Resumen De Curso Soldadura.docx

MARCO TEÓRICO La soldadura es un proceso de fijación, donde se realiza la unión de dos o más piezas de un material generalmente metales o termoplásticos, a través de la coalescencia (fusión). En la mayoría de los procesos de soldadura se agrega un material de aporte que, al fundirse, se adhiere y coalece entre las piezas a soldar y al enfriarse se convierte en una unión fija a la que se le denomina cordón. A veces se utiliza conjuntamente presión y calor, o solo presión por sí misma, para producir la soldadura. Esto esta en contraste con la soldadura blanda y la soldadura fuerte, que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo. Muchas son las fuentes de energía que pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un laser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente. La soldadura con frecuencia se realiza en un ambiente industrial, pero puede realizarse en muchos lugares diferentes, incluyendo al aire libre, bajo del agua y en el espacio. Independientemente de la localización, sin embargo, la soldadura sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descargas eléctricas, humos venenosos, y la sobreexposición a la luz ultravioleta producida por el proceso.

Figura 1. Ilustración de un proceso de soldadura eléctrica. 1- Metal base. 2.- Cordón de soldadura y puntos. 3.Fuente de energía. 4.- Metal de aporte.

ANTECEDENTES DE LA SOLDADURA La historia de la soldadura es realmente extensa remontándose a varios milenios atrás con los primeros ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y Oriente Medio en donde el único método conocido era la fragua: este proceso consistía en el calentamiento de las piezas a soldarse hasta que se pusieran al rojo vivo (antes de fundirse) y con ayuda de un mazo eran golpeadas con fuerza lo que aceleraba la difusión de la materia de una pieza a otra. Este método fue utilizado por cientos de años para la fabricación de espadas y algunas partes de las armaduras de los caballeros. También fue usada en la construcción del pilar de hierro Delhi en la India el cual es un importante testimonio de la historia de la siderurgia y muestra un alto nivel de conocimiento y sofisticación de los herreros indios en las técnicas de fundición y soldadura: el pilar fue elaborado en el siglo IV (año 310) y se conforma de hierro forjado 98 % puro con una capa compacta de misawite un compuesto de hierro, oxigeno e hidrogeno que lo protege de la oxidación. Para el año 1800 sir Humphry Davy descubrió el arco eléctrico, y los avances en la soldadura por arco continuaron con las invenciones de los electrodos de metal por el ruso Nikolai Slavyanov y el norteamericano C.L Coffin a finales de este año. A inicios del siglo XX: durante la primera guerra mundial se fabricó el primer barco de casco soldado de la historia.

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Figura 2. Historia de la soldadura. (a) 1100 a.C soldadura por forja: (b) 1810 Humpry Davy descubre el arco eléctrico y se moderniza la industria: (c) Año 2000 Soldadura Moderna.

Sin duda alguna la soldadura ha sido, es y será un proceso muy involucrado en el desarrollo de la humanidad al estar estrechamente ligada con las mejoras que se han realizado a través de los tiempos: creando nuevas herramientas, incursionando en la industria automotriz, constructora, eléctrica inclusive la soldadura es un proceso que se presenta en nuestro cuerpo de manera natural cuando por algún accidente nos fracturamos alguna parte de el: la parte afectada se inflama evitando el movimiento de la fractura, después comienza a darse el crecimiento óseo (hueso) para finalmente soldarse convirtiéndose en una parte ósea compuesta de dos piezas.

TIPOS DE SOLDADURA Soldadura blanda: Es la unión de dos piezas de metal por medio de otro metal llamado de aporte, este se aplica entre ellas en estado líquido. La temperatura de fusión de estos metales no es superior a los 430° C. Este tipo de soldadura es utilizado para la unión de piezas que no estarán sometidas a grandes cargas o fuerzas, principalmente usada en circuitos eléctricos fundiendo el material de aporte con un cautín. Soldadura fuerte: Aplica también metal de aporte en estado líquido, pero este metal por lo regular es no ferroso, tiene su punto de fusión superior a los 430 °C y menor que la Temperatura de fusión del metal base. Requiere fundentes especiales para retirar la escoria de la superficie y aumentar la fluidez del metal. Algunos metales de aporte son aleaciones de cobre, aluminio o plata. Esta soldadura puede clasificarse de acuerdo con la forma de aplicarse en el metal. 1) Inmersión: El metal de aporte fundido se introduce en las dos piezas que se van a unir y al solidificar estas quedan unidas. 2) Horno: El metal de aporte en estado solido se pone entre las piezas a unir, estas se calientan en un horno de gas o eléctrico derritiéndolo y formando la unión. 3) Soplete: El calor aplicado por el soplete sobre las paredes del metal a unir y el metal de aporte en forma de alambre se derrite en la junta. Y 4) Electricidad: La temperatura de las partes a unir y el metal de aporte se alcanzan por medio de una resistencia: Soldadura con gas: Incluye todas las soldaduras que emplean un gas como combustible para generar la temperatura necesaria para fundir el material de aporte. Los más utilizados: metano, acetileno y el hidrogeno, que al combinarse con oxigeno crean soldaduras autógena y oxhídrica. Soldadura por resistencia: Se hace pasar una corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales a unir, como en la unión la resistencia es mayor que en sus cuerpos aumenta su temperatura y con un poco de presión se une. Soldadura por inducción: Se produce al aprovechar el calor generado por la resistencia que se tiene al flujo de la corriente inducida en las piezas a unir y de igual manera utiliza un poco de presión. Soldadura por arco eléctrico: Se produce por el calor provocado por un arco eléctrico formado entre la pieza y el electrodo. Por lo regular el electrodo también sirve de metal de aporte y se funde con el arco para ser depositado entre las piezas a unir. Puede utilizar corriente directa o alterna generando una temperatura mayor a los 5500 °C. Actualmente es uno de los procesos más utilizados en la industria debido a su versatilidad y sencillez de aplicación. METODOLOGÍA DE LA PRÁCTICA Primero que nada, se nos dio un breve platica de seguridad sobre el uso del equipo de soldadura por parte del Ingeniero Martin Ulises. Se nos comento acerca de los riesgos existentes al usar este tipo de herramientas y la forma correcta de manipularlas, así como el uso del EPP para evitar daños por quemaduras o esquirlas de la soldadura que pudiesen brincarnos y sobre todo la importancia de usar la careta protectora puesto que es indispensable para proteger la visión de la luz ultravioleta producida por la fusión del electrodo al entrar en contacto con el arco eléctrico. Después de ello se comenzó a realizar una prueba por cada alumno para realizar un pequeño cordón de soldadura usando un electrodo 7118 especial para aceros de medio y bajo carbono, sobre una placa de metal. Dominada la técnica se paso a soldar un par de tornillos galvanizados (los cuales debido a su recubrimiento de Zn

presentaron un poco de oposición a la soldadura convencional) en su sección transversal, esperar que se enfriaran y realizar un corte justo sobre el cordón de soldadura para después con ayuda de una preparación metalográfica sencilla (no tan demandante como para una probeta donde se quiere observar microestructura) observar en el microscopio la morfología del cordón formado y determinar si fue una buena soldadura “cordón sano” o no lo fue. Y además de ello observar las afectaciones sufridas por la pieza al entrar en contacto directo con el material fundido.

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Figura 3. Ejecución de la práctica (a) comienzo del cordón, (b) retirado de la escoria, (c) comparación de la continuidad del cordón y (d) soldaje de los tornillos con recubrimiento de Zn.

Figura 4. Verificación de la sanidad del cordón de soldadura.

Por último, se realizó un ataque ácido para revelar la sanidad del cordón, en la figura 4 se aprecian la forma y proporciones de tamaño de este, concluyendo que fue una buena soldadura y que no se registró ningún tipo de daño especialmente grietas en el metal base en áreas adyacentes al cordón.