Soldadura

LA SOLDADURA

Es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y agregando un material de relleno fundido.

TIPOS DE SOLDADURAS.

SOLDADURA TIG. El Tungsten Inert Gas emplea un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un 2%. El tungsteno (funde a 3410 ºC), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado.

SOLDAURA POR ARCO. Para realizar este tipo de soldadura se lleva a cabo el procedimiento siguiente se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a soldar, con lo cual ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el circuito y se crea el arco eléctrico. 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.

SOLDADURA SIN PLOMO. Es un tipo de soldadura en la que la aleación más apta era aquella compuesta por estaño/plata/cobre, también llamada SAC. La temperatura de fusión de la aleación SAC305 (96.5% Sn, 3.0% Ag, 0.5% Cu) es 34 ºC superior a la de SnPb.

SOLDADURA POR RAYO LASER

Esta utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales que se desea unir, resultando así la unión entre los elementos involucrados. La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar.

SOLDADURA ULTRASONICA. Es un tipo de soldadura que utiliza una maquina con punta de base plana, superponiendo los materiales y luego haciendo bajar la punta de la maquina para provocar la fundición.

SOLDADURA GMAW. Este utiliza un electrodo consumible y continuo que es alimentado a la pistola junto con el gas inerte en soldadura MIG o gas activo en soldadura MAG que crea la atmósfera protectora.

ELEMENTOS DE LAS SOLDADURAS. Esquema Electrodo: varillas metálicas que sirven como polo del circuito. Plasma: electrones que transportan la corriente. Llama: Es la zona que envuelve al plasma. Baño de fusión: La acción calorífica del arco provoca la fusión del material. Cráter: Surco producido por el calentamiento del metal. Cordón de soldadura: Está constituido por el metal base y el material de aportación.

La Unión entre las Piezas que forma una estructura metálica, puede efectuarse mediante soldadura o con tornillería.

Para los trabajos realizados en taller, el medio de unión más usado y económico es la soldadura.

Para los trabajos de montaje en obra se utilizan de igual modo la soldadura o las uniones atornilladas.

También debemos considerar los medios de unión entre la cimentación y la estructura mediante los pernos de anclaje y los pernos conectadores para la unión entre acero y hormigón en el caso de estructuras mixtas.

La unión entre piezas por soldadura presenta las siguientes ventajas:

 El tiempo de preparación es menor que en el caso de las uniones atornilladas.

 Las uniones prácticamente no se deforman y son estancas.

 Las uniones son más sencillas y tiene mejor apariencia.

A pesar de todo esto, emplear soldaduras requiere de precauciones a la hora de su ejecución en obra; llevarlas a cabo exige personal cualificado, los encargados de realizar estos trabajos deben llevar protección y deben cuidarse las soldaduras a la intemperie sobre todo en tiempos inclementes; toda su ejecución requiere de control de calidad.

La soldadura más usada es la de fusión con electrodo fusible. Este método consiste en la unión de dos piezas mediante la utilización de un cordón de metal fundido que proviene del electrodo. Para no permitir que el baño de fusión se oxide en contacto con el aire, se lo protege con una envoltura gaseosa.

El tipo de protección determina distintos tipos de soldadura, a saber:

 Soldadura Manual

Se realiza con electrodo revestido SMAW (del inglés: Shielded Metal arc Welding); es la fusión del revestimiento la que crea la protección. Para soldaduras de acceso dificultoso o soldaduras de obra.

 Soldadura Semi-Automática

Esta soldadura está protegida bajo atmósfera de gas inerte, incluida de manera independiente, GMAW (del inglés: Gas Metal arc Welding).

 Soldadura Automática

Se realiza bajo un polvo fundente o flux, o también llamado arco sumergido; SAW (del inglés: Sumerged Arc Welding).

 Otros Sistemas de Unión por Soldadura

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 Soldadura por Resistencia Eléctrica (pernos conectadores).

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 Soldadura con Plasma.

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 Por Láser o Ultrasonido.

TIPOS DE UNIONES:

Existen diferentes formas de disponer las uniones por soldaduras, las más usuales son:

 Soldadura a Tope

Cordón de Soldadura a Tope

Soldadura a Tope con elementos en prolongación en T ó en L.

Los bordes se preparan según los tipos H, V, X, Y, Z, indicados en los gráficos; se determinan en cada caso según su espesor y por la posición de los elementos a unir según la tabla siguiente:

Espesor En Prolongación Horizontal En Prolongación Vertical en T ó L

5 H H ---

5 -10 H V Z

10 - 15 V V Z

12 - 50 V V Y

20 -40 X X Y

En caso de unir dos piezas de distinta sección dispuestas en prolongación, la que posee mayor sección se adelgaza con una pendiente no superior al 25% hasta conseguir el espesor de la pieza más delgada en la zona de contacto.

La soldadura debe ser continua a todo lo largo de la unión y con completa penetración.

En uniones de fuerza, debe realizarse por ambas caras el cordón de soldadura.

En caso de no ser posible el acceso por la cara posterior, la soldadura se realiza por medio de chapa dorsal.

El cordón de soldadura a tope no necesita dimensionarse.

 Soldadura en Ángulo

Cordón de soldadura en ángulo - G.

La soldadura en ángulo puede ser en ángulo de esquina o en solape.

Se realiza con cordón continuo de espesor de garganta G, siendo G la altura del máximo triángulo isósceles inscrito en la sección transversal de la soldadura (ver gráfico).

Si la longitud del cordón no supera los 500 mm, para su ejecución se comienza por un extremo siguiendo hasta el otro.

Cuando la longitud se encuentra entre 500 mm y 1000 mm, la soldadura se ejecuta en dos tramos, iniciándola en el centro.

Cuando la longitud supera los 1000 mm, la soldadura se ejecuta por cordones parciales, terminando el tramo donde comienza el anterior.

Las esquinas de chapas donde coinciden los puntos de cruce de cordones, debe recortase para evitar el cruce.

Nunca se ejecuta una soldadura a lo largo de otra ya realizada.

Se deberá indicar en los planos del proyecto el tipo de soldadura y sus medidas (longitud y espesor de garganta G).

Los planos de taller deben indicar la preparación de bordes.

Clasificación de los tipos de soldadura

Se pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura:

Soldadura heterogénea. Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin

Metal de aportación: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte.

Soldadura homogénea. Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas.

Por soldadura autógena se entiende aquélla que se realiza sin metal de aportación, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusión de los mismos; así, al enfriarse, forman un todo único.

Etimológicamente, esta expresión quiere decir engendrada o efectúa da por sí misma.

Tuvo su origen en Francia hacia la mitad del siglo XIX. Una confusión bastante extendida, que es importante aclarar, es la de denominar como soldadura autógena a la oxiacetilénica que se estudiará en un apartado posterior-, que sólo lo será cuando se realice sin metal de aportación.

CARACTERISTICAS DE LAS SOLDADURAS

El gas de protección en soldadura GMAW es un elemento vital y tercer miembro del trípode que conforma el proceso: fuente de poder – material – gas de protección. Aunque es reconocido que el gas representa sólo un pequeño porcentaje en el costo total de producción, su correcta elección puede producir ahorros significativos debido a un aumento en la productividad, calidad y una

disminución de costos, a través de obtener cordones bien conformados y libres de defectos. En el presente trabajo se evalúa la influencia de diferentes gases de protección, que ofrece el mercado, sobre las características de fusión de soldadurasGMAW de aceros inoxidables auténticos. Se emplean placas de acero AISI 304 sobre las cuales se depositan cordones bead on plate, utilizando un aporte del tipo ER 308LSi, según AWS A5.9, y los siguientes gases de protección: Argón, Ar-O2, Ar-CO2, Ar-He-CO2, He-ArCO2, Ar-CO2-NO, Ar-NO, Ar-He-H2, Ar-He Para cada gas de protección se evalúa la operatividad del proceso y se determinan ancho de cordón, sobre monta, penetración, ángulo de mojado

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