Soldadura-1.docx

La soldadura fuerte consiste en un proceso de cruzar dos metales a través del penetramiento de estos y la posterior adición de un metal de aportación, el cual debe tener una temperatura de fusión superior a 450° C y menor al del metal base. Este material de aportación se colocará en el hueco que dejan las dos partes a unir y se distribuirá entre las superficies de unión por atracción capilar. Este tipo de unión es muy común en la industria y sirve para unir la mayoría de los metales y aleaciones que encontramos en el sector de la metalurgia.

Fundamentos de la soldadura fuerte[editar] Con el fin de obtener uniones soldadas de alta calidad, las piezas deben quedar adaptadas perfectamente, y los metales base deben estar limpios y libres de óxidos. En la mayoría de los casos se recomiendan dejar una distancia de entre 0,003 y 0,08 mm para lograr una mejor acción capilar. Sin embargo, en algunas operaciones de soldadura no es raro tener espacios comunes en torno a 0,6 mm. Como ya hemos dicho la limpieza de las superficies es de vital importancia, ya que cualquier contaminación puede provocar un resultado final negativo. Los dos métodos principales para limpieza de piezas son de limpieza química y la limpieza con abrasivos o mecánica. Otra consideración que no debemos saltarnos es el efecto de la temperatura y tiempo para una buena calidad. En general, la temperatura de soldadura elegida debe estar por encima del punto de fusión del metal de aporte. Para la elección de la temperatura consideraremos los factores siguientes: (1) la temperatura más baja posible para poder soldar (2) minimizar los efectos del calor en la unión (3) mantener el metal de relleno (4) maximizar la vida de la herramienta

Características de la soldadura[editar] La soldadura fuerte como bien indica su nombre se caracteriza por tener una fortaleza y ductilidad alta. De hecho la zona de unión es igual o más fuerte que los metales que se han unido. También es una unión que destaca por su homogeneidad en la unión, lo que implica un buen acabado a nivel estético y estanqueidad a la hora de contener fluidos

Soldadura blanda o débil La soldadura blanda se distingue de la soldadura dura por la temperatura de fusión del material de aporte. La soldadura blanda utiliza aportaciones con punto de fusión por debajo de los 450°C y la soldadura fuerte por encima de los 450 °C.

Aplicaciones[editar] La soldadura blanda tiene gran cantidad de aplicaciones,1 desde la fabricación de juguetes hasta de motores de aviones y vehículos espaciales. En general se utiliza para la unión de piezas de pequeño tamaño, piezas de diferentes materiales, donde sería muy difícil utilizar un proceso de soldadura por fusión. La soldadura blanda se suele utilizar en componentes electrónicos, como circuitos impresos o transistores, piezas ornamentales y piezas de intercambiadores de calor.

Medios necesarios[editar] Dispositivo de soldadura[editar]

Soldador eléctrico.

Son los elementos encargados de proporcionar el calor necesario para alcanzar la temperatura de fusión del material de aportación para realizar la soldadura entre los dos materiales. Los dispositivos de soldadura más comunes son los denominados soldadores de estaño, se especifican según su potencia en vatios dependiendo del tipo de trabajo. Asimismo, la forma y tamaño de la punta también dependerá del trabajo a realizar. Los tipos más comunes de soldadores son: soldador de lápiz, soldador industrial, pistola de soldar y soldador de gas (soplete).

Fundente o pasta limpiadora[editar]

pasta limpiadora.

El fundente juega un papel primordial para realizar la soldadura blanda, donde sus principales funciones son:[cita requerida]   

Aislar del contacto del aire. Disolver y eliminar los óxidos que pueden formarse. Favorecer a la humidificación del material base por el metal de aportación fundido, consiguiendo que el metal de aportación pueda fluir y se distribuya en la unión.

Los fundentes son mezclas de muchos componentes químicos. Entre los que se pueden citar están los boratos, fluoruros, bórax, ácido bórico y los agentes mojantes. Se suelen suministrar en forma de polvo, pasta o líquido. El fundente en polvo puede aplicarse en seco, o disolverse en agua o alcohol con lo que se mejora su adherencia. El tipo de fundente más conocido es el fundente en pasta; el fundente líquido es el menos utilizado.

El fundente debe aplicarse después de la limpieza de las piezas mediante brocha, espolvoreando en el caso de polvo, o disolviéndolo con agua o alcohol con lo que mejora su adherencia. El fundente indica cuándo el material base ha alcanzado la temperatura de soldadura y se debe aplicar el material de aportación, en muchos casos el fundente, cuando se funde, se vuelve transparente, indicando que ha llegado el momento de aplicar el metal de aportación. Una vez realizado el proceso de soldado, los residuos deben limpiarse para evitar la corrosión. Tras retirarlo es necesario aplicar un tratamiento de decapado, para eliminar los óxidos que se hayan podido formar durante la soldadura en las zonas no protegidas por el fundente. Cuando se utiliza poca cantidad de fundente, o se han sobrecalentado las piezas, el fundente queda sobresaturado con óxidos, volviéndose generalmente de color verde o negro, siendo difícil retirarlo, para este caso será necesario sumergir la pieza en un ácido que actuará como decapante.

Metal de aportación[editar]

Carrete de estaño-plata.

Es el metal que se añade cuando se realiza la soldadura. Las características que debe cumplir el metal de aportación son:[cita requerida]   

Capacidad de mojar al metal base. Apropiada temperatura de fusión y buena fluidez para permitir su distribución, por atracción capilar en las uniones. Ser capaz de producir una unión soldada que cumpla los requisitos de resistencia mecánica y a la corrosión en estado normal de servicio.

Se utiliza cada material de aportación para un rango de temperaturas determinado, el metal de aportación debe interaccionar con el metal base con el que se va a utilizar. Sin embargo no debe formar ningún compuesto que disminuya la resistencia de la unión. El material de aportación se comercializa en forma de barras, pastas o carretes de hilo. Los materiales de aportación utilizados en la soldadura blanda son los siguientes:      

Estaño–Plomo: Es el metal de aportación más común y es el utilizado en casos generales. Estaño–Antimonio-Plomo: Se añade antimonio porque mejora las propiedades mecánicas del material de aportación. Estaño–Plata: Se utiliza en instrumentos de trabajo delicados. Estaño–Cinc: Se utiliza para soldar aluminio. Estaño–Bismuto: Tiene una gran aplicación en el campo de la electrónica. Plomo–Plata: Mejora la capacidad de mojado del plomo cuando éste es empleado en la soldadura blanda de acero, fundición o cobre.

  

Cadmio–Plata: Se emplea en la unión de cobre y también, aunque menos, en la soldadura aluminio-aluminio teniendo una gran resistencia a grandes temperaturas. Cadmio–Cinc: Se emplea en la unión de aluminio. Cinc–Aluminio: Se utiliza para la soldadura de aluminio obteniendo una gran resistencia a la corrosión.

Propiedades de la soldadura blanda[editar] La resistencia de estas uniones a esfuerzos cortantes o de cizalla, a temperatura ambiente, dependen de:    

La distancia entre los metales que se han de unir. La temperatura de soldadura. El tiempo de calefacción. La composición de los metales que se desea soldar.

Las propiedades de la unión varían si la aleación de aportación se alea o no con los metales base. La distancia entre los metales que se desea unir puede variar bastante. Normalmente no se recomienda la soldadura blanda para unir aluminio, pues para ello ya se utilizan otros métodos. Para soldar cinc o hierro galvanizado no debe estar presente el antimonio en el metal de aportación, ya que forman una combinación difícilmente fusible.

Soldadura a gas La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura de fusión desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad de materiales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil para soldar metales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e importante pero su uso se ha restringido ampliamente a soldadura de chapa metálica, cobre y aluminio. El equipo de soldadura a gas puede emplearse también para la soldadura fuerte, blanda y corte de acero. Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por fricción) y la llama resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones de zinc, estaño, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y es suministrado por el operador del soplete. Las características térmicas de diversos gases combustibles se indican en la siguiente tabla:

Soldadura por arco La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soldadura electrógena, fue propuesta a principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy, pero ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono. Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica. Sin embargo, este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que el sueco Oscar Kjellberginventó, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años 1950.

Elementos[editar]

Esquema.

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Plasma: está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo, de átomosgaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del proceso.



Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustión del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.

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Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado.

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Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo y los valores eléctricos empleados.



Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del electrodo, y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí.



Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las siguientes:  Función eléctrica del recubrimiento  Función física de la escoria  Función metalúrgica del recubrimiento

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Gases protectores: Se utilizan sólo en algunos tipos de soldadura, como las del tipo MIG, MAG o TIG. Pueden ser inertes, (como el argón o el helio), o activos, (como el dioxido de carbono o el oxígeno. El propósito de su uso es el de conseguir una unión metálica lo más parecida al metal base y con las mejores características, ya que es necesario que durante toda la operación de soldeo el baño de fusión esté lo más aislado posible de la atmósfera circundante. De no ser así los gases atmosféricos, podrían ser absorbidos por el metal en estado de fusión, o reaccionar con él, dejando una soldadura porosa y frágil.

Funciones de los recubrimientos[editar] Función eléctrica del recubrimiento[editar] La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia serie de factores, como es la ionización del aire para que fluya adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización se añaden al revestimiento del electrodo productos químicos consistentes en sales de sodio, potasio y bario, los cuales tienen una tensión de ionización baja y un poder termoiónico elevado.

Función física del recubrimiento[editar] Forman humos más densos que el aire, para proteger a la pileta de contaminación de los gases atmosféricos circundantes del medio ambiente. Y sirven de sustentación del metal fundido en soldaduras verticales o sobre cabeza.

Función metalúrgica de los recubrimientos[editar] Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de contribuir físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia decisiva en la calidad de la soldadura.

Tipos de soldadura[editar] Se distinguen los siguientes procesos de soldadura basados en el principio del arco eléctrico:

Soldadura por arco con electrodo de metal revestido (SMAW)[editar] Artículo principal: Soldadura manual de metal por arco

Electrodos revestidos.

se distingue la soldadura por ser mas (de Shielded Metal Arc Welding), o MMA (de Manual Metal Arc welding). La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y un electrodo metálico recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo se funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material base. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de soldadura, una capa protectora del metal fundido. Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento. El alma o varilla es un alambre (de diámetro original 5,5 mm) que se suministra en rollos continuos. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el óxido y aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro. El revestimiento se produce mediante la combinación de una gran variedad de elementos (minerales varios, celulosa, mármol, aleaciones, etc.) convenientemente seleccionados y probados por los fabricantes, que mantienen el proceso, cantidades y dosificaciones en riguroso secreto. La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está regulada por AWS (American Welding Society), organismo de referencia mundial en el ámbito de la soldadura. Este tipo de soldadura puede ser efectuada bajo corriente tanto continua como alterna. En corriente continua el arco es más estable y fácil de encender, y las salpicaduras son poco frecuentes; en cambio, el método es poco eficaz con soldaduras de piezas gruesas. La corriente alterna posibilita el uso de electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a mayor escala también aumenta. En cualquier caso, las intensidades de corriente oscilan entre 10 y 500 amperios. El factor principal que hace de este proceso de soldadura un método tan útil es su simplicidad y, por tanto, su bajo precio. A pesar de la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, la soldadura con electrodo revestido no ha sido desplazada del mercado. La sencillez hace de ella un procedimiento práctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de alimentación, cables, un portaelectrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la fuente y no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección. El procedimiento es excelente para trabajos de reparación, fabricación y construcción. Además, la soldadura SMAW es muy versátil. Su campo de aplicaciones es enorme: casi todos los trabajos de

pequeña y mediana soldadura de taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se pueden hacer uniones de cualquier tipo. Sin embargo, el procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su automatización o semiautomatización; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los electrodos es relativamente corta: de 230 a 700 mm. Por tanto, es un proceso principalmente para soldadura a pequeña escala. El soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares para cambiar el electrodo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar un electrodo nuevo. Sin embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparación, un soldador eficiente puede ser muy productivo. Ventajas:   

Las máquinas del proceso de soldadura SMAW tiene un bajo costo respecto a las máquinas de los otros procesos con arco eléctrico. Se puede aplicar a la gran mayoría de los metales,. Bajo costo en el valor de los insumos ya que no necesita gases o electrodos especiales.

Desventajas:   

Menor calidad de las juntas soldadas respecto a los otros procesos de soldadura con arco eléctrico. Baja productividad por cambio de electrodos. Se necesita mayor destreza de los operarios que en los procesos MIG-MAG y TIG.

Características de los electrodos Los electrodos se clasifican por un sistema combinado de números que lo identifican, y permite seleccionar el tipo de electrodo más adecuado, para un trabajo determinado. E XX XX La combinación de números permite identificar: a. El tipo de corriente que se debe usar (corriente continua “cc”/ corriente alterna “ca”) b. La Posición de soldadura que se puede realizar (Sobre cabeza, Vertical, Horizontal). c. Resistencia a la tracción de la soldadura. El prefijo “E” significa “electrodo para soldadura eléctrica por arco”. Los dos primeros dígitos, de un total de cuatro, indican la resistencia a la tracción, en miles de libras por pulgada cuadrada. El tercer dígito indica 1. Todas posiciones. 2. Juntas en ángulo interior, en posición horizontal o plana. 3. Posición plana únicamente. Los dos últimos dígitos en conjunto indican la clase de corriente a usar y la clase de revestimiento. 10 - C C (+) revestimiento celulósico. 11 - C C (+) revestimiento celulósico. 12 - CC o CA (-) revestimiento con rutilo. 13 - C A o C C (±), revestimiento con rutilo y hierro en polvo (30 % aproximadamente).

16 - C C (+) bajo tenor, de hidrógeno. 18 - CC o CA (±) revestimiento con bajo contenido de hidrógeno y con hierro en polvo. 20 - CC o CA (±) revestimiento con bajo contenido de hidrógeno y con hierro en polvo (25 % aproximadamente). 24 - CA o CC (±) con rutilo y hierro en polvo (aproximadamente 50 % de este último elemento). Ejemplo E – 6013 Electrodo, con una resistencia de 60000 Lb por pulgada cuadrada, para todas las posiciones, para CC o CA y tiene un recubrimiento de rutilo con Fe en polvo.

Soldadura por electrodo no consumible protegido (TIG)[editar] Artículo principal: Soldadura TIG

La soldadura por electrodo no consumible, también llamada soldadura TIG (siglas de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente que normalmente, como indica el nombre, es de wolframio (tungsteno). En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección un chorro de gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La producción de este tipo de electrodos es muy costosa. En la actualidad existen materiales que lo reemplazan. Además de reducir los costos, poseen características térmicas que mejoran el proceso. Este método de soldadura se patentó en 1920 pero no se empezó a utilizar de manera generalizada hasta 1940, dado su coste y complejidad técnica. A diferencia de las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a no ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea necesario. El metal de aportación debe ser de la misma composición o similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las propias chapas a soldar. La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una canalización que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo. Dada la elevada resistencia a la temperatura del wolframio (tungsteno), que funde a 3410 °C, acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí, repasar la terminación en punta, ya que una geometría poco adecuada perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas, los más utilizados son el argón, el helio y mezclas de ambos. El helio, gas noble inerte (de ahí el nombre de soldadura por gas inerte), es más usado en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado y menos profundo que el argón. Este último, más utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de soldadura con características intermedias. La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente continua y polaridad directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización se consigue mayor penetración y un aumento en la duración del electrodo. Con polarización inversa, el baño de fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades

oscilan entre 5 y 60 A. La corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en contra da un arco poco estable y difícil de cebar. La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco con protección gaseosa es que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor. Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados, sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.

Soldadura por electrodo consumible protegido (MIG/MAG)[editar] Artículo principal: Soldadura MIG/MAG

Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los dos tipos de soldadura por electrodo consumible protegido, MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas), es este electrodo el alimento del cordón de soldadura. El arco eléctrico está protegido, como en el caso anterior, por un flujo continuo de gas que garantiza una unión limpia y en buenas condiciones. En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es proteger la zona crítica de la soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean usualmente los mismos gases que en el caso de electrodo no consumible: argón, menos frecuentemente helio, y mezcla de ambos. En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura. Su zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases como el dióxido de carbono o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar CO2 en la soldadura es que la unión resultante, debido al oxígeno liberado, resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar para soldar acero, por lo que su uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario soldar grandes cantidades de material y en las que la porosidad resultante no es un problema a tener en cuenta. El uso de los métodos de soldadura MIG y MAG es cada vez más frecuente en el sector industrial. En la actualidad, es uno de los métodos más utilizados en Europa occidental, Estados Unidos y Japón en soldaduras de fábrica. Ello se debe, entre otras cosas, a su elevada productividad y a la facilidad de automatización, lo que le ha valido abrirse un hueco en la industria automovilística. La flexibilidad es la característica más sobresaliente del método MIG / MAG, ya que permite soldar aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aluminio y cobre, en espesores a partir de los 0,5 mm y en todas las posiciones. La protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme, además de libre de impurezas y escorias. Además, la soldadura MIG / MAG es un método limpio y compatible con todas las medidas de protección para el medio ambiente.

En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto de gas como de electrodo, lo que multiplica las posibilidades de fallo del aparato, además del lógico encarecimiento del proceso. La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. Las pérdidas materiales también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del electrodo es desechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65% forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos sólidos e hilos tubulares ha aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. El procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de trabajo manual. La introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación en los espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas.

Soldadura por arco sumergido. El cabezal de soldadura se mueve de derecha a izquierda. El flux es suministrado por la tolva del lado izquierdo; a continuación, siguen tres cañones de alambre de relleno y finalmente una aspiradora.

Un soldador de arco sumergido, utilizado para prácticas

Primer plano del panel de control

Dibujo esquemático de soldadura por arco sumergido

Trozos de escoria producidos por la soldadura por arco sumergido

Soldadura por arco sumergido (SAW)[editar] La soldadura por arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding) es un proceso de soldadura por arco. Originalmente desarrollado por la Linde - Union Carbide Company. Requiere una alimentación de electrodo consumible continua, ya sea sólido o tubular (fundente). La zona fundida y la zona del arco están protegidos de la contaminación

atmosférica por estar "sumergida" bajo un manto de flujo granular compuesto de óxido de calcio, dióxido de silicio, óxido de manganeso, fluoruro de calcio y otros compuestos. En estado líquido, el flux se vuelve conductor, y proporciona una trayectoria de corriente entre el electrodo y la pieza. Esta capa gruesa de flux cubre completamente el metal fundido evitando así salpicaduras y chispas, así como la disminución de la intensa radiación ultravioleta y de la emisión humos, que son muy comunes en la soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW). La SAW puede operarse tanto en modo automático como mecanizado, aunque también existe la SAW semi-automática de pistola (portátil) con emisión de flujo de alimentación a presión o por gravedad. El proceso normalmente se limita a las posiciones de soldadura plana u horizontal (a pesar de que las soldaduras en posición horizontal se hacen con una estructura especial para depositar el flujo). Los índices de depósito se aproximan a 45 kg/h comparado con aproximadamente 5 kg/h (máximo) para la soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW). Aunque el rango de intensidades usadas normalmente van desde 300 a 2000 A,1 también se utilizan corrientes de hasta 5000 A (arcos múltiples). Ya sea simple o múltiple (2 a 5) existen variaciones del alambre del electrodo en el proceso. La SAW utiliza un revestimiento en el electrodo de cinta plana (p. e. 60 mm de ancho x 0,5 mm de espesor). Se puede utilizar energía CC o CA, aunque la utilización de combinaciones entre ambas son muy comunes en los sistemas de electrodos múltiples. Las fuentes de alimentación más utilizadas son las de voltaje constante, aunque los sistemas actuales disponen de una combinación de tensiones constantes con un detector de tensión en el cable alimentador. Electrodo[editar] El material de relleno para la SAW generalmente es un alambre estándar, así como otras formas especiales. Este alambre tiene normalmente un espesor de entre 1,6 mm y 6 mm. En ciertas circunstancias, se pueden utilizar un alambre trenzado para dar al arco un movimiento oscilante. Esto ayuda a fundir la punta de la soldadura al metal base.2 Las variables clave del proceso SAW[editar]     

Velocidad de alimentación (principal factor en el control de corriente de soldadura). Arco de tensión. Velocidad de desplazamiento. Distancia del electrodo o contacto con la punta de trabajo. Polaridad y el tipo de corriente (CA o CC) y balance variable de la corriente CA.

Aplicaciones de materiales[editar]     

Aceros al carbono (estructural y la construcción de barcos). Aceros de baja aleación. Aceros inoxidables. Aleaciones de base níquel Aplicaciones de superficie (frente al desgaste, la acumulación, superposición y resistente a la corrosión de los aceros)

Ventajas[editar]   

Índices de deposición elevado (más 45 kg/h). Factores de funcionamiento en las aplicaciones de mecanizado. Penetración de la soldadura.

        

Se realizan fácilmente soldaduras robustas (con un buen proceso de diseño y control) Profundidad. Soldaduras de alta velocidad en chapas finas de acero de hasta 5 m/min. La luz ultravioleta y el humo emitidos son mínimos comparados con el proceso de soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW). Prácticamente no es necesaria una preparación previa de los bordes. El proceso es adecuado para trabajos de interior o al aire libre. Distorsión mucho menor. Las soldaduras realizadas son robustas, uniformes, resistentes a la ductilidad y a la corrosión y tienen muy buen valor frente a impacto. El arco siempre está cubierto bajo un manto de flux, por lo tanto no hay posibilidad de salpicaduras de soldadura.

Limitaciones[editar]      

Limitado a materiales férreos (acero o acero inoxidable) y algunas aleaciones de base níquel. Normalmente limitada a las posiciones 1F, 1G, y 2F. Por lo general se limitan a cordones largos rectos, tubos de rotatorios o barcos. Requiere relativas molestias en el manejo del flujo. Los fluxes y la escoria puede presentar un problema para la salud y la seguridad. Requiere eliminar la escoria, entre la pre y la post operación.

Soldadura TIG

Accesorios para soldadura TIG.

Esquema de la soldadura TIG.

La soldadura TIG (del inglés tungsten inert gas) o soldadura GTAW (del inglés gas tungsten arc welding) se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o circonio en porcentajes no superiores a un 2%. El torio en la actualidad está prohibido ya que es altamente perjudicial para la salud. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta

del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos. La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre el oxígeno de la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente la soldadura de metales ferrosos y no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor. Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.

Características y ventajas[editar]     

No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza posterior en la soldadura. No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al no circular metal de aporte a través del arco. Brinda soldaduras de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsión. Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección gaseosa, el área de soldadura es claramente visible. El sistema puede ser automatizado, controlando mecánicamente la pistola o el metal de aporte.

Equipo[editar] El equipo para sistema TIG consta básicamente de:      

Fuente de energía. Máscara. Unidad de alta frecuencia. Antorcha. Suministro gas de protección. Suministro agua de enfriamiento.

Beneficios[editar]     

Adecuada para soldaduras de responsabilidad (pase de raíz). El proceso puede ser mecanizado o robotizado. Facilita la soldadura en lugares de difícil acceso. Ofrece alta calidad y precisión. Óptimas resistencias mecánicas de la articulación soldada.

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Poca generación de humo. Soldaduras claras, brillantes y con óptimo acabado, sin usar flujo de limpieza, prescindiendo de acabado final y reduciendo costos de fabricación. Soldadura en todas las posiciones. Versatilidad: suelda prácticamente todos los metales industrialmente utilizados.

Información general[editar] Hoy en día se está generalizando el uso de la soldadura TIG sobre todo en aceros inoxidables y especiales ya que a pesar del mayor coste de esta soldadura, debido al acabado obtenido en nuestros días, las exigencias tecnológicas en cuanto a calidad y confiabilidad de las uniones soldadas, obligan a adoptar nuevos sistemas, destacándose entre ellos la soldadura al arco con electrodo de tungsteno y protección gaseosa (TIG). El proceso TIG es muy utilizado en la industria alimentaria y farmacéutica gracias a que es un proceso muy limpio que no deja residuos y no contamina el metal base. Una ventaja muy grande del proceso TIG es que se puede controlar de manera muy precisa la temperatura y por lo tanto la soldadura puede penetrar aceros de gran espesor y es ideal para soldar juntas biseladas que necesitan de gran precisión porque son juntas que serán sometidas a grandes esfuerzos mecánicos. El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa, que utiliza el intenso calor de un arco eléctrico generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde puede o no utilizarse metal de aporte. Se utiliza gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la posibilidad de contaminación de la soldadura por el oxígeno y nitrógeno presente en la atmósfera. La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, como también para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raíz en unión de cañerías. Las soldaduras hechas con el sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminación, es necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un acabado completamente liso.

Aplicaciones típicas[editar]    

Soldadura de la primera pasada de tuberías de aceros aleados, aceros inoxidables y aleaciones de níquel. Soldadura de equipos de aluminio, titanio y aleaciones de níquel. Soldadura de tubos a la placa de los intercambiadores de calor. Soldadura interna de reactores de urea en acero inoxidable y titanio.

Soldadura MIG/MAG

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 1. Dirección de la soldadura 2. Tubo de contacto 3. Hilo 4. Atmósfera de gas protector 5. Baño de fusión 6. Cordón de soldadura 7. Metal de base.

La soldadura MIG/MAG (Metal Inert Gas o Metal Active Gas, dependiendo del gas que se inyecte) también denominada GMAW (Gas Metal Arc Welding o «soldadura a gas y arco metálico») es un proceso de soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible. El arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo y las piezas a unir, quedando este protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte (soldadura MIG) o por un gas activo (soldadura MAG). La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA donde se pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. El uso de hilos sólidos y tubulares han aumentado la eficiencia de este tipo de soldadura hasta el 80%-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. Este procedimiento es muy utilizado en espesores pequeños y medios en estructuras de acero y aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran trabajo manual. La introducción de hilos tubulares es particularmente favorable para la producción de estructuras pesadas donde se necesita de una gran resistencia de soldadura. La soldadura por gas inerte de metal (MIG) utiliza un electrodo de metal que sirve como material de relleno para la soldadura y se consume durante la soldadura. El argón es también el gas primario utilizado en la soldadura MIG, a menudo mezclado con dióxido de carbono. La soldadura MIG fue desarrollada para metales no ferrosos, pero se puede aplicar al acero.

Ventajas de soldadura MIG/MAG[editar] Las principales ventajas que ofrece el proceso MIG/MAG son:    

Se puede soldar en todas las posiciones. Buena apariencia o acabado (pocos salpicados). Poca formación de gases contaminantes y tóxicos. Soldadura de espesores desde 0,7 a 6 mm sin preparación de bordes.

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Proceso semiautomático o automático (menos dependiente de la habilidad de operador). Alta productividad o alta tasa de metal adicionado. Las principales bondades de este proceso son la alta productividad y excelente calidad; en otras palabras, se puede depositar grandes cantidades de metal (tres veces más que con el proceso de electrodo revestido) con una buena calidad.

Procesos de soldadura[editar] Se pueden distinguir tres variedades de este tipo de soldadura:

Proceso semiautomático[editar] Es la aplicación más común, en la que algunos parámetros previamente ajustados por el soldador, como la tensión y la corriente, son regulados de forma automática y constante por el equipo, pero es el operario quien realiza el arrastre de la pistola manualmente. La tensión (o voltaje) resulta determinante en el proceso: a mayor voltaje, mayor es la penetración de la soldadura. Por otro lado, la intensidad de la corriente controla la velocidad de salida del electrodo. Así, con más intensidad crece la velocidad de alimentación del material de aporte, se generan cordones más gruesos y es posible rellenar uniones grandes. Normalmente se trabaja con polaridad inversa, es decir, la pieza al negativo y el alambre al positivo. El voltaje constante mantiene la estabilidad del arco eléctrico, pero es importante que el soldador evite los movimientos bruscos oscilantes y utilice la pistola a una distancia de ± 7 mm sobre la pieza de trabajo.

Proceso automático[editar] Al igual que en el proceso semiautomático, en este, además solo se puede con soldadura de hilo , la tensión y la intensidad se ajustan previamente a los valores requeridos para cada trabajo y son regulados por el equipo, pero es una boquilla automatizada la que aplica la soldadura. Generalmente, el operario interviene muy poco en el proceso, bien sea para corregir, reajustar los parámetros, mover la pieza o cambiarla de un lugar a otro.

Proceso robotizado[editar] Este proceso es utilizado a escala industrial. Todos los parámetros y las coordenadas de localización de la unión que se va a soldar se programan mediante una unidad CNC. En las aplicaciones robotizadas, un brazo mecánico puede soldar toda una pieza, transportarla y realizar los acabados automáticamente, sin necesidad de la intervención del operario.

Parámetros[editar] Los parámetros variables de soldadura son los factores que pueden ser ajustados para controlar una soldadura. Para obtener los mejores resultados en el proceso, es necesario conocer el efecto de cada variable sobre las diversas características o propiedades del proceso de soldadura. Algunas de estas variables, a las que se denominan variables preseleccionadas, son:    

Diámetro del alambre Composición química del mismo Tipo de gas Caudal

Por otra parte también hay que definir otras variables denominadas variables primarias que son las que controlan el proceso después que las variables preseleccionadas son seleccionadas. Estas controlan la estabilidad del arco, el régimen de soldadura y la calidad de la misma:   

Tensión del arco Corriente de soldadura Velocidad de avance

Otras variables a tener en cuenta son las denominadas variables secundarias, que pueden ser modificadas de manera continua. Son a veces difíciles de medir con precisión y especialmente en soldadura automática. Estas no afectan directamente la forma del cordón, pero actúan sobre una variable primaria que a su vez influye en el mismo. Estas variables son:   

Altura de la boquilla Ángulo de la boquilla Velocidad de alimentación del alambre

Los parámetros regulables que podemos considerar como más importantes y que más afectan a la soldadura son:    

Polaridad Tensión de arco Velocidad del hilo Naturaleza del gas

Polaridad[editar] Lo más normal es que en las máquinas de hoy en día se trabaje con polaridad inversa o positiva (la pieza al negativo y el hilo de soldadura al positivo). En los casos en que se requiera mayor temperatura en la pieza que en el hilo se utilizan la polaridad directa o negativa, ya que los electrones siempre van de polo negativo al positivo produciéndose un mayor aumento de temperatura en este último.

Tensión de arco[editar] Este parámetro es uno de los más importantes a la hora de transferir el material aportado a la pieza. Se puede regular en la mayoría de máquinas por el operario y permite aumentar o disminuir la tensión aplicada en el arco, pero no siempre modificará la intensidad de trabajo.

Velocidad de hilo[editar] En este tipo de soldadura no es la intensidad la que se regula previamente, sino que es la variación de la velocidad de hilo la que provoca la aparición de diferentes intensidades gracias al fenómeno de la autorregulación.

Naturaleza del gas[editar] El tipo de gas utilizado para la soldadura influye sobre la transferencia del material, penetración, la forma del cordón, proyecciones, etc.

Transferencia del metal[editar] En la soldadura MIG/MAG podemos encontrar cuatro tipos de transferencia del metal aportado, los cuales dependen directamente de la tensión e intensidad con los que se trabaje.

Transferencia por cortocircuito[editar] En este tipo de transferencia, la más utilizada por la aplicación MAG, el material aportado se funde en gotitas entre 50 y 200 veces por segundo cuando la punta del electrodo toca el metal fundido de soldadura y hace cortocircuito. Se usan corrientes y tensiones bajas, los gases son ricos en dióxido de carbono y los electrodos son de alambre de diámetro pequeño. Debido a sus características de bajo aporte de calor, el método produce pequeñas zonas de soldadura fundida de enfriamiento rápido, que lo hacen ideal para soldar en todas las posiciones. La transferencia de cortocircuito es también especialmente adaptable a la soldadura de láminas metálicas con un mínimo de distorsión y para llenar vacíos o partes más ajustadas con una tendencia menor al sobrecalentamiento de la pieza que se está soldando. Con este tipo de transferencia se sueldan piezas de espesores pequeños ya que la tensión aplicada es baja en comparación con otros tipos.

Soldadura por resistencia La soldadura por resistencia es considerada un proceso de fabricación, termoeléctrico, se realiza por el calentamiento que experimentan los metales, hasta la temperatura de forja o de fusión debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica, es una soldadura tipo autógena que no interviene material de aporte. Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas a soldar, se colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una corriente eléctrica intensa durante un instante. La zona de unión de las dos piezas, como es la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se calienta y funde los metales, realizándose la soldadura. La cantidad de calor necesaria, por tanto la intensidad aplicada y tiempo de presión ejercida dependerá del tipo de metal a soldar. Los principales tipos de soldadura por resistencia son los siguientes: - Soldadura por puntos. - Soldadura proyecciones o resaltos. - Soldadura costura. - Soldadura a tope. - Soldadura por chispa. - Soldadura de hilo aislado. Tanto el calor como la presión son los principales factores en este tipo de soldaduras ya que se obliga a tener un buen contacto entre electrodo y pieza antes de aplicar calor, manteniendo en contacto las superficies a unir una vez alcanzada su temperatura para la correcta soldadura. El ciclo de soldeo se puede dividir en varias fases: 1. FASE DE POSICIONAMIENTO: se ejerce presión sobre los electrodos de tal forma que se consiga la unión de los materiales a soldar. 2. FASE DE SOLDEO: pasa la corriente eléctrica creando diferencia de potencial entre los electrodos. Se mantiene una presión entre los electrodos durante esta fase, que suele ser mejor que la ejercida en la fase de posicionamiento. 3. FASE DE MANTENIMIENTO: se incrementa la presión ejercida después de cortarse la corriente eléctrica. 4. FASE DE DECADENCIA: se reduce la presión hasta retirar la pieza una vez ya soldada.

Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de metal, se adapta muy bien a la automatización. Los elementos básicos en este tipo de soldadura son, electrodos, por donde fluye la energía eléctrica, material a soldar y una presión ejercida en la zona a soldar.