Tipos de Soldadura

Soldadura con Fusión

Soldadura con Oxígeno y gas combustible:

Soldadura con Arco:

• Protección de flux (electrodo revestido o arco sumergido)
• Protección de gas (MIG-MAG o TIG)

Soldadura por Resistencia:

• Electroescoria

Procedimientos especiales: (haz de electrones, rayo láser, ultrasonidos, aluminotérmica)

Soldadura sin Fusión

Por resistencia: (puntos, resaltes, roldanas, a tope por resistencia, chisporroteo, percusión, alta frecuencia)

De estado sólido: (explosiva, por forja, a alta presión, por fricción, por difusión)

Heterogénea:

• Fuerte: (con arco, por resistencia, con soplete)
• Blanda: (por resistencia, con soplete)

Soldadura Oxifuel (OFW)

Fundamento: Soldadura a gas con soplete, proceso con fusión, generalmente con aportación de metal. El calor es suministrado por la combustión de un gas en 1 atm de O₂, usando fundentes de protección.

Combustibles: metano, propadieno y acetileno.

Llama: oxiacetilénica, Tº máx 3100ºC, presenta flexibilidad y es fácilmente regulable, no viene del petróleo (dardo, zona reductora, penacho).

Según el carácter reactivo de la llama (se consigue variando la dosificación de la mezcla O₂/acetileno):

• Oxidante: con exceso de O₂. El dardo es azul y corto, el penacho inexistente. Se emplea en cobre y aleaciones, descarburante para soldar aceros.
• Neutra: O₂/acetileno 1:1. Dardo de color verde-blanco, penacho sombreado, uso habitual.
• Reductora: exceso de acetileno. Penacho blanco y alargado. Se emplea en bronce y latones y para soldar acero sin metal de aporte.

Protección:

• Materiales férreos: base bórax, bicarbonato sódico, sílice y sosa.
• Fundentes para Cu y aleaciones: mezcla base bórax, ácido bórico y cloruros y fosfato sódico.
• Fundentes para Al y aleaciones: mezclas a base de sulfato sódico, cloruros de sodio, de potasio y magnesio.

Equipo: barato y fácil de transportar.

Aplicación: metal de uso industrial, aceros al carbón, aleados e inoxidables. En desuso por la soldadura de arco debido a las impurezas en la fusión y la difícil automatización.

Métodos de soldeo OAW:

• Izquierda: soplete de derecha a izquierda, la llama precalienta el material. Inconveniente: empujar metal fundido en sentido de trabajo.
• Derecha: de izquierda a derecha. La llama empuja el material fundido.

Soldadura autógena por presión (PGW): se calientan los bordes de las piezas hasta que se adquiere un estado pastoso o fundido, después se ejerce un esfuerzo mecánico de compresión.

Soldadura por Arco

El arco eléctrico es el efecto que se produce cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica y en radiación electromagnética al pasar a través de un conductor gaseoso. Dos zonas en el arco: llama y plasma:

Plasma: está compuesto por: electrones que van de polo (-) a (+), iones metálicos que van de (+) a (-), átomos gaseosos que se van ionizando produciendo gran cantidad de calor y emitiendo radiación, productos de la fusión como vapores, humos y escoria. La temperatura del plasma va de 10000º a 30000º.

Llama: envuelve al plasma y tiene menor temperatura, formado por átomos que se disocian y recombinan, gas no conductor.

Corriente continua:

• Directa: el – en el electrodo, el calor se concentra en la pieza.
• Inversa: el + en el electrodo, el calor se concentra en el electrodo (mayor penetración).

Procedimientos de soldadura por arco:

1. Soldadura manual por arco con electrodo revestido (SMAW)
2. Soldadura con electrodo no consumible y protección por gas inerte (TIG)
3. Soldadura por arco plasma (PAW)
4. Soldadura con electrodo consumible y protección por gas inerte (MIG) o por gas activo (MAG)
5. Soldadura por arco sumergido (SAW)

Soldadura Manual por Arco con Electrodo Revestido (SMAW)

Fundamento: proceso en el que se produce la fusión de los bordes de las piezas que se van a unir con el electrodo consumible que genera la atmósfera y una escoria protectora.

Electrodo: es el material de aportación y conductor en la soldadura, está formado por el alma (varilla metálica) y el revestimiento químico que lo rodea.

Protección:

• Eléctrica: cebado del arco, estabilidad del arco.
• Física: evitar que el metal fundido entre en contacto con el O₂, N₂ y H₂ del aire.
• Metalúrgica: el revestimiento dispone de elementos que se disuelven en el metal para mejorar las características mecánicas del metal depositado.

Corriente: tensiones de 15 a 45 V, 10 a 500 A en CC y electrodo conectado en (+). Tº Máx: 5000º.

Aplicación: selección de procedimiento a seguir, corriente a utilizar, electrodo, limpieza de escoria y tratamiento térmico.

Ventajas e inconvenientes: Utilizable en todas las posiciones. Equipo económico y versátil. Gran variedad de electrodos. Difícilmente automatizable. Coste total elevado debido a la limpieza de escoria que hay que realizar entre pasadas y bajo rendimiento de los electrodos. Abundante mano de obra.

Soldadura TIG

Fundamento: soldadura por fusión con calor por arco eléctrico con electrodo no consumible y protección con gas inerte. El material que constituye el electrodo es tungsteno. Se utiliza 25% Ar y 75% He para proteger el baño de fusión. Se puede realizar con o sin aporte de material.

Tipo de corriente:

• Continua y polaridad directa: (+ a pieza) rendimiento térmico aceptable y mayor penetración y duración del electrodo, polaridad recomendada en CC.
• Continua y polaridad inversa: (+ a electrodo): baño de fusión más ancho y de menor penetración del electrodo, rápido deterioro de electrodo, bueno para Al, Mg o sus aleaciones.
• Alterna: ventajas de los dos métodos anteriores: buen comportamiento en el semiciclo de polaridad directa y el efecto decapante en el de polaridad inversa. Inconvenientes: dificultad de cebado y la estabilidad del arco obliga a incorporar al equipo un generador de alta frecuencia.

Uso en aleaciones ligeras. Corriente: de 20 a 40 V y de 125 A (inversa) a 1000 A (directa).

Electrodo: de tungsteno y tungsteno aleado con torio o circonio según aplicación, para CA el radio es mayor.

Aplicación: todas las aleaciones, Al, Mg, y aceros al Cr-Ni de alta aleación. Ideal para industria nuclear, petróleo, química. Mano de obra muy especializada.

Soldadura MIG-MAG

Fundamento: se produce la fusión de los bordes por arco eléctrico, se establece entre la pieza y un electrodo continuo consumible al que hay que regular la velocidad, protege mediante la aportación de un gas inerte (MIG) o activo (MAG).

MIG:

• Argón puro para Al, Cu, Ni, Ti.
• Argón con hasta un 5% de O₂ para acero.
• Helio puro, se puede mezclar con 5% de gas activo para mejorar la penetración.

MAG: uso para aceros al carbono con baja aleación, se usan mezclas CO₂, Argón + (15%-25)% de CO₂, O₂, y mezcla de O₂ y argón. El CO₂ solo se usa para aceros, ej. astilleros.

Corriente: continua con polaridad inversa.

Aplicación: MIG casi todos los metales y sus aleaciones, MAG aceros al carbono con baja aleación.

Ventajas: la ausencia de escoria por la protección mediante gas, la alimentación automática y flexibilidad del hilo.

Inconvenientes: los problemas que puede presentar en cuanto a la alimentación del gas y del hilo automatizado.

Soldadura por Arco Sumergido (SAW)

Fundamento: protección mediante granulado fusible, fusión de los bordes de las piezas por arco eléctrico producido por 1 o varios electrodos desnudos y la pieza, las aportaciones de material se realizan a partir del electrodo. Protegida por una capa de un granulado fusible (flux), aislando de la atmósfera circundante. Totalmente automatizado con alto rendimiento de producción. Electrodo consumible.

Tipo de corriente: CC y CA, CC más favorable electrodo (+).

Protección: Flux es fusible e inerte compuesto por muchos minerales, tapa la soldadura, uso en tubería de acero soldada en espiral.

Aplicación en aceros:

• Al carbono hasta 0,3% de C.
• Al carbono y de baja aleación tratados térmicamente.
• Al cromo-molibdeno.
• Inoxidables austeníticos.

Ventajas: alta velocidad para chapas cilíndricas sin salpicadura.

Inconveniente: limitación de posiciones de soldadura y coste total de equipo.

Soldadura por Resistencia

Fundamento: se combina la acción del calor generado por una corriente eléctrica (efecto Joule), y la de una fuerza mecánica. No hay aporte de material. Se sueldan haciendo pasar una corriente de alta intensidad y aplicando una fuerte presión antes, durante y después del paso de la corriente.

Etapas: El proceso de soldadura se realiza en cuatro etapas, cada una de las cuales ocupa solo una pequeña fracción de segundo:

1. Periodo de presión (fase de posicionamiento).
2. Periodo de soldadura (fase de soldadura).
3. Periodo de mantenimiento (fase de forja).
4. Periodo de separación (fase de cadencia).

Electrodos: son de Cu refrigerados para que no se fundan. El tiempo es de 0.1 a 1 seg, la intensidad de 1000 a 100000 A, la tensión de 1 a 30 V y la fuerza entre 100 y 500 kp.

Equipo: grande, muy caro, alta productividad, limpio y automatizable.

Resistencia de la unión:

• Resistencia de contacto entre el electrodo superior y la chapa superior.
• Resistencia de la chapa superior.
• Resistencia de contacto entre las dos chapas.
• Resistencia de la chapa inferior.
• Resistencia de contacto entre la chapa inferior y el electrodo inferior.

Aplicación: cuanto menor es la conductividad del metal más fácil es su soldadura gracias al calor debido a la resistencia. Aceros.

Procesos: puntos, resaltes, roldanas, tope, chisporroteo, percusión y alta frecuencia.

Soldadura por Puntos

Los materiales se disponen solapados entre los electrodos, los cuales se encargan de aplicar presión y corriente de manera secuencial produciendo un punto de forma lenticular. Los puntos deben hacerse en pocos ciclos de corriente por:

1. No debe permitirse que el calor se difunda fuera del área del punto.
2. El metal se reblandece y el electrodo puede hacer un hoyo en la pieza.
3. La resistencia eléctrica cambia constantemente con el calor de la pieza.
4. Los efectos del tratamiento térmico deben ser mínimos.

El material de los electrodos es Cu con Cd, Cr, Be o W.

Aplicación: fabricación de carrocerías, electrodomésticos.

Soldadura por Resaltes

Los resaltes se hacen en una de las chapas a soldar, cuando pasa la corriente los resaltes se aplastan bajo presión de electrodos y se suelda.

Aplicación: soldadura de varillas cruzadas.

Soldadura por Roldanas

Los dos electrodos se reemplazan por roldanas de aleación de Cu y la pieza se desplaza presionada entre ellas soldándose por puntos superpuestos o espaciados.

Aplicación: recipientes con espesores de pared de 0.05 a 3 mm.

Soldadura a Tope por Resistencia

Dos piezas se sujetan con mordazas conductoras y con los extremos a soldar enfrentados, pasa una corriente por ellas, cambiando la presión ejercida sobre la unión pastosa.

Aplicación: soldadura por secciones rectas de alambres, barras, tubos y perfiles, con secciones de 100 a 300 mm².

Soldadura por Chisporroteo

Se unen suavemente hasta establecer contacto entre ambas piezas, se produce una serie ininterrumpida de arcos hasta que la pieza queda en perfecta unión. Cuando los extremos han alcanzado su temperatura, se desconecta la corriente y se ejerce con las mordazas una rápida y enérgica presión dejando limpia la soldadura.

Aplicación: unir rollos de redondos, vías de tren. Procedimiento ideal para soldar metales distintos sin problemas de dilución. Permite soldar secciones mayores que la soldadura a tope.

Soldadura Heterogénea

Procesos de unión con aporte de material. No se produce la fusión del material, el material de aportación pasa al estado líquido fluyendo por capilaridad entre las superficies e incrustándose en los poros. Se clasifican en Brazing y Soldering (principio).

Electroescoria

El proceso se inicia con un arco que desaparece con la capa de escoria fundida, esta genera tanto calor que funde las paredes adyacentes. Suelda chapas en vertical.

Rayo Láser

Funde el punto de impacto del haz concentrado por el sistema óptico, se necesita gas de aporte, suelda todo tipo de aceros y trabaja en zonas de difícil acceso siendo muy automatizable.

Haz de Electrones

Fusión por chorro de electrones a gran velocidad en vacío sobre el metal a soldar por efecto termoiónico, se consigue calentando un filamento de wolframio a 2200ºC con lo que emite electrones ultrarrápidos concentrados con bobinas en un haz sobre el punto a soldar.

Ventajas: une materiales de difícil soldadura y consigue una soldadura de muy alta calidad. Lo malo es la cámara de vacío.