PROCESOS DE SOLDADURA POR FUSIÓN Ivan Barba Marioli Esquer Omar Kameta Martha Nuñez Jesus Ruiz

SOLDADURA POR FUSIÓN Fusión y coalescencia mutuas de los materiales mediante el calor. Se pueden usar o no metales de aporte o de relleno, que son metales que se agregan en la zona de soldadura durante la operación.

SOLDADURA CON OXÍGENO Y COMBUSTIBLE GASEOSOS (OXICOMBUSTIBLE) Es un término general para describir cualquier proceso de soldadura que use un gas combustible con oxígeno para producir una llama.

El proceso más común de soldadura con gas emplea el combustible acetileno; conocida como soldadura con oxiacetileno. Se usa mucho para fabricación de lámina metálica estructural y carrocerías de automóviles.

Tipos de llamas Un factor importante en la soldadura con oxiacetileno es las proporciones del acetileno y oxígeno en la mezcla de gas. A una relación 1:1 cuando no hay exceso de oxígeno, se considera que se produce una llama neutra.

Con mayor suministro de oxígeno se transforma en una llama oxidante. Si la relación de oxígeno es deficiente, la llama es reductora o carburante.

Metales de aporte Los metales de aporte se usan para suministrar material adicional a la zona de soldadura durante la operación. Se consiguen en varillas o alambres de metales compatibles con los que se va a soldar; pueden ser desnudas o estar cubiertas con un fundente.

Práctica y equipo de soldadura Los pasos básicos se pueden resumir como sigue: Preparar los bordes que se van a unir y establecer y mantener su posición correcta usando prensas y soportes Abrir la válvula de acetileno y encender el gas en la punta del soplete. Abrir la válvula del oxígeno y ajustar la llama para la operación de que se trate.

3. Sostener el soplete a unos 45° respecto al plano de la pieza, con la llama interior cerca de la pieza y la varilla de aporte a unos 30 o 40°. 4. Tocar la unión con la varilla de aporte y controlar su movimiento a lo largo de la unión observando la rapidez de fusión y de llenado de la unión.

Soldadura con gas a presión Esquema del proceso

PROCESOS DE SOLDADURA CON ARCO: ELECTRODO CONSUMIBLE El proceso puede implicar un electrodo consumible o uno no consumible (varilla o alambre). Se produce un arco entre la punta del electrodo y de la pieza que se va a soldar. En la categoría de soldadura con arco se incluyen varios procesos, que describiremos a continuación:

Soldadura con arco y metal protegido Es uno de los procesos de unión más antiguos, sencillos y versátiles. Hoy en día, un 50% de toda la soldadura en la industria y el mantenimiento se hace por medio de este proceso.

El arco eléctrico se genera tocando la pieza con la punta del electrodo recubierto y retirándola con rapidez a la distancia suficiente para mantener el arco. Los electrodos tienen la forma de una varilla delgada y larga, por lo que este proceso también se conoce como soldadura con varilla.

El proceso de arco y metal se usa con frecuencia en la construcción en general, en astilleros, oleoductos y trabajos de mantenimiento, porque el equipo es portátil y se puede reparar con facilidad.

Soldadura con arco sumergido El arco es protegido con un fundente granular formado por cal, sílice, óxido de manganeso, fluoruro de calcio y otros compuestos. Este fundente se alimenta por gravedad a la zona de soldadura a través de una boquilla. La capa gruesa se funde cubre totalmente el metal fundido.

Soldadura con Termita (aluminotérmica) Este proceso implica reacciones exotérmicas entre óxidos metálicos y agentes reductores metálicos. El calor de esa reaccion se usa para soldar. La mezcla mas comun de materiales para soldar acero y hierro fundido es de particulas de oxido de hierro, oxido de aluminio y aluminio. 2400° en un minuto. Adecuada para soldar y reparar grandes piezas forjadas y fundidas.

Reacción en proceso, momentos antes de que el metal fundido fluya hacia el hueco entre los extremos de los carriles. Soldadura aluminotérmica terminada.

Soldadura con Haz de Electrones Se genera calor mediante los electrones de un haz fino y de alta velocidad. La energia cinética de los electrones se convierte en calor al chocar con la pieza. Requiere equipo especial para enfocar el haz de electrones en la pieza en el vacio. No se requiere gas ni fundente protector, ni metal de aporte.

Soldadura con Rayo Láser Usa un rayo laser de alto poder como fuente de calor, y produce una soldadura por fusión. Gran densidad de energía y capacidad de penetracion profunda. Adecuado para uniones profundas y delgadas.

Corte con oxígeno y combustible gaseoso La fuente de calor se usa para quitar una zona delgada de una placa o lámina metálica. Muy adecuado para los aceros. Corte producido por la oxidacion (quemado) del acero. Utilizado en trabajos de chatarra y reparacion, manufactura.

Corte con Arco Se pueden cortar diversos materiales a grandes velocidades. Dejan tambien una zona afectada por el calor.

Para acanalar y biselar. Corte con arco de carbono en aire Se usa un electrodo de carbono y el metal fundido se sopla con un chorro de aire a gran velocidad. Para acanalar y biselar. Corte con arco y plasma Se usa para cortes rápidos de placas de metal no ferroso y de acero inoxidable. Mayor productividad. Rayos laser y haces de electrones Se usan para cortar con mucha exactitud una gran variedad de metales. Mejor acabado superficial.

SEGURIDAD EN LA SOLDADURA Alrededores Peligro al personal Ruido y descargas electricas Humos

Soldadura de arco, metal y gas (gmaw) Fue desarrollada en la década de 1950, llamada antes soldadura de metal inerte (MIG). Se protege el área de soldadura con una atmósfera inerte de argón, helio, dióxido de carbono o varias otras mezclas de gases. El metal se puede transferir con tres métodos en este proceso: Por aspersión o atomización. De forma globular. Por corto circuito.

Transferencia por aspersión o atomización Pequeñas gotas de metal fundido del electrodo pasan al área de soldadura, con una frecuencia de varios cientos por segundo. La transferencia no tiene salpicadura. Se usan altas corrientes, voltajes directos. Electrodos de gran tamaño. El gas de protección es argón o una mezcla rica de argón.

Transferencia globular Se usan gases ricos en dióxido de carbono, y los glóbulos se impulsan mediante la fuerza del arco eléctrico. Permite más penetración de la soldadura. Hay más salpicaduras. Las piezas más pesadas se suelen unir con este método.

Corto circuito El metal se transfiere en forma de gotitas, más de 50 por segundo. Se usan corrientes y voltajes bajos. Los gases son ricos en dioxido de carbono, Los electrodos son de diametro pequeño. La potencia requerida es de unos 2 kW.

Soldadura con arco y núcleo de fundente (fcaw) El proceso de soldadura FCAW se parece al GMAW, con la excepción que el electrodo tiene forma tubular y esta relleno con fundente. Los electrodos con núcleo, producen un arco más estable. Producen mejores propiedades mecánicas del metal de soldadura. Los electrodos son más flexibles. Los electrodos en general tienen diámetros más pequeños.

Posibilidades del proceso El proceso de arco y núcleo de fundente combina la versatilidad de la soldadura con arco y metal protegido con la caracteristica de alimentacion continua y automatica del electrodo. Es economico y versatil. Una de las ventajas principales del proceso es la facilidad con la que se pueden desarrollar formulaciones especificas del metal de aporte.

Soldadura con electro gas (egw) Se usa principalmente para soldar bordes de secciones en sentido vertical y en un paso, con las piezas colocadas borde con borde. Se considera un proceso de soldadura con máquina por que requiere equipo especial. El metal de aporte se deposita en una cavidad entre las dos piezas a unir. Es confiable y relativamente sencillo capacitar. Los espesores van de 12 a 75 mm. Las aplicaciones son en puentes, tubos de pared gruesa y diametro grande, etc.

Soldadura por electroescoria (esw) Este proceso se desarrollo en la decada de 1950, y sus aplicaciones se parecen a la de electrogas. Las principal diferencia es que el arco inicia desde la punta y el fondo de la pieza a soldar. Es capaz de soldar placas de espesores entre 50 y más de 900 mm. La soldadura se hace en un paso. La velocidad del electrodo va de 12 a 36 mm por minuto.

Electrodos Los electrodos para los procesos de soldadura con arco y electrodos consumibles, se clasifican según la resistencia del metal depositado, la corriente, y el tipo de recubrimiento. Los electrodos se clasifican con números y letras o con clave de colores, en particular si son demasiados pequeños. Las especificaciones para electrodos y metales de aporte son emitidas por la AWS y el Instituto Nacional Americano de Normas (ANSI).

Recubrimiento del electrodo Los electrodos están recubiertos con materiales arcillosos que incluyen aglutinante de silicato y materiales en polvo como óxidos, carbonatos, fluoruros, etc. Y tiene las siguientes funciones: Estabilizar el arco. Genera gases que formen una pantalla contra la atmósfera. Controlar la velocidad con la que se funde el electrodo. Operar como fundente. Agregar elementos de aleación en la zona de soldadura.

Proceso de soldadura con arco: electrodo no consumible

Soldadura con arco de plasma (PAW) Desarrollada en la década de 1960, se produce un arco concentrado de plasma que se dirige hacia el área de soldadura. El arco es estable y sus temperaturas llegan a 33,000 °C. Hay dos métodos de soldar con arco de plasma: Arco Transferido Arco No Transferido Tiene una mayor concentración de energía, mejor estabilidad del arco y menos distorsión térmica.

Proceso de Soldadura en Estado Sólido

Soldadura en Estado Sólido En este proceso la unión se lleva acabo sin fusión (derretimiento) de las piezas. Al aplicar calor externo, la liga mejor por difusión. Esto debido a que al tocarse las superficies, se rompen las capas de óxido y generan superficies nuevas y limpias.

Soldadura en Frío Se aplica presión a las piezas a través de dados o rodillos. Interviene una Deformación plástica, requiere que al menos una pieza sea dúctil.

La presión necesaria para la soldadura en frío se puede aplicar mediante un par de rodillos, es por esto que el proceso se llama… COLAMACIÓN Ejemplo: se puede utilizar para crear monedas 25 cents.

Soldadura Ultrasónica o Eléctrica Las superficies de unión de los dos componentes se someten a una fuerza estática y esfuerzos cortantes oscilantes. Una de las formas de soldar materiales es mediante la aplicación local de energía vibratoria de alta frecuencia (entre 10000 y 175000 Hz.), mientras se mantienen las partes juntas bajo presión.

La amplitud de la frecuencia es la que controla la temperatura y la interfase de la soldadura, por ende la viscosidad de la resina. El mando de la viscosidad permite el mando del flujo de plástico fundido a través de la superficie de la unión. Durante la soldadura, si el flujo de la fusión se mueve muy rápido por las superficies de la soldadura, las moléculas del plástico tienden a encuadrarse con el flujo. Si el flujo es más lento, las moléculas tienden a encuadrarse al azar y se enreda, liga más fuerte.

Soldadura por Fricción El calor necesario para la soldadura se genera mediante fricción en las interfases de dos componentes que se unen. Un componente queda fijo mientras el otro se coloca en una mordaza, y se hace girar con velocidad constante; poniéndose en contacto bajo una fuerza axial. Así eliminando los óxidos y contaminantes en la interfase por el movimiento radial.

Velocidad de puede ser hasta 900 m/min Se puede soldar cualquier material siempre y cuando tenga una simetría rotacional. -Soldadura lineal (piezas cuadradas y rectan) -Soldadura por fricción y agitación

Soldadura por Resistencia Abarca varios procesos donde el calor requerido es originado por resistencia eléctrica para soldar dos componentes. Se requiere maquinaria especializada controlada por computadora y principalmente se adaptan a plantas manufactureras y talleres de maquinaria.

Soldadura de puntos por resistencia Dos puntas de electrodos opuestos, cilíndricos y sólidos tocan la unión de dos placas metálicas, y el calentamiento por resistencia produce soldadura, para obtener una buena liga en el botón de soldadura se aplica presión, además depende de la rugosidad y de la limpieza de los componentes.

Soldadura de costura por resistencia Es una modificación de la soldadura por puntos, donde los electrodos se sustituyen por ruedas o rodillos giratorios. Los rodillos eléctricos usan un suministro continuo de corriente alterna y producen un punto de soldadura cuando la corriente alcanza un valor lo suficientemente alto en el ciclo. En realidad estos puntos se traslapan y forman una costura continua, produciendo una unión hermética a liquido y gases

Soldadura por resistencia de alta frecuencia Se parece a la de costura, pero se emplea corriente de alta frecuencia. Una aplicación normal es la producción de tubo soldado a tope donde se conduce la corriente a traces de dos contactos deslizantes en los bordes de los tubos laminados . Los bordes calientes se prensan entre si , pasando al tubo por un par de rodillos de presión.

Soldadura de proyecciones por resistencia La alta resistencia eléctrica en la unión se obtiene troquelando una o mas proyecciones en una de las superficies por soldar. Las proyecciones pueden tener formas distintas, con fines de diseño o resistencia mecánica. Soldadura a tope por presion Se genera calor en un arco entre los extremos de las dos piezas que comienzan a hacer contacto y producen una resistencia eléctrica en la unión.

Soldadura de pernos Se parece a la soldadura a tope por presión. El perno, que puede ser una parte pequeña una varilla roscada, es uno de los electrodos que se une a otro componente, que en el caso normal es una placa plana.

Soldadura por percusión Se usa la ultima técnica mencionada, en la que se descarga la corriente de 1 a 10 milisegundos para producir altas temperaturas localizadas en la unión. Soldadura por explosión Se aplica presión detonando una capa de explosivo tendida sobre uno de los componentes que se van a unir. Las presiones de contacto que se desarrollan son extremadamente altas, y la energía cinética de la placa que golpea la parte opuesta causa la formación de una interface ondulada.

Liga (soldadura) por difusión Es un proceso en el que la resistencia de la unión se debe principalmente a la difusión( paso de átomos a través de interface) y en segundo lugar a la deformación plástica de las superficies de unión. Liga por difusión y formado superplastico Un avance importante permite la capacidad de fabricar estructuras de metal laminado combinando la liga por difusión con el formado superplastico.