{"id":7161,"date":"2015-05-29T09:23:07","date_gmt":"2015-05-29T14:23:07","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.utp.edu.co\/metalografia\/?p=7161"},"modified":"2015-07-15T10:22:05","modified_gmt":"2015-07-15T15:22:05","slug":"soldadura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.utp.edu.co\/metalografia\/soldadura\/","title":{"rendered":"SOLDADURA"},"content":{"rendered":"

13.1.1 \u00a0DEFINICION<\/h1>\n

La soldadura<\/b> es un proceso de fabricaci\u00f3n<\/a> en donde se realiza la uni\u00f3n de dos o m\u00e1s piezas de un material, (generalmente metales<\/a> o\u00a0termopl\u00e1sticos<\/a>), usualmente logrado a trav\u00e9s de la coalescencia<\/a> (fusi\u00f3n<\/a>), en la cual las piezas son soldadas fundiendo<\/a>, se puede agregar un material de aporte (metal o pl\u00e1stico), que, al fundirse, forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar (el ba\u00f1o de soldadura<\/i>) y, al enfriarse, se convierte en una uni\u00f3n fija a la que se le denomina cord\u00f3n. A veces se utiliza conjuntamente presi\u00f3n y calor, o solo presi\u00f3n por s\u00ed misma, para producir la soldadura. Esto est\u00e1 en contraste con la soldadura blanda (en ingl\u00e9s soldering<\/i>) y la soldadura fuerte<\/a><\/span>\u00a0(en ingl\u00e9s\u00a0brazing<\/i>), que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusi\u00f3n entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo.<\/p>\n

13.1.2 La soldadura como uni\u00f3n met\u00e1lica.<\/h1>\n

El primer paso hacia la comprensi\u00f3n de los procesos de soldadura lo constituye el an\u00e1lisis de los fen\u00f3menos, que intervienen cuando se produce el contacto de dos superficies solidas.<\/p>\n

Para ello recordemos, que los metales est\u00e1n constituidos por granos. Cada uno de estos es a su vez un arreglo peri\u00f3dico especial de \u00e1tomos, que da origen a lo que conocemos como red cristalina.<\/p>\n

El tama\u00f1o medio de estos granos es variable y cada grano esta separado de sus vecinos por una zona de transici\u00f3n, que se conoce como limite de grano. Los limites de grano desempe\u00f1an un papel importante en la determinaci\u00f3n de las propiedades mec\u00e1nicas de un metal.<\/p>\n

\u00a0Si consideramos ahora un \u00e1tomo cualquiera en el interior de un grano, el mismo se halla ligado a sus vecinos por fuerzas de enlace, que caracterizan a estos s\u00f3lidos. Sin embargo, resulta evidente que los \u00e1tomos met\u00e1licos, que se encuentran en la superficie libre, no podr\u00edan completar sus enlaces. Si en estas condiciones ponemos en adecuado contacto dos superficies de este tipo, se establecer\u00e1n dichos enlaces, constituyendo la superficies as\u00ed formada algo equivalente a un limite de grano. Es la posibilidad de reproducir este fen\u00f3meno en forma controlada, lo que da origen a los procesos de soldadura.<\/p>\n

13.1.3 Naturaleza de las superficies met\u00e1licas.<\/h1>\n

\u00a0Cualquier superficie real examinad en la escala at\u00f3mica es extremadamente irregular. Est\u00e1 constituida por picos y valles variables entre unos doscientos di\u00e1metros at\u00f3micos correspondientes a las superficies mas perfectas que el hombre puede preparar, hasta unos cien mil di\u00e1metros at\u00f3micos para superficies desbastadas.<\/p>\n

Dado que estas irregularidades se encuentran distribuidas ala azar, es sumamente improbable que poco m\u00e1s que algunos \u00e1tomos se pongan en contacto intimo necesario para que experimenten fuerzas de atracci\u00f3n sensibles.<\/p>\n

Otro impedimento, que se presenta para lograr la soldadura ideal, lo constituye la presencia inevitable de capas de oxido y humedad adheridas a las superficies met\u00e1licas. Sin embargo, la ciencia de la soldadura se ocupa de estudiar los medios pr\u00e1cticos para producir uniones \u00e1tomo a \u00e1tomo a trav\u00e9s de superficies preexistentes y en un numero suficiente para otorgar resistencia mec\u00e1nica satisfactoria.<\/p>\n

\u00a0Los recursos empleados para lograr este objetivo nos permitir\u00e1n hacer una clasificaci\u00f3n de los procesos de soldadura.<\/p>\n

13.2 SISTEMAS DE SOLDADURA<\/h1>\n

los procesos de soldadura se dividen en dos categor\u00edas principales:<\/p>\n

1- Soldadura por fusi\u00f3n, en la cual se obtiene una fusi\u00f3n derritiendo las dos superficies que se van a unir, y en algunos casos a\u00f1adiendo un metal de aporte a la uni\u00f3n.\u00a0La soldadura por fusi\u00f3n es la categor\u00eda mas importante e incluye la soldadura por arco el\u00e9ctrico, la soldadura por resistencia, la soldadura con oxigeno y un gas combustible y otros procesos de soldadura por fusi\u00f3n (que no pueden clasificarse en alguno de los tres primeros tipos).<\/p>\n

2- Soldadura en estado solido, en la cual se usa calor o presion o ambas para obtener la fusion, pero los metales base no se funden ni se agrega un metal de aporte.<\/p>\n

 <\/p>\n

\u00a0 \u00a013.2.1 Soldadura con arco el\u00e9ctrico<\/span><\/h2>\n

La soldadura con arco el\u00e9ctrico, SAC (arc welding en ingles, AW), es un proceso de soldadura en el cual la uni\u00f3n de las partes se obtiene por fusi\u00f3n mediante el calor de un arco el\u00e9ctrico entre un electrodo y el material de trabajo.<\/p>\n

\"diagrama<\/a><\/p>\n

Configuracion basica y circuito electrico de un proceso de soldadura con arco electrico.<\/h6>\n

Un proceso de AW general se muestra en la figura anterior. Un arco el\u00e9ctrico es una descarga de corriente el\u00e9ctrica a traces de una separaci\u00f3n en un circuito. Se sostiene por la presencia de una columna de gas termicamente ionizada a trav\u00e9s de la cuela fluye la corriente, En un proceso de AW, el arco el\u00e9ctrico se inicia al acercar el electrodo a la pieza de trabajo, despu\u00e9s del contacto el electrodo se separa r\u00e1pidamente de la pieza a una distancia corta. La energ\u00eda el\u00e9ctrica del arco el\u00e9ctrico as\u00ed formado produce temperaturas de 5500 \u00b0C o mayores, que son lo suficientemente calientes para fundir cualquier metal. Se forma un pozo de metal liquido, que consiste en metal base y metal de aporte, cerca de la punta del electrodo. En la mayor\u00eda de los procesos de soldadura con arco el\u00e9ctrico, se agrega un metal de aporte durante la operaci\u00f3n para aumentar el volumen y fortalecer la uni\u00f3n soldada. conforme el electrodo se mueve a lo largo de la uni\u00f3n, el pozo de metal fundido se solidifica de inmediato.<\/p>\n

El equipo de soldadura por arco el\u00e9ctrico consta de las siguientes partes:<\/p>\n

-Generador de corriente (maquina de soldar).<\/p>\n

-Cables de conexi\u00f3n.<\/p>\n

-Porta-electrodo.<\/p>\n

-Masa o tierra.<\/p>\n

-Electrodo.<\/p>\n

-Pieza de trabajo.<\/p>\n

\"partes<\/a><\/p>\n

Esquema b\u00e1sico del circuito de soldadura por arco el\u00e9ctrico.<\/h6>\n

La idea del proceso de soldadura por arco el\u00e9ctrico es la siguiente, el circuito se cierra moment\u00e1neamente, tocando con la punta del electrodo a la pieza de trabajo, y retir\u00e1ndola inmediatamente a una altura preestablecida, form\u00e1ndose de esta manera un arco. El calor funde un \u00e1rea restringida del material base y la punta del electrodo, formando peque\u00f1os gl\u00f3bulos met\u00e1licos, cubiertos de escoria liquida, los cuales son transferidos al metal base por fuerzas electromagn\u00e9ticas, con el resultado de la fusi\u00f3n de dos metales y su solidificaci\u00f3n a medida que el arco avanza.<\/p>\n

\"arco-manual\"<\/a><\/p>\n

El arco el\u00e9ctrico es muy brillante y emite rayos visibles, algunos de los cuales causan quemaduras, ligeras lesiones a la piel y dolores temporales en los ojos, si es que no se les protege adecuadamente.<\/h6>\n

Para comprender mejor la aplicacion del arco electrico a la soldadura, es necesario conocer ciertos principios fundamentales relacionados con la electricidad.<\/p>\n

a- El circuito el\u00e9ctrico: La corriente el\u00e9ctrica es un flujo de electrones que circula por un conductor en un circuito cerrado, denominado circuito electrico.<\/p>\n

b- El circuito de soldadura por arco electrico: La corriente fluye a partir del borne de la maquina de soldar, a partir de este fluye al porta-electrodo y por este al electrodo; por el extremo del electrodo salta la electricidad a la pieza formando el arco electrico; sigue fluyendo la electricidad por el metal base al cable de tierra y termina en el borne de la maquina, donde se fija el cable de tierra. El circuito esta establecido solo cuando el arco se encuentra encendido.<\/p>\n

c- Voltaje y amperaje: El voltaje se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por un campo electrico sobre una particula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. El voltaje se expresa en voltios y se mide con un voltimetro.<\/p>\n

La corriente el\u00e9ctrica es un flujo de electrones y la medida de la\u00a0cantidad de electrones que fluyen por unidad de tiempo\u00a0a trav\u00e9s de un material conductor se conoce como intensidad. La unidad de medida de la intensidad de corriente el\u00e9ctrica en el Sistema Internacional de Unidades es el amperio, cuyo s\u00edmbolo es A. Un amperio es igual a un culombio por segundo, esto es, un flujo de 6,241 x 1018<\/sup> electrones por segundo. Cu\u00e1ndo se habla de amperaje, por tanto, se est\u00e1 hablando de intensidad de corriente el\u00e9ctrica expresada en amperios.<\/p>\n

d- Clases de corriente el\u00e9ctrica:\u00a0En la corriente alterna el flujo de corriente varia de una direcci\u00f3n a la opuesta. Esta corriente es transportada por redes el\u00e9ctricas monofasicas o trifasicas que utilizan 2 cables, o bien es conducida por redes trifasicas, que utilizan 3 cables de transportaci\u00f3n. En la corriente continua el flujo de corriente conserva siempre una misma a direcci\u00f3n; del polo negativo al positivo.<\/p>\n

e- Polaridad: En la corriente continua es importante saber la direcci\u00f3n del flujo de corriente. La direccion del fjujo de corriente en el circuito de soldadura es expresada en termino de polaridad. Si el cable del porta-electrodo es conectado al polo negativo de la fuente de poder y el cable de tierra al polo positivo, el circuito es denominado polaridad directa o normal.<\/p>\n

\"polaridad<\/a><\/p>\n

Polaridad directa en el circuito de soldadura por arco electrico.<\/h6>\n

Cuando el cable del porta-electrodo es conectado al polo positivo de la fuente de poder y el cable de tierra al polo negativo, el circuito es denominado polaridad invertida o indirecta.<\/p>\n

\"polaridad<\/a><\/p>\n

\u00a0Polaridad indirecta en el circuito de soldadura por arco electrico.<\/h6>\n

En algunas maquinas no es necesario cambiar los cables en los bornes, porque poseen una manija o llave de conmutaci\u00f3n que permite cambiar de polaridad con facilidad. En una maquina de corriente alterna no es posible diferencia los cables por sus conexiones de grapa y porta-electrodo porque la electricidad fluye por ellos alternando su sentido.<\/p>\n

Cuando se suelda con un electrodo, debe usarse siempre la polaridad correcta ara obtener los resultados satisfactorios que se esperan; buena penetracion, aspecto uniforme del cordon y excelente resistencia de la junta soldada. Generealmente, el electrodo conectado al polo positivo (polaridad invertida) permite una mayor penetracion y el electrodo conectado al polo negativo (polaridad directa) da una mayor velocidad de fusion. Sin embargo, los componentes quimicos del revestimiento del electrodo ueden hacer variar los efectos de la polaridad y, por ello, es conveniente seguir las instrucciones del fabricante para conectar el electrodo adecuadamente.<\/p>\n

\"efecto<\/a><\/p>\n

Efectos de la polaridad y del tipo de corriente.<\/h6>\n

f- Fenomenos del arco electrico para soldar: En los polos del arco, el voltaje varia seg\u00fan la longitud de \u00e9ste. Al rozar el electrodo con la pieza, el voltaje es cero y va aumentando a medida que la longitud del arco se hace mayor hasta que, por alejarse demasiado el electrodo, el arco se interrumpe y la maquina vuelve a su voltaje en vacio, que es siempre m\u00e1s elevado que el voltaje de trabajo.<\/p>\n

La intesidad de corriente o amperaje necesario para fundir el electrodo y, por lo tanto, la pieza a soldar debe elevarse a medida que aumenta el di\u00e1metro del electrodo utilizado.<\/p>\n

Maquinas de soldadura por arco el\u00e9ctrico<\/p>\n

Generador:\u00a0Las m\u00e1quinas de este tipo producen corriente continua de baja tensi\u00f3n utilizada para soldar. Est\u00e1n compuestas por un motor, con el cu\u00e1l es posible la obtenci\u00f3n de energ\u00eda mec\u00e1nica bajo la forma de movimiento giratorio. Este movimiento es transmitido mediante un eje com\u00fan al generador propiamente dicho y permite obtener en este la corriente adecuada para la soldadura. Existen dos tipos conocidos de m\u00e1quina de soldar, y est\u00e1n caracterizadas por su sistema de propulsi\u00f3n.<\/p>\n

\"maquinas<\/a><\/p>\n

Se las conoce tambi\u00e9n como m\u00e1quinas rotativas, por su sistema de funcionamiento.<\/h6>\n

Transformador: Aparato el\u00e9ctrico que transforma la corriente el\u00e9ctrica bajando la tensi\u00f3n de la red de alimentaci\u00f3n a una tensi\u00f3n e intensidad adecuada para soldar. Dicha corriente alterna de baja tensi\u00f3n (65 a 75 voltios en vac\u00edo) y de intensidad regular. Permite obtener la fuente de calor necesaria para la soldadura. El transformador consta de un n\u00facleo que est\u00e1 compuesto por l\u00e1minas de acero al silicio y de dos bobinas de alambre; el de alta tensi\u00f3n, llamado primario y el de baja tensi\u00f3n llamado secundario. La corriente que proviene de la l\u00ednea circula por el primario. Los transformadores se construyen para diferentes tensiones, a fin de facilitar su conexi\u00f3n, en todas las redes de alimentaci\u00f3n. La transformaci\u00f3n el\u00e9ctrica se explica de la forma siguiente: \u00abLa corriente el\u00e9ctrica que circula por el primario genera un campo de lineas de fuerza magn\u00e9tica en el n\u00facleo, dicho campo actuando sobre la bobina secundaria, produce en este, una corriente de baja tensi\u00f3n y alta intensidad, la cu\u00e1l se aprovecha para soldar.<\/p>\n

\u00a0 \u00a013.2.2 Soldadura por arco<\/span><\/h2>\n

se trata, en realidad, de distintos sistemas de soldadura, que tienen en com\u00fan el uso de una fuente de alimentaci\u00f3n el\u00e9ctrica. \u00c9sta se usa para generar un arco voltaico entre un electrodo y el material base, que derrite los metales en el punto de la soldadura. Se puede usar tanto corriente continua<\/a> (CC) como alterna<\/a> (AC), e incluyen electrodos consumibles o no consumibles, los cuales se encuentran cubiertos por un material llamado revestimiento. A veces, la zona de la soldadura es protegida por un cierto tipo de gas inerte<\/a> o semi inerte, conocido como gas de protecci\u00f3n<\/a>, y, en ocasiones, se usa un material de relleno.<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a013.2.3 Soldeo blando y fuerte<\/span><\/h2>\n

El soldeo blando y fuerte<\/a> es un proceso en el cu\u00e1l no se produce la fusi\u00f3n de los metales base, sino \u00fanicamente del metal de aportaci\u00f3n. Siendo el primer proceso de soldeo utilizado por el hombre, ya en la antigua Sumeria.<\/span><\/p>\n