Trabajo de Soldadura
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RESEA HISTORICA DE LA SOLDADURA.
Es Indudable que el primer paso para la invencin de la soldadura lo
produjo Sir Humphry Davy en 1801 cuando descubri que era posible conducir
electricidad en el aire entre dos electrodos; realmente descubri el arco elctrico.
Los primeros electrodos en usarse fueron varillas sin ningn
recubrimiento, las cuales produjeron arcos inestables, cordones amorfos,
excesivas salpicaduras, y altsima fragilidad del metal de soldadura por causa de la
contaminacin del charco.
En el proceso de desarrollo de la soldadura, se comenzaron a utilizar
revestimientos de diversos materiales orgnicos e inorgnicos; aunque en
principio se hizo simplemente para generar estabilidad al arco, ms que para
producir soldaduras limpias.
En el ao 1885, el ruso N Bernardos, determina la posibilidad de generar
un charco metlico entre dos electrodos (un ctodo de carbn y un nodo de
metal) para unir piezas metlicas. l patenta el primer equipo de soldadura en
Inglaterra. Slavianoff es el primero en crear un electrodo (metlico) consumible,
en 1892.
El sueco Oscar Kjellberg, es el primero en patentar un electrodo revestido
(1907) fue el fundador de la compaa ESAB.
En USA (1912), los seores Strohmenger-Slaughter patentaron el primer
electrodo con grueso recubrimiento, el cual comenz a utilizarse a nivel industrial.
Este tuvo una aceptacin bastante lenta por causa de su precio. Desde los inicios
de la dcada de los 20s, se comenz a investigar sobre la proteccin gaseosa para
la operacin de soldeo, pero por causa del desarrollo del proceso SMAW, se
perdi el inters por los procesos con atmosfera protectora de gas.
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Entre los aos 1930 - 1935 las operaciones con el proceso SMAW
alcanzaron las reas de infraestructura pesada; fue en aquellos tiempos que se
construyeron los primeros barcos totalmente soldados tanto en USA como en
Alemania.
Simultneamente (ao 1932) comenzaban a hacerse experimentos con electrodos
continuos protegidos por fundentes granulados, a partir del ao 1935 se consolido
el proceso SAW en la construccin de barcos y la fabricacin de tuberas; fue
tambin en aquel ao (1935) que se introdujo la utilizacin de la Corriente
Alterna, la cual frente a sus ventajas estaban sus dificultades en cuanto a
estabilidad del arco, causas que fomentaron la creacin de mejores revestimientospara los electrodos SMAW.
El primer proceso con proteccin gaseosa fue llamado HELIARC,
denominado as por causa que el primer gas de proteccin fue el Helio, y es el
proceso conocido como GTAW, en principio se utilizaba con CC, se fue
optimizando al utilizarlo con CA, y posteriormente con la implementacin de las
unidades de Alta Frecuencia con lo cual se logro mayor estabilidad del arco as
como la posibilidad de soldar metales con alta conductividad trmica y de
reducidos espesores. Ya para el comienzo de la dcada de los 40s, se consolid el
uso del Argn como gas protector del arco.
Entre los aos 1938 - 1940, se descubri que por causa de las altas
temperaturas del centro del arco, los elementos del recubrimiento (fundente) al
descomponerse atmicamente; producan CO; de tal manera que resulto en un
gas de excelentes cualidades como agente protector del arco.
El proceso GTAW se consolido en la produccin de soldaduras sobre
metales muy reactivos, y de limitados espesores; de tal manera que aun exista una
falencia en cuanto a procesos productivos, es por esto que para el ao 1948 se
creo el proceso GMAW partiendo del anterior; al imitar el Wolframio con un
electrodo de alambre continuo.
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El proceso inicialmente utilizo gases activos (He, Ar) y posteriormente gas
inerte (CO) los cuales hasta hoy se siguen utilizando. En aras de la generacin de
un proceso de alta productividad, pero mas sencillo que el GMAW, se comenz a
ensayar con electrodos revestidos de gran longitud, pero estos al ser enrollados
agrietaban y desadheran el recubrimiento; por ello y despus de varias
investigaciones, para el ao 1957 se lanzo al mercado el proceso FCAW, el cual
inicialmente se utilizara con gas de proteccin y despus sin este.
Hoy da encontramos gran variedad de electrodos para diferentes
aplicaciones tanto para construccin como tambin para reparacin y
recubrimientos duros, para utilizarse con o sin gas. El avance tecnolgico ha
llevado a optimizar y a derivar procesos, mas que a crear nuevos, tenemos por
ejemplo las aplicaciones lser, electroescoria, y hasta la creacin de piezas
completamente por soldadura, sin ningn tipo de maquinado.
Es indudable que de los procesos productivos existentes; sean el FCAW y
el GMAW los de mayor trascendencia, estos se utilizan en la construccin de
lneas de tuberas, estructuras, tanques de almacenamiento; as como tambin en
la fabricacin de elementos metlicos industriales.
SOLDADURA, CLASIFICACION Y EQUIPOS Y PROCESOS PARA
SOLDADURA.
DEFINICIN DE SOLDADURA
El trmino soldadura lo podemos definir como la unin mecnicamente
resistente de dos o ms piezas metlicas diferentes. La primera manifestacin de
ello, aunque poco tiene que ver con los sistemas modernos, se remonta a los
comienzos de la fabricacin de armas. Los trozos de hierro por unir eran
calentados hasta alcanzar un estado plstico, para ser as fcilmente deformados
por la accin de golpes sucesivos. Mediante un continuo golpeteo se haca
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penetrar parte de una pieza dentro de la otra. Luego de repetitivas operaciones de
calentamiento, seguidos de un martilleo intenso, se lograba una unin
satisfactoria. Este mtodo, denominado caldeado, se continu utilizando hasta
no hace mucho tiempo, limitando su uso a piezas de acero forjable, de diseo
sencillo y de tamao reducido.
CLASIFICACIN DE SOLDADURA
Soldadura blanda y soldadura fuerte
Las soldaduras blanda y fuerte son procesos que unen metales con un
tercer metal de enlace, el cual se introduce en la junta en estado lquido, dejndolo
solidificar. Estos procesos tienen un amplio uso comercial en la unin de
pequeos ensambles y partes elctricas.
Soldadura Blanda
La soldadura blanda es la unin de dos piezas de metal por medio de un
metal diferente que se aplica entre ellas en estado lquido, a una temperatura que
no excede de los 430 C. En este proceso se produce una pequea aleacin con el
metal base, y se obtiene una resistencia adicional por adherencia mecnica. Se
usan principalmente las aleaciones de plomo y estao que tienen un rango de
fusin de 180 a 370 C y la resistencia de la junta se determina ampliamente por
la calidad adhesiva de la aleacin.
En el diagrama de fase plomo-estao de la Fig.1.1, se muestran las
caractersticas de la mayora de las soldaduras blandas. Una aleacin 50-50,
comn en la mayora de las soldaduras blandas fluye a 220 C. Para obtener
mejores propiedades fsicas o para reducir precios, algunas soldaduras contienen
otros elementos tales como el cadmio, plata, cobre o zinc.
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Figura.1.1 Diagrama de fase plomo-estao
Aunque se puede emplear cualquier mtodo de calentamiento tal como la
inmersin, horno, soplete o resistencia elctrica, la mayora de soldaduras blandas
se hacen con cautn que es adecuado para partes pequeas y metales de bajo
calibre. Se calienta el cautn y se alimenta soldadura a la junta en forma de
alambre. La limpieza es importante en todas las operaciones de soldadura blanda y
es necesario un fundente.
Soldadura Fuerte
En la soldadura fuerte, se introduce una aleacin no ferrosa en estado
lquido entre las piezas del metal a unir y se deja solidificar. Teniendo el metal de
aporte, una temperatura de fusin mayor de 430 C, pero menor que la
temperatura de fusin del metal de base, se distribuye entre las superficies por
atraccin capilar.
La soldadura con latn es similar a la soldadura fuerte ordinaria excepto
que el metal de aporte no se distribuye por atraccin capilar. En este proceso, el
metal de aporte se funde y deposita en el momento en que se efecta la soldadura.
En ambos casos se requieren fundentes especiales para remover los xidos
superficiales y para dar al metal de aporte la fluidez necesaria para empapar por
completo las superficies a unir.
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Los latones y aleaciones que se usan comnmente para soldadura fuerte
son los siguientes:
1. Cobre: punto de fusin 1083 C.
2. Aleaciones de cobre: aleaciones de latn y bronce teniendo sus puntos
de fusin en el rango de 870 a 1100 C.
3. Aleaciones de plata: con temperaturas de fusin en el rango de 630 a
845 C.
4. Aleaciones de aluminio: con temperaturas de fusin en el rango de 570 a
640 C.
Los tipos bsicos de juntas encontrados en soldaduras son, en traslape, a
tope y diseos achaflanados, como se muestran en la Fig.1.2 Se usan diversas
modificaciones de estas juntas en la produccin de soladura fuerte, dependiendo
de la forma de las piezas a unir. De las tres juntas que se muestran, la junta en
traslape es la ms resistente debido a que tiene mayor rea de contacto. El claroentre la junta es importante, pues debe haber suficiente espacio para que la
atraccin capilar posibilite la distribucin del metal de aporte.
Figura.1.2 Juntas comunes de soldadura fuerte
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En la Tabla 1.1 se enlistan los procesos que tienen amplio uso comercial
en la unin de ensambles pequeos y de partes elctricas.
Los procesos de soldadura fuerte se clasifican de acuerdo al mtodo
empleado para calentar el ensamble. El proceso seleccionado depende de factores
tales como el metal de aporte empleado, equipo disponible, costo y diseo del
ensamble a unir. El soplete oxiacetilnico proporciona una excelente fuente de
calor para muchas aplicaciones.
En cualquier operacin de soldadura fuerte, primero se debe limpiar la
junta de toda suciedad, aceite u xidos, y con un claro apropiado para el metal de
aporte se ensamblan las piezas correctamente. Adems del fundente empleado
durante el proceso puede necesitarse una limpieza mecnica o qumica en lapreparacin de la junta. Comnmente se emplea el brax como fundente, ya sea
simple o en combinacin con otras sales. De acuerdo con la Tabla 1.1, se pueden
emplear los siguientes cuatro mtodos en el calentamiento del metal para
completar una junta:
Sumergiendo las partes ensambladas en un bao de metal de aporteo de fundente. Cuando se sumerge en bao de fundente, que se mantiene a una
temperatura suficiente para derretir al metal de aporte, se debe sujetar al ensamble
con seguridad en un montaje y llenar previamente a la junta con la aleacin de
soldadura fuerte.
Soldadura fuerte con horno, en la que los ensambles se sujetan enposicin por medio de montajes y se introducen en un horno de atmsfera
controlada mantenido a una temperatura adecuada para derretir el metal de aporte.
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Estos hornos se pueden calentar ya sea por gas o elctricamente y ser de tipo por
lote o contino.
La soldadura fuerte con soplete es similar a la soldadura
oxiacetilnica. En sta se aplica calor localmente por medio de un soplete
oxiacetilnico u oxhdrico y el metal de aporte en forma de alambre se derrite en
la junta. El fundente se aplica por inmersin del alambre.
En la soldadura fuerte, el calor se puede aplicar por resistencia,induccin o por arco. De estos mtodos, los dos primeros son los ms
frecuentemente empleados debido a su rapidez y a la precisin del control de la
temperatura.
Para facilitar la rapidez en la soldadura fuerte, usualmente se prepara al
metal de aporte en forma de anillos, arandelas, varillas y otras formas especiales
que se ajustan a las juntas a soldar. Esto asegura tener la cantidad apropiada de
metal de aporte disponible para la junta, as como tenerla colocada en posicin
correcta.
Una ventaja del proceso de soldadura fuerte es la de efectuar juntas en
materiales difciles de soldar, en metales no similares y en secciones de metal
extremadamente delgadas. Por aadidura, el proceso es rpido y da como
resultado una junta de apariencia ntida que requiere de un mnimo acabado. La
soldadura fuerte se usa para el ensamble de tubos para aditamentos, puntas de
carburo para herramientas, radiadores, cambiadores de calor, unidades elctricas y
reparacin de piezas fundidas.
Juntas soldadas
Para que una junta soldada sea eficiente, debe estar adecuadamente
diseada de acuerdo al servicio a que se destina. En la Fig. 1.3 se puede ver
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algunos tipos comunes. Algunas, tales como las soldaduras a tope, se pueden an
subdividir ya que varan de forma de acuerdo al espesor del material.
Las juntas para soldadura por forja difieren en la manera de prepararse yno se asemejan a las que se muestran en la figura. Las juntas en traslape y a tope
se usan comnmente en soldadura por resistencia. Las juntas para soldadura por
resistencia se deben preparar con mayor precisin y tener ms limpieza que
aquellas para otros procesos. Las soldaduras por arco y gas emplean los mismos
tipos de juntas.
Figura.1.3 Tipos de juntas soldadas: A, Junta a tope. 8, De forma V simple. C, Doble V
(placas gruesas). D, Forma U (fundicin gruesa). E, Junta con rebordes (metal delgado). F, Junta a
tope con sobre junta. G, Junta en traslape (con cordn doble o simple). H, Junta traslapada con
empalme en bayoneta (soldadura doble o simple). 1, Junta en forma de T (cordones). J, Soldadura en
esquina (para placas delgadas). K, Juntas angulares (metal delgado). L, Junta taponada o remachada.
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Soldadura por Forja
La soldadura por forja fue la primera forma de soldadura y la nica en uso
general por muchos siglos. Brevemente, el proceso consiste en el calentamientodel metal en una fragua hasta un estado plstico y luego se une por presin. El
calentamiento se efecta usualmente en una fragua que quema carbn o coque,
aunque las instalaciones modernas emplean frecuentemente hornos de petrleo o
gas.
El proceso manual est limitado naturalmente al trabajo ligero debido a
que todo el formado y la soldadura se realizan con un mazo. Antes de efectuar la
soldadura, a las piezas se les da la forma correcta de manera que, cuando sesueldan se unirn primero en el centro. Conforme se martillean del centro hacia
las orillas, se eliminarn cualquier xido o partculas extraas. El proceso de
preparacin del metal se conoce como biselado.
La soldadura por forja es ms bien lenta y hay peligro considerable de la
formacin de una costra de xido en la superficie. La oxidacin se puede
contrarrestar un poco usando una capa de aceite grueso y cubriendo las superficies
con un material fundente que disuelva los xidos. Se emplean comnmente brax
en combinacin con sal amoniaca. Cuando hay secciones de espesores diferentes,
el calentamiento debe ser lento. Cuando las piezas se calientan a una temperatura
deseada se llevan al yunque y se martillean.
Para este tipo de soldadura, se recomiendan el acero de bajo carbono y el
hierro forjado, pues tienen un amplio rango de temperatura de soldadura. El rango
de la soldadura disminuye en tanto el contenido de carbn aumenta.
Soldadura con Gas
La soldadura con gas incluye todos los procesos en que se emplean gases
en combinacin para obtener una flama caliente. Aquellos que se usan
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comnmente son el acetileno, gas natural, y el hidrgeno en combinacin con
oxgeno.
La soldadura oxhdrica fue el primer proceso por gas que se desarrollcomercialmente. La temperatura mxima alcanzada por este proceso es de
1086C. El hidrgeno se produce ya sea por la electrlisis del agua o haciendo
pasar vapor a travs del coque. La combinacin que ms se usa es el proceso
oxiacetilnico que tiene una temperatura de flama de 3 500C.
Soldadura Oxiacetilnica
Una soldadura oxiacetilnica se produce calentando con una flama que se
obtiene de la combustin del oxgeno y acetileno, con o sin el uso de un metal de
aporte. En la mayora de los casos, la junta se calienta a un estado de fusin y por
regla general, no requiere de presin.
Oxgeno y el acetileno se almacena en cilindros de acero de diversostamaos como se ve en la Fig. 1.4, a una presin de 14 MPa.
Figura 1.4. Cilindros y reguladores para soldadura oxiacetilnica.
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En la Fig. 1.5 se muestra un diagrama esquemtico de un soplete para
soldar con su suministro de gas. Las presiones de gas se controlan en el suministro
por vlvulas reguladoras, y se hace un ajuste final manualmente en el soplete. La
graduacin de la proporcin de los dos gases es de extrema importancia debido a
que pueden ser variadas las caractersticas de la flama.
Figura 1.5 Dibujo esquemtico de un soplete para soldadura
oxiacetilnica y el suministro de gas.
Los tres tipos de flamas que se pueden obtener son reductores, neutrales y
oxidantes. De las tres, la flama neutral que se muestra en la Fig. 1.6 tiene una
aplicacin ms amplia en operaciones de soldadura y corte. El cono interior,
luminoso en la punta del soplete requiere aproximadamente de una mezcla uno a
uno de oxgeno y acetileno y es el resultado de la reaccin indicada en la figura.
Este cono est rodeado por una flama envolvente exterior que es solo
dbilmente luminosa y ligeramente azul en color. El oxgeno que se requiere para
esta flama proviene de la atmsfera. Se obtiene una temperatura mxima de 3300
a 3 500 C en la punta del cono luminoso.
Figura 1.6 Esquema que muestra las temperaturas alcanzadas en una
flama neutral.
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Cuando hay un uso excesivo de acetileno, se produce un cambio marcado
en la apariencia de la flama. En esta flama se encontrarn tres zonas en lugar de
las dos descritas anteriormente. Hay un cono intermedio de color blanquecino
entre el cono luminoso y el envolvente exterior, cuya longitud est determinada
por la cantidad de exceso de acetileno. Esta flama que se conoce como flama
carburizante y reductora, se usa en la soldadura de metal monel, nquel, ciertas
aleaciones de acero, y muchos de los materiales no ferrosos endurecidos
superficialmente.
Si el soplete se ajusta para proporcionar exceso de oxgeno, se obtiene una
flama similar en apariencia a la flama neutral, excepto que el cono luminoso
interior es mucho ms corto y el envolvente exterior parece tener ms color. Esta
flama oxidante se puede usar en la soldadura por fusin del latn y bronce, pero
no es deseable en otras aplicaciones.
Los usos y ventajas de la soldadura oxiacetilnica son numerosos. El
equipo es comparativamente barato y requiere de poco mantenimiento. Es porttil
y se puede usar con igual facilidad en el campo que en la fbrica. Con una tcnica
adecuada, se pueden soldar prcticamente todos los metales, y el equipo se puedeemplear tanto para corte como para soldadura.
Soldadura Oxhdrica
Puesto que el oxihidrgeno arde a 2 000 C, que es una temperatura mucho
menor que la de oxgeno y acetileno, se emplea principalmente para soldar
lminas delgadas, aleaciones de bajo punto de fusin y algunos trabajos de
soldadura fuerte. Mientras que se puede usar el mismo equipo para ambos
procesos, son ms difciles los ajustes de la flama en la soldadura de hidrgeno
porque no hay un color distintivo para juzgar las proporciones del gas.
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Se recomienda una atmsfera reductora y el proceso se caracteriza por la
ausencia de xidos formados en la superficie de la soldadura. La calidad de estas
soldaduras es igual a la que se obtiene por medio de otros procesos.
Soldadura Aireacetilnica
El soplete que se usa en este proceso es similar en construccin a un
mechero Bunsen en el que se sopla aire segn se requiera para una combustin
correcta. Puesto que la temperatura es ms baja que la que se obtiene por mediode otros procesos de gas, este tipo de soldadura tiene un uso limitado; por
ejemplo, para la soldadura de plomo y para operaciones de soldadura fuerte o
blanda a baja temperatura.
Soldadura por Gas y Presin
En la soldadura por gas y presin, las reas empotradas de las partes a unir
se calientan con flamas oxiacentilnicas a una temperatura de soldadura de
aproximadamente 1200 C y se aplica presin. Hay dos mtodos en uso comn.
En el primero, que se conoce como mtodo de junta cerrada, en el que las
superficies a unir se mantienen juntas bajo presin durante el periodo de
calentamiento. Se usan sopletes multiflama, con enfriamiento de agua, diseados
para rodear totalmente a la junta.
Durante la operacin de calentamiento los sopletes se oscilan ligeramente
hacia adelante y atrs para eliminar el calentamiento local excesivo. En tanto el
calentamiento aumenta, los extremos, que se preparan con un ligero chafln, se
cierran. Cuando se alcanza la temperatura correcta, se aplica una presin de
refuerzo adicional. Para el acero de bajo carbono la presin inicial es menor de 10
MPa y la presin de refuerzo es de unos 28 MPa
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El segundo mtodo o de junta abierta, mostrado en la Fig. 1.7, emplea un
soplete mutiflama plano que se coloca entre las dos superficies a unir. Este soplete
calienta a las superficies uniformemente hasta que se forma una pelcula de metal
fundido sobre cada una de ellas.
Entonces se retira rpidamente el soplete, y las dos superficies se
aproximan con fuerza y se sostienen a una presin de 28 MPa hasta que se
produce la solidificacin. No se usa metal de aporte y la calidad de la soldadura
est determinada por las propiedades del metal que se une.
Figura 1.7 Dibujo esquemtico mostrando la soldadura a tope por gas
y presin.
Soldadura por Resistencia
En este proceso, se hace pasar una alta corriente elctrica a travs de los
metales la cual produce calor local en la junta, aplicndose presin para completar
la junta. Un transformador en la mquina soldadora reduce el voltaje de la
corriente alterna de 120 o 240 V a cerca de 4 o 12 V y eleva el amperaje
suficientemente para producir una buena corriente de calentamiento.
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Cuando la corriente pasa a travs del metal, la mayor parte de
calentamiento se produce en el punto de resistencia ms grande de la trayectoria
elctrica, que es en la interfaz de las dos lminas. Es aqu en donde se produce la
soldadura. La cantidad de corriente necesaria es de 50 a 60 MVA/m2 del rea a
unir, basada en un tiempo de aproximadamente 10 s. La presin necesaria para
efectuar la soldadura variar de 30 a 55 MPa.
La soldadura de resistencia es esencialmente un proceso de produccin
adaptado a la unin de metales de bajo calibre que se pueden traslapar. El equipo
es usualmente conveniente para un slo tipo de soldadura y la pieza se debe
trasladar a la mquina.
Es el nico proceso que emplea la accin de la presin en la soldadura
durante una aplicacin de calor regulada con precisin. La operacin es rpida. Se
pueden soldar prcticamente todos los metales por medio de soldadura de
resistencia, aunque algunos pocos, tales como el estao, zinc y plomo, se pueden
soldar nicamente con gran dificultad.
En toda soldadura por resistencia se deben considerar los tres factores
expresados en la frmula: calor A2 t, donde A es la corriente de soldadura en
amperes, la resistencia entre los electrodos empleados y t el tiempo. Para
buenas soldaduras se deben considerar cuidadosamente estas tres variables;
corriente, resistencia y tiempo, y determinarse por factores tales como el espesor,
clase de material y tamao del electrodo.
El cronometraje de la corriente de soldadura es importante. Debe haber un
retraso ajustable despus que se ha aplicado la presin hasta que se inicia la
soldadura. Entonces la corriente se hace pasar por el contador de tiempo y se
mantiene el tiempo suficiente para la soldadura. Luego se suspende, pero la
presin permanece hasta que la soldadura se enfra, de esta manera los electrodos
no producen arco y se protege tambin a la soldadura de descoloramiento. La
presin para la soldadura se puede obtener manualmente, por medios mecnicos,
por presin de aire, resortes o por medios hidrulicos. Se debe controlar y
coordinar su aplicacin con la corriente de soldadura.
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Los procesos de soldadura por resistencia son los siguientes:
Soldadura por puntos,
En esta forma de soldadura por resistencia, se sujetan dos o ms lminas
entre electrodos metlicos como se muestra en la Fig. 1.8. El ciclo de la soldadura
comienza con los electrodos tocando al metal bajo presin antes de que se aplique
la corriente, y por un periodo conocido como tiempo de prensado. Se hace pasar
entre los electrodos una corriente de bajo voltaje y con suficiente amperaje,
provocando que el metal en contacto se eleve rpidamente a una temperatura de
soldadura.
Tan pronto como se alcanza la temperatura, la presin entre los electrodos
comprime al metal y la soldadura se completa. Este periodo que se le conoce
como el tiempo de soldadura es usualmente de 3 a 30 Hz. En seguida mientras lapresin todava acta, la corriente se suspende por un periodo llamado tiempo de
sostenimiento, durante el cual el metal restituye cierta resistencia por
enfriamiento. Entonces se suelta la presin, y ya sea que se retire la pieza de la
mquina o solamente se mueva para que se pueda soldar otra porcin. Este es el
tiempo de desconexin.
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Figura 1.8. Diagrama de una mquina soldadora por puntos.
Figura 1.9 Distribucin de la temperatura en la soldadura por puntos.
Se hacen mquinas soldadoras por puntos de tres tipos generales:
estacionaria de un solo punto, porttil de un solo punto, y multipunto.
Soldadura con Resaltes
La soldadura con resaltes, que es un proceso similar a la soldadura por
puntos, se ilustra en el diagrama lineal de la Fig. 1.10. Las soldaduras con resaltes
se producen en puntos determinados en las piezas sostenidas bajo presin entre
electrodos apropiados. Para soldar lminas de metal de esta manera, se colocan
primero en una prensa troqueladora, que hace pequeos resaltes o protuberancias
en el metal. Estos resaltes se hacen con un dimetro en la cara igual al espesor del
material y se extienden por encima de ste cerca de un 60% de su espesor. Tales
puntos de resalte o crestas se hacen en todos los puntos en que se desea soldar.
Este proceso se emplea tambin para la soldadura de malla de alambre y
para piezas en las que las crestas se producen por medio de maquinado. Con este
proceso, se pueden efectuar numerosas soldaduras simultneamente. La nica
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limitacin en nmero est en la capacidad de la prensa de proporcionar y distribuir
igualmente la corriente y presin correctas. Los resultados son generalmente
uniformes y la apariencia de la soldadura es con frecuencia mejor que en la
soldadura por puntos.
Figura 1.10 Soldadura con resaltes.
Soldadura por Costura
La soldadura por costura consiste en un enlace continuo sobre dos piezas
de lmina de metal traslapadas. La coalescencia se produce por el calentamiento
obtenido de la resistencia a la corriente. La corriente pasa a travs de las lminas
traslapadas que se sostienen bajo presin entre dos electrodos circulares.
Estos mtodos es, en efecto, un proceso continuo de soldadura por puntos,
aunque por lo general, la corriente no pasa de manera continua, sino que se regula
por medio de un contador de tiempo en la mquina. En la soldadura por costura a
alta velocidad, usando corriente continua, la frecuencia de la corriente acta como
interruptor.
La ms comn es la soldadura por costura de traslape simple que se
muestra en la parte superior de la figura. 1.11 Esta consta de un conjunto de
soldaduras por puntos traslapadas con suficiente solape de las lentejas para
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producir una junta estrecha a presin. Este proceso se conoce como soldadura por
puntos con rodillo.
En el centro de la figura1.11 se muestra una soldadura por costuraestampada producida por reduccin en la cantidad de traslape de la lmina a un
valor pequeo. Se emplean electrodos planos, de caras anchas, que forjan a las
lminas mientras se sueldan. Esta accin de forja por los electrodos se conoce con
el nombre de estampado y ocurre simultneamente con la fusin de las lminas.
La soldadura por costura se emplea en la produccin de recipientes de
metal, mofles y defensas para automviles, gabinetes para refrigeradores y
tanques de gasolina. Las ventajas de este tipo de fabricacin incluyen, un mejordiseo, ahorro de materiales y bajos costos de produccin.
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Figura 1.11 Tipos de soldaduras por costura.
Soldadura a Tope
Esta forma de soldadura, que se ilustra en la Fig. .1.12, es el agarre de dos
piezas de metal que tienen una misma seccin transversal y que se presionan
mientras se est generando calor por resistencia elctrica en la superficie de
contacto. Dentro de la operacin real, se sujeta primero la pieza en la mquina y
se aplica presin en las juntas. Entonces se hace pasar la corriente de soldadura yse produce calor, cuya proporcin depende de la presin del material y de las
condiciones superficiales.
Puesto que la resistencia de contacto vara inversamente con la presin, la
presin es menor en un principio y se aumenta a una cantidad necesaria para
efectuar la soldadura. La presin es comnmente de 15 a 55 MPa cuando se
alcanza la temperatura de soldadura. Este tipo de soldadura se adapta
especialmente para barras redondas, tubos, formas estructurales pequeas y
muchas otras piezas de seccin uniforme. Se han soldado exitosamente reas
mayores de 450 cm2, pero el proceso est limitado generalmente a reas pequeas,
debido a las limitaciones en corriente.
Figura 1.12 Esquema ilustrando formas de soldadura a tope en barras
de acero.
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La Fig. 1.13 ilustra un tipo especial de sa1dadura por costura a tope que se
emplea en la produccin de tubos. Dos electrodos de disco conducen una corriente
de alto amperaje a travs de la junta, cual genera calor por medio de resistencia
elctrica en las superficies en contacto. Para tubos de pared delgada se pueden
usar corrientes de alta frecuencia que provienen de una bobina de induccin para
generar el calor en lugar de los electrodos. De otro modo, el proceso es el mismo.
Figura 1.13 Soldadura continua a tope por resistencia en tubo de
acero.
Soldadura por Chisporroteo
En la soldadura por chisporroteo, las partes se deben llevar a un contacto
muy ligero. Un voltaje alto inicia una accin de chisporroteo entre las dos
superficies y contina en tanto las partes avanzan lentamente y se alcanza la
temperatura de forja. La soldadura se completa por aplicacin de una presin de
forja suficiente, que va de 35 a 170 MPa. La pequea pestaa o resalte dejada
alrededor de la junta, se puede quitar fcilmente.
Frecuentemente.los factores determinantes en esta soldadura son, la forma
de la pieza y la naturaleza de la aleacin. Se han soldado exitosamente reas del
rango de 1 a 32.000 mm2 con soldadura por chisporroteo. Se requiere menos
corriente en este proceso, que en la soldadura a tope ordinaria; hay menos metal
removido alrededor de las juntas; el metal que forma la soldadura est protegido
de la contaminacin atmosfrica.
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Mientras que muchos metales no ferrosos se pueden soldar
satisfactoriamente por chisporroteo, las aleaciones que contienen altos porcentajes
de plomo, zinc, estao y cobre no son recomendables para este proceso.
Soldadura por Percusin
Esta se basa en el efecto de arco para el calentamiento, ms que en la
resistencia del metal. Las piezas a soldar se sujetan aparte, una en un sujetador fijo
y la otra en un sujetador montado en una gua y soportada contra una fuertepresin de resorte. Cuando el sujetador mvil se libera, se mueve rpidamente,
llevando consigo la pieza a soldar. Cuando las piezas estn separadas
aproximadamente 1.6 mm, se produce una descarga repentina de energa elctrica,
provocando un intenso efecto inductor de arco sobre las superficies, elevndolas a
una alta temperatura. El arco se extingue por la explosin de percusin de las dos
piezas que se aproximan con suficiente fuerza para efectuar la soldadura.
Mediante este proceso se pueden unir exitosamente partes con diferente
masa y conductividad trmica, puesto que el calor se concentra slo en las dos
superficies. Algunos ejemplos son las soldaduras de puntas de estelita para
herramienta, cobre en aluminio o acero inoxidable, puntos de contacto de plata en
cobre, hierro gris en acero, alambres con plomo para lmparas elctricas y zinc en
acero.
Estas soldaduras se hacen sin ningn recalcado y rebaba en la junta. La
limitacin principal del proceso es que slo se pueden soldar pequeas reas,
hasta 650 mm2 de secciones aproximadamente regulares.
Soldadura por Induccin
La coalescencia en la soldadura por induccin se produce por el calor
obtenido de la resistencia que la ensambladura soldada opone al flujo de una
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corriente elctrica inducida. Frecuentemente se emplea presin para completar 1a
soldadura. La bobina inductora no est en contacto con la ensambladura soldada;
la corriente es inducida al material conductor. La resistencia del material a este
flujo de corriente da como resultado que el calor se genere rpidamente.
Cerca de la superficie del metal fluye una corriente de alta frecuencia y ya
que el calentamiento es casi instantneo, no existe la posibilidad de que se formen
xidos nocivos. Las fuentes de energa para la mayora de soldaduras por alta
frecuencia son osciladores de tubos al vaco.
La soldadura por induccin se puede usar para la mayora de los metales y
se ha empleado con xito para metales no similares. Las aplicaciones incluyen lasoldadura de tubo por costura y a tope, recipientes sellados, metal de expansin
soldado y la fabricacin de varias formas estructurales de material plano.
Soldadura por Arco
La soldadura por arco es un proceso en el que la coalescencia se obtiene
por medio del calor producido por un arco elctrico entre la pieza y el electrodo.
El electrodo o metal de aporte se calienta a un estado lquido y se deposita en lajunta para efectuar la soldadura. Primero se hace contacto entre el electrodo y la
pieza para crear un circuito elctrico y, despus, separando los conductores, se
forma un arco. La energa elctrica es convertida en calor intenso en el arco, que
alcanza una temperatura de alrededor de5500 C. Para la soldadura por arco se
puede usar ya sea corriente alterna o directa, prefirindose la corriente directa para
la mayora de los propsitos.
Soldadura por Electrodo de Carbn
El arco de carbn se usa solamente como fuente de calor, y el soplete se
sostiene de un modo similar al empleado en soldadura por gas. Si se necesita
metal adicional, las varillas de aporte proporcionan el metal para soldar. Uno de
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los primeros en ser empleados, fue el mtodo de arco de carbn doble. El arco se
encontraba entre los dos electrodos y no con la pieza. En la operacin el arco se
mantiene por encima de la pieza de 6.5 a 9.5 mm y se obtienen mejores resultados
con la pieza en posicin plana. El uso de este mtodo est limitado a las
soldaduras fuerte y blanda.
Un segundo proceso, que emplea un solo electrodo de carbn, es
considerablemente ms sencillo. El arco se crea entre el electrodo de carbn y la
pieza y cualquier metal de soldadura necesario lo proporciona una varilla por
separado. Tal arco es fcil de iniciar, pues el electrodo no se pega al metal.
Siempre se debe usar polaridad directa, pues el arco de carbn es inestable con
polaridad invertida.
Soldadura con Electrodo Metlico
Este proceso se inicia cuando el arco toca la pieza con un electrodo y se
retira rpidamente a una corta distancia, conforme el extremo del electrodo se est
derritiendo por el calor intenso, la mayor parte del mismo se transfiere a travs delarco en forma de pequeas gotas hacia el charco de fusin. Se pierde una pequea
cantidad por volatilizacin, y algunas gotas se depositan a lo largo de la soldadura
en forma se salpicaduras.
El arco se mantiene al mover uniformemente el electrodo hacia la pieza en
una proporcin que compense la porcin que se ha fundido y transferido a la
soldadura. Al mismo tiempo el electrodo se mueve gradualmente a lo largo de la
junta.
Para la soldadura ordinaria hay poca diferencia en la calidad de la
soldadura realizada por el equipo de cd y de ca. Las mquinas de ca constan
principalmente de transformadores estticos que son simples piezas de un equipo
que carece de partes mviles.
Se construyen mquinas soldadoras de este tipo en seis tamaos
especificados por NEMA, y se clasifican como de 150, 200, 300, 500, 750, y 1000
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A. Para la soldadura manual que requiere de 200 A o ms, se prefiere un equipo
de ca. La mayora de los metales no ferrosos y muchas de las aleaciones no se
pueden soldar con un equipo de ca, ya que no se han desarrollado los electrodos
para este propsito.
La velocidad y facilidad de la soldadura, con mquinas soldadoras de ca y
cd son comparativamente iguales; sin embargo, para placas gruesas que usan
varillas de dimetro grande, la ca es ms rpida. Las mquinas de corriente directa
se pueden usar con todo tipo de electrodos de carbn y de metal, puesto que se
puede cambiar la polaridad para adaptarla al electrodo.
Figura 1.14 Dibujo esquemtico de la flama de arco.
Soldadura por Arco con Hidrgeno Atmico
En este proceso se mantiene un arco de ca de una sola fase entre dos
electrodos de tungsteno y se introduce hidrgeno en el arco. Conforme el
hidrgeno penetra al arco, hay un rompimiento de molculas en tomos, los cuales
se recombinan en molculas de hidrgeno fuera del arco. Esta reaccin va
acompaada de la liberacin de un calor intenso, que alcanza una temperatura de
alrededor de 6100 C.
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El proceso de hidrgeno atmico difiere de los otros procesos de soldadura
por arco en que el arco se forma entre dos electrodos, como se muestra en la Fig.
1.15, ms bien que entre el electrodo y el metal. Esto hace del porta electrodo una
herramienta mvil, puesto que se puede mover de un lugar a otro, sin que se
extinga el arco.
La ventaja sorprendente de este proceso sobre otros, est en su habilidad
para proveer concentraciones de calor muy altas. Por aadidura el hidrgeno acta
tambin como escudo y protege a los electrodos y al metal fundido de la
oxidacin. Se puede usar metal de aporte del mismo anlisis del que se est
soldando, tanto con equipo automtico como manual. Muchas aleaciones difciles
de soldar por medio de otros procesos, se pueden tratar con xito. La mayora de
las aplicaciones de la soldadura con hidrgeno atmico, se efecta por medio del
proceso por arco con gas inerte protector.
Figura 1.15 Soplete para soldadura con hidrgeno atmico.
Soldadura por Arco con Gas Inerte Protector
En este proceso la coalescencia se produce por el calor que proviene de un
arco entre un electrodo de metal y la pieza, la cual est protegida por medio de
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una atmsfera de argn, helio, CO2 o una mezcla de gases. Se emplean dos
mtodos: uno que usa electrodo de tungsteno con metal de aporte agregado, como
en la soldadura por gas (soldadura TIG, tungsteno inerte gas) y la otra que emplea
alambre de metal consumible como electrodo (soldadura MIG, metal inerte gas).
Ambos mtodos son adaptables tanto a soldaduras manuales como
automticas y no se requiere de fundente o alambre revestido para la proteccin de
la soldadura. El primer mtodo que emplea electrodo de tungsteno simple (no
consumible) se conoce tambin como soldadura por arco con tungsteno y gas y se
ilustra esquemticamente en la Fig. 1.16. En este proceso la zona de la soldadura
se protege por medio de una cubierta de gas inerte que se alimenta por medio del
portaelectrodo enfriado con agua.
El ms frecuentemente empleado es el argn, aunque se puede emplear
helio o una mezcla de ambos. Se puede usar ya sea corriente alterna o corriente
directa. La seleccin est determinada por la clase de metal que se va a soldar. Se
requiere corriente directa con polaridad directa para acero, hierro fundido
aleaciones de cobre y acero inoxidable, mientras que la polaridad invertida no
tiene uso amplio. Se usa corriente alterna para aluminio, magnesio, hierro fundidoy otros numerosos metales. La mayor parte de las soldaduras no consumibles, con
gas inerte se hacen manualmente.
Fig.1.16. Proceso de soldadura por arco con gas tungsteno.
El segundo mtodo de soldadura por arco con gas inerte protector, emplea
electrodos consumibles (soldadura por arco metlico con gas), se efecta por un
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arco protegido entre el electrodo de alambre descubierto consumible y la pieza de
trabajo.
En este proceso que se muestra en la Fig. 1.17. La corriente directa depolaridad invertida proporciona un arco estable y ofrece la mayor entrada de calor
en la pieza de trabajo. Se recomienda generalmente para aluminio, magnesio,
cobre y acero. La polaridad directa con argn tiene un ndice alto de combustin,
pero el arco es inestable y con muchas salpicaduras.
Se usa ampliamente el gas dixido de carbono en la soldadura de aceros al
carbono y de baja aleacin. Como tiene una excelente penetracin produce
soldaduras sanas a alta velocidad.
Figura 1.17 Dibujo esquemtico del proceso de soldadura por arco
metlico con gas.
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Mquinas Automticas para Soldadura por Arco
Tal soldadura es esencialmente la misma que la soldadura manual, excepto
que las unidades soldadoras estn prevista de controles que alimentan el alambre
conforme se consume y mueven ya sea el cabezal de soldadura o funcionan con
una velocidad adecuada. Algunos sistemas de control varan la velocidad de
alimentacin del electrodo, conforme vara el voltaje a travs del arco.
Dando tambin una longitud de arco uniforme, cuando se usa con unafuente de potencia que tiene un voltaje de salida constante. El electrodo y el metal
base fundido se protege de la oxidacin por medio del argn, helio, o dixido de
carbono.
Los prerrequisitos para una soldadura econmica con mquina son, un
volumen suficiente de produccin que justifique el equipo costoso y un producto
uniforme. Los ensambles se deben ajustar fcilmente y cada pieza debe ser del
mismo tamao y similar en contorno. El uso de mquinas soldadoras automticas
da como resultado un aumento en la velocidad de soldadura y una calidad
uniforme de la misma.
Soldadura por Puntos con Arco
Una aplicacin interesante de la soldadura por arco con gas inerte es la
realizacin de soldaduras provisionales de puntos, de tapn o soldadura por
costura por medio de un arco elctrico protegido con argn usando electrodos
consumibles. Para efectuar la soldadura, una pequea pistola con empuadura se
sujeta fuertemente contra de la pieza a soldar. En cuanto se suelta el gatillo, se
abre la vlvula de argn y se permite el paso de corriente a travs del electrodo
por un intervalo predeterminado (2 a 5 s) y entonces se cierran ambos.
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Tambin se emplean pistolas para soldar por arco con tungsteno y gas usan
corriente directa para hacer soldaduras por puntos. Una ventaja de este equipo es
que las soldaduras por puntos se pueden hacer en lminas delgadas desde un solo
lado de la pieza.
Siendo un proceso de bajo costo, es particularmente recomendado en la
soldadura de ensambles con formas irregulares o muy grandes que son difciles de
soldar por puntos con equipo de resistencia.
Soldadura por Arco Sumergido
Este proceso se denomina as porque el arco metlico est protegido por
una cubierta de fundente granular fusible durante la operacin de soldadura. El
electrodo desnudo metido en el material granular, se alimenta a travs del cabezal
soldador, tal como se muestra en la Fig. 1.8. Este material se deposita a lo largo de
la costura a soldar y la accin completa de soldadura tiene lugar por debajo de
ella.
El arco se inicia ya sea golpeando por debajo del fundente a la pieza o
colocando inicial- mente algn medio conductor tal como fibra de acero por
debajo del electrodo. El calor intenso del arco produce inmediatamente un charco
de metal fundido en la junta y al mismo tiempo funde una porcin de fundente
granular. Este material flota por encima del metal fundido, formando una cubierta
que elimina prdidas por salpicadura y protege a la junta de oxidacin.
Esta soldadura se limita a la soldadura plana, aunque se pueden hacer
soldaduras con pequeas inclinaciones o en juntas circunferenciales. Se
recomienda usar una banda de respaldo de acero, cobre o algn material
refractario en la junta, para evitar alguna prdida de metal fundido.
El proceso emplea altas corrientes, de 300 a 4000.A permiten altos grados
de transferencia del metal y de velocidad. Se obtiene penetracin profunda y se
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pueden soldar la mayora de espesores comerciales de placas de metal con una
sola pasada. Como consecuencia, se pueden soldar placas delgadas sin
preparacin alguna, mientras que en la mayor parte de las otras slo se requiere
una pequea v.
La mayor parte de soldaduras por arco sumergido se hacen en aceros
aleados y de bajo carbono, pero tambin se puede usar en muchos metales no
ferrosos.
Figura 8.24 Dibujo esquemtico de la soldadura por arco sumergido.
Soldadura de Esprragos por Arco
La soldadura de esprragos es un proceso por arco con cd, desarrollado
para soldar los extremos de los esprragos en superficies planas. Se realiza con un
can para soldar en forma de pistola que sostiene al esprrago o sujetador a
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soldar; cuando se presiona el disparador del can, se separa el esprrago para
formar un arco y luego se empuja contra el charco fundido por medio de un
resorte de retroceso. La operacin completa se controla por medio de un
cronmetro, preparado de acuerdo al tamao del esprrago a soldar. El arco se
protege rodendolo de un casquillo de cermica que tambin confina al metal en
el rea de soldadura, y protege del arco al operador.
Un can del tipo de percusin tiene un pequeo resalte en la punta del
esprrago. Conforme el esprrago se mueve hacia adelante, el resalte toca a la
pieza y se vaporiza provocando la formacin de un arco. La soldadura se completa
conforme el esprrago se mueve hacia la superficie del trabajo.
Soldadura por Electroescoria
La soldadura por electroescoria, otro de los procesos de soldadura por arco
metlico, tiene su mejor uso en la soldadura de placas gruesas estando la junta a
soldar en posicin vertical. El calor se obtiene de la resistencia de la corriente en
un fundente derretido elctricamente conductivo. Se alimentan continuamente uno
o dos electrodos a un charco fundido de escoria que mantiene una temperatura que
excede los 1800 C.
En la Fig. 1.19 se muestra un diagrama esquemtico del proceso. Para
iniciar la soldadura se crea un arco entre el electrodo y la placa inferior y se
mantiene hasta que se forma una capa suficientemente gruesa de escoria fundida.
Entonces la corriente fluye a travs de la escoria que mantiene una temperatura
suficiente para fundir los electrodos de alambre y las superficies de la pieza de
trabajo. En ambos lados de la junta hay deslizaderas de cobre con enfriamiento de
agua, que confinan al metal fundido y a la escoria.
En cuanto el metal se solidifica, las placas de cobre se mueven hacia
arriba automticamente. La proporcin est determinada por la velocidad a la que
se funden los electrodos y el metal de base. Se puede aadir escoria
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continuamente desde una tolva area o usando alambre con ncleo de fundente. Se
prefiere el ltimo mtodo, pues el fundente entrante se lleva siempre a la parte
ms caliente del charco.
Las ventajas de este proceso incluyen la capacidad para soldar metales de
espesor muy grueso en un solo paso, mnima preparacin de la junta, alta
velocidad de soldadura y una buena distribucin de esfuerzo a travs de la
soldadura con poca deformacin. Tambin el metal de soldadura debe estar
protegido en todo momento de la contaminacin.
Figura 1.19. Proceso de soldadura por electroescoria.
Soldadura por Haz de Electrones
En la soldadura por haz de electrones, la coalescencia se produce por el
bombardeo de la pieza de trabajo con un denso haz de electrones a alta velocidad.
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El metal se une al fundirse los bordes de la pieza, o por penetracin a travs del
material, y no se aade metal de aporte usualmente.
Este proceso se puede usar no slo para unir metales comunes, sinotambin metales refractarios, metales altamente oxidantes, y diversas
superaleaciones que han sido imposibles de soldar anteriormente. En la Fig. 1.20
se muestra un diagrama esquemtico de un can de electrones. Este can est
colocado dentro de una cmara de vaco, y dispuesto de tal manera que se puede
elevar, bajas o mover en un plano horizontal. Se puede posicionar al can
mientras se vaca la cmara antes de la operacin de soldadura.
Despus que la cmara se ha vaciado a una presin de cerca de l0 -4 mm
de mercurio, se energiza el circuito del haz y se dirige al punto deseado en la
soldadura. El haz permanece generalmente estacionario y la pieza se mueve a una
velocidad deseada a travs del haz de electrones. El rango de temperatura de este
can de electrones es suficiente para vaporizar tungsteno o cualquier otro
material conocido.
Figura 1.20 .Can de electrones usado para la Soldadura por haz de
electrones.
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El proceso se adapta al control numrico para diversos componentes
electrnicos tales como los envases para condensadores. Se colocan varias
unidades en un portador fijo especial y despus del vaco, el rayo se dirige
alrededor de cada unidad a alta velocidad para efectuar la soldadura.
La soldadura por haz de electrones se puede efectuar en el aire o bajo una
cubierta de gas inerte, pero con algunas limitaciones. El haz de electrones se
forma dentro de un arreglo de la cmara similar a la mquina convencional de
vaco, luego pasa a travs de un orificio especial y finalmente a travs de argn o
helio hacia la pieza de trabajo. La efectividad mxima del haz es de 25 mm con
una limitacin en la pieza de trabajo de 13 mm. Mientras se aumenta la velocidad
de soldadura, las juntas no estn libres de contaminacin y el tamao de la
soldadura es mucho menor del que se obtiene por el mtodo de vaco. La unidad
sin vaco suplementa al proceso de soldadura al vaco convencional y aumenta el
rango de soldaduras que se pueden hacer por medio del haz de electrones.
Soldadura Laser
El laser ptico debido a su alta intensidad de calor se usa tambin para
soldadura. Puesto que el laser libera su energa en forma de luz se puede operar en
cualquier medio transparente sin que haya contacto con la pieza de trabajo.En
soldadura, la energa se libera mejor en forma de pulsos que de un haz continuo.
El haz se enfoca sobre la pieza de trabajo, en donde se ha de efectuar la junta, y el
calor intenso produce la fusin de soldadura. La soldadura laser es lenta y se usa
solamente para trabajos especiales que implican soldaduras pequeas. Su uso
mayor se encuentra en la industria electrnica.
Soldadura por Friccin
En la soldadura por friccin, la coalescencia se produce por el calor de
friccin generado por la rotacin de una pieza sobre otra bajo una presin axial
controlada. Las dos superficies en contacto se calientan a una temperatura de
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fusin; el material adyacente se hace plstico. El movimiento relativo entre las
dos piezas se suspende y se aplica una presin de forja que recalca ligeramente a
la junta.
Esta presin puede ser igual o mayor que la presin que predomina durante
el calentamiento, dependiendo su valor, del material que se est soldando. La
rebaba producida durante el proceso tiende a separar de la junta las impurezas y
xidos superficiales.
En la Fig. 1.21. Se muestra esquemticamente el ejemplo para la soldadura
de dos ejes redondos. Para la soldadura de tubos se empleara un arreglo similar.
En su estado actual de desarrollo no se pueden soldar otro tipo de configuraciones,excepto en la que una varilla o tubo se rematan con una superficie plana. Las
velocidades de rotacin y la presin de contacto dependen del tamao de la pieza
y del tipo de material. Por ejemplo, para una barra de acero al carbono de 25 mm,
se recomienda una velocidad relativa de rotacin de 1500 rpm y una presin axial
de 10 MPa, mientras que para una barra del mismo tamao de acero inoxidable se
requieren 3000 rpm y 85 MPa.
La principal limitacin del proceso es que slo se pueden soldar pocas
configuraciones. Las ventajas atribuidas al proceso son: equipo simple,
produccin rpida de soldaduras sanas, poca preparacin requerida para las juntas
y bajos requerimientos de energa total. Tambin se puede soldar muchos metales
no similares y el ciclo de soldadura adecuado se puede programar fcilmente en la
mquina. La soldadura por friccin encuentra uso considerable en la soldadura de
plsticos.
Figura 1.21 Proceso que emplea calor generado por friccin para producir una soldadura.
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Soldadura Aluminotermica
La soldadura aluminotermica es el nico proceso que emplea una reaccin
qumica exotrmica, con el propsito de desarrollar una alta temperatura y se basa
en el hecho de que el aluminio tiene una gran afinidad por el oxgeno y puede
usarse como agente reductor para muchos xidos. La mezcla o compuesto
aluminotrmica comn, consta de aluminio finamente molido y xido de hierro
mezclado a una proporcin de aproximadamente 1 a 3 con relacin a su masa.
El xido de hierro se encuentra generalmente en forma de costras de
laminacin. La mezcla no es explosiva y slo se puede inflamar a una temperatura
de cerca de 1500 C. Para iniciar la reaccin se usa un polvo de ignicin especial.
La reaccin qumica requiere de slo 30 s para alcanzar una temperatura de cerca
de los 2500 C. La mezcla reacciona de acuerdo con la ecuacin qumica.
8Al + 3Fe3O4 = 9Fe + 4Al2O3
En la Fig. 1.22 se ilustra el mtodo de cmo preparar el material para tal
soldadura. Alrededor de la abertura donde se va a hacer la soldadura se construye
un modelo de cera de la misma. Se aprieta arena refractaria alrededor de la junta,
y se hace la provisin necesaria para el elevador y las compuertas. Se usa una
flama de precalentamiento para fundir y quemar la cera, para secar el molde y
para elevar a las juntas a un calor rojo.
Entonces se inicia la reaccin en el crisol, y cuando se termina, el metal es
colado y se le permite fluir hacia el molde. Puesto que la temperatura de soldadura
del metal es aproximadamente dos veces la temperatura de fusin del acero, se
funde fcilmente en la junta. Tales soldaduras son sanas debido a que el metal se
solidifica desde el interior hacia el exterior y se excluye todo el aire de los
alrededores del molde.
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No hay lmite en tamao de las soldaduras que se pueden hacer por medio
de soldadura aluminotrmica. Se emplea principalmente en la reparacin de piezas
grandes que seran difciles de soldar por otros procesos.
Figura 1.22. El molde y el crisol para una soldadura aluminotrmica
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Soldadura por Vaciado
La soldadura por vaciado se define como el proceso de soldadura en el
fundido, vaciado sobre las superficies a unir hasta que se alcanza la temperatura
de soldadura y se ha aadido el metal de aporte necesario. La soldadura por
vaciado se emplea en la unin de secciones gruesas de metales no ferrosos,
empleando un aporte de la misma composicin que el metal de base.
En la operacin, el rea de soldadura se prepara primero adecuadamente y
se precalienta. Entonces se vaca el metal de aporte fundido entre los extremos del
material, hasta que empieza a derretirse. En este punto se suspende el flujo y la
junta rellena de metal se deja enfriar lentamente. Para asegurar la fusin de los
bordes superiores y la obtencin de una buena soldadura, se debe mantener metal
de aporte a un nivel ms alto que el de las superficies a soldar.
Soldadura en Fro
La soldadura en fro es un mtodo de unin de metales a temperatura
ambiente con simple presin. La presin aplicada provoca que los metales fluyan,
lo cual produce la soldadura. Es un proceso de enlace en estado slido en el que
no se proporciona calor de una fuente externa. En la Fig. 1.23 se muestra el tipo
de unin obtenida en una soldadura en traslape.
Tambin se puede hacer soldadura a tope de alambres y varillas sujetando
los extremos en dados especiales y juntndolos bajo una carga suficiente para
producir el flujo plstico en la junta. Antes de hacer una soldadura, las superficies
o partes a unir se deben limpiar muy bien con un cepillo de alambre a una
velocidad superficial de cerca de 900 m/min, para eliminar las pelculas de xido
en la superficie.
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Otros mtodos de limpieza parecen ser poco satisfactorios. Para producir
la soldadura se aplica la presin sobre una franja angosta de manera que el metal
puede fluir de la soldadura hacia ambos lados. Se puede aplicar ya sea por
impacto o por medio de una accin lenta de compresin, siendo ambas igualmente
efectivas.
La presin necesaria para el aluminio es de 170 a 240 MPa. Las
soldaduras por puntos son de formas rectangulares y en trminos del calibre de
espesor son de un rea de aproximadamente t x 5t. Por aadidura, se pueden hacer
tanto soldaduras anulares como soldaduras por costura continua. Este mtodo de
soldadura se usa para aluminio y cobre; sin embargo, tambin se pueden unir por
presin en fro, el plomo, nquel, zinc y el monel.
Figura 1.23. Una macrofotografa de una soldadura en fro en
aluminio mostrando las lneas de flujo.
Soldadura por Ultrasonido
Es un proceso de unin en estado slido para el enlace de metales
similares o distintos, generalmente con una junta de tipo en traslape. Se introduce
una energa de tipo vibratoria con alta frecuencia en el rea de soldadura, en un
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plano paralelo a la superficie del ensamble. Las fuerzas involucradas establecen
esfuerzos de corte oscilantes en la interfaz de la soldadura, que rompen y eliminan
a los xidos superficiales.
Este deslizamiento interfacial da como resultado el contacto metal a metal,
permitiendo la mezcla del metal y la formacin de una lenteja de soldadura sana.
No se aplica calor externo, aunque el metal de soldadura experimenta una ligera
elevacin de temperatura.
En la Fig. 1.24 se muestra un diagrama esquemtico de un sistema de
soldadura del tipo de punto simple, con los principales componentes marcados.
Antes de la soldadura se prepara a la mquina para la fuerza de apriete, tiempo,potencia y las piezas de traslape se colocan encima del yunque o miembro
soporte.
En cuanto se inicia el ciclo de soldadura, se baja al sonotropo hacia el
ensamble soldado, y se produce la fuerza de apriete en las magnitudes deseadas.
Entonces se introduce a travs del sonotropo por un tiempo predeterminado,
potencia ultrasnica de suficiente intensidad para hacer la soldadura. Se suspende
entonces la potencia automticamente y se suelta el ensamble soldado. Se produce
soldadura por costura continua, por medio de un disco de punta rotatoria y ya sea
con un rodillo soporte contrarrotatorio o con un yunque de tipo mesa. El ensamble
completo transductor-acoplamiento-punta gira de manera que la velocidad
perifrica de la punta iguale la velocidad transversal de la pieza. Esencialmente se
producen costuras continuas, sin deslizamiento entre la punta y la pieza.
Figura 1.24 Soldadura por ultrasonido.
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Este proceso se puede emplear, slo para materiales por encima de 3 mm
de espesor, aunque se est desarrollando equipo para ampliar este rango. No hayun lmite mnimo para los espesores que se pueden soldar. La soldadura
ultrasnica es excelente para la unin de lminas delgadas con lminas ms
gruesas, puesto que la limitacin en espesor se aplica slo a la pieza ms delgada.
El proceso tiene variedad de aplicaciones en la industria elctrica y
electrnica, en el empacado y sellado, en el empalme de hojas delgadas, en
aeronutica, en los proyectiles, yen la fabricacin de componentes para reactores
nucleares.
Soldadura por Explosin
La soldadura por explosin o de recubrimiento, como se le llama
frecuentemente, es la conjuncin de dos superficies metlicas con un impacto ypresin suficientes para producir su enlace. La presin se desarrolla por medio de
un impacto explosivo colocado en contacto con, o en la proximidad cercana a los
metales, como se ilustra en la Fig. 1.25.
En algunos casos se coloca un material protector tal como goma sobre la
plancha superior para prevenir dao a la superficie. El ensamble completo se
coloca sobre una placa de choque o yunque que absorbe la energa generada
durante la operacin de enlace. De las dos disposiciones mostradas delrecubrimiento o laminado de metales se prefiere la de arriba.
Para obtener el enlace metalrgico, los tomos de ambas superficies se
deben poner en contacto ntimo. Los diversos xidos y pelculas siempre presentes
en las superficies de los metales, se rompen o dispersan por la alta presin o bien
se disuelven en la zona fundida. La fuerza explosiva conjunta a las superficies
limpias y produce un enlace sano.
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Fig.1.25. Disposiciones comunes usadas para producir recubrimientos
explosivos.
La Fig. 1.26 muestra el desarrollo de una reaccin a alta velocidad
emanando de un punto de colisin, fenmeno que sucede en la mayora de
soldaduras por explosin. La reaccin se forma por el flujo plstico de las
superficies de ambas placas hacia adelante del punto de colisin en el espacio
entre ellas. Se requiere de una presin elevada para que esto ocurra. Tal de
formacin plstica extrema, elimina pelculas no metlicas y produce el enlace
metlico.
Figura 1.26 Proceso de unin explosiva mostrando la reaccin a alta
velocidad que emana del punto de colisin debido a la presin ascendente.
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El uso principal de la soldadura por recubrimiento explosiva, es la unin
de lminas de superficies grandes. Las ventajas atribuidas a este proceso incluyen,simplicidad, rapidez, tolerancia de espesor restringida que se puede mantener y la
capacidad de unir metales no similares. Los metales con bajos puntos de fusin y
baja resistencia al impacto no se pueden unir eficientemente.
CLASIFICACION DE LOS ELECTRODOS, SEGN LA NORMA AWS.
Clasificacin de Electrodos segn Normas AWS
Las especificaciones ms comunes para la clasificacin de electrodos
segn la AWS son las siguientes:
1. Especificacin para electrodos revestidos de acero al carbono,designacin AWS: A5.1-91
2. Especificacin para electrodos revestidos de aceros de baja aleacin,
designacin AWS: A5.5-96.
3. Especificacin para electrodos revestidos de aceros al cromo, y cromo-
niquel resistentes a la corrosin, designacin AWS: A5.4-92.
4. Especificacin para varillas de aporte en uso oxiacetilnico y/o TIG,designacin AWS: A5.2-92.
5. Especificacin para electrodos revestidos para soldaduras de Fe fundido,
designacin AWS: A5.15-90
6. Especificaciones para electrodos continuos y fundentes para Arco
Sumergido, designacin AWS: A5.17-97.
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7. Especificaciones para electrodos de aceros dulces, para soldadura con
electrodos continuos protegidos por gas (MIG/MAG), designacin AWS: A5.18-
93.
En la especificacin para aceros al carbono de electrodos revestidos, el
sistema de clasificacin est basado en la resistencia a la traccin del depsito.
La identificacin de clasificacin, est compuesta de la letra E y cuatro
dgitos. Esta letra significa "Electrodo" Los primeros dos dgitos indican laresistencia mnima a la traccin del metal depositado en miles de libras por
pulgada cuadrada. Es as como E 60 XX indica un electrodo revestido cuyo
depsito posee como mnimo 60.000 lbs. por pulgada cuadrada. Esta es la
resistencia mnima que debe cumplir el depsito. Aunque los dos ltimos dgitos
sealan las caractersticas del electrodo, es necesario considerarlos
separadamente, ya que el tercer dgito indica la posicin para soldar del electrodo.
EXX1X - toda posicin
EXX2X - posicin plana y horizontal
EXX4X - toda posicin, vertical descendente.
El ltimo dgito indica el tipo de revestimiento del electrodo. Sin embargo
para una identificacin completa es necesario leer los dos dgitos en conjunto.
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Para las posiciones vertical y sobrecabeza existe una limitacin de
dimetro hasta 3/16" comnmente y de 5/ 32" para electrodos de B.H.
Los sistemas de clasificacin para los electrodos revestidos de acero de
baja aleacin son similares a la de los aceros al carbono, pero a continuacin del
cuarto dgito existe una letra y un dgito que indican la composicin qumica del
metal depositado. As la A significa un electrodo de acero al Carbono-Molibdeno;
la B un electrodo al Cromo-Molibdeno, la C un electrodo al Nquel y la letra D un
electrodo al Manganeso-Molibdeno. El dgito final indica la composicin
qumica, segn esta clasificacin. En las especificaciones para aceros inoxidables
AWS: A5.4.92, la AISI clasific estos aceros por nmeros, y estos mismos se
usan para la designacin de los electrodos. Por lo tanto, la clasificacin para los
electrodos de acero inoxidables, como 308, 347, etc. es su nmero y luego dos
dgitos ms que indican sus caractersticas de empleo (fuente de poder, tipo de
revestimiento, etc). La letra L a continuacin de los tres primeros dgitos indica
que el acero inoxidable es de bajo contenido en carbono.
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G* Slo necesita tener un porcentaje mnimo de uno de los elementos.
Requerimientos qumicos adicionales pueden acordarse entre el fabricante
y el usuario.
PROCESOS DE OXICORTE.
La soldadura con gas conocida tambin con el nombre genrico de
autgena (su nombre correcto es oxiacetileno, incluye todos los procesos en los
cuales la fuente de calor es una flama de gas la unin puede hacerse con o sin
metal de aporte (varilla).
Es un gas combustible llamado acetileno, propano o natural (MAPP) que
significa metil acetileno propadieno, el oxgeno puede estar en forma de
aire comprimido, pero casi siempre se utiliza oxgeno puro. En la soldadura
con gas el combustible se debe mezclar con uniformidad con el oxgeno,
esto se hace en una cmara mezcladora que es parte del soplete. El soporte
sirve para mover, dirigir o guardar la flama.
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Los gases combustibles y el oxgeno cuando se combinan producen una
flama de altas temperaturas. En este proceso se utiliza un gas llamado acetileno
es un gas carburante cuya mezcla alcanza una temperatura aproximada de
3000C esta temperatura alcanza a fundir aproximadamente al 98% de los
materiales, la alta temperatura producida por la combustin del acetileno con
el oxgeno dirigido por un soplete funde la superficie del metal base para formar
una forma pastosa, y adems se le aade el metal de aporte, para rellenar las
separaciones o ranuras a medida que la flama se desplaza a lo largo de la
unin. El metal base fundido y el metal de aporte se solidifican para producir la
soldadura del trabajo requerido.
El corte con oxiacetileno, llamado a veces oxicorte, se utiliza solo para
cortar metales ferrosos. La fusin del metal tiene escasa importancia en el corte
con oxiacetileno. La parte ms importante del proceso es la oxidacin del metal.
Cuando se calienta un metal ferroso hasta ponerlo al rojo y, luego se le
expone a la accin del oxigeno puro ocurre una reaccin qumica entre el
metal caliente y el oxigeno. Esta reaccin, llamada oxidacin, produce una gran
cantidad de calor.
EQUIPO DE CORTE CON OXIACETILENO.
El equipo bsico para cortar es similar al que se utiliza para la
soldadura, es decir suministro de gas, mangueras, reguladores y un soplete. Se
pueden usar para el corte los mismos cilindros empleados para la soldadura.
Como en el corte se consume ms oxigeno es preferible el sistema
mltiple, se pueden usar las mismas mangueras que para la soldadura pero,
cuando se van a cortar piezas gruesas o se va a trabajar en forma continua se
requiere una manguera de mayor dimetro a fin de tener un suministro
adecuado de gas. Se usa el mismo tipo de reguladores sin embargo, si se van a
hacer trabajos grandes de corte, se requieren reguladores capaces de producir
presiones mucho ms altas. El soplete para corte es muy diferente del soplete
para cortar.
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BOQUILLAS PARA CORTE
Las boquillas para corte estn hechas con un anillo de agujeros o aberturas
que rodean al agujero del oxgeno para corte. Cada uno de estos agujerossuministra una flama de precalentamiento, que produce una distribucin uniforme
del calor en todo el contorno del orificio del para oxgeno y permite cambiar en
cualquier momento la direccin del corte. Si se cambia la boquilla para que
vaya de acuerdo con el espesor del metal, se puede cortar casi cualquier
espesor.
PRESIONES PARA CORTE.
Al igual que el soplete para soldar, es posible enumerar todas las
marcas y presiones aplicables en cada boquilla para corte, pero siempre es
ms seguro seguir las recomendaciones del fabricante para el soplete particular
que se utiliza. Igual que en la soldadura, cuanto ms grueso sea el metal, mayor
es el tamao de la boquilla requerida.
OPERACIN DEL EQUIPO DE OXICORTE
El proceso de oxicorte de metales ferrosos es una reaccin qumica
la que aprovecha oxigeno y metales ferrosos en especial a altas temperaturas
(900C). En este proceso se percalina el material ferroso hasta la temperatura
de igniciones este momento una corriente de oxigeno sale por el orificio
central la boquilla se oxida violentamente la material base. La fuerza con la
que sale l oxgeno, produce un efecto de erosin lma vez iniciado el corte hay
una determinada velocidad que permita continuarlo. Este avance puede ser
automtico o manual. Las llamas por calentamiento se forman en una serie de
orificios perifricos que tiene la boquilla de corte. Se produce un retroceso de
llama cuando se introduce en el mezclador del soplete. Antes de producirse el
retroceso de llama se produce una explosin en la boquilla en el corte de
oxiacetileno el combustible propio metal ferroso, la temperatura de ignicin
(900C) se obtiene con llamas de precalentamiento la temperatura de
ignicin (446C)se obtiene con el encendedor de chispa.
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TECNOLOGA DEL CORTE DE CHAPA POR OXICORTE
Proceso
El proceso fue desarrollado completamente en el siglo XX y sus primeras
aplicaciones se llevaron a cabo en Europa. No obstante, su total desarrollo hasta lo
que hoy conocemos por oxicorte se produjo en Estados Unidos durante el primer
cuarto del siglo XX.
El proceso de oxicorte, al contrario de lo que pueda parecer, no consiste en
una fusin
del metal, el corte se produce por una literal combustin del mismo. En otras
palabras al
cortar quemamos el metal a medida que avanzamos con el soplete. Por esta razn,
la
presencia de aleantes se hace crtica, ya que merman la capacidad del acero a ser
quemado.
Para que se produzca una reaccin de combustin son necesarios tres
requisitos;
presencia de combustible (a su temperatura de ignicin), presencia de comburente
(en
una mnima proporcin), y un agente iniciador. En el proceso de oxicorte, el
combustible
es el Fe, el comburente el O2, y el agente iniciador la llama del soplete. En
condiciones
normales, aunque apliquemos un agente iniciador a una pieza de acero, sta no
arde
espontneamente por dos motivos; el Fe contenido no est a su temperatura de
ignicin
(aproximadamente 870C) y el O2 atmosfrico no es lo suficientemente puro (el
O2
atmosfrico se encuentra en una proporcin del 20% y la proporcin mnima
necesaria
para quemar el Fe es un 87%).
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El soplete
El soplete de corte juega tres papeles distintos: llevar el Fe contenido en el
acero a su temperatura de ignicin, aportar una atmsfera envolvente con unaproporcin mayor que la mnima necesariaO2 y, por ltimo, generar el agente
iniciador.
Para lo primero el soplete de corte utiliza parte del O2 disponible para
mezclarlo con el
gas combustible y as crear la llama de precalentamiento formada por un anillo de
llamas en la boquilla de corte. La llama de precalentamiento puede alcanzar
temperaturas entre 2.425C y 3.320C dependiendo del tipo de gas utilizado y la
riqueza de O2 en la mezcla. La proporcin de O2 y gas en la mezcla para el
precalentamiento se controla a travs de las dos vlvulas que incorpora el soplete.
Con
la llama de precalentamiento bien ajustada, se acerca sta a la pieza a cortar hasta
que
se alcanza la temperatura de ignicin. Una vez alcanzada sta, el metal se torna en
un
color naranja brillante y pueden verse algunas chispas saltar de la superficie.
En este momento debe ser accionada la palanca del soplete para permitir la
salida por el orificio central de la boquilla de un chorro de O2 puro (llamado
chorro de corte). As se consigue enriquecer en O2 la atmsfera que rodea la pieza
precalentada para que sea posible la combustin. Inmediatamente, y gracias a la
presencia de la llama de precalentamiento que acta tambin como agente
iniciador, comienza la reaccin exotrmica de combustin del Fe, que nos llevar
finalmente al corte de la pieza.
Como toda combustin, la reaccin de oxidacin del Fe es altamente
exotrmica, y precisamente esa enorme cantidad de energa desprendida en la
reaccin ayuda a llevar las zonas colindantes a la temperatura de ignicin, y poder
as progresar en la accin del corte
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CORTE POR PLASMA
La tecnologa de uniones de piezas metlicas por arco elctrico vio sus
xitos en 1930 al construir un barco totalmente soldado en Carolina del Sur en
Estados Unidos, aos despus se introdujo mejoras en el proceso como corriente
alterna, y se utiliz proteccin como fundente granulado.
En los aos 40 se introdujo el primer proceso con proteccin gaseosa
empleando un electrodo no consumible de wolframio y helio como gas protector,
recibi el nombre de TIG (Tungsten Inert Gas).
En 1954 Los cientficos descubren que, al aumentar el flujo del gas y
reducir la abertura de la boquilla utilizada en la soldadura TIG, se obtiene unchorro de plasma. Este chorro es capaz de cortar metales, lo que dio lugar al
proceso de corte por plasma conocido hoy en da.
FUNDAMENTOS FSICO-QUMICOS
En la naturaleza podemos encontrar materia en forma slida, lquida o
vapor, el plasma es el cuarto estado de la materia.A muy elevadas temperaturas, los electrones tienen suficiente energa
como para escapar de su rbita alrededor del ncleo del tomo, generando iones
de carga positiva.
El plasma es el estado en el que se encuentran las estrellas por su elevada
temperatura. En la atmsfera terrestre solo podemos conseguir el plasma por
medios artificiales.
Al calentar un gas a temperaturas del orden de 50.000 C los tomospierden electrones. Estos electrones libres se colocan en los ncleos que han
perdido sus propios electrones, convirtindose as en iones. De esta forma el gas
se convierte en plasma y por consecuencia tendremos un conductor elctrico
gaseoso con alta densidad de energa.
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PROCESO DE MECANIZADO CON PLASMA
El fundamento del corte por plasma se basa en elevar la temperatura del
material a cortar de una forma muy localizada y por encima de los 30.000 C,
llevando el gas utilizado hasta el cuarto estado de la materia, el plasma, estado en
el que los electrones se disocian del tomo y el gas se ioniza (se vuelve
conductor).
El procedimiento consiste en provocar un arco elctrico estrangulado a
travs de la seccin de la boquilla del soplete, sumamente pequea, lo que
concentra extraordinariamente la energa cintica del gas empleado, ionizndolo,
y por polaridad adquiere la propiedad de cortar. La ventaja principal de estesistema radica en su reducido riesgo de deformaciones debido a la compactacin
calorfica de la zona de corte. Tambin es valorable la economa de los gases
aplicables, ya que a priori es viable cualquiera, si bien es cierto que no debe de
atacar al electrodo ni a la pieza.
CARACTERSTICAS DEL PROCESO
Esta moderna tecnologa es usable para el corte de cualquier material
metlico conductor, y ms especialmente en acero estructural, inoxidables y
metales no frricos.
El corte por plasma puede ser un proceso complementario para trabajos
especiales, como pueden ser la produccin de pequeas series, la consecucin de
tolerancias muy ajustadas o la mejora de acabados.
Tambin se produce una baja afectacin trmica del material gracias a laalta concentracin energtica del arco-plasma.
Este proceso permite mecanizar a altas velocidades de corte y produce
menos tiempos muertos, (no se necesita precalentamiento para la perforacin).
Permite espesores de corte de 0.5 a 160 milmetros, con unidades de
plasma de hasta 1000 amperios.
El corte por plasma tambin posibilita mecanizados en acero estructural
con posibilidad de biselados hasta en 30 milmetros.
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Una de las caractersticas ms reseables es que se consiguen cortes de alta
calidad y muy bun acabado.
EQUIPO NECESARIO
El equipo necesario para aportar esta energa consiste en un generador de
alta frecuencia alimentado por energa elctrica, gas para generar la llama de
calentamiento, y que ms tarde se ionizar (argn, hidrgeno, nitrgeno), un
electrodo y portaelectrodo que dependiendo del gas puede ser de tungsteno, hafnio
o circonio, y por supuesto la pieza a mecanizar.
VARIABLES DEL PROCESO
Las variables del proceso son:
Gases empleados.
El caudal y la presin de los mismos.
Distancia boquilla pieza.
Velocidad del corte.Energa empleada o intensidad del arco.
Las variables como el caudal, la presin del gas-plasma, la distancia
boquilla-pieza y la velocidad del corte se pueden ajustar en las maquinas de corte
por plasma existentes en el mercado segn cada pieza a cortar. Su calidad varia en
funcin del control de esos parmetros para conseguir mejor acabado de las piezas
y mayor productividad.
GAS-PLASMA
Los principales gases que se utilizan como gases plasmgenos son, argn,
nitrgeno y aire, o mezcla de estos gases, en general se utiliza el nitrgeno por su
mejor comportamiento respecto a la calidad del corte y garantiza una durabilidad
de la boquilla. El chorro del gasplasma utilizado en el proceso se compone de
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dos zonas:
Zona envolvente, que es una capa anular fra sin ionizar que envuelve la
zona central. Al ser fra conseguimos refrigerar la boquilla, aislarla elctricamente
y confinar el arco de la regin de la columna-plasma.
La zona central, que se compone por dos capas, una perifrica constituida
por un anillo de gas caliente no suficientemente conductor y la columna de plasma
o el ncleo donde el gas-plasma presenta su ms alta conductividad trmica, la
mayor densidad de partculas ionizadas y las ms altas temperaturas, entre 10.000
y 30.000 C.
ARCO ELCTRICO
El arco generado en el proceso de corte por plasma se denomina arco
transferido. Como su propio nombre lo indica, el arco se genera en una zona y es
transferido a otra.
Cmo?
Por medio de un generador de alta frecuencia conseguimos generar un arco
entre el electrodo y la boquilla, este arco calienta el gas plasmgeno que hay en sualrededor y lo ioniza estableciendo un arco-plasma.
Gracias a la conductividad elctrica es transferido hasta la zona de corte,
mientras que el arco generado inicialmente, denominado arco piloto, se apaga
automticamente.
Una vez el arco-plasma est establecido, la pieza se carga positivamente
mientras el electrodo se carga negativamente, lo que hace mantener el arco-
plasma y cortar la pieza.En ocasiones podemos generar el arco-plasma acercando la boquilla a la
pieza. Este arco se denomina 'arco no transferido' y se genera entre el electrodo y
la boquilla que est conectada al lado positivo de la fuente de corriente a travs de
una resistencia.
Este tipo de arco se emplea ms en procesos de soldadura.
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TIPOS DE CORTE POR PLASMA
Corte por plasma de aire
Corte con inyeccin de oxigeno
Corte con doble flujo
Corte con inyeccin de agua
VENTAJAS RESPECTO AL PROCESO DE OXICORTE
El corte con plasma a diferencia del oxicorte, tiene un espectro de
aplicacin sobre materiales ms amplio.Especialmente se puede destacar la versatilidad para cortar metales de
espesores delgados, lo cual con oxicorte no sera posible.
Otras desventajas del oxicorte son la baja calidad de corte y el efecto
negativo sobre la estructura molecular, al verse afectada por las altas temperaturas
y metales ferrosos al cromo-niquel (aceros inoxidables), adems del aluminio y el
cobre.
Adicionalmente, el corte con plasma es un proceso que brinda mayorproductividad toda vez que la velocidad de corte es mayor, dependiendo del
espesor del material hasta 6 veces mayor, lo cual entrega una razn de coste-
beneficio mejor que el oxicorte.
Adems, con el corte por plasma conseguimos una mayor precisin y
limpieza en la zona de corte que con el oxicorte convencional.
NORMAS DE SEGURIDAD PARA LA SOLDADURA.
REGLAS DE SEGURIDAD EN LA SOLDADURA
1. Sea limpio y ordenado2. Suelde en lugares alejados de materiales inflamables
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3. Colquese el equipo completo de proteccin antes de empezar a soldar:evitara que los rayos del arco daen su vista, y que las chispas le
produzcan quemaduras
4. Cercirese que tanto las gafas blancas como las negras estn en buenascondiciones.
5. Suelde en lugares y sitios secos6. Suelde en lugares abiertos y con ventilacin adecuada en especial,
cuando suelde metales que despidan gases txicos.
7. Mantenga su equipo en buen estado8. Si la careta no tiene ventana mvil, utilice gafas de proteccin al picar
escoria. Es recomendable dejar enfriar la escoria pues as es ms fcil su
remocin
9. Suelde depsitos que han contenido gases inflamables, despus de haberlavado y limpiado perfectament