Soldadura

Soldadura SMAW

La soldadura es un proceso de fabricación que consiste en la unión de dos materiales mediante la fusión entre ellos, en los que usualmente se les agrega un material de relleno también fundido que facilita la unión. Aquí nos vamos a enfocar en la soldadura de metales, en especial del acero y en los diferentes procesos que se utilizan para soldar.

Aunque los primeros intentos de unir dos metales mediante soldadura se remontan hasta la Antigüedad, los procesos de soldadura industrial que usamos actualmente se desarrollaron apenas en el siglo XX. Antes de la soldadura, el proceso que más se usaba era el de remachado con pernos calentados que al enfriarse unían fuertemente los dos metales. Así está hecha la Torre Eiffel y así se fabricó el Titanic, de hecho hay una teoría que dice que la mala calidad de los pernos utilizados fue una de las causas de su hundimiento.

A continuación una descripción de algunos de los procesos de soldadura más utilizados en la industria:

Soldadura Manual con Electrodo Revestido (SMAW)

Este es uno de los procesos más comunes, que se puede encontrar aún en los talleres pequeños. Es la soldadura de arco eléctrico con varilla revestida. Al acercar el electrodo a la pieza a soldar, se forma un arco eléctrico entre la pieza y el electrodo, el cuál funde ambas partes y los metales fundidos se mezclan. También se funde el revestimiento del electrodo que flota hacia la superficie formando una capa protectora o cáscara que sirve para proteger la unión soldada.

Hay máquinas de soldar de electrodo tanto en corriente directa, como en corriente alterna. Aunque se pueden usar ambas en la mayoría de las aplicaciones, la corriente directa ofrece un arco más estable que hace que haya menos salpicaduras, mientras que la corriente alterna permite manejar diámetros de electrodos mayores, por lo que se pueden soldar piezas de espesores mayores de manera más productiva. Así que dependiendo de la aplicación se puede usar una u otra máquina.

En ocasiones, el proceso de denomina soldadura de varilla. La varilla de soldadura normalmente tiene una longitud entre de 230 a 460 mm y un diámetro de 2.5 a 9.5 mm.

El metal de aporte usado en la varilla debe ser compatible con el metal que se va a soldar y, por tanto, la composición debe ser muy parecida a la del metal base. El recubrimiento consiste en celulosa pulverizada (polvos de algodón y madera) mezclados con óxidos, carbonatos y otros ingredientes integrados mediante un aglutinante desilicato. En ocasiones se incluyen en el recubrimiento polvos metálicos para aumentar la cantidad de metal de aporte y agregar elementos de aleación. El calor del proceso de soldadura funde el recubrimiento y proporciona una atmósfera protectora y escoria para la operación de soldadura. También ayuda a estabilizar el arco eléctrico y regula la velocidad a la que se funde el electrodo.

La soldadura de arco o soldadura eléctrica es el proceso de más amplia aceptación como el más económico, el más natural y el más práctico para unir metales. En el proceso de soldadura manual por arco el soldador ajusta la corriente eléctrica para hacer saltar el arco, es decir, para crear una corriente intensa que salte entre el electrodo y el metal. Además selecciona el electrodo (metal de aporte) que ha de usar para producir el arco de acuerdo con las especificaciones del trabajo.

La soldadura de arco metálico protegido es el proceso eléctrico de mayor utilización. El recubrimiento del electrodo, conocido como fundente, resuelve el problema de estabilización del arco metálico. Al calentarse, el fundente se evapora, formando una barrera protectora en torno al arco y a la soldadura. El gas protector impide que el oxígeno y el nitrógeno del aire formen con el metal soldado óxidos y nitruros debilitadores.

Las juntas soldadas se diseñan principalmente por la resistencia y seguridad que requieren los servicios a los que se les va a destinar. Debe tomarse en consideración la manera en la que ha de aplicarse el esfuerzo de servicio, ya sea de tensión, de corte, de flexión o de torsión. Pueden requerirse diferentes diseños, según que la carga sea estática o dinámica, así como cuando interviene la fatiga. Las juntas pueden diseñarse con miras a reducir o eliminar los elevadores de esfuerzo y para obtener un patrón aceptable de esfuerzos residuales. Las juntas que han de estar sujetas a corrosión o a erosión deben hacerse de tal manera que no presenten irregularidades, hendiduras ni otros defectos que las hagan susceptibles a tales formas de ataque. El diseño debe tener también en cuenta la eficiencia de la junta, la cual se define como la relación de la resistencia de la junta a la del metal de base, y se expresa generalmente como un porcentaje.

SOLDADURA POR ARCO PROTEGIDO

Introducción

El sistema de soldadura por arco eléctrico es uno de los procesos por fusión para unir piezas metálicas. Mediante la aplicación de un calor intenso, el metal en la unión de dos piezas es fundido causando una mezcla de las dos partes fundidas entre sí, o en la mayoría de los casos, junto con un aporte metálico fundido. Luego del enfriamiento y solidificación del material fundido, se obtuvo mediante este sistema una unión mecánicamente resistente. Por lo general, la resistencia a la tensión y a la rotura del sector soldado es similar o mayor a la del metal base.

En este tipo de soldadura, el intenso calor necesario para fundir los metales es producido por un arco eléctrico. Este se forma entre las piezas a soldar y el electrodo, el cual es movido manualmente o mecánicamente a lo largo de la unión (puede darse el caso de un electrodo estacionario o fijo y que el movimiento se le imprima a las piezas a soldar).

El electrodo puede ser de diversos tipos de materiales. Independientemente de ello, el propósito es trasladar la corriente en forma puntual a la zona de soldadura y mantener el arco eléctrico entre su punta y la pieza.

El electrodo utilizado, según su tipo de naturaleza, puede ser consumible, fundiéndose y aportando metal de aporte a la unión. En otros casos, cuando el electrodo no se consume, el material de aporte deberá ser adicionado por separado en forma de varilla.

En la gran mayoría de los casos en que se requiera hacer soldaduras en hierros, aceros al carbono y

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