Soldadura por arco

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  • 1. SOLDADURA POR ARCOEl sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la creación ymantenimiento 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 almao núcleo, generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias nometálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según las características que serequieran en el uso. El revestimiento puede ser básico, rutílico y celulósico. Para realizar unasoldadura por arco eléctrico se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza asoldar, con lo cual se ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra elcircuito. El calor del arco funde parcialmente el material de base y funde el material de aporte, elcual se deposita y crea el cordón de soldadura.La soldadura por arco eléctrico es utilizada comúnmente debido a la facilidad de transporte y a laeconomía de dicho proceso.
  • 2. La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, en inglés ShieldMetal Arc Welding (SMAW) o Manual Metal Arc Welding (MMAW), es que el arco eléctrico seproduce entre la pieza y un electrodo metálico recubierto. El recubrimiento protege el interiordel electrodo hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodofunde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que seproduzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusiónen el material base. Además los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de bajaresistencia y muy fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundidaprocedente de la fusión del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, porencima del cordón de soldadura, una capa protectora del metal fundido.Este tipo de soldaduras pueden ser efectuados bajo corriente tanto continua como alterna. Encorriente continua el arco es más estable y fácil de encender y las salpicaduras son pocofrecuentes; en cambio, el método es poco eficaz con soldaduras de piezas gruesas. La corrientealterna posibilita el uso de electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a mayorescala también aumenta. En cualquier caso, las intensidades de corriente oscilan entre 10 y 500amperios.
  • 3. SOLDADURA TIG• 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.• 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
  • 4. 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 delgas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para laprotección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos.El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa, que utiliza el intenso calor de un arcoeléctrico generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde puede o noutilizarse metal de aporte.Se utiliza gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la posibilidad de contaminación de lasoldadura por el oxígeno y nitrógeno presente en la atmósferaLas soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más dúctiles que lasrealizadas con electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos determinación, es necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y conun acabado completamente liso.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 claramentevisible• El sistema puede ser automatizado, controlando mecánicamente la pistola y/o el metal de aporte
  • 5. EQUIPO DE LA SOLDADURA TIG• 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 fluirconcéntricamente el gas protector.• La pistola normalmente se refrigera por aire. Para intensidades decorriente superiores a 200 Amps. Se utiliza refrigeración por agua, para evitarrecalentamiento del mango.
  • 6. SOLDADURA OXIACETILÉNICALa soldadura oxiacetilénica es la forma más difundida de soldadura autógena. No es necesarioaporte de material. Este tipo de soldadura puede realizarse con material de aportación de la mismanaturaleza que la del material base (soldadura homogénea) o de diferente material (heterogénea) ytambién sin aporte de material (soldadura autógena). Si se van a unir dos chapas metálicas, secolocan una junto a la otra. Se procede a calentar rápidamente hasta el punto de fusión solo launión y por fusión de ambos materiales se produce una costura.Para lograr una fusión rápida (y evitar que el calor se propague) se utiliza un soplete que combinaoxígeno (como comburente) y acetileno (como combustible). La mezcla se produce con un pico conun agujero central del que sale acetileno, rodeado de 4 o más agujeros por donde sale el oxígeno (ypor efecto Venturi genera succión en el acetileno). Ambos gases se combinan en una caverna antesde salir al pico, por donde se produce una llama color celeste, muy delgada. Esta llama alcanza unatemperatura de 3500ºC.Se pueden soldar distintos materiales: acero, cobre, latón, aluminio, magnesio, fundiciones y susrespectivas aleaciones.Tanto el oxígeno como el acetileno se suministran en botellas de acero estirado, a una presión de15 kpa/cm² para el acetileno y de 200 kpa/cm² para el oxígeno.El acetileno además se puede obtener utilizando un gasógeno que hidrata carburo, aunque es unapráctica poco aconsejable, dado que hay que resguardar el carburo de un elemento tan abundantecomo es el agua. En caso de incendio, hay que apagar con polvo químico o CO2, dado que el aguaaviva el fuego al generar acetileno.
  • 7. SOLDADURA MIG/MAGLa soldadura MIG/MAG es un proceso por arco bajo gas protector con electrodo consumible, el arco se producemediante un electrodo formado por un hilo continuo y unas piezas a unir, quedando este protegido de laatmosfera circundante por un gas inerte (soldadura MIG) o por un gas activo (soldadura MAG).La soldadura MIG/MAG es intrinsecamente mas productiva que la soldadura MMA donde se pierdeproductividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. El uso de hilos solidose hilos tubulares han aumentado la eficiencia de este tipo de soldadura hasta el 80%-95%.La soldadura MIG/MAG es un proceso versatil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas lasposiciones, este procedimiento es muy utilizado en espesores pequeños y medios en estructuras de acero yaleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere una gran trabajo manual.La introduccion de hilos tubulares esta entrando cada vez mas a la produccion de estructuras pesadas donde senecesita de una gran resistencia de soldadura.
  • 8. VENTAJAS DE SOLDADURA MIG/MAGLas 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 otraspalabras, se puede depositar grandes cantidades de metal (tres veces más que con el proceso de electrodorevestido), con una buena calidadeditar] ParámetrosLos parámetros variables de soldadura son los factores que pueden ser ajustados para controlar unasoldadura. Para obtener los mejores resultados en el proceso, es necesario conocer el efecto de cadavariable sobre las diversas características o propiedades del proceso de soldadura. Algunas de estasvariables, a las que denominamos variables preseleccionadas son:• Diámetro del alambre-electrodo• Composición química del mismo• Tipo de gas• CaudalPor otra parte también hay que definir otras variables las cuales las denominamos variables primarias queson las que controlan el proceso después que las variables preseleccionadas fueron seleccionadas, estascontrolan la estabilidad del arco, el régimen de soldadura y la calidad de la soldadura, estas variables son:• Tensión del arco• Corriente de soldadura• Velocidad de avance
  • 9. SOLDADURA POR PLASMALa soldadura por arco plasma es conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), y utiliza los mismosprincipios que la soldadura TIG, por lo que puede considerarse como un desarrollo de este último proceso. Sinembargo, tanto la densidad energética como las temperaturas son en este proceso mucho más elevadas ya que elestado 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 esdos o tres veces inferior en comparación a la soldadura TIG, por lo que se convierte en una técnica óptima parasoldar metal de espesores pequeños.En la soldadura por plasma la energía necesaria para conseguir la ionización la proporciona el arco eléctrico que seestablece 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 estadoplasmático a través del orificio de la boquilla que estrangula el arco, dirigiéndose al metal base un chorroconcentrado que puede alcanzar los 28.000 ºC. El flujo de gas de plasma no suele ser suficiente para proteger de laatmósfera al arco, el baño de fusión y al material expuesto al calentamiento. Por ello a través de la envoltura de lapistola se aporta un segundo gas de protección, que envuelve al conjunto.
  • 10. SOLDADURA POR PUNTOSLa soldadura por puntos es un método de soldadura por resistencia que se basa en presión y temperatura, en el que secalienta una parte de las piezas a soldar por corriente eléctrica a temperaturas próximas a la fusión y se ejerce unapresión entre las mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas, aplicablenormalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor.El soldeo por puntos es el más común y simple de los procedimientos de soldadura por resistencia. Los materialesbases se deben disponer solapados entre electrodos, que se encargan de aplicar secuencialmente la presión y lacorriente correspondiente al ciclo produciendo uno o varios puntos de soldadura.
  • 11. Características del procesoEsquema soldadura por puntosEs un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión del metal base a soldar, se considera unproceso en el cual los electrodos utilizados no son consumibles, además no se necesita material de aporte paraque 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 presenteuna baja resistencia y una elevada oposición a la deformación bajo una presión estando su dureza comprendidaentre 130 y 160 HB.También este tipo de soldadura necesita de un transformador donde la bobina secundaria suministra un voltajea los electrodos de 1V a 10V y una gran corriente, debido a que generalmente la resistencia de las piezas asoldar es muy baja por tanto la corriente que debe pasar por la zona a soldar debe de ser del orden de los 500amperiosFases de las soldaduras por puntos1. Colocación de las chapas a soldar entre las pinzas.2. Bajada de los electrodos, que corresponde al tiempo que transcurre desde la operación de acercamiento delos electrodos hasta que comienza el paso de la corriente3. Tiempo de soldadura, que consiste en el tiempo durante el cual esta pasando la corriente eléctrica.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 desaparición de la presión además de los electrodos.