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PROCESOS DE SOLDADURA POR FUSIÓN
Ivan Barba
Marioli Esquer
Omar Kameta
Martha Nuñez
Jesus Ruiz
SOLDADURA POR FUSIÓN
•
Fusión y coalescencia mutuas de los
materiales mediante el calor.
•
Se pueden usar o no metales de aporte o de
relleno, que son metales que se agregan en la
zona de soldadura durante la operación.
SOLDADURA CON OXÍGENO Y COMBUSTIBLE
GASEOSOS (OXICOMBUSTIBLE)
•
Es un término general para describir cualquier proceso de soldadura que use un gas
combustible con oxígeno para producir una llama.
•
El proceso más común de soldadura con
gas emplea el combustible acetileno;
conocida como soldadura con oxiacetileno.
Se usa mucho para fabricación de lámina
metálica estructural y carrocerías de
automóviles.
TIPOS DE LLAMAS
•
Un factor importante en la soldadura con oxiacetileno es las proporciones del acetileno y
oxígeno en la mezcla de gas.
•
A una relación 1:1 cuando no hay exceso de oxígeno, se considera que se produce una
llama neutra.
•
Con mayor suministro de oxígeno se transforma en una llama oxidante.
• Si la relación de oxígeno es deficiente, la llama es
reductora o carburante.
METALES DE APORTE
•
Los metales de aporte se usan para suministrar material adicional a la zona de soldadura
durante la operación.
• Se consiguen en varillas o
alambres de metales
compatibles con los que se va
a soldar; pueden ser desnudas
o estar cubiertas con un
fundente.
PRÁCTICA Y EQUIPO DE SOLDADURA
•
Los pasos básicos se pueden resumir como sigue:
1.
Preparar los bordes que se van a unir y establecer y mantener su posición correcta
usando prensas y soportes
2.
Abrir la válvula de acetileno y encender el gas en la punta del soplete. Abrir la válvula
del oxígeno y ajustar la llama para la operación de que se trate.
3. Sostener el soplete a unos 45° respecto al plano de la pieza, con la llama interior cerca de
la pieza y la varilla de aporte a unos 30 o 40°.
4. Tocar la unión con la varilla de aporte y controlar su movimiento a lo largo de la unión
observando la rapidez de fusión y de llenado de la unión.
SOLDADURA CON GAS A PRESIÓN
Esquema del proceso
PROCESOS DE SOLDADURA CON ARCO:
ELECTRODO CONSUMIBLE
•
El proceso puede implicar un electrodo consumible o uno no consumible (varilla o
alambre).
•
Se produce un arco entre la punta del electrodo y de la pieza que se va a soldar.
•
En la categoría de soldadura con arco se incluyen varios procesos, que describiremos a
continuación:
SOLDADURA CON ARCO Y METAL PROTEGIDO
•
Es uno de los procesos de unión más antiguos, sencillos y versátiles.
•
Hoy en día, un 50% de toda la soldadura en la industria y el mantenimiento se hace por
medio de este proceso.
•
El arco eléctrico se genera tocando la pieza con la punta del electrodo recubierto y
retirándola con rapidez a la distancia suficiente para mantener el arco. Los electrodos tienen
la forma de una varilla delgada y larga, por lo que este proceso también se conoce como
soldadura con varilla.
•
El proceso de arco y metal se usa con frecuencia en la construcción en general, en astilleros,
oleoductos y trabajos de mantenimiento, porque el equipo es portátil y se puede reparar con
facilidad.
SOLDADURA CON ARCO SUMERGIDO
•
El arco es protegido con un fundente granular formado por cal, sílice, óxido de
manganeso, fluoruro de calcio y otros compuestos.
•
Este fundente se alimenta por gravedad a la zona de soldadura a través de una boquilla.
La capa gruesa se funde cubre totalmente el metal fundido.
SOLDADURA CON TERMITA (ALUMINOTÉRMICA)
•
Este proceso implica reacciones exotérmicas entre óxidos metálicos y agentes reductores
metálicos. El calor de esa reaccion se usa para soldar.
•
La mezcla mas comun de materiales para soldar acero y hierro fundido es de particulas
de oxido de hierro, oxido de aluminio y aluminio.
•
2400° en un minuto.
•
Adecuada para soldar y reparar grandes piezas forjadas y fundidas.
Reacción en proceso, momentos antes
de que el metal fundido fluya hacia el
hueco entre los extremos de los carriles.
Soldadura aluminotérmica terminada.
SOLDADURA CON HAZ DE ELECTRONES
•
Se genera calor mediante los electrones de un haz fino y de alta velocidad. La energia
cinética de los electrones se convierte en calor al chocar con la pieza.
•
Requiere equipo especial para enfocar el haz de electrones en la pieza en el vacio.
•
No se requiere gas ni fundente protector, ni metal de aporte.
SOLDADURA CON RAYO LÁSER
•
Usa un rayo laser de alto poder como fuente de calor, y produce una soldadura por
fusión.
•
Gran densidad de energía y capacidad de penetracion profunda.
•
Adecuado para uniones profundas y delgadas.
CORTE
CON
OXÍGENO
Y
COMBUSTIBLE
CORTE
GASEOSO
•
La fuente de calor se usa para quitar una zona delgada de una placa o lámina metálica.
Muy adecuado para los aceros.
•
Corte producido por la oxidacion (quemado) del acero.
•
Utilizado en trabajos de chatarra y reparacion, manufactura.
CORTE CON ARCO
•
Se pueden cortar diversos materiales a grandes velocidades.
•
Dejan tambien una zona afectada por el calor.
•
Corte con arco de carbono en aire
Se usa un electrodo de carbono y el metal fundido se sopla
con un chorro de aire a gran velocidad.
Para acanalar y biselar.
•
Corte con arco y plasma
Se usa para cortes rápidos de placas de metal no
ferroso y de acero inoxidable. Mayor productividad.
•
Rayos laser y haces de electrones
Se usan para cortar con mucha exactitud una gran variedad de metales. Mejor
acabado superficial.
SEGURIDAD EN LA SOLDADURA
•
Alrededores
•
Peligro al personal
•
Ruido y descargas electricas
•
Humos
SOLDADURA DE ARCO, METAL Y GAS (GMAW)
•
Fue desarrollada en la década de
1950, llamada antes soldadura de
metal inerte (MIG).
•
Se protege el área de soldadura con
una atmósfera inerte de argón, helio,
dióxido de carbono o varias otras
mezclas de gases.
•
El metal se puede transferir con tres
métodos en este proceso:
• Por aspersión o atomización.
• De forma globular.
• Por corto circuito.
TRANSFERENCIA POR ASPERSIÓN O
ATOMIZACIÓN
•
Pequeñas gotas de metal fundido del
electrodo pasan al área de soldadura,
con una frecuencia de varios cientos
por segundo.
• La transferencia no tiene
salpicadura.
• Se usan altas corrientes, voltajes
directos.
• Electrodos de gran tamaño.
• El gas de protección es argón o
una mezcla rica de argón.
TRANSFERENCIA GLOBULAR
•
Se usan gases ricos en dióxido de
carbono, y los glóbulos se impulsan
mediante la fuerza del arco eléctrico.
•
Permite más penetración de la
soldadura.
•
Hay más salpicaduras.
•
Las piezas más pesadas se suelen
unir con este método.
CORTO CIRCUITO
•
El metal se transfiere en forma de
gotitas, más de 50 por segundo.
•
Se usan corrientes y voltajes bajos.
•
Los gases son ricos en dioxido de
carbono,
•
Los electrodos son de diametro
pequeño.
•
La potencia requerida es de unos 2
kW.
SOLDADURA CON ARCO Y NÚCLEO DE
FUNDENTE (FCAW)
•
El proceso de soldadura FCAW se
parece al GMAW, con la excepción
que el electrodo tiene forma tubular y
esta relleno con fundente.
•
Los electrodos con núcleo, producen
un arco más estable.
•
Producen mejores propiedades
mecánicas del metal de soldadura.
•
Los electrodos son más flexibles.
•
Los electrodos en general tienen
diámetros más pequeños.
POSIBILIDADES DEL PROCESO
•
El proceso de arco y núcleo de fundente combina la versatilidad de la soldadura con arco
y metal protegido con la caracteristica de alimentacion continua y automatica del
electrodo.
•
Es economico y versatil.
•
Una de las ventajas principales del proceso es la facilidad con la que se pueden
desarrollar formulaciones especificas del metal de aporte.
SOLDADURA CON ELECTRO GAS (EGW)
•
Se usa principalmente para soldar
bordes de secciones en sentido
vertical y en un paso, con las piezas
colocadas borde con borde.
•
Se considera un proceso de soldadura
con máquina por que requiere equipo
especial.
•
El metal de aporte se deposita en una
cavidad entre las dos piezas a unir.
•
Es confiable y relativamente sencillo
capacitar. Los espesores van de 12 a
75 mm. Las aplicaciones son en
puentes, tubos de pared gruesa y
diametro grande, etc.
SOLDADURA POR ELECTROESCORIA (ESW)
•
Este proceso se desarrollo en la
decada de 1950, y sus aplicaciones se
parecen a la de electrogas.
•
Las principal diferencia es que el arco
inicia desde la punta y el fondo de la
pieza a soldar.
•
Es capaz de soldar placas de
espesores entre 50 y más de 900 mm.
La soldadura se hace en un paso.
•
La velocidad del electrodo va de 12 a
36 mm por minuto.
ELECTRODOS
•
Los electrodos para los procesos de
soldadura con arco y electrodos
consumibles, se clasifican según la
resistencia del metal depositado, la
corriente, y el tipo de recubrimiento.
•
Los electrodos se clasifican con
números y letras o con clave de
colores, en particular si son
demasiados pequeños.
•
Las especificaciones para electrodos
y metales de aporte son emitidas por
la AWS y el Instituto Nacional
Americano de Normas (ANSI).
RECUBRIMIENTO DEL ELECTRODO
•
Los electrodos están recubiertos con
materiales arcillosos que incluyen
aglutinante de silicato y materiales en
polvo como óxidos, carbonatos,
fluoruros, etc. Y tiene las siguientes
funciones:
• Estabilizar el arco.
• Genera gases que formen una
pantalla contra la atmósfera.
• Controlar la velocidad con la que
se funde el electrodo.
• Operar como fundente.
• Agregar elementos de aleación
en la zona de soldadura.
PROCESO DE SOLDADURA CON ARCO:
ELECTRODO NO CONSUMIBLE
SOLDADURA CON ARCO DE PLASMA (PAW)
•
Desarrollada en la década de 1960, se
produce un arco concentrado de
plasma que se dirige hacia el área de
soldadura.
•
El arco es estable y sus temperaturas
llegan a 33,000 °C.
•
Hay dos métodos de soldar con arco
de plasma:
• Arco Transferido
• Arco No Transferido
•
Tiene una mayor concentración de
energía, mejor estabilidad del arco y
menos distorsión térmica.
PROCESO DE SOLDADURA
EN ESTADO SÓLIDO
SOLDADURA EN ESTADO SÓLIDO
•
En este proceso la unión se lleva acabo sin fusión (derretimiento) de las piezas.
•
Al aplicar calor externo, la liga mejor por difusión. Esto debido a que al tocarse las
superficies, se rompen las capas de óxido y generan superficies nuevas y limpias.
SOLDADURA EN FRÍO
•
Se aplica presión a las piezas a través de dados o rodillos.
•
Interviene una Deformación plástica, requiere que al menos una pieza sea dúctil.
•
La presión necesaria para la soldadura en frío se puede aplicar mediante un par de rodillos,
es por esto que el proceso se llama…
COLAMACIÓN
•
Ejemplo: se puede utilizar para crear monedas 25 cents.
SOLDADURA
ULTRASÓNICA O ELÉCTRICA
• Las superficies de unión de los dos componentes se someten a una fuerza estática y
esfuerzos cortantes oscilantes.
•
Una de las formas de soldar materiales es mediante la aplicación local de energía vibratoria
de alta frecuencia (entre 10000 y 175000 Hz.), mientras se mantienen las partes juntas bajo
presión.
La amplitud de la frecuencia es la que
controla la temperatura y la interfase de
la soldadura, por ende la viscosidad de
la resina. El mando de la viscosidad
permite el mando del flujo de plástico
fundido a través de la superficie de la
unión. Durante la soldadura, si el flujo
de la fusión se mueve muy rápido por
las superficies de la soldadura, las
moléculas del plástico tienden a
encuadrarse con el flujo. Si el flujo es
más lento, las moléculas tienden a
encuadrarse al azar y se enreda, liga
más fuerte.
SOLDADURA
POR FRICCIÓN
• El calor necesario para la soldadura se genera mediante fricción en las interfases de dos
componentes que se unen.
•
Un componente queda fijo mientras el otro se coloca en una mordaza, y se hace girar con
velocidad constante; poniéndose en contacto bajo una fuerza axial. Así eliminando los óxidos
y contaminantes en la interfase por el movimiento radial.
•
Velocidad de puede ser hasta 900 m/min
•
Se puede soldar cualquier material siempre y cuando tenga una simetría rotacional.
•
-Soldadura lineal (piezas cuadradas y rectan)
•
-Soldadura por fricción y agitación
SOLDADURA POR RESISTENCIA
•
Abarca varios procesos donde el calor requerido es originado por resistencia eléctrica
para soldar dos componentes.
•
Se requiere maquinaria especializada controlada por computadora y principalmente se
adaptan a plantas manufactureras y talleres de maquinaria.
SOLDADURA DE PUNTOS POR RESISTENCIA
• Dos puntas de electrodos opuestos, cilíndricos y sólidos tocan la
unión de dos placas metálicas, y el calentamiento por resistencia
produce soldadura, para obtener una buena liga en el botón de
soldadura se aplica presión, además depende de la rugosidad y de
la limpieza de los componentes.
SOLDADURA DE COSTURA POR RESISTENCIA
• Es una modificación de la soldadura por puntos, donde los
electrodos se sustituyen por ruedas o rodillos giratorios. Los
rodillos eléctricos usan un suministro continuo de corriente
alterna y producen un punto de soldadura cuando la corriente
alcanza un valor lo suficientemente alto en el ciclo. En
realidad estos puntos se traslapan y forman una costura
continua, produciendo una unión hermética a liquido y gases
SOLDADURA POR RESISTENCIA DE ALTA
FRECUENCIA
•
Se parece a la de costura, pero se emplea corriente de alta frecuencia. Una aplicación
normal es la producción de tubo soldado a tope donde se conduce la corriente a traces
de dos contactos deslizantes en los bordes de los tubos laminados . Los bordes calientes
se prensan entre si , pasando al tubo por un par de rodillos de presión.
SOLDADURA DE PROYECCIONES POR
RESISTENCIA
•
La alta resistencia eléctrica en la unión se obtiene troquelando una o mas proyecciones en
una de las superficies por soldar. Las proyecciones pueden tener formas distintas, con fines
de diseño o resistencia mecánica.
Soldadura a tope por presion
• Se genera calor en un arco entre los extremos de
las dos piezas que comienzan a hacer contacto y
producen una resistencia eléctrica en la unión.
SOLDADURA DE PERNOS
•
Se parece a la soldadura a tope por presión. El perno, que puede ser una parte pequeña
una varilla roscada, es uno de los electrodos que se une a otro componente, que en el
caso normal es una placa plana.
SOLDADURA POR PERCUSIÓN
•
Se usa la ultima técnica mencionada, en la que se descarga la corriente de 1 a 10
milisegundos para producir altas temperaturas localizadas en la unión.
Soldadura por explosión
• Se aplica presión detonando una capa de explosivo
tendida sobre uno de los componentes que se van a
unir. Las presiones de contacto que se desarrollan
son extremadamente altas, y la energía cinética de
la placa que golpea la parte opuesta causa la
formación de una interface ondulada.
LIGA (SOLDADURA) POR DIFUSIÓN
•
Es un proceso en el que la resistencia de la unión se debe principalmente a la difusión( paso
de átomos a través de interface) y en segundo lugar a la deformación plástica de las
superficies de unión.
Liga por difusión y formado superplastico
• Un avance importante permite la capacidad de
fabricar estructuras de metal laminado combinando
la liga por difusión con el formado superplastico.