soldadura por resistenciaya corregido

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Analisis de Soldadura por Resistencia (RW)

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Introduccin

Si no conozco una cosa, la investigar. Louis Pasteour(1822-1895) Qumico y microbilogo francs.Con el desarrollo y distribucin de la electricidad por las compaas de energa, entre los aos 1880 y 1890, el trabajo de Joule en el calentamiento de resistencias elctricas fue retomado por algunos investigadores. Uno de los que tom la delantera fue el profesor Elihu Thompson quien es considerado como el padre de la soldadura por resistencia elctrica. En uno de sus experimentos Thompson utilizaba una bobina simple y una batera para producir una descarga de alta tensin cuyo propsito era la carga de condensadores. Su inters se centro en descubrir que ocurra en el proceso inverso, es decir la descarga fuera desde el condensador hacia la bobina. En este arreglo el devanado secundario estaba hecho de finos alambres, mientras que el primario estaba hecho de gruesos alambres y unidos por delgados contactos. El resultado? La descarga de corriente a travs de los finos alambres del secundario con seguridad fundira los terminales del circuito primario. Durante esos aos, Thompson se vio involucrado en una exhaustiva serie de experimentos en aparatos para generar corriente para la lampara de arco. Este trabajo le quito mucho tiempo y sus experimentos sobre resistencia elctrica fueron dejados de lado por algunos aos. En 1881 algunos cambios en la empresa en donde trabajaba le dieron mas tiempo para desarrollar sus ideas sobre soldadura, y entre 1883 y 1885 comenz a fabricar su aparato soldador acorde con sus primeras ideas. Con un dnamo de C. A. de 3 bobinas que haba construido en 1879 y un transformador provisto de abrazaderas para sujetar la pieza a soldar llevo a cabo su experimento original (1885). A comienzos de 1886 perfeccion el proceso patent su invencin. El proceso original era utilizado para realizar slo soldaduras de tope, y para unir piezas de metal de igual rea.La soldadura puede considerarse como un campo tecnolgico, el cual es basado en un pensamiento original. El desarrollo de esta rama de la ingeniera se realiz gracias a los aportes cientficos de hombres comunes, que no dudaron en aplicar una pizca de conocimiento adquirido cuando era posible para resolver problemas prcticos.El tema de soldadura se remonta, a tiempos antiguos, debido a que el ser humano a sentido la necesidad de unir metales para crear estructuras o superficies nuevas, sin embargo la historia de la soldadura no estara completa sin mencionar las contribuciones realizadas por antiguos metalrgicos, existen manuscritos que detallan el hermoso trabajo en metales realizado en los tiempos de los faraones de Egipto. Cronolgicamente el desarrollo de la soldadura fue: Soldadura por forja Soldadura por gas Soldadura por arco elctrico Soldadura por resistenciaEn el presente trabajo de investigacin y anlisis se enfoca ms en el proceso de soldadura por resistencia, La ciencia de los materiales tambin juega un papel muy importante en este tipo de soldadura, ya que sera ilgico obviar, el material de que estn hechos los electrodos para un correcto uso y larga duracin de vida, as como tambin para ser adaptado a la unin tanto de metales como de materiales termoplsticos, sin dejar a un lado la aplicacin de resistencia de materiales para el diseo de mquinas de soldadura por resistencia.Se pretende en el presente trabajo analizar cada tema que conforma la soldadura por resistencia de manera que el lector sienta inters por conocer la soldadura por resistencia, y en base a su propio inters pueda dar aportes para la mejora de estos.

Soldadura por resistencia. El principio de la soldadura por resistencia se basa en el efecto de Joule el cual establece que si por un conductor (Electrodo) circula corriente elctrica parte de la energa cintica de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufre con los tomos del material conductor por el que circula elevando la temperatura del mismo.La soldadura por resistencia (RW) es considerada un proceso de fabricacin, termoelctrico, se realiza mediante el calentamiento que experimentan distintos materiales, hasta la temperatura de forja o de fusin debido a la resistencia que presentan en funcin de el flujo de una corriente elctrica, se considera una soldadura tipo autgena por que no interviene material de aporte. Para llevar a cabo este proceso los electrodos se aplican a los extremos de las piezas a soldar, se colocan juntas a presin y se hace pasar por ellas una corriente elctrica intensa durante un instante. La zona de unin de las dos piezas, como es la que mayor resistencia elctrica ofrece, se calienta y funde los metales, realizndose la soldadura. La cantidad de calor necesaria, por tanto la intensidad aplicada y tiempo de presin ejercida depender del tipo de material a soldar. Tanto el calor como la presin son los principales factores en este tipo de soldaduras ya que se obliga a tener un buen contacto entre el electrodo y la pieza antes de aplicar calor, manteniendo en contacto las superficies a unir una vez alcanzada su temperatura para la correcta soldadura. Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la unin de lminas y alambres de metal, y con los avances tecnolgicos a demostrado adaptarse perfectamente a la automatizacinAdiferenciade la soldadura con arco electrico la soldadura por resistencia no usa gases protectores, fundentes o metales de relleno. La corriente usada en las operaciones de soldadura por resistencia es muy alta (de maneratpicade 5 000 a 20000 A).

En este tipo de soldadura se desarrolla un ciclo, denominado el ciclo de soldeo, el cual tiene las siguientes fases: Fase de posicionamiento

Se ejerce presin sobre los electrodos de tal forma que se consiga la unin de los materiales a soldar. Fase de soldeo

Pasa la corriente elctrica creando diferencia de potencial entre los electrodos. Se mantiene una presin entre los electrodos durante esta fase, que suele ser mejor que la ejercida en la fase de posicionamiento.

Fase de mantenimiento

Se incrementa la presin ejercida despus de cortarse la corriente elctrica. Fase de decadencia

Se reduce la presin hasta retirar la pieza una vez ya soldada.La soldadura por resistencia es aplicable a casi todos los metales, excepto el estao, zinc y plomo, asi como tambin para los termoplsticos como el polietileno, el polipropileno, el polibutileno, el poliestireno, polimetilmetacrilato, el policlorulo de vinilo,el politetrafluoroetileno entre otros.El material utilizado en los electrodos es una aleacin de cobre con cadmio, berilio, cromo y wolframio con el objetivo de que presenten una baja resistencia y una elevada dureza bajo una presin (para materiales metlicos), esta dureza est comprendida entre 130-180HB. Existen otros tipos de electrodos como: El electrodo de tungsteno: se utiliza para soldaduras de cobre obteniendo mejor yms eficiencia de productividad. Se realiza con electrodos de tungsteno ya que de lo contrario se formaran uniones defectuosas y una reduccin de la resistencia del electrodo. Asi como tambin para materiales termoplsticos, se basa en el principio de la soldadura por resistencia, slo que la corriente fluye ms bien a travs del propio electrodo que entre la pieza y el electrodo. El estrechamiento en la punta del termoplstico eleva la resistencia, generando la temperatura de soldadura en este punto. La punta del electrodo es capaz de fundir el material en dimetros muy pequeos en el punto deseado de soldadura. Electrodos de tungsteno y cobre: para soldadura por proyeccin de la resistencia con 75% tungstenoy 25% cobre. Este compuesto rene lo mejor de ambos materiales, la resistencia del tungsteno y la excelente conductividad trmicay elctrica del cobre.Cmo se hace una soldadura por resistencia?Las dos piezas de metal que van a unirse son presionadas juntas por los electrodos de la mquina soldadora de manera que hagan un buen contacto elctrico. Entonces se pasa la corriente elctrica a travs de ellos, se los calienta hasta que empiecen a fundirse en el punto donde estn en contacto con el flujo de la corriente. El nuevo metal obtenido mediante la fundicin de las dos piezas fluye y las piezas se unen; entonces la corriente se apaga y el metal fundido se solidifica, al entrar en contacto con el aire a temperatura ambiente formando una conexin metlica slida entre las dos piezas. El trmino "Soldadura de Resistencia" viene del hecho de que la resistencia experimentada por el material a soldar en conjunto con la resistencia del electrodo por efectos de la corriente de alto amperaje causa el calor que se generar cuando la corriente fluye a travs de l.Cmo se obtiene la corriente adecuada?Una corriente de 10.000 amperios no est disponible en cualquier tomacorriente estndar. La mxima corriente disponible en los tomacorrientes de casa y oficinas es de 15 amperios. An en las fbricas donde se utilizan grandes cantidades de energa elctrica, 200 amperios es la corriente disponible en los circuitos de distribucin elctrica. Sin embargo, para conseguir los 10.000 amperios necesarios para la soldadura por resistencia hay algunos dispositivos que deben usarse para aumentar la corriente desde un nivel relativamente bajo de la lnea de energa. El dispositivo usado generalmente es un transformador. Los transformadores son considerados como un variador ya sea para aumentar o disminuir el voltaje, pero la corriente tambin puede ser transformada de la misma manera.Cmo se obtiene la fuerza en los electrodos? Un factor crtico en la soldadura de resistencia es la fuerza de presin sobre los metales juntos (Fuerza de Electrodo). Esta fuerza es necesaria para asegurar un buen contacto elctrico entre las partes que van a ser soldadas, y para mantener las partes fijas hasta que el metal derretido que forma la junta slida tenga tiempo de solidificarse. Dependiendo del tamao y tipo de mquina soldadora, se usan varios mtodos de aplicacin de presin a los electrodos, pero el ms comn es usar aire comprimido. En un cilindro con un pistn. El cilindro va rgidamente unido al marco de la mquina soldadora y el pistn movible est conectado al electrodo superior. Aire comprimido introducido en el cilindro desarrolla una fuerza en el pistn que, en su tiempo, empuja hacia abajo el electrodo contra el metal a ser fundido. El monto de la fuerza aplicada depende del rea del pistn y de la presin del aire comprimido.Procesos de soldadura por resistencia:

Soldadura por puntos (RSW). Soldadura por costura. Soldadura por proyeccin (RPW). Soldadura por recalcado o tope (UW). Soldadura por percusin (PEW).

Soldadura por puntos (RSW).La soldadura de puntos por resistencia es por mucho el proceso predominante en este grupo. Se usa ampliamente en la produccin masiva de automviles, aparatos domsticos, muebles metlicos y otros productos hechos a partir de lminas metlicas. Si se considera que la carrocera de un automvil tpico tiene aproximadamente 10.000 soldaduras de punto individuales y que la produccin anual de automviles en todo el mundo se mide en decenas de millones de unidades, es posible apreciar la importancia econmica de la soldadura de puntos por resistencia. Solamente se obtienen soldaduras uniformes si las chapas a soldar estn limpias, los xidos superficiales son causa de variaciones en el tamao y resistencia de los puntos de soldadura. Esto es especialmente cierto en el aluminio.Generalmente se designa a la soldadura por chapas o laminas metlicas, aplicable normalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor. La soldadura de puntos por resistencia (RSW, por sus siglas en ingls) es un proceso de RW en el cual se obtiene la fusin en una ubicacin de las superficies de empalme de una unin superpuesta, mediante electrodos opuestos. El tamao y la forma del punto de soldadura estn determinados por la punta de electrodo; la forma de electrodo ms comn es redonda, pero tambin se usan formas hexagonales, cuadradas entre otras. La pepita de soldadura resultante tiene un dimetro tpico de 5 a 10 mm (0.2 a 0.4 in), con una zona afectada por el calor que se extiende un poco ms all de la pepita en los metales base. Si la soldadura se hace correctamente, su resistencia es comparable con la del metal circundante. Los materiales usados para los electrodos en la RSW consisten en dos grupos principales:

1) Aleaciones basadas en cobre. 2) Compuestos de metales refractarios, como combinaciones de cobre y tungsteno. El segundo grupo tiene una mayor resistencia al desgaste.

Como en la mayora de los procesos de manufactura, las herramientas para la soldadura de puntos se desgastan gradualmente con el uso. Cuando resulta prctico, los electrodos se disean con canales internos para el enfriamiento por agua. Debido a su extenso uso industrial, estn disponibles diversas mquinas y mtodos para realizar las operaciones de soldadura de puntos. El equipo incluye mquinas de soldadura de puntos con balancn y tipo prensa, as como pistolas porttiles de soldadura de puntos manuales o controlados por robot

Los soldadores de punto con balancn es el mas comn y simple de los procedimientosde soldadura por resistencia, los materiales bases se deben disponer solapados entre electrodos, que se encargan de aplicar secuencialmente la presin y la corriente correspondiente por ciclos, tienen un electrodo inferior estacionario y un electrodo superior mvil que sube y baja para cargar y descargar el trabajo. El electrodo superior se monta en un balancn (de ah el nombre), cuyo movimiento es controlado mediante un pedal operado por el trabajador. Las mquinas modernas pueden programarse para controlar la fuerza y la corriente durante el ciclo de soldadura.

Los soldadores de puntos tipo prensa estn diseados para un trabajo ms grande. El electrodo superior tiene un movimiento en lnea recta proporcionado por una prensa vertical, que se opera en forma neumtica o hidrulica. La accin de la prensa permite que se apliquen fuerzas ms grandes, y los controles generalmente hacen posible la programacin de ciclos de soldadura complejos. Los dos tipos de mquinas anteriores son soldadores de puntos estacionarios o estticos, en los cuales el trabajo se coloca en la mquina. Para trabajos pesados y grandes es difcil mover (y orientar) el trabajo hacia mquinas estacionarias. Para estos casos, existen pistolas porttiles de soldadura de puntos en diferentes tamaos y configuraciones. Estos dispositivos consisten en dos electrodos opuestos dentro de un mecanismo de pinzas. Cada unidad tiene un peso ligero, por lo que un trabajador o un robot industrial pueden sostenerla y manipularla. La pistola est conectada a su propia fuente de potencia y control mediante cables elctricos flexibles y mangueras de aire. En la mayora de los casos los encargados de la soldadura por puntos de resistencia en la fabricacin de automviles son los robots, estn programados mediante software con los parmetros para la soldadura como la intensidad de corriente, el tiempo de soldadura, y la presin de apriete dependiendo del grosor de las chapas y de los materiales a unir como describamos antes.

Si es necesario, tambin puede proporcionarse enfriamiento de los electrodos mediante una manguera con agua. Las pistolas porttiles para soldadura de puntos se usan ampliamente en las plantas de ensamble final de automviles para soldar carroceras de lmina metlica. El desmontaje de piezas unidas por puntos de resistencia es sencillo, y haciendo uso de herramientas especficas paro esta funcin (despuntadoras), se realiza de forma rpido y, lo que es an ms importante, sin causar desperfectos o las piezas adyacentes. Algunas recomendaciones para (RSW) son:

- Para facilitar el paso de la corriente, tanto las chapas a unir como los electrodos debern estar limpios. Si las piezas a unir son nuevas no es necesario eliminar la cataforesis en su parte interna pero si en la externa, eliminando la limpieza exclusivamente a la zona de contacto de los electrodos. - Deber protegerse la parte interior de las pestaas a unir con imprimacin anticorrosiva de cinc. - Se emplearan brazos porta electrodos cortos, con el fin de evitar una disminucin en lo presin de apriete. - la punta de los electrodos debe estar limpia, liso y del dimetro correcto. Para ejecutar los puntos, lo de ambos electrodos debe mantenerse perfectamente enfrentado. - Es recomendable poder refrigerar los electrodos para evitar su calentamiento ante un trabajo continuado. Si por cualquier razn se produjera un calentamiento excesivo de los mismos, deben dejarse enfriar siempre al aire y no introducirse nunca en el cubo de agua para evitar el recocido del cobre, que supondra su ablandamiento y una prdida de sus propiedades mecnicas. - Cuando se procedo a soldar chapas de distinto espesor se regular la maquina en funcin de la ms delgada. - Las pinzas de soldadura llevan un electrodo fijo y otro mvil, debiendo fijar sobre las chapas el fijo y acercar el mvil a ellos, pues por el contrario lo pinza se movera, e impedira dar el punto en la zona apropiada. - La distancia entre electrodos ha de ser la mas pequea posible para evitar esfuerzos dinmicos sobre los mismos, como consecuencia de su masa y velocidad de cierre. - No conviene sobrepasar la distancia mnimo entre puntos, ya que puede producirse una desviacin de corriente por las soldaduras cercanas {efecto Shunt], vindose disminuida la intensidad de lo corriente necesaria para la formacin del nuevo punto. - La soldadura por puntos con un nico electrodo da lugar a puntos que carecen de resistencia suficiente, debido fundamentalmente a la falta de presin; por ello se recomienda emplear este sistema nicamente cuando no exista otra alternativa.

Los elementos que componen una maquina de soldadura por puntos son los siguientes: Sistema de puesta bajo presin de las piezas a unir. Transformador elctrico generador de intensidad. Sistema de paro o temporizador.

Los electrodos utilizados en soldadura por puntos pueden variar en gran medida dependiendo de la aplicacin que vayamos a realizar, cada tipo de electrodo tiene una funcin diferente. Electrodos de radio se utilizan para aplicaciones de alta temperatura. Electrodos con una punta truncada se utilizan para altas presiones. Electrodos excntricos se utilizan para soldar esquinas, o para llegar a rincones y espacios pequeos. Tambin hay electrones para poder acceder al interior de la pieza a soldarLas faces de la soldadura por punto son:1. Colocacin de las chapas a soldar entre las pinzas.2. Bajada de los electrodos, que corresponde al tiempo que transcurre desde la operacin de acercamiento de los electrodos hasta que comienza el paso de la corriente3. Tiempo de soldadura, que consiste en el tiempo durante el cual est pasando la corriente elctrica.4. Tiempo de forja, es el tiempo transcurrido entre el corte de la corriente y el levantamiento de los electrodos.5. Tiempo de enfriamiento, consiste en la desaparicin de la presin adems de los electrodos.

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 fsicos de la soldadura por puntos pueden crear fisuras internas y grietas en la superficie. Las propiedades qumicas afectadas son la resistencia interna del metal y sus propiedades corrosivas. La soldadura por puntos tambin se utiliza en la ciencia de la ortodoncia, donde el equipo utilizado es un soldador por puntos pero pequea escala ya que cambia el tamao demetal. Otra aplicacin es la unin por correas en la soldadura de pilas. Algunos defectos de este tipo de soldadura son:

-Intensidad demasiado alta: Penetracin demasiado profunda. Produccin de salpicaduras.-Intensidad demasiado bajo: Baja resistencia de la unin. Pegaduras.-Presin de apriete demasiado alta: Marcas profundas en las chapas. Salpicaduras por expulsin del ncleo entre las chapas-Presin de apriete demasiado baja: Salpicaduras. Agujeros. Deterioro de los electrodos por inclusiones de material.-Tiempo de soldadura demasiado largo: Calentamiento excesivo de la chapa. Disminucin de la calidad de punto.-Tiempo de soldadura demasiado cort: Penetracin demasiado pequea. Pegaduras.

Soldadura por costura (RSEW).

En la soldadura de costura por resistencia (RSEW, por sus siglas en ingls), los electrodos con forma de varilla de la soldadura de puntos se sustituyen con ruedas giratorias, y se hace una serie de soldaduras de puntos sobrepuestas a lo largo de la unin. El proceso produce uniones hermticas y sus aplicaciones industriales incluyen la produccin de tanques de gasolina, silenciadores de automviles, contenedores, recipientes a presin, radiadores e intercambiadores de calor, componentes nucleares, tanques de cerveza, recubrimientos de motores y otros contenedores fabricados con lminas de metal (Los espesores de estos suelen ser de 0.05 a 3 mm.). La costura de soldadura se utilizaba para la fabricacin de latas de bebidas de acero, pero hoy en da ya no se utiliza para esta finalidad debido a que actualmente estas latas son de aluminio. El proceso de soldadura por roldanas o costura se utiliza para la fabricacin de soldaduras de reborde, uniones hermticas, uniones de juntas de chapas para aumentar su amplitud y longitud, y creacin de cilindros, conos o cajas abiertas como recipientes.

Tcnicamente, la RSEW es igual que la soldadura de puntos, excepto porque los electrodos en ruedas ocasionan ciertas complejidades. Como, por lo general, la operacin se realiza en forma continua y no discreta, las costuras deben estar a lo largo de una lnea recta o uniformemente curva. Las esquinas agudas e irregularidades similares son difciles de manejar. Los metales ms utilizados en este tipo de soldadura son los aceros de bajo contenido en carbono aunque tambin se utilizan las aleaciones de aluminio. Los aceros de medio y alto contenido en carbono y otras aleaciones tambin se pueden soldar en este proceso, pero se obtiene un tipo de soldadura frgil.

El espaciamiento entre las pepitas de soldadura en la RSEW depende del movimiento de las ruedas de electrodos relacionado con la aplicacin de la corriente de soldadura. Generalmente, este proceso se utiliza para unir dos hojas de metal. En el mtodo usual de operacin, llamado soldadura de movimiento continuo, la rueda gira en forma continua a una velocidad constante y la corriente se activa a intervalos que coinciden con el espaciamiento deseado entre los puntos de soldadura a lo largo de la costura. Normalmente, la frecuencia de las descargas de corriente se establece para que se produzcan puntos de soldadura sobrepuestos. Pero si se reduce bastante la frecuencia, habr espacios entre los puntos de soldadura y este mtodo se denomina soldadura de puntos con rodillo. En otra variacin, la corriente de soldadura permanece constante (en lugar de activarse y desactivarse), por lo que se produce una costura soldada verdaderamente contina.Una alternativa a la soldadura de movimiento continuo es la soldadura de movimiento intermitente, en la cual la rueda de electrodos se detiene en forma peridica para hacer la soldadura de puntos. La cantidad de rotacin de la rueda entre las paradas determina la distancia entre los puntos de soldadura a lo largo de la costura. Otros tipos de soldadura son: Costura de rueda amplia: Este tipo de soldadura por roldana recibe este nombre porque la anchura de contacto de la rueda es de 12mm de radio o mayor. El objetivo general de este tipo de soldadura es la soldadura de radiadores domsticos a velocidades de hasta los 6 m/minuto.

Costura de rueda estrecha: Este tipo de soldadura de roldanas recibe este nombre porque el contacto de la rueda general de este proceso es de 6mm de radio. La superficie externa de la rueda o roldana est continuamente en contacto con las lminas y ejerciendo presin sobre stas. Se ha de controlar la contaminacin que puede provocar el electrodo al realizar este proceso para aceros recubiertos, ya que se suelen utilizar para depsitos de combustible de vehculos.

Costura de alambre consumible: En este tipo de proceso de soldadura por roldanas se aporta un pequeo alambre de cobre entre las roldanas y las chapas a soldar para proporcionar un contacto limpio entre estos elementos. Suele ser usado para soldar aceros recubiertos como latas y depsitos de combustible de vehculo.

Costura de aplastamiento: Para realizar la soldadura por medio de este proceso se superponen las lminas y se aplastan sus bordes. Se trata de un proceso de soldadura de alta velocidad para soldar latas y tambores, desde los 0'2mm/min en hojalata pudiendo llegar hasta los 100m/min. Se requiere un alambre consumible de cobre como material de aporte y un disco ancho para realizar este proceso.

Costura de lmina a tope: En este proceso de soldadura por roldanas se coloca aluminio a cada lado de los bordes para la soldadura a tope de las chapas que se quieren unir. Normalmente se utilizan 4 mm de aluminio para conservar la resistencia a la corrosin en el acero revestido. Es un proceso en el que prcticamente no se producen grietas y con l se producen soldadura de lminas de gran anchura.

Las mquinas de soldadura de costura son similares a los soldadores por puntos tipo de prensa, excepto porque se usan ruedas de electrodos, en lugar de los electrodos normales con forma de varilla. 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 tambin pueden moverse o facilitar la circulacin del material. Adems el proceso puede ser automatizado. Con frecuencia es necesario enfriar el trabajo y las ruedas en la RSEW; esto se consigue al dirigir agua a las partes superior e inferior de las superficies de la parte de trabajo, cerca de las ruedas de electrodos.Los electrodos suelen ser de aleacin 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 podran producir problemas. Esta corriente de soldadura se puede aplicar cuando los electrodos estn en movimiento o una vez estn parados. Los parmetros que se deben controlar son: Potencia elctrica que se suministra a la mquina; para poder controlar la velocidad de giro de las roldanas, los puntos de soldadura por segundo y control de los engranajes de distribucin. Configuracin de soldadura roldana-roldana; en lnea longitudinal o en transversal con la mquina, segn la aplicacin. Configuracin de la superficie a soldar

Las principales caractersticas a tener en cuenta son la presin ejercida por las roldanas, la velocidad de soldadura y la calidad de sta. El control de la presin ejercida por la soldadura en este tipo de aplicacin es muy importante. Las funciones principales de esta presin son las siguientes: mantener el contacto entre los materiales que se quieren soldar; impedir la llegada de aire a la zona de soldadura para evitar imperfecciones; forzar a la corriente elctrica a pasar por el punto de contacto entre las superficies; mantener una resistencia de contacto de aire constante; provocar la deformacin de los cristales del metal a soldar; impedir que se formen poros en la zona de soldadura; impedir la expulsin de metal fundido mientras se realiza el proceso de soldadura y permitir el arrastre de la roldana durante su movimiento de rotacin. Para la fabricacin de latas de aceros recubiertos es importante tener un control de la velocidad de soldadura, sobre todo en el tipo de soldadura de costura de alambre consumible. Si no se controlara la velocidad y esta fuera demasiado elevada, la presin se apartara demasiado pronto del punto de contacto en el que se aplica la soldadura lo que provocara la formacin de cavidades o grietas. Se han desarrollado mquinas especficas para el control de sta y lo muestran en unos monitores colocados al lado de la mquina de soldadura. Se han conseguido velocidades de hasta 100 m/min. Si la velocidad no fuera elevada se presentaran problemas con estos aceros recubiertos debido a su alta resistencia superficial. Para controlar la calidad del proceso de soldadura por roldanas se realiza un control peridico de muestras soldadas. Para una buena calidad del producto son importantes factores como el material, la calidad de prensado y la alineacin de los electrodos. Estos factores son importantes para aplicaciones como aceros recubiertos para tanques de combustible.

VentajasDesventajas

Permite trabajar a altas velocidades comparada con otros tipos de soldadura. Es un proceso fcilmente automatizable. Son soldables por este mtodo materiales conductores elctricamente. Se pueden realizar soldaduras hermticas. Es uno de los pocos procesos que permiten trabajar con aleaciones de aluminio.

Es un proceso de soldadura limitada debido a la forma del componente a soldar y al acceso de la rueda a esta superficie. Elevados gastos iniciales en la compra de los equipos. El grosor de las lminas soldadas es limitado, sobre los 6 mm.

Hay algunas limitaciones en este proceso de soldadura por roldanas. Estos riesgos no son debidos a la capacidad del material para ser soldado, sino a la correcta posicin de las roldanas y al buen control del proceso para evitar problemas. Los principales riesgos son la posibilidad de aplastamiento de manos o dedos y el dao por quemaduras que se puede producir en los ojos o cualquier parte del cuerpo debido a las salpicaduras del metal calentado. En este proceso no se suelen producir demasiados humos pero en los casos de los aceros recubiertos hay que tener cuidado con ellos por los aceites o materiales orgnicos presentes.

Soldadura de proyeccin por resistencia (RPW)

Es un proceso de soldadura por resistencia en el cual ocurre la coalescencia en uno o ms puntos de contacto relativamente pequeos sobre las piezas. Estos puntos de contacto estn determinados por el diseo de las piezas que se van a unir y pueden consistir en proyecciones, grabados o intersecciones localizadas de las piezas. La soldadura de proyeccin o realce se obtiene creando unas protuberancias o relieves en una de las dos piezas que se desea soldar. Luego, dichas piezas se aprietan mediante dos electrodos planos o de forma adecuada, los cuales los aproximan y ponen en contacto. Cuando se hace circular la corriente, sta se ve obligada a concentrarse en correspondencia con dichos relieves, los cuales se funden, mientras que la presin aplicada a los electrodos determina la entrada en contacto total de ambas piezas. Este sistema de soldadura se halla generalizado para la unin a la carrocera de las tuercas que sirven para la fijacin de los diferentes elementos, como los cinturones de seguridad.

La soldadura por proyecciones o protuberancias, es una forma de unin que deriva del clsico procedimiento de soldadura por puntos. Las protuberancias favorecen la concentracin de las lneas de corriente de soldadura, lo que asegura una muy buena regularidad de la cantidad de energa que se debe suministrar para favorecer la unin, dado que esta, pasa solo por la protuberancia. Al principio del perodo de soldadura el calentamiento es muy intenso debido a la existencia de una elevada densidad de corriente, ya que el rea de contacto entre las dos piezas es muy pequea. A medida que aumenta el tiempo de soldeo, la zona que alcanza el estado plstico, se deforma por la accin de la presin, provocando un aumento de la superficie de contacto por lo que la densidad de corriente empieza a disminuir para una intensidad constante. Con el fin de que sea realizada una buena soldadura, es condicin, que tanto la protuberancia como la zona de contacto con ella fundan a la vez, ya que de no ser as, podra alcanzarse mayor calor en la protuberancia y sufrir esta zona el denominado QUEMADO.

Los factores que delimitan el equilibrio trmico (calorfico), son:

La diferencia de espesores o de masas a soldar. En el caso de tener piezas de diferente espesor, la protuberancia debe ser realizada en aquella que tenga mayor espesor. La diferencia de resistencia de las piezas a ensamblar. La forma geomtrica de las piezas. El diseo de la protuberancia. El tiempo de soldadura. El material de los electrodos en contacto con las piezas a soldar as como su geometra.

En la mayora de los casos es conveniente soldar con tiempos muy cortos y densidades de corriente muy elevadas con el fin de aprovechar al mximo la resistencia de contacto de las zonas a unir. De una forma general las protuberancias deben satisfacer las siguientes condiciones, con el objeto de cumplir eficazmente su misin:

Resistencia mecnica ptima y situacin geomtrica. Masa suficiente para alcanzar la temperatura de soldadura sin fusin previa o efecto de quemado. Realizacin sencilla y poco costosa, y que su forma y dimensiones sean regulares. Existen dos tipos de protuberancias:-Protuberancias artificiales.-Protuberancias naturales.

Los valores ptimos de soldadura, dependern de las intensidades de corriente seleccionada, as como de la resistencia mecnica de las protuberancias. Para tiempos de soldadura cortos, sern necesarias densidades de corriente elevadas, pero este hecho favorece la aparicin de proyecciones. En el caso de la soldadura de varias protuberancias (2 o ms), es indispensable el empleo de tiempos largos, ya que estas protuberancias tienen por lo general diferentes alturas.

El esfuerzo de compresin debe ser aplicado firmemente sobre la protuberancia, con el fin de que sta tenga un buen contacto con la chapa que va a ser soldada. Como durante esta fase inicial la densidad de corriente es elevada, y el aplastamiento de la protuberancia es muy rpido, el movimiento del electrodo debe ser igualmente rpido, de esta forma evitamos el mal contacto protuberancia-pieza lo que origina proyecciones de metal que se traducen en malas calidades de las uniones. Por el contrario si estos desplazamientos son superiores a los ptimos, el aplastamiento es elevado, traducindose en una disminucin de la densidad de corriente, lo cual genera uniones superficiales (la protuberancia slo queda soldada en la zona exterior). El esfuerzo de compresin aplicado debe asegurar un aplastamiento completo de la protuberancia una vez ha sido soldada esta.

El ciclo de soldadura, las potencias elctricas y mecnicas de la mquina y el tipo de aparato electrnico de control deben ser cuidadosamente estudiados para cada caso particular. El ciclo de soldadura comprende los siguientes pasos:

- El asentamiento del electrodo (forma controlada o no).- El tiempo de soldadura (sncrono o asncrono).- El mantenimiento de forjado (tiempo de mantenimiento de la presin una vez finalizado el paso de la corriente).- Intensidad de corriente y el esfuerzo de compresin que son aplicados.

Las mquinas para la ejecucin de este tipo de uniones son muy similares a las utilizadas en la soldadura por puntos, pero dimensionadas para los esfuerzos y corrientes mayores que se deben utilizar. Algunas aplicaciones de soldadura por protuberancia son:

- Soldadura de una brida sobre placa (protuberancia redonda ordinaria).- Soldadura de una pieza en omega sobre pieza embutida (protuberancias redondas).- Soldadura de tuercas y vstagos roscados.- Soldadura de horquillas al extremo de un vstago. - Soldadura de un tapn roscado sobre un depsito. - Soldadura de tubos en cruz.- Soldadura de tubos en cruz con preparacin.- Soldadura de alambres en cruz y de alambres sobre tubos.- Soldadura de artculos de cocina.

Soldadura con recalcado (UW) Las superficies de empalme se aprietan una contra la otra durante el calentamiento y se recalcan. El calentamiento en la UW se obtiene completamente mediante resistencia elctrica generada en las superficies que hacen contacto; no se producen arcos. Cuando las superficies de empalme se han calentado a una temperatura conveniente por debajo del punto de fusin, se aumenta la fuerza que presiona a las piezas una contra otra para producir el recalcado y la coalescencia en la regin de contacto. Por lo tanto, la soldadura con recalcado no es un proceso de soldadura por fusin en el mismo sentido que los otros procesos de soldadura que se han analizado. Las aplicaciones de la UW son similares a las de la soldadura instantnea: unin de extremos de alambres, tuberas, tubos, etctera. Se aplica continuamente una presin despus que se aplica la corriente de soldadura. Como resultado de esto, la soldadura se produce a menor temperatura.Las superficies deben estar limpias y adecuadamente preparadas para calentamiento uniforme y soldaduras fuertes. Se usa para caos y tubos.

Soldadura a tope.

La soldadura elctrica a tope es un proceso de soldadura autgena sin metal de aportacin. En el cual el efecto joule es nicamente el causante del calentamiento de los dos extremos a soldar. En este proceso, se aplica a las piezas un esfuerzo de recalcado o forja una vez que los dos extremos han alcanzado la temperatura requerida. El objeto de este tipo de soldadura es la de soldar dos piezas, con el fin de obtener una pieza nica y perfectamente continua desde el punto de vista de sus dimensiones geomtricas y sensiblemente homognea desde el punto de vista metalogrfico. Se pueden distinguir en dos procedimientos:

A tope por resistencia Pura: Las piezas a soldar se sujetan con sendas mordazas que se encuentran unidas elctricamente al transformador secundario, una de estas mordazas es fija a la mesa, y la otra es mvil, la cual ejerce la presin sobre la pieza fija. Se hace pasar la corriente elctrica manteniendo la presin y cuando se alcanza la temperatura necesaria se ejerce una presin de recalcado o forja, el material de esta manera, sufre una deformacin plstica. Si la tensin es elevada, se produce la fusin de la entercara, y por el efecto de recalcado, se expulsa parte del metal fundido, en este momento se interrumpe el paso de corriente y se anula el esfuerzo.

En este proceso de unin, las caras deben estar colocadas paralelamente una a otra, y es una condicin indispensable, que no existan xidos y contaminantes que impida el buen contacto de las dos superficies. Por otro lado con esta tcnica no pueden soldarse, dos materiales que tengan distintas caractersticas elctricas.

Soldadura a tope por chisporroteo: Este tipo de soldadura es muy parecido al anterior. Para soldar por chisporroteo se realizan las siguientes operaciones:

- Sujecin de las piezas a soldar entre las mordazas, en este momento las extremidades a unir o no estn en contacto o se hallan en un contacto imperfecto, sin presin.- Conexin del transformador y, como consecuencia, de las piezas a soldar.- Comienzo del movimiento lento de la masa mvil.- Recalcado o forjado despus de cierto desplazamiento.

En resumen el chisporroteo en un calentamiento por efecto joule, engendrado por el paso de una corriente elevada, a travs de protuberancias metlicas en contacto imperfecto, fundindose, explosionndose y renovndose por la creacin ininterrumpida de crteres sobre las caras opuestas animadas por el movimiento de translacin de una hacia la otra.Las tensiones secundarias aplicadas a la pieza (2 a 15 V), estn por debajo del potencial de ionizacin de los gases atmosfricos y por debajo del potencial necesario para producir un arco entre las caras en chisporroteo.

Algunos parmetros que de ben tener en cuenta para este tipo de soldadura son:

- Las caractersticas qumicas, elctricas, mecnicas y metalrgicas de los materiales.- La forma geomtrica de la seccin a soldar y de su superficie.

Las piezas a unir pueden presentarse bajo la siguiente forma:

a) Piezas macizas: redondas, cuadrados, etc., ejemplos: rieles de ferrocarril, redondos para hormign, cables, etc.b) Secciones de paneles delgados: chapas, flejes planos, piezas plegadas o embutidas, tubos, etc. ejemplos: perfiles de carpintera metlica, llantas de ruedas.

La regulacin de la mquina, a la vista de una aplicacin determinada, consiste en introducir en los dispositivos de regulacin los valores de los parmetros siguientes:

Variables Elctricas:

- Tensin secundaria aplicada a la pieza a soldar.- Intensidad de corriente secundaria de soldadura.

Variables de tiempo:

- Velocidad y aceleracin del chisporroteo (o tiempo de chisporroteo).- Velocidad de recalcado.- Duracin del paso de corriente durante el recalcado.

Variables Mecnicas:

- Esfuerzo de recalcado (o de forja).- Esfuerzo de sujecin de las piezas entre mordazas.

Soldadura por percusin (PEW).

Es similar a la soldadura por tope, excepto porque la duracin del ciclo de soldadura es extremadamente breve; en forma tpica slo transcurren de 1 a 10 milisegundos. El calentamiento rpido se obtiene mediante las rpidas descargas de energa elctrica entre las dos superficies que se van a unir, para continuar con la percusin inmediata de una pieza contra la otra a fin de formar la soldadura. El calentamiento est muy localizado y esto hace atractivo el proceso para aplicaciones electrnicas, en las cuales las dimensiones son muy pequeas y los componentes pueden ser muy sensibles al calor.

Soldadura por resistencia de alta frecuencia (HFRW).

Es un proceso en el cual se usa una corriente alterna de alta frecuencia para el calentamiento, seguido de la aplicacin rpida de una fuerza de recalcado para producir coalescencia. Las frecuencias estn entre 10 y 500 kHz y los electrodos hacen contacto con el trabajo en la parte inmediata de la unin soldada. En una variacin del proceso, la corriente de calentamiento se induce en las piezas mediante una bobina de induccin de alta frecuencia. La bobina no hace contacto fsico con el trabajo. Las aplicaciones principales de la HFRW son la soldadura empalmada continua de costuras longitudinales en tuberas metlicas.

Este proceso de unin se diferencia de los anteriores en los siguientes aspectos:

a) En el proceso de soldadura fuerte, los materiales a unir (caras) no alcanzan la temperatura de fusin, como es el caso de la soldadura por resistencia.b) En los procesos de soldadura por resistencia, no es necesario aportar otros materiales para obtener la unin, en este s.

Para la forma de las piezas a unir, se utilizarn dos mtodos de calentamiento: el indirecto y el directo.

El procedimiento de calentamiento indirecto las piezas a unir son introducidas entre dos electrodos especiales de elevada resistencia hmica. Los electrodos, piezas a soldar y material de aportacin, forman el circuito de calentamiento. Para una elevada intensidad, los calentadores o electrodos se ponen incandescentes, y calientan al conjunto por conduccin. En este proceso la energa desarrollada durante el paso de la corriente por las piezas a soldar es muy pequea en relacin con la que se desarrolla en los electrodos. Siendo este proceso de caldeo indirecto el ms utilizado en la industria.

El mtodo de calentamiento directo, aprovecha la resistencia elctrica de las piezas que van a ser soldadas. En este caso los electrodos o mordazas de amarre utilizadas son de material muy conductor (cobre y aleaciones).

Los parmetros que hay que tener en cuenta en este tipo de soldadura son:

- Intensidad de corriente elctrica.- Tiempo de calentamiento y presin.

En definitiva se trata de los mismos parmetros que los utilizados en la soldadura por puntos. Los aparatos de soldadura fuerte por resistencia, son aparentemente los mismos que los utilizados en la soldadura por puntos, fijos y mviles, existiendo un acondicionamiento de los circuitos a las nuevas condiciones ya que requiere una corriente ms leve.

Las mquinas utilizadas son, segn el tamao de las piezas a unir y las condiciones de trabajo, de dos tipos:

a) Mquinas fijas.b) Mquinas mviles.

Estos equipos comprenden los siguientes elementos:

- Transformador de potencia.- Conductores de unin.- Dispositivo mecnico de aplicacin de presin a los electrodos.- Paralaje elctrica destinada a establecer y cortar la alimentacin del primario y controlar as el paso de la corriente elctrica de calentamiento.- Conmutador de potencia, que permite regular la intensidad de la corriente elctrica de calentamiento.

La potencia elctrica de estas mquinas, generalmente es ms pequea que las utilizadas en soldadura por punto y dependen de:

- La superficie de soldadura fuerte.- El tipo de electrodo portador de calor empleado.- De la conductividad trmica de las piezas a unir, de su masa y de la masa disipadora del calor generado en las zonas prximas que van a ser soldadas.

Para el caso general de la soldadura de alta frecuencia, donde el calentamiento de las piezas y la fusin de las aleaciones de aportacin se obtienen por medio de electrodos incandescentes, estos ltimos deben ser construidos con materiales de elevada conductividad elctrica y que mantengan sus caractersticas mecnicas a elevada temperatura. Entre los materiales ms utilizados se encuentran:

- Carbono duro.- Konite.- Molibdeno.- Cobre y sus aleaciones.

Algunas ventajas de este tipo de soldadura son:

- Posibilidad de concentrar el calor.- Gran capacidad de produccin.- El operario no necesita ser un experto.- Bajo consumo elctrico.- Facilidad de actuar en lugares poco accesibles de piezas voluminosas.

ConclusinA travs de esta larga y relevante investigacin, Se ha llegado a la conclusin de que los procesos de soldadura, en especial soldadura por resistencia, se puede considerar como una regla bsica para los procesos de manufactura modernos y cualquier otra clase de desarrollo tecnolgico. A lo largo del tiempo este tema se a normalizado, con el fin de poder exportar los nuevos avances de tecnologa a los pases en proceso de crecimiento. Se comprendio que la soldadura es una ciencia en s, que desde hace miles de aos se ha ido perfeccionando, para poder lograr grandes avance en la industria de unin de metales, automotriz, fbrica de jaulas, y un sinfn de aplicaciones que el ser humano debe atender diariamente. Personalmente nunca imaginamos que esta rama, si rama, ya que actualmente existen profesionales de soldadura, llamados ingeniero de soldadura, fuese tan compleja, tan enriquecedora y tan necesaria en nuestro desarrollo como ingenieros, cabe destacar que este trabajo fue un anlisis de distintas fuentes de informacin; Procesos de Manufactura Moderno de Mikell P. Groover, as como tambin de diversos sitios web.Dentro del campo de la ingeniera as como de todas sus ramas y variantes, existe alta complejidad, la cual es nuestro deber, al igual que nuestro derecho como futuros ingenieros, lograr descifrar esa complejidad o ese enigma y poder comprenderla para poder desarrollar nuestras capacidades y as competir en el mbito laboral. Es muy importante conocer los diversos procesos de soldadura que existen, ya que en un futuro debemos ser capaces de seleccionar que tipo de soldadura es ms conveniente para unir ciertos metales, haciendo nfasis tambin en la ciencia de los electrodos, que con el pasar de los aos se pueden mejorar, basndose en aleaciones que me garanticen mejor duracin y mejor desempeo en el proceso. Como se pudo observar estos procesos de manufactura incluyen el profundo estudio de distintas materias, como la mecnica de fluidos para el diseo de brazos hidrulicos o neumticos, el uso de la resistencia de los materiales para conocer el comportamiento de los materiales con los que estn hechos las maquinas, el uso de la transferencia de calor y la energa que est presente en cada espacio en cada detalle de cualquier soldadura.