UNIDAD V: Procesos de soldadura

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- La soldadura con arco eléctrico

- La soldadura por resistencia

- La soldadura con oxígeno y gas combustible

- Otros procesos de soldadura por fusión (los que no pueden clasificarse en alguno de los primeros tres tipos). Los procesos de soldadura por fusión se analizan en las cuatro secciones siguientes, que cubren las operaciones de soldadura de estado sólido. Y posteriormente, examinamos temas relacionados con todas las operaciones de soldadura: calidad de la soldadura, soldabilidad y diseño para soldadura.

SOLDADURA CON ARCO ELÉCTRICO

La soldadura con arco eléctrico, SAC (arc welding en inglés, AW), es un proceso de soldadura en el cual la unión de las partes se obtiene por fusión mediante el calor de un arco eléctrico entre un electrodo y el material de trabajo. Configuración básica y Circuito eléctrico de un Proceso de soldadura Con arco eléctrico.

Un arco eléctrico es una descarga de corriente eléctrica a través de una separación en un circuito. Se sostiene por la presencia de una columna de gas térmicamente ionizada (denominada plasma) a través de la cual fluye la corriente. En un proceso de AW, el arco eléctrico se inicia al acercar el electrodo a la pieza de trabajo, después del contacto el electrodo se separa rápidamente de la pieza a una distancia corta. La energía eléctrica del arco eléctrico así formado produce temperaturas de 5500 0C o mayores.[pic 7]

Figura 5.1 Soldadura por arco eléctrico

Cebado y mantenimiento del arco

El proceso de soldadura comienza con el cebado del arco. Para que se origine el arco eléctrico, imprescindible para que ocurra la soldadura, hay que seguir la siguiente secuencia:

- 1º. Hacemos tocar la pieza con el electrodo. Al tocar el electrodo la pieza, se cierra el circuito y se produce un paso de corriente eléctrica. Como consecuencia se origina en el punto de contacto una elevación de la intensidad, y por ende, una elevación de la temperatura en la zona de contacto hasta la incandescencia.

- 2º. Cualquier metal en estado incandescente emite electrones, es lo que se conoce como efecto termoiónico.

- 3º. A continuación se procede a separar el electrodo de la pieza, lo que va a permitir que los electrones emitidos ionizan el aire circundante, haciéndolo conductor, es lo que se llama efecto ionización.

Figura 5.2 Proceso de la soldadura por arco eléctrico[pic 8]

Una vez establecido el arco, éste se logra mantener debido a una serie de factores que coinciden en el proceso. Por un lado, los electrones que se emiten por el metal incandescente son atraídos por la pieza que hace de ánodo (en caso de C.C. polaridad directa, es la pieza a soldar). Estos electrones debido a la velocidad que adquieren poseen una gran energía cinética. Por otro lado, los iones, átomos cargados con carga positiva (+), resultado de la ionización del aire son atraídos por el cátodo (en caso de C.C. polaridad directa, es el electrodo).

El consiguiente choque de los iones sobre el cátodo, origina un aumento de la temperatura del cátodo, y por efecto termoiónico producen la emisión de más electrones que se dirigen hacia el ánodo, por lo que se mantiene el arco, y de paso, vuelven a ionizar más átomos del aire, cerrándose así el proceso.

Figura 5.3 Figura de arco eléctrico[pic 9]

SOLDADURA POR RESISTENCIA

En el proceso de soldadura por resistencia, las piezas a unir se juntan a presión y se calientan por medio de una corriente eléctrica hasta que se forman zonas puntuales de material fundido entre ellas. Para esta operación se requieren altas corrientes eléctricas y grandes fuerzas de prensado.

Los electrodos de soldadura fabricados con nuestros metales refractarios y sus aleaciones tienen un nivel relativamente alto de conductividad eléctrica y muestran al mismo tiempo una extraordinaria estabilidad a altas temperaturas. Por este motivo, tienen una vida útil considerablemente más larga que los materiales convencionales, tales como cobre y aleaciones de cobre. Nuestros electrodos de soldadura fabricados de tungsteno, molibdeno y sus aleaciones son particularmente apropiados para soldar materiales altamente conductivos, por ejemplo cobre. Se utilizan en los siguientes procesos:

Soldadura por puntos Soldadura con roldana

Soldadura por proyección Soldadura por tope a presión

Figura 5.4 Soldadura por resistencia[pic 10]

SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBLE

En las soldaduras por gas, al integrase dentro del tipo de las soldaduras por fusión, se requiere del aporte de una fuente de calor exterior. Este calor necesario se obtiene mediante la llama de la combustión de dos gases, comburente + combustible.

Como tipo de protección de la soldadura actúa el gas resultante de dicha combustión. Se trata de un proceso manual, donde el material de aportación se realiza externamente mediante varilla, y si procede también fundente.

Gases a utilizar

En las soldaduras por gas el oxígeno actúa como comburente, mientras como combustible se pueden emplear varios gases (propano, butano, acetileno…) en función del tipo de aplicación.

En general, el tipo de gas que se emplee como combustible debe reunir una serie de propiedades, tales como que alcance una temperatura elevada de llama, que posea un poder calorífico elevado, y que presente una mínima reacción química entre la llama y el metal base.

A continuación se incluye una tabla con los distintos gases que se pueden emplear como combustible y su rango de aplicación:

Tipo de Gas

Volumen O2

Temperatura de Llama

Aplicaciones

Hidrógeno

½

2.550 ºC

Precalentamiento

Gas Natural

2

2.720