La soldadura es uno de los procesos de unión más comunes, dos o más piezas de metal se unen para formar una sola pieza usando alta temperatura para derretir las piezas y dejar que se enfríen provocando la fusión. Aunque este concepto es fácil de describir, su aplicación no es sencilla. La rugosidad de la superficie, las impurezas, las imperfecciones de ajuste y las variadas propiedades de los materiales que se unen complican el proceso de unión. Pueden soldarse tanto metales similares como diferentes (soldadura heterogénea). La unión de unión es metalúrgica (implica cierta difusión) en lugar de simplemente mecánica, como ocurre con el remachado y el atornillado. Aunque la soldadura se considera un proceso relativamente nuevo como se practica en la actualidad, sus orígenes se remontan a la antigüedad. Hasta finales del siglo XIX, el único proceso de soldadura erasoldadura de forja , que los herreros habían utilizado durante milenios para unir hierro y acero mediante calentamiento y martilleo. Hoy en día, existe una variedad de métodos de soldadura, incluida la soldadura por arco y gas, así como la soldadura fuerte y la soldadura fuerte. Aunque partes de esta descripción no se aplican a soldadura fuerte, soldadura fuerte y unión adhesiva.
Soldadura por arco
Los procesos de soldadura por arco utilizan una fuente de alimentación de soldadura para crear y mantener un arco eléctrico entre un electrodo y el material base para fundir metales en el punto de soldadura. El intenso calor producido por el arco derrite rápidamente una parte del metal base, lo que resulta en la formación de una soldadura. Este arco eléctrico ronda los 3590°C en su centro. Se agrega metal de relleno en la mayoría de los procesos de soldadura para aumentar el volumen y la resistencia de la unión soldada. Cerca de la punta del electrodo se forma un charco de metal fundido, que consta de metal base y de relleno. A medida que el electrodo se mueve a lo largo de la junta, el metal fundido se solidifica a su paso.
La fuente de alimentación de soldadura puede utilizar corriente continua (CC) o corriente alterna (CA) y electrodos consumibles o no consumibles . La región de soldadura a veces está protegida por algún tipo de gas inerte o semi-inerte , conocido como gas protector . En la soldadura por arco, la longitud del arco está directamente relacionada con el voltaje y la cantidad de entrada de calor está relacionada con la corriente. El voltaje suministrado por las compañías eléctricas para fines industriales, 120 voltios (V), 230V, 380V o 480V, es demasiado alto para su uso en soldadura por arco. Por lo tanto, la primera función de una fuente de poder de soldadura por arco es reducir el alto voltaje de entrada o de línea a un rango de voltaje de salida adecuado, de 20V a 80V. Las fuentes de alimentación de corriente constante se utilizan con mayor frecuencia para procesos de soldadura manual, como la soldadura por arco de tungsteno con gas y la soldadura por arco de metal blindado, porque mantienen una corriente relativamente constante incluso cuando varía el voltaje. Esto es importante porque en la soldadura manual, puede ser difícil mantener el electrodo perfectamente estable y, como resultado, la longitud del arco y, por lo tanto, el voltaje tienden a fluctuar.
Consumible – Electrodo no consumible
Una varilla de electrodo puede ser consumible o no consumible. Si el electrodo está hecho de carbón o de tungsteno, la varilla tiene el único propósito de transportar corriente para sostener el arco eléctrico entre su punta y la pieza de trabajo. Si se usa un electrodo no consumible, y si la junta requiere la adición de metal de aportación, ese metal debe ser suministrado por una varilla o alambre de metal de aportación aplicado por separado. Para el electrodo consumible, el arco puede ser sostenido por un electrodo, que no solo conduce la corriente para sostener el arco, sino que también funde y suministra metal de relleno a la junta.
Soldadura por arco de metal blindado – SMAW
La soldadura por arco de metal blindado (SMAW) es uno de los tipos más comunes de soldadura por arco. También se conoce como soldadura manual por arco metálico (MMAW) o soldadura con electrodo revestido. La soldadura por arco de metal blindado (SMAW) utiliza un electrodo que consiste en una varilla de metal de relleno recubierta con fundente que protege el área de soldadura de la oxidación y contaminación al producir gas dióxido de carbono (CO2) durante el proceso de soldadura. El metal de aportación utilizado en las varillas debe ser compatible con el metal a soldar, la composición suele ser cercana a la del metal base. La corriente eléctrica se utiliza para crear un arco entre el material base y la varilla del electrodo consumible.
El proceso SMAW es el más simple en términos de requisitos de equipo. También es versátil y se puede realizar con equipos relativamente económicos, lo que lo hace muy adecuado para trabajos de taller y trabajo de campo. Un operador puede llegar a ser razonablemente competente con una modesta cantidad de entrenamiento y puede lograr el dominio con experiencia. La mayoría de los soldadores nuevos comienzan como » soldadores de varilla » y desarrollan las habilidades necesarias a través de la capacitación y la experiencia. Los tiempos de soldadura son bastante lentos, ya que los electrodos consumibles deben reemplazarse con frecuencia y porque la escoria, el residuo del fundente, debe desprenderse después de la soldadura.
Soldadura por arco metálico con gas – GMAW
La soldadura por arco metálico con gas (GMAW) , también conocida como gas inerte metálico o soldadura MIG, es un proceso de soldadura por arco en el que el electrodo es un alambre desnudo consumible y el blindaje se logra inundando el arco con un gas inerte. La soldadura con gas inerte metálico (MIG) se diferencia del proceso SMAW en que su electrodo es un alambre sólido desnudo que se alimenta continuamente al área de soldadura y se convierte en el metal de aportación a medida que se consume. Por el contrario, los electrodos SMAW deben desecharse cuando alcanzan una longitud mínima. La soldadura por arco metálico con gas se usa ampliamente en los modos semiautomático, mecánico y automático. La pantalla de gas debe proporcionar una protección completa, porque incluso una pequeña cantidad de aire atrapado puede contaminar el depósito de soldadura. Originalmente, solo gases inertes como argón y heliofueron utilizados para blindaje. Hoy en día, también se usa dióxido de carbono y se puede mezclar con los gases inertes. Debido a que GMAW se alimenta continuamente con alambre, no es necesario reemplazar el electrodo a intervalos regulares, como en el caso de SMAW, lo que hace que este proceso sea adecuado para la soldadura automatizada.
Un proceso relacionado, la soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW), usa equipo similar pero usa alambre que consiste en un electrodo de acero que rodea un material de relleno de polvo. Este alambre tubular es más caro que el alambre sólido estándar y puede generar humos y / o escoria, pero permite una velocidad de soldadura aún mayor y una mayor penetración del metal.
Soldadura por arco de tungsteno con gas – Soldadura TIG
La soldadura por arco de tungsteno con gas , también conocida como soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) , es un proceso de soldadura por arco que utiliza un electrodo de tungsteno no consumible y un gas inerte para el blindaje del arco. El GTAW se puede implementar con o sin metal de aportación. Cuando se usa metal de aportación, se agrega al baño de soldadura desde una varilla o alambre separado. Los gases de protección típicos utilizados son argón, helio o una mezcla de estos gases. La soldadura TIG es especialmente útil para soldar materiales delgados, este método se caracteriza por un arco estable y soldaduras de alta calidad, pero requiere una gran habilidad del operador y solo se puede lograr a velocidades relativamente bajas. Dado que el proceso GTAW es un proceso de soldadura muy limpio, se puede utilizar para soldar metales reactivos, como titanio y circonio, aluminio y magnesio.
Soldadura de arco sumergido
La soldadura por arco sumergido (SAW) es un método de soldadura de alta calidad, que implica sumergir el arco de soldadura debajo de un montículo de partículas de flujo granular.(que consta de cal, sílice, óxido de manganeso, fluoruro de calcio) cuando se inicia el arco. Continuamente se agrega fundente adicional delante del electrodo a medida que avanza el recorrido de la soldadura. El fundente protege el arco y el metal de soldadura fundido de la atmósfera ambiental, evitando así la formación de óxidos. El metal de aportación se obtiene principalmente de un alambre de electrodo que se alimenta continuamente a través de la capa de fundente hacia el arco y la piscina de fundente fundido. Esto aumenta la calidad del arco, ya que el flujo bloquea los contaminantes de la atmósfera. El fundente derretido se convierte en escoria, que es material de desecho y debe eliminarse después de soldar. Durante el proceso de soldadura por arco sumergido, no todo el fundente se convierte en escoria. Dependiendo del proceso de soldadura, se puede reutilizar del 50% al 90% del fundente.
La soldadura por arco sumergido se opera normalmente en modo automático o mecanizado. La soldadura por arco sumergido es ideal para cualquier aplicación que involucre soldaduras largas y continuas. La capacidad de soldar fácilmente placas gruesas, a veces con configuraciones de juntas simples, hace que SAW sea el método de elección para soldar componentes de conjuntos estructurales grandes y gruesos. Por ejemplo, un recipiente a presión del reactor es un recipiente cilíndrico.con una cabeza inferior hemisférica y una cabeza superior con bridas y empaquetaduras. La cabeza inferior está soldada a la carcasa cilíndrica, que consta de anillos separados soldados entre sí mediante soldadura por arco sumergido con un espacio estrecho. La soldadura de espacios estrechos ofrece dos beneficios principales. Es una configuración de unión económica con menos volumen de soldadura para llenar en comparación con otras configuraciones de unión y la unión soldada fácil de automatizar con parámetros moderados limita los defectos de soldadura y brinda una soldadura de alta calidad.
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