Sistemas de Soldeo

SOLDADURA

Se entiende por soldadura en su sentido más general, a un proceso de fabricación mediante el cual se realiza la unión continua y homogénea de dos materiales, que puede llevarse a cabo, aunque dependiendo del tipo de soldadura, mediante la aportación directa de calor o sin ella, con aplicación de material de aportación o sin ella, o mediante la aplicación o no de esfuerzo mecánico entre las piezas a unir.

La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción del calor, con o sin aportación de material metálico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos.

Es necesario suministrar calor hasta que el material de aportación funda y una ambas superficies, o bien lo haga el propio metal de las piezas. Para que el metal de aportación pueda realizar correctamente la soldadura es necesario que «moje» a los metales que se van a unir, lo cual se verificará siempre que las fuerzas de adherencia entre el metal de aportación y las piezas que se van a soldar sean mayores que las fuerzas de cohesión entre los átomos del material añadido.

Los efectos de la soldadura resultan determinantes para la utilidad del material soldado.

El metal de aportación y las consecuencias derivadas del suministro de calor pueden afectar a las propiedades de la pieza soldada. Deben evitarse porosidades y grietas añadiendo elementos de aleación al metal de aportación, y sujetando firmemente las piezas que se quieren soldar para evitar deformaciones. También puede suceder que la zona afectada por el calor que de dura y quebradiza. Para evitar estos efectos indeseables, a veces se realizan precalentamientos o tratamientos térmicos posteriores. Por otra parte, el calor de la soldadura causa distorsiones que pueden reducirse al mínimo eligiendo de modo adecuado los elementos de sujeción y estudiando previamente la secuencia de la soldadura.

Hoy día la ciencia ha avanzado mucho en materia de soldadura, permitiendo la utilización de tecnologías vanguardistas como robots y procesos automáticos de gran velocidad, pero que en su mayor parte se realiza en taller.

Dentro de las características más importantes que se deben tener en cuenta para obtener excelentes resultados en el proceso de soldadura están: Composición química, tamaño grano y el espesor de la placa.

   a.       Composición química

El elemento más importante que afecta la soldabilidad es el carbono, sin embargo, el efecto de otros elementos también se tiene en cuenta mediante una fórmula de carbono equivalente. Se obtienen mejores resultados en la soldadura a medida que el carbono equivalente es menor, debido a que la máxima dureza y la fragilidad, que un acero puede llegar a alcanzar después de un rápido descenso de temperatura con medios enfriadores, es directamente proporcional al carbono equivalente.

Aleaciones de Ni, Cr y Mo en el acero permiten el endurecimiento con bajas tasas de enfriamiento, incluso aumentando la dureza a distancias alejadas de la superficie; el precalentamiento es la solución más común para la disminución de la tasa de enfriamiento y dureza.

Los electrodos son diseñados usualmente para depositar un material de aporte con un contenido del 0,008% a 0,12% de carbono para evitar agrietamiento.

   b.      Tamaño de Grano

Se obtienen buenos resultados en la soldadura par aceros, con un tamaño de grano fino, el tamaño de grano es una de las principales variables que afectan la ductilidad y la resistencia al impacto. Un grano es una porción del material dentro del cual el arreglo de átomos, ó estructura cristalina, es distinta en cada grano vecino. La zona donde se encuentran 2, ó más granos, se denomina límite de grano, y es la zona donde se detienen las dislocaciones producto de las cargas externas. Un método para controlar las propiedades de un material metálico es controlar su tamaño de grano. Al reducir este, se aumenta su cantidad, y en consecuencia se aumenta la cantidad de superficies límites aumentando la resistencia del mismo. Se obtienen buenos resultados en la soldadura para aceros con un tamaño de grano fino.

   c.       Espesor

En general, si el espesor a ser soldado disminuye, se mejora la soldabilidad del material. Las láminas gruesas absorben el calor con tasas de enfriamiento más rápidas que las láminas delgadas usando el mismo tipo de soldadura. Una solución parcial para ello es precalentar la lámina y mantenerla a una temperatura de unos cientos de grados centígrados para las condiciones de operación de la soldadura.

CARACTERIZACIÓN DE LA SOLDADURA

En el proceso de soldadura interviene una serie de factores previos a la realización de los trabajos que habrá que tener en cuenta, a la vez que se deriva una problemática específica a este procedimiento una vez finalizada la tarea.

Entre los factores a tener en cuenta antes de comenzar los trabajos de soldadura se destacan los siguientes:

·         Tipos de materiales a unir y su soldabilidad

·         Elección del procedimiento de soldeo a emplear en función del material, diseño de la unión, uso posterior, medios disponibles…

·         Cualificación de los operarios

·         Propios del desarrollo del proceso (estabilización del arco, reacciones químicas presentes, desarrollo de la transferencia del material,…)

Una vez finalizado los trabajos se debe comprobar la calidad y el estado de los mismos, a la vez que se deberá tener en cuenta otros aspectos que son propios al proceso de soldadura como son:

·         Aparición de tensiones térmicas durante el proceso de soldadura, y de tensiones residuales una vez finalizado los trabajos.

·         Problemas de fatiga, que pueden llevar a la rotura de la unión ante solicitaciones cíclicas.

·         Aparición de agrietamientos y de nuevas estructuras metalúrgicas en la zona donde se produce la unión y el área limítrofe afectada térmicamente.

·         Necesidad de llevar a cabo labores de inspección una vez efectuado los trabajos, a fin de comprobar su integridad.

Clasificación de los procedimientos de soldadura

A continuación se expone una clasificación de los procedimientos para soldaduras de fusión atendiendo a factores como la fuente de energía ( si eléctrica o química), al calor aportado (por arco eléctrico, por resistencia, por radiación, mediante llama o por reacción de productos sólidos), al esfuerzo mecánico ( si hay o no presión) y por el tipo de protección empleada (mediante gas, flujo).

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.

Soldadura blanda

Es un tipo de soldadura heterogénea, es decir, los materiales a soldar pueden ser de la misma o distinta naturaleza, se caracteriza por la utilización de un tipo de material de bajo punto de fusión, por debajo de los 400ºC, normalmente emplea el estaño, cuya fusión se produce entre los 200ºC.

La ejecución de esta soldadura representa las siguientes ventajas; las piezas a unir no se funden, cuando esta en estado líquido el material de aportación penetra en las irregularidades de las piezas a unir, la unión se realiza mediante el material de aportación, no de las piezas directamente.

USO DE LOS FUNDENTES:

El uso de estos es para fundir diferentes metales, entre ellos el plomo, el cobre, es muy utilizado en los sistemas de soldaduras, El éxito de la soldadura depende en gran parte del fundente.

El mismo evita la oxidación durante el proceso de soldadura, reduce los óxidos ya formados y disminuye la tensión superficial del material de aporte.

Los fundentes aglomerados se hacen mezclando los constituyentes, finamente pulverizados, con una solución acuosa de un aglomerante tal como silicato sódico; la finalidad es producir partículas de unos pocos milímetros de diámetro formados por una masa de partículas más finas de los componentes minerales.

Después de la aglomeración el fundente se seca a temperatura de hasta 800º C.

Los fundentes sinterizados se hacen calentando pellets (bola de mineral de hierro aglomerado de pequeño tamaño) componentes pulverizados a temperaturas justo por debajo del punto de fusión de algunos de los componentes. Las temperaturas alcanzadas durante la fabricación limitan los componentes de los fundentes.

Para fundir un fundente las temperaturas deben ser tan altas que los carbonatos y muchos otros minerales se descomponen, por lo cual los fundentes básicos que llevan carbonatos deben hacerse por alguno de los otros procedimientos, tales como aglomeración.

Se ha sabido durante años que la baja tenacidad se favorece con el uso de fundentes ácidos y que los fundentes de elevado contenido en silicio tienden a comunicar oxígeno al metal soldado. Inversamente los fundentes básicos dan un metal soldado limpio, con pocas inclusiones no metálicas, y, consecuentemente, de elevada tenacidad. Tanto la composición del fundente como su estado de división influyen en el control de la porosidad.

Características de los elementos de la soldadura oxiacetilénica:

Los gases en estado comprimido son en la actualidad prácticamente indispensables para llevar a cabo la mayoría de los procesos de soldadura. Por su gran capacidad inflamable, el gas más utilizado es el acetileno que, combinado con el oxígeno, es la base de la soldadura oxiacetilénica y oxicorte, el tipo de soldadura por gas más utilizado.

Por otro lado y a pesar de que los recipientes que contienen gases comprimidos se construyen de forma suficientemente segura, todavía se producen muchos accidentes por no seguir las normas de seguridad relacionadas con las operaciones complementarias de manutención, transporte, almacenamiento y las distintas formas de utilización.

Procedimiento para soldar.

Lo primero que se debe hacer es limpiar las superficies, tanto mecánicamente como desde el punto de vista químico, es decir, desengrasarlas, desoxidarlas y posteriormente recubrirías con una capa de material fundente que evite la posterior oxidación y facilite el «mojado» de las mismas. A continuación se calientan las superficies con un soldador y, cuando alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación, se aplica éste; el metal corre libremente, «moja» las superficies y se endurece cuando enfría. El estaño se une con los metales de las superficies que se van a soldar. Comúnmente se estañan, por el procedimiento antes indicado, ambas caras de las piezas que se van a unir y posteriormente se calientan simultáneamente, quedando así unidas.

En muchas ocasiones, el material de aportación se presenta en forma de hilo enrollado en un carrete.

En este caso, el interior del hilo es hueco y va relleno con la resma antioxidante, lo que hace innecesario recubrir la superficie.

Tiene multitud de aplicaciones, entre las que destacan:

·         Electrónica. Para soldar componentes en placas de circuitos impresos.

·         Soldaduras de plomo. Se usan en fontanería para unir tuberías de plomo, o tapar grietas existentes en ellas.

·         Soldadura de cables eléctricos.

·         Soldadura de chapas de hojalata.

Aunque la soldadura blanda es muy fácil de realizar, presenta el inconveniente de que su resistencia mecánica es menor que la de los metales soldados; además, da lugar a fenómenos de corrosión.

Soldadura fuerte

También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800ºC. Como metal de aportación se suelen usar aleaciones de plata, y estaño (conocida como soldadura de plata); o de cobre y cinc . Como material fundente para cubrir las superficies, desoxidándolas, se emplea el bórax. Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. La soldadura se efectúa generalmente a tope, pero también se suelda a solape y en ángulo.

Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una resistencia considerable en la unión de dos piezas metálicas, o bien se trata de obtener uniones que hayan de resistir esfuerzos muy elevados o temperaturas excesivas. Se admite que, por lo general, una soldadura fuerte es más resistente que el mismo metal que une.

La soldadura por presión

La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se produce sin aportación de calor. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que sea fundamental no alterar la estructura o las propiedades de los materiales que se unen. Se puede realizar de las siguientes maneras:

·         Por presión en frio o en caliente. Consiste en limpiar concienzudamente las superficies que hay que unir; y, tras ponerlas en contacto, aplicar una presión sobre ellas hasta que se produzca la unión.

·         Por fricción. Se hace girar el extremo de una de las piezas y, después, se pone en contacto con la otra. El calor producido por la fricción une ambas piezas por deformación plástica.

Soldadura oxiacetilénica (con gases al soplete)

El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del acetileno (C2H2): que resulta ser fuertemente exotérmica, pues se alcanzan temperaturas del orden de los 3500 ºC.

a)                  Cilindros de presión de acetileno

El acetileno se suministra en cilindros o botellas de acero a presión. Se trata de un gas altamente inestable, por lo que requerirá de cuidados especiales para su almacenamiento. Así, el interior de la botella de acetileno deberá ser preparada con una masa porosa de arena, carbón vegetal, amianto, cemento y todo embebido en acetona, para evitar la explosión del acetileno. La presión de suministro o de llenado de las botellas es de 15 kg/cm2.

Adjunto se incluye una tabla con las características de las botellas de suministro del gas:

Volumen en botellas (litros)	Diámetro (mm.)	Altura con tulipa (mm.)	Peso total aprox. llenas (Kg.)	Presión de llenado (bar a 15ºC)	Contenido (Kg.)
40	229	1370	81	15	7
40/33	229	1370	80	15	6
20	204	905	40	15	4
5	140	600	14	15	1

b)                 Cilindros de presión de oxígeno

El oxígeno se suministra igualmente en botellas de acero a presiones elevadas, superiores a los 150 kg/cm2. Al ser intensamente oxidante, deberá evitarse todo contacto con sustancias fácilmente combustibles, ya que podrá provocar su combustión. Todos los accesorios y elementos que puedan entrar en contacto con el oxígeno deberán estar exentos de grasa, aceites y lubricantes.

Adjunto se incluye una tabla con las características de las botellas de suministro:

Volumen en botellas (litros)	Diámetro (mm.)	Altura con tulipa (mm.)	Peso total aprox. llenas (Kg.)	Presión de llenado (bar a 15ºC)	Contenido (m3.)
50	229	1640	84	200	10,6
20	204	940	37	200	4,2
10	140	950	24	200	2,8
5	140	610	12	200	1
2,5	115	450	5	200	0,5

Otros datos de interés se relacionan a continuación:

·         Proporción de la mezcla (Acetileno/Oxígeno) para la llama:

Máximo: 1:1,5

Normal: 1:1,1

·         Temperatura de la llama:

Máximo: 3160 ºC

Normal: 3106 ºC

·         Velocidad de propagación de la llama:

Máximo: 1160 cm/seg

Normal: 710 cm/seg

c)                  Metal de aporte

Se suministran en varillas de metal que se funden con la llama y se depositan sobre los bordes de la pieza a soldar o sobre la superficie para compensar desgastes. Además, pueden ser utilizados para conferir ciertas propiedades mecánicas al metal base.
Para la elección del material de aporte se debe tener en cuenta los siguientes factores:

-   que sea de la mejor calidad posible;

-   que las propiedades mecánicas del metal de aporte sean tales que la unión soldada que resulte posea mejores propiedades mecánicas que el metal base;

-   se recomienda que en su composición química haya exceso de Mn, Si y C;

-   el diámetro de la varilla será en función del método de ejecución y del espesor de la pieza a soldar.

Según la naturaleza del metal base, el tipo de varilla de aporte en la soldadura fuerte puede clasificarse en:

-   Cobre puro;

-   Aleaciones a base de plata;

-   Aleaciones a base de cobre;

-   Aleaciones a base de aluminio.

d)           Fundentes
Como ya se trató anteriormente en la sección 3.3 los fundentes son productos químicos que se utilizan para evitar la formación de óxidos que puedan quedar ocluidos en la unión soldada. Su uso es obligatorio para la soldadura de todos los metales y aleaciones salvo para el acero suave.
Los requisitos que deben reunir los fundentes son tales que:

-   deberán ser capaz de disolver la película de óxido que se forma durante el proceso de soldeo;

-   el compuesto resultante (fundente+óxido) deberá ser ligero y flotar en el metal fundido, para evitar así que quede ocluido en el interior de la soldadura;

-   deberá poseer una temperatura de fusión inferior a la del metal base.

Metal	Varilla	Tipo de Llama	Fundente
Acero Suave	Acero al Carbono	Neutra	No
Acero Inoxidable	Acero Inoxidable	Neutra	Sí
Aleación de Aluminio	Aluminio	Carburizante	Sí
Aleación de Cobre	Cobre	Neutra	Sí

2C2H2 + 502 -> 4C02 + 2H20

En la llama se distinguen diferentes zonas, claramente diferenciadas: Una zona fría a la salida de la boquilla del soplete sonde se mezclan los gases, a continuación el dardo que es la zona más brillante de la llama y tiene forma de tronco de cono, posteriormente se encuentra la zona reductora que es la parte más importante de la llama, donde se encuentra la mayor temperatura (puede llegar a alcanzar los 3150 ºC) y por último el penacho o envoltura exterior de la llama.

Según la relación oxígeno/acetileno la llama puede ser oxidante si tiene exceso de O2, es una llama corta, azulada y ruidosa. Alcanza las máximas temperaturas. Reductora si tiene falta de O2, es una llama larga, amarillenta y alcanza menos temperatura. Neutra o normal que es aquella ideal para soldar acero O2/C2H2 = 1 a 1’14.

Para llevar a cabo esta soldadura es necesario disponer de:

·         Una botella de acetileno disuelto en acetona (lo que reduce el riesgo de explosiones indeseables). La botella va provista de válvulas de seguridad, de una llave de cierre y reducción de presión y de un manómetro de control de baja y alta presión. O bien, un generador de acetileno, aparato para producir acetileno a partir del C2Ca y el agua.

·         Una botella de oxígeno a gran presión provista también de manómetros de control de baja y alta presión, y de válvulas de cierre y reducción. La presión de trabajo se consigue abriendo la válvula de cierre por completo, y la de reducción hasta que el manómetro de baja indique la presión adecuada.

·         Como material de aportación se emplean varillas metálicas de la misma composición que el metal que se desea soldar.

·         El desoxidante depende de la naturaleza de los metales que se suelden. Suele presentarse en forma de polvo que recubre las varillas del material de aportación.

·         Tuberías, por lo general de goma, que conducen el acetileno y el oxígeno hasta el soplete, permitiendo además que éste se pueda mover con facilidad. Suelen ser de distinto color, lo que permite diferenciarlas.

·         Soplete. Es el dispositivo en el que se realiza la combustión de la mezcla de acetileno y oxígeno, cuya composición se regula adecuadamente por medio de dos válvulas situadas en la empuñadura. También suele disponer de boquillas intercambiables que permiten trabajar con piezas de distintos grosores.

·         Material de protección adecuado (gafas protectoras, ropa, guantes...).

·         Puesto de trabajo. Suele ser una mesa compuesta por un tablero de material refractario y provisto de un soporte para apoyar el soplete. También suele llevar un tornillo de banco para sueldan.

·         El procedimiento de soldeo puede ser a izquierda o a derechas.

Soldadura por arco eléctrico (SWAN)

Este tipo de soldadura es uno de los procesos de unión de metales más antiguos que existe, su inicio data de los años 90 de siglo XVIII. En la que se utilizaba un electrodo de carbón para producir el arco eléctrico, pero no es sino hasta 1907, cuando el fundador de ESAB1.

Oscar Kjellber2 desarrolla el método de soldadura con electrodo recubierto, también conocido como método SMAW (Shielded Metal Arc Welding).

Fue el primer método aplicado con grandes resultados, no solo de orden técnico, sino también de orden económico, ya que este proceso permitió el desarrollo de procesos de fabricación mucho más eficaces, y que hasta hoy en día solamente han sido superados por modernas aplicaciones, pero que siguen basándose en el concepto básico de la soldadura al arco con electrodo auto protegido.

Diagrama esquemático del proceso de soldadura:

1.                  Electrodo

2.                  Atmosfera de protección

3.                  Escoria

4.                  Metal base

5.                  Metal fundido del núcleo del electrodo

6.                  Deposito de soldadura o cordón de soldadura

El Proceso 

Consiste en la utilización de un electro con un determinado recubrimiento, según sea las características específicas, y que describiremos brevemente enseguida. A través del mismo se hace circular un determinado tipo de corriente eléctrica, ya sea esta de tipo alterna o directa. Se establece un corto circuito entre el electrodo y el material base que se desea soldar o unir, este arco eléctrico puede alcanzar temperaturas del orden de los 5500 ºC, depositándose el núcleo del electrodo fundido al material que se está soldando, de paso se genera mediante la combustión del recubrimiento, una atmosfera que permite la protección del proceso, esta protección se circunscribe a evitar la penetración de humedad y posibles elementos contaminantes. También se produce una escoria que recubre el cordón de soldadura generado.

El equipo

El equipo es relativamente sencillo, y se compone básicamente de una fuente de poder, porta electrodo, y cable de fuerza.

El electrodo

Como ya hemos visto, para poder realizar este proceso de soldadura al arco con electrodo recubierto, se dispone de una gran diversidad de tipos de electrodos, cada uno de ellos se selecciona en base al material de que está constituido su núcleo, así como por su tipo de recubrimiento y además por el diámetro del electrodo. La AWS. (Amercian Welding Societi) ha normalizado su diseño y utilización.

Para efectos de identificación se utiliza las siguientes siglas. Esta identificación aparece en la parte superior de cada electrodo. Como una aclaración: diremos que la sigla de posiciones, se refiere a la posición en la que se coloca el electro a la hora de estar ejecutando el cordón de soldadura.

Resistencias a la tensión, según designación:

Posiciones de soldadura:

Tipos de recubrimientos:

En la actualidad, la soldadura eléctrica resulta indispensable para un gran número de industrias. Es un sistema de reducido coste, de fácil y rápida utilización, resultados perfectos y aplicable a toda clase de metales. Puede ser muy variado el proceso.

El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes que se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico. Los bordes en fusión de las piezas y el material fundido que se separa del electrodo se mezclan íntimamente, formando, al enfriarse, una pieza única, resistente y homogénea.

Al ponerse en contacto los polos opuestos de un generador se establece una corriente eléctrica de gran intensidad. Si se suministra la intensidad necesaria, la sección de contacto entre ambos polos -por ser la de mayor resistencia eléctrica- se pone incandescente. Esto puede provocar la ionización de la atmósfera que rodea a la zona de contacto y que el aire se vuelva conductor, de modo que al separar los polos el paso de corriente eléctrica se mantenga de uno a otro a través del aire.

Antes de iniciar el trabajo de soldadura se deben fijar las piezas sobre una mesa o banco de trabajo, de manera que permanezcan inmóviles a lo largo de todo el proceso. Durante la operación, el soldador debe evitar la acumulación de escoria, que presenta una coloración más clara que el metal. El electrodo ha de mantenerse siempre inclinado, formando un ángulo de 15º aproximadamente sobre el plano horizontal de la pieza, y comunicar un movimiento lento en zigzag -de poca amplitud-, para asegurar una distribución uniforme del metal que se va desprendiendo del electrodo.

El arco eléctrico genera un cráter en la pieza. Es fundamental, para que la soldadura presente una penetración eficaz, tener en cuenta la longitud del arco (distancia entre el extremo del electrodo y la superficie del baño fundido). Si el arco es demasiado pequeño, la pieza se calienta exageradamente y la penetración resulta excesiva; en ese caso, puede llegar a producirse una perforación peligrosa. Por el contrario, si el arco es demasiado largo, se dispersa parte de su calor, y la penetración resulta insuficiente. El operario soldador ha de ser lo bastante hábil como para mantener el arco a la longitud adecuada. Las temperaturas que se generan son del orden de 3 500 ºC.

Este tipo de soldadura puede realizarse con electrodos metálicos o de carbón. Esto ha dado lugar, a lo largo de la historia de la soldadura por arco, a varios procedimientos distintos:

·         Procedimiento Zerener. Con este método, de patente alemana, el arco salta entre dos electrodos de carbón, y mediante un electroimán se dirige hacia la junta que se desea soldar para mejorar la aportación de calor. Actualmente este procedimiento ha caído en desuso, debido a que se forma óxido en la soldadura y a que resulta excesivamente complicada tanto la construcción de los porta electrodos como la posterior retirada de los mismos.

·         Procedimiento Bernardos. Sustituye uno de los electrodos de carbón por la pieza que hay que soldar, de manera que el arco salta entre ésta y el otro electrodo de carbón. Constituye una mejora del método de Zerener, y aún se emplea en algunas máquinas de soldadura automática con corriente continua.

·         Procedimiento Slavianoff. Este método, de origen ruso y que data de 1891, realiza la soldadura mediante el arco que salta entre la pieza y un electrodo metálico. Estas soldaduras son bastante deficientes, pues se oxidan con el oxígeno del aire.

·         Procedimiento Kjellberg. Finalmente, en el año 1908, Kjellberg comenzó a utilizar electrodos metálicos recubiertos de cal. Este revestimiento, aunque no es el más adecuado, mejora mucho la soldadura. Efectivamente, la idea respondió al fin deseado, de manera que en la actualidad se están obteniendo importantes avances en la investigación de recubrimientos apropiados (recubrimiento ácido, básico, oxidante, de rutilo...) para los electrodos, que son cada vez más gruesos y completos. El recubrimiento, además, tiene otros fines como son: añadir elementos de aleación al baño fundido, formar una escoria fluida, estabilizare el arco, etc.

Todos estos procedimientos son manuales pero hay otros procedimientos semiautomáticos o totalmente automáticos.

Soldadura por arco sumergido Utiliza un electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se produce entre el alambre y la pieza bajo una capa de fundente granulado que se va depositando delante del arco.

Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operación.

Soldadura por arco en atmósfera inerte MIG/MAG

Este procedimiento se basa en aislar el arco y el metal fundido de la atmósfera, mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno, anhídrido carbónico, etc.).

Existen varios procedimientos:

·         Con electrodo refractario (método TIG).

Descripción del proceso:

En nuestros días las exigencias tecnológicas en cuanto a calidad y confiabilidad de las uniones soldadas, obligan a adoptar nuevos sistemas, destacando entre ellos la soldadura al arco por electrodos de tungsteno y protección gaseosa (TIG).

El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa que utiliza el intenso calor del arco eléctrico, generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde puede utilizarse o no metal de aporte.

Se utiliza un gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la posibilidad de contaminación de la soldadura por él oxigeno y nitrógeno presente en la atmósfera.

Como gas protector se puede emplear argón o helio o una mezcla de ambos.

La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, como también para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raíz en unión de cañerías.

Las soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales.

Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminación, se hace necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un acabado completamente liso.

Aplicaciones del sistema TIG

Este sistema TIG puede ser aplicado casi a cualquier tipo de metal, como: aluminio, acero dulce, inoxidable, fierro, fundiciones, cobre, níquel, manganeso, etc.

Es especialmente apto para unión de metales de espesores delgados desde de 0.5 mm, debido al control preciso del calor del arco y la facilidad de aplicación con o sin metal de aporte. Ej. : Tuberías, estanques, ETC. 

Se utiliza en unión de espesores mayores, cuando se requiere de calidad y buena terminación de la soldadura. 

Se puede utilizar para aplicaciones de recubrimiento duro de superficie y para realizar cordones de raíz en cañerías de acero al carbono.

En soldadura por arco pulsado, suministra mayor control del calor generado por arco con piezas de espesores muy delgados y soldaduras en posición.

Características y ventajas del sistema TIG

·         No se requiere de fundente, y no hay necesidad de limpieza posterior en la soldadura.

·         No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al circular metal de aporte a través del arco Brinda soldadura de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsión.

·         Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección gaseosa, el área de soldadura es visibles claramente.

·         El sistema puede ser automatizado, controlado mecánicamente la pistola y/o el metal de aporte.

Generadores de Soldadura

Para el soldeo por el procedimiento TIG puede utilizarse cualquier grupo convencional, de corriente continua o de corriente alterna, de los que se emplean se emplean en la soldadura por arco, con electrodos revestidos. Sin embargo, es importante que permita un buen control de la corriente en el campo de las pequeñas intensidades. Esto es necesario con vistas a conseguir una buena estabilidad del arco incluso a bajas intensidades. Esto es necesario con vistas a conseguir una buena estabilidad del arco, incluso a bajas intensidades, lo que resulta especialmente interesante en la soldadura de espesores finos.

Cuando se utilice un grupo de corriente continua que no cumpla esta condición, es recomendable conectar una resistencia en el cable de masa, entre el generador y la pieza. Esta solución permite conseguir arco estable, incluso a muy bajas intensidades.

En cuanto a las máquinas de corriente alterna (transformadores), deben equiparse con un generador de alta frecuencia. A este respecto, hay que recordar que en la soldadura de corriente alterna el sentido de circulación de la corriente está cambiando continuamente.

En cada inversión nos encontraremos con un pequeño período de tiempo en el que no circula corriente. Esto produce inestabilidades en el arco, e incluso puede provocar una extinción. Cuando se acopla un generador de alta frecuencia, circula una corriente más uniforme y se estabiliza el arco.

Tanto la resistencia, para los generadores de corriente continua, como el generador de alta frecuencia, para los transformadores pueden obtenerse fácilmente, en la mayoría de las casas suministradoras de material de soldadura. Válvulas y otros instrumentos de control para soldadura semiautomática o automática, también se suministran por separado. Estos dispositivos pueden acoplarse a los <> para controlar la circulación del gas de protección y del agua de refrigeración.

También se encuentran generadores especialmente diseñados para soldadura Tig, equipados con todos estos accesorios. La mayor parte de estas máquinas pueden suministrar tanto corriente continua, como alterna. La elección del tipo de generador más adecuado depende de las características del metal a soldar. Algunos metales se sueldan más fácilmente, con corriente alterna, mientras que otros, para conseguir buenos resultados, exigen el soldeo con corriente continua.

Con vistas a entender los efectos de ambos tipos de corriente, en el apartado siguiente se estudia su comportamiento, así como su influencia en el proceso de soldeo.

Corriente continua y polaridad inversa

Cuando se trabaja con corriente continua, el circuito de soldadura puede alimentarse, con polaridad directa, o con polaridad inversa, la circulación de electrones se produce desde la pieza hacia el electrodo, originando un fuerte calentamiento de este último. El intenso calor generado en el electrodo tiende a fundir el extremo del mismo y puede producir la contaminación del cordón de soldadura, con polaridad inversa, requiere el empleo de electrodos de mayor diámetro que lo utilizados con polaridad directa a la misma intensidad.

Por ejemplo, un electrodo de tungsteno de 1.5 mm de diámetro, puede soportar una corriente de unos 125 A, cuando se trabaja con polaridad directa. Con el mismo electrodo y la misma intensidad de corriente, pero con polaridad inversa, el extremo del electrodo entraría rápidamente en fusión del electrodo, sepia necesario recurrir a un diámetro de unos 6 mm, por lo menos.

La polaridad también afecta a la forma del cordón. Concretamente, la polaridad directa de lugar a cordones estrechos y de buena penetración. Por el contrario, la polaridad inversa produce cordones anchos y pocos penetrados.

Por estas razones, la corriente continua con polaridad inversa no se utiliza nunca en el procedimiento TIG. Como excepción, se utiliza ocasionalmente en el soldeo de aluminio o magnesio. En estos metales se forma una pesada película de óxido, que se elimina fácilmente cuando los electrones fluyen desde la pieza hacia el electrodo (polaridad inversa). Esta acción de limpieza del óxido no se verifica cuando se trabaja e polaridad inversa. Este tipo de acción limpiadora, necesaria en el soldeo del aluminio y del magnesio, no se precisa en otros tipos de metales y aleaciones. La limpieza del óxido se atribuye a los iones de gas, cargados positivamente, que son atraídos con fuerza hacia la pieza, tienen suficiente energía para romper la película de óxido y limpiar el baño de fusión.

En general, la corriente alterna es la que permite obtener mejores resultados en la soldadura del aluminio y del magnesio.

Corriente continua y polaridad directa

En general, es la que permite obtener mejores resultados, por lo tanto se emplea en la soldadura TIG de la mayoría de metales y aleaciones.

Puesto que la mayor concentración de calor se consigue en la pieza, el proceso de soldeo es más rápido, hay menos deformación del metal base y el baño de fusión es más estrecho y profundo que cuando se suelda con polaridad inversa. Además, como la mayor parte del calor se genera en el baño de fusión, puede utilizarse electrodos de menor diámetro.

Corriente Alterna

La corriente alterna viene a ser una combinación de corriente continua, con polaridad directa y corriente continua con polaridad inversa. Durante medio ciclo se comporta como una corriente continua de una determinada polaridad, y el semi-ciclo restante esta polaridad se invierte.

En la práctica, la suciedad y los óxidos que se puedan acumular sobre la pieza, junto con el bajo poder de la misma (está relativamente fría), dificultan la circulación de la corriente durante el semiciclo de polaridad inversa (fenómeno de rectificación). Cuando la rectificación es total, la onda de la corriente alterna toma la forma de una línea que va de polo negativo a positivo.

Este fenómeno de rectificación, que va a ser parcial o total, provoca la inestabilidad del arco, e incluso puede llegar a extinguirlo. Para evitar los inconvenientes de la rectificación y estabilizar el arco, los grupos de corriente alterna para soldadura TIG están dotados de un generador de alta frecuencia. La corriente de elevada frecuencia. La corriente de elevada frecuencia, suministrada por este generador, salta fácilmente entre el electrodo y la pieza, rompiendo la película de óxido y abriendo paso para la corriente principal.

El portaelectrodos

Tienen la misión de conducir la corriente y el gas de protección hasta la zona de soldeo. Puede ser de refrigeración natural (por aire) o de refrigeración forzada (mediante circulación de agua). Los primeros se emplean en la soldadura de espesores finos, que no requieren grandes intensidades, y los de refrigeración forzada se recomienda para trabajos que exijan intensidades superiores a los 200 amperios. En estos casos, la circulación del agua por el interior del porta-electrodos evita el sobrecalentamiento del mismo.

El electrodo de tungsteno, que transporta la corriente hasta la zona de soldeo, se sujeta rígidamente mediante una pinza alojada en el cuerpo del porta-electrodos. Cada porta-electrodos dispone de un juego de pinzas, de distintos tamaños, que permiten la sujeción de electrodos de diferentes diámetros. El gas de protección llega hasta la zona de soldadura a través de la boquilla de material cerámico, sujeta en la cabeza del porta-electrodos. La boquilla tiene la misión de dirigir y distribuir el gas protector sobre la zona de soldadura. A fin de acomodarse a distintas exigencias de consumo cada porta-electrodos va equipados con un juego de boquillas de diferentes diámetros. Con vistas a eliminar turbulencias en el chorro de gas, que podrían absorber aire y contaminar la soldadura, algunos porta-electrodos van provistos de un dispositivo consistente en una serie de mallas de acero inoxidable, que se introduce en la boquilla, rodeando al electrodo.

Actuando sobre el interruptor de control situado en el porta-electrodos, se inicia la circulación de gas y de corriente. En algunos equipos la activación de los circuitos de gas y de corriente se realiza mediante un pedal. Este segundo sistema presenta la ventaja de que permite un control más riguroso de la corriente de soldeo cuando nos aproximamos al final del cordón. Decreciendo gradualmente la intensidad de la corriente, disminuye el cráter que se forma al solidificar el baño y hay menos peligro de que la parte final de la soldadura quede sin la protección gaseosa adecuada.

Las boquillas para gas se eligen de acuerdo con el tipo y tamaño del porta-electrodo, y en función del diámetro del electrodo. La siguiente tabla puede servir de orientación, aunque, en general, es conveniente seguir las recomendaciones de los fabricantes.

ELECTRODO DE TUNGSTENO
DIAMETRO (mm)	BOQUILLA
1.5	6-10
2.5	10-12
3	12-14
5	14-20

ELECTRODOS

Los diámetros más utilizados son los de 1.5 - 2.5 y 3 mm. Pueden ser de tungsteno puro, o de

tungsteno aleado. Estos últimos suelen tener un uno o un dos por ciento de torio, o de circonio. La adición de torio aumenta la capacidad de corriente del electrodo, así como su poder de emisión electrónica. Además, para una intensidad dada, mantiene más frío el extremo del electrodo; facilita el cebado del arco; permite mantener un arco más estable y disminuye el riesgo de contaminación del electrodo ante un eventual contacto con la pieza.

Trabajando a la misma intensidad, los electrodos con el 2% de torio conservan la forma puntiaguda del extremo durante más tiempo que los de 1% de torio. Los electrodos más ricos en torio se utiliza con mucha frecuencia en la soldadura de uniones criticas, en la industrias aeronáutica y espacial. Sin embargo, apenas presentan ventajas sobre los menos toriados, en la soldadura de la mayoría de los aceros.

Además de los mencionados, existen los electrodos con sector de torio, los cuales combinan las ventajas de los de tungsteno puro y llevan, en toda su longitud, un sector altamente aleado en torio.

La selección del diámetro del electrodo se realiza en la función de la intensidad necesaria y del tipo de corriente a utilizar. Cuando se trabaja en polaridad inversa, se necesitan diámetros mayores en la polaridad directa.

Afilado del electrodo. Para obtener buenos resultados en la soldadura deben utilizarse un electrodo afilado correctamente. En general, suelen afilarse en punta, para el soldeo de la corriente continua; y en forma semiesférica, para soldar con corriente alterna.

También es importante que el electrodo esté bien recto, pues en caso contrario, el chorro de gas protector y el arco no serían concéntricos.

Electrodos para sistema TIG

Los electrodos para sistema TIG están fabricados con tungsteno o aleaciones de tungsteno, lo que lo hace prácticamente no consumible, ya que su punto de fusiones es de sobre los 3.800º C. Su identificación se realiza por el color de su extremo.

Cuadro de tipos de electrodos y su identificación:

TIPOS DE ELECTRODO	IDENTIFICACION	AWS
Electrodo de tungsteno puro	Punto verde	EWP
Electrodo de tungsteno – torio (1% Th)	Punto amarillo	EWTh - 1
Electrodo de tungsteno - torio(2 % Th)	Punto rojo	EWTh - 2
Electrodo de tungsteno - circonio	Punto café	EW Zr

Diámetros más utilizados:

·         1.6 mm (1/16")

·         2.4mm (3/32").

·         3.2 mm (1/8")

·         largo estándar: 3"y7".

La adición de 2% de torio permite una mayor capacidad de corriente, mejor iniciación y estabilidad del arco

Cuadro de selección de electrodos:

MATERIAL	TIPO DE CORRIENTE	PENETRACION	GAS	ELECTRODO
ALUMINIO	CAAF	MEDIA	ARGON	W
ACERO INOX.	CCEN	ALTA	ARGON	W-Th
ACERO DULCE	CCEN	ALTA	ARGON / HELIO	W-Th
COBRE	CCEN	ALTA	ARGON	E-Th
NIQUEL	CCEN	ALTA	ARGON	E-Th
MANGANESO	CAAF	MEDIA	ARGON	W
NOTA	Significados siglas
CCAF	Corriente alterna y alta frecuencia
CCEN	Corriente continua, electrodo negativo
W	Tungsteno
W -TH	Tungsteno – Torio

Puntos a recordar

·         El procedimiento TIG puede aplicarse a la soldadura de prácticamente todos los metales y aleaciones, en distintos espesores y tipos de unión.

·         Utilizar la boquilla del tamaño adecuado. Las boquillas demasiados pequeñas tienden a calentar excesivamente, lo que produce, fisuraciones y rápidos deterioros.

·         Para soldar con intensidades superiores a 200 amperios hay que recurrir a los porta-electrodos refrigerados por agua.

·         El argón es el gas protector que se utiliza normalmente en la soldadura TIG

·         La Soldadura TIG puede realizarse con corriente continua o con corriente alterna,. Cuando se suelda con continua, la polaridad directa es la que mejor provoca resultados. Para la soldadura de algunos metales la corriente alterna con estabilización por alta frecuencia da mejor resultado que la corriente continua.

·         El diámetro del electrodo a utilizar depende del espesor y naturaleza del material a soldar. Hay que comprobar que el afilado del extremo es el adecuado al tipo de corriente que se va a utilizar.

·         En muchos casos, para el soldeo de espesores finos, es necesario emplear placas soporte.

·         Comprobar que el electrodo sobresale de la boquilla la distancia correcta.

·         Utilizar los caudales recomendados para el gas de protección. En caso contrario, puede ocurrir que la protección no sea efectiva.

·         Cuando es necesario el empleo de material de aportación, utilizar el diámetro de varilla adecuado.

·         Cuando se utilizan porta-electrodos refrigerados por agua, asegurarse de que hay circulación de agua.

·         No intentar cambiar o ajustar el electrodo mientras el circuito está bajo tensión

El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungsteno (que no se consume) y la pieza, el metal de aportación es una varilla sin revestimiento de composición similar a la del metal base.

·         Con electrodo consumible (método MIG y MAG).

Este tipo de soldadura también se conoce como soldadura GMAW (Gas, Metal, Arc, Welding) en donde MIG significa Metal-Inert-Gas.

La soldadura GMAW, Es un proceso sumamente sencillo, aunque requiere de habilidades técnicas muy específicas, tiene el inconveniente de que es un proceso con poca productividad, debido fundamentalmente a que no es un proceso continuo, dada esta limitación se desarrollo el proceso de soldadura MIG. Que va a permitir al operador una mayor continuidad en la operación, y también tendrá una mejor utilización del material de aporte.

Este equipo fundamentalmente opera bajo el mismo principio de la soldadura con electro, con una diferencia significativa, ya que el material de aporte viene en rollos y en forma de alambre continuo, lo que permite una mayor movilidad en la ejecución, y con el beneficio, de que requiere un poco menos de destrezas técnicas de parte del operario.

El proceso

El proceso como decía anteriormente es exactamente el mismo, la diferencia significativa, esta que en lugar de tener un electrodo, vamos a tener un alambre continuo, que nos servirá para establecer el arco eléctrico, pero además en este proceso no tenemos recubrimiento, por lo que la atmosfera de protección lo provee un gas Inerte o Activo.

Diagrama esquemático del proceso de soldadura MIG

El Equipo

El equipo de una soldadura MIG. Varia significativamente, ya que además de la fuente de poder necesitamos de un equipo adicional, que permita mantener de forma continua la alimentación del alambre para soldar, además de eso la antorcha varia significativamente ya que debe de facilitar también la inyección del gas de protección. Sin embargo como podemos ver en la figura 8. Su equipamiento final también es relativamente sencillo.

Equipo de soldadura MIG

El alambre

Este es el que sirve como material de aporte y que conforma el cordón de soldadura, debe poseer las características propias del material que se desea soldar, y al igual que en el caso del electrodo recubierto, también esta estandarizado por AWS. Como sigue.

Gas de Protección

El gas de protección ha de mantenerse a un flujo adecuado, para que la atmosfera de protección sea la más adecuada.

Como gas inerte se utiliza generalmente el Argón (pueden utilizarse otros gases) es un gas inodoro, e incoloro, no es corrosivo, y no reacciona con los materiales que se están soldando, se identifica con un color azul claro en la parte superior del cilindro.

Aquí se sustituye el electrodo refractario de wolframio por un hilo de alambre continuo y sin revestimiento que se hace llegar a la pistola junto con el gas.

Según sea el gas así recibe el nombre, (MIG = Metal Inert Gas) o MAG si utiliza anhídrido carbónico que es más barato.

La soldadura por arco eléctrico puede realizarse empleando corriente continua o alterna. La tensión más ventajosa en corriente continua es de 25 a 30 voltios, pero para cebar el arco al comenzar la tensión ha de ser de 70 a 100 voltios; por este motivo, es necesario intercalar una resistencia en serie que haga de regulador. La intensidad de corriente está comprendida entre 30 y 300 amperios, según la amplitud y la profundidad de la soldadura que se vaya a realizar. Las máquinas de corriente alterna para soldadura llevan un transformador que reduce la tensión de la red, generalmente de 220 voltios, a la de soldadura (inferior a 70 voltios). Estos equipos son más sencillos y económicos; por eso son los más empleados, sobre todo para algunos trabajos que se realizan en pequeños talleres.

Soldadura aluminotérmica o con termita

Utiliza como fuente de calor para fundir los bordes de las piezas a unir y metal de aportación el hierro líquido y sobrecalentado que se obtiene de la reacción química se produce entre el óxido de hierro y el aluminio de la cual se obtiene la alúmina (óxido de aluminio), hierro y una muy alta temperatura.

3 Fe3O4 + 8 Al 4 Al2O3 + 9 Fe + calor

La alúmina forma una escoria en la parte superior de la unión evitando la oxidación. Para efectuar la soldadura se realiza un molde de arena alrededor de la zona de soldadura y se vierte el metal fundido en él.

Procedimientos de energía radiante

Un reducido número de procesos utilizan para la soldadura energía radiante. Su importancia, dentro del volumen total del producto industrial es todavía muy reducida; pero merecen ser destacados por lo que aportan de perspectiva de futuro.

Lo que caracteriza a estos procedimientos es su extraordinario poder para aportar la energía en la zona exacta donde se necesita, mediante e enfoque de la fuente radiante sobre el objeto que se va a soldar. Como consecuencia se reduce al mínimo la zona afectada por la unión, no produciendo deformaciones apreciables.

Por todo ello, y como excepción en los procesos de soldadura, estos procedimientos aparecen como procesos de acabado, ejecutados como últimos pasos de la fabricación.

De todos ellos, el único que ya ha tomado forma de procedimiento industrial es la soldadura por haz de electrones.

El procedimiento se basa en aprovechar la energía cinética de un haz de electrones para bombardear la pieza en la zona que se desea fundir. El proceso tiene lugar en una cámara de vacío a partir de un cañón de electrones.

Soldadura por resistencia eléctrica

Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor desprendido viene dado por la expresión:

Q = 0,24 . I2. R . t

Siendo:

Q = calor (en calorías).

I = intensidad de corriente eléctrica (en amperios).

R = resistencia (en ohmios) al paso de la corriente eléctrica.

t = tiempo (en segundos).

La soldadura por resistencia puede realizarse de las siguientes maneras:

·         Por puntos. Las piezas -generalmente chapas- quedan soldadas por pequeñas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa pequeñez, se denominan puntos. Las chapas objeto de unión se sujetan por medio de los electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que funda los puntos. Cuando se solidifican, la pieza queda unida por estos puntos, cuyo número dependerá de las aplicaciones y de las dimensiones de las chapas que se unen.

Este tipo de soldadura por puntos tiene gran importancia en la industria moderna, sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, neveras), y en las industrias eléctrica y de juguetería.

Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, por puntos múltiples, bilateral, unilateral, etc.

·         Por costura. La soldadura eléctrica por costura se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, entre los cuales y, presionadas por el borde de éstos, pasan las piezas a soldar. De esta manera se puede electrodos mientras pasa la corriente eléctrica.

·         A tope. Las dos piezas que hay que soldar se sujetan entre unas mordazas por las que pasa la corriente, las cuales están conectadas a un transforma dor que reduce la tensión de red a la de la soldadura. Las superficies que se van a unir, a consecuencia de la elevada resistencia al paso de la corriente que circula por las piezas, se calientan ha esta la temperatura conveniente para la soldadura. En este momento se interrumpe la corriente, y se aprietan las dos piezas fuertemente una contra otra. Una variante de este método es no ejercer presión sino dejar que entre las piezas se realicen múltiples arcos eléctricos, llamado por chisporroteo.

Durante la soldadura conviene refrigerar las mandíbulas de las mordazas.

También se puede realizar el calentamiento de las zonas a unir con gases y posteriormente ejercer presión (a tope con gases).

CALSIFICACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA
POR FUSION	POR OXIGAS	·         OXIACETILENICA ·         AIRE-ACETILENO ·         OXHIDRICA ·         OTROS GASES COMBUSTIBLES
	AL ARCO ELECTRICO	·         ELECTRODO DE CARBONO ·         ARCO DOBLE DE CARBONO ·         ELECTRODO DE COARBONO EN ATMOSFERA INERTE ·         HIDROAENO ATOMINO ·         ELECTRODO METALICO DESNUDO ·         ELECTRODO METALICO REVESTIDO ·         ARCO SUMERGIDO ·         TIG ·         MIG ·         MAG ·         SOLDADURA DE ESPARRAGOS ·         PLASMA
	POR RESISTENCIA	·         POR PUNTOS ·         POR COSTURAS ·         POR PROTUBERANCIAS ·         A TOPE
	POR PARTICULAS DE ALTA ENERGIA	·         RAVO DE ELECTRONES ·         RAYO LASER
	BAJO ELECTROSCORIA
	ALUMINOTERMICA
SIN FUSION	·         FORJA ·         PRESION EN CALIENTE ·         PRESION EN FRIO ·         FRICCION ·         EXPLOSION ·         POR INDUCCION ·         POR ALTA FRECUENCIA ·         POR ULTRA SONIDO
SOLDADURA FUERTE	·         CON SOPLETE ·         EN HORNO ·         POR INMERSION ·         POR ELECTRICIDAD
SOLDADURA BLANDA

PROCEDIMIENTO SEGURO DE TRABAJO GENERAL PARA EL PROCESO DE SOLDADURA

RIESGO DURANTE EL PROCESO DE SOLDADURA

·         Incendio y/o explosión por trabajos en ambientes inflamables.

·         Inhalación de humos y gases

PROCEDIMIENTO SEGURO DE TRABAJO

• ·         Comprueba que no hay personas en el entorno de la vertical del puesto de trabajo y delimita la zona.
• ·         No sueldes en lugares donde se almacenen materiales inflamables, combustibles, donde exista riesgo de explosión o en el interior de recipientes que hayan contenido sustancias inflamables.
• ·         No sueldes en locales donde se hayan realizado trabajos en los que hayan podido desprenderse gases o vapores inflamables. Asegúrate de que se hayan ventilado suficientemente.
• ·         No sueldes en recipientes, o sobre ellos, que contengan o hayan contenido materiales inflamables sin asegurar primero su adecuada limpieza.
• ·         No sueldes en superficies que contengan grasas o aceites.
• ·         Comprueba que todos los materiales inflamables están alejados o protegidos de chispas. No realices operaciones de soldadura a menos de 10 metros de materiales combustibles. Si no es posible respetar esta distancia, aísla o apantalla adecuadamente dichos materiales.
• ·         Comprueba que dispones de un extintor en la zona de soldadura.
• ·         No utilices oxígeno para limpiar o soplar las piezas o tuberías o para limpiar una estancia.
• ·         No engrases ninguna parte del equipo de soldadura con gas.
• ·        Cuando los materiales a soldar tengan algún tipo de recubrimiento metálico, pintura o grasas o aceites, elimínalos limpiándolos mediante raspado o esmerilado, disolventes, etc.
• ·   Cuando se trabaje con aleaciones o revestimientos que puedan contener metales como el cromo, níquel, cadmio, zinc, plomo, etc., el puesto de trabajo ha de ser dotado de sistemas de ventilación general y extracción localizada suficientes para eliminar el riesgo de intoxicación por humos y gases de soldadura.

·         Cúbrete los brazos antes de empezar a soldar.

OPERACIONES DURANTE EL SOLDEO

• Proyecciones de partículas a la cara y cuerpo por la salpicadura del metal de las piezas trabajadas.
• Quemaduras producidas por salpicaduras del metal incandescente y/o contacto con los objetos calientes que se están soldando.
• Inhalación de humos y gases tóxicos por las características de los metales sobre los que se trabaja, materiales de aporte, etc.
• Otros: golpes, caídas, choques, atrapamientos, etc.
• Por las características del lugar de trabajo y la manipulación de botellas.
• No toques las piezas recién soldadas y señalízalas.
• Durante el picado o descascarillado de la escoria del cordón de soldadura, usa permanentemente gafas de protección adecuada.
• No fumes.
• En trabajos al aire libre, sitúate a sotavento, de espaldas al viento, para que los humos y gases generados se alejen de las vías respiratorias.
• Utiliza equipos para manipular cargas, como por ejemplo carretillas, cintas transportadoras, mesas elevadoras, etc.

OPERACIONES TRAS EL SOLDEO

• Incendio y/o explosión
• Revisa la zona de trabajo a fin de detectar posibles focos de incendio.

SOLDADURA POR OXIGAS

Dentro de este grupo de soldadura se encuentran todos aquellos procedimientos en los que la fusión de las piezas a unir se logra mediante el calor aportado por la llama procedente de la combustión de un gas o gases combustibles (generalmente acetileno y oxígeno) en un equipo denominado soplete, pudiendo utilizar o no metal de aportación.

La llama más utilizada es la oxiacetilénica en la que se consigue una temperatura de unos 3200 ºC, pero también se pueden utilizar otros tipos de llamas como oxipropano, oxihidrógeno u oxigas natural.

PROCEDIMIENTO SEGURO DE TRABAJO PARA LA SOLDADURA DE OXIGAS

OPERACIONES PREVIAS AL SOLDEO

• Incendio y/o explosión en los procesos de encendido y apagado.

•         Incendio y/o explosión por montaje incorrecto del soplete o estar en mal estado.

•         Inhalación de humos y gases tóxicos por sistemas de extracción inexistente o ineficiente.

•         Asegúrate de que los grifos y los manorreductores de las botellas de oxígeno están limpios de grasas, aceites o combustible de cualquier tipo.

•         No manejes las botellas con las manos o guantes grasientos.

USO DE MANGUERAS:

•         Deben ser de material compatible y presión adecuada al gas a utilizar. Si existieran dudas, consulta al suministrador del gas.

•         Deben ser de longitud adecuada al trabajo a realizar.

•         Antes de encender el mechero, comprueba que las mangueras no están deterioradas, las conexiones están hechas correctamente y están instaladas las válvulas antirretroceso.

•         Comprueba que no existen pérdidas en las conexiones de las mangueras utilizando agua jabonosa, por ejemplo. Nunca utilices una llama para efectuar la comprobación.

•         No utilices mangueras de igual color para gases diferentes.

•         Conviene que las mangueras de oxígeno y gas combustible estén unidas. No utilices alambres para ello, sino abrazaderas.

•         Las mangueras no atravesarán vías de circulación de vehículos o personas sin estar protegidas con apoyos de paso de suficiente resistencia a la compresión.

USO DEL SOPLETE

•         Maneja el soplete con cuidado y no lo utilices para golpear.

•         Para el encendido del soplete usa un mechero de chispa con mango para mantener la mano alejada del soplete.

•         En la operación de encendido sigue la siguiente secuencia de actuación:

a)      Abre lentamente y ligeramente la válvula del soplete correspondiente al oxígeno.

b)      Abre la válvula del soplete correspondiente al otro gas combustible alrededor de 3/4 de vuelta.

c)       Enciende la mezcla con un chispero (no con llama).

d)      Aumenta la entrada del combustible hasta que la llama no despida humo.

e)      Acaba de abrir el oxígeno según necesidades.

f)       Verifica el manorreductor

OPERACIONES DURANE EL SOLDEO

•         Proyecciones de partículas, quemaduras e inhalación de gases tóxicos.

•         Incendio y/o explosión por utilización incorrecta del soplete.

•         Incendio y/o explosión por fugas o sobrecalentamientos incontrolados de las botellas de combustible.

•         Exposición a radiaciones ultravioleta, infrarroja y visible procedentes del soplete y del metal incandescente del arco de soldadura.

•         Otros: golpes, caídas, choques, atrapamientos, etc. Por las características del lugar de trabajo y la manipulación de botellas.

•         Evita que las chispas producidas por el soplete alcancen o caigan sobre las botellas, mangueras o líquidos inflamables.

•         Ten especial cuidado con la dirección de la llama del soplete.

•         No mires a la llama con los ojos descubiertos, utiliza gafas de protección.

•         En caso de producirse retorno de llama:

•         Cierra la llave de paso del oxígeno interrumpiendo la alimentación a la llama interna.

•         Cierra la llave de paso del gas combustible y después las llaves de alimentación de ambas botellas.

•         En ningún caso dobles las mangueras para interrumpir el paso del gas.

USO DE MANGUERAS:

•         Evita el contacto de las mangueras con grasas y aceites, evitando el riesgo de explosión.

•         Evita que las mangueras entren en contacto con superficies calientes, bordes afilados o caigan sobre ellas chispas, procurando siempre que no formen bucles.

•         No trabajes con las mangueras situadas sobre los hombros o entre las piernas.

USO DEL SOPLETE

•         No deposites los sopletes conectados a las botellas en recipientes cerrados.

•         Dispón de un soporte en el que colocar el soplete durante las pequeñas paradas.

•         Apaga el soplete cuando no se necesite inmediatamente.

•         Si el soplete tiene fugas se debe dejar de utilizar inmediatamente y avisar para su reparación.

•         Enfría el soplete excesivamente caliente introduciéndolo en agua.

OPERACIONES TRAS EL SOLDEO

•         Incendio y/o explosión.

•         Revisa la zona de trabajo a fin de detectar posibles focos de incendio.

•         Después de un retroceso de llama o de un incendio del grifo de una botella, comprueba que la botella no se calienta sola.

USO DE MANGUERAS:

•         No dejes las mangueras enrolladas sobre las ojivas de las botellas.

•         No estrangules nunca una manguera para cortar el paso de gas.

•         Después de un retorno accidental de llama, desmonta las mangueras y comprueba que no han sufrido daños. En caso afirmativo sustituye por unas nuevas desechando las deterioradas.

USO DEL SOPLETE:

•         En la operación de apagado debería cerrarse primero la válvula del gas combustible y después la del oxígeno.

•         No cuelgues nunca el soplete en las botellas, ni siquiera apagado.

•         Limpia periódicamente las toberas del soplete pues la suciedad acumulada facilita el retorno de la llama.

•         Para limpiar las toberas puedes utilizar una aguja de latón.

Estas son algunas medidas importantes de seguridad a tomar en cuenta al manejar los gases para la soldadura oxiacetilénica

1.      Transporte los cilindros en diablos, carretillas o montacargas.

2.      Los cilindros deben estar siempre verticales, principalmente los de acetileno (horizontales pueden explotar).

3.      Detectar las fugas con jabonadura.

4.      Revisar el código de color del cilindro antes de usarlo.

OXIGENO

1.      Mantenga llamas, chispas y calor lejos de los cilindros de oxígeno

2.      Nunca permita un exceso de oxígeno en la atmósfera

3.      No use el oxígeno como sustituto del aire comprimido

4.      No deje abierta la llave del oxígeno mientras realiza otra actividad

5.      No usar mangueras con fugas

6.      En lugares cerrados no usar oxígeno. Únicamente aire.

7.      No aplique oxígeno sobre la ropa

8.      No conecte herramientas de aire al oxígeno

9.      Evite que les caiga aceite o grasa a los cilindros

10.  No use grasa en las conexiones

Acetileno.

1.      Los cilindros (acumuladores) de acetileno deben estar siempre verticales.

2.      Presión máxima recomendada: 1kg/cm2.

3.      No usar cobre con acetileno. Los acetiluros de cobre explotan al impacto.

4.      Trabajar acetileno solo en espacios abiertos.

5.      2% de acetileno en oxígeno es explosivo. No permita fugas de acetileno en espacios cerrados.

6.      Use el olfato para detectar fugas. El acetileno huele a ajo.

Algunas recomendaciones acerca del equipo a utilizar cuando se trabaja con soldadura oxiacetilénica

1. Use la boquilla adecuada
2. Use las conexiones adecuadas
3. Use mangueras de alta calidad
4. Mantenga los cilindros con capuchón si no están en uso.
5. Revise que no haya grasa en las válvulas.
6. Abra ligeramente las válvulas para ver que no haya obstrucciones.
7. No fume en el área.
8. No fuerce las válvulas con herramienta inadecuada.

El proceso de encendido del soplete de soldadura oxiacetilénica

1.      Abra primero la válvula del cilindro.

2.      Ajuste las presiones del regulador.

3.      Abra la válvula del acetileno y gire el tornillo de la válvula del regulador hasta que marque la presión correcta (1Kg/cm2).

4.      Cierre la válvula del gas combustible en el soplete.

5.      Repita las operaciones anteriores con el oxígeno, use las tablas de presión, para obtener la que sea adecuada a lo que desea hacer (0.35 a 0.77 Kg/cm2 para soldar y de 2.5 a 5.48 Kg/cm2 para corte).

6.      Cierre la válvula del oxígeno en el soplete

7.      Purgue el acetileno y el oxígeno abriendo las válvulas del soplete alternativamente. Ciérrelas.

8.      Coloque el encendedor en ángulo recto al soplete.

9.      Abra el gas combustible y enciéndalo.

10.  Abra el oxígeno y regule la flama.

Para apagar el soplete de soldadura oxiacetilénica

1.      Cierre la válvula del acetileno del soplete.

2.      Cierre la válvula del oxígeno del soplete.

3.      Cierre las válvulas de los cilindros.

4.      Purgue las dos mangueras abriendo nuevamente, una por una, las válvulas del soplete.

5.      Cierre las válvulas del soplete para evitar el retroceso de la llama.

Medidas de seguridad.

1.- Cuando abra el cilindro, compruebe que no apunta la válvula hacia una persona.

2.- Compruebe que las roscas del cilindro no están dañadas antes de efectuar la conexión.

3.- Cuando abra las válvulas:

·         La de oxígeno se abre por completo.

·         La de acetileno se abre solo vuelta y media.

4.- Nunca abra rápidamente las válvulas de los cilindros.

5.- Compruebe que guantes y manos están libres de grasa.

6.- Siempre vigile hacia donde está descargando los gases.

7.- Nunca abra más de vuelta y media la válvula del acetileno.

Otras recomendaciones.

Detección de fugas.

Use jabonadura en los puntos siguientes:

1.       Válvula del cilindro de oxígeno.

2.       Válvula del cilindro de acetileno.

3.       Conexión del regulador de oxígeno.

4.       Conexión del regulador de acetileno.

5.       Conexiones de las mangueras.

6.       Válvulas de aguja de oxígeno y acetileno en el soplete.

Para verificar si hay fugas:

·         Cierre las válvulas del soplete.

·         Abra las válvulas de los cilindros.

·         Sí hay fugas limpie la conexión con un trapo limpio, libre de grasas y apriétela.

·         Vuelva a aplicar la solución jabonosa

·         Repita el ciclo.

·         Cuando esté seguro que no hay fugas limpie todas las conexiones con un trapo limpio.

Sobre las mangueras.

1.       La manguera de oxígeno es verde y rosca derecha.

2.       La manguera del acetileno es roja y tiene rosca izquierda.

3.       Use siempre mangueras diseñadas para soldar.

4.       Verifique fugas en las mangueras antes de utilizarlas.

SOLDADURA AL ARCO ELECTRICO

Consiste en hacer pasar la corriente eléctrica entre dos conductores, el electrodo y las piezas a soldar (también llamadas masa).

El arco salta, por tanto, entre las piezas a unir y el electrodo metálico que, a su vez, actúa como metal de aportación. Las temperaturas que se alcanzan pueden superar los 3.500 ºC, fundiéndose el metal del electrodo y depositándose sobre las piezas y los bordes de las piezas a unir. Se obtiene de esta forma un baño de metal fundido que al solidificar proporciona la unión entre las piezas. Los diferentes procedimientos utilizados vienen determinados por:

•         Tipo de corriente (continua o alterna) y aparato que la produce (generador o convertidor).

•         Tipo de electrodo (de grafito o metálico).

•         Revestimiento del electrodo (con o sin revestimiento).

•         Atmósfera que rodea al electrodo (CO2, argón, helio, o mezclas de gases) Soldadura al arco eléctrico

AL ARCO ELECTRICO

·         ELECTRODO DE CARBONO ·         ARCO DOBLE DE CARBONO ·         ELECTRODO DE COARBONO EN ATMOSFERA INERTE ·         HIDROAENO ATOMINO ·         ELECTRODO METALICO DESNUDO ·         ELECTRODO METALICO REVESTIDO ·         ARCO SUMERGIDO ·         TIG ·         MIG ·         MAG ·         SOLDADURA DE ESPARRAGOS ·         PLASMA

Soldadura al arco con electrodo de carbono: Es el procedimiento más sencillo y el primero utilizado por lo que prácticamente esta en desuso.

El arco eléctrico salta entre un electrodo de grafito y la pieza a soldar, en atmósfera reductora, con o sin metal de aportación.

También se consigue haciendo saltar el arco entre dos electrodos de grafito.

Soldadura al arco con electrodo metálico. En este caso el arco salta entre las piezas a unir y un electrodo metálico que a su vez actúa como metal de aportación. El electrodo utilizado puede ser sin recubrimiento (desnudo) o con recubrimiento (revestido), siendo este último el más utilizado. La misión del revestimiento es la de dar estabilidad al arco, favorecer el cebado, formar una escoria protectora del metal fundido, crear una pantalla de gases protectores y actuar como desoxidante pudiendo en ocasiones aportar elementos de aleación a la soldadura.

Soldadura por arco sumergido. En este procedimiento se utiliza un electrodo metálico continuo, sin ningún revestimiento, que desempeña el papel de conductor y de metal de aportación. El arco, la fusión, y la solidificación se encuentran protegidos por la escoria producida por una flux que precede al arco.

Soldadura por arco con gas protector: se caracteriza porque el electrodo, el arco y el baño de soldadura se protegen de la atmósfera mediante un gas protector aporta do en la zona de soldadura. Existen diferentes procedimientos según el tipo de electrodo (metálico o de wolframio) y de gas protector, inerte (argón, helio o sus mezclas) o activo (CO2).

•         TIG (Tungsten-lnert-Gas). Este procedimiento de soldadura utiliza un electrodo de Wolframio no consumible (WlG), y el gas protector es un gas inerte. Es apto para soldar aceros aleados y aleaciones ligeras y especiales.

•         MIG (Metal-Inert-Gas). Este procedimiento de soldadura utiliza en electrodo metálico consumible y un gas inerte. Es adecuado para aceros aleados y no alea dos, aluminio, cobre y sus aleaciones.

•         MAG (Metal-Activ-Gas). Este procedimiento utiliza un electrodo metálico y un gas activo (CO2 o mezclas de argón CO2- O2). Se utiliza para soldar aceros no aleados o de baja aleación. La soldadura MIG y MAG, se las conoce como soldadura semiautomática.

Soldadura por Plasma: Utiliza los mismos principios de la soldadura TIG, por lo que se puede considerar como un desarrollo de ella. La densidad energética, así como las temperaturas alcanzadas en la soldadura por plasma, son mucho más elevadas que en el proceso TIG.

Soldadura de espárragos: Se utiliza un espárrago metálico como electrodo, sin aporte de material.

PROCEDIMIENTO SEGURO DE TRABAJO PARA LA SOLDADURA EL ARCO ELECTRICO

OPERACIONES PREVIAS AL SOLDEO

Los comunes al proceso de soldadura general:

• Incendio y/o explosión, e inhalación de humos y gases tóxicos.

En caso de trabajar en un taller utiliza mamparas de separación de puestos de trabajo para proteger al resto de operarios. El material ha de ser opaco o translúcido robusto. Debe estar a una distancia del suelo mínima de 50 cm para facilitar la ventilación.

•         El banco para soldadura fija, tendrá aspiración forzada instalada junto al punto de soldadura. El taller de soldadura tendrá ventilación directa y constante.

OPERACIONES DURANTE EL SOLDEO

Proyecciones de partículas a la cara y el cuerpo y quemaduras.

•         Contacto eléctrico directo con el circuito de alimentación por deficiencias de aislamiento, con las conexiones a la red o a la máquina y en el circuito de soldadura cuando está en vacío (tensión superior a 50 V); (ver contactos eléctricos).

•         Contacto eléctrico indirecto con la carcasa de la máquina por algún defecto de tensión (ver contactos eléctricos).

•         Exposición a radiaciones ultravioleta, infrarroja y visible producidas por el arco eléctrico.

•         Inhalación de humos y gases tóxicos producidos por el arco eléctrico (óxidos de hierro, cromo, manganeso, cobre, óxidos de carbono, óxido de nitrógeno, etc.

•         Otros: golpes, caídas, atrapamientos, choques, etc., producidas por la manipulación de los equipos de soldadura y según las características del lugar de trabajo.

No mires directamente al arco voltaico.

•         Utiliza la pantalla de mano o cabeza, que proteja los ojos, cara y cuello, dotada de ocular filtrante, cristal inactínico adecuado.

•         No cebes el arco de soldadura cerca de personas que no estén dotadas de la protección visual adecuado

OPERACIONES TRAS EL SOLDEO

Los comunes al proceso de soldadura general:

•         Incendio y/o explosión.

BIBLIOGRAFIA

https://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/Soldadura.pdf TECNOLOGIA INDUSTRIAL. LA SOLDADURA

http://www.acesco.com/acesco/boletines/Notiacesco4.pdf PROCESOS DE SOLDADURA

http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn43.html TUTORIAL Nº 43 - SOLDADURA POR GAS Y OXIACETILÉNICA

http://www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_08_MEC01.pdf SOLDADURA AL ARCO ELÉCTRICO SMAW

http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_industrial/soldaduratig/ SOLDADURA TIG - FUNDAMENTOS

http://html.rincondelvago.com/tipos-de-soldadura.html TIPOS DE SOLDADURA_SOLDADURA BLANDA

http://www.ladep.es/ficheros/documentos/MANUAL.pdf MANUAL DE BUENAS PRÁCTICAS DE PRL PARA LAS ACTIVIDADES DE SOLDADURA

http://www.multiserviciosoc.com/taller/soldadura/ele_index.html