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10. SOLDADURA 10.1 La soldadura. Soldar es el proceso de unir o juntar metales, ya sea que se calientan las piezas de metal hasta que se fundan y se unan entre sí o que se calienten a una temperatura inferior a su punto de fusión y se unan o liguen con un metal fundido como relleno. Otro método es calentarlas hasta que se ablanden lo suficiente para poder unirlas con un martillo a presión. 10. 2. HISTORIA DE LA SOLDADURA. Es difícil obtener una relación exacta del perfeccionamiento de la soldadura y de las personas que participaron, porque se estaban efectuando muchos experimentos y técnicas de soldadura en diferentes países y al mismo tiempo. Aunque el trabajo de los metales y la unión de los mismos datan de hace siglos, tal parece que la soldadura, tal como la conocemos en la actualidad, hizo su aportación alrededor del año 1900. La historia de la soldadura no estaría completa sin mencionar las contribuciones realizadas por los antiguos metalúrgicos. En el tiempo del Imperio Romano ya se habían desarrollado algunos procesos, los principales eran soldering brazing y la forja. 10.3. FUNDENTES PARA LA SOLDADURA. 10.3.1. Tipos y usos de fundentes: Clasificación según sus efectos operacionales: Los fundentes también se clasifican según su efecto en los resultados finales de la operación de soldadura, existen dos categorías en este sentido y son los Activos y los Neutros: Activos: Los fundentes activos son aquellos que causan un cambio sustancial en la composición química final del metal de soldadura cuando el voltaje de soldadura (y por consiguiente la cantidad de Fundente) es cambiado. Los fundentes fundidos generalmente aportan grandes cantidades de Magnesio y Silicio al material de aporte, incrementando la resistencia, pero cuando se usa fundente activo para hacer soldaduras de multifases, puede ocurrir una excesiva acumulación de estos componentes resultando en una soldadura muy vulnerable a las grietas y las fracturas, los fundentes activos deben ser usados

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Page 1: Soldadura 1

10. SOLDADURA

10.1 La soldadura.

Soldar es el proceso de unir o juntar metales, ya sea que se calientan las piezas

de metal hasta que se fundan y se unan entre sí o que se calienten a una

temperatura inferior a su punto de fusión y se unan o liguen con un metal

fundido como relleno.

Otro método es calentarlas hasta que se ablanden lo suficiente para poder

unirlas con un martillo a presión.

10. 2. HISTORIA DE LA SOLDADURA.

Es difícil obtener una relación exacta del perfeccionamiento de la soldadura y de

las personas que participaron, porque se estaban efectuando muchos

experimentos y técnicas de soldadura en diferentes países y al mismo tiempo.

Aunque el trabajo de los metales y la unión de los mismos datan de hace siglos,

tal parece que la soldadura, tal como la conocemos en la actualidad, hizo su

aportación alrededor del año 1900.

La historia de la soldadura no estaría completa sin mencionar las contribuciones

realizadas por los antiguos metalúrgicos.

En el tiempo del Imperio Romano ya se habían desarrollado algunos procesos,

los principales eran soldering brazing y la forja.

10.3. FUNDENTES PARA LA SOLDADURA.

10.3.1. Tipos y usos de fundentes:

Clasificación según sus efectos operacionales:

Los fundentes también se clasifican según su efecto en los resultados finales de

la operación de soldadura, existen dos categorías en este sentido y son los

Activos y los Neutros:

Activos: Los fundentes activos son aquellos que causan un cambio sustancial

en la composición química final del metal de soldadura cuando el voltaje de

soldadura (y por consiguiente la cantidad de Fundente) es cambiado. Los

fundentes fundidos generalmente aportan grandes cantidades de Magnesio y

Silicio al material de aporte, incrementando la resistencia, pero cuando se usa

fundente activo para hacer soldaduras de multifases, puede ocurrir una excesiva

acumulación de estos componentes resultando en una soldadura muy

vulnerable a las grietas y las fracturas, los fundentes activos deben ser usados

Page 2: Soldadura 1

limitadamente en las soldaduras con pasos múltiples, especialmente sobre oxido

y escamas metálicas, un cuidado especial en la regulación del voltaje es

recomendado cuando se usa este tipo de fundentes en el procedimiento de

soldadura con pasos múltiples para evitar la saturación de Magnesio y Silicio, en

líneas generales, no es recomendado el uso de fundentes activos en soldaduras

de pasos múltiples en laminas de un diámetro superior a los 25 Mm. (1″).

Neutros: Como su clasificación misma lo dice este tipo de fundentes no causan

cambios significativos en la composición química del metal de aporte, ni

siquiera con variaciones de voltaje.

Los fundentes neutros no afectan la fuerza de la soldadura indiferentemente al

voltaje o numero de pases de soldadura que se apliquen. Como regla general, los

fundentes neutros deben ser parte de las especificaciones de las soldaduras con

pases múltiples.

El fundente: Entre las principales funciones del fundente para la soldadura de

arco sumergido podríamos enumerar las siguientes:

Protege la soldadura fundida de la interacción con la atmósfera.

- Limpia y desoxida la soldadura fundida

-Ayuda a controlar las propiedades químicas y mecánicas del metal de aporte en

la soldadura.

- Existen dos métodos importantes para elaborar los fundentes, Granulados y

fundido.

Uso de los fundentes:

El uso de estos es para fundir diferentes metales, entre ellos el plomo, el cobre,

es muy utilizado en los sistemas de soldaduras, El éxito de la soldadura depende

en gran parte del fundente. El mismo evita la oxidación durante el proceso de

soldadura, reduce los óxidos ya formados y disminuye la tensión superficial del

material de aporte.

TABLA DE MATERIALES UTILIZADOS COMO COMPONENTES DE

LOS FUNDENTES:

NOMBRE FORMULA NOMBRE FORMULA

Calcita CaCO3 Hierro Fe

Cordindón Al2O3 Óxido cálcico CaO

Criolita Na3AlF6 Magnesita MgCO3

Page 3: Soldadura 1

Dolomita CaMg(CO3)2 Periclasa MgO

Ferosilicio FeSi2 Cuarzo SiO2

Fluorita CaF2 Rhodenita MnSiO3

Hausmanita Mn3O4

Hay diferentes tipos de fundente cada uno para la diferente clase de soldadura

Fundente líquido para la soldadura blanda a:

Base de cloruro de Zinc.

Fundente en pasta para la soldadura:

Blanda a base de cloruro de Zinc.

10.4. ELEMENTOS PARA LA SOLDADURA:

-Soplete: Es un aparato tubular en el que se inyecta por uno de sus extremos

una mezcla de oxígeno y un gas combustible, acetileno, hidrógeno, etc., que al

salir por la boquilla del extremo opuesto produce una llama de alto potencial

calórico, utilizada para soldar o cortar metales. El operario que maneja el

soplete lleva la cara y las manos protegidas.

Su uso: Es utilizado con regularidad en este oficio para soldar y calentar piezas,

aunque también es requerido a la hora de cortar.

Su función: La función de un soplete es mezclar y controlar el flujo de gases

necesarios para producir una llama Oxigas. Un soplete consiste de un cuerpo

con dos válvulas de entrada, un mezclador, y una boquilla de salida. Mejorando

la versatilidad puede disponer de un equipo de soldadura, y corte solo con el

cambio de algunos elementos sobre un rango común.

También el soplete tiene la función de dosificar los gases, mezclarlos y dar a la

llama una forma adecuada para soldar.

Tipos de sopletes:

Soplete de Soldadura: Estos se clasifican, en dos tipos, conforme a la forma de

mezcla de los gases.

Soplete tipo mezclador

Soplete tipo inyector

Page 4: Soldadura 1

-Soplete mezclador: Este tipo también llamado de presión media, requiere

que los gases sean suministrados a presiones, generalmente superiores a 1 psi

(0.07 kg/cm2). En el caso del acetileno, la presión a emplear, queda restringida

entre 1 a 5 psi (0.07 a 1.05 kg/cm2) por razones de seguridad. El oxígeno,

generalmente, se emplea a la misma presión pre ajustada para el combustible.

-Soplete tipo inyector: Este tipo de soplete trabaja a una presión muy baja de

Acetileno, inferior en algunos casos a 1 psi (0.07 kg/cm2). Sin embargo, el

oxígeno des suministrado en un rango de presión desde 10 a 40 psi (0.7 a 2.8

kg/cm2), aumentándose necesariamente en la medida que el tamaño de la

boquilla sea mayor. Su funcionamiento se basa en que el oxigeno aspira el

acetileno y lo mezcla, antes de que ambos gases pasen a la boquilla. [1]

10.5. TIPOS DE SOLDADURA:

10.5.1. Soldadura (MIG/MAG ó GMAW).

Este procedimiento, conocido también como soldadura MIG/MAG, consiste en

mantener un arco entre un electrodo de hilo sólido continuo y la pieza a soldar.

Tanto el arco como el baño de soldadura se protegen mediante un gas que puede

ser activo o inerte. El procedimiento es adecuado para unir la mayoría de

materiales, disponiéndose de una amplia variedad de metales de aportación.

Descripción del proceso de soldadura MIG/MAG:

La soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible es un

proceso en el que el Arco se establece entre un electrodo de hilo continuo y la

pieza a soldar, estando protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte

(proceso MIG) o por un gas activo (proceso MAG).

En la siguiente figura se indican los elementos más importantes que intervienen

en el proceso:

Page 5: Soldadura 1

El proceso puede ser:

Fig. 1. Soldadura MIG. [2]

SEMIAUTOMÁTICO: La tensión de arco, la velocidad de alimentación del

hilo, la intensidad de soldadura y el caudal de gas se regulan previamente. El

avance de la antorcha de soldadura se realiza manualmente.

AUTOMÁTICO: Todos los parámetros, incluso la velocidad de soldadura, se

regulan previamente, y su aplicación en el proceso es de forma automática.

ROBOTIZADO: Todos los parámetros de soldeo, así como las coordenadas

de localización de la junta a soldar, se programan mediante una unidad

específica para este fin. La soldadura la efectúa un robot al ejecutar esta

programación.

Este tipo de soldadura se utiliza principalmente para soldar aceros de bajo y

medio contenido de carbono, así como para soldar acero inoxidable, aluminio y

otros metales no férricos y tratamientos de recargue.

Page 6: Soldadura 1

A continuación podemos observar los elementos más importantes que

intervienen en el proceso:

Fig.2. Proceso: 1. Dirección de la soldadura 2. Tubo de contacto 3. Hilo 4. Gas

protector 5. Soldadura 6 y 7. Piezas a unir. [3]

Ventajas de soldadura MIG/MAG:

Las principales ventajas que ofrece el proceso MIG/MAG son:

Se puede soldar en todas las posiciones

Ausencia de escoria para retirar

Buena apariencia o acabado (pocos salpicados)

Poca formación de gases contaminantes y tóxicos

Soldadura de buena calidad radiográfica

Soladura de espesores desde 0,7 a 6 mm sin preparación de bordes

Proceso semiautomático o automático (menos dependiente de la habilidad

de operador)

Alta productividad o alta tasa de metal adicionado (principal ventaja)

Las principales bondades de este proceso son la alta productividad y

excelente calidad; en otras palabras, se puede depositar grandes cantidades

de metal (tres veces más que con el proceso de electrodo revestido), con una

buena calidad.

Page 7: Soldadura 1

Polaridad: Lo más normal es que en las máquinas de hoy en día se trabaje con

polaridad inversa o positiva (la pieza al negativo y el hilo de soldadura al

positivo. En algunos casos concretos en los que se requiera mayor temperatura

en la pieza que en el hilo se utilizan la polaridad directa o negativa ya que los

electrones siempre van de polo negativo al positivo produciéndose un mayor

aumento de temperatura en este último.

Constitución equipo de soldadura MIG/MAG: Las máquinas del tipo

estándar están formadas por diferentes elementos para poder llevar a cabo la

soldadura MIG/MAG.

Fig. 3.

Maquina de soldadura MIG/MAG. [4]

Un proceso relacionado, la SOLDADURA DE ARCO DE NÚCLEO

FUNDENTE(FCAW), usa un equipo similar al MIG pero utiliza un alambre

que consiste en un electrodo de acero rodeando un material de relleno en polvo.

Este alambre nucleado es más costoso que el alambre sólido estándar y puede

generar humos y/o escoria, pero permite incluso una velocidad más alta de

soldadura y mayor penetración del metal.

Page 8: Soldadura 1

Fig. 4. Soldadura de arco de núcleo fundente. [5]

Hilos o alambres de soldadura: En la soldadura MIG/MAG, el electrodo

consiste en un hilo macizo o tubular continuo de diámetro que oscila entre 0,8

y 1,6 mm. Los diámetros comerciales son 0,8; 1,0; 1,2; y 1,6 mm, aunque no es

extraño encontrarse en grandes empresas con el empleo de diámetros

diferentes a estos, y que han sido hechos fabricar a requerimiento expreso. En

ciertos casos de soldeo con fuerte intensidad, se emplea hilo de 2,4 mm de

diámetro.

Debido a la potencia relativamente elevada empleada en la soldadura bajo gas

protector, la penetración del material en el metal de base es también alta. La

penetración está pues, en relación directa con el espesor del material de base y

con el diámetro del hilo utilizado. El efecto de la elección de un diámetro de hilo

muy grande, es decir, que exija para su fusión una potencia también elevada,

producirá una penetración excesivamente grande, y por esta causa se puede

llegar a atravesar o perforar la pieza a soldar. Por contra, un hilo de diámetro

demasiado pequeño, que no admite más que una potencia limitada, dará una

penetración poco profunda, y en muchos casos una resistencia mecánica

insuficiente.

Se presenta enrrollado por capas en bobinas de diversos tamaños. El hilo suele

estar recubierto de cobre para favorecer el contacto eléctrico con la boquilla,

disminuir rozamientos y protegerlo de la oxidación.

En general, la composición del hilo macizo suele ser similar a la del material

base; no obstante, para su elección, debe tenerse en cuenta la naturaleza del gas

protector, por lo que se debe seleccionar la pareja hilo-gas a conciencia.

Page 9: Soldadura 1

Los hilos tubulares van rellenos normalmente con un polvo metálico o con flux,

o incluso con ambos. El relleno con polvo metálico, aparte de que puede aportar

algún elemento de aleación, mejora el rendimiento gravimétrico del hilo.

Gases de protección: En la soldadura MIG (Metal Inert Gas), el gas que

actúa como protección es inerte, es decir, que no actúa de manera activa en el

propio proceso, y por tanto, muy estable. En contrapartida, en la soldadura

MAG (Metal Activ Gas), el gas de protección se comporta como un gas inerte a

efectos de contaminación de la soldadura, pero, sin embargo, interviene

termodinámicamente en ella. [6] En efecto, en las zonas de alta temperatura del

arco, el gas se descompone absorbiendo calor, y se recompone inmediatamente

en la base del arco devolviendo esta energía en forma de calor.

10.5.2. SOLDADURA TIG.

La soldadura de arco, tungsteno y gas (GTAW), o la soldadura TIG (Tungsten

Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente de

tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un

2%. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410

°C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se

desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la protección del

arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos.

Se utiliza gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la

posibilidad de contaminación de la soldadura por el oxígeno y nitrógeno

presente en la atmósfera

Características y ventajas del sistema TIG:

No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza posterior en la

soldadura

No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al no circular metal de aporte a

través del arco

Brinda soldaduras de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsión

Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección gaseosa, el área

de soldadura es claramente visible

El sistema puede ser automatizado, controlando mecánicamente la pistola

y/o el metal de aporte

Las soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la

corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales.

Equipo:

Page 10: Soldadura 1

El equipo para sistema TIG consta básicamente de:

Fuente de poder

Unidad de alta frecuencia

Pistola

Suministro gas de protección

Suministro agua de enfriamiento

La pistola asegura el electrodo de tungsteno que conduce la corriente, el que

está rodeado por una boquilla de cerámica que hace fluir concéntricamente

el gas protector.

La pistola normalmente se refrigera por aire. Para intensidades de corriente

superiores a 200 A. Se utiliza refrigeración por agua, para evitar

recalentamiento del mango.

Aplicaciones típicas:

Soldeo de la primera pasada de tuberías de aceros aleados, aceros

inoxidables y aleaciones de Níquel.

Soldeo de equipos de Al, Ti y aleaciones de Ni.

Soldeo de tubos a la placa de los intercambiadores de calor

Soldeo interno de reactores de urea en acero inoxidable y Ti.

Page 11: Soldadura 1

Fig. 5. Soldadura TIG. [7]

10.5.3. SOLDADURA POR ARCO PLASMA.

Es conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), y utiliza los

mismos principios que la soldadura TIG, por lo que puede considerarse como

un desarrollo de este último proceso. Sin embargo, tanto la densidad energética

como las temperaturas son en este proceso mucho más elevadas ya que el estado

plasmático se alcanza cuando un gas es calentado 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

Page 12: Soldadura 1

inferior en comparación a la soldadura TIG, por lo que se convierte en una

técnica óptima para soldar metal de espesores pequeños.

En la soldadura por plasma la energía necesaria para conseguir la ionización la

proporciona el arco eléctrico que se establece entre un electrodo de tungsteno y

el metal base a soldar. Como soporte del arco se emplea un gas, generalmente

argón puro o en ciertos casos helio con pequeñas proporciones de hidrógeno,

que pasa a estado plasmático a través del orificio de la boquilla que estrangula el

arco, dirigiéndose al metal base un chorro concentrado que puede alcanzar los

28.000 ºC. El flujo de gas de plasma no suele ser suficiente para proteger de la

atmósfera al arco, el baño de fusión y al material expuesto al calentamiento. Por

ello a través de la envoltura de la pistola se aporta un segundo gas de protección,

que envuelve al conjunto.

La soldadura por plasma – PAW – se presenta en tres modalidades

1. Soldadura micro plasma, con corrientes de soldadura desde 0.1 A. Hasta 20

A.

2. Soldadura por fusión metal a metal, con corrientes de soldadura desde 20 A.

Hasta 100 Amp.

3. Soldadura Keyhole, por encima de los 100 Amp. En el cual el arco plasma

penetra todo el espesor del material a soldar.

Principalmente, se utiliza en uniones de alta calidad tales como en construcción

aeroespacial, plantas de procesos químicos e industrias petroleras.

Fig. 6. Boquilla de la soldadura por plasma. [8]

Page 13: Soldadura 1

Fig. 7. Representacion de

la soldarura por Plasma. [9]

Fuentes:

ASM HANDBOOK VOLUME. WELDING BRAZERING AND SOLDERING

10.5.4. SOLDADURA POR ARCO.

Fundamentos:

El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la

creación y mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica

llamada electrodo, y la pieza a soldar. El electrodo recubierto está constituido

por una varilla metálica a la que se le da el nombre de alma o núcleo,

generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias

no metálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según las

características que se requieran en el uso. El revestimiento puede ser básico,

butílico y celulósico. Para realizar una soldadura por arco eléctrico se induce

una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual se

ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el

circuito. El calor del arco funde parcialmente el material de base y funde el

material de aporte, el cual se deposita y crea el cordón de soldadura.

La soldadura por arco eléctrico es utilizada comúnmente debido a la facilidad de

transporte y a la economía de dicho proceso.

Page 14: Soldadura 1

Fig. 8. Soldadura Por Arco. [10]

-Plasma: Está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van

del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al

negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme

pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que

ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la

mayor temperatura del proceso.

-Llama: Es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que

éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor

por la combustión del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su

forma cónica.

-Baño de fusión: La acción calorífica del arco provoca la fusión del material,

donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo,

provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado.

Cráter: Surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y

profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo.

-Cordón de soldadura: Está constituido por el metal base y el material de

aportación del electrodo y se pueden diferenciar dos partes: la escoria,

compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificación y que

posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del

material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí.

-Electrodo: Son varillas metálicas preparadas para servir como polo del

circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven

también como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta

por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El

recubrimiento en los electrodos tiene diversa funciones, éstas pueden resumirse

en las siguientes:

Page 15: Soldadura 1

-Función eléctrica del recubrimiento

-Función física de la escoria

-Función metalúrgica del recubrimiento

10.5.5. SOLDADURA POR ARCO MANUAL CON ELECTRODOS

REVESTIDOS.

La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, en

inglés Shield Metal Arc Welding (SMAW) o Manual Metal Arc

Welding (MMAW), es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y un

electrodo metálico recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo

hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo

funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera

adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el

núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material base. Además los

aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy

fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida

procedente de la fusión del recubrimiento del arco. La escoria flota en la

superficie y forma, por encima del cordón de soldadura, una capa protectora del

metal fundido.

Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será

necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de

dos piezas: el alma y el revestimiento.

El alma o varilla es alambre (de diámetro original 5.5 mm) que se comercializa

en rollos continuos. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa

mecánicamente (a fin de eliminar el óxido y aumentar la pureza) y

posteriormente lo trefila para reducir su diámetro.

El revestimiento se produce mediante la combinación de una gran variedad de

elementos (minerales varios, celulosa, mármol, aleaciones, etc.)

convenientemente seleccionados y probados por los fabricantes, que mantienen

el proceso, cantidades y dosificaciones en riguroso secreto.

La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está regulada por AWS

(American Welding Society), organismo de referencia mundial en el ámbito de

la soldadura.

Page 16: Soldadura 1

Este tipo de soldaduras pueden ser efectuados bajo corriente tanto continua

como alterna. En corriente continua el arco es más estable y fácil de encender y

las salpicaduras son poco frecuentes; en cambio, el método es poco eficaz con

soldaduras de piezas gruesas. La corriente alterna posibilita el uso de electrodos

de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a mayor escala también aumenta.

En cualquier caso, las intensidades de corriente oscilan entre 10 y

500 amperios.

El procedimiento es excelente para trabajos, reparación, fabricación y

construcción. Además, la soldadura SMAW es muy versátil. Su campo de

aplicaciones es enorme: casi todos los trabajos de pequeña y mediana soldadura

de taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar metal de casi

cualquier espesor y se pueden hacer uniones de cualquier tipo.

Sin embargo, el procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se

presta para su automatización o semi-automatización; su aplicación es

esencialmente manual. La longitud de los electrodos es relativamente corta: de

230 a 700 mm. Por tanto, es un proceso principalmente para soldadura a

pequeña escala.

10.5.6. SOLDADURA POR ELECTRODO NO CONSUMIBLE

PROTEGIDO.

En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección un chorro de gas

que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso

de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas.

La soldadura por electrodo no consumible, también llamada Soldadura (siglas

de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo

permanente que normalmente, como indica el nombre, es de tungsteno.

A diferencia que en las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el

metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a no

ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea necesario. El

metal de aportación debe ser de la misma composición o similar que el metal

base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse satisfactoriamente como

material de aportación una tira obtenida de las propias chapas a soldar.

La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una canalización

que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo. Dada la elevada

Page 17: Soldadura 1

resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la

protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso

prolongado. Es conveniente, eso sí, repasar la terminación en punta, ya que una

geometría poco adecuada perjudicaría en gran medida la calidad del soldado.

Respecto al gas, los más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El

helio, gas noble (inerte, de ahí el nombre de soldadura por gas inerte) es más

usado en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en

yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado

y menos profundo que el argón. Este último, más utilizado en Europa por su

bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se

infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de

soldadura con características intermedias entre los dos.

La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente

continua y polaridad directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a

500 amperios. Con esta polarización se consigue mayor penetración y un

aumento en la duración del electrodo. Con polarización inversa, el baño de

fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades oscilan entre 5 y

60 A. La corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en

contra da un arco poco estable y difícil de cebar.

La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de

cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en

el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre la

atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el

soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con

las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de

la soldadura por arco con protección gaseosa es la que permite obtener

soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la

movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver

claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute

favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de

un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de

acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la

deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es

menor.

Page 18: Soldadura 1

Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de

gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el

encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una

mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto,

no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con

necesidades especiales de acabado superficial y precisión.

10.5.7. SOLDADURA POR ELECTRODO CONSUMIBLE PROTEGIDO.

Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los dos tipos

de soldadura por electrodo consumible protegido, MIG (Metal Inert Gas) y MAG

(Metal Active Gas), es este electrodo el alimento del cordón de soldadura. El

arco eléctrico está protegido, como en el caso anterior, por un flujo continuo de

gas que garantiza una unión limpia y en buenas condiciones.

En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no participa en

modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es proteger la zona crítica

de la soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean usualmente

los mismos gases que en el caso de electrodo no consumible, argón, menos

frecuentemente helio, y mezcla de ambos.

En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la

soldadura. Su zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen

gases como el dióxido o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar

CO2 en la soldadura es que la unión resultante, debido al oxígeno liberado,

resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar para soldar acero, por lo que su

uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario soldar grandes

cantidades de material y en las que la porosidad resultante no es un problema a

tener en cuenta.

La flexibilidad es la característica más sobresaliente del método MIG / MAG, ya

que permite soldar aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aluminio y

cobre, en espesores a partir de los 0,5 mm y en todas las posiciones. La

protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme,

además de libre de impurezas y escorias. Además, la soldadura MIG / MAG es

un método limpio y compatible con todas las medidas de protección para el

medio ambiente. En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto

de gas como de electrodo, lo que multiplica las posibilidades de fallo del

aparato, además del lógico encarecimiento del proceso.

Page 19: Soldadura 1

10.5.8. SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO.

La soldadura por arco sumergido (SAW) requiere una alimentación de electrodo

consumible continua, ya sea sólido o tubular (fundente). La zona fundida y la

zona del arco están protegidos de la contaminación atmosférica por estar

“sumergida” bajo un manto de flujo granular compuesto de óxido, dióxido de

silicio, óxido de manganeso, fluoruro de calcio y otros compuestos. En estado

líquido, el flux se vuelve conductor, y proporciona una trayectoria de corriente

entre el electrodo y la pieza. Esta capa gruesa de flux cubre completamente el

metal fundido evitando así salpicaduras y chispas, así como la disminución de la

intensa radiación ultravioleta y de la emisión humos, que son muy comunes en

la soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW).

La SAW puede operarse tanto en modo automático como mecanizado, aunque

también existe la SAW semi-automática de pistola (portátil) con emisión de

flujo de alimentación a presión o por gravedad. El proceso normalmente se

limita a las posiciones de soldadura plana u horizontal (a pesar de que las

soldaduras en posición horizontal se hacen con una estructura especial para

depositar el flujo). Aunque el rango de intensidades usadas normalmente van

desde 300 a 2000 A, también se utilizan corrientes de hasta 5000 A (arcos

múltiples).

Esta soldadura utiliza un revestimiento en el electrodo de cinta plana

(p. e. 60 mm de ancho x 0,5 mm de espesor). Se puede utilizar energía

CC o CA, aunque la utilización de combinaciones entre ambas son muy

comunes en los sistemas de electrodos múltiples. Las fuentes de

alimentación más utilizadas son las de voltaje constante, aunque los

sistemas actuales disponen de una combinación de tensiones

constantes con un detector de tensión en el cable alimentador.

Electrodo: El material de relleno para la SAW generalmente es un alambre

estándar, así como otras formas especiales. Este alambre tiene normalmente un

espesor de entre 1,6 mm y 6 mm. En ciertas circunstancias, se pueden utilizar

un alambre trenzado para dar al arco un movimiento oscilante. Esto ayuda a

fundir la punta de la soldadura al metal base. [11]

Las variables clave del proceso SAW.

Velocidad de alimentación (principal factor en el control de corriente de

soldadura).

Page 20: Soldadura 1

Arco de tensión.

Velocidad de desplazamiento.

Distancia del electrodo o contacto con la punta de trabajo.

Polaridad y el tipo de corriente (CA o CC) y balance variable de la corriente

CA.

Aplicaciones de los materiales:

Aceros al carbono (estructural y la construcción de barcos).

Aceros de baja aleación.

Aceros inoxidables.

Aleaciones de base níquel

Aplicaciones de superficie (frente al desgaste, la acumulación, superposición

y resistente a la corrosión de los aceros)

Ventajas:

Índices de deposición elevado (más 45 kg/h).

Factores de funcionamiento en las aplicaciones de mecanizado.

Penetración de la soldadura.

Se realizan fácilmente soldaduras robustas (con un buen proceso de diseño y

control)

Profundidad.

Soldaduras de alta velocidad en chapas finas de acero de hasta 5 m/min.

La luz ultravioleta y el humo emitidos son mínimos comparados con el

proceso de soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW).

Prácticamente no es necesaria una preparación previa de los bordes.

El proceso es adecuado para trabajos de interior o al aire libre.

Distorsión mucho menor.

Las soldaduras realizadas son robustas, uniformes, resistentes a la ductilidad

y a la corrosión y tienen muy buen valor frente a impacto.

El arco siempre está cubierto bajo un manto de flux, por lo tanto no hay

posibilidad de salpicaduras de soldadura.

Del 50% al 90% del flujo es recuperable.

10.5.9. SOLDADURA POR ELECTROGAS.

La soldadura por electro gas, es un desarrollo de la soldadura por electroescoria,

siendo procedimientos similares en cuanto a su diseño y utilización. En vez de

escoria, el electrodo es fundido por un arco, que se establece en un gas de

protección, de la misma manera que en la soldadura MIG/MAG. Este método se

Page 21: Soldadura 1

utiliza para soldar chapas con espesores desde 12 mm. Hasta 100 mm.,

utilizándose oscilación para materiales con espesores fuertes. Normalmente, la

junta es una simple unión-I con una separación. Las juntas- V también son

utilizadas. Cuando la soldadura es vertical – como por ejemplo, en tanques de

gran tamaño -, se pueden conseguir importantes ahorros de coste, si se compara

con la soldadura manual MIG/MAG.

Como en otros tipos de soldadura por arco con protección por gas, se pueden

utilizar hilos sólidos o tubulares, utilizándose los mismos tipos de gases de

protección. Comparado con la soldadura por electroescoria, este sistema

produce una zona térmicamente afectada (HAZ) más pequeña y por tanto

mejores valores de resiliencia. Con una extensión del electrodo más larga (stick

– out), se puede conseguir una velocidad de soldadura mayor, produciendo

menor fusión de material base y por tanto menos aporte calorífico.

Fig. 9. Soldadura por Electro gas. [12]

10.5.10. SOLDADURA A GAS.

El proceso más común de soldadura a gas es la soldadura oxiacetilénica,

también conocida como soldadura autógena o soldadura oxi-combustible. Es

uno de los más viejos y más versátiles procesos de soldadura, pero en años

recientes ha llegado a ser menos popular en aplicaciones industriales. Todavía

es usada extensamente para soldar tuberías y tubos, como también para trabajo

de reparación. El equipo es relativamente barato y simple, generalmente

empleando la combustión del acetileno en oxígeno para producir una

temperatura de la llama de soldadura de cerca de 3100 °C. Puesto que la llama

es menos concentrada que un arco eléctrico, causa un enfriamiento más lento de

la soldadura, que puede conducir a mayores tensiones residuales y distorsión de

soldadura, aunque facilita la soldadura de aceros de alta aleación.

Page 22: Soldadura 1

La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura de fusión

desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad de

materiales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil para

soldar metales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e importante pero

su uso se ha restringido ampliamente a soldadura de chapa metálica, cobre y

aluminio. El equipo de soldadura a gas puede emplearse también para la

soldadura fuerte, blanda y corte de acero.

Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o

algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una

tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado

por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una

boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la

boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo

de ignición (como un encendedor por fricción) y la llama resultante funde un

material de aporte (generalmente acero o aleaciones de zinc, estaño, cobre o

bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y es

suministrado por el operador del soplete.

Fig. 10. Soldadura por Gas. [13]

Tabla de las características térmicas de diversos gases combustibles

se indican en la siguiente tabla:

Gas

combustible

Temperatura

de

flama teórica

°C

Intensidad de

combustión cal/cm3

/s Uso

Acetileno 3 270 3 500

Soldadura y

corte

Page 23: Soldadura 1

Metano 3 100 1 700

Soldadura

fuerte y

blanda

Propano 3 185 1 500

Soldadura

en general

Hidrógeno 2 810 2 100

Uso

limitado

El valor de una mezcla de gas combustible para el calentamiento depende de la

temperatura de la llama y la intensidad de la combustión.

En la práctica, esta soldadura es comúnmente usada con acetileno y oxígeno. El

aspecto de la llama resultado de esta combustión se muestra a continuación:

En el cono interno el acetileno, al ser oxidado, se transforma en hidrógeno y

monóxido de carbono según la siguiente reacción:

C2H2+O2→2CO+H2+E

En la parte externa de la flama estos gases se combinan con el oxígeno de la

atmósfera para formar dióxido de carbono y vapor de agua. Para obtener una

flama neutra, las escalas del volumen del flujo de acetileno y de oxígeno son

ajustadas hasta que el cono interno alcanza su tamaño máximo con una frontera

claramente definida. La composición de la envoltura carece entonces de

reacción a acero de bajo contenido de carbono. Si se suministra oxígeno en dosis

excesivas, el cono interno se hace más pequeño y puntiagudo y la flama

resultante descarburará el acero. Por otra parte, un exceso de acetileno hace que

el cono desarrolle una envoltura exterior en forma de pluma (como la de las

aves) y la flama será carburante.

Para acero de alto contenido de carbono y en el tratamiento de superficies duras

se utiliza flama carburante, esto con el fin de evitar la descarburación y producir

un depósito de fundición de alto contenido de carbono en la superficie, que

permitirá el enlace de la aleación de superficie sin dilución excesiva. Es

especialmente importante no soldar aceros austeníticos inoxidables con una

flama carburante ya que dará lugar a una subida de carbono, en consecuencia,

corrosión inter-granular.

Page 24: Soldadura 1

10.5.11. SOLDADURA OXIACETILÉNICA.

Generalidades del proceso:

La soldadura oxiacetilénica es un proceso de soldadura por fusión que utiliza el

calor producido por una llama, obtenida por la combustión del gas acetileno con

el oxígeno, para fundir bien sea el metal base y el de aportación si se emplea.

Para conseguir la combustión es necesario el empleo de dos gases. Uno de ellos

tiene la calidad de consumirse durante la combustión. Gases combustibles son

el propano, metano, butano y otros, aunque en el proceso del que estamos

tratando empleamos el acetileno. El otro es un gas comburente, que es un gas

que aviva o acelera la combustión. Uno de los principales comburentes es el aire

formado por una mezcla de gases (Nitrógeno 78%, Oxígeno 21% y el restante 1%

de gases nobles). El gas comburente que se emplea en este procedimiento de

soldadura es el oxígeno puro.

Fig. 11. Soldadura Oxiacetilénica [14]

Equipamiento necesario para el

proceso:

La principal función de los equipos de soldadura oxiacetilénica es suministrar la

mezcla de gases combustible y comburente a una velocidad, presión y

proporción correcta. El equipo oxiacetilénico está formado por:

Page 25: Soldadura 1

Las botellas o cilindros de oxígeno y acetileno: entre ambas hay que destacar

varias diferencias, pero la más representativa, aparte el tamaño, es el color.

La botella de oxígeno tiene el cuerpo negro y la ojiva blanca, mientras que la

de acetileno tiene el cuerpo rojo y ojiva marrón. Internamente la botella de

oxígeno es hueca de una pieza, mientras que la de acetileno tiene una

sustancia esponjosa en su interior, ya que para almacenarlo se disuelve en

acetona debido a que si se comprime solo explota.

Los manorreductores o reguladores: su propósito o función principal es

reducir la presión muy alta de una botella a una presión de trabajo más bajo

y seguro y además de permitir una circulación continua y uniforme del gas.

Las mangueras: que son tubos flexibles de goma por cuyo interior circula el

gas, siendo por tanto las encargadas de transportarlo desde las botellas hasta

el soplete. Los diámetros interiores son generalmente de 4 a 9 mm para el

oxígeno y de 6 a 11 mm para el acetileno. La manguera por la que circula el

oxígeno es de color azul y de color rojo por la que circula el acetileno.

Las válvulas de seguridad o anti retroceso: son las encargadas de prevenir un

retroceso de la llama desde el soplete hacia las mangueras o de las

mangueras a las botellas. También impiden la entrada de oxígeno o de aire

en la manguera y en la botella del acetileno.

El soplete o antorcha: cuya misión principal es asegurar la correcta mezcla

de los gases, de forma que exista un equilibrio entre la velocidad de salida y

la de inflamación.

Fig. 12. Instrumentos de soldadura oxiacetilénica. [15]

Gases utilizados en la soldadura oxiacetilénica:

Acetileno (C2H2): Es el más importante de los hidrocarburos gaseosos y

como combustible es el elemento más valioso. Es una composición química de

carbono e hidrógeno (2 partes de carbono por 2 de hidrógeno).

Page 26: Soldadura 1

El acetileno se produce al ocurrir la reacción del agua con carburo de calcio. El

carburo de calcio se obtiene de hornos eléctricos mediante la reducción de la cal

viva con carbono.

El carburo de calcio y el agua se pone en contacto en recipientes adecuados

llamados generadores; generalmente los generadores de acetileno se construyen

con accesorios que los hacen funcionar automáticamente para producir

acetileno en la misma cantidad que consume el soplete dejando de generar tan

pronto se acaba la llama. Esto era utilizado anteriormente ya que hoy en día se

pueden adquirir fácilmente los tanques con acetileno para poder utilizarlo

directamente al soplete.

Características:

El acetileno es un gas incoloro e insípido sin sabor, pero de olor

característico semejante al agua miel de la caña.

Su potencia calorífica es de 13600 kcal/m3.

Dentro de sus varias propiedades posee una gran inestabilidad y bajo la

acción del calor o de la presión, puede descomponerse espontáneamente en

sus dos elementos, carbono e hidrógeno, produciendo una explosión.

Oxigeno (o2): Es un gas que se encuentra en la naturaleza mezclado o

combinado con otros elementos químicos, y es el principal en toda combustión:

La llama oxiacetilénica lo utiliza como gas comburente. En el aire existe

mezclado con nitrógeno y con varios gases nobles. El oxígeno es un gas inodoro,

incoloro e insípido.

La llama: se caracteriza por tener dos zonas bien delimitadas, el cono o dardo,

de color blanco deslumbrante y es donde se produce la combustión del oxígeno

y acetileno y el penacho que es donde se produce la combustión con el oxígeno

del aire de los productos no quemados.

Page 27: Soldadura 1

Fig. 13. Llama de la soldadura oxiacetilénica. [16]

La zona de mayor temperatura es aquella que esta inmediatamente delante del

dardo y en el soldeo oxiacetilénico es la que se usa ya que es la de mayor

temperatura hasta 3200ºC, no en el caso del brazing.

La llama es fácilmente regulable ya que pueden obtenerse llamas estables con

diferentes proporciones de oxígeno y acetileno. En función de la proporción de

acetileno y oxígeno se disponen de los siguientes tipos de llama:

Llama de acetileno puro: se produce cuando se quema este en el aire.

Presenta una llama que va del amarillo al rojo naranja en su parte final y que

produce partículas de hollín en el aire. No tiene utilidad en soldadura.

Llama reductora: se genera cuando hay un exceso de acetileno. Partiendo de

la llama de acetileno puro, al aumentarse el porcentaje de oxígeno se hace

visible una zona brillante, dardo, seguida de un penacho acetilénico de color

verde pálido, que desaparece al igualarse las proporciones. Una forma de

comparar la proporción de acetileno con respecto al oxígeno, es comparando la

longitud del dardo con el penacho acetilénico medido desde la boquilla. Si este

es el doble de grande, habrá por tanto el doble de acetileno.

Llama neutra: misma proporción de acetileno que de oxígeno. No hay

penacho acetilénico.

Llama oxidante: hay un exceso de oxígeno que tiende a estrechar la llama a la

salida de la boquilla. No debe utilizarse en el soldeo de aceros.

10.5.12. SOLDADURA POR RESISTENCIA.

En la soldadura por resistencia o presión las piezas de metal que van a unirse

son presionadas juntas por los electrodos de la máquina soldadora de manera

Page 28: Soldadura 1

que hagan un buen contacto eléctrico. Entonces se pasa la corriente eléctrica a

través de ellos, se los calienta hasta que empiecen a derretir en el punto donde

están en contacto El metal fundido de las dos piezas fluye y las piezas se unen;

entonces la corriente se apaga y el metal fundido se solidifica, formando una

conexión metálica sólida entre las dos piezas.

Fig. 14. Representación De la Soldadura por Resistencia. [17]

El término “Soldadura de Resistencia” viene del hecho de que es la propiedad

eléctrica de la resistencia del metal a ser soldado la que causa el calor que se

generará cuando la corriente fluye a través de él.

Page 29: Soldadura 1

Fig. 15. Soldadura por resistencia mono punto, máquina tipo prensa. [18]

Usos: La soldadura por resistencia, y en particular la soldadura por puntos,

está especialmente indicada para el sector de la automoción, y particularmente

para la soldadura de las carrocerías, debido a los reducidos espesores de las

chapas empleadas en las mismas. Otra aplicación también importante de

la soldadura por resistencia, aunque no por puntos, es en la unión de varillas

para formar mallas (por ejemplo las típicas vallas de cierre de obras). [19]-

10.5.12.1. TIPOS DE SOLDADURA A RESISTENCIA.

10.5.12.1.1 SOLDADURA POR PUNTO.

Es un método de soldadura por resistencia que se basa

en presión y temperatura, en el que se calienta una parte de las piezas a soldar

por corriente eléctrica a temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una

presión entre las mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o

láminas metálicas, aplicable normalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor.

Page 30: Soldadura 1

El soldeo por puntos es el más común y simple de los procedimientos

de soldadura por resistencia. Los materiales bases se deben disponer solapados

entre electrodos, que se encargan de aplicar secuencialmente la presión y la

corriente correspondiente al ciclo produciendo uno o varios puntos de

soldadura.

Fig. 16. Soldadora de punto de la Universidad Tecnológica de Pereira.

Foto de: José Luis Nati Montalvo.

Page 31: Soldadura 1

El proceso de soldadura por puntos tiende a endurecer el material, hacer que se

deforme, reducir la resistencia a la fatiga del material, y puede estirar el

material. Los efectos físicos de la soldadura por puntos pueden crear fisuras

internas y grietas en la superficie. Las propiedades químicas afectadas son la

resistencia interna del metal y sus propiedades corrosivas. [20]

Es un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión del metal base

a soldar, se considera un proceso en el cual los electrodos utilizados no son

consumibles, además no se necesita material de aporte para que se produzca la

unión entre las dos piezas, se considera un tipo de soldadura rápida, limpia y

fuerte.

El material utilizado de los electrodos es una aleación de cobre con Cd, Cr, Be,

W con objeto de que presente una baja resistencia y una elevada oposición a la

deformación bajo una presión estando su dureza comprendida entre 130 y 160

HB. [22]

Fig. 17. Maquina de soldadura de punto. [21]

Las ventajas de la soldadura por puntos:

-El método de soldadura por resistencia permite la unión exacta, segura y

rápida de una gran variedad de tipos de materiales y formas.

-Chapas, perfiles, barras, piezas estampadas, cables o cordones pueden ser

soldados con mucha precisión entre electrodos puntiformes.

Page 32: Soldadura 1

-Para evitar deformaciones no deseadas en la parte externa de la pieza, el

electrodo de contacto está concebido en este proceso de tal manera que se

produzca el mayor área de contacto posible.

-El uso de cabezales de soldadura múltiple es una solución viable para producir

múltiples contactos de soldadura por puntos para lograr así una mayor fuerza

de unión y aumentar la precisión.

-La soldadura por puntos es un método de probada eficacia para soldar a largo

plazo piezas con un gran número de los cabezales de soldadura disponibles. [23]

10.5.12.1.2. SOLDADURA POR ROLDANAS.

Los electrodos suelen ser de aleación de cobre y aplican una fuerza constante a

las superficies a unir a una velocidad controlada. La corriente de soldadura es

normalmente emitida en impulsos para dar una serie de puntos discretos, pero

puede ser continua para ciertas aplicaciones de alta velocidad donde las

diferencias de otro modo podrían producir problemas.

Fig. 18. Soldaduras por roldanas.

Esta corriente de soldadura se puede aplicar cuando los electrodos están en

movimiento o una vez están parados. Otro proceso es el de soldadura de puntos

por roldanas en el que los puntos no son continuos sino que están espaciados.

Page 33: Soldadura 1

Este último es similar al proceso de soldadura por puntos pero el tiempo de

soldeo es inferior y las corrientes aplicadas mayores.

Los equipos de soldadura son normalmente fijos y los componentes a soldar son

manipulados entre las ruedas, esto permite hacer largas soldaduras continuas.

Una o las dos roldanas pueden ir movidas a motor. Al ser en forma de disco los

electrodos también pueden moverse o facilitar la circulación del material.

Además el proceso puede ser automatizado.

Fig. 19. Maquina de Soldadura por roldanas. [24]

Aplicación común: Una aplicación común de la soldadura de costura es la

fabricación de tubos de aceros redondos o rectangulares. La costura de

soldadura se utilizaba para la fabricación de latas de bebidas de acero, pero hoy

Page 34: Soldadura 1

en día ya no se utiliza para esta finalidad debido a que actualmente estas latas

son de aluminio. [25]

10.5.12.1.3. SOLDADURA A TOPE.

Cuando en la unión de dos piezas toda la superficie en contacto entre ellas

forma parte de la soldadura le llamamos soldadura a tope. Este tipo de

soldadura tiene que cumplir el objetivo común de todos los procesos a soldar

por resistencia. Llevar a las superficies a soldar hasta la temperatura de fusión y

forja y aplicarles la presión de forja necesaria entre ellas según la sección a

soldar.

Se emplea principalmente para unir en prolongación o en Angulo perfiles

laminados. Chapas, tubos y piezas especiales con secciones soldadas de hasta

12000 mm2 y compite con ventajas con otros procedimientos alternativos son

más económicos y su presencia en el mercado está disminuyendo salvo para

aplicaciones especificas.

Page 35: Soldadura 1

Fig. 20. Proceso Soldadura a tope.

10.5.12.1.3.1. TOPE SIMPLE.

Las piezas se ponen en contacto bajo presión y al conectar la corriente se

produce un aumento de temperatura en la zona de contacto que al alcanzar la

temperatura de forja suelda las piezas al aplastarse de material pastoso. En

principio basta con sujetar los extremos a ser soldados con unas mordazas

conectadas al secundario de un transformador que es quien suministra la

energía necesaria, poner esos extremos en contacto bajo presión para que

cuando se produzca el paso de amperios a través de la resistencia eléctrica de la

zona de contacto de las dos piezas se calienten, y se suelde bajo esa presión

cuando alcancen la temperatura de forja.

Page 36: Soldadura 1

Fig. 21. Tope Simple

10.5.12.1.3.2. POR CENTELLO DIRECTO.

Las piezas se acercan a una velocidad variable mediante levas mecánicas o

sistemas eléctricos, neumáticos o hidráulicos e inicia una sucesión interrumpida

de mini-cortocircuitos entre las piezas el centello. Cuando se alcanza una

temperatura uniforme de fusión en ambas superficies se aplica la presión de

forja entre las piezas. Muy apta para producciones seriadas pero obliga a una

presentación de piezas muy regular y produce gran cantidad de chipas por ser

difícil el ajuste de los parámetros necesarios, permite soldar materiales

diferentes y secciones algo distintas en las piezas. [26]

Page 37: Soldadura 1

Fig. 22. Por centello directo

10.5.12.1.4. SOLDADURA HILO AISLADO.

La unión sólida de cables aislados entre sí o con las piezas del conector en la

fabricación de componentes eléctricos y dispositivos que utilizan la soldadura

por resistencia requiere, antes de iniciar la soldadura con la corriente real de

soldadura, la eliminación de la capa de aislamiento, por ejemplo, de forma

mecánica, química o térmica. Las ventajas de quitar el aislamiento y efectuar la

soldadura en una sola operación son enormes. [27]

Page 38: Soldadura 1

Fig. 23. Aplicación de soldadura de hilo aislado.

Las ventajas de la soldadura de hilo de cobre esmaltado:

-Quitar el aislamiento y formación de la cinta en una operación.

-Especialmente apropiado en la automatización.

-Supervisión del proceso.

10.5.13. SOLDADURA POR RAYOS LÁSER.

Los métodos de soldadura por rayo de energía, llamados soldadura por

rayo láser y soldadura por rayo de electrones, son procesos

relativamente nuevos que han llegado a ser absolutamente populares

en aplicaciones de alta producción. Los dos procesos son muy

similares, diferenciándose más notablemente en su fuente de energía.

La soldadura de rayo láser emplea un rayo láser altamente enfocado,

mientras que la soldadura de rayo de electrones es hecha en un vacío y

usa un haz de electrones. Ambas tienen una muy alta densidad de

energía, haciendo posible la penetración de soldadura profunda y

minimizando el tamaño del área de la soldadura. Ambos procesos son

extremadamente rápidos, y son fáciles de automatizar, haciéndolos

altamente productivos. Las desventajas primarias son sus muy altos

costos de equipo (aunque éstos están disminuyendo) y una

susceptibilidad al agrietamiento.

10.5.13.1. SOLDADURA RAYOS LÁSER.

Page 39: Soldadura 1

La soldadura por rayo láser es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la

energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los

materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos

involucrados. En la soldadura láser comúnmente no existe aportación de ningún

material externo y la soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a

soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos.

Mediante espejos se focaliza toda la energía del láser en una zona muy reducida

del material. Cuando se llega a la temperatura de fusión, se produce la

ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector. La

capacidad de absorción energética del plasma es mayor incluso que la del

material fundido, por lo que prácticamente toda la energía del láser se transmite

directamente y sin pérdidas al material a soldar.

La alta presión y alta temperatura causadas por la absorción de energía del

plasma, continúa mientras se produce el movimiento del cabezal arrastrando la

gota de plasma rodeada con material fundido a lo largo de todo el cordón de

soldadura. De ésta manera, gracias a la soldadura por haz láser se consigue un

cordón homogéneo dirigido a un pequeño área de la pieza, con lo que se reducen

así las posibilidades de alterar propiedades químicas y/o físicas del material

soldado.

Características: Una única longitud de onda, en una sola dirección, un color

puro, luz intensa.

Page 40: Soldadura 1

Fig. 24. Representación Soldadura Rayos Láser. [28]

Page 41: Soldadura 1

Fig. 25. Esquema de la Acción de la Soldadura a Laser. [29]

Principales materiales que se pueden soldar por láser: En la actualidad

ha habido un gran avance en este tipo de soldadura, ya que se puede soldar oro,

aleación ligera, materiales disimilares, y materiales plásticos, campo que está

avanzando a grandes velocidades y que ya se encuentra muy desarrollado.

También existe la soldadura láser híbrida, que es la que combina la soldadura

por rayo láser con la soldadura de arco para así poder obtener posiciones más

flexibles y velocidades de soldadura más altas.

Cobre, Níquel, Tungsteno, Aluminio, Acero inoxidable, Titanio, Columbio,

Tántalo, Dumet, Kovar, Zirconio, Plásticos.

Posicionamientos:

Para el proceso de soldadura por haz láser y en función de la aplicación se

pueden utilizar diferentes posicionamientos de las piezas a soldar.

-Soldadura en extremos: Se aplica el haz láser en la zona intermedia entre

dos piezas de espesor entre 1 y 6mm, la zona de unión ofrecerá más resistencia a

la tracción incluso que el material primitivo.

Page 42: Soldadura 1

Fig. 26. Soldadura en extremos.

-Soldadura solapada: El láser se aplica sobre la superficie superior de una de

las piezas cuyo espesor no debe superar 3mm. La soldadura debido a la

penetración, alcanza la pieza inferior uniendo así las dos.

Fig. 28. Soldadura solapa.

-Soldadura en T: El funcionamiento es similar al anterior método con la

particularidad del posicionado de la pieza inferior.

Fig. 28. Soldadura T.

Page 43: Soldadura 1

Campos de aplicación: En general cualquier sector industrial que requiera

soldadura para piezas de responsabilidad. En especial automoción, aeronáutica

o ferrocarril, piezas unitarias grandes, con cordones de soldadura largos. En

series altas (alta productividad del proceso) y medias de piezas estampadas que

requieran soldadura de alta calidad.

10.5.14. SOLDADURA CON RAYO DE ELECTRONES.

La soldadura por haz de electrones es un proceso de soldadura de fusión, que se

logra mediante el contacto de la pieza a soldar con un haz de electrones de alta

densidad energética. El haz de electrones es de pequeño diámetro y elevada

intensidad energética, lo cual permite atravesar grandes espesores de material

(hasta 65 milímetros de una sola pasada aproximadamente). El principio de

soldadura se puede explicar mediante el efecto keyhole (también denominado

como ojo de cerradura).

Fig. 29. Esquema de la Soldadura de haz de electrones.

Características:

-Capacidad para hacer soldaduras profundas y con cordones de soldadura

estrechos en una sola pasada.

-Soldadura casi uniforme y limpia, debido a que se realiza en un ambiente de -

vacío, lo cual evita la formación de óxidos y nitruros.

-Cantidad reducida de calor transmitida a la pieza, por lo que su micro-

estructura se ve menos alterada que mediante otros procedimientos.

-No se necesita metal de aportación.

-Las velocidades de soldadura son muy elevadas (hasta 2000 mm/min).

-Permitir la unión de una gran diversidad de materiales e incluso de multitud de

materiales distintos entre sí.

Page 44: Soldadura 1

-El coste de los equipos es elevado.

-Genera rayos X, lo que requiere extremar las precauciones.

Proceso:

El proceso de soldadura mediante haz de electrones se efectúa en una cámara de

vacío. Encima de dicha cámara se encuentra una pistola de electrones. Las

piezas a soldar se colocan en un manipulador motorizado dentro de la cámara

de vacío produciendo así soldaduras axiales o lineales. La pistola de haz de

electrones, consta de un cátodo y un ánodo entre los que se genera una

diferencia de potencial y se induce el paso de corriente. Debajo del ánodo, hay

una lente magnética, para dirigir el haz de electrones hacia la zona de soldadura.

Equipo necesario:

-Cámara de vacío: La forma más usual de la cámara de trabajo es la cúbica,

ya que se puede trabajar con piezas de diferente forma, aunque para piezas

específicas como tubulares se puede diseñar una cámara de trabajo con forma

cilíndrica. La cámara de trabajo se ha de diseñar conforme a la pieza a trabajar.

Para generar la presión de trabajo en su interior se emplean diferentes tipos

de bombas de vacío: rotativas, difusoras y turbo-moleculares.

-Pistola de haz de electrones: En la pistola de electrones se encuentra el

cátodo, formado por una banda de Wolframio, por la cual fluye una fuerte

corriente alcanzando grandes temperaturas (2500 °C) que emitirá una corriente

de electrones. Por debajo de la pistola se encuentra un anillo ánodo que acelera

los electrones hasta un 50-70% la velocidad de la luz. La pistola se conecta a un

sistema de potencia, el cual genera la diferencia de potencial necesaria entre

cátodo y ánodo. Estos sistemas se pueden clasificar en dos tipos: Equipos de

baja tensión (15-60kV) y Equipos de alta tensión (100-200kV).

Metales Soldables:

Aceros al carbono y aleados, metales refractorios (W, Mo, Nb), Cobre y sus

aleaciones,Aleaciones de Magnesio, Aleaciones de Titanio, Berilio, Zirconio.

Aplicaciones:

-Industria aeroespacial.

-Industria automotriz: soldadura de engranes y turbocompresor.

-Construcción e ingeniería: valvulas, sierras, tanques blindados…

-Industria energética: calderas nucleares, recipientes para desechos

nucleares, turbinas de vapor. [30]

10.5.15. SOLDADURA DE ULTRASONIDO.

Page 45: Soldadura 1

La soldadura ultrasónica es un proceso relativamente nuevo. Consiste en una

máquina con punta de base plana, se colocan los materiales uno encima de otro

y después se baja la punta de la máquina, esta emite una onda ultrasónica que

mueve las moléculas de ambos materiales provocando que estas se fundan. Los

parámetros deben de ser ajustados cada vez que se altera en espesor de pared de

los materiales a fundir. Una ejemplo de su uso en la industria es la de soldar

cables a terminales.

Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusión, sino que se sueldan

mediante la aplicación de presión y vibraciones mecánicas de alta frecuencia, las

vibraciones mecánicas usadas durante la soldadura ultrasónica de metales se

introducen en sentido horizontal.

Durante la soldadura ultrasónica de metales, un proceso complejo que se activa

participación de las fuerzas estáticas, fuerzas de cizallamiento oscilante y un

aumento de la temperatura moderada en el área de soldadura. La magnitud de

estos factores depende del grosor de las piezas, su estructura de superficie, y sus

propiedades mecánicas.

Las piezas se colocan entre un elemento de la máquina fija, es decir, el yunque y

el sonotrodo, que oscila horizontalmente durante el proceso de soldadura a alta

frecuencia (normalmente 20 o 35 o 40 kHz).

Page 46: Soldadura 1

Fig. 30. Elementos de la Soldadura Ultrasónica.

Ventajas:

-La soldadura ultrasónica de metales uno muchas combinaciones de metales

disimiles, como con aluminio.

-Los tiempos usuales es alta y uniforme.

-No hay efectos adversos al ambiente.

-Necesidad moderada de habilidad y entrenamiento del operador para producir

uniones de alta calidad uniforme.

-La soldadura ultrasónica de metales no utiliza combustibles potencialmente

peligrosos, como soldadura o fundente.

-No hay acumulación de calentamiento de modo que se provoca fragilización en

zonas afectadas por el calor.

-La conductividad eléctrica es normalmente superior que la obtenida con

conexiones trenzadas o saldadas.

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Limitaciones:

-La soldadura ultrasónica de metales se restringe a soldadura de solpa; no

puede hacer soldaduras de hilo.

-Solo se pueden soldar piezas con espesores menores a 3 mm.

-Solo se puede unir superficies planas o con curvatura mínima. Excepto para

alambres.

-No es adecuada para unir partes estañadas.

-El costo de capital es usualmente mayor que para el de soldadura ordinaria.

Aplicaciones:

Aparatos dementicos, Industria automotriz, Industria electro- comunicaciones,

Industria de acero/fundición, Industria Eléctrica. [31]

10.5.16. SOLDADURA EXPLOSIVA.

El proceso de soldadura por explosión se basa en la detonación de una carga

explosiva colocada adecuadamente y que obliga a uno de los metales que se

desean soldar a precipitarse aceleradamente sobre otro.

Una de las condiciones fundamentales para que se realice esta soldadura es la

existencia de un flujo o chorro limpiador que viaja inmediatamente por delante

del punto de colisión en el que la velocidad de la chapa, presión, ángulo y

velocidad del punto de colisión se controlan de manera que este flujo sea

forzado a salir de entre las chapas a alta velocidad, expulsando óxidos y

contaminantes, dejando así limpias las superficies de unión.

Entre las reducidas aplicaciones de esta soldadura están la calderería, para la

fabricación de recipientes a presión, y la industria eléctrica, para la fabricación

de juntas de transición donde entran en juego materiales difícilmente soldables

entre sí como el aluminio y el cobre.

El proceso de unión de materiales diferentes mediante soldadura por explosión

comienza por la limpieza de las superficies a unir. Aunque el barrido de la onda

explosiva ejerce una limpieza de la superficie es recomendable. A continuación

se coloca el material base, chapa #1, sobre el cual se va a explosionar y se le

colocan una especie de pequeñas pletinas de metal en forma de L distribuidas

por toda la superficie. Su función es únicamente que al colocar la chapa del otro

material, chapa #2, quede una separación conocida y uniforme. Después se

coloca un pequeño cerco alrededor de esta “construcción”, de forma que al

colocar el polvo explosivo sobre la chapa #2 quede distribuido por todos los

puntos incluidos los bordes y no se caiga. Por último se coloca el detonador,

Page 48: Soldadura 1

generalmente a media distancia de la longitud media de la chapa pero junto a un

extremo (depende de las dimensiones de la chapa). Al realizar la detonación, la

onda expansiva aprieta una chapa contra la otra creando una “ola” que recorre

toda la chapa. Debido a esta, todas las pletinas así como suciedad son

expulsadas y con el calor generado por la explosión, los materiales quedan

unidos entre sí. [32]

Fig. 31. Soldadura por Explosión. [33]

10.5.17. SOLDADURA A FRIO.

La soldadura en frío o por contacto es un proceso de soldadura de

estado sólido que se lleva a cabo sin necesidad de ninguna fusión en la interfaz

de unión de las dos partes a soldar. A diferencia de la soldadura por fusión, los

procesos de soldadura en frío se realizan, sin que ningún líquido (o fase líquida)

esté presente en la articulación de las dos piezas que se sueldan.

Proceso:

La soldadura en frío fue reconocida como un fenómeno de los materiales en la

década de 1940. Entonces se descubrió que dos superficies planas y limpias de

metales similares, se adhieren firmemente si se ponen en contacto aplicando

el vacío y la presión apropiada. Un caso típico de soldadura en frío es una pepita

de oro, que se puede formar en los ríos auríferos por golpeo a lo largo de los

años de pequeñas partículas de oro con las piedras y cantos rodados del río.

En la soldadura en frío, se aplica presión a las piezas mediante matrices o rollos.

Debido a la deformación plástica que tiene lugar, es necesario que al menos una

de las piezas a ensamblar sea dúctil (pero preferiblemente las dos). Antes de la

soldadura, la interfaz es desgrasada, con cepillo de alambre, y frotada para sacar

las manchas de óxido.

Aplicaciones

La soldadura en frío puede ser utilizada para unir piezas pequeñas hechas de

Page 49: Soldadura 1

metales blandos y dúctiles. Las aplicaciones incluyen cables de almacenaje y

conexiones eléctricas (como conectores con desplazamiento de aislamiento).

[34]

10.5.18. SOLDADURA POR FRICCIÓN.

La soldadura por fricción es un proceso de fase total de penetración sólida, el

cual puede ser implementado en la unión de laminas de metal (hasta ahora

principalmente para aluminio) sin llegar a su punto de fusión.

La soldadura por fricción, un cilindro de sección plana y un rotor perfilado, son

suavemente aproximados a las áreas a juntar las cuales son enfrentadas de tope.

Las partes tienen que ser aseguradas a una mesa de respaldo para evitar que

sean separadas por la fuerza a la que son sometidas. El calor de la fricción entre

el cilindro rotatorio de alta resistencia al desgaste y las piezas a ser soldadas

causan que los materiales se suavicen sin llegar al punto de fusión permitiendo

al cilindro rotatorio seguir la línea de soldadura a través de las piezas a trabajar.

El material plastificado es transferido al riel de borde del cilindro y forjado por

el contacto directo del soporte y el rotor perfilado. En el proceso de

enfriamiento, el proceso deja a su paso un cordón de fase sólida entre las dos

piezas.

Fig. 32. Representación de soldadura por fricción.

La soldadura por fricción puede ser usada para unir láminas de aluminio y

planchas sin la necesidad de usar material de aporte o ningún tipo de gases y

materiales de un espesor de 1.6 hasta 30 mm pueden ser soldados con total

penetración, sin porosidad o evasiones internas. Soldaduras altamente

Page 50: Soldadura 1

integrales y de muy baja distorsión pueden ser logradas con éxito en la mayoría

de las aleaciones de aluminio, incluyendo aquellas consideradas “difíciles de

soldar” con las técnicas regulares.

Ventajas e inconvenientes:

Se trata de una soldadura que posee unos altos costes iniciales, en lo que a

inversión de maquinaria se refiere, pero no requiere costes adicionales porque

no necesita material de relleno ni gas protector (como por ejemplo la soldadura

TIG) por lo que no se producen humos tóxicos. Es un proceso bastante seguro

ya que no se producen arcos, chispas ni llamas. Debido a que toda la superficie

transversal está implicada en el proceso, se obtendrá una alta resistencia, bajas

tensiones de soldadura, las impurezas se eliminarán durante el proceso y no

existirá porosidad como sí pueden aparecer en otros procesos como la soldadura

por arco. No es un proceso tan versátil como puede ser la soldadura por

fricción-agitación. [35]

Se pueden producir geometrías que no son posibles en la forja o la fundición,

ahorrando material y operaciones, reduciendo el tiempo de ciclo y aumentando

la tasa de producción.

Aplicaciones:

Como se ha comentado anteriormente, la soldadura por fricción se suele

emplear en volúmenes cilíndricos como pueden ser los ejes de

transmisión, turbocompresores o las válvulas de coches, camiones o trenes.

[36]

10.5.19. SOLDADURA POR FRICCIÓN AGITACIÓN:

Es un nuevo concepto en soldadura en fase sólida por fricción especialmente

apto para la soldadura del aluminio y sus aleaciones que ofrece aspectos

interesantes y que en muchos casos puede reemplazar con ventaja a los procesos

usuales por arco. Es un proceso automático que permite soldar juntas a tope y a

solape de gran longitud y por consiguiente supera la mayor limitación del

proceso convencional por fricción que consiste precisamente en la restricción de

su aplicación a piezas con simetría de revolución.

Esta soldadura se basa esencialmente en la utilización de una herramienta

cilíndrica de un perfil especial, la cual se inserta entre las superficies de

encuentro de los materiales a unir con una cierta velocidad de rotación y bajo

una fuerza determinada. Las piezas deben estar rígidamente vinculadas a tope o

superpuestas para evitar su movimiento cuando avanza la herramienta a lo

Page 51: Soldadura 1

largo de la junta produciendo la dispersión de los óxidos, la plastificación

localizada del material y la soldadura.

Fig. 33. Soldadura Fricción- Agitación [37]

Ventajas y limitaciones:

Las ventajas recogidas en este proceso son las mismas que las que se obtienen

en la fricción, habilidad para unir materiales disimilares, no necesita hilo de

relleno ni gas protector evitando así humos tóxicos, chispas o llamas, alta

resistencia mecánica de la unión a fatiga, tracción y torsión, bajas tensiones de

soldadura, también se ahorra material y operaciones.

Pero además se puede realizar en casi cualquier tipo de geometría de las piezas,

como veremos en la sección geometría de las uniones, y no necesitará lijado ni

cepillado posterior.

Por el contrario, en lo que a restricciones se refieren, las piezas a unir tendrán

que estar firmemente ancladas, no se podrán realizar uniones que requieran

deposición del metal, y se quedará un agujero en el final de la soldadura a no ser

que se utilice un perno retraible. [38]

Aplicaciones:

Industria naval y marina, Industria Aeroespacial, Transporte terrestre.

10.5.20. SOLDADURA POR DIFUSIÓN.

La soldadura por difusión, puede considerarse una extensión del proceso de

soldadura por presión a temperatura elevada y larga duración. Es un proceso en

estado sólido obtenido mediante la aplicación de calor y presión en medio de

una atmósfera controlada con un tiempo lo suficientemente necesario para que

Page 52: Soldadura 1

ocurra la difusión o coalescencia. Dicha coalescencia se lleva a cabo mediante

una difusión en estado sólido.

El proceso de difusión es utilizado para unir metales de misma o diferente

composición, para la obtención de difusión con metales de diferente

composición se suele introducir con frecuencia entre los metales a unir una

pequeña capa de relleno como por ejemplo níquel, para promover la difusión de

los dos metales base.

Este proceso se lleva a cabo en tres procedimientos:

* Hace que las dos superficies se suelden a alta temperatura y presión,

aplanando las superficies de contacto, fragmentando las impurezas y

produciendo un área grande de contacto de átomo con átomo.

* Una vez obtenidas las superficies lo suficientemente comprimidas a

temperaturas altas, los átomos se difunden a través de los límites del grano, este

paso suele suceder con mucha rapidez aislando los huecos producidos por la

difusión en los límites del grano.

* Por último se eliminan por completo los huecos mencionados en el segundo

paso, produciéndose una difusión en volumen, la cual es muy lenta respecto de

la anterior.

Fig. 34. Pasos en la soldadura por difusión.

En el proceso de Soldadura o unión por difusión también se admiten dos formas

de enlace o unión: en forma o estado sólido y fase líquida.

Estado sólido: una delgada capa de óxido producida al inicio se disuelve en el

metal base y se separa difundiéndose, llegando a obtener la unión. La

Page 53: Soldadura 1

temperatura empleada en estado sólido es de unos (0,7xTemperatura de fusión

del metal base) y las presiones son de unos 5-15 N/mm². La unión concluirá

transcurridos unos 2 o incluso 480 minutos dependiendo del material.

Fase líquida: Es posible que sea formada cuando se introduce una capa

intermedia o se ensamblan dos metales distintos a la temperatura de soldadura;

de hecho la temperatura de soldadura se ve limitada por la temperatura en la

cual se forma la fase líquida. Al rebosar la fase líquida sobre las caras de

contacto esta ayuda a la limpieza de dichas caras y proporciona un medio de

enlace entre las superficies; esto favorece que se vea reducida la necesidad de

deformación en las superficies de contacto y la soldadura pueda obtenerse a

presiones muy pequeñas.

Ventajas:

Una de las ventajas más importantes que motivaron al desarrollo de este tipo de

soldadura es la capacidad de unión de metales diferentes incluyendo aquellos

que son difíciles de unir por procesos convencionales de fusión. Materiales no

metálicos, como por ejemplo la cerámica o productos de

metal sinterizado podían ensamblarse a los metales de una forma

extraordinariamente resistente que nunca antes había sido posible de realizar.

La capacidad de soslayar dificultades metalúrgicas mediante un ensamblaje de

varios materiales a través de una capa intermedia de níquel muestra una ventaja

importante en este proceso; pero posiblemente una de las más importantes es

que la soldadura por difusión da un nuevo concepto de soldadura a si como

nuevos retos de unión sobre formas de unir materiales con una gran fiabilidad y

resistencia, se pueden realizar uniones en piezas con rebajes profundos, huecas

totalmente cerradas o incluso una dentro de otra. También cabe destacar que no

hay un límite en el número de uniones que se puedan realizar de una sola

operación, esto nos ayuda a abaratar los costes de tiempo.