Solsadura

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del poder popular para la educación superior

Universidad Del Zulia-Núcleo LUZ COL

Asignatura: Procesos de fabricación I

Sección: 001

Cabimas, Edo. Zulia

Reseña histórica de la soldadura

Realizado por:

Carlos. A Ferrer. L

C.I: 20.084.715

Carlosferrer9@gmail.com

Historia de la soldadura

La soldadura es un proceso que une de forma permanente a dos componentes separados mediante el calor, la presión o la combinación de ambos para convertirlos en una nueva pieza. La soldadura es una de las maneras más económicas de unir dos metales de forma permanente. La soldadura por arco usa la energía eléctrica para generar el calor necesario para fundir y unir metales.

La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros ejemplos de soldadura desde la Edad del Bronce y la Edad de Hierro en Europa y el Oriente Medio.

La primera manifestación de la soldadura, aunque poco tiene que ver con los sistemas modernos, se remonta a los comienzos de la fabricación de armas. Los trozos de hierro por unir eran calentados hasta alcanzar un estado plástico, para ser así fácilmente deformados por la acción de golpes sucesivos. Mediante un continuo golpeteo se hacía penetrar parte de una pieza dentro de la otra.

Tras repetidas operaciones de calentamiento, seguidos de un martilleo intenso, se lograba una unión satisfactoria. Este método, denominado “caldeado”, se continuó utilizando hasta no hace mucho tiempo, limitando su uso a piezas de acero forjable, de diseño sencillo y de tamaño reducido. Los diversos trozos o piezas metálicas que se deseen fijar permanentemente entre si, deben ser sometidas a algún proceso que proporcione uniones que resulten lo más fuertes posibles. Es aquí cuando para tal fin, los sistemas de soldadura juegan un papel primordial.

La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría la unión. En 1540, Vannoccio Biringuccio publicó "De la pirotechnia", que incluye descripciones de la operación de forjado. Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la industria continuó creciendo durante los siglos siguientes.

Sin embargo, la soldadura fue transformada durante el el siglo XIX. En 1800, Sir Humphry Davy descubrió el arco eléctrico, y los avances en la soldadura por arco continuaron con las invenciones de los electrodos de metal a finales de los años 1800, incluso como la soldadura por arco de carbón, que usaba un electrodo de carbón, ganó popularidad. Sin embargo Mucho antes de que este distinguidos señor apareciera en escena, el profesor G. Ch. Lichtenberg (Goettingen 1742-1799) suelda una bobina de reloj y una hoja de cortaplumas mediante arco eléctrico. El suceso es descrito por el profesor Lichtenberg en una carta escrita a su amigo J. A. H. Reinmarius en 1782, en ella describe un proceso de unión mediante electricidad similar al realizado por el arco eléctrico.

Otro proceso utilizado fue la soldadura por resistencia también fue desarrollada durante las décadas finales del siglo XIX. La soldadura de termita fue inventada en 1893, y a mediados de ese tiempo, se estableció otro proceso, la soldadura a gas.

Alrededor de 1900, A. P. Strohmenger lanzó un electrodo de metal recubierto en Gran Bretaña, que dio un arco más estable, y en 1919, la soldadura de corriente alterna fue inventada por C. J. Holslag, pero no llegó a ser popular por otra década.

El acetileno fue descubierto en 1836 por Edmund Davy, pero su uso en la soldadura no fue práctico hasta cerca de 1900, cuando fue desarrollado un soplete conveniente.

En el año 1881, el francés De Meritens logró con éxito soldar diversas piezas metálicas empleando un arco eléctrico entre carbones.

Para ello, utilizó como fuente de corriente acumuladores de plomo. Éste fue el puntapié inicial de muchas experiencias para intentar reemplazar el antiguo caldeado en fragua por un nuevo sistema. La gran dificultad hallada para forjar los aceros, motivó diversos trabajos de investigación de parte de los ingenieros rusos S. Olszewski y F. Benardos, que consiguieron resultados exitosos en el año 1885: lograron la unión por fusión de dos piezas en un punto definido. Se utilizó corriente continua, produciendo un arco desde la punta de una varilla de carbón (conectada al polo positivo) hasta las piezas a unir (conectadas al polo negativo).

Dicho arco producía suficiente calor como para provocar la fusión de ambos metales en el plano de unión. Al enfriarse, las piezas quedaban unidas.

El operario comenzaba el trabajo de soldadura apoyando el electrodo de carbón, que estaba provisto de un mango aislante, sobre la parte a soldar hasta producir chispas, y alejándolo luego de la pieza hasta conseguir un arco eléctrico continuo. Para lograr dicho efecto, se debía aplicar una diferencia de potencial suficiente para poder mantener el arco eléctrico a una distancia relativamente pequeña. Una vez lograda la fusión de los metales en el punto inicial de contacto, se comenzaba el movimiento de traslación del electrodo hasta el extremo opuesto, siguiendo el contorno de los metales por unir, a una velocidad uniforme y manteniendo constante la longitud del arco producido.

Las distintas experiencias que se realizaron para encontrar las condiciones óptimas de trabajo y lograr una unión metálica sin defectos, permitieron también descubrir que con el arco eléctrico se podía cortar metal o perforarlo en un determinado sitio.

Al realizar varias soldaduras y efectuar diferentes uniones surge que los trabajos de soldadura efectuados no eran eficientes, ya que resultaba difícil controlar el arco eléctrico, debido a que éste se generaba en forma irregular.

Continuando con los ensayos en busca de mejores resultados, se obtuvo un éxito concluyente al invertir la polaridad de los electrodos (pieza conectada al positivo), debido a que en estas condiciones el arco no se generaba desde cualquier punto del electrodo de carbón, sino sólo desde la punta, es decir, en el mismo plano de la unión.

El comportamiento del arco, según la polaridad elegida, llevó en 1889 al físico alemán, el doctor H. Zerener, a ensayar un tipo de soldadura por generación de un arco eléctrico entre dos electrodos de carbón. Como bajo estas condiciones no se lograba buena estabilidad en el arco producido, adicionó un electroimán, el cual actuaba sobre el mismo dirigiéndolo magnéticamente en el sentido deseado. Ello producía sobre el arco eléctrico un efecto de soplado.

Por este motivo se denominó a este tipo de soldadura por arco soplado, encontrándose interesantes aplicaciones en procesos automáticos para chapas de poco espesor. El flujo del arco se regulaba con facilidad, variando la corriente de excitación del electroimán, además de variar el campo magnético producido.

El arco eléctrico resultante era de gran estabilidad; Los dos electrodos de carbón y el electroimán eran parte de un solo conjunto portátil. El metal utilizado como aporte surgía de una tercer varilla metálica, la cual se ubicaba por debajo del arco, más cerca de la pieza. Con el calor producido, se fundía el metal de base conjuntamente con el aporte de la varilla, generando la unión.

Este sistema fue utilizado industrialmente por primera vez en el año 1899 por la firma Lloyd & Lloyd de Birmingham (Inglaterra), para soldar caños de hierro de 305 mm de diámetro, los que luego de soldados eran capaces de soportar una prueba hidráulica de 56 atmósferas. Se trabajaba empleando 3 dínamos de 550 Amperes cada uno y con un potencial de 150 Volts, los cuales cargaban una batería de 1.800 acumuladores Plantè, destinados a proveer una fuerte corriente en un breve lapso de tiempo. En los Estados Unidos, en 1902, la primera fábrica que comenzó a utilizar industrialmente la soldadura por arco con electrodo de carbón fue The Baldwin Locomotive Works.

El excesivo consumo de electrodos de carbón y el deseo de simplificar los equipos de soldadura, hicieron que en el año 1891, el ingeniero ruso Slavianoff sustituyera los electrodos de carbón por electrodos de metal. Este cambio produjo mejoras en las uniones de los metales (a nivel metalográfico), al evitar la inclusión de partículas de carbón (aportadas por los mismos electrodos antes utilizados) dentro de la masa de metal fundido, y luego retenidas en la misma al solidificarse. El método Slavianoff, con algunas mejoras técnicas implementadas en 1892 por el estadounidense C. L. Coffin (quien logró desarrollar el método de soldadura por puntos), ha sido usado hasta la fecha y es la soldadura por arco conocida en la actualidad. A partir de las determinaciones de Slavianoff se continuaron empleando indistintamente electrodos de carbón y/o metálicos.

En el año 1910 se abandonó definitivamente el electrodo de carbón. Se comenzaron a utilizar electrodos de hierro sin recubrir, pero se obtuvieron resultados deficientes debido a la poca resistencia a la tracción y a su reducida ductilidad. La nociva acción de la atmósfera (oxidación acelerada por el calentamiento) sobre los electrodos sin recubrir durante la formación del arco, llevó a los investigadores a tratar de solucionar dichos inconvenientes. Una de las primeras experiencias en busca de evitar dicho problema, se debió a los ensayos realizados por Alexander, quien pensó en eliminar la acción perniciosa del oxígeno que rodeaba al arco, haciendo que este último

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