Cap29

DE PROCESOS SOLDADURA D E LC A P I T U L O CONTENIDO

29.2

29..t

29.4

29.5

29.6

29.7 29.8

S o l d a c l u r ac o n a r c o e l é c t r i c o 2 9 . 1. 1 T e r . n o l o g í ag e r t e r a lt l e l a s t ¡ l c l a t l u r c¿o l t ¡ r < ' oc l i ' t l r i << r 2 9 . 1. 2 P r o c e s o sc l e s < l l c l a c [ r rcao r r a r c o e l é t ' t r i r< l q u o u s . r r e l e c t r o r l o s consumibles 2 9 . 1, 3 P r o c e s o cs l es < l l d a r l t r cr ao n a r ( ( ) e l ó < t r i r r (¡ t u r :u s . u rt : l c r t r o r k l sr r o cr-¡nsumillles S o l d a d u r ap o r r e s i s t e n c ¡ a a o r r e s i s l c n i<¡ 2 9 . 2 . 1 F r ¡ e n t er l e e n e r ¡ ; L re n l a s o l c l a r l t t r p i.r 29.2.2 Procesoscle solrlacl¡rapor resistc'nc S o l d a d r ¡ r ac o n o x í g , e n ry) 8 a s c o n r l r u s t i b l e 2 9 . 3 . 1 S r . ¡ l c l a c l t c¡ ro. n ¡ oxiacetilénica 2 9 . 3 . 2 C a s e sa l t e r n a t i v o s¡ r a r al a s o l d a c l L r r
l , o s p r t t c e s o sd e s o l d a d u r as e t l i v i t l e nc n ( l o s c i l t e g o r ' í a¡sl l i n c i ¡ r i t l c sl:) s o l d l r r l r r r ' ¡: rr o r f ' r r s i r í n . en la cual se obtie¡reuna fusión clerlitienclolas dos strpell'icies(lue sü \,iu)a rrrrir,y en llsu.ros casosañatlierttloun metal de aportc a lit urririn;y 2) soltlarlrrlarlr r'statlostilido, err la crrirlsc usa calor o ¡rresión o ambas para obtener la ti¡sión, pero los nlel¿tlcsbase no se fiultlc¡r ni se agrega un uretal de apolte.

conarcoeléctric
729

e incluye: 1) la soldaduracon arco l-a soltlaclurapor fusi(tnes la categoríamás importante y 4) otros con oxígenoy gascombustible 3) la soldadura por resistencia, eléctrico,2.¡la solclaclura tres primeros en algunode los procesoscle soltjadurapor fusión (los que no puedenclasificarse de este por fusiónse analizanen las primerascuatrosecciones tipos).Los proccsosclesolcladura de soldadurade estadosólido'Y en las tres seccapítulo.La sección29.5 cubre las operaciones de soldaducon todaslas operaciones cionesfinalesilel capítulo,examinamostemasrelacionados y diseñoparasoldadura' soldatrilidad clela solcladura, ra: caliclacl

29.1

5óLbÁDú por en inglés,AW), es un procesode soldadUra (.()n(tr(() eléctri(o, sAC (ar.r.w,el¿ling | .|t .soltlutlttt.tt entre eléctrico arco de un calor el mediante obtiene clelos lnetalesse la Ultitic¿rcií)lt ljrsitinclr cl r-.uill cn el cortecon arco eléctrico(sección r¡¡rcler.tilrtlo1 cl tlabit.io.Sc trsacl tllisttlttl)rocesobírsico eléctricoes unadescarga cleAw genetalse nluestraen la figura 29.1'lJn arco LlrrprOceso 17..t..1). de una por la presencia sostiene se circuito' en un separación de corrienteeléctricaa travésde una Ia coniente' plasma)a través{e la cual fluye (denominacla ionizacla c¡lt¡l¡lla tle gnstérnlicamente el electrodoalapieza de trabajo'después al aceicar inicia se cleAW, el arcoeléctrico Finrrrr¡rr
Sooorte de electrodo ¡11,¡r(\l().I ( r ' r r t ¡ q u r , r c ¡ ( i tbr á s i r a ¡ ' , qr lito t'lticlrit o rlc ttll l)r{)(oq() tle stllrl¡rlt¡r¡ r r ) n ¡ r ( ( ) e l é
Cable de electrodo

Electrodo(consumible .. \ o no consumible)

MrlquinnBnra¡oldadura Direccióndel soldado Arco eléctrióó

Translormador de corriente alternao directa

Trabajo Metal soldado fundido

Caimán

Cablede trabaio

730

Capítulo29 lProcesosde soldadtrra

a e n e r adl e l a s o l d a d u r ac o n a r c o e l é c t r i c o 2 9 . 1. 1 T e c n o l o g í S Antes de describir los procesos individuales cle soldadura con arco eléctrico, es cotlvenlente examinar algunos de los aspectostérnlicos que se aplican a estos procesos. Etectrodos Los electroclosque se usan en los proccsos de AW se clasificitn colllo collstlde aporte e¡l l¿rsoldaclumibles y no consumibles.Los electrodosconsumibles involrtcranel lnetal varillas (tarrlbiérl litntitdos r a c o n a r c o e l é c t r i c o ; e s t á n c l i s p o n i h l e se u d o s f b r n r a s p r i n c i p a l e s : rrrr0 klttgilttd tle 9 ¿r lt3 ltttlg tienen nor¡n¿rlnrente bastones)y alambres.Las varillas para solcla<-lura p r o b l e n t ac o n l a s v i t r . i l l a s E l ( d e 2 2 5 a 4 . 5 0m m ) y u n d i á m e t r o d e 3 / 8 c l e p u l g ( 9 . 5 m n l ) o r n c r . r o s . (ltte tleltll cutnbiarseen es de soldacluraconsumlbles,al menos en las operacionesde procluccióll, soltllttlttl'a frrrma perióclica,reduciencloel tienrpo de arco eléctlico dcl soltlarlor.I'.1al¿ultbl'cl)aril tlc-sdc tlc soltlltdttt'it ill consumible tiene la ventajade que puede alinrentArseen lixrna crl¡llinu¿r Pozo l l ' e e t lcnlcs b o b i n a sq u e c o n t i e n e nc a b l e e n g r a n d e sc a n t i d a d e sc, o n e s t ( )s e e v i l i r ¡ rl i t s i r t l c | r ' t t ¡ t c i r r l l c s . ¿ r n t oe n l i ) n l a t l e v ¿ r r i l l ict o ¡ r l ot l c i t l ¿ t l l l b t e , q u e o c u r r e nc u a n ¿ os e u s a n l a s v a r i l l a sp a r a s o l d a d u r a T y éstc sc iuiil(lc a lit ttltitltl el arco eléctrico consume el electroilo cluranteel proceso rle soldadttr¿r fundida como metal de relleno. tlc cltrl)()llo)'los Los elet'Íxtclos10 consymibles estín hechos cle tungstentl (o itlgttttast'cces tttl collclcclltrtlo un rtO¡Ible, cuales resisten la fusión meclianteel arco eléctrico. A pesar de srr c l l t tccitttis( l i r v i t ¡ I r I i z ¿ t c i t i cr ts s u m i b l e s e d e s g a s l ag r a d u a l r n e n l ed u r a ¡ t l ee l p r o c e s od c s ( ) l d ¿ r t l r r [ a h e l r ¿ r r t r i c t t tl il tc c o t ' l c c l l t l t l ¿ l m o p r i n c i p a l ) y o c u r r e e n f o r m a s i m i l a r a l d e s \ s r e g r i r r l r r i rtll c r r n i r no co¡lstllribles, cualoperación de maquinado. Para los procesoscle AW que uf ilizan clectrodos alanrllre separado qirier metal ¿e relleno usado en la operación debe proporcionarsemecliantetln que se alimenta dentro del pozo de soldaclura" lelllpcl'alut'as protección det arco etéctrico En la soldacluracon ilrco elécll'ico, l¿ts¿tll¿ts del hidrtlgerlo tto c ttitróge rlxígerto, provocanque los metalesque se unen reaccionenintellsamenteal rcacestas aire. I-as propiedadesmecánicascle la unión solclaclapueden degratlitrseserialtlclllelx)r ltls t'¿tsi ltltltls tlcse¿ttltl. lto para resullarl() esle de ¡'ltrlt'cstts proteger la operaciónclesoldach¡ra ciones. cl illllcll ltitc tlcl utco de soldaduracon arco eléctrico proporciouarralgrin rncdio par'¿lP¡'olegc¡'el tlc soltlarlrrrilfirlldibiente. Esto se logra cubriendo la punta del electroclo,el arco eléclrico y e I p0zo soltlatloal aire. da con un manto clegas o fundenteo ambos, lo que inlribe la exposicitirt
con arcoeléctrico Sección29.1/ Soldadura

731

de a calor para varios Procesos T A U L A2 ( ) . 1 [ l i c i e n c i a s< l et r a n s f e r e n c icle s o l t l ¿ r r l t t r(a' ( ) l ra r ( l ( )e l é c t r i c < ¡ '

con arco eléctricon tletsolrlaclura Procc'so

Eficienciade transferencia de calor f' tíPica

Solrlatlurarrletálira con arco protegiclo con arco eléctrico y g,as lrrctáli<:a Sr.,klachrra l e o rltlftltltlente r t t r t l t i r < Solrlarlttra S o l r l ¿ t r l t ¡(t (¡ ) l l ( l r (( ) s t t t t t t ' r ¡ l i r l t r y gas S o l r l . r t l t l rral t ' l t t t t g s t e r t ct o( ) n a r c o e l í l r : t r i c t l

0.9 0.9 0.9 0.95 o.7

l l t ' ro ¡ r i l a t l ot l t ' l ' l l . '2' l ' ' ,, , r ' r u 1 , , , , . . ,,,|,,r. s . , l t l ¡ t l t t r ¡t o t r a r
es con arcoeléctrico,la energíaparaconducirla operación de solcladura Ilrr r.,.s l.s ¡rr..cesrs energía Esta éste' de eléctricoy el voltajeE a través el prOrluctoclela corriente/ que pasapor el arco a ia superficiedel trabajo'La convección'la se co.\,icrtc e' calor,per()no tottoel calor setransfiere pélclidl:tl'" reducenla cantidadde calorutirepresentan y lassalpicaduras ll rarliacitirr condrrccirin. de calorfi rnedianiela eficienciade transferencia lizirblc.I:l c¡cct. tle las pérclidassc exprc;a con arcoeléc{e soldadura de/¡ paravariosprocesos (secció¡2ti.3).Alguno, uni,rr",represent;tivos de calor es mayor paralos protle transferencia trico se proporclona'en la tablaig.l. La eficiencia debidoa que gran pafe del con arco eléctricoque usanelectrodosconsumibles' ces0sde solclaclura al trabajocomo metal funparafunclirel electroclose transfieresubsecuentemente calor cOlrsulniclo eléctabla2g'l es la soldadurade tungstenocon arco tfirfo. [:f 'roceso .un .i uulor/¡ másbajo en.la más reduce 28'3) La eficienciade fusión/2(sección que usaull electrtxlono consumible. tricg y g¿ts. eIca|tlrt|isponiblepara|aso|dadura.E|equiIibriodeenergíaresu|tanteen|asol
I l R n . = ffi z l E = U o , A * v

(29.2)

y los otrostérminosse definenigualque en la sección t'rrrtlc/r = v.ltu.ie,e' V; / = corriente,en A; x voltajesonwatts'que soniguales de l/R,, (lttesonel resultadode los amperes 2ti.3.l-¿rsulrida
E|EMPLO29.1Energíaen|aso|daduraconarcoe|éctrico

a una corrientede 300 de tungstenocon arco eléctricoy gas se realiza clesolclaclura UrraOpcftrciírn de energíarlefusiónparael metal = de 20 v. La eficienciade fusión/2 0'5 y ta unia1l A v un volta.ie de calor en la operación,b) la rapidezde generación u,,,= l-50Iltu/ pulgr. Determine:a) ta ene.gia y c) la rapiclezclevolumende metalfundido' cn la soldaclura con arcoeléctricoes solución: a) La energíaen esteoperacitinclesoldadura = W P = I E= (300A) x (20 V) 6000 de calor/¡ =0'7'Larapidez de calor la tabla29.1.la eficienciade transferencia lr) consirler.arKlo Iltediante: se l)rol)orciotla quc etlllrlit la stllclaclttril = .lt .Í'zI Ii = (O.1)(0'5) (6000) = 2 100W H 11,,. en: seconvierten cqtrivalea 1055J/seg,por lo que2100W Urr Bttr/scg HRu,= 1.99Btu/seg del tltetalfuntlidoes: volunlétrica c) l,a ra¡ritlcz

wvR= #?#ffi I

I**

=o'0133 Pulg3/seg

I

F

732

Capítulo29 lProcesosde soldadura

2 9 . 1. 2 P r o c e s odse s o l d a d u r ac o n a r c oe l é c t r i c o q u e u s a ne l e c t r o d o cs o n s u m i b l e s con arcoeléctrictl(lue tltlclesoldadttrA En estasecciónse analizaránvariosprocesosimportantes lizan electrodosconsumibles. ('()tt(tr(o ¡txttt'¡4idtt, Sofdadura metálica con arco proteg¡do La solduduruntctáli<'tt SMAW), es u¡l procestlde soldadtlracon ilrco elécnrctalQrcv,elcling,, SMAP (en inglésshietctect rectlbisrlacoll trico que usa un electrodoconsumibley consisteen utla varillade metalcleaptlrte en litsl'iguras ilttstra El procesose y protecciórr. un funclente químicosque proporcionan materiales tie varilla. I-a varilla de soltladura el procesode denominasolcladttra 29.Zy 29.i.En ocasiones, (de230 nlnr) y un diánretrodc 3/32 a 3/8 460 a rieneuna longituflentre9 y l8 pulg normalmenre el metal de pufg (de2.5 a 9.5 mm). El metalde aporteusacloen la varilla tlebesercompatiblecon a la del nletallrasc.El rccttbriclebesermu)/parecicla qu. ," va a sol¿ary, por tanto,Ia conrposición cotl tixitlos'citr(poiVosde algorlón), llraderit)rttczcl¡trkrs mientoconsisteen celulosapulverizacla integradosnleclianteun aglutittittttctlc silicilto. lllt ocasiollcssc bonatosy otros ingreclientes rlc ¡ttelalde it¡lot'lc)' ilgt'cparaaunlcnlall¿rcartlirl¿td polvosrnetírlicos incluyenen el recubrimiento lollll y Pl'()lx)le lecubrinticttl() cl lirntlc El calorclelprocesoclcsoldadula ¿e aleacióll. sarelementos

F I C U R A2 9 . 2 S o l d a d u r a m e t á l i c ac o n a r c o protegido (soldaclura
Electrodoconsumible

F I C U R A2 9 . 3 S o l d a d u r a metálicacon arco (SMAW). protegiclo

- Recubrimiento del electrodo Gas protectordel

recubrimiento delelectrodos

,_-

Escoria Metal soldado solidificado

Metalbase

Metalde soldadurafundido

conarcoeléctrico 29.1/ Solcladura Sección

733

el Tambiénayudaa estabilizar y escoriapara la operaciónde soldadura. ¡¡a at¡lrislcrir¡rnrlectr:r:r arcoeléctricoy rcgulala velocidada la que se fundeel electrodo. el extre¡node metaldescubiertode la varilla de soldadura(queestá D¡ra¡le la o¡reración, se sujetaen un soportede electrodosconectadoa la fuentede ee¡ la 1ltrapurrtuclcla solclaclura) rrergía.El sopgrletiene una manija aisladapara que lo tome y manipuleel soldador.Las coen la SMAW varíanentre30 y 300 A y l5 a 45 V' La selección rrientesque se rtsanregulat'mente y clelos plríu¡elros rle energíaadecuadosclependede los metalesque se van a soldar,del tipo El requericla. la soldadura lo¡gif ¡(l clclelcctrorlo,así conto clela profundiCadde penetraciónde transfor¡larlgrclccgrriellte.los cablescleconexióny el soportedel electrodopuedenadquirirse e n a l g u t t on s r i l c sd c c l ó l a l ' e s . con arco protegidose ejecutaen fonna manualy sus nletírlic¿r I)or lo gcrrcral,la solcladura de maquinaria, instalaciónde tuberías,estntcturas col¡¡lles incluyenla construcción, aplicaciorrcs tiendasde nlanufacturay trabajosde reparación.Se prefieresobre cr.xlstllccir'r¡cleenlbarcaciones, cg¡ ¡xígeno y gas combustibleparaseccionesmás gruesasque 3/16 pulg (4.8 mm) la solclaclura cleenergía.El equipoes portátily de bajo costo,lo que conviertea la tlebirloa su ¡l¡yo¡ densitlacl base Si\,lAWen el ¡rrocesonrásversátily de nrayoruso entrelos procesosde AW. Los metales No ferrosas. no aleaciones y ciertas fundiclos los hierros inclul,enlos aceros.los acerosinclxiclables, y cobre de aleaciones al igualque en las ¡aravez en alunlinioy susaleaciones, se ¡s¿lo sc crrr¡rlea tilanio. nletálicacon arco protegidocomo operaciónde producciólr cle la soldaclura l-a rlesvc¡l¿tja en fonna peporqueéstos debencambiarse consunribles, delrrsotle varillascleelectroclos rurovielle Esro reduceel tienrpode arco eléctricoen esteprocesode soldadura' ,.i¿r¿i.nn .l ro clelclesgaste. electrodovaría Otra linlitaciónes el nivel clectlrrienteq¡e puetleusarse,porquela longituddel del electrodo'los nivelesde code la resistencia y ésta afectael calentamiento la operacirirr clurante y fundirá se sobrecalentará clelr(rocleun rangoseguroo el recubrirniento rricllteclehelrllla¡relrerse prolos otros de Algunos a usarunAnuevavarillade soldaclura. cualrrloseerrr¡riece llrcrrralrrr¡rrrellte de solla varilla ccs.s ¡e sg¡latluracoll arco cléctricosuperanlas limitaciollesde la longitudde ult elecfrodode alambreque se alimentaen formaconlinua' ttsatlclrl e,l cstept()ceso. clarlura mcfrilicacon at'(o elóclrictt1' Sofrlatluralnetálica con arco eléctrico y gas Lzt.soldadurrt ga.trttt'!trltrtt ttelding,GMAW) es ull procesoen el cual el electrodoes un grr.r,SMAl.i(i lcrr irrglé's el arcoeléctricocon inundando seproporciona y la protección tlcslru{oconsulnible lrrcl¿ilic6 ¿rl¿r¡ltrrc desdeuna bobinaa través en lbnlla continuay autontática ¡¡ gils.ljl alarrrblctlesnutlosc alirnent¿r colllo se ilttstraen la figura 29.4' Lafigura2g'5 muestrauna pistolade tle fir pistolirdc soltlatltlr¿1, clealambreque vall desdel/32 hastal14de pulg (0'8 a Irrr la CMAW se usancli¿ínletros s.ftlaclur.a. (r.4¡l¡l). cl lat¡añotlepctltledel grosorclelas paíes que se van a unir y la velocidadde deposición

(GMAW). f l ( , t . J l l Al ( ) . . 1 S o l t l ¡ r l U r ¡n l t ' t ¿ r l i <(.ja( ) na l . ( l (e) l é c t r i t o y g a s

de carrete¡ Alimentación udü

__-),

Alambre electrodo

protector

\'

Boquilla

Gas protector Metalsoldadosolidificado Metalbase

'

Metalsoldadofundido

734

de srildatltlra Capítrrlo29 / Proc.esos

FlcuRA 29.5

( trtlt¡r,rtty)' p i s t o l ap a r a s g l c l a c l t ¡ m r ae t á l i c ac o n a r c o e l é c t r i c oy ¡ . i a s( r . r t i : s í u< l el i t l < , 1 ¡ r[ : l t '
Paraprotecciónseusangases¡nertescomoel argóny el helioy tarrlbiéngascsilctlvoscoll)o deseada. dcl nretal(luc sc vit a solel bióxidoclecarbono.La elecciónclelos gases(y susmezclas)de¡rendetl tlc ¿tlttllliltirr )/ ilecll)s clar,al igualque de otrgsfactores.Se usangasesinertespitrasoltlirraleitcitlnes l-¿t cltl'lxr¡lt¡. y tllctliarto baio al se usaCO2parasoltlarAccros en fanfoquenonnalmente inoxidables, de elitilinanel recttbrinlienlo y los gasesprotectorcs combinacióndel alambrede electrododesnuclo clelcstllerilatltly linrpiezatllanual y, por tanto,evitanla necesirlatl escoriaen la gota de solcladur¿l tlc por tal Íazón,el procesocleGMWA y gas es idealparahacerrnúlti¡rlespitsadas cfela escoria. soldaduraen la mismaunión. tlcl ¡rrttGt\4AWy lits¡lnl¡liitsv¿tri¿tcitlllcs metalese¡ los c¡ueserrsala soldarlura Los cliferentes l'irlt's rlc kls (luc lt cl sc irttllrlttio vcz La ¡rrinrera rrorlrhres. ¡ltrtc't:so cesohandacloorigena clifere¡ltes tlcl rle aluminiotrsandoun Sitsittcrlcialgtirt)¡lat'a¡rrtlleccitírt se aplictla la solcladur¿r añoscrrarenta, (crl inglés ntctálit'tt('()ttQu.\¡tt(t'tc,SM()l arcoeléctrico.Esteprocesorecibióel nonrbrede soltlutlttt'u se ctlitl itccto, se it¡llicri soldadttlit de proceso este Cu¿urdo gus welding). melol incrt MIG w,elcling, cl térrllisc itplicó Pol'l¿ttllrl, sttslitttl<'1. y se usóCOr cotrto contróque los gasesinerteserancostosos en el procesoparala sokladuraclclacertlctltlduJeron no de soldadyra conCO2.Algunosrefinamientos al usode mezclasclegases,incluyendoclióxidoclecarbotloy argórr,e inclusrloxígenoy itt'gÓn. mede labricaciórlparasoldarcliversos en operaciones La GMAW y gasse usaampliamente de talesferrososy no ferrosos.Debicloa que usaalanrbrede soklarluraconlitrttoen lttgarde v¿rrillas cléctrico, clc arco tietnlltt rle en tér'ntinos la SMAW sobre so¡iadura,tiene una ventajaimportante del cuandose realizaen forma manual.Por Ia tnisntarazón,tanlbiénse prestaa lll atltotrlatización proceso.Los fragmentoscleelectrotlosc¡uequedandesptrésde la solditduractlll varillastrurlbiétt tlcl elecirocloes trlayorcon la metal cleaporte,por lo c¡uela utilizacióndel ¡ltateri¿rl clesper{ician (dat1o rettttlvet'escoria GMAW y gas.Otrasventajasde esteprocesoradicanen que no es llecesitrio ctltt tttetlilic¿t de deposiciónm¿isallitst¡ttcctl l¿tstlltlatlt¡t'a velociclades que no se usaun funclente), arcoprotegido,y una buenaversatili(lad.

con arcoeléctrico Sección29.1/ Solda
735

So|c|aduraconnúc|eoc|efundenteEsteprocesodesoldaduracon¿u c oafco e l é cpro' tricofuedesa. con metálica clela soldadura adaptación una como citlcuenta años los cle ()llatkr a ¡rlincipios rr La impuestaspor el uso de electrodosen varillas' tcuirlo.cgrrcl propgsttoclesuperarlas limitaciones en proceso un es welding'FCAW)' SNF (en inglésJtux-cored t't¡ttttticlc¡ cte.fitncierttc, .arc .sttltlutlttt.tt en que contienefundentey otrosingredientes su cl cr¡alcl clectroc¡r", r,rr't¡boconsumible.oniinut El alamde aleaciones' y los elementos se ittcluyenlos desoxiclantes rrriclc0.[,lrtrctalesingreclientes queSe rollos de forma en es flexibley, por tanto'se proporciona crxrnúcleode f underrte trrelul1¡rliu' de versiones con arcoeléctrico'Hay dos a lravéstlc la pistolaparasoldadura. alinre¡tacgnlittttalllellte dela FGAW' la protección .on gnr.En la prirnera.versión y 2) protegicla l' l;cAW: I ) aur.¡r*rrcgirla soldaduracott .le iundente,tle allí derivael nombrede sc ¡rr0¡r0r.ci
Gas protector (opcional) Arco eléctrico

Gas protector(oPcional)

\

-' Boquilla(oPcional)

.-----Z1ubo

guía Escor¡a Metal soldadosolidificado

- Metalsoldadofundido

736

clesoldarlura Canítulo29 / Procesos de alambrede Alimentación electrodocon núcleode fundente

+ <-

Cabezade soldaduramóvil (haciaarriba)

Pártc base

'

____Zapala de moldeo ("n amboslados) Entradade agua entriadora

Escorlalundlda Metal soldadofundido---Metalsoldado solidificado

-' rel="nofollow">

Salidade agua

(b)

(a)

vist¿ F I C U R A 2 9 . 2 S o l c l a c j u real e c t r o g a s e o suas a n d ou n a l a n r b r ed e e l e c l ¡ o c l
gradualmente el ¡netal fun
F I C U R A2 9 . 8 S o l d a d u r a con arco sumergiclo.

Fundentegranulardel, lanquealimentador f

Electrodo consumible

I Sislemade vaciopara del I la recuoeración fundentegranular

?

Mantode fundente granurar

Escoria (fundente solidificado) Metal fundido solidificado

Metalbase Fundentefundido(o derretido)

Metal soldado fundido

conarcoeléctrlco 737 29.1/ Solclaclura Sección metal de soldadurafundidopara ¡el f u'tlerrte nriis cerca¡a al arco se derrite y se mezclacon el, y formanuns se solidificanen la parlesuperiorde la uniónsoltlacla i'r¡rurezas,que clespués r.err()\,er. palle superior la en derretidos no fundente esc.ria co' aspectocleviclril. La escoriay los granosde de sol' para área el térmico pr'porcionanunabuenaprotecciónde la atmósferay un buenaislamiento unión de soldadurade altacalidad' y darlura.[:st. pro¿uceuri enfriamientorelativamentebajo una el fundente y ductilidaclsonnotables.Comoseapreciaen el esquema, cuyos'ariir,etros cleresistencia sólidaque escoria y reutilizarse'La puederecuperarse despuésile la soldaclura n. clerretidoq,e c¡uecla por lo generalmediantemediosmanuales' culrr.cla sokllrlurarlebearranc¿rrse, fabricaciónde aceroparaformas La soldatluracon arco sumergidose usa ampliamenteen la y en formade longitudinales engargolados (por e¡er¡plo,vigas.n-forrrlude 1 soldadas); eslr.rctur.alcs soldapresión;y componentes rle ciiánretrograncle,tanquesy recipientes-de .i,lcur.,f"re,lci:i'parntubos

'ff[,j:ülj'll[H:::"'.'"fia 'i;:ff :,::;:ff::';ilffi *lru**l:l^ffi y tampocola rnayoríade los úe alto carbono,aceroscleherranriemtas accrosir.xiclables;p.,.u-nu¿lceros granular,laspartessiemdel funclente ,. ferros.s.Debidoa la alinlentaciónmediantegravedad rrretales se requiereuna placaclerespaldobajo pre ¿ebcrreslare' una orientaciónhorizontaly con frecuencia la tltli
clesoldaduracon arco eléctrico 29.1.3 Procesos q u e L t s a ne l e c t r o c l otsr o c o n s L l m i b l e s de tungsla soldadura hastaaquí usanelectrodosconsumibles: I'txloskrs procesosAW analiz¿tcltrs más' áe plasrnaclearcoeléctricoy variosprocesos ar.c' eléctricoy gas,la solclaclura tenoc()r.r con arco y gas La soldadut'ade tuttg'steno Sofcfadurade tungsteno con arco e¡éctrico orr,,,i,li"g, CTAW), es un procesoqueusautl elecS1AEG (e' inglésg(ts tLtttg,stet, t,lóttrict¡.r.grrs, este y un gasinerteparaprotegerel arcoeléctrico'Con frecuencia' no .nnrunti-ble troclode tungsten0 gaswelding' cletungstenotun go" inerte(en ingléslrrrg'rteninert stllclaclura se tletrolrlitt¿t lrr'occso procesode El (WIG welding)' crr liuropase le denominawolfraniiocon gas inerte 1.1(i trt,ltlittg): cuando caso' La figura29'9 ilustraesteúltimo cl'IAW ¡Ircdelealiz^rr..u,, o silt ulr ntetalclerelleno. la cual se una varillaseparada' clescle soldadura se usautl nlctalde aporte,éstese agregaal pozotle a travésdel arcoeléctricocomo de transferirse liültle nlcrliilnteel calor clelarcoeléctrico,en lugar es un buen c()narcoeléctrico'El tungsteno de solchdura e. los pr.ocesos rrr tlcclr.rl. c.rrsrrrrible "c)' oF protectores gases (r (34l0 Los rlebidoa su alttlpttntocleftrsiótlde 170 ilrillcr.i¡rl ¡rilrilclcctroclo incluyetrel argón'el helio o unanrezclade ellos' cprcsc ,,r.,' ,,r.rr,,rallrlente parala matealnpliorangode espesores L.aG]AW es aplicablea casitodoslos metalesen un sus -r.ar.trié' usaparaunir criferentes cremetaresdistintos. aplicaciones combi'acior.res se ri' prir... colado,el hieno fundido'el plomo irrcuyenel aluntinioy el aceroinoxidable.El hierro cOntrrnes Irr¿is de acero' de soldadura esteploceso'En lasaplicaciones tnediante no sglldifícilesde solclar ), cl t¡rrgsle con de-soldadura es más lentay máscostosaque los procesos I¿rsokladurarteG.|AW gerrerallnente requieren y cUandose delgadaS exceptocuandose incluyensecciones tlc clcclto{ocotlst¡tlribte. ¿rrco y gasinertea tolerantungsteno con hojai clelgatlas sesuelclan Cuanclo rlerrruyalfa calirJad. s.l¡atlur¿rs F l G L . . l R2A9 , ( ) S o l t l ¡ t l t r t ¡ de tungstetro( ()tl ar( o e l ó c t r i t . oy g a s .

Electrodode tungsteno ( n oc o n s u m i b l e ) Gas protector -''-.._

Gas Protector ¡ Boquillade gas Puntade electrodo -- - Metalsoldadosolidificado

Metal base

Metalsoldadofundido

F 738

de soldadura Capítulo29 I Procesos cias muy reducidas no se agrega el llrelal de aportc. lil ¡rt'occsosc c'.iccttlitett lill'tlt¿tltlitlltt¿tltl lttctliitltlc

clc la C'fAW sorl métodos de máquina y automatizadospara todos los ti¡-rostle uniotrcs.l-as venta.ias

debidoa que Ix) se lransfletetln ¡rtetaltle aportcit clesoldadura no hay salpicaduras su.altacalidad, porqtteno se usílfunclente. travésdel arcoeléctricoy no serequierelimpiezao éstaes mtty reclucida SPA (en inglésplu,snrct Sofdadura por arco de plasma Lasoldadut'apor urco de ¡tlu.snru, eléclricoy g¿rsctl coll ¿tl'co de ttlllgsterlo arc welclíng,PAW),es una forma especialde la soldadttra se colocitttn elccEll la PAW, solclatlur¿r. tle ¿irea al plasma controlado la cual se clirigeun arcode corrietttetlc ttllit la ctt¿tl c()llccllll'a diseñada, clentrode r¡naboquillaespecialnrente troclocletungsteno la regitirr tle tlcrttro (por ejemplo,argóno mezclasde argórte hitlrógerto) gasinertea altavelocidacl calie¡rfea alta velocidel arcoeléctrico,paraformaruna corrientede arcclcleplasntai¡llens¿trttcltle y cl helio corllogilses argón-hirlrógetto el argón, el dad,como en la figura 29.10.Tambiénse usan del arcoeléctrico. protectores "C) de arcoeléctricoso¡ltle -50(XX)ofr(28 (XX) tr de plasnra en la soldaclura temperaturas Las altasparafundir cualquier¡nelalctlnocitkl.La raztitlde cstitsallas mayores,y lo suficientemente en PAW (muchomayoresque las de la GTAW) derivitndc l¡t cstrecllcztlcl ¿trcoclectemperaturas so¡ltllctl()l'cs rlc itt'('() tlc ¡tlltsrtul en la soltl¿rtlttla rrsatlos nornrales trico.Aunr¡ueloslrivelcsde energía q r r el o s u s a r l 1 ¡esn l ¿ rs < l l t l a t l u rdae l u n g s l c l x )c ( ) n ¿ u ' c oc l ó c l ¡ ' i c oy g i t s , l ; t c t t c l g í l rs c t ' t l t t t e l l l t ¡ lI l t t l c l t t r para procluciru¡ chorro rle plasma cle un di¿intelropec¡tteñoy ttttittlcttsitlittltlc ctlclgía ttttty itlll. La soldaduracle plasma cle arco se introdujo alrededor dei 1960, pero lar(ló ett ¡lrpttlitrizarsc. (i'fAW en aplicacirlneslales colno En años recientes se ¡sa cad' vez más como sttstitttlttde la subensamblesde automóviles, gabinetesmetálicos, Inarcos paril ptlertasy venlallils y apar¿tlosl)ill'il el hogar. Debido a las característicasespecialestle la PAW, stts vclttitjas ell estas aplic:aciones incluyen una buenirestabilicladde arco eléctrico, r¡n conlrol de penett'itcitinltteiilr cllleen la rnayoría de los otros procesos cle soldadura con arco eléctrico, altas vclocitl¿ttlestle via.ic y tttra excelcttlc c a l i d a c lc l e s o l d a d u r a .E l p r o c e s os e u s a p a r a s o l d a r c a s i c t t a l q t t i e ¡ ' l t l e l a li,n c l t t y e l t d r el l l t t l l g s t c l l o . Sin embargo, hay metalesdifíciles cle soldar con la PAW, entre éstos se ittclttyettcl brorlcc, el hie) 't t t t t i t t l t i t ñ od c s < l p l e t c . t r a s l i m i t a c i o n e ss o n e l e i ¡ t r i p o( ' ( , \ l o s ( 1 r r o c o l a d o ,e l p l o n r o y e l r n a g n e s i oO m á s g r a n d eq u e p a r a l a s o t r a s o p e r a c i o n e sd e s o l d a d u r ac o n a l c o c l é c t r i c t ¡ ,l o c t r ¿ tlli e l t t l c ¿ l i r l t i t ¿ t r el accesoen algunas configuracionesde unión.

¿rrlrcOtros procesosde soldadurascon arco eléctricoy relacionados l.os procesos riores clesoldaduracon ¿lrcoeléctrico son los rlás inrportanfescn el its¡lccloconlcrci¡ll. l)che¡l rtlctlc i o n a r s ev a r i o s m á s , c ¡ u es o n c a s o se s p e c i a l e so v a r i a n t e sd e l t l s p r i r t c i ¡ r i t l c ¡sl r t l c es t l st l c A W . La solcladurat'on elec'trorlode <'orbola, SEC (en inglés t'ttrbt¡tt trn'n'eltlirtg,,CAW), se del'irle como un proceso {e soldacluracon arco eléctrico que utiliza ttn e lectrtxltl tlc c¿trbotltl(grafittl) no consumible. Su importancia histórica radica en que fue el prirner pr'ocesode soltladttr¿lc()n arco eléctrico en desarrollarse,pero su importancia comercial actual es práclicanletrtenula. El procesrr con arco eléctrico de carbono se usa como una fuente de calor para solclatltlraftterte y para reparar c o l a d o r e sd e a c e r o .? r m b i é n s e a p l i c a a l g r r n a sv e c e s p a l ' ad e p o s i l i t tt' t l a l c r i ¿ t l ersc s i s l e t t l c s¡ t l t l c s g a s t es o b r e s u p e r f i c i e s S . i n e m b a r g o ,e l l r r r r g s t c ¡ thoa s r t s l i l t t i < lc
F I C U R A2 9 . 1 0 S o l d a d L ¡ r a cle arco de plasma (PAW).

Electrodode tungsteno

Corrientede plasma Metalbase

Gas protector Metal soldado solidificado Metal soldado fundido

Sección29.2 lsoldadurapor resistencia

739

Espárragg F é r u l ac e r á m i c a

Partecie trabajo (l)

( S W ) :( 1 ) s c c o l o < : ae l e s p á r r a g oo [ ) e r n o ;( 2 ) f l u y e l a c o r r i e n t ed e s d e l a p i s t o l ay s e f l ( , L l R A 2 ( ) . ! | S . l t l ; r t l t t r ¡< l t ' r ' s ¡ r ; i r t ; r g , ( 3 ) l r u n d ee l e s p á r r a g oe n e l ¡ r o z c ; l r . r s r ' ¡ , , i r , r , , . i a l r l t '
similaresa partesbásicas'Las aplico¡ al.coelóctrico¡taraurrir¡r"rtl,i,o col).lpollelltes rlc s.ltlarlur.¿l roscaclospara fijar nranijasen utensilioscle cocina, aletas de c¿rci.rrcsirrcluycrrsu.jetaclores

""'ffi lli" :"f Ti * il:,t'i :; l:#:lfi fitilni#fftrTJ frti-:i: Tt* por mediodel usode una sw en la cual seobtieneprotección not1rlal unaoperación lg.l I ilrrstr¿r o tocónse sujetaen una pistolade soldaduraespeParaenlpezar,el espárrago rle cerítttlica. férul¿r cletiernpoy potenciade los pasosmostradosen los parámetros I'irrlc¡trccotttrolaautrllnírtic¿rlleltte la parte síllodcbecolocarla pistolaen la posicióncorrectaen contrade Itl trilba.iador lrrsccuclrci¿r. y jalar delgatillo' jo basc.a la cual se ullir¿iel espítrrago, Llcrrirtrir

2 9 . 2 S O L D A D UR A P O RR E S I S T E N C I A de RW)' es un grupode procesos v'clclirtg', SR (erlirrglést'csistuncc L¡ sttl,ltttlt¡'tt ¡tttt'r't'.si.st¿¡r¡i¿¡, coalescencia' una para obtener y presió¡ clecaltlr p¡r'l'usi(tttcluetrtilizatltlacollttrinaciírn s6l{¿rflr¡.¡ clirigidahaciael flujo de corrienteen la unión eléctrica resistencia el cirl.r.sc gellcral¡ediallteu¡il se muestranen la por resistencia en la soldaclura cottt¡ronentes (lue sc v¡ ¡t soltlar.Lgs ¡rrirtcipales procesode usomásdifunde putttospor resistencia, 2t).12parirut,",rp"ru.iólltle solclaclura f igrrr.u

Iru""" Corriente(!

F I G U R A2 9 . 1 2 S < ; l d a c l uProar mostrandoloscomponentes resistencia en la soldadurade puntos,el proceso en el grtlpode solrJadura preclorninante t>orresislencia.

- Pepitade soldadura '- Partesde láminasmetálica

Electrodo

f ouu...u

740

de soldadura Capftulo29 / Procesos

lo geneincluyenlas partesde trabajo(leles€ van a sttlcla¡'(por dido en el grupo.Los componentes ral partesde láminametálica),dos electrodosopuestos,un medio paraaplicarpresióndestinadoa clecorrientealternadescleel cual se it¡rliapretarlas partesentrelos electrodosy un transfonnador zolt¿l de l'usióltelltre las dos partes,tlenoproduce una ca una corrientecontrolada.La operación minada unapepita de soldaduraen la soldadurade puntos' por lesislcnciatrortsagases con arcoeléctrico,la soltladttra con la soldadura En comparación la corrienteeléctricapara que conducen y electrodos protectores, fundenteso metalde aporte los el procesoson no consumibles.La RW se clasificacomo'ttn Procesocle soldadttrapor fusión Sin entbargo,hay porqireel cnlor aplicndoprovoca la fusión de las superficiesenl¡ralttratrlcs. de tllla resistettci¿t en el calettl¿tttrietlltl basaclas de soldadura operaciones Algunas excepciones. octlrre una filsitin. t¡ue no por lo base, abajodel puntode fusiónde los rnetales usantemperaturas

por res¡stencia en la soldadura 2 9 . 2 . 1 Fuentede energía dependetlel fluio de corriellte,l¿tlcsistc'rlLa energíacaloríficaaplicadaa la operaciónclesoldadura l¿t tnetliitrlle cia del circuitoy el intervalodel tiempoen (luese aplicala corricnle.EstoseL'xpres¿l ecuación: It =12Rt

( 19..1)

/'= corrictllc,ettA; en W-s o J (paractxrvertira Btu,clividirpor l0-5-5); rJonde l/ = calorgeneraclo, eléctrica,en Cl; y / = tiempo,en segundos. R = resistencia es ntttyalta(por lo conlún por rcsistencia de soldadura La corrienteusadaen lasoperaciones (rlormallrlenlc lllenostle l0). l.a cle 5000 a 20 000 A), aunqueel voltaje es relativamentebitjo l¿tlvez de 0. I a 0.'l seg en rllla duraciónde Ia coriente es breveen la maycrríade los pl'ocresos, de puntosnorlnal. operaciónde soldadtrra solt:l) cl térrllies tanaltaen la soldadtltir por lasquela corriente Lasrazones l)()rrcsistcltcilt cs rtrttybit.iit en Ia ecuación29.3arnplificael et'ectoclela corrictttey 2) l¿tlesislenciit no al cuaclrado dc rcsiste¡rt'ia dc: | la es l¿t sturta soldadura de circuito ) en el resistencia (alrededor de 0.000| 0). La l()s elecentre clecontaclo de las partesde trabajo,3) lasresistencias 2) la resistencia los electroilos, I-a s etnpalrtlantes. de contactode las superficie trodosy las partescle trabajoy 4) la resistencia claclo gratlde la stllrla, cll tttiis la resistenci¿t sean empalmantes situaciónideales que las superficies sc lninimizausantle lrtseleclro(l()s La resislencia parala soldadura. queéstaes la posicióndeseada tlc las partescletraba.io muy bajas,talescomoel cobre.La resistettcia do metalescon resistividades y tle las partes.La espesores los iniplícitos nretales base los de es una funciónclelas resisfividades nlediantelitsáreasclecotttacltr y las partesse tlelerntitl¿t de contactoentrelos electrodos resistencia (¡tore.ienrplo, la lirnpiezade hs stt(tamañoy formadel electrodo)y la condiciónde las superficies etrt¡ritlrttanett litsstrperficies perficiesde trabajoy el óxidclen el electrodo).Porúlltinlo,la rcsistettci¿t tlebeexisy plesitin. No lit clecc¡nlacltl del acabadode la superficie,la lirnpieza,el áre¿r tesclepende (lttc cotll¿tcttt. que separenlassrtpc'rl'icics h¿tcclt tir pintura,grasa,suciedadu otrosconfanrinanfes

29.2 Soldadurapor res¡stenc¡a ETEMPLO clc sobrcrl
H = ( t 2 0 0 0 ) 2( 0 . 0 0 0 1( )0 . 2 3=) 3 3 1 2w - s e g

Sección29.2 lsoldadurapor resistencia

741

(sesuponeque tieneforma r¡ucel crrlolconvicrrca 3.14Utu.El volurnende la pepitade soldadura tle tlisco)es V :0.t

pulg3 { 1 r t . Z S l=2 0 . 0 0 4 9 1 4 '

parefuttclilestevolumende metales F-lcalor ret¡tteritlo 1 1 , , , = g . g g 4(91l 5 5 )= 0 . 7 6 1B t u el rnetalcircundante. ffi 3.14- 0.761= 2.3UBtu (76 o/odel total)lo absorbe []l cakrrrcstanle. presión la comodel calor.Las prinde tanto depende por resistellcia El óxito c¡ la solclaclura y las en la RW son: l) obligara quehagancontactoloselectrodos de la presiírn cip¡lcsl'¡rrcignes de trabajo- antesde aplicaruna corrientey 2) par.tcs rlc t¡¡lra.jo--al igual que las dos superflicies cuandose otra para obteneruna coalescencia contra una presigrrarlas superficies empalrnantes correcta. parasolcladura alcanccllt lcrttperattlra son: l) no serequiereun metalde reI-asl,e¡ta.iasgeneralesclela soldadurapor resistencia y la automatiparala mecanización presta se producción,3) llerro.2¡ s1r¡posiblesaltastasascle con la soldadura para es nletroral t¡uese requiere cleloperaclor z¿rciírrr.,l )cl ni,,,elde hatlilirlacl son: l) el costoinicialdel ¿ucor-kíctrico1,-5)es fiícil dc repetiry es confiable.Las desventajas de soldadulas operaciones de que mayoría la más costoso nlucho er¡rri¡r.cs ¡lto. por lo gerreral a las uniones limitados están soldarse rit colt arcoeléctricoy 2) los tiposcleunionesque pueden parttla Inayoríade los procesosde RW. sobte¡rucslits

2 9. 2. 2 P r o c e s ocsl es o l t l a c J u pr ao r r e s i s t e n c i a de punclemayorimportanciaconlercialsonla soldadura por resistencia l-rs prrccses¿e solclaclura y ¡rorproyección. tos.engiugolatla espor mucho de puntospor resistencia cle puntos por resistencia La soldaclura Solclacl1¡ra en la producciónmasivade automóviles, ell estegrupo.Seusaantpliamente cl ¡rrgccso ¡rredorrrirranle hechosa partirde láminasmetálicas.Si productos rnuebleslnetálicosy otros dolnésticos. ilparat()s de l0 000 soldaduras de un autornóvilnormaltieneaproximadatnente c¡rrcl1 carrocería secrxlsi¿cr.a en tocloel mundosemideen decenas anualde automóviles y que la producción pu¡t()siltrlividuales de puntos. de la soldadura económica ¿c lrrill¡¡cs tlc u¡idafles.es posibleapreciarla inrportancia es un RSW), w'elding, SPR (en inglésresistancespot de ¡ttutlospor re.sisten¿:i¿1, Lit ,st,ltlttdttt'tt de una unión ernpalmantes s¡ el cr¡alse tltrtienela fusiónen unaposiciónclelas superficies pr.()ceso metálicas láminas de partes para unir usa proceso se El elcctrodosopuest()s. lrrcdialrte sr¡perp¡cst¿r. puntos en situade soldaduras .,,i-¡,,,, grosorrle 0. 125pulg (3 ntnr) o rnenos,usalldouna seriede herlnético.El tamañoy la fonnadel puntode soldadu¡g se requiereun ensarnble cigpescrrtl1¡rrclc la fortnade electrodomáscomúnes redonda; l.asc ¿ctc¡llirlr¡ por tncdioclela puntacleelectroclo, tiene resultante y cuadradas otras.La pepitade soldadura t¡rrr¡ier¡se usAnfirnnashexagonales. ¡.rcr.., que por el calor cle0.2 a 0.4 pulg (rJe5 a l0 ntm), con unaz.onaafectada un cliártretl'o ¡1¡rrrrall¡e¡tclrace correcse exlie¡¿cutr poc()nlásallírclela ¡lepitaclentrode los ntelalesbase.Si la soldadurase El ciclo en unaoperaciónde solcon la ilel metalcircundante. es cotnparable su l'esistencia t¿ll¡ct)re. lt figura29-13. clepttntosse llluestr¿l cfarltu'a en dos gruposprincipales: en la SPR consisten paralos electrodos Les ¡raterialesusaclos talescomo combinade nletalesrefractarios, en cobl'ey 2) cornpuestos l) aleaci¡ltesbasa<Jas Igualque al desgaste. resistencia grupotieneunamayor El segunclo cignesrle cstrre), tungsteno. para la soldadurade puntosse en la nrayel.íarle los procesosclelnanufactura,las herranlientas los electrodosse diseñan cabo, a posible llevarlo es Cuando con el uso. graclualrnente tlesglrstan cottagua, paraettfriatnietrto irllct'llos corrciuurlc's diversasnráquinasy ntétodospara l)t lrirlp íl s¡ extellsgtrso irldustrial,hay disporribles puntle puntos.El equipoincltryemáquinasde soldadul¿de clesokladura o¡reraciones realiz¿¡'lus

,J'F

,.' 742

clesolcladura Capítulo29 lProcesos

(1)

U

¡Eleclrodo

(5)

(2)

(3)

(4)

I'

I'

I'

t'

t'

t'

Pepitade soldadura

U

(a)

o .q o N q)

t

LL

-lI s n u r r c i c . l or l e s r ¡ l r l a r l r ¡rrl ¿ c l r t r n t o sy, ( l r )g r . i t i r , rt l t ' l ¿ l t ¡ t ' r z ,rtl t ' ¡ r t o s i r i¡r'rl ' t F I C U R A2 9 . 1 3 ( a ) p a s r ¡ e ¡ l r i t ¡ t l o s (' - l ) l t ¡ s 1a . s e c r ¡ e n r : ieas : ( 1 ) p a r t c si t l s e r t a t l atsl l l t r c l o s t l t ' r l t t x l o s c o r r i e n r er l u r a n t ee l < : i c l < L t o t ¡ i t ' t t t t ' )(,- 1 )s t :t l o s ¡
la cilrrictllctlurattfe dor. Las máquinasmo¿emasse puedenprogramarparacontrolarl¿tfucl'za)' el ciclo de soldadura. Puntasuperlor

F I C U R A2 9 . 1 4 M á q t t i n a r.lesrild.¡cluratle ¡rutrtos con balatrcín.

Balancín

Cilindrc ner¡r.nattcoPara hacer fi¡tlr:iotlarel balancitr

Punlainferior

Pedal del operador

P r o v i s i ódne a i r e

porresistencia 743 Sección29.2lsolcladura más grande'El elecLt'tss0ldttd0t'esdc puntos tipo prensa estándiseñadospara un trabajc vertical'que se prensa por una f rotl¡ superiortiene un movimientoen línearectaproporcionado o hidráulica'La acciónde la prensapermiteque se apliquenfuerzas operaen lol'llla autorrlática de ciclosde soldadura hacenposiblela programación nrírsgranrles.1, los controlesgeneralmente c'.tttple''jtls'

o elstáticos, en ^ .-.1,,,,r-,,. .,,,rorinrpc c^n cnldadores de de puntos nu estaclonarlos l-gs d1¡stiposclenláquinasanterioresson soldadores y grandeses difícil movery ftrsc¡ales el traba.iose colocaen la máquina'Paratrabajospesados se cuentacon pistolas casos, Para estos (Oriclrtar)el tralra,johacia las rtláquirtasestacionarias, consisEstosaparatos tamañosy configuraciones' portiitilesde s.ldacluraclepuntoseil cliferentes por lo clentrode un mecanismode tenazas.Cadaunidades ligera, opue.stos tc, ell ¡.s electrockrs conectada está pistola y lllanipularla'La tt¡ t'gbgtin{ust¡iatpuetlensostenerla (ptc u¡ tr.irbu.iiul()r'9 de aire'Si flexiblesy mangueras eléctricos cables mecliante a su ¡rr.¡riufircntey controlcleenergía, clelos electrodosmedianteuna mangueracon enfriamientO ti¡lllliélt sc ¡lro¡ltlrcitlna r,.s¡t-ce:sit¡io. en lasplantasde ensamde puntosseusanalnpliamente portátilesparasoklaclura agua.Las ¡ristulas de láminaslnetálicas'Algunasde estaspistolas parasolclarlascarrocerías ble final rle autontóviles. pero los robots industrialesse han convertidoen Ia tecnología sgrrt¡attc.ia{ltsptlr trabajadores' 37 '10' ¡rlacaI l, capítuloI y figura ¡rrefi'ritll.Vciase por resistencia' engarg,olada soltladura engargolada por res¡stenc¡a En la soldadura con formade varillade la sol¿aclu,ruu, t,etding,RSEW),los electrodos sl:l{ (e' irrglésrr,.sisfrí,,r"n colllo se muestranen la figura 29'15'y se haceuna giratorias, sc stlstiltlycllcon rueclas rir tlc ¡rrrrrtos a lo largoclela ullión' El procesoproduceunionesherclepultttlssgbrepuestas scric rlc soltlatltlt'as de gasolina,silenciadores incluyenla producciónde-tanques ,lcíticrsr,srrs'¡rlicac¡o'esindustriaies la RSEWes igual Técnicamente' con láminasde metal' fabricados (lc auto')(i'iles1,'trosrecipientes ciertascomplejidades' rle puntos,exceptoque los electrodosen ruedasintroducetr que la s()lcl¿ulura las formasengarse realizaen fonna continua'y no separada' Da{o que la operacititlgenerahnánte agudase irreesquinas Las curva' uniformemente u.ladastlcbcltestarn l,r"lnrgotle una línearectao es el factor partes Asinlismo,la deformaciónde las de lllane.iar. soll cLifíciles siiltilat'es gularirladcs por estacausase requierensoportes por resistencia, engargolacla r¡iis sigrrilicativoetl la solclaclura y el trabajoen la posicióncorrecla asíreducirla distorsión' parasosfener bie-ntliscfürdos por resistencia en Ia soldaduraengargolada elltre las pepitasde .soldadura lil es¡laciarttiellto con la aplicaciónde la corrientlcl lll0vilnientoclelas ruedascleelectrodosrelaciollaclo clepende de ntovimientocontinuo' soldudura cleoperación,clenominatlo tn el nlétoclot-tst¡al te tle solrladura. y la corrientese activaa intervalosde la rucrlirgira ett l6rnta contilluaa una velocicladconstante deseadoetrtrelos puntosde soldaduraa lo largo del lierrrpot¡uc cgittciclellcoll el espaciztlttiento paraque seprode corrienteseestablece cleIasclescargas la frecueltcia Nornlalntente, ",.|g,u.gu1,,,1,,. habráespacios frecuencia' Perosi se reducebastantela sobrepuestos. dt¡zcant)unlosde scllclaclura

F I C U R A2 9 . l 5 S r ¡ l t l ¡ t l t r r ¡
de electrodo

Partesde láminas '- -' rnetálicas

.->

K"^*^to

detaspartes

sobrela rueda

744

de soldadura Capítulo29 / Procesos

Ruedade eleclrodo Papitasde soldadura sobrepuesta

Partesde láminas

de Engargolado soldaduracontinuo

Pepitasde soldadura individuales

metálicas

(a)solrl.rtlura de producidospor ruedasde electrodtls: tiposde engargolaclos Figura29.16 Diferentes (lr)solrl.rdura solrre¡luestos, puntos prodttcen se la ct¡al en .onu"n.ioná1, resistencia por en"gargolado continua' de puntosen rollo y (c)soldadurapor resistencia

cr¡ttrtltlillo. litt olra y estemétodose denonri¡lasoldaduratle ¡ruttlOs entrelos puntosde solcladura (en ltrgarde aclivarsey tlesacen un nivel const¿tnte variable,la corriente
n'"""

FIGURA29.17 Soldaclura por proyección(RPW): ( 1 )a l p r i n c i p i od e l a el contactoentre operación, laspartesestáen las y (2) cuando proyecciones; se se aplicauna corriente, formanpepitasde a las soldadurasimilares de puntos de la soldadura en lasproyecciones.

@f Electrodo Partesde láminas metálicas

Pepitade soldadura

Proyección

o + I

I (1)

(2)

por resistencia Sección29.2/ Soldadura

745

Vistasuperior

.lt'"""

il-

Sujetador->

ht o t

Partebase

Pepitade soldadura

Después

Antes

de soldadura

SeccióntransversalA-A (b)

(a)

(a) soldaclurade un sujetadormaquinado o F l ( ; t J R A2 9 . I B [ ] o s v a r i a b l e st l t ' s o l d a r l t ¡ r ¡por proyección: (b) alanrbretransversal' de y s
quedamás que comrlc gra$a{oaulllelllael costode la parte,pero esteincremento 11o¡'rcrlci
Abrazaderasde electrodos del Generación arco elécirico

termina' Soldadurainstantánea Abrazadera móvil

t 746

clesoltladura Capítulo29 / Procesos ettt¡ralttlitdadc tirits dc sokladr¡r'¿r Las aplicacionesde la solclaclurainstantáneaincluyen la y llt stllcn cl cstit'¿tdtltle al¿ttrlbt'cs acero en operacionescon laminacloras,Ia rrnión cle extrcrTros

r:#H::':H";'.t*Jiti"11":'";;:';:;iJffi::ilfIiJ STR (en ingléstrysetweldiilg,UW), es similara la solLa soldacluraa tipe con recalcaclo, seaprietantlnacoutral¿t empalnrantes exceptoque en la primeralas superficies dadurainstantánea, los instantánea, pasosde calenlanrieny se recalcan.En ta solclaclura otra duranteel calentamiento

,:'l:'inil::HJ:: :]Ii::,lJ'll.:,y.:il:ff :";';lJlfi i:':,'J;,lilTi:J-:f :lJ"['::l]ff i'll'1';:1fi:,"ix'filLil' :::i::ii#T:ffl'n?;:,t'ff#:l',:":ü1,:T.':""11:l1i: cortvenicttlc se han calentatkl¿trttratenrper¿Itura eléctricos.Cuandolas supeificiesempalmantes

(le no es un procesode soldadurapor fitsiónen el misnlo selttidot¡ttelrls olros Pll)ccsos recalcado soltladttta clela UW son sinrilarcsa lits tle l¿t Las aplicaciones que hemosanalizado. soldadura y silttilales. unióncleextremosclealambres,tubos,clepósitos instantánea: cs sintil¿tlit lit tt,t'ldittr,I' EW), lurtttric
5:fii':ll3;itli".:'':ff.ffii::iffJJiJli,'J;:i:i:':.ifi:::iJ' kllz y los clecestánen cl rrttgotle l0 a -5(X) frecuencias cia, igualque en ia figura 2t).20(a).1-as tt¡litvrt¡'iación Iitr soltlatla. la trniórt dc innrediata trodoshacencontactocon el trabajoen la vecinclacl

Í;11,Í:; \:l;:ij:: !:',::i",",7;,i::::;i,iii-,"i1{i{l\',",!'::,:':!:;';i',::,'":|::

corlrilclo Ill rollo ¡rolt¿tcc igualque eu la l'igura29.20(tr). on ,oiln ¿e inducciónde altafi-ecuencia, soldadttra la sotl ITFIW y rle la físico con el trabajo.Las aplicacionesprincipalescle la I'IFRW en contltlctosy tttbostltcl¿ilic:os' longitudinales empalmadacleengargolaclos tlt' .rlt¡ cle trtbclsr.llcrliante(¿) s<¡lrl¡rlt¡r¿ ¡rrrrrosistctt<'i.r FIGURA 2g.20 Soldacluracle engargolaclos i¡' frecttetl< (b) rle ¡lt¡ soldaclura¡ror indtrcción frecuenciay Rollo de alta frecuencia

Tubo formado

Engargolado para soldadura

<-

Direccióndel viaie (a)

presron

Rodillode presión

Direcciónde viaie (b)

29,.]/ Solcladura con oxígenoy gascombustible Ser:c-ir'rn

747

29.3 SOLDADURA C O N O X I C E N OY C A SC O M B U S T I B L E L.l x¡ldudttra
2 9 . 3 . 1 S o l c l a c [ ¡cr a( ) no x i a c e t i l e n o u'elding,OAW), es ull procesode solSOA (en inglésnryacell,lene Lit,rt¡ltltttlttro 2CO + H2 * calor C2112 lo que conducea la reacciónde la segundaetapa: sonconrbttstibles, clela cuul susrlos¡rroductos (29.4b) 2CO+ H2+ 1.5Oz-> 2C 02 + I{2O + calor queemiteel soplete. sonvisiblesen la flamade oxiacetileno [.asdosctapascleIa colnbustión ('-rr¿ultkr en lasfórlnulasde y oxígcttoerslít en la raztilll:1, contoseclescribe l¿rnrczclltlc ¿rcclilcllo y se una flalna la 29.22, denolnina la de figura sitnilar a cs l'l¿rnlu rcsullantc lir t¡rrírrrica. ¡cirt'citirr (que tieneun de la flarna se apreciacolnoel collo itrterlro elap¿l de la ¡lrirrrcra l.tr l'c¿rccitirr rrerrll'irl. etapaseexhibeen ta cubiertaexterbrillarrte), en lanloque la reacciónde la segunda color'trlanco máxiazul al naranja).La temperatura que van del ((ptc posee matices pero color. c¿rsi no tiene nt de algún la etápa son, de segunda t)lit sc alcanzaen la punla del cono interno;las temperaturas la cubiertaexternaseextiendey pronlodo.llrcltol'L-s t¡uclasclelcollo inlerno.Durantela soldadura, de trabajoque se unen. las superficies circr¡ndante tegcde la alllrtisf'era l:l(il lllA l().1t

V a r i l l ad e a p o r t e

Base nlelal

i r i r tt í ¡ r i c ar l t ' s o l d a r l t r r < a ' . r rrr) h q e t i l e n o ( O A W ) . t J r r ao ¡ r e r a <

..'___

Flama

Metalsoldadosolidificado Metalsoldadofundido

L

I

de soldadura Capítulo29 / Procesos "C) "F C u b i e r t ae x t e r i o r , 2 3 O O ( 1 2 6 0

"C) 'F Lengüetade acetileno,38OO (2090 "C) "F Cono interno,6300 (3480 l¿s F I C U R A 2 9 . 2 2 L a f l a m a n e u t r a ld e u n s o p l e t ec l ec ) x i a c e t i l e n ion r l i c a n r l o temperaturasobtenidas.

7 s0 tBl et t r / p i c s r ( 5 - 5l 0x( ' E l c a l o r t o t alli b e r a d o ¿ u r a n t e l a s d o s e t i l p a s d e l a c o r n b u s t i ól t- tl e la flanla,la fblttla etl J/m3)tte acetileno.Sin embargo,clebidoa la distribuciónde la te¡ttpcrllttraen lasdensidades la que éstaseextiendesobrela superficiecletrabajoy se piercleen el aiIe,¿tsícottto son relitlivatlxiacctilcno c()n clecaloren la soltlarlllr¿r de energíay las eficienciasde transferencia mentebajas:/¡= 0.10a 0.30.

EfEMpLO29.3 Generaciónde calor en la soldaduracon ox¡acetileno proporcional0 piesl de acetilenopor ltoray uttitritztittigualtle volttUn sopletede oxiacetileno con oxiacelilettostlbrcacerode 3/16 dc prrlg'I:l men de oxígenoparauna operaciónde solclaclura = combustiónse transfierea la superficiedc trabi¡t)c()tlun¿leficiencia/' calor generadomecliante trahajo de 0.25.Si se concentrael75Vodelcalor de la l-lamaen un áreacircularsobrcla supelficie a) la razónciecalo¡'liberatlodurantela combustión, que tieneun diámetrode 0.375pulg,encuentre: en el a la superficiecletrabajoy c) la tlensidatlde ertcrgíapronteclio ú) la razónde calor transt'erido áreacircular. de la razóntle volutrlelrde Sotución: a)Laraz1nde calor generadopor el sopletees el prtlclttcto acetilenopor el calor de combustiórl: HR = ( l0 pies3/rr)( l470Btu/piesi) = 1470OBtu/lr o 4.0tt []tu/seg tle calort¡uerecibela superfide calor/¡ = 0'25,la carllidacl b) Con una eficienciade transferencia cie de trabajoes = / x ffR = 4.08 /'0.25 1.02Btrr/seg cs c) El áreadel círculoen Ia cual se concentrael 7-57odel calorde la l'l¿tltl¿t ¡r10.1175r).... _ o.l lo_l pulgr A __ _:;.1 ¡ltlr cl iileit clel La densidadde energíaen el círculose cllcuentraal tlividil cl cultlt'dis¡xlrtiblc círculo: -

0 . 7 _ s1(. 0 2 ) = 6.94 f3ttr/seg-ptrlg] cleenergía= --O I ló;:-Densiclacl

tii

La combinaciónclelacetilenocon el oxígenoes ll.ltt)/llarlllbl"' y, por l¿ulto,el ittlrbictrtcetl con el que se realizala OAW es peligroso.Algunosde los peligrosse relacionauespecíl'iciilrlente coel acetileno segttridad, tle lazones Por el acetileno.El C2tI2puro es un gasinocloroe incoloro. gas del lísica de a.io.Una linlitación mercial se procesaparaque contengaun olor característico (alrededor cle I atm). Por est¿trazó¡r,los l-5 lb/pulg2 a es su inestabilidada presionessuperiores

Sección29.3 lsoldaduracon oxígenoy gascombustible

749

n::ilffi:1"'"",i¿t'ffi?fiilT?::J ;;:il#:5:HT:l:::':J#[,::;:f Til ,t''i:*:ffJ:3ll.'i"Í"'ñnilJi:,'J ;';,'l":ffi :;;*::ru";i;ffff prode seguridaden la soldaduracon oxiacetilenoincluyen tlaclura.Algunasotrasprecauciones (gogles,guantesy ropasde protección),las cuerdas teccirinpara los ojos y la piel clelsoldador y oxígeno son distintasde las esrle los tor'illos en los cilindros y rnungu"rusde acetileno de los gasesincorrectos'y tambienes fundamental paraevitar la conexiónacciclental tánclares, del equipo' atlecuado un lrrattleltitllielrto baratoy portátil'Por tanto'es un prousaequiporelativamente coll oxiacetiletlcl La s0ldadur¿l producciónen bajas cantidadesy trabajos de ces. ec'rr(rr'ico y versírtil,convenientepara de láminasy placasmás gruesasde l/4 de reparaciri'.R¿rravez se usa parasoldarmateriaprima Aunque con arcoeléctricoen talesaplicaciones' a lasvenrajasclela soldadura :rulg((r.4nlrn)clebiclo

:ili:H J'ffi]'' ['',I'Y,#i*;: :* :m:;i: :::::n'ffii',""il 2 9 . 3 . 2 G a s e sa l t e r n a t i v opsa r al a s o l d a d u r a con oxígenoY gascollrbr¡stible

pe nde sa'de cau o"'es'a

,

diferentesal acetileno'Muchosde los comVariosprocesosclelgrupo cleoFW se basanen gases a las que ardeny los se enlistanen la tabla 29'1, jtntocon las temperaturas bustiblesalternativos paraconrparación, se incluyeel acetilenoen la lista.Aunqueel oxiacetileno caloresclecrmbustión. los otros gasesse usanen ciertasaplicaciones' es el conrbustiblemás conlún para ta oFW todos de de láminasmetálicasy metalescon bajastemperaturas cofnún¡tenlese lintitana la sol<Jadura prefierenestosgasesalternafuerte(sección30.1).Adernás,algunosusuarios lusión y solcladura livos por razonesde seguridacl' a la que con el acetilenopor la temperatura []l conlbuslihleq"Ueconrpitelnásestrechamente Es un combustibledesarrollado arrley cl valor clecalelliarlli",ltue, el tlretilacetileno-propadieno' a Dow que lO haya es MAPP (agradecemos pnr la conrpañíilDOwchemicaly su nontbrecontercial similaresa las del acetilenoy de calentamiento til MAPP (Crtl4) tienecaracterísticas abreviaclo). los problemasde almaceta.¡opr"sion como -unlíquiclo,con lo que se evitan puerlealrnacenarse con el C2H2' especialasociados ilamient,,

y gas

con oxígeno t - A l lA t 2 e . 2 C , a s e st l s a c l o se n l a s o l d a d u r ay c o r t e y combustión' de calores flama s c o t ¡ l l u s t i l ¡ l ce<, l nt e t n ¡ t e r a t u r acle Calor de combustión Tem¡teraturaa oF ("c) Btu/pies3 (M/m3)

!,rt,lyql"--

A t c t i l c r r o( ( , , t 1 : ) " lr4Af'f' (( ¡l l.r) ( l l l i r l r r i ¡ 4 c r r ol 2 ) P r o ¡ rlie t t o ( ( ,r l - l { , ) ' Pro¡rartr((. ¡116) G ¿ r sn a t u r a l

5589 5301 4820 5250 4579 460t)

(30s7) Q927) (2660) (2qoo) eS26\

(2s38)

147t: 2460 325 24OO 24gB I 000

(s4,8) (91.7) fi 2.1) (89.4) (e3.1) 87.3)

R e
r 750

de soldadura Capítulo29 / Procesos

Mezcla C2H"+ O,

Sooleteretirado

I

Soplete

Y

de las Calentamiento con flama superficies Abrazaderas

Fuerzade . ,.+ recatcaoo

<-

Fuerzade recalcado

FICURA 29.23 Una aplicación de soldaduracon gas a presión: (a) calc'ntanliento(le las rlos ¡rartesy (b) aplicación de presión para formar la solcladura.

el ¡rrtlcesose denrlrttin¿r .r'¡¡/Cuandose quemahidrógenocon oxígenoconro contbt¡stitrlc, v,clding,OIIW). Conlo se lnuestractt lit t¿tbl¿t dadurode oxihidrógeno,SO(en ingléso.r.¡,hiclrog,en con oxiacelilello. de la OFIW es menora la que se obtieneert lit sold¿tdtrra 29.2,1atemperatura la por tlif'erencias cn rlczclir
2 9 . 4 O T R O SP R O C E S OD SE S O L D A D U R AP O R F T J S I O N Algunosprocesosde soldadurapor fusiónrroprreclen clasificarse corlrosolcladula con arcoeléclrico, por resistencia o con oxígenoy gascorlhustible.Torloseslosllrocesosus¿tn una tcctlolog.ía singularcon la que sedesarrolla el calorparala fusión,y prlr lo lcgularlasaplicaciones s()llúnic¿rs.

2 9. 4 . 1 S o l d a d u r ca o n h a z d e e l e c t r o n e s La soldaduracon haz rle electrotrcs, SHE (en ingléselecttr¡ttl¡tttttt tt'tltlin,q,tjBW), es rrnploccsorle por fusiónen el cualel calentanliento soldadura parael procesoseproporcion¿r medianteunacon'iente muy concentrada de electrones de alta intensidadque chocancontrala superficiede trabajo.El ec¡ui¡ro (seccitín27.3.2).La pistolade hazde es similaral queseusaparael maquinado con hazde electrones (¡rorejenrplo,lo cornúnes rle l0 a t-50kV) electrones operaa altovoltajeparaacelerarlos electrones

po' tu'iOn de solcladura Sección29.4 I Olrosprocesos

751

La energíaen la EBW no esexcepcional, en nliliarnperes). clelhazsonbajas(rnerlirlas y lascon.ic¡tes el haz de elecde energía. Una alta densidadcleenergíase obtieneconcentrando peru ,í su densiclacl que la densidadde energíaPD tronessobreun árcanruy pequeiraclel¿rsuperficiede trabajo,de moclo sebasaetl f tE I eg.5) PF^ D: :: A de calor clcenergía.en W/pulg2(Wmm2);/r = eficienciade transferencia clollrlep/) = densidacl a 0'95 0'8 de l9)- E = con haz de electronesvarían -f 'q v¿rlor-cs norllales pnro 1,,solcladura de trabajo en V; / = corrientedel haz,en A; y A = el áreade la superficie volta.jetle aceleraci(rtt, en pulg2(mrn2)'I'as áreascomunesparala soldaduel haz de electrones. crr la t¡ttcse ctlltcetltra jOOóx t0-6pulg2(13 x l0-3 a2000x l0-3 tnnt2;' varíantle 20 x lO:r'a ra c(), lraztk cle-.crroncs al dividirlapor 1055. se c''vierle a Bttr/seg-pul92 l.a ¿e'sitl.rlrlc crrergía en el campode la energíaatómica'La cincuenta liene sus orígettesen los años [il ¡rKrceso ell Unacámarade vacíoparaevitarquelasmolécuttlvoquerealizarse vcz quesellevóa c¿rbo ¡rrirncru el haz de electrones.Esterequerimientoes todavíaes Un SeriOinconveniente las dc ili,.clrastorn¿lrall El tiempo clebitloal tiemporequeridoparavaciarla cámaraantesde la soldadura' cn la prorlucciórr. de la tamaño del dependiendo hora, puederequerirhastauna tle bolnbco.coltto se le clenomina, punto al EBW ha avanzado la tecnologíapara Actualmente, y rlcl nivel clevacíorequerido. c¿irnar-u I ) soldaduroal alto categorías: tres distinguen Se se ejeculansin vacío. opcraciones c¡rreaferrrrirs realizaen el mismo se la soldadura t|elding,EBW-HV),en la cual rur i¿¡,SAV (cn irrglésltigh vat:utnr vacío' SMV (en inglésnrcdiunt Vací
coll rayo láser 2 9 . 4 . 2 Solciadr¡r'a

por fusión'en

LBW), es u¡rproceso ( ()tt t'u\'()/¿iscrlSlil- (en irrglés Ittscrlrcrtnttt'aldirtg,, l-¿tst¡ltlttrlttr(t concenaltametrte coherente luminoso haz la energíade un e I cual st-tllllielte la coalescetlciattlecliatlte

752

Capítulo29 /Procesosde soldadura

a las siglasen inglésde tradoy enfocadoa la uniónque se va a soldar.El términolásercorrespotrtle "amplificaciónluminosamedianteemisionesestimuladas de radiaciones"(/igát anrplificutionhv se stimulatedemmisionof radiation). Esta misma tecnología usa para el ntaquinadocon rayo láser (sección27.3.3).La soldaduracon rayo lásernormalmentese ejecutacon gasesploteclores(por ejemplo,helio,argón,nitrógenoy dióxidode carbono)paraevitarla oxidación.Por lo regttlarno se agregametal de apofe: y urraestrccha peltetraciólt de altacalidad,profultcla con láserproduceacabados La soldadura son sinlilaresa lasque se obtienetren la solcladttra por el calor.Estascaracterísticas zonaafectacla Las ventajasde la LBW soncompar¿rbles. procesos los dos y con haz de electrones con frecuencia raytlsX y los rayos emiten vacío, no se sobrela EBW incluyenque no se requiereuna cámarade láserpuedenenfocarsey dirigirsemediantelentesópticosy espejos.Por otra parte,la I-BW no profundas,como tampocola altarelaciónentreprofunsoldaduras poseeIa capacidadpararealizar didad y anchuraque poseela EBW. La profundidadmáxintaen lir soldaduracon láseres itproxicle madamentede 314de pulg (19 mm), mientrasque la EBW puedettsarsepara profirn
con electroescoria 29.4.3 Soldadura SEE (en ingléselecttoslagu'tklirlg, ESW), usael nrislltoet¡uipo La soldaduracon electroescoria, con arcoeléctricoy utilizatul arcopitritiniciarla o¡reritcitilt de soldadura básicode algunosprocesos Sin embargo,no es un procesoclesoldaduracon arcoeléctrico(AW) ¡lort¡ttc(ltlrallte de soldadura. (lrsW)es ttll l)r()ccstl tlc solno seusael arcoeléctrico.l-asoltkulurac()nelc('lr(¡(st'ttritt la soldadura

5.IJJ:'];:]I: ffi;',:Til:I;':T HIJ:1:H J:;";'ffi il,"JffJ: 3:H:T:; :;::HilHl

es similara la de la soldaduraelectrola configuracióngeneralde la soldaduracon electroescoria empalgaseosa. Se lleva a caboen orientaciónvertical(la que se muestraat¡uíes parasoldaciura mada),usandozapatasde moldeoenfriadaspor aguapara contenerla escoriaflndida y el metal La soldado.Al principiodel proceso,se colocaen la cavidadun firndentecrtntluctivogranulaclo. puntade electrodoconsumiblesecolocacercade la parteinferiorde la cavidady se generaun arco Una vez creacloel pozode escoriit,se eléctricopor un momentoparainiciarla fusiónclelfr¡ndente. de lit escoriact'rt'tal extingueel arcoeléctricoy la corrientepasadel electrodo ntetalbasea tr¿tvés eléctricagenerael calor necearioparamalltenerel procesocle ductiva,de modo que su resistencia en Dadoque la densidadde la escoriaes menorque la del nretalfirndido,éstapermanece soldadura. parfe la inf'erior, ocune descle La solidificación ,u pun" superiorparaprotegerel pozo de soldaclura. en tantoque el electrodoy los bordesde las partesbaseproporcionanrnetaltirndidoadicional.El hastaque llegaa la partesuperiorde la unión. procesocontinúagradualmente l o n z l l ) . r t ¿ sr l t ' t r t r ¡ l r l t ' or < ' t l l o v i t i , tl )s. r t . rt l l . ¡ ) ' ( )rr l . r r i t l , r r l y F I A U R A 2 9 . 2 4 S o l d a d t ¡ r ac o n e l e c t r o e s c o r i(aE S W ) (: a ) v i s t ¡ f r o n t . r < (b) vista lateralque muestraun esquema excepto que se usa el calentamientopor resistenciade la escoriafuntlitl¿ ¡r.rraclerretirlos nlel.rlesbase y tle ¡p()rtc.

Electrodo(consumible)---'-----)T u b og u Í ac o n s u m i b l e- -

Parte DASE

-

'

Escoriafundida(mediante ,+ por resistencia) calentamiento

{-

Metalsoldadofundido Metalsoldado soldificado (b)

Zapatade moldeo (amboslados) Agua paraenfriamiento

de estadosólido Sección29.5/ Soldadura

Acerosupercaliente de la reacciónde la termila

753

Crisol

(1)

(2)

q u e s e d r e n ad e l (2) i l ( ; L i R A 2 , ) . 2 5 S o l < l a r l u rcal e t e r r n i t ¿ (r 1: ) t e r r n i t ae n c e n d i c l a ; e l m e t a l s u p e r c a l e n t a d o unión soldada' una producir para (.)) solidifica el nletal se r-ris.l fltr;,t'rlt'¡tr9 rle r¡n rnolde y

cor'termita 2 9. 4 . 4 S o l d a d u r a 'l't,t.ntita es el nonlbretJeuna marcacomercialparala termita,una mezclade polvo de llf tér'rillr una susalrrr¡iniol,rixicloclehierroque procluceuna reacciónexotérmicacuandose enciende.Es el usode terComoun procesode soldadura, y parasoldadura. tarcia usadaen br:mbasincendiarias TW), welding, (en termit inglés 9Fe + 4Al2O3+ calor oC),durantela cual se produceun "F clela reacciónes cle4500 (2500 aprgxir¡acla [,a te¡r¡reratura más óxicloclealuminio,que flota en la partesuperiorcomo escoria hierrr f'ulttlirlesupercalentaclcl (o acero' con termita,el hierrosupercalentado En la solcladura al hierrode la atnrósfera. y protege -la que clepglvo se fonnula con tal propósito)se colocaen un crisol encimade la unión si lr1ezclu que de Después 29'25' figura la del procesode TW de se va soll¡tr.conlo se apreciaen el cliagrama la cantidadde termita sill tomar en consideración (airecledor segundos, 30 de ter¡ri¡a la reacci(¡l q'e se use),el crisolse clrenay el nletallíquidofluye dentrode un moldeconstruidoespecialmente los bordesde pararoclearla unirilt soldacla.bebicloa que la entradadel metal es tan caliente,funde trasla solidificación.Despuésde enfriarse'se rompeel io, por,", bases,produciendocoalescencia y tubosmediantesopletede oxiacetilenou otro método' ,lroicley se retiranlas cgmpuertas en la uniónde rielesde ferrocarril(comoseaprecon terinitatieneaplicaciones La soldadura como cia en el ejernplo),y en ln reparaciónclegrietasen coladosy forjasde acero,grandes.tales embarcade y timones ¡uolclescle lirrgotes,ejes cledlíunetrogru,id., armazonespara maquinaria es lo bastantelisa para frecuencia con aplicaciones en estas icie de la soldaclura cio'es. Lir supel.f (lueno sc re't¡ttiera ull acalradoposterior'

29.5

ffinE

,laparte se o9:i":"' l) merle las superficieg/de cleestaclosólido,la coalescencia En lu solrlaclura de estadosólido'el tiemprocesos o 2) por calot y presión'Paraalgunos tliantc¡rrcsitittsolanrente por sí mismano es sufies ttn fitctor.Si se tlsancalqr y plesión,la cantidadde calor ¡xr tirrnbie
t-_

754

de soldadura 29 I Procesos Capítulo []ll extcnl¿tp¡tr¿teslospt'occstls. de las partesusandosolatnenteel calor que se aplicaen l'ornt¿t algunoscasos,la combinaciónde calory presióno el ¡nocloparticularertel qttese aplicala prcsión enrpallllantes. sola,generansuficienteenergíaparaproduciruna fusiónlocalizadatle lassuperficies No se añademetalde rellenoen la soldaduracleestadosólido.

de estadosóliclo en la solclach.lra generales 29.5.1 Consideraciones de est¿tdosóliclose crea ulra lttlión ttretaltirgicacoll llltly En la mayoría de los procesosde solclaclura siltlilares tl Foca e ningnna fusión de los mctules bnse. Para unir metalÍtrgicantentedos metales diferentes,debe establecerseun contacto íntimo entre los clos melales para que sus fuerzas atólllicas cohesivas se atraigan una a la otra. En el conlacto físico ¡rornlal enlre tl
;::":,*"::ifr1T:,i.:J,:Tli:"::::"Hff';,'ü','""J;i:::f

de contactoentrelasdos partes,y no sóloert que incluyentodala interf'ase ducenunionessoldadas de soldadtrapor l'trsiórr. como en la mayoríade las operaciones puntoso engargolados señalados, (listintos, paraunir nretales sin lotu¿u'lltconsonaplicables Asimismo,algunosde estosprocesos quc surgcn sideración las expansiones térmicasrelativas,las conductividaclcs )'()lr()s¡rt'oblerttits y s. clistintos rnef ¿¡le de duranteIa fundición soliclificación normalmente

2 9 . 5 . 2 P r o c e s odse s o l d a d u r ad e e s t a d os ó l i c l o itl icttitlr¡tte de estarlosólido incluyeel ¡llocesodc ttnirirtnris itrttigttrt, El grrrpode soldadura sirtgttlitrtle clcar' algunosde los másmodernos.Todoslcx;procesosen estegrupotienertun¿tlil¡-rnrt corlcl soltlittkr cttt¡'liezl El ¿uliílisis ernpalnr¿tntcs. la uniónen lassuperficies ¡rtir¡rorlillilr.cl ¡ttittt,.'t cesode soldaclo. por forja tieneinr¡ltlrtarrciu lristrilicucn cl tlcsru'nrlkr tlc lir Soldadopor forja [:l sokl¿rtkl t e c n o l o g í a d e m a n u f i r c t u rpar. oEcl e s o c l a t a d e a l r e c l e c laoirrdoel (lX X ) r t . C . , c u a r t t l o k r s l l e l l e n r s t l e l a unir dospiezasclenretal(véasenotahistórica2tl.l). F,lst¡ltltttlt¡ mundoantiguoaprendieron ltt¡t: (presc van a unil sc cllicntan¿raltastcnrpcr¿rlulils Jbrja es un procesoen el cual los componentes Sc ret¡tticrcb¿tslante de trabajoy despuésse forjanjuntos por nrediocleurt llra¡'fillott ot¡'onledi<1. que lo realiz¿t paraobteneruna buen¿r solcladur¿r bajo las ll()rnrasactr¡ales. habilidaddel artesano El procesotieneinteréshistórico;sin embargo,actualmenfe poseeuna irn¡rofiancia conrercialurenrlr, que se irnulizan en los piirritfirs sigttierttes. exceptopor algunasde susvariantes Sofdaduraen frío La soklutlut'ucttJrío, SF (en ingléscrrlriwtlditrg,CW), cs un l)roceso en estadosólidoque se realizaaplicandoaltapresiónenlresupellicies eu crinl¿rclo lirrr¡rius ir tr'¡r.lperaturaambiente.Las superficiesenrpalmantes clebenestal'exccpcionalrtrerrle lirnpiaspafa (pre y llrrlitlocorrce¡lilfuncionela CW y generalnrente rt¡rrlescrtgr¿tsitrlo estalirrpiezasehacenrecliante

de estadosólido Sección29.5/ Soldadura

755

antesde la unión.Asimismo,al menosuno de los metalesquesevan lo clealalltbtc iltttleclialalllctlte por trabajo' ¿rsolttar..v tle preferenciaarnbos,clebencleser muy dúctilesy libres de endurecimiento facilidatl.Las fuerzas Los metalescor¡g el aluminio suavey el cobre puedensoldarseen frío con metálicasy reducen partes las de en el procesoproducenel trabajoen frío rle compresiónaplicaclas en las superfiel gr.s.r hastaer un -502o,peio tarnbiénproducendeformaciónplásticalocalizada se aplican fuerzas las pequeñas, partes Para coalescencia. cies que hacettcontacttl,prodtrciendo requieren pesado se más en forma manual.Paratrabajo lrerral.ientasse¡cillasoperaclas rlre¿i¿'ltc, En la CW no se aplicacalorde fuentesexternas' potlet'osas ¡raracjercerla fuerzaneces¿rria. l)r'cnsas del trabajo'La aplicaciónde clealgunafonna la temperatura i',cr,,cl ¡]ru."r,, tle defornlacitineleva elr f'ríoincluyela fabricaciónde conexioneseléctricas' ll solcladura con roctilloses una variaciónde la soldadurapor S'ldaclura con rodillos La solcl¿rclura externode las de si se obtieneo no el calenta¡niento lirrja o rlc lit soldadttraell frío, tlepencliendo La 'rttldudrtt'uc'onn¡clillos,SR(en inglésroll welding' ROW)' lrirrtcstlc ltitbitio alllcs tlcl prn."r,,. paraproducircoalescenes ull proccsnen esrad.sólldoen el cual se aplicauna presiónsuficiente El procesose ilustraen la figucia l¡c{i1¡fe roclillos.ya seacon o sitt aplicaciónexternade calor. calorexterno,el procesosedenonlinasoldaduraen frío con rodillos; Si ll0 seproporciotta r^ 29.2(¡. de la en calientecon roclillos.Las aplicaciones calor,se usael térnlinosolclatlura si sc ¡rro¡ror.ciona o medias con aceroinoxidablepara aleaciones con roclillosincluyen,el revestimiento soklarlur¿rs paramedirla tema la corrosión,la fabricaciónde tirasbimetálicas ba¡rs¡raracrnseguirresistencia Unidos' Estados parala Casade Monedade p.ru,r,rnv la proilucci(rnclenlonetlasacuñadas conpresiúr, SCP(en inglés Sofcfaduraen cal¡entecon pres¡ón La soltladuraen calienre la coalesHPW), es otra variablede la soldadurapor forja, en el cual ocufre treltlirr,q,, Itttt¡tr.c,s,sttrc considerable una deformación cerrciapor la aplicaciónde calor y presiónsuficientesparaproducir la superficiey deja limpio el de óxido cle película la rompe rle l()sr¡ctalesbase.La cleforr¡aci<1n un tiempopara unabttenauniónentrelas{os partes'Debepermitirsequepase rrrctalp'r.aestalrlecer serealioperación Por lo general'la empalmantes' que oculr¿lla tlifirsi(rna travésde las superficies principalesde de un ¡neclioprotector.Las aplicaciones za c' .rir cii'rararle vacíoo cn la presencia y el espacio' clela aeronáutica la t'lPW esl¿inen la inclustria (en inglésdffirsion welding' DFW)' soltfadura por difusión Lit soldadurupor ttifusión,SD de la aplicaciónclecalor y presión'por lo generalen una ctl esta(los(rlitloresultaclo cs ult pr()ccs() Las temel tien:p6suficienteparilque ocurranla clifusióny la coalescencia' co¡ll'glitcl¿t, at¡tr'rsfi'la alrededor en está (el máximo los putttosclefusiónde los metales 'eraturascstíurbastartcaba.iJde coalesplásticaen la superficiees mínima'El mecanismoprincipalde rle 0.-57,,,)r, la clefbrtn¿tción en estadosólido,que implica la migraciónde átomosa ce'ci¿rse lleva a cabo'rediantela clif'usión de la DFW incluyen que hacencontacto.Las aplicaciones rle la irterfaseentrelas superficies tr.ar,és la aeroesen las industriasde la aeronáutica' y tle alta resistencia la ultitill dc nlctalesref'ractarios paraunir metalessimilaresy diferentesy' en esteúltimo caso' ¡racialr' lit llttclear.lil ¡lrocestlse usíl unacapade rellenoparapromoverla difusión sei'rrtxluceenrrelos lnetalesclistintos c.' ll.ccrcrrcia del proccropucdcrer el tiantporFquerid'p6fsquFoaurrn base.Ult¿tlirrrit¿tciótt {c los tkrsrrrctales a horasIl0J' t"t tiernpopuedevariardesegundos eltt¡litltltetttle,; l1 lifirsitirrcttlt'elitssu¡rerficies F l ( l L l l { Ai ( ) . 1 ( r S o l t l . r r l t r t ¡
Soldadura Partesque se van a soldar

¿

<-.-

Parlessoldadas

*1 756

Capítulo 29 / Procesosde s<¡ldadr¡ra

sittnu'eldittg,EW), es urt Sofdadura explos¡va La sokladm'aexplosit,o,SE (en inglése,r7rla de dos superficiesmetálicas procesode estadosólidoen el cual seproduceuna rápidacoalescencia para unir dos metalesdistinusa general se Por lo detonado. mediantela energíade un explosivo grandes. Las aplicaciones [os,en particularpararevestirun metalsobreuna basemetálicaen áreas a la comosióndestinaclas incluyenla producciónde materiasprimasde láminasy placasresistentes y petróleo.En estecondel química industrias en las a la fabricaciónde equipode procesamiento ttn metalde Iellenoni ttsa EWno se texto seempleaeltérminorevestimiento ¡tor erplosión.Enla (el se aplicacalorexterno.Asimismo,duranteel procesono ocurredifirsión tiernpoes llltly corto). ¡necátlicon u¡rentrelazitdo en muchoscasoscombill¿ula de la uniónes metaltlrgica, La naturaleza metales. los entre o rizada co producidopor una interfaseondulada con la figura 29.21. Elprocesopararevestiruna placade metalsobreotra puecledescribirse de En estadistribución,las dos placasestánen una configuraciónparalelay a una ciertat-listancia ploca volótil. Con ltr tJenontinacla parte superior, separación,con la cargaexplosivaencima clela (por ejemplo,de hule o clcplitstico)erttreel explosivoy frecuenciase usauna capaamortiguadora dcstnatulde 'ro¡ror'lt', la placavolátil paraprotegersu superficie.La placainf'erior,derlorttill¿ttl¿t se catga ex¡rltlsiva la la detortacititt, inicia ¡rropitgade cansaen un yunqueparaapoyo.Cuandose (lue un extremoclela placavolátil al otro, como se apreciaen Ia vista de acciónirtterrttntpidil se de lo t¡ttcsttcedecn la llW es muestraen la parte(2) clela figura.Una clificultaden la com¡lrensitltl ptore:tccititt es tttt¿t t'ealidad en urra expklsión; instante el conceptoerróneocomúnde que ocurreal 2tJ(XX) dc ¡ries/seg gresiva,aunqueciertamentemuy rápida,que se propagaa velocidadcshasla (8500 m/seg).La zonade alta presiónresulfanteimpulsala placavolátil pilra qtrc cltot¡ttccott cl metalde soporteen forrnaprogresivaa altavelocidad,por lo que tollla tlnaforntaangularconfornle en su posiciónen avanzala explosión,comose ilustraen el diagrama.I-a placasuperiorpermanece ocurre a alta velola colisión c¡ue a Debido ha detonado. no todavía la regióndondeel explosivo en el las superficies inestables vuelvan cidad en una forma progresivay angular,provocaque se punto de contactoy las películasde superficieson expelidashaciaadelantedesdeel vérticedel ángulo.Por tanto, las superficiesque chocanestánquímicamenlelimpias,y el comportamiento del fluido del metal,que implicau¡raciertafusióninterfacial,proporcionaun confactoíntimoentre Las variacionesetr la velocidatlde chocltrey el las superficiesy conclucea la unión metalirrgica. o rizatlaelltrelos (los ángulode impactoduranteel procesopuedenprovocaruna interfasetllldt¡l¿ltla metales.Estetipo de interfasefortalecela unión,debidoa (lueatnttctllÍtcl iircatlc corltacloy liertde las dos superficies. a entrelazarmecánicanlente Soldadurapor fricción La soldadurapor fricciónes un procesocontercialntttydifrrrtditlo ctt lit y es convenienteparalos rnétodosde produccirinautonlrfizada.El Procesol'ttcdcsitrrollado L.it 1960. sttltltttlttru de alredetlor Unidos Estados en .li'it'r'itirt, introcluciclo ¡utr ex Unión Soviética,e FRW), es un procesoen estadosólido en el cttal se oblienelit SFR* (en inglésfi-ictionu,eklittg,, F I C U R ! 2 9 . 2 7 S o l d a d u reax p l o s i v (aE X W )(:1 )d i s p o s i c i óenn l a c o n f i g t r r a t : i ¡órna r a l e lya (2)durantela detonaciónde la cargaexplosiva.

'---;-

Detonador---> qg-¡ f de Espacio Esoacio ' .;-->l seoaracton L separacron

L

\ i

Explosión

/.. /-

Explosivo

:: =::=!:placavolátil

Placa volátil Placade soporte

Placa de soporte Soldadura-(2) *

- Expulsiónde pelÍculasde la superficie

en frío (SF). lNota del corrector] Se t¡saSFRpara rliferenciareste métorlo rle la solrl.rclrrr¿

sólido de estado 29.5/ Soldadura Sección

757

coalescenciameclianteuna combinaciónde calor por fricción y presión.La fricción se inducemeclianteel frotamientomecánicoentrelas dos superficies,generalmentepor la rotaciónde una parte con respectoa la otra, a fin tJeelevarla temperaturaen la interfasede unión hastaun rango de tralas partesse dirigen una haciala otra con Enseguida, bajg calienteparalos metalesinvolucrados. suficientefuerzaparafonnar una unión metalúrgica.La secuenciase ilustra en la figura 29.28 para soldarclgspartescilíndricas,una aplicacióncomúndel proceso.Como muestrala ilustración,la f¡erza de conrpresiónaxial recalcalas paftesy se produceun rebordepor el material desplazado. duranteel procede contactosonexpulsadas sobrelas superficies Las películasque se encuentran el reborcle(por ejemplo,por rotación)paraproporcionaruna superdcbeern¡rarejnrse s¡. Desprrers f icic lis¡rerr la regitirrsoklada.Cuandose realizaen forma correcta,no ocurreuna fusión en las Nonllallnenteno se usa metal de relleno,como tampocofundenteso crrrpalrrranles. srr¡rcrficics Pr()lcclores. Él¿tscs el calor necesariopara cleFRW usanla rotaciónparadesarrollar Casi tgdaslas operaciones tiposde FRW: 1) soldos que distinguen principales el procese.Ilay clossistemascleconducción Enla soldadu' con inercia. da¿urapqr fi'icciórrde conduccióncontinuay 2) soldadurapor fricción ra p¿r..fi.i¡t'ióttclecondut:cióncontinza se dirige una partea una velocidadde rotaciónconstantey a ciertonivel de fuerza,paraque se generecalor se ir¡perrc¡n conracrocon la parteestacionaria por r'ricciti¡ en la interfase.Cuando se alcanzala tentperaturade trabajo cofrecta,se frena la rstaciti¡ c¡ fo¡lta abruptay al mismo tiemposejuntan las partesa presionesde forja. En la solse aceleraa una tlodttt.tt ¡tot.fi'itcirirtt'r.¡ninerc'ia,laparterotatoriase conectaa un volante,el cual el volantedel motorde conduccióny seaprietan sedesconecta Después, precleternrinada. velocírlarl en el volantese disipaen la forma de calorpor fricción las partes.La energíacinéticaalnracenada El ciclo total paraestasoperaciones en las superficiesempalmantes. paraproducirla coalescencia de 20 segundos. duraalrecletlor [-1sr¡iiquinasusadasparala soldadurapor fricción tienenel aspectode un torno de motor. lleqrricrerr(pre u¡ llrandrilcon corrientehaga girar una parte a alta velocidady un medio para aplicarulrr f'uerzaaxial entreIa parterotatoriay la no rotatoria.Con susciclos breves,el proceso masiva.Se aplicaen la soldadurade diversosejesy partestubularesen seprcsta¡rarala proclucción de equipoagrícola,de petróleoy del gasnatural'El proceso las i¡clustriasautomotriz,aeronáutica, (2) entre f l ( ; l J t t A 2 g . 2 U S O k l a r l r r r¡¡r 0 r f r i < -itr i n ( F R W ) :( l ) p a r t e r o t a l o r i a ,s i n c o n t a c t o ; e s t a b l e c i r n i e n tro. l ec o n t a c t o (4) creada' y soldadura aplicada; (.1) axial y presiórr rt¡t¡citirl rlettlnida t¡s l)¡rtes l).rr(lg¡r'l('r¡r..,l,rr ¡,,rr lrir < irin;

Porción rotatoria ,t,rz, ,'r')"

Porciónno rotator¡a +-->

Axialmente movll

%

%

+

l/ii,,

/4

%

\-¡'rt

+

Establecimiento de contactoentre las partesPara desarrollarfricción

(2)

Rotacióndetenida se mientras aplicauna luerza

F Fuerza axial

aplicada

ffi

I

' ,:

, t t l:

: i ' , :, " f l

/

I (4)

|

758

CapÍtulo29 /Procesosde soldadura

Transductor Puntade ultrasónico sonotrodo

Puntade sonotrodo F I C U R A2 9 . 2 9 S o l d a d u r a u l t r a s ó n i c a( U S W ) :( a ) dirporición general para una unión sobrepuestay (b) acercamientodel área soldada.

(a)

produceunaestrecha zonaafectatla por el calory prtederrsarse tlistintos. Llnarlc ¡rarl rrrrirnlcl¿rlcs suslimitaciones es que al menosunaparfedebeestaren lotación,otr¿rs desventiti¿ts sonr¡rre¡rorlo generaldebenrem
2 9 . 6 C A L I D A DD E L A S O L D A D U R A El propósitode cttalquier procesode solclarlura es unir cklso nláscornpollenres en un¿rsolaestrr¡cttlra.Por tanto,la integridadfísicade la estructurafbr¡narl¿r depenrleclela c¿rliclad de la soltl¿rt1r¡ra. En estasecciónanalizamos algrrnos tle krsaspectos rel¿rcion¿rtlos co¡lll c¿rlitlarl rlc l¡.rsol¿a¡rrrir. l-ir revisiónse entbcaplincipalntente en la soltladura con itrcoclrictlico.c.l¡rnrccsorrriístlilirrrtlitl1t 1, parael cualel aspecto de la calidltles cl ln¿ísirnportarrtc ¡,corrr¡rle.jo.

Sección29.6 lCalidadde la soldadura

759

2 9. 6 . 1 T e t r s i o n erse s i d u a l eys d i s t o r s i ó n la soldadurapor y enfriamientorápidosen regioneslocalizadasdel trabajodurante El calentarniento térmiy contracciones producenexpansiones fusión,especiatmlntela soldaduracon ur.o "iétttito, soldado' ensamble la soldaduray distorsióndel cas,que a s, vez provocantensionesresidualesen estámuy localizado'2) l) el calentamiento porque: La srtuaciónen la so¡ladurase complica localesy 3) la ubicacióndel calenta¡rtiento la f'sió, de los rnetalesbaseocurreen e;tasregiones arcoeléctrico)'Por ejemplo,considere y Ia f'si(rn estáe' movimiento(al menosen la soldaduracon con arco eléctrico cledos placasmeclianteuna operaciónde soldadura errrpalntada la soldarhlr¿r al lado opuesto' y viaja un extremo cor.rose nruestraen la figura 29.30(a).La operación empiezaen de aporte'si seusauno)' se forlna un pozofundiáodel metalbase(y de metal C'nfirrnlc avanz.a, movimiento' Las partesdel trabajoinmediatael cual se soliclificacon rapidez.detrásdel arco en calientesy se expanden'en se vuelvenextremadamente a la gota clesolclatlura r,e.te arly'cc:nles frías'El pozode solrelativamente permanecen rantot¡uelas p'rcionesremovidasclela soldadura y el metal en la cavidadentrelas dos partesy' conformeel pozo rápidamente dadurasc s()liclil'ica a travésde lo anchode la soldadura' circulldalltcse enfríany contraen,ocufre un encogimienfo de la soldaduraquedaen tensiónresidualy corlrose aprcciaen la figura 29.30(b).Elengargolado de reacciónen las regionesde lasparteslejanasa la soldadura' compresivas se acur'.lan rensiones que .liurrSié'()curre y encogimientoa lo largode la gotade soldadura'Dado , te.sionesresiduales de y cambios frías sin permanecidorelativamente las regionesexleriorescle las partesbasehan muy altasy después solidificadoa temperaturas dilnensión,nlientrasque la gotade soldadurase-ha en en forma longitudinal la gota de soldaduse ha co'traíclo,las te'siones residualespermanecen se muestranen la figura 29'30(c)' Es prora. Estospatronesde tensióntransversaly longitudinal y longitudinal' proneto de estastensiónesiesiduales,en forma transversal 6ableque el resultacJo 29'30(d)' como se apreciaen la figura cluzcauna defonnaciónen el ensamblesoldado,

F l ( l t J R A 2 9 . ] ( ) ( a ) S o | t | a t | u r a e r n p a I r n a r l a c | e r l o s p | a c a s ; ( b ) e n c o g i m i e n t ( )ya(d) t r adeformación vésdeIaanchurarJe| y longitudinales transversales errsanrblesoklaclo;t.t poir- .lo tensi,rnusresiduales

Varillade

Uniónsoldada

de la , I l-_DesPués |¡ solcladura 'l I' original-+l F-Anchura (b)

o

,

Patrónde tensión longiludinal Patrónde lensióntransversal (c)

r Capftufo 29 / Procesoscle sold¿rrlt¡ra

La uniónempalmadasoldadacon arcoeléctricode nttestrocjerttploes stilo ttttotle los divet'-

l:liJ lil,fiilllili; ffilil::l,H:ff ffi[:::ilniHffil:;*]iH'ffi;::ll:li;,#:: de soldadurade estadosólido,en las cualesocurl'eutr calentatnienfusióny en ciertasoperaciones to sisnificativo. Estastécnicas en una stllclacltlra. Se empleanvariastécnicaspara reclucirla clefornlación incluyenlas siguientes: el llloviluietllo tle las ¡tltrtcs - Soporteso.fi.judoresde soldtulut'tr(lue lirnitan f'ísicalttcnte duranteel proceso. el caltll'delas scccitlnesde las pitrlcssol- Inmersionesen colienteque reducenrápiclarnente la distorsión. para reducir dadas r'ígi- Soltlatlocle\achuelasen diversospuntosa lo largotle la ullititt,paracreat'tlnitestruclurlr conlintta. da antesde r¡nasoldaduraengargrllada (velocitlacl, ttsittltl, clultitlittldc ¡ltctitltlc it¡'ltlt'lc - Selet'cióntle rttntlit'itnttes pure lu soldutluret etc.)parareducirla delblrrlacitin. térltlicitt¡ttcer¡rcli- Prer:alenlanientt¡ clelas partesbase,lo ctralredttccel rtivcltle lertsitltt mentanlaspartes. yil scltctl tltt ltol'tttl sol
29.6.2 Defectosde la soldadura A p a r t e d e l a s t e n s i o n e sr e s i d u a l e sy l a d i s t o r s i ó ne n e l e ¡ r s a n l b l ef i r t ¿ t l¡, r t t c d e t t , t c t l n ' i l ' o t r otsl c f c c tttl¡ (lc lils cilles()l'ías una bleve desct'i¡lcitirttlc c¿td¿t tos en la soldadura.Enseguidase proporcior.t¿l i m p o r t a n t e s ,b a s a d ae n u n a c l a s i f i c a c i ó nd e C a r y [ 2 1 . tr cn lit soldatlt¡titt.ttls¡lt¿t Cuarteaduras Las cuarteadurassorr interru¡rciortestip() fl'¿tclttr¿t s c ¡ ' i rl, t l c s t t l d ¿ t d t t t ¡ ' a l t i i s e n e l m e t a l b a s ea d y a c e n t ea l a s o l c l a c l u r a[ 3. s t et i p o e s t ¿ t lv c z e l d e l c ' c t t l debiclo a que ct'tnstituyeuna discontinuidaclen el nletal, r¡ue prildtrce tttut ittt¡lorlatttere(lucc¡(itlcn r 9 . . 1l . l , i r f i g t r l i t 2 9 . - 1 2p t ' c s c r t l a r e s i s t e n c i ad e l a s o l d a d u r a .S e d e fi n e l l v a r i ¿ r st i u n l ¿ t sc n l ¿ tI ' i g t r r i 2 t l e a c c ¡ r r .l . a s g l i c l i t s c l l l ¿ ts t l l d ¿ t d t t r a s o l c l ¿ u l t r a t a u n a f o t o m i c r o g r a f í aq u e m u e s l r ag r i e t a se n u n a se originan por(lue la solcladurao el metal baseo arnbos sorr h'iigiles o licnclt bl.ia ductiliclatl,cotnbinadas con una alta limitación durante la contracción. En genet'itl,este def'ectoilebe repararse. C a v i d a d e s É s t a s i n c l u y e n d i v e r s < . lds c f c c t o s d e ¡ r o r o s i t l ; t t1l , . , r , , , , " , . c i r Í 1 .l . i t ¡ l l t r r s i t l i t t l t lst l t ¿ t t l l c c o ¡ t s i s t ee n p e q u e ñ o sc l e l ' e c t ocs¡ r c l u r c l ¿ rtll e l ¿ ts o l r l ¿ t t l t u ' lui l,n t l ¿ r t l ( )ls) ( ) t ' g i t s c s¿ t l t ' i l l ) t t t l o l a s o l i c l i f i c a c i ó nL. o s d e t ' e c t o sp u c r l e r rt e r r e r ' l i r r ¡ l rei rs l é ¡ i c i t( l t t t e c o sc ¡ l l i r t ¡ t t i tr l c b t t r b t t . i t t ) oi t l i t r t t . ¿ t d c l a i n c l u s i ó r td c g a s e s d a ( h u e c o se n f b r m a d e g u s a n o ) .P o r l o g e n e r a ll a p o r o s i r l a de s r e s u l t ¿ u l o o d e c o n l a n l i n ¿ t n l ets: r t l i t s t t ¡ r e r f i c i e . s o k l a d t t r a n l e t a l d e a t m o s f é r i c o s ,a s í c o m o d e s u l f u r o e n e l L o s d e t ' e c t o sd e c o n t r a c c i ó ns o n c a v i r i a c l e fsi r r n l a c l a ps o r e l e t t c t l g i ¡ n i c n t ttll t t r i t t t l cl l s t l l i d i fi c l c i t i n . E s t o s d o s t i p o s d e d e f e c t o st i p o c a v i d a d s o r r s e m e j a n t e sa l o s d c f c c t o s ( l u e s e c n c t t e n l r i u tc ¡ l l a r 'lit solditdttla. f u n d i c i ó n y p o n e n d e m a n i f i e s t o l a e s t r e c h as i l n i l i t u d e r t t l e é s l ¿ 1 l n c l u s i o n e s s ó l i d a s L a s i n c l u s i o n e ss í l l i r l a ss o ¡ l n r i l l c l i a l c ss t i l i d o sn o n l e t i i l i c o sa l r a ¡ r a d o s e n e l m e t a l d e l a s o l d ¡ r d u r aL. a f b r n l a n l í r sc o r l ú n s o n l a s i ¡ r c l t t s i t l n etsl e c s c r l r i ag e t t e r u r l i ttsl t u a n l e los diferentesprocesosde soldadurÍlcon arco eléctrico (lue usan litnrlettte.Ett lugar tlc l'krtarc:nla

Sección29.6/Calidad de la soldadura

761

Grietatransversal

Grietalongitudinal

Grietabajo la gota

Grietaal pie

tl(;L,RA 29.1|

l l i f c r e n t e sf o r t t r a st l e c u a r t e a d u r aesn u n a s o l d a d u r a .

ür

...,K1 t,,f¡.,..,1..': ':1.::.Vr;$?¡r:.::i¡' ,r: i

+$;'1.4:};

F l 6 L l R A 2 9 . 1 2 M i c r o c ' ¡ ¿ r r t e ¡ r l u reans u n a g o t a d e s o l d a d u r ad e m e t a l p r o d u c i d am e d i a n t ea r c o (r'ortesíacle R. D. Sbut, Departamentode CienciasMaterialese r-onsr¡rnilrle r olr elec.trr¡rlo t,lric.trir.r)

durantela solidifilos glóbulosde escoriaquedanatrapados rlel pt.rzoclesoldaclura, ¡rartesu¡rel.i9r la solcacit'¡r¿el ¡lct¡1. gtra lirrr¡a tle inclusiónson los óxidosmetálicosque se formandurante superrecubrimiento un tienen trorlnalmente s conloel alurninio,los cuales llretale rlc-cie.rtos tlacltrra f i c i a lt l c A l r O r . firrnrasde estedefectose ilustranen la figura 29.33,Un defecFusión incompleta V¿rrias en la cUalno ocurrela una gotade soldadura to conocitkrcontocarellciacleftrsiírlles sintplemente perodiferentees relacionado defecto Un de la unión. de tgclalit secciílrltransversal lirsit'Ilu tl.uv(rs que alcanzala profundidad la a hacereferencia E,ltérlllinopenetración ¿e penetracitin. la car.encia

L , ,

762

de soldadura Capftulo29 / Procesos

F I C U R A2 9 . 3 3 V a r i a s formasde fusión incompleta.

Fusiónincompleta

significaqttela fr¡siónno soldaduradentrodel metalbasede la unión.Una carenciaclepenetracitin norlllas especificatlas. las penetrólo suficienteenlaraízde la unión en relacióncon Forma imperfecta o contorno inaceptable l-a soldaduradebetenercierlo perfil tlescittiltic¿tcoll paraurtasoldaclt¡l'a como se indicaen la figura 29.3.1(a) do parauna máximaresistencia, y cvita l¿tlitsititl dc la tntitittsold¿tdtt ¡naximizala resistencia surcoen V. Esteperfil de soldaclura ('onrur)cs tlc y cl cotllot'tto lir lil'¡lta cll los dcfl'clos de Algunos y la faltade penetración. incompleta la soldadurase ilustranen la figura 29.34. Defectosdiversos En la categoríade diversosestánlos golpesde arco,en los cualesel solpermiteque el electrodotoqueel metal basejunto a la unión,dejandouna dadoraccidentalmente excesiva,en la cual caengotasdel nretalde soldadurafundidoen cicatrizenla parte;Ia salpicadura anleriores' la superficiede las partesbase;y otrosdefectosno incluidosen las cafegorías

y prueba 29.6.3 Métodosde inspección paraverit'icarl¿tcalidadtlc lit utlit-tll Existendiversosmétodosde inspeccióny pruebaclisponibles tlttr¿ttlle años y especil'icitdtls han siclodesarrolladtls estandarizaclos soldada.Los procedimientos (AWS). Para y de ingenieríatalescomo la AmericarlWeldingSociety comerciales por sociedades l) tres categorías: en y prueba se dividen inspección de procedimientos fines de análisis,estos y 3) destructivos. visuales,2) no destructivos de st¡ldaclurlt visuales cl lllélodode vcrificacióll Inspecciónvisual Sin dudala inspecció¡r el a¡regoa lits l) l¡t sold¡tdtlra: ctl más difundido.La realizavisualntenteurr inspectorc¡uebusca firsión y 3) grietas,caviclades, de tamañoen el dibujode la parte;2) defbrmaciones especificaciones si se cletermina tanlbiéll El srtpervisor a¡rterior. sección en la y descritos otros clefectos incompleta cle la l-¿ linlitación destructiva. ¡ro la calegoría por lo gerreralert requierenpruebasadicionales, F I C U R A 2 9 . 3 4 ( a ) P e r f i ld e ¡s o l < l a r l u rr¿l c s c ¡ r l r ¡t ) . r ¡ u n ¡ u n i r i n s o l r l . t r l .t ti t t i <¡ ( ( ) t l s t t f (( ) t ' r l \ / . l . t l ¡ l t s l l l ¡ i l e < o r t c ,e t t t l t l t l t l es t ¡l t ¡ f t l t t t l i t l ot t l l . t¡ r o r < : i ó t t u n i ó n , p e r o c o n v a r i o sd e f e c t o sr l e s o l d a t l r l r a(:l r )e x c e c l c n t e de la parte de metal ltase;(c) mater¡al(le aporte, utra cle¡lresióttcn l.r sold.rrlurabajo cl nivel de la st:
Buen perfil

Excedente /-de corte

rV (b)

Materialde

¡' Desbordamiento

^I

nrl (d)

Sección29.7/ Soldabilidad Posición original

I'

763

Fuerzade desprendimiento

\-_\ Pepilade soldadurade punto Fuerzade sujeción

(b)

(a)

(c)

(d)

F l ( I L J R A2 9 . ] q [ , r ¡ t ' l r a s¡ r e r ' ¿ i r r i r , tr rss ¡ < l a es n l a s o l c l a r l r r r (aa: ) p r t r e b ar l e t e n s i Ó nd e c i z a l l a e n l a s o l d a d u r ac o n a r c o e l é c t r i c o , (ll)¡lrttr'|l,tt|r,rrlttr¡litttit,tllrlt|t'|ilt'|t.,(r)¡lrrr<'llat|etcrlsir.ltl<|et.iza||a p ¡ r , r s o l r l ¡ t l L r t r, lt t ' ¡ t t t t t l o s .

los defectosintemosno pueden inspecciónvisuales que sólo sedetectanlos defectossuperficiales; visuales. ntétodos nrediante descubrirse Evaluaciónno destructiva El grupode inspecciónno destructivaincluyediversosmétoclosrfe inspecci(rnque no dañanla parteque seevalúa.Laspruebasde líquidospenetrantesde conson métodosparadetectarpequeñosdefectostalescomo traste y líquido,spenetrontes .fluorescentes son muy fluorescentes y cavidadesabiertasen la superficie.Los líquidospenetrantes cuarteacluras visiblescuandose exponenalaluz ultravioleta.Por tanto su uso es una técnicamás sensibleque de conlraste. los líquiclos La ¡tt'rtaln de partículas magnétit:asestá limitada a los materjalesferromagnéticos.Se establece¡n canrpo rnagnéticoen la parte y se dispersanpartfculasmagnéticas(por ejemplo, linraduraclehierro)sobrela superficie.Los defectosbajo la superficietalescomo grietase includel campomagnético,lo que provocaque las partfculasse consionesaparecenpor la clistorsión centrenen cicrtasregionesde la superficie.La pruebaultrasónicaimplicael uso de ondassónicas (por ejemde altafrec¡e¡cia(tlemáscle20 kllz) dirigidasa travésde Ia parte.Lasdiscontinuidades en la transmisión pérdidas mediante y la porosidad)sedetectan lasinclusi
29.7 SOLDABILIDAD cleun,metalo combinaciónde metalesparasoldarseen se definecomo la capaciclacl La soldabilitl¿r¿l cle mocloconvenientea fin cle que la(s) unión(es)soldada(s)posea(n)las urra estructuracliseñada el serviciopretendido'La buey llevena cabosatisfactoriamente requeridas rnctalúrgicas propie¿acles de soldadura,laausencia proceso el secaracteriziporla iacilirladcon que se obtiene na solclabilicl¡rcl en la uniónsoldada' ductilidady durezaaceptables cle¿efectosen el procesoy con rcsistencia, -.-..-, ¡,

¡ I r* lrlllltlllt

-I 764

Capítufo29 /Procesosde soldadura

incluyen: l) el procesode soldadura,2) las Los factoresque af'ectanla soldabiliclacl del metalbase,3) el metalclerellenoy 4) las condicionesde la superficie.El proceso propiedades f'áciltle nretalesque se strelclarl de soldaduraes significativo.Algunosmetaleso combinaciones se inoxiclable acero el ejemplo, Por otros. con mentemedianteun procesoson clifícilesde soldar se coneléctrico, de soldaduracon arco Pet'o sueldafácilmentemediantela mayoríade los procesos y gas conrbustible' oxígeno con soldadura de procesos para los sideraun metaldifícil Las propiedades Las propiedadesdet metal base afectanel rendimientode la soldaclura. de expansiótt y el coeficiente tér¡rlic¿r importantesincluyenel punto de fusión, la conciuctividad nrás que un puntoclefusiónmás bajo significaríauna solcladura fácil' Sin térmica.poclríapensrrrse por ejenlfacilidadparatlna buenasolcladura, embargo,algunosmetalesse funclencon clemasiada le.ios cle la calor a transf-erir tienden plo el aluminio.Los metalescon alta conductividadtérnlica el cobre.I-a altaexpansióntérlo cual los hacerclifícilesde soldar,por ejenr¡rlo, zonadesoldadura, en el ensamblesoldado. mica y la contracciónen el metalprovocanproblemascleclistorsitirl cuandosus propietlatles solcladrtra la en Los metalesdistintosposeenproblemasespeciales fttsiónrepreen la telnperatura,de I-asdif'erencias o ambasson muy dif'erentes. físicaso mecánicas lérltlica tlc cx¡litttsirirt o el crlel'icic¡ltc en la rcsistencia sentanun problemaobvio.I-asdif'erencias ésle de allorle, tllef ál se ttsit ttrl grietas. Si queconducena residuales puedenprovocaraltastensiones cl esladtr crr Iilczclados base.En general,los elcrnentos con el (los)metal(es) áebesercompatible [.os rltctales probletttits. prttvocilriin n0 la solidificación tras sólida líquidoque fbrmanuna solución solr¡bilidad, dc lílltitcs ltls si seexcederl sevuelvenquebraclizos en la uniónsoldacla lit Las condicionesde las superficiesde los metalesbase ¡rueclenal'ectaradvel'sltttlcltlc puedeprovocarporosidaden la zonade fusión.l-os tixidtlsy operación.Por ejemplo,la humedacl e intpidertll f'trsióll. oiraspelículassólidasen la superficiesmetálicasevitanun contactoadecttatlo

2 9 . 8 C O N S I D E R A C I O NDEESD I S E N O E NL AS O L D A D U R A el diseñadorileberecorditrcicrlaspaul¿lsAlgtttttls un ensamble, Si se va a soldarpermanentemente cuanclosediseñaurt prorlttclosoldadose preselll¿lll importantes de los principiosy consideraciones de Ill, [2] y otrasfuenfes): lista(recopilada en la siguiente >

y

básicaes (luc el ¡rrotlttctodebe discñarse Diseñopura la soldorlura. La reconrendación y no comotrnaftrndicitin,ftlrjtrtl otrrlparlcl'ordesdeel principiocomoun ensamblesoldado mada. soltladosdebencottsistircrl lil tlrcttorcaltlitlatl(lc l)ilrle:s Porles ntínintus. Los ensa¡nbles sirttplgstt¡rct'itciottcs es tnáseficie¡rlecn cos[()sre¿tlizar posibles.Por ejentplo,generalrnente y dc a un ettsatnhle que s
Las pautassiguientesse aplicana la soldaduracon arcoeléctrico: >

>

el contrc¡lde Es intportanteque laspartesque se van a solclarse ajusfenbien,paralllAntener para maquillaclo tln aplicar rec¡uiere se y reducirla distorsión.En ocasiones las climensiones obtenerun ajustesatisfactorio. El ensambleclebeproporcionaresput'iode aqceso,colt el fin clepermitirque la pistolapala

soldaduraalcanceel áreade trabajo, > Cuando sea posible,el diseño del ensambledebe permitir que se realice urtirst¡ldutlut'tt y rrípida.Las posiciortes plana, dadoque éstaes la posiciónde trabajomás convetriente en la figura29.36.l-a posiciórtclecabezaabititles la tltás posiblesseclefinen parasoldaclura difícil.

de repaso Preguntas

765

(d)

(a)plana, (definidas en ranuras): parasoldaduras ac¡uí f l(;tJl{A2(}..}()l,r¡si<:iOncs t¡¡rasolrlarlura (c)verti<:al y (tl)sobre calreza' {lr)lrorizotrtal depuntosporresistencia: seaplicanparala soldadura gtrías decliseño Lassiguicrrtcs

>

de ¡rutltospor resisteltcia. soklaclura de láminasmetálicasplanasse obtienen en componentes [-a resiste¡ciay rigiclezadicionales puntos sobreellaso 2) la formaciónde reborde l) partesclerefuerzode sol<Jadura Irrc¿iallte: de ellas. clcsy rclicvesctentro

tle solcladura. ¿írc¿t de laspartesde láminasmetálicasparaque la pullta >- Se rct¡uiereull¿rsuficientesuperposición hagaun contactoadecuadoen la soldadurade puntos.Por ejemplo,paralámitleI electroclo seis debevariaraproximadamente ra rle accrede Ua1ocarbono,la distanciaclesobreposición (3.2 mm)' y 'eccs el gros()rclela materiaprirnapara láminascon un grosorde 0'125 pulg rle 20 vecesel espesorparaláminasdelgadasde 0.020pulg (0'5 mm)' ¿rllcrlerftrr

R E F E R E N C IBAIB SL I O C R A F I C A S lf f Rraff.r,J. Ci..llatullruú tf' I'tttdttt'tl)csign.lrt Motrtt1986. . l i t t ' t u r i t t l ¡M , c(iraw-llill Btxrk Co.. New Y
[7] Schwartz,M. M., Metals .loirtitrgManual, McGrawI l i l t B o o k C o . ,N e w Y o r k , 1 9 ' 1 9 . lltl Stout,R. D., and Doty, W. D.,Weldabilitvof Steels,3rd ecl.,WelclingResearchCouncil,New York, I978' l9l Welding l"landbook,Sth ed., Vot. l, Welding Technology,AntericanWeldingSociety,Miarni, Fl.' 1987. |01 WeldingHandbook,8th ed., Vol. 2, WeldingProcesses, AmericanWeldingSociety,Miami, Fl.' l99l ' t I ll Wick, C., an
P R E C U N T ADSE REPASO por fusión. soldadura

incluidosen la clelos procesos, krs gruposprincipales 2 9 . t . NOrilbr.e de estado la soldadurapor fusiónde la soldadura que ¿isiingue funtlarnental ica es l. c.aracterísf 29.2. ¿.Ctriil stilido'l

29.-1. Del'inaqtrées un arco eléttt ito. : 9 , J , ,.Quésigrrifica el térnlinorienrytde un'tt eléctrico?

766

Capítulo29 / Procesos de soldadura 29.5. Los electrodos en la soldadura con arcoeléctricosedividenen doscategor'ías. Nonlbley del'inalosdos tipos. 29.6. ¿Cuálesson los dos métodosbásicosparaprotegerel arco? 29.7. ¿Porqué es mayor la eficienciade transferenciade calor en los procesosclesoldaduracon ¿llcoeléctrico que utilizanelectrodos consurnibles? 29.8. Describael procesode soldadurunrctálica(on orco elécÍricoprotcl¡ido(SMAW). 29.9. ¿Por qué es difícil de automatizarel procesclde soldadurarnetálicacon arco eléctricoprotegido (SMAW)? (SMAW). 29.10.Describala soldaduracon arco sunrergiekt cl proccto (ECW) e identific¡uesr.raplicaciónprincipal. 2 9 I, t , I)ercrih$ de solctuclura elcctrcgaseos¡¡ 29.12.¿Porqué sonmuchomásaltaslastemperaturas en la soldadura con plasnrade arco(lueen otrosprocesosde soldaduracon arco eléctriccl? 29.t3. Defina soldadura por resisÍenc'io. 2 9 . 1 4 .¿Cuálesson las propiedades deseables paraque un metalplopolcionebuenasolclabilidad parala soldadurapor resistencia? 29.t5. Describala secuencia de pasosen el ciclo de una operaciónde st:¡ltlath¡ra de purrtospor resislencia. 29.16.¿Quées una soltladura de proyección por resi.stenciu'! 2 9 . 1 7 .Describala solclad¿u'acon alantbre transyersul. 29.t8. Escribalasecuaciones paralas rcacciones quírnicasen la conrbustirin tlcl acctilcnocon cl oxígcno. 29.19.¿Porquése prefiereel procesode soldaduracon oxiacetilc¡lo sobrelos olrosDroces()s tlc s¡¡l¿ulur.¿r L'e¡ oxígenoy gascombustible? 29.20. Defina soklotlura con gos a presiótt. 29.21. La soldaduraconhazde electrones tieneunadesventa.ja irrrportlrrtc cn las aplicacir¡ncs tle lllu prrxlrrcción. ¿,Cuál es esadesventaja? 29.22. La soldadura con rayo lásery la soldaduracon haz de electrones se conlparancon fl'ecuencia clebidoa que ambasproducendensidades de energíamuy altas.El ntac¡uinado con rayo láser(t-BM) tienecicrtasventajassobreel maquinadocon hazde electroncs (EIIM). ¿,C'uiilcs son ralcsventa.jas'? 29.23.Hay variasdiferenciasactualesentreel soldadopor forja y el proccsode solcladura original.Nolubre las variaciones. 29,24. Describay distingalos dos tiposbásicosde soldadurapol fricción. 29.25.¿Quées un sonotrorloen la soldadurar¡llrasónica? 29.26. La distorsión(deformación)es un problenraserioen la soldadtr¡l¡rol l'rrsir'rn. r'n ¡lrrtierrlartlc lir soldaduracon arcoeléctrico.¿Cuálessonalgunasde las rnetlitlas c¡uepuedcnt()tnarse ¡rlra lctlucirla incidenciay el alcancede la distorsión? 29.27. ¿Cuálesson algunosde los defectosirnporfantes de la sold¡clunr ¡rorr'lifirsirín'? 29.28.Cuálesson las trescategoríasbásicasdc fécnicade inspeccióny pruc-barrsutlas ¡laralas srlklatluras'l Nombrealgunasinspecciones o pruebascon.lunes en catl¡ categoría. 29.29. Identifiquelos factoresque afectanla solilabilidad. 29.30. ¿Cuáles son algunasde laspautasparasoldaduras fabricatlas ntedi¡nfesolcladula con ¿trcoeléctrico'l

C U E S T I O N A R ID OE O P C I O NV I Ú I r I P I r [{ay un total de 26 respuestas col'lectasen el siguienlecuesliorrario. porcentual{e la La calil'icacitin pruebadebebasarse en estetotal. 29.1. La característica que distinguelos procesos clesclkladura por firsitin
Problemas

767

de estadosólido?(Puedesermásde uno') procesosse clasificacomo soldadura 2g.-5.Cu¿ílde los siguientes a) l.BW, b) CW c) llPW, d) OAW' en un circuitoeléctrico'El clecorrientea travésde una separación 29.(r. Ll' .1.c.eléctricoes una tlescar.ga la transferenciade mediante eléctrico arco con arco eléctric. se sostieneen los procesosde soldadura falso. b) o cierto y a) trabajo: 'letal funclidoa travésde la separaciónentreel electrodo el no consumible? un electrodo con arco eléctricousa 29.7. ¿.Cuíiclelos siguientesprocesosde solcladura a) SI\4AW b) GMAW c) FCAW d) GTAW 2 g . t i . t . a s o l c l a d u r a c o n m egt aals i n e r t e e s u n t é r m i n o q u e s e a p l i c a e n o c a s i o n e s c u a n d o s e h a c e r e f e r e n c i a cu¿ilrte los procesossiguientes?a) SMAW, b) GMAW c) FCAW d) GTAW. a cuál de cuandose hacereferencia cievariliaes un términoque se aplicaen ocasiones 19.9. ¿,t.asolcladura Ios ¡rrocesossiguientes?a) SMAW b) GMAW c) FCAW d) GTAW' tle AW usa un elcctro
2 9 . 1 . 1l.. ' s r n e t a l e s n l í r s f á c i l e s c l e s o l d a r e n l a s o l d a d u r a p o r r e s i s t e n c i a s o n a q u e l l o s q u e t i e n e n b a j a a) cierto b) falso' tir.itlatles.clacloque estoayudaal flujo de la corrienteeléctrica: e rsoecl e s o d e s o l d a d u r a c o n o x í g e n o y g a s c o m b u s t i b l e d e m a y o r u s o 2 9 .1 . 5 .I _ a s r l d a c l u r a c o n o x i a c e t i l e n o p que con un volumen igual de aire ardea una temperaturamás alta mezclaclo acetileno que el a dehitlo de uso comercial:a) cierto'b) falso' ctralquierotro combustible "sistemarepresentado por luz paraunareflexiónefectiva":a) ciertoo b) falso' significa láser 29..|6. Ill térrnino de estadosólidoaplicacalordesdeuna fuenteexterna? procesosde soldaclura 29.17. ¿.('uhlclelos siguientes a forja' b) soldadurapor difusión'c) soldadurapor fricción' d) sol( Puedeserr¡r/tscleuno.) a) solclaclura ultrasónica. cl¿rtltlra operaciónde tornaelt cuenlano sólo la facilidadcon qtlese puecleejecutaruna 29.18. El rérrninosoldabilidad a) ciertoo b) falso' sino tambiénla calidaclde la soldaduraresultante: sokladura, que tieneuna alta conductividadtérmica: a debido tundir de fácil 29.l(). Elc.6re es un rrretalrelalivanlente a ) c i c r t oo b ) f a l s o .

PROBLEMAS S o l d a d u l ' ac o l l a r c o e l é c t r i c o y un soldador'El de SMAW se realizaen una secciónde trabajousandoun ajustador 2g.1. Una operaciírn al inisoldadura para soporte el en soldar sin ocupa-5.5¡ninutosparacolocarsuscomponentes a.iustntl
I 768

Capíttrlo29 lProcesosde soldadura 7.0 Itrilry (lttcrcitctda cinco¡rarlestle tratritjo,lalrort¡ttctct¡uict'e alambrede electrododebectlnbia¡'sc produccitin parl eslaurticlad de y velocidatl tle arco b) la tiern¡ro cle Determine:a) el liza el ajustador. trabajo. 29.3. Una operaciónde soldaduracon arco protegiclose ejecutasobreacero.Susparintetrosson l! = .10V e de fusión/) = 0.75.La unidacl de calor/¡ = 0.8-5y la eficie¡rcia I =225 A. La eficienciade transferencia = de caloren la de energíade fusiónparael acero 153Btu/pulgl.Obtenga:a¡ la rapidezde generación soldaduray b) la rapidezde volumendel metalsoldacltl. y gas se ejccutasobLcitcclo inoxitlrrble, elerclt'ico de lungstenocort ¿l¡'co 29.4. lJna operaciónde soldaclura < J ef u s i ó n( / , , , = 9 . 3J / n r ¡ r t rl -. a sc o ¡ r t l i c i o n cs so nl = 2 - 5V , 1 = l l 5 A , l t = ( ) . 6 . 5 , c u y au n i d a dd e e n e r g í a a ll o¡rclli'it)rty la gotarlc de aportede 3.0 ¡nrndc tli¿irttetro y,fz=0.70. Se añader¡nala¡nbreds ¡net¿rl de volú¡nenesigualesde nretalestle rellenoy base.Si la velocitladde soldaduratinal esfácornpuesta y = a) el áreade seccióntransversal de la gotade solcladuviajeen la operación 5 mnr/seg,determirre: en rrrm/seg a la que debeincorporarse el alambrede aporte. ra y b) la velocidadde alimentación empalnrarclosplacasde aluntinio 29.5. Se ejecutauna operaciónde soldaduracon núcleode funclente ¡'rara l a d e s e c c i ó n t r ¿ r n s vdeerls a l usandolascondicionessiguiE e n=t2e0sV: , 1 = 2 - 5 0 A . S e s u p o n e q u eáer e de fusióndel alunrinio.li= 0..1.LJsand
por resistenc¡a Soldadura (le l)untospol resistenci¿r 29.8. Se ejecutaunaoperaciónde soldadura srlbrcrkrs¡riezasde l¿irrrinu tle acc¡'ode 0.040pulg de grosor(de bajocarbono).[.a unidadde energíarlc li¡sirín¡rlrl el lccro = 150litrr/¡rrrlgi. = 0.l9 pr¡lgy r¡ngrosor Los paránretros del procesoproducenunapcpitade solcladura co¡run
Problemas

769

en la interfasees 75 pO. o¡reraciónes | 0 000 A, la d¡ración de la soldadura/ = 0.3 seg,y la resistencia pulg de diámetro'Las pepitas de 8 de electrodo ruedas cotl Sc ¡sa so¡lacluraclemovir¡iento continuo, = 0.25 pulg y un un diámetro tienen RSEW de clesokladurainclividualesformaclasen estaoperación pepitasde solEstas discos). de forma tienen lroSor = 0.125pulg (supongaque las pepitasde soldadura queoldi¡¡rd rtacluradebenestarcontiguasparaformar un engargoladosellado.Launidadde energú procesorequiereun tiempocledescansoentresoldadurasde puntosde 1.0seg.DadasestascondiciG. ¡eterrnine:a) la unidadde energíade fusiónde aceroinoxidableusandolos métodosdel capftulo2E, y b) la proporcióncleenergíageneradaque participaen la formaciónde cadapepitade soldadura

c) Ia velocicladde rotaciónde las ruedasdel electrodo' 2 9 .1 2 . S u p . r g a q u e e n e lp r o b l e n n r a 2 g . l l s e e j e c u t a u n a o p e r a c i ó n d e s o l d a d u r a d e p u n t o s e n r o d i l l o e n l u g a de cende interfaseaumentana 100pO, y la separación Las resistencias tlc una soltlarluraerigargolacla. y con 29 problem a '12' del las condiciones pulg. Dadas I es .0 soldadura lr()ir ce¡tro entrelaspepitascle la formaparticipa en que generada energía de proporciírn la a) I.s ca¡l5ios seiral¡¿<x¡quí. {eterrrrirre: c) A esta y b) la velocidadde rotaciónde las ruedasde electrodos. cirirrtlc carlirpepitade soklaclura esto tener y podrfa a tiempo la corriente duraltte rueda la se rnueve vel0cidatlclcrotación,¿,cuiinto nl¿rYor redonda)? lugar de en (haciéndola elíptica cl efecroclealargarla pepitade soldadura parasoldadurade puntosque ofreceunacorrientecomo 29.l.l. Sc diseñauna fuentede energíaexperirnental = t00 000 ¡, en doncle1= A y I = seg'Al final de la energfaa trn¿rfurrcitintle elevaci(lnde tiempo:/ la corriente.La lárninade lnetalque se sueldacon puntoses de acero ticilr¡r.,.serletieneat)ruptalnente R = 85 ¡rO' La pepitade ba.jocarbonocuya uniiad de energíade fusión= l0 J/mm3.La resistencia (suponga una pepitaen forma mm = de=2 grosor tiene un diámetro 4 mm y un s0ltlarluracleseada paraformarla pepifuente por la generada ¿e rlisco).Se supgneque se usaráun cuartode la energía la corrientepara que aplicarse debe ta tle s.lrlarlura.Determinela potenciajusto en el tiempo en ae p u n t o s ' r e a l i z ae r s t ao p e r a c i ó nd e s o l d a d u r d

S o l c l a d u rcao n h a z d e e l e c t r o n e s

con haz de electronesusa los siguientesparámetrosde proceso:voltajede 2g.14. l-jnaoperaciónde solcladura el haztiene concentra aceleraci(rn= 25 kV corrienteclellraz= 100rnA, y el áreacircularen la que se de =907o, densidad la determine calor/¡ cle transferencia de rrndiiirlletro= 0.020pulg.Si la eficiencia en el áreaen Btu/seg-pul92' cttergíaprorneclicl 2 9 .1 . 5 .E l v o l t l j e c r r u l t n o p e r a c i ó n c l e s o t d a d u r a c o n h a z d e e l e c t r o n e s = 5 0 k V y l a c o r r i e n t e d e l h a z ' = 6 5 se concentrasobreun áreacircutarcon un diámetrode 0.3 mm' La eficienciade El lrazde electrones clecalor/l = 0.85.Calculela densidadde energíapromedioen el áreaen Wmmz. trarrsl'erencia paraenlpalmardos láminasmetálicon haz de electrones de soldaclura 29.1(r. Sc 'a ¡ realizarurraoperaci
t