procesos de fabricación por unión de partes

TEMA 6

PROCESOS DE FABRICACIÓN POR UNIÓN DE PARTES

INDICE

1.- Introducción 2.- Características de la junta de soldadura. 3.- Procesos de soldadura. 3.1.- Soldadura por fusión 3.1.1.- Soldadura con arco eléctrico 3.1.2.- Soldadura por resistencia 3.1.3.- Soldadura con oxígeno y gas combustible 3.1.4.- Otros procesos de soldadura 3.2.- Soldadura en estado sólido 4.- Calidad de la soldadura 5.- Soldadura fuerte 6.- Soldadura blanda 7.- Uniones adhesivas

1.-Introducción Las construcciones mecánicas complejas resulta imposible obtenerlas en una sola

operación. Sin embargo pueden conseguirse a partir de un conjunto de elementos sencillos

que se unen entre sí.

Estas uniones pueden ser: a) Móviles o desmontables, cuando pueden separarse las distintas partes sin

deterioro (tornillos, pernos, tuercas…) Las principales ventajas de estos métodos de unión son su sencillez y el personal

menor cualificado. Además presentan facilidad de ensamble y desensamble

b) Fijas o permanentes, a este grupo pertenece la soldadura. Por lo general lasoldadura se realiza sobre partes hechas del mismo metal, pero también es posibleusar algunas operaciones para unir metales diferentes.

También en este grupo incluimos las uniones con adhesivos.

3.- Procesos de soldadura

PROCESOS DEUNIÓN DEPARTES

Ensamble mecánico

Adhesivos

UNIÓN PERMANENTE

UNIÓN NO PERMANENTE

SoldaduraSoldadura por fusión

Soldadura en estado sólido

Soldadura fuerte y blanda

1.-Introducción

La soldadura es un proceso de unión permanente de materiales en el cual sefunden las superficies de contacto de dos (o más) partes mediante la aplicaciónconveniente de calor o presión.

Muchos procesos de soldadura se obtienen solamente por calor, sin aplicarpresión, otros mediante una combinación de calor y presión y unosúnicamente por presión, sin aportar calor externo.

En algunos casos se agrega un material de aporte o relleno para facilitar lafusión.

La soldadura se asocia, normalmente con partes metálicas, pero el procesotambién se usa para unir plásticos. En este tema nos centraremos en el estudiode soldadura entre metales.

1.-Introducción

Ventajas: 1.- La permanencia de la unión. 2.- La resistencia a la corrosión de la unión. 3.- La resistencia mecánica, la unión puede ser incluso más fuerte que los materiales

originales, si utilizamos un metal relleno con mayores características resistentes yempleando las técnicas de soldadura adecuadas..

4.- Disminución de peso en relación con los otros métodos de unión. En un sentido, es una forma económica de unir componentes ya que los métodos

mecánicos de ensamble requieren alteraciones más complejas de las formas (porejemplo taladrado de orificios y adición de sujetadores como remaches o tuercas).

5.- La soldadura se realiza en diferentes instalaciones y en diversas industrias:muchas de las operaciones se ejecutan en las fábricas, pero los procesos de soldaduratradicionales se realizan también en lugares de construcción y en los talleres dereparación de automóviles, etc….

1.-Introducción Limitaciones: 1.- La mayoría de operaciones de soldadura se realizan de forma manual y son

elevadas en término de costo de mano de obra (trabajador especializado). 2.- Casi todas las operaciones implican el uso de mucha energía y por tanto son

peligrosAs. P.e: la soldadura con arco eléctrico emite radiación ultravioleta peligrosapara los ojos. Las chispas, salpicaduras de metal fundido, el humo y vapores aumentanlos riesgos. Deben usarse, máscaras con filtros, trajes especiales e instalacionesventiladas.

3.- Al producirse una unión permanente entre los componentes no permite eldesensamble adecuado, si fuera necesario para reparación o mantenimiento.

4.- La unión soldada puede padecer defectos que son difíciles de detectar,reduciendo la resistencia de la unión.

5.- Variación de propiedades en la zona de unión debido al calentamiento 6.- La zona de fusión es muy sensible a la contaminación por gases ambientales

Para elegir la aleación de soldadura para un trabajo determinado, se debe tener encuenta (el acero es la aleación metálica más utilizada en unión por soldadura):

1.- Que alguno de los elementos de la soldadura se difundan en el metal base yformen solución sólida con él.

• Si se forman compuestos intermetálicos, la unión resultaría frágil.

2.- La soldadura no debe disolver gases (H2) a la temperatura de trabajo, pues de locontrario resultaría porosa, al desprenderlos durante la solidificación.

3.- La temperatura de trabajo debe ser tal que no se produzcan alteracionesapreciables en la microestructura de los metales a unir.

• Si están en estado de recocido o normalizado, sólo puede producirse un ligerocrecimiento del grano.

• Si están endurecidos por trabajo en frío (acritud), la temperatura y el tiempo de trabajodeben ser los más bajos posibles para evitar el ablandamiento de las zonas próximasa la junta.

1.-Introducción

• Soldabilidad• La buena soldabilidad se caracteriza por la facilidad con que se obtiene el proceso

de soldadura, la ausencia de defectos en el proceso y la ductilidad y durezaaceptables en la unión soldada.

• Los factores que afectan a la soldabilidad:• 1.- El proceso de soldadura• 2.- Propiedades del metal base: afectan al rendimiento de la soldadura, e incluyen el

punto de fusión, la conductividad térmica…• Se puede pensar que un bajo punto de fusión es apropiado para soldar. El aluminio

funde con demasiada facilidad dificultando la soldadura.

1.-Introducción

• Los metales con elevada conductividad térmica, como el cobre, tienden atransferir el calor lejos de la zona de soldadura.

• Los metales de diferente naturaleza presentan problemas adicionales ya que laspropiedades mecánicas y físicas son muy diferentes, y pueden dar lugar a laaparición de grietas.

• 3.-Propiedades del metal de relleno.

• 4.- Condiciones de la superficie:• La humedad puede provocar porosidad en la zona de fusión.

• Los óxidos y otras películas sólidas en las superficies metálicas evitan un contactoadecuado e impiden la fusión.

1.-Introducción

1.-Introducción

Aplicaciones comerciales: La construcción (edificios, puentes…) Construcción naval. Industria aeronáutica y del espacio Automóviles y ferrocarriles. Producción de tuberías, calderas, tanques de almacenamiento.

1.- Introducción

Tipos de unión por soldadura Hay cinco tipos básicos de uniones para integrar dos partes de junta.

(a) Unión empalmada: las partes se encuentran en el mismo plano y se unen por losbordes.

(b) Unión de esquina: Las partes en una unión de esquina forman un ángulo recto. (c) Unión superpuesta: dos partes se sobreponen.

(d) Unión en T: una parte es perpendicular a otra en forma de T. (e) Unión de bordes: las partes están paralelas con al menos uno de sus bordes en

común.

2.- Características de la junta soldada por fusión Una junta soldada por fusión consta de varias zonas: 1.- Zona de fusión: consiste en una mezcla de metal de aporte y de metal base

que se ha fundido por completo. Se caracteriza por un alto grado dehomogeneidad entre los metales componentes y tiene lugar la formación degranos metálicos a partir de la fusión, mediante la nucleación de partículassólidas en la pared de fusión, recristalización, seguida por el crecimiento delgrano.

2.- Interface de soldadura: un estrecho límite que separa la zona de fusión de lazona afectada por el calor. Su composición es la del metal base puesto que nose ha mezclado con el metal de aporte.

2.- Características de la junta soldada por fusión

3.-Zona afectada por el calor: el metal ha experimentado temperaturasmenores a su punto de fusión aunque lo suficientemente altas paraproducir cambios microestructurales en el metal sólido. En general losefectos sobre las propiedades mecánicas son negativos, pudiéndose producirfallas.

4.- Zona de metal base no afectada: conforme aumenta la distancia de lazona de fusión, se alcanza esta zona en la que no ha ocurrido un cambiometalúrgico.

Procesos de soldadura


Ensamble mecánico

Adhesivos

UNIÓN PERMANENTE






Soldadura por fusión Utiliza calor para fundir

los metales base.En muchas se añade metalde aporte

Soldadura de estado sólido Utiliza presión o presión con calor

Con arco eléctrico

Por resistencia

Con oxígeno y gas combustible

Con haz de electrones

3.1.- Soldadura por fusión 3.1.1- Soldadura con arco eléctrico

La soldadura con arco eléctrico (SAC o AW del inglés arc welding) es elprocedimiento de soldadura por fusión más utilizado en el que la fuente de calorpara la fusión del metal base es un arco eléctrico que se produce entre el electrodoy el metal base.

La energía eléctrica para la soldadura por arco procede de un generador que suministrala corriente de intensidad y voltaje adecuados. Según la corriente que alimente el arco, losaparatos pueden ser de corriente continua (c.c) o de corriente alterna (c.a).

En la mayoría de los procesos de soldadura con arco eléctrico, se agrega un metalde aporte durante la operación para aumentar el volumen y fortalecer la unión soldada.

3.1.1- Soldadura con arco eléctrico

Conforme el electrodo se mueve a lo largo de la unión, el pozo de metal fundido sesolidifica de inmediato.

El movimiento que dirige al electrodo hacia el trabajo se consigue ya sea mediante unapersona que solda (soldadura manual) o por medios mecánicos (soldadura mecánica,automática o robótica).

Un problema de la soldadura manual con arco eléctrico es que la calidad de launión fundida depende de la habilidad del trabajador.

Los procesos de soldadura con arco eléctrico se pueden clasificar según loselectrodos utilizados: los electrodos se clasifican en consumible y no consumibles.


(a) Los electrodos consumibles : suministran el metal de aporte en la soldadura yestán disponibles en dos formas principales: varillas y alambres.

El arco eléctrico consume el electrodo durante el proceso de soldadura y éste seañade a la unión fundida como metal de relleno.

El problema con las varillas para soldadura es que deben cambiarse periódicamente,reduciendo el tiempo de arco eléctrico del soldador.

(b) Los electrodos no consumibles están hechos de tungsteno (o de carbono), loscuales resisten la fusión mediante el arco eléctrico.

A pesar de su nombre, un electrodo no consumible se desgasta gradualmente durante elproceso de soldadura, como cualquier herramienta de corte en el maquinado.

Cualquier metal de relleno que se utilice debe proporcionarse mediante un alambreseparado que se alimenta en el pozo de soldadura.


Protección del arco eléctrico: las altas temperaturas provocan que los metales quese unen reaccionen intensamente al oxígeno, nitrógeno e hidrógeno del aire,degradando seriamente las propiedades mecánicas de la unión.

La protección se logra cubriendo la punta del electrodo, el arco eléctrico y el pozo desoldadura fundida con un manto de gas (argón y helio) que inhibe la exposición delmetal soldado al aire.

También se puede añadir un fundente que es una sustancia usada para evitar laformación de óxidos y otros contaminantes no deseados o para disolverlos y facilitar suremonición.

Durante la soldadura el fundente se derrite y convierte en una escoria líquida quecubre la operación y protege el metal fundido.

La escoria se endurece después del enfriamiento y debe removerse con cincel y cepillo.


El fundente se puede aplicar: a.- Vaciando el fundente granular en la operación de soldadura (soldadura con

arco sumergido)

b.- Usando un electrodo de varilla cubierto con un material fundente, en elcual el recubrimiento se derrite durante la soldadura (soldadura con arco connúcleo fundente)

c.- Usando electrodos tubulares que contienen fundente en el núcleo el cualse libera conforme se consume el electrodo.


A.- Procesos con soldadura que usan electrodos consumibles

(a) Soldadura con arco protegido (SMAP o SMAW en inglés): Usa un electrodo consumible y consiste en una varilla de metal de aporte

recubierta con materiales químicos que proporcionan un fundente y protección. La composición del metal de aporte debe ser muy parecida a la del metal base. La desventaja proviene del uso de varillas de electrodos consumibles que deben

cambiarse periódicamente por el desgaste, reduciendo el tiempo del arcoeléctrico.

Otra limitación es el nivel de corriente que puede usarse, porque la longitud delelectrodo varía durante la operación y ésta afecta al calentamiento de la resistenciadel electrodo.

http://www.youtube.com/watch?v=n30YONFEv6I

3.1.1- Soldadura con arco eléctrico (b) Soldadura con arco eléctrico y gas (SMAEG o GMAW en inglés):

El electrodo es un alambre metálico desnudo consumible y la protección se proporcionainundando el arco eléctrico con un gas (argón y helio).

El alambre se alimenta en forma continua y automática desde una bobina a través de lapistola de soldadura.

Como se utilizan alambres de soldadura continuos en lugar de varillas, presenta una ventajaimportante en cuanto a tiempo de arco eléctrico cuando se realiza en forma manual. Prestándose porello a la automatización del proceso.

Otras ventajas son que no es necesario remover escoria (ya que no se usa fundente),velocidades de deposición más altas que con arco protegido y buena versatilidad.

Variedades: MIG (soldadura en gas inerte como el argón, helio: para aceros inoxidables,aluminio)o MAG (con gas activo como el CO2: para el acero simple y el hierro)

1.Dirección de la soldadura; 2.Tubo de contacto; 3. Hilo; 4. Atmósfera de gas protector5. Baño de fusión 6. Cordón de soldadura 7. Metal de base.

3.1.1- Soldadura con arco eléctrico (c) Soldadura con núcleo fundente: Es un variedad de la soldadura con arco protegido, con el propósito de superar las

limitaciones impuestas por el uso de electrodos en varillas.

El electrodo es un tubo consumible continuo que contiene fundente y otrosingredientes en su núcleo como desoxidantes y elementos de aleaciones. Elalambre con núcleo fundente es flexible y se proporciona a través de rollos.

Debido a la alimentación continua del electrodo presenta ventajas similares a lasoldadura anterior (s. arco eléctrico y gas).

Los gases que se emplean normalmente son el dióxido de carbono para acerossuaves, o mezclas de argón y dióxido de carbono para aceros inoxidables.

3.1.1- Soldadura con arco eléctrico (d) Soldadura con arco sumergido (SAS o SAW en inglés):

Utiliza un electrodo metálico, sin ningún recubrimiento, que desempeña el papel deconductor y de metal de aportación, es decir, usa un electrodo de alambre desnudocontinuo y el arco eléctrico se protege mediante una cobertura de fundente granular.

Se utiliza ampliamente en aceros, para vigas estructurales.

El fundente se introduce a la unión ligeramente adelante del arco de soldadura,mediante gravedad, desde un tanque alimentador.


El manto de fundente cubre por completo la operación de soldadura, evitandochispas y radiaciones que son muy peligrosas en otras operaciones desoldadura con arco eléctrico. Por tanto el operador no necesita usar la máscaraprotectora (aunque sí son necesarios los anteojos y la guantes).

La parte del fundente más cercana al arco se derrite y se mezcla con el metal dela soldadura fundido para remover impurezas, que después solidifican en la partesuperior de la unión soldada y forman una escoria en forma de vidrio.

http://www.youtube.com/watch?feature=fvwp&NR=1&v=k0v1VrjlRhc http://www.youtube.com/watch?NR=1&feature=endscreen&v=SQwjn6S8xf8

3.1.1- Soldadura con arco eléctrico B.- Procesos con soldadura que usan electrodos no consumibles

(a) Soldadura con tungsteno con arco eléctrico y gas (TIG o WIG): Utiliza un electrodo de tungsteno no consumible y un gas inerte para proteger el arco

eléctrico (mezclas de Ar/He o Ar/ H2). Puede desarrollarse con o sin metal de relleno. Cuando se utiliza un metal de aporte, éste se agrega al pozo de soldadura desde una varilla

separada, que se funde mediante el calor del arco eléctrico, en lugar de transferirse a través delarco eléctrico como un electrodo consumible.

Es aplicable a casi todos los metales, pero las aplicaciones más comunes incluyen metales noferrosos como el aluminio y ferrosos como el acero inoxidable.

El proceso TIG es más complicado que la técnica MIG, y requiere una tolerancia másrigurosa y se suele utilizar para soldar aceros inoxidables de pequeños espesores aunquese obtienen menores rendimientos, no produce temperaturas tan altas y por tanto da lugara menos deformaciones.

http://www.youtube.com/watch?v=0UowKtvXyKg

3.1.1- Soldadura con arco eléctrico (b) Soldadura por arco de plasma (SPA o PAW en inglés): Es una forma especial de la soldadura de tungsteno (TIG) con arco eléctrico y gas en la cual

se dirige un arco de plasma controlado al área de soldadura. Se coloca un electrodo de tungsteno dentro de una boquilla especialmente diseñada, que

concentra una corriente de gas inerte a alta velocidad (p.e argón y mezclas de helio ehidrógeno) dentro de la región del arco eléctrico.

El arco eléctrico calienta el gas a una temperatura suficiente para conseguir su ionización,separando así el elemento en iones y electrones.

La mayor ventaja del proceso PAW es que su zona de impacto es dos o tres veces inferior encomparación a la soldadura TIG, por lo que se convierte en una técnica óptima para soldarmetal de espesores pequeños

Se alcanzan temperaturas altísimas (28000ºC) por tanto pueden fundir cualquier tipo dematerial. Se utiliza por ejemplo para soldar aceros inoxidables

Las limitaciones son que no pueden soldar metales como el bronce, plomo y magnesio porlas temperaturas tan elevadas que se alcanzan y que el equipo es costoso.





Con arco eléctrico

Por resistencia



3.1.2- Soldadura por resistencia Grupo de procesos de soldadura por fusión que utiliza una combinación de

calor y presión para obtener una coalescencia, el calor se genera mediante unaresistencia eléctrica dirigida hacia el flujo de corriente en la unión que se va asoldar.

En comparación con la soldadura con arco eléctrico, la soldadura porresistencia no utiliza gases protectores, fundentes o metal de aporte y loselectrodos son no consumibles.

Los componentes incluyen las partes de trabajo que se van a soldar, doselectrodos opuestos, un medio para aplicar presión destinado a apretar laspartes entre los electrodos y un transformador de corriente alterna desde el cualse aplica una corriente controlada.

3.1.2- Soldadura por resistencia

El procedimiento consiste en mantener fuertemente unidas las superficies de laspiezas que se van a soldar, calentándolas a una temperatura tal que adquieran elestado pastoso.

En estas condiciones tiene lugar, a lo largo de toda la superficie de contacto, unadifusión recíproca de los átomos metálicos, produciendo una recristalización ycrecimiento de los granos, que facilita la unión.

La operación produce una zona de fusión entre las dos partes, denominadapepita de soldadura.

http://www.directindustry.es/prod/bihler/unidades-de-soldadura-por-resistencia-de-contactos-9212-259139.html

3.1.2- Soldadura por resistencia El éxito de la soldadura por resistencia depende tanto de la presión como del calor.

Las ventajas generales de este proceso son: 1.- No se requiere un metal de relleno 2.- Son posibles altas tasas de producción 3.- Se presta a la mecanización y automatización 4.- El nivel de preparación del operador es menor del que se requiere para la

soldadura con arco eléctrico.

Las limitaciones: 1.- El costo inicial del equipo es alto 2.- Los tipos de uniones que se pueden realizar están limitados a las uniones

sobrepuestas

3.1.2- Soldadura por resistencia A.- Procesos de soldadura por puntos (SPR o RSW en inglés): Es el proceso más importante de soldadura por resistencia. Se usa para producción

masiva de automóviles, aparatos domésticos, muebles metálicos y otros productoshechos con láminas metálicas.

La fusión se obtiene en una posición de las superficies de una unión superpuesta,mediante electrodos opuestos.

http://www.youtube.com/watch?v=CGzcK0JiV3c

3.1.2- Soldadura por resistencia

B.- Soldadura engargolada por resistencia (SER o RSEW en inglés): Es una variante de la soldadura de puntos. Los electrodos con forma de varilla de la soldadura de puntos se sustituyen con

ruedas giratorias y se hace una serie de soldadura de puntos sobrepuestas alo largo de la unión.

Aplicaciones industriales: producción de tanques de gasolina, silenciadores deautomóviles, …

3.1.2- Soldadura por resistencia C.- Soldadura por proyección (SP o RPW en ingles): La coalescencia ocurre en uno o más puntos de contacto relativamente pequeños en

las partes. Una de las partes que van a entrar en contacto se fabrican con dos puntos

grabados para entrar en contacto con la otra parte.

D.- Soldadura por ultrasonido (SU): La coalescencia ocurre gracias a una fuente de ultrasonidos.





Con arco eléctrico

Por resistencia



3.1.3- Soldadura con oxígeno y gas combustible En este tipo de procesos se queman diferentes combustibles mezclados con el

oxígeno para ejecutar la soldadura. Emplean varios tipos de gases combustibles como el acetileno, el propano, el

propileno…, los cuales representan la principal diferencia entre los procesos de estegrupo.

El proceso más importante es la soldadura con oxiacetileno, donde el acetilenoes el gas añadido al oxígeno para producir la combustión.

3.1.3.- Soldadura con oxígeno y gas combustible

Soldadura con oxiacetileno (SOA o OAW en inglés): Es un proceso de soldadura por fusión realizado mediante una flama de alta

temperatura a partir de la combustión del acetileno y el oxígeno. La flama se dirige mediante un soplete de soldadura. En ocasiones se agrega un metal de aporte, que normalmente está en forma de

varillas. El acetileno (C2H2) es el combustible más utilizado porque soporta temperaturas más

altas (hasta 3480 ºC).


La flama se produce mediante la reacción química del acetileno y el oxígeno en dosetapas:

1ª etapa: C2H2 + O2 2CO + H2 + calor

2ª etapa: 2CO + H2 + 1.5 O2 2CO2 + H2O + calor

Las dos etapas en (para proporción oxígeno/acetileno 1:1) son visibles en la flamaque emite el soplete y con esta proporción de gases se denomina flama neutral.

La reacción de la primera etapa se aprecia como el cono interno de la flama y tiene uncolor blanco brillante, y la segunda etapa se ve en la cubierta externa, y casi notiene color, posee matices que van del azul al naranja.

La temperatura máxima se alcanza en la punta del cono interno (zona azulada). Durante la soldadura, la cubierta externa se extiende y protege las superficies de

trabajo de la atmósfera. http://www.youtube.com/watch?v=EfGhi27euoA


Se pueden distinguir varios tipos de llama según la combinación de oxígeno yacetileno:

1.- Llama de acetileno puro: se obtiene cuando el acetileno sólo combustionacon el oxígeno del aire. Es de color amarillo/naranja intenso y es inserviblepara soldar

2.- Llama carburante: tiene dos partes una interior de color más intenso conforma punta dardo y una exterior (penacho) de color menos intenso que rodea aldardo. Se utiliza para soldar aluminio y fundiciones

3.- Llama neutra: se consigue con la misma cantidad de acetileno y deoxígeno. Se consigue esta llama haciendo coincidir el dardo de la llamacarburante con otro más pequeño situado en la boquilla del soplete. Se utilizapara soldar acero al carbono

4.- Llama oxidante: tiene mayor proporción de oxígeno que de acetileno. Seobtiene un dardo con tono azulado y un penacho más corto. Sólo es útil parasoldar latón





Con arco eléctrico

Por resistencia



3.1.4.- Otros procesos de soldadura por fusión A.- Soldadura con haz de electrones (SHE o EBH en inglés): Es un proceso de soldadura por fusión en el cual el calentamiento para el proceso

se proporciona mediante una corriente muy concentrada de electrones de altaintensidad que chocan contra la superficie de trabajo.

El proceso debe realizarse en una cámara al vacío para evitar que las moléculasde aire trastornen el haz de electrones.

Se pueden soldar cualquier tipo de metal, especialmente los que son difíciles desoldar por otros procedimientos como metales refractarios.

Aplicaciones en aeronáutica, aeroespacial, automóviles, nuclear.

3.1.4.- Otros procesos de soldadura por fusión B.- Soldadura con rayo láser (SRL o LBW en inglés): Es un proceso de fusión en el cual se obtiene la coalescencia mediante la energía

de un haz luminoso de emisiones de radiaciones enfocado a la unión que se va asoldar.

Se ejecuta con gases protectores como helio y argón para evitar la oxidación. Normalmente no se agrega metal de aporte. Produce acabados de gran calidad.



Ensamble mecánico

Adhesivos

UNIÓN PERMANENTE









Con forjaEn fríoCon rodillosPor difusión

Con arco eléctrico

Por resistencia



3.2.- Soldadura de estado sólido En los procesos de estado sólido la coalescencia de las superficies se obtiene

mediante presión solamente o por calor y presión combinados. Para algunos procesos de estado sólido, el tiempo también es un factor. No se añade metal de relleno o de aportación. En la mayoría de los procesos de soldadura de estado sólido se crea una unión

metalúrgica con muy poca o ninguna fusión de los metales base. La presencia de gases, aceites, barnices prohíbe tal proximidad por lo que será

importante eliminarlos.

Ventajas frente a la soldadura con fusión: al no ocurrir fusión no hay una zonaafectada por el calor, por lo que el metal que rodea la unión conserva sus propiedadesoriginales.

Limitaciones: estos procesos no son aplicables para unir metales distintos, por ladiferencia de propiedades entre ellos.

3.2.- Soldadura de estado sólido

A.- Soldado por forja Los componentes que se van a unir se calientan a altas temperaturas de trabajo y

después se forjan juntos por medio de un martillo u otro medio. Se requiere habilidad del artesano.

B.- Soldadura en frío (SF o CW en inglés) Se realiza aplicando alta presión entre las superficies en contacto limpias (pulido) a

temperatura ambiente.

Los metales a unir deben ser dúctiles. Se sueldan fácilmente el aluminio y elcobre.

Aplicaciones para fabricación de conexiones eléctricas.


C.- Soldadura con rodillos (SR o ROW en inglés):

Se aplica una presión mediante rodillos, bien con aplicación de calor(soldadura caliente con rodillos) o sin ella (soldadura en frío con rodillos).

Aplicaciones: revestimiento con acero inoxidable para conseguir resistenciaa la oxidación, producción de monedas, …


D.- Soldadura por difusión (SD o DFW en inglés) Resulta de la aplicación de calor y presión, por lo general en una atmósfera

controlada, el tiempo suficiente para que ocurran la difusión y la coalescencia. Las temperaturas están por debajo de la temperatura de fusión de los metales

y la deformación en la superficie es mínima. El mecanismo principal de coalescencia se lleva a cabo mediante la difusión

en estado sólido, que implica migración de átomos a través de la interfaseentre las superficies que hacen contacto.

Aplicaciones: industria aeronáutica, aeroespacial y nuclear. Limitación: el tiempo requerido puede variar de segundos a horas.

4.- Calidad de la soldadura

El propósito de cualquier proceso de soldadura es unir dos o más componentes enuna sola estructura. Por tanto, la integridad física de la estructura formada depende dela calidad de la soldadura.

La revisión se enfoca principalmente a la soldadura por arco eléctrico, elproceso más difundido. Así los defectos que podemos encontrar en una piezaque ha sido sometida a soldadura son:

1.- Tensiones residuales debido al calentamiento y enfriamiento rápidos en regioneslocalizadas de trabajo que producen expansiones y contracciones térmicas.

4.- Calidad de la soldadura 2.- Cuarteaduras: interrupciones tipo fractura en la soldadura misma o en el metal

base adyacente a la soldadura. Es el defecto más serio, ya que constituye unadiscontinuidad en el metal, disminuyendo la resistencia de la soldadura.

3.- Cavidades: porosidades debido a la presencia de gases que han quedadoatrapados durante la solidificación y contracciones formadas por el encogimientodurante la solidificación.

4.- Inclusiones sólidas: materiales sólidos no metálicos atrapados en el metal desoldadura. La forma más común son las inclusiones de escoria generada durante losdiferentes procesos de soldadura.

Microcuarteaduras en una gota de metal producidamediante arco electrodo con electrodo no consumible

4.- Calidad de la soldadura

5.- Fusión incompleta: una gota de soldadura en la cual no ocurre la fusión a través detoda la sección de la unión.

6.- Forma imperfecta: la soldadura debe tener un cierto perfil para un máximaresistencia.

Métodos de inspección: Inspección visual: el método más difundido, el operador busca en la soldadura

deformaciones, grietas, cavidades, y determina que tipo de prueba posterior requieren. Evaluación no destructiva: pruebas por líquidos penetrantes de contraste y

fluorescentes, prueba de partículas magnéticas (limitada a materialesferromagnéticos, como el hierro), prueba ultrasónica (los defectos se detectanmediante pérdidas en la transmisión del sonido)

Pruebas destructivas: incluyen pruebas mecánicas (tensión y cizalladura) ymetalúrgicas (micrografías)



Ensamble mecánico

Adhesivos

UNIÓN PERMANENTE





5.-Soldadura fuerte

Es un proceso de unión en el cual se funde un metal de aporte y se distribuyemediante acción capilar entre las de las partes metálicas que se van a unir. No sefunde el metal base.

En el proceso, el metal de aporte tiene una temperatura de fusión superior a 450ºC, pero menor que el punto de fusión de los metales base que van a unir. Portanto, en este tipo de soldadura no ocurre la fusión de los metales base, sólo se derriteel material de aporte.

Aplicaciones: Unir tubos y conductos en la industria automotriz, herramientas de corte,fabricación de joyería, industria de procesamiento químico, unión de tubos decalefacción.

5.-Soldadura fuerte Presenta las siguientes ventajas con respecto a la soldadura por fusión: 1.- Se puede unir cualquier metal, aunque sean diferentes.También es posible la

unión entre metales y materiales cerámicos convenientemente preparados. 2.- Algunos procesos se pueden realizar en forma más rápida y consistente. 3.- Permite unir paredes delgadas. 4.- En general, se requiere menor energía y calor, reduciéndose los problemas en la

zona afectada por el calor.

Las limitaciones son: 1.- La resistencia de la unión, por lo general, es menor que una unión por fusión. 2.- Las altas temperaturas de servicio pueden debilitar una unión por soldadura

fuerte. 3.- El color del metal en una unión con soldadura fuerte puede no coincidir con el

color de las partes del metal base.

5.-Soldadura fuerte El proceso de soldadura fuerte consta de las siguientes operaciones básicas:

1.- Diseño y ajuste de las piezas- Las superficies de unión deben diseñarse de formaque puedan resistir los esfuerzos que van a soportar.

Es importante la limpieza de las superficies a unir antes de empezar el proceso desoldadura fuerte, deben estar libres de óxidos, grasas y otros contaminantes.

2.- Calentamiento y aplicación del metal de aportación- En la mayoría de los casosantes del calentamiento se interpone entre las superficies a unir, el fundente y elmetal de aportación en forma de placas, alambre o polvos.

Una vez preparadas las piezas, se procede al calentamiento, teniendo en cuenta quehay que alcanzar una temperatura superior a la de fusión del metal de aportación,pero inferior a la de las piezas que se van a fundir.

3.- Enfriamiento- Mientras que el metal de aportación está en estado líquido, seejerce presión sobre las superficies que se van a unir. Hay que cuidar el enfriamientode modo que sea gradual para evitar grietas y tensiones.

4.- Limpieza- Una vez enfriadas las piezas, se eliminan con lima el exceso de soldadura.Si se ha utilizado fundente, para evitar corrosiones, hay que eliminarlo frotando con uncepillo y agua caliente, empleando agentes químicos.

http://www.youtube.com/watch?v=qFgXuSeZaOU

Los tipos de uniones son: (a) Empalmadas (b) Sobrepuestas

5.-Soldadura fuerte

5.-Soldadura fuerte

Los metales de aporte más comunes son el aluminio y silicio, cobre, cobre y cinc,oro y plata, aleaciones de níquel y aleaciones de plata.

Se aplican de diversas formas entre las que se incluyen alambres, varillas, láminas,polvos y pastas.

La temperatura de fusión de estos metales debe ser compatible con la del metalbase (menor a la del metal base) y deben presentar una alta fluidez.

Los fundentes tienen la misma misión que en la soldadura por fusión, sedisuelven, combinan e inhiben la formación de óxidos.

Las características de los fundentes son: baja temperatura de fusión, baja viscosidad yproteger la unión.

5.-Soldadura fuerte Los métodos más importantes de soldadura fuerte son:

1.- Soldadura con soplete: se aplica un fundente a las superficies de las partes y seusa un soplete para dirigir una flama contra el trabajo.

Después de que las áreas se calientan a una temperatura adecuada, se agrega elmetal de aporte a la unión, generalmente en forma de alambre o varilla.

Los combustibles utilizados son el acetileno, propano y otros gases, junto con el oxígeno yel aire.

El proceso se puede llevar a cabo de forma manual o mecanizada.

http://www.youtube.com/watch?v=GAzV0ICRcO4

5.-Soldadura fuerte 2.- Soldadura en horno: Se usa un horno para proporcionar calor a la soldadura fuerte y es más

conveniente para la producción media y alta.

3.- Soldadura por inducción: Utiliza una resistencia eléctrica para generar el calor necesario para la

soldadura.

4.- Soldadura por inmersión: El calentamiento se obtiene mediante un baño metálico fundido, donde el metal

de aporte fundido es el medio de calentamiento.

5.-Soldadura fuerte 5.- Soldadura infrarroja: Se usa el calor de una lámpara infrarroja de alta intensidad. El proceso, por lo general es más lento que los demás, y se limita a láminas delgadas

6.- Soldadura por fusión: Se usa para llenar una unión soldada por fusión. Se deposita una mayor cantidad de metal de aporte que en la soldadura fuerte y no

ocurre la acción capilar. La unión consiste enteramente en metal de aporte, el metal base no se funde y por

tanto no se derrite dentro de la unión como en el proceso de soldadura por fusiónconvencional.

La aplicación principal es el trabajo de reparación.

6.-Soldadura blanda

Es similar a la soldadura fuerte y se define como un proceso de unión de partes enel cual se funde un metal de aporte con un punto de fusión que no excede los 450ºC, y se distribuye mediante acción capilar entre las superficies.

Las superficies que se van a soldar deben limpiarse previamente para que estén libresde óxidos, grasas, etc.

Debe aplicarse un fundente y un metal de aporte denominado soldadura osoldante.

En algunas aplicaciones el soldante se calienta previamente en una o ambassuperficies, en un proceso que se denomina estañado, sin tener en cuenta si lasoldadura contiene o no estaño.

6.-Soldadura blanda

La aplicación industrial más importante de la soldadura blanda es el ensambleelectrónico.

La función principal de la unión con soldadura blanda es proporcionar unatrayectoria eléctricamente conductiva entre las dos partes que se unen.

La técnica de este tipo de soldadura consta de las operaciones básicas siguientes:

1.- Forma y ajuste de las piezas- Como la soldadura penetra por capilaridad entre lassuperficies a unir, cuanto menor sea la separación entre ellas, mayor será lapenetración.

2.- Limpieza de las superficies- Se puede efectuar por métodos mecánicos (limado,esmerilado…) o químicos (decapado o desengrasado), según la naturaleza de lasuciedad adherida. Así, por ejemplo las capas de pintura, óxido, suciedad, etc, seeliminan por métodos mecánicos.

6.-Soldadura blanda 3.- Aplicación del fundente- Una vez que las superficies están limpias y las partes que

se van a soldar suficientemente sujetas, se deposita entre ellas el fundente, que ejerce suacción cuando se calienta con el soldador.

4.- Calentamiento- Las zonas afectadas por la soldadura tienen que calentarse a unatemperatura ligeramente superior a la de fusión del metal.

5.- Enfriamiento- Mientras que el metal de aportación está en estado líquido, se ejercepresión sobre las superficies que se van a unir. El enfriamiento no debe ser brusco.

6.- Limpieza- Cuando se emplean fundentes salinos, para evitar corrosiones, hay queeliminarlos completamente frotándola con un cepillo y lavándola con agua caliente. Confundentes no corrosivos no es necesaria esta operación.

http://www.youtube.com/watch?v=AG09Q2NJmYk

6.-Soldadura blanda

Las ventajas que presenta la soldadura blanda: 1.- Menor energía en comparación con la soldadura fuerte y de fusión 2.- Se cuenta con diversos modos de calentamiento 3.- Buena conductividad eléctrica y térmica 4.- Fácil de trabajar y reparar.

Las limitaciones más importantes: 1.- Baja resistencia de la unión 2.- Posible debilitamiento o fusión de la unión en servicios de temperatura elevada.

6.-Soldadura blanda Al igual que para la soldadura fuerte, las uniones de soldadura blanda están

limitadas a los tipos empalmados y sobrepuestos, aunque no deben utilizarseuniones empalmadas en aplicaciones que soportan carga.

En las uniones mecánicas con soldadura blanda de partes de láminasmetálicas, los bordes de las láminas frecuentemente se doblan y entrelazanantes de soldar, para aumentar la resistencia de la unión.

Soldadura blanda por empalme de hilos de cobre en un cable

6.-Soldadura blanda

Los materiales usados en la soldadura blanda son las soldaduras y losfundentes:

(a) Las soldaduras: casi todas son aleaciones de estaño y plomo, dado que ambosmetales tienen bajos puntos de fusión.

Como el plomo es venenoso su porcentaje se minimiza. En ocasiones se utilizan la plata y el antimonio.

6.-Soldadura blanda (b) Fundentes: 1.- Deben eliminar las películas de óxido de las superficies 2.- Evitar la oxidación durante el calentamiento y promover la humidificación de las

superficies. 3.- Ser fáciles de desplazar mediante la soldadura. 4.- Dejar un residuo que no sea corrosivo.

Se clasifican como: 1.-Orgánicos: están hechos de resina o ingredientes solubles en agua (alcoholes, ácidos

orgánicos…) y facilitan la limpieza después de la sodadura. Se usan para conexioneseléctricas y electrónicas.

2.-Inorgánicos: formados por ácidos inorgánicos (cloruros de zinc y amonio), se usanpara obtener fundentes rápidos y activos.

6.-Soldadura blanda

Métodos para la soldadura blanda: Muchos métodos son iguales a los que se utilizan en soldadura fuerte, pero se

requieren temperaturas más bajas. Otros métodos que no se utilizan en la soldadura fuerte son:

1.- Soldadura blanda manual: se ejecuta de forma manual usando hierro caliente.

2.- Soldadura blanda en olas: es una técnica mecanizada que permite soldarmúltiples alambres de plomo en un tablero de circuitos impresos. Donde untransportador sujeta el tablero de circuitos impresos por los lados de maneraque la parte inferior quede expuesta a los siguientes pasos del procesamiento.

6.-Soldadura blanda

3.- Soldadura blanda por reflujo: usado extensamente en electrónica para ensamblarcomponentes montados en superficies de tableros de circuitos impresos.

En el proceso una pasta para soldadura que consiste en polvos de soldadura seaplica a puntos en el tablero donde se van a hacer contactos eléctricos entre loscomponentes montados en la superficie.

Posteriormente los componentes se colocan en los puntos de la pasta y el tablerose calienta para fundir el soldante, formando uniones mecánicas y eléctricasentre las puntas de los componentes y el cobre en el tablero de circuitos.



Ensamble mecánico

Adhesivos

UNIÓN PERMANENTE





7.- Uniones adhesivas

La unión con adhesivos es un proceso de unión en el cual se usa un material derellenador (adhesivo) par mantener unidas dos o más partes muy cercanas.

Los adhesivos tienen un amplio rango de aplicaciones de unión y sellado paraintegrar materiales similares y diferentes, como metales, plásticos, cerámicos,madera, papel…

El adhesivo es una sustancia no metálica, generalmente un polímero.

Generalmente las uniones con adhesivos no son tan fuertes como las que sehacen con soldadura por fusión, soldadura fuerte y blanda.

http://www.interempresas.net/MetalMecanica/FeriaVirtual/Videos-Bollhoff-S-A-1942.html?TV=,10001839


Los adhesivos se clasifican: 1.- Naturales: derivados de fuentes naturales (almidón, colágeno…) y se limitan a

aplicaciones de baja tensión como libros, muebles… 2.- Orgánicos: se basan fundamentalmente en el silicato de sodio y el oxicloruro

de magnesio. Su costo es bajo pero también lo es su resistencia. 3.- Sintéticos: constituye la categoría más importante en la manufactura, incluyen

diversos polímeros termoplásticos.

Las aplicaciones industriales principales son las industrias automotriz, aeronáutica,eléctrica, construcción, calzado, muebles…

7.- Uniones adhesivas El proceso de las aplicaciones adhesivas incluyen los siguientes pasos

generales:

1.- Preparación de la superficie: para que una unión adhesiva tenga éxito, lassuperficies de las partes deben estar extremadamente limpias.

Para los metales se usa normalmente el desengrasamiento por vapor o la limpiezacon disolventes, pulido .

Para los materiales no metálicos, disolventes o se atacan químicamente. Es importante realizar los procesos de pegado lo más pronto posible después de

estos tratamientos.

Algunos diseños de uniones mediante adhesivos


2.- Métodos de aplicación: La aplicación se obtiene de diversas formas: (a) Aplicación en brocha y rodillos manuales (b) Por flujo y aspersión: se utilizan pistolas de flujo alimentadas a presión (d) Con aplicadores automáticos como surtidores controlados de forma manual.

Las ventajas de las uniones adhesivas son: (a) El proceso es aplicable a una amplia variedad de materiales. (b) Es posible unir partes de tamaños diferentes. (c) La unión ocurre en toda el área de la unión y no sólo en puntos separados.

Aplicación del adhesivo mediante rodillos


Las limitaciones principales son:

(a) Las uniones no son tan fuertes como con otros métodos

(b) Las temperaturas de servicio son limitadas.

(d) Son muy importantes la limpieza y la preparación de las partes antes de aplicarel adhesivo.

(e) El tiempo requerido puede imponer un límite sobre las velocidades deproducción.

(f) La inspección de la unión adherida es difícil de realizar.

Bibliografía M.P. Groover: Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, Procesos y

Sistemas; Editorial: Pearson/Prentice Hall

procesos de fabricación por unión de partes

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