellos hay diversos tipos diferentes entre si:


o

o

Electrodo de Carbón.- Fue el primer método de soldadura por arco, y aun se utiliza tanto de forma manual como en máquina. El arco de carbón se usa solamente como fuente de calor, y el soplete se sostiene como el de al empleado en soldadura con gas. Si se necesita un metal adicional para terminar la soldadura, las varillas de aporte proporcionan el metal para soldar. Existen dos procesos para este tipo de arco, el primero es el arco de carbón doble, en donde se tienen 2 electrodos de carbón, y el arco esta entre ellos. Y el segundo es el sencillo y el arco estaba entre el electrodo y la pieza a soldar.

Electrodo Metálico.- Después del desarrollo de la soldadura con electrodo de carbón se descubrió que por medio de un electrodo metálico se podía derretir el electrodo por si mismo y proporcionar el metal necesario para la soldadura. Existen 3 tipos de electrodos metálicos: 

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Desnudo.- esta limitado para la soldadura de hierro forjado y acero medio. Generalmente se recomienda polaridad directa. Revestido de fundente.- el fundente contribuye a la eliminación de óxidos y la prevención de su formación. Grueso.- son los más importantes y se emplean en todo tipo de soldaduras comerciales.

Soldadura con gas La soldadura con gas incluye todos los procesos en que se emplean gases en combinación para obtener una flama caliente. Lo gases mas usados común mente son el acetileno, gas natural, y el hidrogeno en combinación con oxigeno. Fundamentos de Soldadura Página 11

Soldadura oxi-acetilenica Esta soldadura se produce calentando con una flama que se obtiene de la combustión del oxigeno y acetileno, con o sin el uso de un metal de aporte. en la mayoría de los casos, la junta se calienta a un estado de fusión y por regla general, no requiere de presion. Lo principal en la soldadura oxiacetilenica es el soplete. En el podemos encontrar tres tipos de flamas que son: la reductora, neutral y oxidante.


Soldadura por gas y presión

En la soldadura por gas y presión, las áreas empotradas de las partes a unir se calientan con flamas oxiacentilenicas a una temperatura de soldadura de aproximadamente 1200°C y se aplica presión.

Soldadura por resistencia

Este tipo de soldaduras se basa en el efecto joule cuando el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de la unión de piezas. Los diferentes tipos de soldadura por resistencia que son:    

Soldadura a tope Soldadura por costura Soldadura por puntos Soldadura por resalte

Soldadura a tope.

Consiste en la unión de dos piezas con la misma sección que se presionan cuando está pasando por ellas la corriente eléctrica con lo que se genera calor en la superficie de contacto. Con la temperatura generada y la presión entre las dos piezas se logra la unión. Soldadura por costura.

Consiste en el enlace continúo de dos piezas de lámina traslapadas. La unión se produce por el calentamiento obtenido por la resistencia al paso de la corriente y la presión constante que se ejerce por dos electrodos circulares. Este proceso de soldadura es continuo.


Soldadura por puntos

La corriente eléctrica pasa por dos electrodos con punta los que una vez que han permitido el calentamiento de las piezas aplican la presión generando un punto de soldadura. Las máquinas soldadoras de puntos pueden ser fijas o móviles o bien estar acopladas a un robot o brazo mecánico. S o l d a d u r a p o r r e s a l t es .

Es un proceso similar al de puntos sólo que en esta se producen varios puntos a la vez en cada ocasión que se genera el proceso. Los puntos están determinados por la posición de un conjunto de puntas que hacen contacto al mismo tiempo. Este tipo de soldadura se puede observar en la fabricación de malla lac. Soldadura por vaciado

Con algunos materiales la unión no se puede hacer por los procedimientos antes descritos debido a que no fácilmente aceptan los metales de aporte como sus aleaciones. Para lograr la soldadura de estos metales en algunas ocasiones es necesario fundir del mismo metal que se va a unir y vaciarlo entre las partes a unir, con ello cuando solidifica las piezas quedan unidas. A este procedimiento se le conoce como fundición por vaciado. Soldadura en frio

Es un método de unión de metales a temperatura ambiente con simple presión. La presión aplicada provoca que los metales fluyan, lo cual produce la soldadura. Es un proceso de enlace en estado solido en el que no se proporciona calor de una fuente externa. Soldadura por haz de electrones

En la soldadura por haz de electrones, la coalescencia se produce por el bombardeo de la pieza de trabajo con un denso haz de electrones a alta velocidad. El metal se una al fundirse los bordes de la pieza, o por penetración a través del material, y no se añade metal de aporte usualmente.


Soldadura laser

La energía se libera mejor en forma de pulsos que de un haz continuo. El haz se enfoca sobre la pieza de trabajo, en donde se ha de efectuar la junta, y el calor intenso produce la fusión de soldadura. Este proceso de soldadura es demasiado lenta y solamente se usa para trabajos especiales que implican soldaduras pequeñas. Soldadura por Fricción

La soldadura en este método se realiza por el calor que produce la fricción generada por la rotación de una pieza sobre otra bajo una presión controlada. Los dos materiales se calientan hasta una temperatura de fusión; el material adyacente se hace plástico. El movimiento rotativo se suspende y se aplica una presión como en la soldadura con forja, lo que hace que se recalque la junta. La rebaba producida en la junta tiende a separar de la junta todas impurezas y óxidos superficiales. Las velocidades de rotación del proceso dependen del tamaño de la pieza, así como el tipo de material a soldar.

Soldadura bajo agua

La soldadura bajo el agua puede aplicarse fundamentalmente a los aceros ordinarios y requiere el empleo de electrodos especiales. Estos electrodos permiten alcanzar el 80% de la resistencia a tracción y el 50% de la ductilidad que se obtendrán en soldaduras similares realizadas en la superficie. La reducción de características se debe al efecto refrigerante del agua. La necesidad de producir soldaduras de alta calidad bajo el agua ha ido en aumento a medida que el petróleo y gas se encuentran en aguas profundas. La mayoría de las exploraciones en alta mar, perforaciones y producción sé hacían hasta hace poco en aguas que tenían una profundidad de 10 a 16 metros American Welding Sociation D3.6, define al buzo profesional que realiza estos trabajos como “un soldador certificado que también es buzo comercial, capaz de desarrollar tareas asociadas a trabajos submarinos comerciales, montaje y preparación de la Fundamentos de Soldadura Página 15

soldadura y que posee la habilidad de producir soldaduras acordes con la AWS D3.6, Especificación para la Soldadura Subacuática (húmeda o seca), y otras actividades relacionadas a la soldadura”. Soldadura por explosión

La soldadura por explosión o soldadura de recubrimiento, es la conjunción de dos superficies metálicas con un impacto o presión suficientes para producir su enlace. La presión se desarrolla por medio de un impacto explosivo colocado en contacto con, o en la proximidad cercana a los metales. Todo el ensamble se coloca sobre un yunque que absorbe toda la energía generada por la explosión de la unión. Para generar un enlace metalúrgico, los átomos de ambas superficies se deben poner en contacto íntimo, en ocasiones se coloca un material protector, como goma, en la plancha superior para prevenir el daño en la superficie. Los óxidos e impurezas son eliminados en la explosión.


1.6 Bibliografía:

Procesos de manufactura Editorial patria Autores:B.H AMSTEAD PHILLIP F. OSTWALD MYRON L. BEGEMAN Libro: Técnica y práctica de la soldadura. 

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Autores: Josehp W. Giachino, William R. Weeks. 

Libro: Soldadura. Autor: Hermogenes Gil

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Libro: Soldadura industrial: clases y aplicaciones. Autor: Pere Molera Sola

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Libro: Procesos de manufactura

Autores: B.H Amstead Phillip F. Ostwald Myron L. Begeman 

http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso1/Temario1_VII.html

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http://www.hospitalposadas.gov.ar/adm/concurso/final/procesos_sold.pdf

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http://carlosmontanaaef.blogspot.mx/2012/02/tipos-de-uniones-ii-seguridad-soldadura.html


1.7 Preguntas:

1.-¿Qué es soldadura? 2.-¿Qué procedimientos se usan en la soldadura? 3.-¿Qué metales de aporte se utilizan en la soldadura fuerte? 4.-¿A qué tipos de acero se le puede aplicar la soldadura con soplete? 5.-¿Qué tipo de horno se utilizan en la soldadura fuerte al horno? 6.- Menciona los cinco tipos de uniones básicos que existen 7. ¿Qué es The American Welding Society? 8.- Da tres ejemplos de bisel 9. ¿Qué es la soldadura autógena? 10. ¿A qué se refiere el termino soldadura heterogénea? 11. ¿Gases más usados en la soldadura con gas? 12. Menciona los tres tipos de flamas 13. ¿Cuáles son los tipos de soldadura por resistencia? 14. ¿Donde es empleada la soldadura por laser? 15. ¿Qué norma habla sobre la soldadura bajo el agua? 16. ¿En qué consiste la soldadura por fricción? 17. ¿Cuáles son los tipos de electrodos que existen? 18. ¿Cuál fue el primer tipo de soldadura que existió? 19. ¿Cuantos y como se llaman los tipos de electrodos metálicos? 20. ¿En qué consiste la soldadura por inducción?


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