Soldadura

809 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
809
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
4
Acciones
Compartido
0
Descargas
8
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Soldadura

  1. 1. INTRODUCCIÓN Soldadura, en ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse. La mayor parte de procesos de soldadura se pueden separar en dos categorías: soldadura por presión, que se realiza sin la aportación de otro material mediante la aplicación de la presión suficiente y normalmente ayudada con calor, y soldadura por fusión, realizada mediante la aplicación de calor a las superficies, que se funden en la zona de contacto, con o sin aportación de otro metal. En cuanto a la utilización de metal de aportación se distingue entre soldadura ordinaria y soldadura autógena. Esta última se realiza sin añadir ningún material. La soldadura ordinaria o de aleación se lleva a cabo añadiendo un metal de aportación que se funde y adhiere a las piezas base, por lo que realmente éstas no participan por fusión en la soldadura. Se distingue también entre soldadura blanda y soldadura dura, según sea la temperatura de fusión del metal de aportación empleado; la soldadura blanda utiliza metales de aportación cuyo punto de fusión es inferior a los 450 ºC, y la dura metales con temperaturas superiores. Gracias al desarrollo de nuevas técnicas durante la primera mitad del siglo XX, la soldadura sustituyó al atornillado y al remachado en la construcción de muchas estructuras, como puentes, edificios y barcos. Es una técnica 1
  2. 2. fundamental en la industria del motor, en la aeroespacial, en la fabricación de maquinaria y en la de cualquier producto hecho con metales. El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal depende de las propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que está destinada la pieza y de las instalaciones disponibles. Los procesos de soldadura se clasifican según las fuentes de presión y calor utilizadas. El procedimiento de soldadura por presión original es el de soldadura de fragua, practicado durante siglos por herreros y artesanos. Los metales se calientan en un horno y se unen a golpes de martillo. Esta técnica se utiliza cada vez menos en la industria moderna. 2
  3. 3. Capítulo 1 DEFINICIÓN La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales, pero diferente de cuando se sueldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unión soldada. En la industria de la electrónica, la aleación de estaño y plomo es la más utilizada, aunque existen otras aleaciones, esta combinación da los mejores resultados. La mezcla de estos dos elementos crea un suceso poco común. Cada elemento tiene un punto elevado de fundición, pero al mezclarse producen una aleación con un punto menor de fundición que cualquiera de los elementos para esto debemos de conocer las bases para soldar. Sin este conocimiento es difícil visualizar que ocurre al hacer una unión de soldadura y los efectos de las diferentes partes del proceso. El estaño tiene un punto de fundición de 450º F; el plomo se funde a los 620º F. Ver grafica, en este diagrama de proporción de Estaño/Plomo consiste de dos parámetros, uno de ellos es la temperatura en el eje vertical y la otra es la concentración en el eje horizontal. La concentración de estaño es la concentración del plomo menos 100. En el lado izquierdo del diagrama puede ver 100% de estaño, en el lado derecho del diagrama puede ver 100% de 3
  4. 4. plomo. Las curvas dividen la fase líquida de la fase pastosa. La fase pastosa de la izquierda de la línea divide el estado líquido del estado sólido. Se puede ver que estas líneas se unen en un punto correspondiente a una temperatura de 183º C o 361º F, a este punto se le llama punto eutéctico. La aleación 63% estaño y 37% plomo tienen la misma temperatura sólida y líquida. Pastoso o en pasta significa que existen ambos estados, sólido y líquido. Entre mas alto sea el contenido de plomo, mayor será el campo pastoso. Entre mas alto sea el estaño menor será el campo pastoso. La soldadura preferida en la electrónica es la aleación eutéctica debido a su inmediata solidificación. 4
  5. 5. Capítulo 2 SÍMBOLOS PARA SOLDADURA 2.1.1 Reconociendo la estructura del símbolo La línea horizontal se conoce como línea de referencia y es la plataforma principal donde todos los demás símbolos de soldadura son agregados, las instrucciones para la ejecución de la soldadura van alineadas a la línea de referencia y una flecha conecta la línea de referencia con la junta a ser soldada. En el ejemplo de arriba la flecha se despliega a la derecha de la línea de referencia y apuntando hacia abajo y a la derecha, pero existen muchas otras combinaciones. Algunas veces la flecha apunta los dos lados de la junta, por consiguiente, existirían dos lados potencialmente apropiados para ejecutar la soldadura, por ejemplo en una junta "T" cuando dos laminas son unidas la soldadura puede ser hecha en cualquiera de los lados de la "T" El símbolo hace la distinción entre los dos lados de la junta usando la flecha y los espacios debajo y encima de la línea de referencia, los lados 5
  6. 6. (curiosamente) son conocidos como: "El lado de la flecha" y "El otro lado" y la soldadura se ejecuta de acuerdo a las instrucciones dadas en la parte de arriba de la línea de referencia y la orientación de la flecha no interfiere con estas instrucciones. La bandera que sale de la línea de referencia esta presente si la soldadura se efectuara en campo o durante el armado de la estructura, un símbolo de soldadura sin la bandera indica que la soldadura se efectuará en el taller pero en algunos planos y dibujos antiguos puede ser encontrado un circulo negro en la unión entre la línea de referencia y la flecha. Un circulo vacío entre la línea de referencia y la flecha es una indicación de que la soldadura debe ser ejecutada alrededor o en toda la circunferencia de la unión como en este ejemplo. La cola del símbolo de soldadura es el sitio donde se coloca la información suplementaria concerniente a la soldadura a ejecutar y puede contener referencias del proceso requerido, electrodo, un detalle de dibujo y cualquier información que ayude a la ejecución de la soldadura que no tenga un lugar especial en el símbolo, plano o la isometría. Cada tipo de soldadura tiene su símbolo básico el cual, típicamente, se sitúa al rededor del centro de la línea de referencia (dependiendo de cual sea el lado de la junta) y este símbolo es usualmente un dibujo que representa la sección transversal de la junta misma y estas están divididas en tres grupos: 6
  7. 7. 2.1.1 SOLDADURA DE FILETE: Las soldaduras de filete son usadas para hacer juntas de enfrentamiento perpendicular como esquinas y las juntas "T" y como su propio símbolo lo sugiere estas soldaduras son, básicamente, triangulares vistas desde su sección, aunque su forma no es siempre un triangulo perfecto o isósceles. La soldadura fundida es depositada en la esquina formada por la característica de la unión de dos miembros penetrando y fundiéndose con el metal base para formar la junta. La cara perpendicular del triangulo siempre es dibujada en la parte izquierda del símbolo, si las dos caras de la soldadura son de la misma dimensión, entonces solo una medida es dada. Si la soldadura tuviera caras desiguales (menos común) entonces ambas dimensiones son dadas y una nota especial que indica en el dibujo cual cara es mas larga. 7
  8. 8. La soldadura se debe situar entre las líneas dimensiónales especificadas (si son dadas) o entre los puntos donde un cambio de dirección abrupto de la soldadura ocurra, como al final de las planchas o laminas. En el caso de soldaduras intermitentes o interrumpidas, el largo de cada porción de la soldadura y los espacios que las separan, son indicado en el símbolo siendo separados con un guión ( - ) y el largo de la porción de soldadura va seguido de la dimensión centro-centro del espacio; estos siempre se colocan a la derecha del símbolo del filete (triangulo) 8
  9. 9. 2.1.2 SOLDADURA ACANALADA O DE INSERCIÓN Las soldaduras de Canal son usadas comúnmente para hacer juntas de bordes con bordes, aunque también son usadas frecuentemente en esquinas, juntas "T", juntas curvas y piezas planas. Como lo sugiere la variedad de símbolos para estas soldaduras, hay muchas maneras de hacer soldaduras de Canal y la diferencia principal dependerá de la geometría de las partes que serán unidas y la preparación de sus bordes. El metal soldado es depositado entre el canal penetrando y fundiéndose con el metal base para formar la junta, por limitaciones de dibujo grafico la penetración no es indicada en los símbolos pero en este tipo de soldaduras la penetración es sumamente importante para la buena calidad de la soldadura. La soldadura de canal cuadrado, en la cual el canal es creado por una separación especifica o ninguna separación, incluyendo hasta cierta presión de oposición, la distancia de la separación (si existe) es dada en el símbolo. Las soldaduras de canal "V", en la que los bordes son biselados, a veces por un lado o por los dos lados, para crea el canal, el ángulo del bisel es dado en el símbolo así como la luz de separación o separación de la raíz (si existiera) 9
  10. 10. Si la profundidad de la "V" no fuera igual al espesor o a la mitad (en el caso de doble "V") del espesor de la lamina o plancha a soldar, entonces la profundidad es dada a la izquierda del símbolo de la soldadura. Si la penetración de la soldadura fuera mayor que la profundidad del canal, la profundidad de la "garganta efectiva" es dada entre paréntesis después de la profundidad de la "V" En el bisel del canal de soldadura, en el cual el borde de una de las laminas es biselado y la otra es cuadrada, el símbolo de la línea perpendicular siempre es dibujada en el lado izquierdo sea cual sea la orientación de la 10
  11. 11. soldadura, la flecha apunta la cara de la pieza que debe ser biselada y en este caso la flecha es cortada y doblada en ángulo para hacer énfasis en su importancia (este corte de ángulo no es necesario si el proyectista no tiene preferencias en cual lado debe ser biselado o si el dibujo es interpretado por un soldador calificado que reconoce la diferencia de cual lado debe ser tratado) En la soldadura de canal "J", en la cual en uno de las laminas tiene un biselado cóncavo y la otra es dejada cuadrada, como con el bisel de la media "V" la línea perpendicular siempre aparecerá dibujada a la izquierda y la flecha (con un doblez si fuera necesario) apuntando la pieza que recibirá el tratamiento de bisel cóncavo En la soldadura de "V" curva, comúnmente usada para unir dos partes curvas o dos partes tubulares la profundidad propuesta de la soldadura es dada a la izquierda del símbolo, con la profundidad de la garganta efectiva entre paréntesis 11
  12. 12. En la soldadura de canal con bisel curvo, comúnmente usada para unir una pieza curva o tubular a una pieza plana, como con la V curva (anterior), formada por dos superficies curvas o tubulares, la profundidad propuesta de la soldadura es dada a la izquierda del símbolo, con la profundidad de la garganta efectiva entre paréntesis. La línea perpendicular es dibujada siempre al lado izquierdo del símbolo sea cual sea la orientación de la soldadura. Otros símbolos suplementarios son usados con la soldadura de canal como: Penetración saliente y Barra o elemento de respaldo, ambos símbolos son indicación de que la penetración de la junta se efectúa desde un solo lado de la junta. El alto del refuerzo (si fuera critico) es indicado a la izquierda del símbolo de penetraron saliente, el cual esta situado 12
  13. 13. Cuando una barra o elemento de respaldo es usado para lograr la penetración necesaria de la junta, su símbolo es situado encima de la línea de referencia sobre el símbolo de la soldadura, si la barra es provisional y será removida al final de la soldadura, entonces la letra "R" es situada dentro del símbolo de la barra de respaldo, esta barra tiene el mismo símbolo que la soldadura de conexión y óvalos pero su contexto debe hacer siempre la clara intención del símbolo 2.1.3 SOLDADURA DE CONEXIÓN Y ÓVALO La soldadura de conexión y de óvalos es usada para unir laminas sobrepuestas una de las cuales tienen perforaciones (redondos para conexiones y ovalados o alargados para Óvalos). Metal soldado es depositado en estas perforaciones penetrando y fundiéndose con el metal base de las dos partes formando la junta, por limitaciones de dibujo grafico, la penetración no es indicada en los símbolos pero en este tipo de soldadura la penetración es sumamente importante para la buena calidad de la soldadura. 13
  14. 14. En la soldadura de conexión el diámetro de cada conector es dado a la izquierda del símbolo y el espacio entre los conectores es dado a la derecha, en la soldadura de óvalos el ancho de cada ovalo es dado a la izquierda del símbolo, el largo y la distancia entre espacios (separados por un guión"-") son dados a la derecha del símbolo y la referencia del detalle en la cola. El número de conectores u óvalos es dado entre paréntesis por encima o por debajo del símbolo de la soldadura, la indicación del "lado de la flecha" y "el otro lado" indican cual pieza tiene la(s) perforación(es); Si no esta en las especificaciones el llenado total de esta perforación, entonces la profundidad es dada dentro del símbolo de la soldadura. 14
  15. 15. Capítulo 3 TIPOS DE SOLDADURA 3.1. Soldadura con Gas (oxiacetileno) Se compone básicamente de dos elementos, agua y carburo de calcio, que al ser unidos producen el gas acetileno. Este es obtenido dentro de tubos que contienen unos 300 pies cúbicos de gas a 250 LPC (libra por pie cuadrado). Operan por el principio de dejar caer pedazos de carburo de calcio, para generar acetileno. El oxigeno y el acetileno se queman por medio de un mechero o soplete, ambos gases se conducen a la llama a traves de válvulas de reductoras de presión. Debido a que estos gases mezclados son muy explosivos deben tenerce precauciones en su mezcla. La llama tiene dos zonas diferentes. El máximo de temperatura (6300º F) se produce en el extremo del cono interior. La relación de oxigeno y acetileno de 1 :1 a 1,15 :1 da una llama neutra . Mayor porcentaje de oxigeno da una llama oxidante (bronces y latones). Menor porcentaje de oxigeno da una llama carburizante (soldadura monel, acero de bajo carbono). En la soldadura debe agregarce material de aporte en forma de varillas o alambres. El control de temperatura es sencillo. Con una adecuada técnica se logran una buena soldadura. En los últimos años esta en desuso, excepto para piezas delgadas de metal o reparaciones. La soldadura de gas a presión : las uniones se hacen por calentamiento de las terminaciones con llama de gas a una temp. inferior a la fusión uniendo las terminaciones bajo presión. 15
  16. 16. 3.2. Soldadura de Arco En esta soldadura la fuente de calor es un arco eléctrico entre pieza y electrodo o entre dos electrodos. Soldadura con electrodo de carbón La mayoría de las soldaduras de arco se hacen ahora con electrodos metálicos. En la soldadura de electrodo de carbón, el arco produce una temp. mas alta que la llama de oxiciacetileno y precisa metal de aporte. El proceso tiene el defecto de no protegen al metal caliente de la atmósfera. Aunque hay una variante de arco de carbón con gas que provee protección gaseosa. Dada la facilidad de control del arco, esta soldadura es útil para fundición de hierro y cobre. Soldadura con electrodo de metal En teoría esta soldadura funde el electrodo y el metal original, suministrando el aporte necesario y acelerando la soldadura La soldadura de arco con electrodos sin protección, consumibles, es dificultosa porque los arco tienden a ser inestables, razón por la cual se utiliza poco. Se desarrollaron dos variantes de este proceso : • Soldadura con electrodo de tungsteno • Soldadura de arco de metal protegido Soldadura de arco de metal protegido Los electrodos revestidos consisten en un alambre de metal sobre el que se coloca un revestimiento de componentes químicos que optimizan el proceso de soldadura : 1. Proveen una atmósfera protectora 2. Estabilizan el arco 16
  17. 17. 3. Actúan como fundente para remover impurezas 4. Previenen la oxidación y retardan el enfriamiento del metal fundido 5. Reduce la salpicadura 6. Agregan elementos de aleación 7. Afecta la forma de la moldura de la soldadura. Los electrodos con revestimiento pueden ser calificados según la resistencia a la tracción de la soldadura, la posición de esta y el tipo de corriente y polaridad y tipo de cobertura. Todos los electrodos van marcados con colores según normas internacionales. Cuando la cobertura es fundida y vaporizada se libera una atmósfera protectora de gases que protege al metal caliente. La inclusión de hierro pulverizado en la cobertura de los electrodos acelera el proceso de soldadura. Las fuentes de energía para la soldadura de arco esta constituida por un generador (motor eléctrico o nafta) o un transformador y rectificador, estos últimas son las mas usadas en los últimos tiempos. Los requisitos que deben cumplir esta fuentes son : - abastecimientos de grandes valores - uniformidad de tensión en caso de variación voltaica Las máquinas de corriente alterna tienen baja potencia y si se operan varias a la vez deben conectarse a diferentes fases. Las de corriente continua son trifásicas Soldadura de arco de Tungsteno con gas (TIG) Este proceso emplea un electrodo de tungsteno en un soporte especial del cual a traves de este un gas puede ser provisto a baja presión a fin de entregar suficiente flujo como para formar una protección alrededor del arco y del metal fundido, protegiéndolos de la atmósfera. Se usan los gases inertes como ser Argón o Helio, pero en la soldadura de acero pude sustituirse por CO2. En el proceso con electrodo no consumible, cualquier metal de aporte adicional necesario se provee por una varilla separada. Para aplicaciones donde hay ajuste perfecto entre las parte no hace falta metal de aporte. 17
  18. 18. No se usa ninguna clase de fundente, la soldaduras resultantes son muy limpias y no es necesario ningún tipo especial de limpieza o remoción de rebabas. Soldadura de arco de metal con gas (MIG) Es una alternativa a la soldadura de arco de tungsteno con gas. Con el CO2, Helio, o Argón como bases protectores una pistola de soldar y un mecanismo de alimentación especiales renuevan el electrodo a medida que este ser consume. No se forman rebabas que deban ser removidas. Con un gas inerte tal como los mencionados, este proceso puede usarse para soldar casi cualquier material, el proceso es usualmente mas caro y es usado para soldar aluminio, magnesio, o aleaciones de acero inoxidable, en donde es necesario un acabado perfecto. El proceso de arco de metal con gas permite mantener una arco muy corto. Para soldar espesores mas grandes de acero se combina a menudo fundente granular con CO2. Soldadura con Hidrogeno atómico. Se mantiene un arco de corriente alterna entre dos electrodos de tungsteno. El gas de hidrogeno es disociado en el arco, cuando este se pone en contacto con la base de metal se combina, abandonando importantes cantidades de calor. El gas hidrogeno alrededor de la soldadura provee la protección contra el oxigeno y Nitrógeno de la atmósfera. Esta soldadura es de alta calidad y es usada para aceros de alta aleación, usándose también para materiales muy delgados. Esta fue desplazada por soldadura de gas. Soldadura de arco sumergida. En esta soldadura el arco voltaico es mantenido debajo de un fundente granular. Puede usar corriente CA o CC. 18
  19. 19. El fundente provee completa protección del metal fundido y , por lo tanto, se obtienen soldaduras de alta calidad. Como procedimiento básico el cabezal soldador se traslada a lo largo de la pieza automáticamente obteniéndose grandes velocidades de soldadura y por ende siendo posible soldar gruesas planchas y grandes volúmenes. Se la utiliza para construcción de barcos o tubos de acero de grandes diámetro o de tanques. Una variante de esta es el arco sumergido manual, en donde un cañón o embudo contiene el fundente, es sostenido y movido manualmente. Soldadura de flujo magnético Es una modificación de arco sumergido en donde se utiliza un fundente magnetizado por el campo eléctrico del electrodo de alambre originado por la corriente que fluye por el alambre. Tiene un control de cantidad de fundente mas preciso y virtualmente no hay fundente sin usar. Soldadura con perno Es un proceso de soldadura de arco donde la coalescencia es producida estableciendo un aro entre un perno metálico y la pieza, hasta que se produce la temp. suficiente, y luego presionando el perno contra la pieza con suficiente presión para completar la unión. Se hace generalmente sin protección atmosférica. La terminación del perno se ahueca y el hueco se rellena con fundente de soldar. El operador tiene que colocar el perno y el casquillo de sujeción en la pistola, coloca la pistola en posición sobre la pieza y aprieta el gatillo. El ciclo es automático. Tipos de soldadura de fusión y uniones Hay 4 tipos básicos de soldadura de fusión : • de pestaña : para hojas delgadas, reparación de superficies o aplicación de materiales de consistencia dura 19
  20. 20. • de ranura :para obtener resistencia en todo el espesor en materiales gruesos. • de filete : uniones en T, solapa y esquinas. Puede ser continua o intermitente. • tipo espiga : para vincular una pieza encima de otra evitando el uso de remaches o tornillos 3.3. Soldadura con Resistencia La soldadura de resistencia es producida por el calor obtenido de la resistencia de la piezas de trabajo a temperaturas más bajas. No hay fusión del metal, ya que la presión ejercida produce un forjado resultando de grano más fino la soldadura. La temperatura se obtiene en fracción de segundo por ende es muy rápida y económica y apropiada para la producción en masa. El calor se obtiene por el pasaje de corriente eléctrica a través de la pieza a soldar, usa corriente alterna. En este tipo de soldadura el control de la presión es de suma importancia dado que un exceso de presión hace que el material fundido salte de las superficies de empalme, y la baja presión provoca quemadura de las superficies y picadura de los electrodos. La corriente generalmente se obtiene de un transformador reductor. Soldadura de punto La soldadura de punto es el tipo más simple y más usada de la soldaduras de resistencia. Se conecta y desconecta la corriente por medios automáticos y semiautomáticos. Esto produce una pepita de metal unido con muy poca o ninguna fusión y sin que salte el material. 20
  21. 21. Máquinas de soldadura 1. Con brazo oscilante : el electrodo inferior esta quieto y se mueve el superior, oscila alrededor de un pivote 2. de presión : electrodo superior comandado por cilindro neumático ; para trabajos pesados o de alta producción ; gran variedad de tamaños de máquinas. 3. portátil : transportable, usa una pistola conectada a la fuente de energía. La pistola puede uno de sus electrodos para dar la presión necesaria. Muy utilizada en la industria por su alta velocidad de producción Tienen una variedad muy grande, casi todos los materiales dúctiles y aleaciones pueden ser soldados a punto, como ser chapa dulce (el más común), fundiciones, aluminio(altas corrientes, intervalo corto, baja presión), magnesio (limpieza superficial), cobre (es difícil), plata (difícil por su conductibilidad) El límite practico del espesor es de 1/8 pulgadas si cada pieza tiene el mismo espesor. Se ha logrado hasta ½ pulgada de planchas de acera satisfactoriamente. Soldadura de costura Consiste en una serie de soldaduras de punto sobrepuestas, que de este modo forman una soldadura continua. Constituida por dos discos que giran, cuando el material pasa por estos electrodos se conecta y desconecta corriente de soldadura, de modo que forma soldaduras elípticas individuales que se superponen formando una hilera. La duración debe ser regulado de manera que las piezas no se calienten demasiado y por ello se usa enfriamiento externo. Se usa la soldadura de costura para tanques herméticos, de gasolina, silenciadores de automóvil, etc. 21
  22. 22. Para formas especiales se pueden usar electrodos recortados. Tiene un alto nivel de producción. Soldadura de saliente Para hacer una soldadura de saliente se estampan en relieve hoyuelos, estos se colocan luego entre electrodos planos, se aplican corriente y presión, y como casi toda la resistencia del circuito está en los hoyuelos se concentra calor y se produce la soldadura. Esta limitado por las dimensiones de la máquina. Soldadura por chispas Es un proceso de soldadura de resistencia donde la unión se produce simultáneamente por medio de calor obtenido de la corriente eléctrica entre las superficies y se completa por presión después del calentamiento. Los equipos necesario son costoso y de gran tamaño, pero pueden obtenerse muy buenas soldaduras a un alto ritmo de producción. Se utiliza en caños, accesorios tubulares, ventanas metálicas. Soldadura por recalcado Se aplica continuamente una presión después que se aplica la corriente de soldadura. Como resultado de esto, la soldadura se produce a menor temperatura. Las superficies deben estar limpias y adecuadamente preparadas para calentamiento uniforme y soldaduras fuertes. Se usa para caños y tubos. 22
  23. 23. Soldadura por percusión Se aplica una potencia de alta tensión sobre las piezas para luego chocar las partes con gran fuerza, produciéndose una descarga eléctrica muy grande que suelda los dos extremos. Características : - Deben soldarse 2 piezas distintas de metal (no sirve en una misma pieza) - puede aplicarse a metales diferentes - se aplica alambres, varillas, y tubos - Es un método muy rápido - El equipo es semiautomático - No precisa material de aporte - Alto costo del equipo - Mantenimiento especial - En algunos materiales se debe preparar la superficie 3.4. MISCELANEA DE SOLDADURAS Y PROCESOS ASOCIADOS Soldadura con termita La unión se produce calentando con metal y virutas recalentados (reacción de óxido metálico y aluminio). El metal líquido proporciona tanto el calor requerido como el metal de aporte. Se produce una temperatura de 5000º F en 30 segundos. Para esta soldadura se construye un molde con la forma de la soldadura llenando las aberturas con cera. Se usa soplete para secar el molde (similar a molde de arena) y fundir la cera. Cuando las superficies están al rojo se vierte el metal fundido. Luego se mecaniza. Soldadura eléctrica con escoria : la temperatura se obtiene de la resistencia eléctrica de la escoria fundida en la que se sumerge el alambre del electrodo 23
  24. 24. (3200º F). Suelda hasta 16 pulgadas. Se funde una gran masa de metal, tiene un lento enfriamiento posterior. Soldadura con haz de electrones : Soldadura de muy alta pureza en metales reactivas y refractarios usados en energía atómica y en cohetería. Usa un sistema de óptica electrónica para el soldado. Soldadura Ultrasónica : Es una combinación de energía ultrasónica y presión, se usa para materiales delgados y disimiles. Puede ser de punto o de costura. Soldadura por fricción mecánica : entre dos piezas, una en movimiento y la otra fija con un eje horizontal en común están juntadas fuertemente y la fricción del rozamiento genera calor muy rápido con un tiempo muy breve de soldadura (menos de 25 seg.). Suelda algunos materiales disímiles. Revestimiento Superficial Se hace por soldadura de gas o de arco, de una capa integral de metal de una composición, sobre la superficie de un metal de base de composición diferente obteniendo superficies con características especiales. Se le llama revestimiento superficial duro. Hay 7 categorías de metales para revestimiento superficial : 1. Acero al carbono endurecido al aire y aceros de baja aleación 2. Aceros y hierros de alta aleación 3. Aleaciones con base de cobalto 4. Carburos 5. Aleaciones con base de cobre 6. Aleaciones de níquel, tales como monel, nicron, etc. 7. Aceros Inoxidables Se aplica en dientes de rasquetes, palas excavadoras, trépanos de excavadoras de petróleo, etc. 24
  25. 25. Metalizado El proceso consiste básicamente en el metal fundido y atomizado en un soplete especial y pulverizado sobre un material de base. Se emplea llama de oxiacetileno. Cualquier metal que pueda trefilarse puede utilizarse para metalizar Sopletes de plasma para materiales de alto punto de fusión Es adecuado para revestimientos de superficies, para soportar la abrasión y desgaste. Su porosidad puede retener lubricante lo que le da mayor resistencia al desgaste. Hay revestimientos de protectores de zinc y aluminio. Soldaduras de plásticos Para soldado de termoplásticos, consiste en calentar localmente hasta que las áreas a unir se ablanden y luego se aplica presión. El calor es suministrado por un soplete de gas caliente o una herramienta similar a un soldador eléctrico. Frecuentemente se provee el aporte de material (barra de plástico de aporte). Se sueldan mediante este método tubos pláticas, barras, etc. Soldadura Fuerte La soldadura se produce por calentamiento a temperaturas superiores a 800º F y el uso de un metal no ferroso de aporte que tiene una temperatura de fusión por debajo de la temperatura del metal de base. Características : El metal de aporte es diferente del de base Espacio en la unión entre metales pequeño Fusión entre el metal de base y el metal de aporte y no entre metales de base Superficies a soldar limpias Unión de metales disímiles 25
  26. 26. Se puede soldar todo tipo de materiales : Aleaciones de plata se usan para soldar acero inoxidable, cobre para reparación de fundiciones de acero y hierro, aluminio para soldar aluminio y aleaciones de Al. Se usan fundentes para el proceso en donde estos disuelven óxidos superficiales y promueven el flujo dentro de la unión del metal de aporte en el metal de base. La soldadura se puede hacer con soplete de oxiacetileno o de oxihidrogeno, etc., pero tiene dificultad para conseguir un calentamiento uniforme de la unión. También puede hacerse en horno, con atmósfera controlada, en donde la pieza a unir tiene un calentamiento uniforme al igual que el material de aporte cargado previamente. Uniones a tope, traslapada y solapada. Soldadura con Latón Usa la atracción capilar para la distribución del material de aporte que se deposita por gravedad. Se usa para reparar acero de máquinaria o fundiciones ferrosas a una baja temperatura, usando soplete de oxiacetileno. Soldadura blanda (con estaño) No implica ninguna fusión del material de base, por lo tanto la unión es por adhesión del material de base y el fusible (estaño). Hay 3 aleaciones de estaño : con 60, 50, 40 % de estaño. Se usa para rellenar abolladuras, juntas superpuestas, y donde no se requiere resistencia en la unión. Unión con adhesivos Usado para fabricar pares tanto metálicas como no metálicas Los adhesivos son a base de resinas termoplásticas y termofraguantes y muchos elastomeros artificiales. No pueden emplearse a elevadas temperaturas pero tiene como ventaja que son fáciles de usar a temperaturas ambiente. 26
  27. 27. Algunos de estos adhesivos : poliamia, caucho de neoprene, epoxi,etc Se pegan cualquier tipo de material o combinación de material, de igual o diferentes espesores, tiene buena resistencia a la fatiga, aislantes eléctricos. Son malos resistiendo a la tracción e inestables a temperatura media o alta. 27
  28. 28. Capítulo 4 APLICACIONES DE LAS SOLDADURAS 4.1. Aplicaciones Industriales de la Soldadura Láser en el Sector del Automóvil Soldadura de chapas de carrocería La introducción del láser en este campo, iniciada desde mediados de los 70, no ha sido sencilla y aun queda mucho por hacer en esta área. Este tipo de soldaduras requieren láseres de alta potencia y estaciones de soldadura con sistemas de posicionamiento robotizados considerablemente complejos y de gran tamaño (robots pórtico de cinco ejes, robots de seis ejes que manipulan brazos articulados extensibles para la transmisión del haz láser, o robots articulados con transmisión interna del haz). Requieren, por tanto, una infraestructura para el manejo de las piezas que añade coste y complejidad al sistema. Sin embargo, la gran cantidad de ventajas que presenta el láser frente a las clásicas instalaciones de soldadura por puntos mediante resistencia eléctrica, hacen que el esfuerzo valga la pena. Entre esas ventajas se encuentran las siguientes: Consistencia e integridad de la soldadura, acceso por un único lado, reducción de la masa y anchura de pestañas, menor extensión de zona afectada por el calor, menor distorsión térmica, aumento de la fuerza estructural y alta velocidad y flexibilidad de diseño. La geometría de unión más utilizada es la de solape. En General Motors, por ejemplo, existen ya muchas estaciones de soldadura láser para soldar techos, marcos de ventanillas, etc. Una de sus últimas instalaciones en la planta de Mansfield consiste en una estación con dos láseres robotizados de CO2 de 5 kW, capaces de soldar los cuartos de panel interior izquierdo y derecho para varios modelos distintos de coche, disminuyendo a la cuarta parte el espacio ocupado por la anterior instalación de soldadura por resistencia eléctrica, y minimizando el tiempo de cambio. Sin 28
  29. 29. embargo, la proporción de estaciones de soldadura láser sigue siendo pequeña frente a las de resistencia eléctrica en este tipo de aplicaciones. Actualmente, la mayor parte de las instalaciones de soldadura láser para este tipo de aplicaciones son de Nd:YAG. Otro caso especial de este tipo de aplicación es la unión de distintos materiales usados en carrocería (acero chapado en cinc, aluminio y otros compuestos) mediante la preactivación por calentamiento láser de los adhesivos. Este proceso puede sustituir al pre-fixturing por soldadura por puntos con resistencia, evitando sus inconvenientes. (*) (*) Joining processes in the automotive industry using high power laser diodes. 29
  30. 30. Capítulo 5 NORMAS INTERNACIONALES ALGUNAS NORMAS ISO: ISO 544:2003 Materiales consumibles de la soldadura -- entrega técnica condiciona para los materiales de relleno de la soldadura -- tipo de producto, dimensiones, tolerancias y marcas ISO 636:2004 Materiales consumibles que sueldan con autógena -- Roces, alambres y depósitos para la soldadura de gas inerte de tungsteno de aceros no aliados y de grano fino -- clasificación ISO 669:2000 Requisitos mecánicos y eléctricos de la soldadura de la resistencia -- equipo de soldadura resistente -- ISO 693:1982 Dimensiones de los espacios en blanco de la rueda de la soldadura de costura ISO 857-1:1998 El soldar con autógena y procesos aliados -- vocabulario -- parte 1: Procesos de la soldadura del metal 30
  31. 31. ISO 857-2 El soldar con autógena y procesos aliados -- vocabulario -- parte 2: Procesos que sueldan y que sueldan y términos relacionados ISO 865:1981 Ranuras en los cristales de exposición para las máquinas de soldadura de proyección ISO 1071:2003 Materiales consumibles de la soldadura - electrodos cubiertos, alambres, barras y electrodos base tubulares para la soldadura por fusión del hierro fundido - clasificación ISO 1089:1980 Ajustes para el equipo de soldadura de punto -- dimensiones del ahusamiento del electrodo ISO 2503:1998 Equipo de soldadura de gas -- reguladores de presión para los cilindros de gas usados en la soldadura, el corte y procesos aliados hasta la barra 300 Normas de seguridad frente a incendios/explosiones en trabajos de soldadura Los riesgos de incendio y/o explosión se pueden prevenir aplicando una serie de normas de seguridad de tipo general y otras específicas que hacen 31
  32. 32. referencia a la utilización de las botellas, las mangueras y el soplete. Por otra parte se exponen normas a seguir en caso de retorno de la llama. Normas de seguridad generales • Se prohíben las trabajos de soldadura y corte, en locales donde se almacenen materiales inflamables, combustibles, donde exista riesgo de explosión o en el interior de recipientes que hayan contenido sustancias inflamables. • Para trabajar en recipientes que hayan contenido sustancias explosivas o inflamables, se debe limpiar con agua caliente y desgasificar con vapor de agua, por ejemplo. Además se comprobará con la ayuda de un medidor de atmósferas peligrosas (explosímetro), la ausencia total de gases. • Se debe evitar que las chispas producidas por el soplete alcancen o caigan sobre las botellas, mangueras o líquidos inflamables. • No utilizar el oxígeno para limpiar o soplar piezas o tuberías, etc., o para ventilar una estancia, pues el exceso de oxígeno incrementa el riesgo de incendio. • Los grifos y los manorreductores de las botellas de oxígeno deben estar siempre limpios de grasas, aceites o combustible de cualquier tipo. Las grasas pueden inflamarse espontáneamente por acción del oxígeno. • Si una botella de acetileno se calienta por cualquier motivo, puede explosionar; cuando se detecte esta circunstancia se debe cerrar el grifo y enfriarla con agua, si es preciso durante horas. • Si se incendia el grifo de una botella de acetileno, se tratará de cerrarlo, y si no se consigue, se apagará con un extintor de nieve carbónica o de polvo. 32
  33. 33. • Después de un retroceso de llama o de un incendio del grifo de una botella de acetileno, debe comprobarse que la botella no se calienta sola. Normas de seguridad específicas Utilización de botellas • Las botellas deben estar perfectamente identificadas en todo momento, en caso contrario deben inutilizarse y devolverse al proveedor. • Todos los equipos, canalizaciones y accesorios deben ser los adecuados a la presión y gas a utilizar. • Las botellas de acetileno llenas se deben mantener en posición vertical, al menos 12 horas antes de ser utilizadas. En caso de tener que tumbarlas, se debe mantener el grifo con el orificio de salida hacia arriba, pero en ningún caso a menos de 50 cm del suelo. • Los grifos de las botellas de oxígeno y acetileno deben situarse de forma que sus bocas de salida apunten en direcciones opuestas. • Las botellas en servicio deben estar libres de objetos que las cubran total o parcialmente. • Las botellas deben estar a una distancia entre 5 y 10 m de la zona de trabajo. • Antes de empezar una botella comprobar que el manómetro marca “cero” con el grifo cerrado. • Si el grifo de una botella se atasca, no se debe forzar la botella, se debe devolver al suministrador marcando convenientemente la deficiencia detectada. • Antes de colocar el manorreductor, debe purgarse el grifo de la botella de oxígeno, abriendo un cuarto de vuelta y cerrando a la mayor brevedad. 33
  34. 34. • Colocar el manorreductor con el grifo de expansión totalmente abierto; después de colocarlo se debe comprobar que no existen fugas utilizando agua jabonosa, pero nunca con llama. Si se detectan fugas se debe proceder a su reparación inmediatamente. • Abrir el grifo de la botella lentamente; en caso contrario el reductor de presión podría quemarse. • Las botellas no deben consumirse completamente pues podría entrar aire. Se debe conservar siempre una ligera sobrepresión en su interior. • Cerrar los grifos de las botellas después de cada sesión de trabajo. Después de cerrar el grifo de la botella se debe descargar siempre el manorreductor, las mangueras y el soplete. • La llave de cierre debe estar sujeta a cada botella en servicio, para cerrarla en caso de incendio. Un buen sistema es atarla al manorreductor. • Las averías en los grifos de las botellas debe ser solucionadas por el suministrador, evitando en todo caso el desmontarlos. • No sustituir las juntas de fibra por otras de goma o cuero. • Si como consecuencia de estar sometidas a bajas temperaturas se hiela el manorreductor de alguna botella utilizar paños de agua caliente para deshelarlas. Mangueras • Las mangueras deben estar siempre en perfectas condiciones de uso y sólidamente fijadas a las tuercas de empalme. • Las mangueras deben conectarse a las botellas correctamente sabiendo que las de oxígeno son rojas y las de acetileno negras, teniendo estas últimas un diámetro mayor que las primeras. 34
  35. 35. • Se debe evitar que las mangueras entren en contacto con superficies calientes, bordes afilados, ángulos vivos o caigan sobre ellas chispas procurando que no formen bucles. • Las mangueras no deben atravesar vías de circulación de vehículos o personas sin estar protegidas con apoyos de paso de suficiente resistencia a la compresión. • Antes de iniciar el proceso de soldadura se debe comprobar que no existen pérdidas en las conexiones de las mangueras utilizando agua jabonosa, por ejemplo. Nunca utilizar una llama para efectuar la comprobación. • No se debe trabajar con las mangueras situadas sobre los hombros o entre las piernas. • Las mangueras no deben dejarse enrolladas sobre las ojivas de las botellas. • Después de un retorno accidental de llama, se deben desmontar las mangueras y comprobar que no han sufrido daños. En caso afirmativo se deben sustituir por unas nuevas desechando las deterioradas. Soplete • El soplete debe manejarse con cuidado y en ningún caso se golpeará con él. • En la operación de encendido debería seguirse la siguiente secuencia de actuación: a. Abrir lentamente y ligeramente la válvula del soplete correspondiente al oxígeno. b. Abrir la válvula del soplete correspondiente al acetileno alrededor de 3/4 de vuelta. c. Encender la mezcla con un encendedor o llama piloto. 35
  36. 36. d. Aumentar la entrada del combustible hasta que la llama no despida humo. e. Acabar de abrir el oxígeno según necesidades. f. Verificar el manorreductor. • En la operación de apagado debería cerrarse primero la válvula del acetileno y después la del oxígeno. • No colgar nunca el soplete en las botellas, ni siquiera apagado. • No depositar los sopletes conectados a las botellas en recipientes cerrados. • La reparación de los sopletes la deben hacer técnicos especializados. • Limpiar periódicamente las toberas del soplete pues la suciedad acumulada facilita el retorno de la llama. Para limpiar las toberas se puede utilizar una aguja de latón. • Si el soplete tiene fugas se debe dejar de utilizar inmediatamente y proceder a su reparación. Hay que tener en cuenta que fugas de oxígeno en locales cerrados pueden ser muy peligrosas. Retorno de llama En caso de retorno de la llama se deben seguir los siguientes pasos: a. Cerrar la llave de paso del oxígeno interrumpiendo la alimentación a la llama interna. b. Cerrar la llave de paso del acetileno y después las llaves de alimentación de ambas botellas. • En ningún caso se deben doblar las mangueras para interrumpir el paso del gas. 36
  37. 37. • Efectuar las comprobaciones pertinentes para averiguar las causas y proceder a solucionarlas. Normas de seguridad frente a otros riesgos en trabajos de soldadura Exposición a radiaciones Las radiaciones que produce la soldadura oxiacetilénica son muy importantes por lo que los ojos y la cara del operador deberán protegerse adecuadamente contra sus efectos utilizando gafas de montura integral combinados con protectores de casco y sujeción manual adecuadas al tipo de radiaciones emitidas. El material puede ser el plástico o nylon reforzados, con el inconveniente de que son muy caros, o las fibras vulcanizadas. Para proteger adecuadamente los ojos se utilizan filtros y placas filtrantes que deben reunir una serie de características que se recogen en tres tablas; en una primera tabla se indican los valores y tolerancias de transmisión de los distintos tipos de filtros y placas filtrantes de protección ocular frente a la luz de intensidad elevada. Por otro lado, para elegir el filtro adecuado (nº de escala) en función del grado de protección se utilizan otras dos tablas que relacionan el tipo de trabajo de soldadura realizado con los caudales de oxígeno (operaciones de corte) o los caudales de acetileno ( soldaduras y soldadura fuerte con gas). 37
  38. 38. Capítulo 6 TECNOLOGIA NUEVAS EN SOLDADURA 6.1. SOLDADURA AUTOMATIZADA AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales. El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos. En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. El hecho de que en los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensorica, los cuales permitirán tareas mas sofisticadas como el ensamble de materiales. 38
  39. 39. Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de automatización industrial. Hay tres clases muy amplias de automatización industrial: • Automatización fija. • Automatización programable. • Automatización flexible. La automatización fija.- Se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Además de esto, otro inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado. La automatización programable.- Se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a 39
  40. 40. las variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por medio de un programa (Software). Por su parte la automatización flexible.- Es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas flexibles poseen características de la automatización fija y de la automatización programada. Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre sí por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora. De los tres tipos de automatización, La Robótica coincide más estrechamente con la automatización programable. 6.2 SOLDADURA POR HAZ DE ELECTRONES La característica principal de la soldadura por haz de electrones (Electron Beam Weiding, EBW) que la distingue de otros procesos de soldadura, es la posibilidad de concentrar una mayor cantidad de energía en zonas más reducidas. Esta elevada densidad de energía se consigue mediante la concentración de un haz de electrones de alta velocidad, producido por un cañón de electrones. El impacto de los electrones de alta velocidad sobre la pieza incremento la temperatura en la zona de impacto. Esta elevada temperatura puede ser utilizada como fuente de calor en distintas aplicaciones (soldadura, fusión, tratamientos térmicos, etc.) El proceso se realiza en una cámara de vacío para evitar la dispersión de los electrones en la atmósfera normal. Un equipo típico de haz de electrones consta de un cañón en el que se genera el haz de electrones. El haz penetra en una cámara de vacío, por lo que es necesaria una instalación de vacío asociada al equipo. En el interior de la cámara se encuentran las piezas a soldar, con la consiguiente limitación de 40
  41. 41. tamaño de las mismas y la necesidad de un tiempo adicional para realizar el vacío. La tecnología de Soldadura por Haz de Electrones tiene unas aplicaciones características, entre las que destacan las siguientes: • Soldadura de fuertes espesores (hasta 65 mm) de una sola pasada y sin aporte, lo cual supone un ahorro de tiempo y material. • Soldaduras libres de contaminación, dada la atmósfera de alto vacío en la que se realiza el proceso. • Soldaduras con deformaciones y tensiones mínimas debida a las reducidas dimensiones del cordón de soldadura (p.e. 4 mm de anchura para una penetración de 20 mm. en acero) • Soldaduras de gran precisión en piezas reducidas; el pequeño diámetro del haz (0.5 mm) permite soldar zonas inaccesibles para cualquier herramienta. • Se pueden soldar innumerables metales diferentes y metales refractarios (tungsteno, molibdeno). • El haz de alta energía permite realizar tratamientos térmicos superficiales, tanto de temple, con el consiguiente endurecimiento de la superficie, como de refusión, obteniéndose mejoras en diversas propiedades del material (comportamiento a fatiga, desgaste, etc.) En la soldadura citada se utiliza el calor generado en la superficie de impacto, para fundir el material y conseguir la unión del mismo al solidificar. La transformación de energía cinética en calor se efectúa en un volumen muy pequeño, debido al pequeño diámetro del haz y a la escasa penetración de los electrones en el interior del material. La principal característica de esta aplicación es la alta densidad de energía de la fuente de calor (no superada por ningún otro proceso). 41
  42. 42. Los cordones de soldadura ejecutados por haz de electrones presentan un aspecto característico de los llamados " procedimientos de alta concentración energéticas ", y tienen las siguientes ventajas: • Cordones de soldadura muy estrechos, incluso en uniones de gran penetración. • Posibilidad de unir piezas de gran espesor de una sola pasada PARÁMETROS DEL PROCESO Velocidad de soldadura: Al incrementar la velocidad de soldadura se producirá un efecto opuesto, por ser menor el aporte energético por unidad de longitud. Tensión de aceleración: Al incrementarla se reduce el tamaño de la huella del haz y produce una zona fundida más pequeña y una soldadura más estrecha y profunda. Intensidad del haz: Al incrementar la corriente del haz, incrementamos la energía del haz y posibilita una mayor penetración y una mayor velocidad de soldadura. Diámetro del haz: Para la soldadura de grandes espesores es más adecuado el uso de un haz muy fino, también podemos acceder a zonas muy estrechas y ejecutar uniones de gran precisión. Distancia entre pieza y cañón: Una distancia de trabajo pequeña permite una mayor concentración del haz sobre la superficie de la pieza. Efecto de la presión en el haz: 42
  43. 43. Sólo en valores de presión por debajo de 10–1 Pa podemos alcanzar la máxima efectividad de la producción de soldaduras relativamente profundas y estrechas. 6.3. SOLDADURA POR RAYO LASER La soldadura con rayo láser (LBW, de laser-beam welding, en inglés) usa un rayo láser de alto poder como fuente de calor, y produce una soldadura por fusión. Como el rayo se puede enfocar en un área muy pequeña, tiene gran densidad de energía y, por consiguiente, capacidad de penetración profunda. El rayo se puede dirigir, conformar y enfocar con precisión sobre la pieza. Por lo anterior, este proceso es adecuado especialmente para soldar uniones profundas y delgadas, con relaciones normales de profundidad-ancho entre 4 y 10. En la industria automotriz, la soldadura de componentes de transmisiones es su aplicación más difundida. Entre muchas otras aplicaciones está la soldadura de piezas delgadas para componentes electrónicos. El rayo láser se puede pulsar (en milisegundos) para tener aplicaciones como en soldadura por puntos de materiales delgados, con potencias hasta de 100 kW. Los sistemas de láser continuo de varios kW se usan para soldaduras profundas en secciones gruesas. Posibilidades del proceso. Los procedimientos de soldadura con rayo láser producen soldaduras de buena calidad, con contracción y distorsión mínimas. Estas soldaduras tienen buena resistencia y en general son dúctiles y libres de porosidades. El proceso se puede automatizar, de tal modo que se use en diversos materiales con grosores hasta de 25 mm (1 pulg); es especialmente eficaz en piezas delgadas. En los metales y aleaciones que normalmente se sueldan están el aluminio, titanio, metales ferrosos, cobre, superaleaciones y los metales refractarios. Las velocidades de soldado van de 2.5 m/min hasta 80 m/min (8 a 250 pies/min), para metales delgados. 43
  44. 44. Por la naturaleza del proceso, la soldadura puede efectuarse en lugares inaccesibles por otros medios. En la soldadura con rayo láser tiene especial importancia la seguridad, por los riesgos extremos a los ojos y a la piel; los láseres de estado sólido (YAG) son especialmente peligrosos. Las principales ventajas del rayo láser sobre el haz de electrones son las siguientes: a) No se requiere un vacío, así que el rayo se puede transmitir por el aire. b) Los rayos láser se pueden conformar, manipular y enfocar ópticamente, usando fibras ópticas, por lo que el proceso se puede automatizar con facilidad. c) Los rayos no generan rayos X (y sí se generan con el haz de electrones). d) Es mejor la calidad de la soldadura y tiene menor tendencia a fusión incompleta, salpicaduras y porosidades, y produce menos distorsión. Como en otros sistemas análogos de soldadura automatizada, es mínima la destreza que se requiere en el operador. El costo de los equipos de soldadura láser va de 40,000 a 1 millón de dólares. 44
  45. 45. 6.4. SOLDADURA POR PLASMA La soldadura por arco de plasma (P.A.W.) es un proceso con muchos puntos comunes con el más conocido proceso T.I.G. de soldadura. La diferencia fundamental estriba en la forma que adopta el arco eléctrico, dado que en el proceso T.I.G. éste se crea libremente entre el electrón y la pieza, y tiene una forma cónica. En el caso del proceso P.A.W., el arco eléctrico pasa por un orificio de constreñimiento situado en la boquilla de la pistola, que da lugar a una columna de plasma de forma cilíndrica que concentra una gran densidad de energía. El nivel de energía conseguido a través del arco de plasma permite, en determinados casos, aumentar las velocidades de soldadura; en otros, aumenta el nivel de penetración de los cordones y, en general, permite una gran estabilidad del arco, desde valores inferiores a un Amperio (micro-plasma) hasta valores superiores a 300 Amperios (macro-plasma), así como un mejor control de la distorsión Está compuesto por tres elementos principales y varios complementos auxiliares con las siguientes características: 45
  46. 46. • Equipo compacto de corriente alterna/continua, control de onda cuadrada modelo Transting AC/DC-350A de la firma BOC/ESAB y regulación de 5-325 Amperios. • Control PW-300 de la firma ESAB para regulación de los parámetros del arco de plasma (gases y energía). • Pistola P.T.W. 300 de aplicación automática para soldadura por plasma hasta 300 Amperios al 100% de F. U. refrigerada por agua. Completan la instalación una serie de complementos como alimentador de hilo, mando a distancia, carro de desplazamiento lineal, mesa giratoria, gases, etc. que son requeridos en función de la aplicación del trabajo CARACTERÍSTICAS • Soldadura longitudinal de tubos de diferentes aleaciones aplicada en instalaciones automatizadas con altas velocidades de producción cercanas a 1 m/min en función del espesor. • Soldadura orbital de tuberías por refusión de bordes en tubos de hasta 6 mm de espesor con una sola pasada. • Fabricación de recipientes de acero inoxidable para almacenamiento de diferentes productos • Soldadura de fuertes espesores a una sola pasada de materiales tales como titanio, cobre, níquel y aleaciones cromo-níquel utilizando la técnica de Key-hole llegando a obtenerse valores de 15 mm en el caso de las aleaciones de titanio. • Soldadura de convertidores catalíticos de tubos de escape para automoción 46
  47. 47. Macrografía de unión realizado con plasma en aleación base Titanio de 17 mm. de espesor (1 sola pasada). RECARGUE POR PLASMA DE ARCO TRANSFERIDO (P.T.A.) El principio de funcionamiento del procedimiento de recargue por Plasma de Arco Transferido (P.T.A.) con aportación de aleación micro-pulverizada está basado en la formación entre el cátodo refractario y la pieza a recargar de una columna de plasma de Argón mantenida por un arco eléctrico. El arco eléctrico así creado libera una alta densidad de energía que permite alcanzar temperaturas lo bastante elevadas como para controlar la fusión de las aleaciones que se utilizan como recubrimiento y depositarias en la superficie de la pieza, reduciendo al mínimo la dilución entre ambos materiales. Tanto el arco de plasma como la aleación depositada están protegidos durante el proceso de recargue por una atmósfera de gas reductor que mejora las características del recubrimiento. 47
  48. 48. 6.5. SOLDADURA ROBOTIZADA Los robots son utilizados por una diversidad de procesos industriales como lo son: · La soldadura de punto · Soldadura de arco · Pinturas de spray · Transportación de materiales · Molienda de materiales · Moldeado en la industria plástica · Máquinas-herramientas, y otras más. A continuación se hará una breve explicación de algunas de ellas Soldadura por puntos. Como el término lo sugiere, la soldadura por puntos es un proceso en el que dos piezas de metal sé soldan en puntos localizados al hacer pasar una gran corriente eléctrica a través de las piezas donde se efectúa la soldadura. Soldadura por arco continua. La soldadura por arco es un proceso de soldadura continua en oposición a la soldadura por punto que podría llamarse un proceso discontinuo. La soldadura de arco continua se utiliza para obtener uniones largas o grandes uniones soldadas en las cuales, a menudo, se necesita una cierre hermético entre las dos piezas de metal que se van a unir. El proceso utiliza un electrodo 48
  49. 49. en forma de barra o alambre de metal para suministrar la alta corriente eléctrica de 100 a 300 amperes. 6.6. EQUIPO DE SOLDADURA DEL PERNO PRISIONERO Reguladores Los británicos construyeron a BS 5750 (ISO 9000), de la construcción robusta y completamente portable. La alta confiabilidad y la vida laboral larga es obtenida usando el grado uno empapan componentes probados y la prueba extensa de la durabilidad. Las opciones de la energía permiten diámetros del perno prisionero de 1m m a 30m m que se soldarán con autógena. Algunos reguladores pueden accionar hasta cuatro herramientas de mano. Herramientas de mano Equilibrado fuerte, cómodo, ligero y bien. Los controles de la autógena están vía los ajustes a soltar presión o la elevación, que toman solamente algunos segundos. Los sistemas del cojinete de eje producen resultados 49
  50. 50. altamente exactos; +0.25m m pueden ser obtenidos. La mucha presión del resorte de la herramienta exhausta del arco combina con el apagador hidráulico para superar retraso de la virola y da control excelent del prendedero. Hay muchos accesorios para permitir la soldadura en lugares inaccesibles y para mantener los niveles de ruidos bajos. Sistemas Montados Banco Un sistema montado simple abarca una herramienta de mano o una cabeza de la producción afianzada con abrazadera en un soporte del taladro, la adición de una producción de las velocidades del interruptor del pie. El banco universal funciona neumáticamente y es conveniente para componentes más grandes. El X manual - el sistema de Y da una productividad más alta y es el mejor donde están numerosas las posiciones del perno prisionero. Hermane los cojinetes lineares aseguran la cabeza de la producción es altamente exacto. Si el tiempo de cargamento del perno prisionero es entonces significativo semi o el sistema completamente automático de la alimentación del perno prisionero debe ser considerado. CNC X - Sistemas De Y Éstos dan haber ayunado y la mayoría del abd exacto de los resultados utiliza la alimentación automática del perno prisionero. Cada sistema es costumbre construido según consideraciones del tamaño, de la velocidad, de la exactitud y del coste. La cabeza de soldadura, la tabla de la producción o las ambas se pueden conducir positionally. Las exactitudes de +0.15m m de un dato fijo pueden ser alcanzadas. Las Industrias Usando La Soldadura Del Perno prisionero Eléctrico: 50
  51. 51. Control industrial, encendiendo el equipo, las aplicaciones domésticas, la generación de energía y la distribución. Uso: Componentes del montaje en paneles y en gabinetes. Componentes del earthing. Puertas y paneles de la vinculación. Telares del cableado que fijan. Electrónica: Equipo del control y de la seguridad, instrumentos médicos, ofimática, transmisión de datos, comunicaciones, equipo de prueba. Uso: Paneles de la faja que fijan. Interruptores del montaje, botones de empuje e instrumentos. Montar tableros de circuito impresos. Mecánico: Dirección material y transportadores, elevaciones, muebles del metal, transporte, construcción y maquinaria general. Uso: Tapaderas y portillas de la inspección del mantenimiento que fijan. Atadura de protectores de la maquinaria. Líneas del líquido que fijan y de aire. Montar las manijas y otros componentes. Calefacción y Ventilación: Calderas, aire acondicionado y unidades domésticos e industriales de la ventilación, sistemas de refrigeración. 51
  52. 52. Uso: Atadura de los rebordes, de las cubiertas y de las portillas. Compartimientos del líquido del montaje. Hornillas y elementos de calefacción que fijan. Asegurar las pipas y aislamiento del material. Decorativo y Consumidor: Muestras, Placas de identificación, Paneles, Divisas, Emblemas, Joyería, Calderas, Cazos. Uso: El fijar de muestras, de placas, de paneles y de divisas. Atadura de los pernos, de los resultados y de los corchetes a la joyería. Atadura de pies a las calderas y de las manijas a las cacerolas. Industrial Misceláneo: Transformación del abastecimiento y de los alimentos, aislamiento e ignifugación. Uso: El fijar higiénico de piernas, de soportes y de tiras del refuerzo a los contadores y a las tapas de tabla. Asegurar el aislamiento acústico. Material incombustible que fija. 52
  53. 53. CONCLUSIONES • Actualmente la gran cantidad de normas de soldaduras buscan tener un patrón en común el cual permitiría estandarizar a nivel mundial el trabajo de estas. • Las normas buscan obtener una buena ingeniería que aporte progreso para nuestra labor. • Es importante el conocimiento de las normas para una correcta práctica de la soldadura. • La revisión y el estudio de la normas nos permitirán tener nociones en el caso de trabajar en una empresa dedicada a este sector. 53
  54. 54. BIBLIOGRAFIA • Soldadura , Procedimientos y Aplicaciones L. Carl Love • Soldadura Pender, Janes A. • Manual de Alpha-Fry Technology A cook Electronic Company. - U.S.A. 2002 • Manual de Soldadura de Omega. Soldaduras Omega S. A. de C.V. - México 2000 • www.circuitsassembly.com • www.iupui.edu/~eet360/m200_wave.htm • www.thepdfshop.co.uk/ppm/asp/wave.asp • http://www.drweld.com/Simbolos.html 54

×