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La soldaduraesunprocesode fabricaciónendonde se realizalauniónde doso más piezasde un
material,(generalmentemetalesotermoplásticos),usualmente logradoatravésde la
coalescencia(fusión),enlacual laspiezassonsoldadasfundiendo,se puedeagregarunmaterial
de aporte (metal o plástico),que,al fundirse,formauncharcode material fundidoentre laspiezas
a soldar(el bañode soldadura) y,al enfriarse,se convierte enunauniónfijaalaque se le
denominacordón.A vecesse utiliza conjuntamentepresiónycalor,o solopresiónporsí misma,
para producirla soldadura.Estoestáen contraste con lasoldadurablanda(eningléssoldering) yla
soldadurafuerte (eninglésbrazing),que implicanel derretimientode unmaterial de bajopunto
de fusiónentre piezasde trabajoparaformar unenlace entre ellos,sinfundirlaspiezasde trabajo.
Muchas fuentesde energíadiferentespuedenserusadasparala soldadura,incluyendounallama
de gas, un arco eléctrico,unláser,unrayode electrones,procesosde fricciónoultrasonido.La
energíanecesariaparaformar la uniónentre dospiezasde metal generalmente proviene de un
arco eléctrico.Laenergía para soldadurasde fusiónotermoplásticosgeneralmenteprovienedel
contacto directoconuna herramientaoun gas caliente.
La soldaduraconfrecuenciase realizaenunambiente industrial,peropuede realizarse enmuchos
lugaresdiferentes,incluyendoal aire libre,bajodel aguayenel espacio.Independientemente de
la localización,sinembargo,lasoldadurasigue siendopeligrosa,yse debentomarprecauciones
para evitarquemaduras,descargaeléctrica,humosvenenosos,ylasobreexposiciónalaluz
ultravioleta.
Hasta el final del sigloXIX,el únicoprocesode soldaduraeralasoldadura de fragua,que los
herreroshanusadopor siglospara juntarmetalescalentándolosygolpeándolos.Lasoldadurapor
arco y la soldaduraa gas estabanentre losprimerosprocesosendesarrollarsetardíamente enese
mismosiglo,siguiendoles,pocodespués,lasoldaduraporresistenciaysoldaduraeléctrica.La
tecnologíade la soldaduraavanzórápidamente duranteel principiodel sigloXXmientrasque la
PrimeraGuerraMundial y la SegundaGuerraMundial condujeronlademandade métodosde
uniónfiablesybaratos.Despuésde lasguerras,fuerondesarrolladasvariastécnicasmodernasde
soldadura,incluyendométodosmanualescomolaSoldaduramanual de metal porarco, ahora uno
de losmás popularesmétodosde soldadura,asícomoprocesossemiautomáticosyautomáticos
talescomoSoldaduraGMAW, soldadurade arco sumergido,soldadurade arcocon núcleode
fundente ysoldaduraporelectroescoria.Losprogresoscontinuaronconlainvenciónde la
soldaduraporrayo lásery la soldaduraconrayo de electronesamediadosdel sigloXX.Hoyendía,
la cienciacontinúaavanzando.Lasoldadurarobotizadaestállegandoasercorriente enlas
instalacionesindustriales,ylosinvestigadorescontinúandesarrollandonuevosmétodosde
soldadurayganando mayorcomprensiónde la calidadylas propiedadesde lasoldadura.
Se dice que la soldaduraesun sistemaporque intervienenloselementospropiosde este,esdecir,
las5 M: mano de obra,materiales,máquinas,medioambiente ymediosescritos(procedimientos).
La uniónsatisfactoriaimplicaque debe pasarlaspruebasmecánicas(tensiónydoblez).Las
técnicassonlosdiferentesprocesos(SMAW,SAW,GTAW,etc.) utilizadosparalasituaciónmás
convenienteyfavorable,loque hace que sealomáseconómico,sindejarde ladolaseguridad.
Índice [ocultar]
1 Historia
2 Sistemasde soldadura
2.1 Soldaduraeléctrica
2.2 Soldaduraporarco
2.3 Soldeoblandoyfuerte
2.3.1 Fuentesde energía
2.3.2 Distintossistemasde soldadura
2.4 Soldaduraa gas
2.5 Soldaduraporresistencia
2.6 Soldaduraporrayo de energía
2.7 Soldadurade estadosólido
3 Geometría
4 Calidad
4.1 Zona afectadatérmicamente
4.2 Distorsiónyagrietamiento
4.3 Soldabilidad
4.3.1 Aceros
4.3.2 Aluminio
5 Condicionesinusuales
6 Seguridad
7 Costosy tendencias
8 Especificacionesde soldadura
9 Véase también
10 Referencias
11 Bibliografía
12 Enlacesexternos
Historia[editar]
El Pilarde hierrode Delhi.
La historiade launiónde metalesse remontaavariosmileniosatrás,conlosprimerosejemplosde
soldaduradesde laedadde bronce y laedadde hierroenEuropa y enOriente Medio.Lasoldadura
fue usadaen laconstruccióndel Pilarde hierrode Delhi,enlaIndia,erigidocercadel año310 y
pesando5.4 toneladasmétricas.1LaEdad Media trajoavancesenla soldadurade fragua,con la
que losherrerosgolpeabanrepetidamenteycalentabanel metal hastaque se producíala unión.
En 1540, VannoccioBiringucciopublicóDe lapirotechnia,que incluye descripcionesde la
operaciónde forjado.Losartesanosdel Renacimientoeranhabilidososenel proceso,ydicha
industriacontinuódesarrollándosedurante lossiglossiguientes.2Sinembargo,lasoldadurafue
transformadadurante el sigloXIX.En1800, SirHumphryDavy descubrióel arcoeléctrico,ylos
avancesenla soldaduraporarco continuaronconlasinvencionesde loselectrodosde metal porel
ruso Nikolai Slavyanovyel norteamericano,C.L.Coffinafinalesde losaños1800. Inclusola
soldaduraporarco de carbón, que usabaun electrodode carbón,ganópopularidad.Alrededorde
1900, A.P. Strohmengerlanzóunelectrodode metal recubiertoenGranBretaña,que diounarco
más estable,yen1919, la soldadurade corriente alternafue inventadaporC.J.Holslag,perono
llegóaser popularporotra década.3
La soldaduraporresistenciatambiénfue desarrolladadurante lasdécadasfinalesdel sigloXIX,con
lasprimeraspatentesdel sectorenmanosde ElihuThomsonen1885, quienprodujootros
avancesdurante lossiguientes15años. La soldadurade termitafue inventadaen1893, y
alrededorde ese tiempo,se establecióotroproceso,lasoldaduraagas.El acetilenofue
descubiertoen1836 porEdmundDavy, perosu usoen lasoldaduranofue práctico hasta cerca de
1900, cuandofue desarrolladounsopleteconveniente.4Al principio,lasoldadurade gasfue uno
de losmás popularesmétodosde soldaduradebidoasuportabilidadycostorelativamente bajo.
Sinembargo,a medidaque progresabael siglo20,bajóen laspreferenciasparalasaplicaciones
industriales.Fue sustituida,engranmedida,porlasoldadurade arco, enla medidaque
continuaronsiendodesarrolladaslascubiertasde metal parael electrodo(conocidascomo
fundente),que estabilizanel arcoyblindabanel material base de lasimpurezas.5
La PrimeraGuerraMundial causóun repunte importante enel usode losprocesosde soldadura,
con lasdiferentesfuerzasmilitaresprocurandodeterminarcuálesde losvariadosnuevosprocesos
de soldaduraseríanlos mejores.Losbritánicosusaronprimariamentelasoldaduraporarco,
inclusoconstruyendo,mediate este procedimiento,unanave,el Fulagar,conuncasco
enteramente soldado.Losestadounidenseseranmásvacilantes,perocomenzaronareconocerlos
beneficiosde lasoldadurade arcocuando dichoprocesolespermitiórepararrápidamente sus
navesdespuésde losataquesalemanesenel puertode NuevaYorkal principiode laguerra.
Tambiénlasoldadurade arco fue aplicadapor primeraveza losavionesdurante laguerra,pues
algunosfuselajesde aeroplanosalemanesfueronconstruidosusandodichoproceso.6
Durante losaños 1920, importantesavancesfueronhechosenlatecnologíade lasoldadura,
incluyendolaintroducciónde lasoldaduraautomáticaen1920, enla que el alambre del electrodo
era alimentadocontinuamente.El gasde protecciónse convirtióenuntema importante,mientras
que loscientíficosprocurarbanprotegerlassoldadurascontralosefectosdel oxígenoyel
nitrógenode laatmósfera.Laporosidady lafragilidaderanlosproblemasbásicosderivadosde
este intercambio,ylassolucionesque desarrollaronincluyeronel usodel hidrógeno,del argón,y
del heliocomogasesprotextoresde lasoldadura.7Durante lasiguiente década,posteriores
avancespermitieronlasoldadurade metalesreactivoscomoel aluminioyel magnesio.Esto,
conjuntamente condesarrollosenlasoldaduraautomática,lasoldadurabajocorriente alterna,y
losfundentes,alimentaronunaimportante extensiónde lasoldadurade arcodurante losaños
1930 y durante la SegundaGuerraMundial.8
A mediadosdel sigloXX,fueroninventadosmuchosmétodosnuevosde soldadura.1930 vioel
lanzamientode lasoldadurade perno,que prontollegóaserpopularenlafabricaciónde navesy
la construcción.La soldadurade arco sumergidofue inventadael mismoaño,ycontinúasiendo
popularhoyendía. En 1941, despuésde décadasde desarrollo,lasoldadurade arcode gas con
electrodode tungstenofue finalmente perfeccionada,seguidaen1948 por la soldaduraporarco
metálicocongas, permitiendolasoldadurarápidade materialesnoferrososperorequiriendo
costososgasesde blindaje.Lasoldadurade arco metálicoblindadofue desarrolladadurante los
años 1950, usandoun fundente de electrodoconsumible cubierto,yse convirtiórápidamente en
el más popularprocesode soldadurade arco metálico.En1957, debutóel procesode soldadura
por arco con núcleofundente,enel que el electrodode alambre autoblindadopodíaserusado
con un equipoautomático,resultandoenvelocidadesde soldaduraaltamente incrementadas,y
ése mismoañofue inventadalasoldadurade arcode plasma.La soldaduraporelectroescoriafue
introducidaen1958, y fue seguidaen1961 por su prima,lasoldadurapor electrogas.9
Otros desarrollosrecientesenlasoldaduraincluyenen1958 el importante logrode lasoldadura
con rayo de electrones,haciendoposiblelasoldaduraprofundayestrechapormediode la fuente
de calor concentrada.Siguiendolainvencióndel láseren1960, la soldaduraporrayo láserdebutó
variasdécadasmás tarde,y ha demostradoserespecialmente útil enlasoldaduraautomatizada
de alta velocidad,.Sinembargo,ambosprocesoscontinúansiendoaltamente costososdebidoal
altocosto del equiponecesario,yestohalimitadosusaplicaciones.10
Sistemasde soldadura[editar]
Soldaduraeléctrica[editar]
Artículoprincipal:Soldaduraeléctrica
Se trata del usode la electricidadcomofuentede energíaparala uniónmetálica,sinrequerirde
material de aporte.
Soldaduraporarco[editar]
Artículoprincipal:Soldaduraporarco
Se trata, en realidad,de distintossistemasde soldadura,que tienenencomúnel usode una
fuente de alimentacióneléctrica.Éstase usa para generarun arco voltaicoentre unelectrodoyel
material base,que derrite losmetalesenel puntode lasoldadura.Se puede usartantocorriente
continua(CC) comoalterna(AC),e incluyenelectrodosconsumiblesonoconsumibles,loscuales
se encuentrancubiertosporunmaterial llamadorevestimiento.A veces,lazonade lasoldadura
esprotegidaporun ciertotipode gas inerte osemi inerte,conocidocomogasde protección,y,en
ocasiones,se usaunmaterial de relleno.
Soldeoblandoyfuerte[editar]
El soldeoblandoyfuerte esunprocesoenel cuál no se produce la fusiónde los metalesbase,sino
únicamente del metal de aportación.Siendoel primerprocesode soldeoutilizadoporel hombre,
ya enla antiguaSumeria.
El soldeoblandose daa temperaturasinferioresa450 ºC.
El soldeofuerte se daa temperaturassuperioresa450 ºC.
Y el soldeofuerte aaltastemperaturasse da a temperaturassuperioresa900 ºC.
Fuentesde energía[editar]
Para proveerlaenergíaeléctricanecesariaparalosprocesosde lasoldadurade arco, puedenser
usadasdiferentesfuentesde alimentación.Laclasificaciónmáscomúnde dichasfuentesconsiste
enseparar lasde corriente constante ylas de voltaje constante.Enlasoldadurade arco, la
longituddel arcoestádirectamente relacionadaconel voltaje,ylacantidadde calor generado
estárelacionadaconla intensidadde lacorriente.Lasfuentesde alimentaciónde corriente
constante sonusadascon más frecuenciaparalosprocesosmanualesde soldaduratalescomola
soldadurade arco de gas conelectrodode tungstenoylasoldadurade arco metálicoblindado,
porque ellasmantienenunacorriente constanteinclusomientrasel voltajevaría.Estoes
importante enlasoldaduramanual,yaque puede serdifícil sostenerel electrodoperfectamente
estable,ycomoresultado,lalongituddel arcoyel voltaje tiendenafluctuar.Lasfuentesde
alimentaciónde voltaje constantemantienenésteyvaríanla corriente.Comoresultado,son
usadasmás a menudopara losprocesosde soldaduraautomatizadostalescomolasoldadurade
arco metálicocongas, soldaduraporarco de núcleofundente,ylasoldadurade arco sumergido.
En estosprocesos,lalongituddel arcoesmantenidaconstante,puestoque cualquierfluctuación
enla distanciaentre electrodoymaterial base esrápidamente rectificadoporuncambiogrande
enla corriente.Si el alambre yel material base se acercandemasiado,lacorriente aumentará
rápidamente,loque,asuvez,causa un aumentodel caloryéste hace que laextremidaddel
alambre se funda,haciéndolo,así,volverasu distanciade separación original.11
El tipode corriente usadoenla soldadurade arco tambiénjuegaunpapel importante.Los
electrodosde procesoconsumiblescomolosde lasoldadurade arco de metal blindadoyla
soldadurade arco metálicocongas generalmenteusancorriente directa(continua),porloque el
electrodopuede sercargadopositivaonegativamente,dependiendode cómose realicenlas
conexionesde loselectrodos.Enlasoldadura,encaso de cargar el electrodopositivamente
generarámayorde caloren el mismo,y como resultado,lasoldaduraresultamássuperficial (al no
fundirse casi el material base).Si el electrodoescargadonegativamente,el metalbase estarámás
caliente,incrementandolapenetracióndel aporte ylavelocidadde lasoldadura.12Losprocesos
de electrodonoconsumible,talescomolasoldadurade arco de gas y electrodode tungsteno,
puedenusarambostiposde corriente directa,asícomo corriente alterna.Comoenel casoantes
citado,un electrodopositivamentecargadocausasoldadurassuperficialesyunelectrodo
negativamentecargado,tambiénprovocasoldadurasmásprofundas.13Encaso de utilizar
corriente alterna,al invertirseconstante yrápidamente lapolaridadeléctrica,se consiguen
soldadurasde penetraciónintermedia.Unadesventaja de laCA,el hechode que el arco se anule a
cada inversiónde polaridad,se hasuperadoconla invenciónde unidadesde energíaespeciales
que producenunpatrón cuadradode onda,envezdel patrónnormal de ondasinusoidal,
generandopasosporcero muy rápidosque minimizanlosefectosdel problemade ladesaparición
del arco voltaico.14
Distintossistemasde soldadura[editar]
Soldaduraporarco de metal blindado.
Uno de lostiposmáscomunesde soldadurade arco es lasoldaduramanual con electrodo
revestido(SMAW,ShieldedMetal ArcWelding),que tambiénesconocidacomosoldaduramanual
de arco metálico(MMA) o soldadurade electrodo.Lacorriente eléctricase usapara crear un arco
entre el material base yla varillade electrodoconsumible,que es de aceroy estácubiertoconun
fundente que protegeel áreade lasoldaduracontra la oxidaciónylacontaminación,pormediode
la produccióndel gasCO2 durante el procesode la soldadura.El núcleoensí mismodel electrodo
actúa como material de relleno,haciendoinnecesariounmaterial de rellenoadicional.
El procesoesversátil ypuede realizarseconunequiporelativamente barato,haciéndoloadecuado
para trabajosdomésticosypara trabajosde campo.15 Un operadorpuede hacerse
razonablemente competenteconunamodestacantidadde entrenamientoypuede alcanzarla
maestría con laexperiencia.Lostiemposde soldadurasonalgolentos,puestoque loselectrodos
consumiblesdebensersustituidosconfrecuenciayporque laescoria,el residuodel fundente,
debe serretiradadespuésde soldar.16Además,el procesoesgeneralmentelimitadoamateriales
de soldaduraferrosos,aunque electrodosespecializadoshanhechoposiblelasoldaduradel hierro
fundido,níquel,aluminio,cobre,aceroinoxidableyde otrosmetales.
La soldadurade arco metálicocongas (GMAW,Gas Metal Arc Welding),tambiénconocidacomo
soldadurade metal ygas inerte opor las siglaseninglésMIG(Metal InertGas) y MAG (Metal
Active Gas),esun procesosemiautomáticooautomáticoque usauna alimentacióncontinuade
alambre comoelectrodoyuna mezclade gas inerte osemi-inerte paraprotegerlasoldadura
contra la contaminación.ComoconlaSMAW, la habilidadrazonabledel operadorpuede ser
alcanzadacon entrenamientomodesto.Puestoque el electrodoesinyectadode formacontinua,
lasvelocidadesde soldadosonmayoresparala GMAW que para la SMAW. También,el tamaño
más pequeñodel arco,comparadoa losprocesosde soldadurade arco metálicoprotegido,hace
más fácil hacerlas soldadurasenposturascomplicadas(ej,empalmesenloalto,comosería
soldandopordebajode unaestructura).
El equiporequeridopararealizarel procesode GMAW esmás complejoycostosoque el
requeridoparalaSMAW, y exige unprocedimientomáscomplejode preparación.Porlotanto,la
GMAW esmenosportable yversátil,y,debidoal usode ungas de blindaje separado,noes
particularmente adecuadoparael trabajoal aire libre.Sinembargo,lavelocidadmediamásalta
que enle SMAW, hacenque la GMAW seamás adecuadapara la soldadurade producción.El
procesopuede seraplicadoauna ampliavariedadde metales,tantoferrososcomonoferrosos.17
Un procesorelacionado,lasoldadurade arco de núcleofundente(FCAW),usaunequiposimilar
peroutilizaunalambre que consiste enunelectrodode acerorellenode unmaterial enpolvo.
Este alambre nucleadoesmáscostosoque el alambre sólidoestándarypuede generarhumosy/o
escoria,peropermite inclusounavelocidadmásaltade soldaduraymayorpenetracióndel
metal.18
La soldadurade arco,tungstenoygas (GTAW),o soldadurade tungstenoygas inerte (TIG)
(tambiénavecesdesignadaerróneamente comosoldaduraheliarc),esunprocesomanual de
soldaduraque usaun electrodode tungstenonoconsumible,unamezclade gasinerte osemi-
inerte,yunmaterial de rellenoseparado.Especialmente útilparasoldarmaterialesfinos,este
métodoescaracterizadopor unarco estable yunasoldadurade alta calidad,perorequiereuna
significativahabilidaddeloperadorysolamentedavelocidadesde trabajorelativamentebajas.
La GTAW puedenserusadaencasi todoslosmetalessoldables,aunque esaplicadamása menudo
a aleacionesde aceroinoxidableymetaleslivianos.Se usaenloscasosen que son
extremadamente importanteslassoldadurasde calidad,porejemploenfabricaciónde cuadrosde
bicicletas,avionesyaplicacionesnavales.19Unprocesorelacionado,lasoldadurade arcode
plasma,tambiénusaunelectrodode tungstenoperoutilizaungasde plasmapara hacer el arco. El
arco es más concentradoque el arco de la GTAW, haciendoel control transversal máscríticoy así
generalmente restringiendolatécnicaaun procesomecanizado.Debidoasucorriente estable,el
métodopuede serusadoenunagama más ampliade materialesgruesosque enel casode la
GTAW, y además,esmuchomás rápidoque ésta.Se aplicaa losmismosmaterialesque laGTAW
exceptoal magnesio,ylasoldaduraautomatizadadel aceroinoxidable esunaaplicaciónreseñable
de este sistema. Unavariante del mismoesel corte por plasma,uneficientesistemaparael corte
de acero.20
La soldadurade arco sumergido(SAW) esunmétodode soldadurade altaproductividadenel cual
el arco se generainmersoenunfluido.Estoaumentalacalidaddel arco,puestoque los
contaminantesde laatmósferasondesplazadospordichofluido.Laescoriaque formala
soldadura,generalmente,sale porsímisma,y,combinadacon el usode una alimentaciónde
alambre continua,lavelocidadde deposiciónde lasoldaduraesalta.Las condicionesde trabajo
mejoranmuchoencomparacióncon otros sistemasde soldadurade arco,puestoque el fluido
ocultael arco y,así, casi no se produce ningúnhumo.Este sistemaesusadocomúnmente enla
industria,especialmente paraproductosgrandesyenla fabricaciónde recipientesde presión
soldados.21Otrosprocesosde soldadurade arco incluyenlasoldadurade hidrógenoatómico,la
soldadurade arco de carbono,lasoldadurade electroescoria,lasoldaduraporelectrogas,yla
soldadurade arco de perno.
SoldaduraporresistenciaLasoldaduraporpuntoses unpopularmétodode soldadurapor
resistenciausadoparajuntarhojasde metal solapadasde hasta3mm de grosor.Dos electrodos
son usadossimultáneamente parasujetarjuntaslashojasde metal ypara hacer pasar corriente a
travésde las mismas.Lasventajasdel métodoincluyenel usoeficiente de laenergía,unalimitada
deformaciónde lapiezade trabajo,altasvelocidadesde producción,fácilautomatización,yel no
requerimientode materialesde relleno.Lafuerzade dichasoldaduraessensiblemente másbaja
que lasde otrosmétodosde soldadura,restrigiendoel sistemaaciertasaplicaciones.Esusada
extensivamente enlaindustriadel automóvil.Losvehículosordinariospuede llevarvariosmilesde
puntosde soldadurahechosporrobots industriales.Unprocesoespecializado,llamadosoldadura
de choque,puede serusadopara lospuntosde soldaduradel aceroinoxidable.
Soldaduraa gas[editar]
Soldaduraa gas de una armadura de acero usandoel procesode oxiacetileno.
El procesomás comúnde soldaduraa gas esla soldaduraoxiacetilénica,tambiénconocidacomo
soldaduraautógenaosoldaduraoxi-combustible.Esunode losmás viejosymásversátiles
procesosde soldadura,peroenañosrecienteshallegadoasermenospopularenaplicaciones
industriales.Todavíaesusadaextensamente parasoldartuberíasytubos,comotambiénpara
trabajode reparación.El equipoesrelativamente baratoysimple,generalmente empleandola
combustióndel acetilenoenoxígenoparaproducirunatemperaturade lallamade soldadurade
cerca de 3100 °C.Puestoque lallamaes menosconcentradaque unarco eléctrico,causaun
enfriamientomáslentode lasoldadura,que puedeconduciramayorestensionesresidualesy
distorsión de soldadura,aunquefacilitalasoldadurade acerosde altaaleación.Un proceso
similar,generalmente llamadocorte de oxicombustible,esusadoparacortar losmetales.5Otros
métodosde lasoldaduraa gas, talescomosoldadurade acetilenoyaire,soldadurade hidrógenoy
oxígeno,ysoldadurade gas a presiónsonmuysimilares,generalmente diferenciándose solamente
enel tipode gasesusados.Una antorcha de agua a vecesesusada para la soldadurade precisión
de artículos como joyería.La soldaduraa gas tambiénesusadaenla soldadurade plástico,aunque
la sustanciacalentadaesel aire,ylas temperaturassonmuchomásbajas.
Soldaduraporresistencia[editar]
La soldaduraporresistenciaimplicalageneraciónde caloral atravesarla corriente eléctricadoso
más superficiesde metal.Se formanpequeñoscharcosde metal fundidoenel áreade soldaduraa
medidaque laelevadacorriente (1.000a 100.000 A) traspasa el metal.Engeneral,losmétodosde
la soldaduraporresistenciasoneficientesycausanpocacontaminación,perosusaplicacionesson
algolimitadasyel costo del equipopuede seralto.
Soldadorde punto.
La soldaduraporpuntosesun popularmétodode soldaduraporresistenciausadoparajuntar
hojasde metal solapadasde hasta3 mm de grueso.Dos electrodossonusadossimultáneamente
para sujetarlashojasde metal juntasypara pasar la corriente através de ellas.Lasventajasdel
métodoincluyenel usoeficiente de laenergía,unalimitadadeformaciónde lapiezade trabajo,
altasvelocidadesde producción,fácil automatización,yel norequerimientode materialesde
relleno.Lafuerzade lasoldaduraesperceptiblementemásbajaque con otrosmétodosde
soldadura,haciendoel procesosolamenteconvenienteparaciertasaplicaciones.Esusada
extensivamente enlaindustriade automóviles -- Loscochesordinariospuede tenervariosmiles
de puntossoldadoshechosporrobotsindustriales.Unprocesoespecializado,llamadosoldadura
de choque,puede serusadapara lospuntosde soldaduradel aceroinoxidable.
Comola soldadurade punto,lasoldadurade costura confía endos electrodosparaaplicarla
presiónyla corriente parajuntarhojasde metal.Sinembargo,envezde electrodosde punto,los
electrodosconformade rueda,ruedana lo largoy a menudoalimentanlapiezade trabajo,
haciendoposiblelassoldadurascontinuaslargas.Enel pasado,este procesofue usadoenla
fabricaciónde latasde bebidas,peroahorasususos sonmás limitados.Otrosmétodosde
soldaduraporresistencia incluyenlasoldadurade destello,lasoldadurade proyección,yla
soldadurade volcado.22
Soldaduraporrayo de energía[editar]
Los métodosde soldaduraporrayo de energía,llamadossoldaduraporrayolásery soldaduracon
rayo de electrones,sonprocesosrelativamente nuevosque hanllegadoaserabsolutamente
popularesenaplicacionesde altaproducción.Losdosprocesossonmuysimilares,diferenciándose
más notablemente ensufuente de energía.Lasoldadurade rayo láserempleaunrayoláser
altamente enfocado,mientrasque lasoldadurade rayode electroneseshechaenunvacío y usa
un haz de electrones.Ambastienenunamuyaltadensidadde energía,haciendoposible la
penetraciónde soldaduraprofundayminimizandoel tamañodel áreade lasoldadura.Ambos
procesossonextremadamente rápidos,ysonfácilesde automatizar,haciéndolosaltamente
productivos.Lasdesventajasprimariassonsusmuyaltoscostosde equipo(aunqueéstosestán
disminuyendo) yunasusceptibilidadal agrietamiento.Losdesarrollosenestaáreaincluyenla
soldadurade láserhíbrido,que usalosprincipiosde lasoldadurade rayolásery de lasoldadurade
arco para inclusomejorespropiedadesde soldadura.23
Soldadurade estadosólido[editar]
Comoel primerprocesode soldadura,lasoldadurade fragua,algunosmétodosmodernosde
soldaduranoimplicanderretimientode losmaterialesque sonjuntados.Unode losmás
populares,lasoldaduraultrasónica,esusadapara conectarhojaso alambresfinoshechosde
metal o termoplásticos,haciéndolosvibrarenaltafrecuenciaybajoaltapresión.El equipoylos
métodosimplicadossonsimilaresalosde la soldaduraporresistencia,peroenvezde corriente
eléctrica,lavibraciónproporcionalafuente de energía.Soldarmetalesconeste procesono
implicael derretimientode losmateriales;ensulugar,la soldadurase formaintroduciendo
vibracionesmecánicashorizontalmente bajopresión.Cuandose estánsoldandoplásticos,los
materialesdebentenersimilarestemperaturasde fusión,y lasvibracionessonintroducidas
verticalmente.Lasoldaduraultrasónicase usacomúnmente parahacerconexioneseléctricasde
aluminioocobre,ytambiénesun muycomúnprocesode soldadurade polímeros.
Otro procesocomún,lasoldaduraexplosiva,implicajuntarmaterialesempujándolosjuntosbajo
una presiónextremadamente alta.Laenergíadel impactoplastificalosmateriales,formandouna
soldadura,aunque solamente unalimitadacantidadde calorseagenerada.El procesoesusado
comúnmente paramaterialesdisímilesde soldadura,talescomolasoldaduradel aluminiocon
acero encascos de naveso placas compuestas.Otrosprocesosde soldadurade estadosólido
incluyenlasoldadurade coextrusión,lasoldaduraenfrío,la soldadurade difusión,lasoldadura
por fricción(incluyendolasoldaduraporfricción-agitacióneninglésFrictionStirWelding),la
soldaduraporalta frecuencia,lasoldaduraporpresióncaliente,lasoldaduraporinducción,yla
soldadurade rodillo.24
Geometría[editar]
Tiposcomunesde juntasde soldadura
(1) La juntade extremocuadrado
(2) Juntade preparaciónsolo-V
(3) Juntade regazo o traslape
(4) Junta-T.
Las soldaduraspuedenserpreparadasgeométricamentede muchasmanerasdiferentes.Loscinco
tiposbásicosde juntasde soldadurasonla juntade extremo,lajuntade regazo,la juntade
esquina,lajuntade borde,yla junta-T.Existenotrasvariaciones,comoporejemplolapreparación
de juntasdoble-V,caracterizadasporlasdospiezasde material cadaunaque afilándose aunsolo
puntocentral enla mitadde su altura.La preparaciónde juntassolo-Uydoble-Usontambién
bastante comunes —enlugarde tenerbordesrectoscomola preparaciónde juntassolo-V y
doble-V,ellassoncurvadas,teniendolaformade una U. Las juntasde regazotambiénson
comúnmente másque dospiezasgruesas —dependiendodelprocesousadoydel grosordel
material,muchaspiezaspuedensersoldadasjuntasenunageometríade juntade regazo.25
A menudo,ciertosprocesosde soldadurausanexclusivamenteocasi exclusivamente diseñosde
juntaparticulares.Porejemplo,lasoldadurade puntode resistencia,lasoldadurade rayoláser,y
la soldadurade rayode electronessonrealizadasmásfrecuentemente conjuntasde regazo.Sin
embargo,algunosmétodosde soldadura,comolasoldaduraporarco de metal blindado,son
extremadamente versátilesypuedensoldarvirtualmente cualquiertipode junta.Adicionalmente,
algunosprocesospuedenserusadosparahacersoldadurasmultipasos,enlasque se permite
enfriarunasoldadura,yentoncesotrasoldaduraesrealizadaencimade laprimera.Estopermite,
por ejemplo,lasoldadurade seccionesgruesasdispuestasenunapreparaciónde juntasolo-V.26
La seccióncruzadade una juntade extremosoldado,conel grismás oscurorepresentandolazona
de la soldadurao lafusión,el grismediolazonaafectadapor el calor ZAT,y el grismás claro el
material base.
Despuésde soldar,unnúmerode distintasregionespuedenseridentificadasenel áreade la
soldadura. La soldaduraensí mismaesllamadalazona de fusión —másespecíficamente,éstaes
donde el metal de rellenofuepuestodurante el procesode lasoldadura.Laspropiedadesde la
zona de fusióndependenprimariamentedel metal de rellenousado,ysucompatibilidadconlos
materialesbase.Esrodeadaporla zonaafectadade calor,el área que tuvosu microestructuray
propiedadesalteradasporlasoldadura.Estaspropiedadesdependendel comportamientodel
material base cuandoestásujetoal calor.El metal enesta áreaes con frecuenciamásdébil que el
material base yla zona de fusión,yestambiéndonde sonencontradaslastensionesresiduales.27
Calidad[editar]
Muy a menudo,lamedidaprincipal usadaparajuzgarla calidadde una soldaduraessu fortalezay
la fortalezadel material alrededorde ella.Muchosfactoresdistintosinfluyenenesto,incluyendo
el métodode soldadura,lacantidady laconcentraciónde la entradade calor,el material base,el
material de relleno,el material fundente,el diseñodel empalme,ylasinteraccionesentre todos
estosfactores.Paraprobar la calidadde una soldadurase usantanto ensayosnodestructivos
como ensayosdestructivos,paraverificarque lassoldadurasestánlibresde defectos,tienen
nivelesaceptablesde tensionesydistorsiónresiduales,ytienenpropiedadesaceptablesde zona
afectadapor el calor (HAZ).Existencódigosyespecificacionesde soldaduraparaguiara los
soldadoresentécnicasapropiadasde soldadurayencómo juzgarla calidadéstas.
Zona afectadatérmicamente[editar]
El área azul resultade laoxidaciónenunatemperaturacorrespondientea316 °C. Esto esuna
maneraprecisade identificarlatemperatura,peronorepresentael anchode lazona afectada
térmicamente (ZAT).LaZAT es el área estrechaque inmediatamente rodeael metal base soldado.
Los efectosde soldarpuedenserperjudicialesenel material rodeandolasoldadura.Dependiendo
de losmaterialesusadosylaentradade calor del procesode soldadurausado,lazonaafectada
térmicamente (ZAT) puede variarentamañoyfortaleza.Ladifusividadtérmicadel materialbase
esmuy importante - si la difusividadesalta,lavelocidadde enfriamientodel material esaltayla
ZAT esrelativamentepequeña.Inversamente,unadifusividadbajaconduce aunenfriamientomás
lentoya unaZAT más grande.La cantidadde calorinyectadapor el procesode soldaduratambién
desempeñaunpapel importante,pueslosprocesoscomolasoldaduraoxiacetilénicatienenuna
entradade calor no concentradoy aumentanel tamañode la zonaafectada.Los procesoscomola
soldaduraporrayo lásertienenunacantidadaltamente concentradaylimitadade calor,
resultandounaZATpequeña.Lasoldadurade arco cae entre estosdosextremos,conlosprocesos
individualesvariandoalgoenentradade calor.2829 Para calcularel calor para losprocedimientos
de soldadurade arco, puede serusadala siguiente fórmula:
Q = left(frac{V timesI times60}{S times1000} right) times
mathit{Rendimiento}
endonde
Q = entradade calor (kJ/mm),
V = voltaje (V),
I = corriente (A),y
S = velocidadde lasoldadura(mm/min)
El rendimientodependedel procesode soldadurausado,conlasoldadurade arco de metal
revestidoteniendounvalorde 0,75, la soldaduraporarco metálicocongas y lasoldadurade arco
sumergido,0,9,y lasoldadurade arco de gas tungsteno,0,8.30
Distorsiónyagrietamiento[editar]
Los métodosde soldaduraque implicanderretirel metal enel sitiodel empalme son
necesariamente propensosalacontraccióna medidaque el metal calentadose enfría.A suvez,la
contracciónpuede introducirtensionesresidualesytantodistorsiónlongitudinalcomorotatoria.
La distorsiónpuede plantearunproblemaimportante,puestoque el productofinal notienela
formadeseada.Paraaliviarladistorsiónrotatoria,laspiezasde trabajopuedensercompensadas,
de modo que lasoldaduradé lugar a una piezacorrectamente formada.31Otrosmétodosde
limitarladistorsión,comoafianzarenel lugarlaspiezasde trabajocon abrazaderas,causala
acumulaciónde latensiónresidual enlazonaafectadatérmicamentedel material base.Estas
tensionespuedenreducirlafuerzadel material base,ypuedenconduciralafallacatastróficapor
agrietamientofrío,comoenel casode variasde las navesLiberty.El agrietamientoenfríoestá
limitadoalosaceros,y estáasociadoa laformacióndel martensitamientrasque lasoldadurase
enfría.El agrietamientoocurre enlazonaafectadatérmicamente delmaterial base.Parareducirla
cantidadde distorsiónyestrésresidual,lacantidadde entradade calor debe serlimitada,yla
secuenciade soldadurausadanodebe serde un extremodirectamente al otro,sinoalgoen
segmentos.El otrotipode agrietamiento,el agrietamientoen caliente oagrietamientode
solidificación,puedeocurrirentodoslosmetales,ysucede enlazonade fusiónde lasoldadura.
Para disminuirlaprobabilidadde este tipode agrietamiento,debe serevitadoel excesode
material restringido,ydebe serusadounmaterial de rellenoapropiado.32
Soldabilidad[editar]
La calidadde unasoldaduratambiéndepende de lacombinaciónde losmaterialesusadosparael
material base yel material de relleno.Notodoslosmetalessonadecuadosparalasoldadura,yno
todoslosmetalesde rellenotrabajanbienconmaterialesbase aceptables.Hayque teneren
cuentael 60% del espesorbase menorde lasplacasa unirpara uso de uno de loscatetosde la
soldadura.
Aceros[editar]
La soldabilidadde acerosesinversamente proporcional aunapropiedadconocidacomola
templabilidaddelacero,que mide laprobabilidadde formarlamartensitadurante el tratamiento
de soldadurao calor.La templabildaddel acerodepende de sucomposiciónquímica,conmayores
cantidadesde carbonoy de otros elementosde aleaciónresultandoenmayortemplabildadypor
lotanto una soldabilidadmenor.Parapoderjuzgarlasaleacionescompuestasde muchos
materialesdistintos,se usaunamedidaconocidacomoel contenidoequivalente de carbonopara
comparar lassoldabilidadesrelativasde diferentesaleacionescomparandosuspropiedadesaun
acero al carbono simple.El efectosobre lasoldabilidadde elementoscomoel cromoyel vanadio,
mientrasque noestan grande como la del carbono,espor ejemplomássignificativaque ladel
cobre y el níquel.A medidaque se elevael contenidoequivalentede carbono,lasoldabilidadde la
aleacióndecrece.33La desventajade usarsimple carbonoylosaceros de baja aleaciónessu
menorresistencia- hayunacompensaciónentre laresistenciadel material ylasoldabilidad.Los
acerosde altaresistenciaybajaaleaciónfuerondesarrolladosespecialmente paralosusosenla
soldaduradurante losaños1970, y estosmateriales,generalmentefácilesde soldartienen buena
resistencia,haciéndolosidealesparamuchasaplicacionesde soldadura.34
Debidoa sualto contenidode cromo,losacerosinoxidablestiendenacomportarse de una
maneradiferente aotrosaceroscon respectoa lasoldabilidad.Losgradosausteníticosde los
acerosinoxidablestiendenasermás soldables,perosonespecialmente susceptiblesala
distorsióndebidoasualto coeficiente de expansióntérmica.Algunasaleacionesde este tiposon
propensasaagrietarse y tambiénatenerunareducidaresistenciaalacorrosión.Si no está
controladala cantidadde ferritaenla soldaduraesposible el agrietamientocaliente.Paraaliviarel
problema,se usaun electrodoque depositaunmetal de soldaduraque contiene unacantidad
pequeñade ferrita.Otrostiposde acerosinoxidables,talescomolosacerosinoxidablesferríticosy
martensíticos,nosonfácilmente soldables,yamenudodebenserprecalentadosysoldadoscon
electrodosespeciales.35
Aluminio[editar]
La soldabilidadde lasaleacionesde aluminio varíasignificativamente dependiendode la
composiciónquímicade laaleaciónusada.Las aleacionesde aluminiosonsusceptiblesal
agrietamientocaliente,yparacombatirel problemalossoldadoresaumentanlavelocidadde la
soldadurapara reducirel aporte de calor.El precalentamientoreduce el gradientede temperatura
a travésde lazona de soldaduray por lotanto ayudaa reducirel agrietamientocaliente,pero
puede reducirlascaracterísticasmecánicasdel material base ynodebe serusadocuando el
material base estárestringido.El diseñodel empalmetambiénpuede cambiarse,ypuede
seleccionarseunaaleaciónde rellenomáscompatible paradisminuirlaprobabilidaddel
agrietamientocaliente.Lasaleacionesde aluminiotambiéndebenserlimpiadas antesde la
soldadura,conel objetode quitartodoslosóxidos,aceites,ypartículassueltasde lasuperficie a
sersoldada.Esto esespecialmenteimportantedebidoalasusceptibilidadde unasoldadurade
aluminioalaporosidaddebidoal hidrógenoya la escoriadebidoal oxígeno.36
Condicionesinusuales[editar]
Soldadurasubacuática.
Aunque muchasaplicacionesde lasoldadurase llevanacaboen ambientescontroladoscomo
fábricasy talleresde reparaciones,algunosprocesosde soldadurase usanconfrecuenciaenuna
ampliavariedadde condiciones,comoal aire abierto,bajoel aguay envacíos (comoen el
espacio).Enusosal aire libre,talescomolaconstrucciónyla reparaciónenexteriores,la
soldadurade arco de metal blindadoesel procesomáscomún.Losprocesosque empleangases
inertesparaprotegerlasoldaduranopuedenusarse fácilmente entalessituaciones,porquelos
movimientosatmosféricosimpredeciblespuedendarlugara unasoldadurafallida.Lasoldadura
de arco de metal blindadoamenudotambiénesusadaenlasoldadurasubacuáticaenla
construccióny lareparación de naves,plataformascostaafuera,ytuberías,perotambiénotras
son comunes,talescomolasoldadurade arco con núcleode fundente ysoldadurade arcode
tungstenoygas. Es tambiénposiblesoldarenel espacio,fueintentadoporprimeravezen1969
por cosmonautasrusos,cuandorealizaronexperimentosparaprobarla soldadurade arco de
metal blindado,lasoldadurade arcode plasma,y lasoldadurade haz de electronesenun
ambiente despresurizado.Se hicieronpruebasadicionalesde estosmétodosen lassiguientes
décadas,y hoyendía losinvestigadorescontinúandesarrollandométodosparausar otros
procesosde soldaduraenel espacio,comolasoldadurade rayo láser,soldaduraporresistencia,y
soldaduraporfricción.Los avancesenestasáreaspodrían probar serindispensablespara
proyectoscomola construcciónde la EstaciónEspacial Internacional,que probablemente utilizará
profusamente lasoldaduraparaunirenel espaciolaspartesmanufacturadasenlaTierra.37
Seguridad[editar]
La soldadurasinlasprecaucionesapropiadaspuede serunaprácticapeligrosaydañinaparala
salud.Sinembargo,conel uso de la nuevatecnologíayla protecciónapropiada,losriesgosde
lesiónomuerte asociadosala soldadurapuedenserprácticamenteeliminados.El riesgode
quemadurasoelectrocuciónessignificativodebidoaque muchosprocedimientoscomunesde
soldaduraimplicanunarcoeléctricooflamaabiertos.Paraprevenirlas,laspersonasque sueldan
debenutilizarropade protección,comocalzadohomologado,guantesde cuerogruesosy
chaquetasprotectorasde mangaslargas para evitarlaexposiciónalaschispas,el calory las
posiblesllamas.Además,laexposiciónal brillodel áreade lasoldaduraproduce unalesión
llamadaojode arco (queratitis) porefectode laluzultravioletaque inflamalacórneaypuede
quemarlasretinas.Las gafasprotectorasy loscascos y caretas de soldarcon filtrosde cristal
oscuro se usanpara prevenirestaexposición,yenañosrecientesse hancomercializadonuevos
modelosde cascosenlosque el filtrode cristal estransparente ypermite verel áreade trabajo
cuandono hay radiaciónUV,perose autooscurece encuanto estase produce al iniciarse la
soldadura.Paraprotegera losespectadores,laleyde seguridad enel trabajoexige que se utilicen
mamparaso cortinas translúcidasque rodeenel áreade soldadura.Estascortinas,hechasde una
películaplásticade clorurode polivinilo,protegenalostrabajadorescercanosde la exposiciónala
luzUV del arco eléctrico,peronodebenserusadaspara reemplazarel filtrode cristal usadoenlos
cascos y caretas del soldador.38
A menudo,lossoldadorestambiénse exponenagasespeligrososya partículasfinassuspendidas
enel aire.Los procesoscomola soldaduraporarco de núcleofundente ylasoldaduraporarco
metálicoblindadoproducenhumoque contiene partículasde variostiposde óxidos,que en
algunoscasospuedenproducircuadrosmédicoscomoel llamadofiebredel vapormetálico.El
tamañode laspartículas encuestióninfluye enlatoxicidadde losvapores,pueslaspartículasmás
pequeñaspresentanunpeligromayor.Además,muchosprocesosproducenvaporesyvarios
gases,comúnmente dióxidode carbono,ozonoymetalespesados,que puedenserpeligrosossin
la ventilaciónylaprotecciónapropiados.Paraeste tipode trabajos,se suele llevarmascarillapara
partículas de clasificaciónFFP3,obienmascarillaparasoldadura.Debidoal usode gases
comprimidosyllamas,enmuchosprocesosde soldadurase planteaunriesgode explosióny
fuego.Algunasprecaucionescomunesincluyenlalimitaciónde lacantidadde oxígenoenel aire y
mantenerlosmaterialescombustibleslejosdel lugarde trabajo.38
Costosy tendencias[editar]
Comoen cualquierprocesoindustrial,el coste de lasoldadurajuegaunpapel crucial enlas
decisionesde laproducción.Muchasvariablesdiferentesafectanel costototal,incluyendoel
costo del equipo,el costode lamanode obra, el costo del material,yel costode la energía
eléctrica.Dependiendodelproceso,el costodel equipopuedevariar,desde baratoparamétodos
como lasoldadurade arco de metal blindadoylasoldadurade oxicombustible,aextremadamente
costosopara métodoscomola soldadurade rayo láseryla soldadurade haz de electrones.Debido
a su altocosto, éstassonsolamente usadasenoperacionesde altaproducción.Similarmente,
debidoaque la automatizaciónylosrobotsaumentanloscostosdel equipo,solamenteson
implementadoscuandoesnecesarialaaltaproducción.El costo de la manode obradepende de la
velocidadde deposición(lavelocidadde soldadura),del salarioporhoray del tiempototal de
operación,incluyendoel tiempode soldarydel manejode lapieza.El costode losmateriales
incluye el costodel material base yde rellenoyel costode losgasesde protección.Finalmente,el
costo de la energíadepende deltiempodelarcoy laconsumode energíade la soldadura.
Para losmétodosmanualesde soldadura,loscostosde trabajogeneralmente son lavastamayoría
del costototal.Como resultado,muchasmedidasde ahorrode costose enfocanenla reducciónal
mínimodel tiempode operación.Parahaceresto,puedenseleccionarse procedimientosde
soldaduraconaltas velocidadesde deposiciónylosparámetrosde soldadurapuedenajustarse
para aumentarla velocidadde lasoldadura.Lamecanizaciónylaautomatizaciónson
frecuentementeimplementadasparareducirloscostosde trabajo,pero,a menudo,conésta
aumentael costode equipoycreatiempoadicional de disposición.Loscostosde losmateriales
tiendenaincrementarse cuandosonnecesariaspropiedadesespecialesenellosyloscostosde la
energíanormalmente nosumanmásque un porcentaje del costototal de lasoldadura.39
En años recientes, parareduciral mínimoloscostosde trabajo enla manufacturade alta
producción,lasoldaduraindustrial se havueltocadavezmásautomatizada,sobre todocon el uso
de robots enla soldadurade puntode resistencia(especialmente enlaindustriadel automóvil)y
enla soldadurade arco. En la soldadurarobotizada,unosdispositivosmecánicossostienenel
material yrealizanlasoldadura,40y al principio,lasoldadurade puntofue suusomáscomún.
Perola soldadurade arco robóticaha incrementadosupopularidadamedidaque latecnologíaha
avanzado.Otras áreasclave de investigaciónydesarrolloincluyenlasoldadurade materiales
distintos(comoporejemplo,aceroyaluminio) ylosnuevosprocesosde soldadura.Además,se
deseaprogresarenque métodosespecializadoscomolasoldadurade rayoláserseanprácticos
para más aplicaciones,porejemploenlasindustriasaeroespacialesydel automóvil.Los
investigadorestambiéntienenlaesperanzade entendermejorlasfrecuentespropiedades
impredecibles de lassoldaduras,especialmentelamicroestructura,lastensionesresidualesyla
tendenciade unasoldaduraaagrietarse o deformarse.41
TIPOS DE SOLDARURA
Soldadura
Soldadura,eningeniería,procedimientoporel cual dos o más piezasde metal se unenpor
aplicaciónde calor,presión,ounacombinaciónde ambos,cono sin al aporte de otrometal,
llamadometal de aportación,cuyatemperaturade fusiónesinferioralade laspiezasque se han
de soldar.
La mayorparte de procesosde soldadurase puedensepararendoscategorías:soldadurapor
presión,que se realizasinlaaportaciónde otromaterial mediante laaplicaciónde lapresión
suficienteynormalmenteayudadaconcalor,y soldaduraporfusión,realizadamediantela
aplicaciónde calora las superficies,que se fundenenlazonade contacto, con o sinaportaciónde
otro metal.Encuanto a la utilizaciónde metal de aportaciónse distingue entre soldadura
ordinariaysoldaduraautógena.Estaúltimase realizasinañadirningúnmaterial.Lasoldadura
ordinariao de aleaciónse llevaacabo añadiendounmetal de aportaciónque se funde yadhiere a
laspiezasbase,porlo que realmente éstasnoparticipanporfusiónenlasoldadura.Se distingue
tambiénentre soldadurablandaysoldaduradura,segúnsealatemperaturade fusióndel metal
de aportaciónempleado;lasoldadurablandautilizametalesde aportacióncuyopuntode fusión
esinferioralos450 ºC, y la dura metalescontemperaturassuperiores.
Gracias al desarrollode nuevastécnicasdurante laprimeramitaddel sigloXX,lasoldadura
sustituyóal atornilladoyal remachadoenla construcciónde muchasestructuras,comopuentes,
edificiosybarcos.Esuna técnicafundamental enlaindustriadel motor,enlaaeroespacial,enla
fabricaciónde maquinariayenla de cualquierproductohechoconmetales.
El tipode soldaduramásadecuadopara unir dospiezasde metal dependede laspropiedades
físicasde losmetales,de lautilizaciónalaque estádestinadalapiezayde lasinstalaciones
disponibles.Losprocesosde soldadurase clasificansegúnlasfuentesde presiónycalorutilizadas.
El procedimientode soldaduraporpresiónoriginal esel de soldadurade fragua,practicado
durante siglosporherrerosyartesanos.Los metalesse calientanenunhornoyse unena golpes
de martillo.Estatécnicase utilizacadavezmenosenlaindustriamoderna.
SOLDADURA ORDINARIA ODE ALEACIÓN
Es el métodoutilizadoparaunirmetalesconaleacionesmetálicasque se fundena temperaturas
relativamente bajas.Se suelediferenciarentre soldadurasdurasyblandas,segúnel puntode
fusiónyresistenciade laaleaciónutilizada.Losmetalesde aportaciónde lassoldadurasblandas
son aleacionesde plomoyestañoy,enocasiones, pequeñascantidadesde bismuto.Enlas
soldadurasdurasse empleanaleacionesde plata,cobre ycinc(soldadurade plata) ode cobre y
cinc (latonsoldadura).
Para unirdos piezasde metal conaleación,primerohayque limpiarsusuperficiemecánicamente
y recubrirlaconuna capa de fundente,porlogeneral resinaobórax.Esta limpiezaquímicaayudaa
que laspiezasse unan con másfuerza,ya que eliminael óxidode losmetales.A continuaciónse
calientanlassuperficiesconunsoldadorosoplete,ycuandoalcanzanlatemperaturade fusióndel
metal de aportaciónse aplicaéste,que corre librementeyse endurece cuandose enfría.Enel
procesollamadode resudaciónse aplicael metal de aportaciónalaspiezaspor separado,después
se colocan juntasy se calientan.Enlosprocesosindustrialesse suelenemplearhornospara
calentarlaspiezas.
Este tipode soldaduralopracticabanya, hace más de 2.000 años,los feniciosyloschinos.Enel
sigloId.C.,Pliniohablade lasoldaduraconestañocomo procedimientohabitualde losartesanos
enla elaboraciónde ornamentosconmetalespreciosos;enel sigloXV se conoce lautilizacióndel
bórax como fundente.
SOLDADURA POR FUSIÓN
Este tipoagrupa muchosprocedimientosde soldaduraenlosque tiene lugaruna fusiónentre los
metalesaunir,con o sinla aportaciónde un metal,porlogeneral sinaplicarpresiónya
temperaturassuperioresalasque se trabaja enlas soldadurasordinarias.Haymuchos
procedimientos,entrelosque destacanlasoldaduraporgas, la soldaduraporarco y la
aluminotérmica.Otrasmásespecíficassonlasoldaduraporhaz de partículas, que se realizaenel
vacío mediante unhazde electronesode iones,ylasoldaduraporhaz luminoso,que suele
emplearunrayolásercomo fuente de energía.
Soldaduraporgas
La soldaduraporgas o con soplete utilizael calorde lacombustiónde ungas o una mezcla
gaseosa,que se aplicaa las superficiesde laspiezasyala varillade metal de aportación.Este
sistematiene laventajade serportátil yaque nonecesitaconectarse ala corriente eléctrica.
Segúnlamezclagaseosautilizadase distingue entre soldaduraoxiacetilénica(oxígeno/acetileno) y
oxihídrica(oxígeno/hidrógeno),entre otras.
Soldaduraporarco
Los procedimientosde soldadura porarco son losmásutilizados,sobre todoparasoldaracero,y
requierenel usode corriente eléctrica.Estacorriente se utilizaparacrearun arco eléctricoentre
unoo varioselectrodosaplicadosalapieza,loque generael calorsuficiente parafundirel metal y
crear la unión.
La soldaduraporarco tiene ciertasventajasconrespectoaotros métodos.Esmásrápida debidoa
la altaconcentraciónde calor que se generay por lotanto produce menosdistorsiónenlaunión.
En algunoscasosse utilizan electrodosfusibles,que sonlosmetalesde aportación,enformade
varillasrecubiertasde fundenteodesnudas;enotroscasosse utilizaunelectrodorefractariode
volframioyel metal de aportaciónse añade aparte.Los procedimientosmásimportantesde
soldaduraporarco soncon electrodorecubierto,conproteccióngaseosayconfundente enpolvo.
Soldaduraporarco con electrodorecubierto
En este tipode soldadurael electrodometálico,que esconductorde electricidad,estárecubierto
de fundente yconectadoa lafuente de corriente.El metal asoldarestáconectadoal otro borne
de la fuente eléctrica.Al tocarcon la puntadel electrodolapiezade metal se formael arco
eléctrico.El intensocalordel arcofunde lasdospartesa uniry la punta del electrodo,que
constituye el metal de aportación.Este procedimiento,desarrolladoaprincipiosdel sigloXX,se
utilizasobre todoparasoldaracero.
Soldaduraporarco con proteccióngaseosa
Es la que utilizaungas para protegerlafusióndel aire de laatmósfera.Segúnlanaturalezadel gas
utilizadose distingue entresoldaduraMIG,si utilizagasinerte,ysoldaduraMAG,si utilizaungas
activo.Los gasesinertesutilizadoscomoprotecciónsuelenserargónyhelio;losgasesactivos
suelensermezclascondióxidode carbono.Enamboscasosel electrodo,unavarilladesnudao
recubiertaconfundente,se fundepararellenarlaunión.
Otro tipode soldaduracon proteccióngaseosaeslasoldaduraTIG,que utilizaungas inerte para
protegerlosmetalesdel oxígeno,comolaMIG, perose diferenciaenque el electrodonoes
fusible;se utilizaunavarillarefractariade volframio.El metal de aportaciónse puede suministrar
acercandouna varilladesnudaal electrodo.
Soldaduraporarco con fundente en polvo
Este procedimiento,envezde utilizarungaso el recubrimientofundente delelectrodopara
protegerlaunióndel aire,usaun bañode material fundente enpolvodondese sumergenlas
piezasa soldar.Se puedenemplearvarioselectrodosde alambre desnudoyel polvosobrante se
utilizade nuevo,porloque esun procedimientomuyeficaz.
Soldaduraaluminotérmica
El calor necesarioparaeste tipode soldadurase obtiene de lareacciónquímicade unamezclade
óxidode hierroconpartículas de aluminio muyfinas.El metal líquidoresultanteconstituye el
metal de aportación.Se empleaparasoldarroturas y cortesenpiezaspesadasde hierroyacero,y
esel métodoutilizadoparasoldarlosraíleso rielesde lostrenes.
SOLDADURA POR PRESIÓN
Este método agrupa todoslosprocesosde soldaduraenlosque se aplicapresiónsinaportaciónde
metalespararealizarlaunión.Algunosprocedimientoscoincidenconlosde fusión,comola
soldaduracongasespor presión,donde se calientanlaspiezasconunallama, perodifierenenque
la uniónse hace por presiónysinañadirningúnmetal.El procesomás utilizadoesel de soldadura
por resistencia;otrossonlasoldaduraporfragua (descritamásarriba),lasoldaduraporfriccióny
otros métodosmásrecientescomo lasoldaduraporultrasonidos(véase Sonido).
Soldaduraporresistencia
Este tipode soldadurase realizaporel calentamientoque experimentanlosmetalesdebidoasu
resistenciaal flujode unacorriente eléctrica.Loselectrodosse aplicanalosextremosde las
piezas,se colocanjuntasa presiónyse hace pasar por ellasunacorriente eléctricaintensadurante
un instante.Lazona de uniónde lasdos piezas,comoeslaque mayor resistenciaeléctricaofrece,
se calientay funde losmetales.Este procedimientose utilizamuchoenlaindustriaparala
fabricaciónde láminasyalambresde metal,yse adapta muybiena la automatización.
El!proceso!de!fabricación!de!los!electrodos!para!la!soldadura!manual,!consiste!en!la!extrusión!
de!una! mezcla!de! materiales,!7elementos!de!aleación,!formadores!de!escoria,!silicatos7,!
que!
conforman!el!recubrimiento,!alrededor!de!una!varilla!de!metal.
Cada! tipo!de!electrodo,!sufre!un!tratamiento!térmico!de!secado,!a!diferente!
temperatura,!en!
función!de!sus!características!y! composición.!Estos!tipos!se!clasifican!normalmente!según!
la!A.W.S.!
(American!Welding!Society)
El!empaquetado!standard!de!los!electrodos!en!cajas!de!cartón!y!bolsas!de!plástico,!no!consigue
!
impedir!eficazmente,!el!que!estos!puedan!absorber!algo!de!humedad,!que!podrá!variar!en!func
ión!del!
clima!local!,!de!las!condiciones!de!almacenamiento,!del!tiempo!transcurrido!entre!la!
fabricación!y!su!
empleo,!etc.
Los! fabricantes!!recomiendan!presecar!los!electrodos!antes!de!su!empleo!siguiendo!
unas!
pautas!que!varían! en!función!del!tipo!de!recubrimiento!y!del!limite!elástico!y!espesor!
del!acero!a!
soldar.
ELECTRODOS! CELULOSICOS:!Estos!electrodos!requieren,!para!conseguir!condiciones!
optimas!de!
soldabilidad,!un!cierto!grado!de!humedad,!por!lo!que!no!es!aconsejable!el!secado!de!estos!mat
eriales.
ELECTRODOS)RUTILOS) Y)OXIDANTES:!Generalmente!si!su!almacenamiento!se!realiza!en!
condiciones!
normales!,!no!es!necesario!secar!este!tipo!de!electrodos.!No!obstante!si!se!observara!
en!el!
recubrimiento!un!contenido!excesivo!de!humedad!–
cambio!del!color,!variación!del!comportamiento!
del!arco7se!debería!realizar!un!secado!de!una!hora!a!100º7110º!C
ELECTRODOS) BASICOS:!Estos!electrodos!usados!fundamentalmente!en!soldaduras!de!aceros!
de!alta!
resistencia,!deben!ser!en!principio!secados!en!hornos!/estufas!apropiados.!La!recomendación!e
n!estos!
casos!supondría!hacer!un!secado!de!al!menos!2!horas!a!350ºC.
Estos!secados!pueden!repetirse!si!las!condiciones!así!lo!
requiriesen,!pero!nunca!deben!superar!las!5!
horas!en!total.
Los!electrodos!una!vez!secados!se!deben!almacenar!a!120º7150ºC!!!!
Electrodorevestidodeltipocelulósico,de altapenetraciónyresistencia,diseñadoparausocon
corriente alternaocontinua.Presentaunarcoestable yuniforme congran facilidadenel
encendidoyel
reencendidodel electrodo,además,presentafácil remociónde escoria,puede soldarsobre
superficiesligeramente oxidadas.
El metal depositadosolidificaconrapidezloque le confiere facilidadpararealizarsoldadurasen
todasposiciones.
Es ideal para lasaplicacionesencarpinteríametálica.
Clasificación
AWS A5.1 / ASME-SFA 5.1 E6011
AnálisisQuímicodel Metal Depositado(valorestípicos) [%]
C Mn Si
0,05 0,5 0,3
P S
máx.máx.
0,020 0,020
Mo Ni Cr Cu Otros
- - - - -
PropiedadesMecánicasdel Metal Depositado
Tratamiento
Térmico
ResistenciaaLímite de ElongaciónEnergíaAbsorbida
la Tracción Fluenciaen2'' ISO-V (-30°C)
[MPa (psi)] [MPa(psi)] [%] [J]
Sinmín. 430 mín.330 mín.
tratamiento(60 000) (48 000) 22 30
Conservacióndel ProductoPosicionesde Soldadura
• Mantenerenun lugarsecoy evitarP, H, Va,Sc.
humedad.
• Norequiere almacenamientobajo
horno.1G 2G 3G 4G
Parámetrosde SoldeoRecomendados
Para corriente alterna(AC) ocontinua(DC):Electrodoal polopositivoDCEP
[mm] 2,50 3,25 4,00
Diámetro
[pulgadas] 3/32 1/8 5/32
Amperaje mínimo50 80 115
Amperaje máximo80110 150
Aplicaciones
• Diseñadaexclusivamente paralasoldadurade uniónde acerosde bajocarbono:perfiles,
ángulos,
platinas,etc.enel sectorcerrajero.
• Ideal paratrabajosde fabricaciónde CarpinteríaMetálicaengeneral yfabricaciónde estructuras
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La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un material

  • 1. La soldaduraesunprocesode fabricaciónendonde se realizalauniónde doso más piezasde un material,(generalmentemetalesotermoplásticos),usualmente logradoatravésde la coalescencia(fusión),enlacual laspiezassonsoldadasfundiendo,se puedeagregarunmaterial de aporte (metal o plástico),que,al fundirse,formauncharcode material fundidoentre laspiezas a soldar(el bañode soldadura) y,al enfriarse,se convierte enunauniónfijaalaque se le denominacordón.A vecesse utiliza conjuntamentepresiónycalor,o solopresiónporsí misma, para producirla soldadura.Estoestáen contraste con lasoldadurablanda(eningléssoldering) yla soldadurafuerte (eninglésbrazing),que implicanel derretimientode unmaterial de bajopunto de fusiónentre piezasde trabajoparaformar unenlace entre ellos,sinfundirlaspiezasde trabajo. Muchas fuentesde energíadiferentespuedenserusadasparala soldadura,incluyendounallama de gas, un arco eléctrico,unláser,unrayode electrones,procesosde fricciónoultrasonido.La energíanecesariaparaformar la uniónentre dospiezasde metal generalmente proviene de un arco eléctrico.Laenergía para soldadurasde fusiónotermoplásticosgeneralmenteprovienedel contacto directoconuna herramientaoun gas caliente. La soldaduraconfrecuenciase realizaenunambiente industrial,peropuede realizarse enmuchos lugaresdiferentes,incluyendoal aire libre,bajodel aguayenel espacio.Independientemente de la localización,sinembargo,lasoldadurasigue siendopeligrosa,yse debentomarprecauciones para evitarquemaduras,descargaeléctrica,humosvenenosos,ylasobreexposiciónalaluz ultravioleta. Hasta el final del sigloXIX,el únicoprocesode soldaduraeralasoldadura de fragua,que los herreroshanusadopor siglospara juntarmetalescalentándolosygolpeándolos.Lasoldadurapor arco y la soldaduraa gas estabanentre losprimerosprocesosendesarrollarsetardíamente enese mismosiglo,siguiendoles,pocodespués,lasoldaduraporresistenciaysoldaduraeléctrica.La tecnologíade la soldaduraavanzórápidamente duranteel principiodel sigloXXmientrasque la PrimeraGuerraMundial y la SegundaGuerraMundial condujeronlademandade métodosde uniónfiablesybaratos.Despuésde lasguerras,fuerondesarrolladasvariastécnicasmodernasde soldadura,incluyendométodosmanualescomolaSoldaduramanual de metal porarco, ahora uno de losmás popularesmétodosde soldadura,asícomoprocesossemiautomáticosyautomáticos talescomoSoldaduraGMAW, soldadurade arco sumergido,soldadurade arcocon núcleode fundente ysoldaduraporelectroescoria.Losprogresoscontinuaronconlainvenciónde la soldaduraporrayo lásery la soldaduraconrayo de electronesamediadosdel sigloXX.Hoyendía, la cienciacontinúaavanzando.Lasoldadurarobotizadaestállegandoasercorriente enlas instalacionesindustriales,ylosinvestigadorescontinúandesarrollandonuevosmétodosde soldadurayganando mayorcomprensiónde la calidadylas propiedadesde lasoldadura.
  • 2. Se dice que la soldaduraesun sistemaporque intervienenloselementospropiosde este,esdecir, las5 M: mano de obra,materiales,máquinas,medioambiente ymediosescritos(procedimientos). La uniónsatisfactoriaimplicaque debe pasarlaspruebasmecánicas(tensiónydoblez).Las técnicassonlosdiferentesprocesos(SMAW,SAW,GTAW,etc.) utilizadosparalasituaciónmás convenienteyfavorable,loque hace que sealomáseconómico,sindejarde ladolaseguridad. Índice [ocultar] 1 Historia 2 Sistemasde soldadura 2.1 Soldaduraeléctrica 2.2 Soldaduraporarco 2.3 Soldeoblandoyfuerte 2.3.1 Fuentesde energía 2.3.2 Distintossistemasde soldadura 2.4 Soldaduraa gas 2.5 Soldaduraporresistencia 2.6 Soldaduraporrayo de energía 2.7 Soldadurade estadosólido 3 Geometría 4 Calidad 4.1 Zona afectadatérmicamente 4.2 Distorsiónyagrietamiento 4.3 Soldabilidad 4.3.1 Aceros 4.3.2 Aluminio 5 Condicionesinusuales
  • 3. 6 Seguridad 7 Costosy tendencias 8 Especificacionesde soldadura 9 Véase también 10 Referencias 11 Bibliografía 12 Enlacesexternos Historia[editar] El Pilarde hierrode Delhi. La historiade launiónde metalesse remontaavariosmileniosatrás,conlosprimerosejemplosde soldaduradesde laedadde bronce y laedadde hierroenEuropa y enOriente Medio.Lasoldadura fue usadaen laconstruccióndel Pilarde hierrode Delhi,enlaIndia,erigidocercadel año310 y pesando5.4 toneladasmétricas.1LaEdad Media trajoavancesenla soldadurade fragua,con la que losherrerosgolpeabanrepetidamenteycalentabanel metal hastaque se producíala unión. En 1540, VannoccioBiringucciopublicóDe lapirotechnia,que incluye descripcionesde la operaciónde forjado.Losartesanosdel Renacimientoeranhabilidososenel proceso,ydicha industriacontinuódesarrollándosedurante lossiglossiguientes.2Sinembargo,lasoldadurafue transformadadurante el sigloXIX.En1800, SirHumphryDavy descubrióel arcoeléctrico,ylos avancesenla soldaduraporarco continuaronconlasinvencionesde loselectrodosde metal porel ruso Nikolai Slavyanovyel norteamericano,C.L.Coffinafinalesde losaños1800. Inclusola soldaduraporarco de carbón, que usabaun electrodode carbón,ganópopularidad.Alrededorde 1900, A.P. Strohmengerlanzóunelectrodode metal recubiertoenGranBretaña,que diounarco más estable,yen1919, la soldadurade corriente alternafue inventadaporC.J.Holslag,perono llegóaser popularporotra década.3 La soldaduraporresistenciatambiénfue desarrolladadurante lasdécadasfinalesdel sigloXIX,con lasprimeraspatentesdel sectorenmanosde ElihuThomsonen1885, quienprodujootros avancesdurante lossiguientes15años. La soldadurade termitafue inventadaen1893, y alrededorde ese tiempo,se establecióotroproceso,lasoldaduraagas.El acetilenofue descubiertoen1836 porEdmundDavy, perosu usoen lasoldaduranofue práctico hasta cerca de 1900, cuandofue desarrolladounsopleteconveniente.4Al principio,lasoldadurade gasfue uno de losmás popularesmétodosde soldaduradebidoasuportabilidadycostorelativamente bajo. Sinembargo,a medidaque progresabael siglo20,bajóen laspreferenciasparalasaplicaciones
  • 4. industriales.Fue sustituida,engranmedida,porlasoldadurade arco, enla medidaque continuaronsiendodesarrolladaslascubiertasde metal parael electrodo(conocidascomo fundente),que estabilizanel arcoyblindabanel material base de lasimpurezas.5 La PrimeraGuerraMundial causóun repunte importante enel usode losprocesosde soldadura, con lasdiferentesfuerzasmilitaresprocurandodeterminarcuálesde losvariadosnuevosprocesos de soldaduraseríanlos mejores.Losbritánicosusaronprimariamentelasoldaduraporarco, inclusoconstruyendo,mediate este procedimiento,unanave,el Fulagar,conuncasco enteramente soldado.Losestadounidenseseranmásvacilantes,perocomenzaronareconocerlos beneficiosde lasoldadurade arcocuando dichoprocesolespermitiórepararrápidamente sus navesdespuésde losataquesalemanesenel puertode NuevaYorkal principiode laguerra. Tambiénlasoldadurade arco fue aplicadapor primeraveza losavionesdurante laguerra,pues algunosfuselajesde aeroplanosalemanesfueronconstruidosusandodichoproceso.6 Durante losaños 1920, importantesavancesfueronhechosenlatecnologíade lasoldadura, incluyendolaintroducciónde lasoldaduraautomáticaen1920, enla que el alambre del electrodo era alimentadocontinuamente.El gasde protecciónse convirtióenuntema importante,mientras que loscientíficosprocurarbanprotegerlassoldadurascontralosefectosdel oxígenoyel nitrógenode laatmósfera.Laporosidady lafragilidaderanlosproblemasbásicosderivadosde este intercambio,ylassolucionesque desarrollaronincluyeronel usodel hidrógeno,del argón,y del heliocomogasesprotextoresde lasoldadura.7Durante lasiguiente década,posteriores avancespermitieronlasoldadurade metalesreactivoscomoel aluminioyel magnesio.Esto, conjuntamente condesarrollosenlasoldaduraautomática,lasoldadurabajocorriente alterna,y losfundentes,alimentaronunaimportante extensiónde lasoldadurade arcodurante losaños 1930 y durante la SegundaGuerraMundial.8 A mediadosdel sigloXX,fueroninventadosmuchosmétodosnuevosde soldadura.1930 vioel lanzamientode lasoldadurade perno,que prontollegóaserpopularenlafabricaciónde navesy la construcción.La soldadurade arco sumergidofue inventadael mismoaño,ycontinúasiendo popularhoyendía. En 1941, despuésde décadasde desarrollo,lasoldadurade arcode gas con electrodode tungstenofue finalmente perfeccionada,seguidaen1948 por la soldaduraporarco metálicocongas, permitiendolasoldadurarápidade materialesnoferrososperorequiriendo costososgasesde blindaje.Lasoldadurade arco metálicoblindadofue desarrolladadurante los años 1950, usandoun fundente de electrodoconsumible cubierto,yse convirtiórápidamente en el más popularprocesode soldadurade arco metálico.En1957, debutóel procesode soldadura por arco con núcleofundente,enel que el electrodode alambre autoblindadopodíaserusado con un equipoautomático,resultandoenvelocidadesde soldaduraaltamente incrementadas,y
  • 5. ése mismoañofue inventadalasoldadurade arcode plasma.La soldaduraporelectroescoriafue introducidaen1958, y fue seguidaen1961 por su prima,lasoldadurapor electrogas.9 Otros desarrollosrecientesenlasoldaduraincluyenen1958 el importante logrode lasoldadura con rayo de electrones,haciendoposiblelasoldaduraprofundayestrechapormediode la fuente de calor concentrada.Siguiendolainvencióndel láseren1960, la soldaduraporrayo láserdebutó variasdécadasmás tarde,y ha demostradoserespecialmente útil enlasoldaduraautomatizada de alta velocidad,.Sinembargo,ambosprocesoscontinúansiendoaltamente costososdebidoal altocosto del equiponecesario,yestohalimitadosusaplicaciones.10 Sistemasde soldadura[editar] Soldaduraeléctrica[editar] Artículoprincipal:Soldaduraeléctrica Se trata del usode la electricidadcomofuentede energíaparala uniónmetálica,sinrequerirde material de aporte. Soldaduraporarco[editar] Artículoprincipal:Soldaduraporarco Se trata, en realidad,de distintossistemasde soldadura,que tienenencomúnel usode una fuente de alimentacióneléctrica.Éstase usa para generarun arco voltaicoentre unelectrodoyel material base,que derrite losmetalesenel puntode lasoldadura.Se puede usartantocorriente continua(CC) comoalterna(AC),e incluyenelectrodosconsumiblesonoconsumibles,loscuales se encuentrancubiertosporunmaterial llamadorevestimiento.A veces,lazonade lasoldadura esprotegidaporun ciertotipode gas inerte osemi inerte,conocidocomogasde protección,y,en ocasiones,se usaunmaterial de relleno. Soldeoblandoyfuerte[editar] El soldeoblandoyfuerte esunprocesoenel cuál no se produce la fusiónde los metalesbase,sino únicamente del metal de aportación.Siendoel primerprocesode soldeoutilizadoporel hombre, ya enla antiguaSumeria.
  • 6. El soldeoblandose daa temperaturasinferioresa450 ºC. El soldeofuerte se daa temperaturassuperioresa450 ºC. Y el soldeofuerte aaltastemperaturasse da a temperaturassuperioresa900 ºC. Fuentesde energía[editar] Para proveerlaenergíaeléctricanecesariaparalosprocesosde lasoldadurade arco, puedenser usadasdiferentesfuentesde alimentación.Laclasificaciónmáscomúnde dichasfuentesconsiste enseparar lasde corriente constante ylas de voltaje constante.Enlasoldadurade arco, la longituddel arcoestádirectamente relacionadaconel voltaje,ylacantidadde calor generado estárelacionadaconla intensidadde lacorriente.Lasfuentesde alimentaciónde corriente constante sonusadascon más frecuenciaparalosprocesosmanualesde soldaduratalescomola soldadurade arco de gas conelectrodode tungstenoylasoldadurade arco metálicoblindado, porque ellasmantienenunacorriente constanteinclusomientrasel voltajevaría.Estoes importante enlasoldaduramanual,yaque puede serdifícil sostenerel electrodoperfectamente estable,ycomoresultado,lalongituddel arcoyel voltaje tiendenafluctuar.Lasfuentesde alimentaciónde voltaje constantemantienenésteyvaríanla corriente.Comoresultado,son usadasmás a menudopara losprocesosde soldaduraautomatizadostalescomolasoldadurade arco metálicocongas, soldaduraporarco de núcleofundente,ylasoldadurade arco sumergido. En estosprocesos,lalongituddel arcoesmantenidaconstante,puestoque cualquierfluctuación enla distanciaentre electrodoymaterial base esrápidamente rectificadoporuncambiogrande enla corriente.Si el alambre yel material base se acercandemasiado,lacorriente aumentará rápidamente,loque,asuvez,causa un aumentodel caloryéste hace que laextremidaddel alambre se funda,haciéndolo,así,volverasu distanciade separación original.11 El tipode corriente usadoenla soldadurade arco tambiénjuegaunpapel importante.Los electrodosde procesoconsumiblescomolosde lasoldadurade arco de metal blindadoyla soldadurade arco metálicocongas generalmenteusancorriente directa(continua),porloque el electrodopuede sercargadopositivaonegativamente,dependiendode cómose realicenlas conexionesde loselectrodos.Enlasoldadura,encaso de cargar el electrodopositivamente generarámayorde caloren el mismo,y como resultado,lasoldaduraresultamássuperficial (al no fundirse casi el material base).Si el electrodoescargadonegativamente,el metalbase estarámás caliente,incrementandolapenetracióndel aporte ylavelocidadde lasoldadura.12Losprocesos de electrodonoconsumible,talescomolasoldadurade arco de gas y electrodode tungsteno, puedenusarambostiposde corriente directa,asícomo corriente alterna.Comoenel casoantes citado,un electrodopositivamentecargadocausasoldadurassuperficialesyunelectrodo negativamentecargado,tambiénprovocasoldadurasmásprofundas.13Encaso de utilizar corriente alterna,al invertirseconstante yrápidamente lapolaridadeléctrica,se consiguen soldadurasde penetraciónintermedia.Unadesventaja de laCA,el hechode que el arco se anule a cada inversiónde polaridad,se hasuperadoconla invenciónde unidadesde energíaespeciales
  • 7. que producenunpatrón cuadradode onda,envezdel patrónnormal de ondasinusoidal, generandopasosporcero muy rápidosque minimizanlosefectosdel problemade ladesaparición del arco voltaico.14 Distintossistemasde soldadura[editar] Soldaduraporarco de metal blindado. Uno de lostiposmáscomunesde soldadurade arco es lasoldaduramanual con electrodo revestido(SMAW,ShieldedMetal ArcWelding),que tambiénesconocidacomosoldaduramanual de arco metálico(MMA) o soldadurade electrodo.Lacorriente eléctricase usapara crear un arco entre el material base yla varillade electrodoconsumible,que es de aceroy estácubiertoconun fundente que protegeel áreade lasoldaduracontra la oxidaciónylacontaminación,pormediode la produccióndel gasCO2 durante el procesode la soldadura.El núcleoensí mismodel electrodo actúa como material de relleno,haciendoinnecesariounmaterial de rellenoadicional. El procesoesversátil ypuede realizarseconunequiporelativamente barato,haciéndoloadecuado para trabajosdomésticosypara trabajosde campo.15 Un operadorpuede hacerse razonablemente competenteconunamodestacantidadde entrenamientoypuede alcanzarla maestría con laexperiencia.Lostiemposde soldadurasonalgolentos,puestoque loselectrodos consumiblesdebensersustituidosconfrecuenciayporque laescoria,el residuodel fundente, debe serretiradadespuésde soldar.16Además,el procesoesgeneralmentelimitadoamateriales de soldaduraferrosos,aunque electrodosespecializadoshanhechoposiblelasoldaduradel hierro fundido,níquel,aluminio,cobre,aceroinoxidableyde otrosmetales. La soldadurade arco metálicocongas (GMAW,Gas Metal Arc Welding),tambiénconocidacomo soldadurade metal ygas inerte opor las siglaseninglésMIG(Metal InertGas) y MAG (Metal Active Gas),esun procesosemiautomáticooautomáticoque usauna alimentacióncontinuade alambre comoelectrodoyuna mezclade gas inerte osemi-inerte paraprotegerlasoldadura contra la contaminación.ComoconlaSMAW, la habilidadrazonabledel operadorpuede ser alcanzadacon entrenamientomodesto.Puestoque el electrodoesinyectadode formacontinua, lasvelocidadesde soldadosonmayoresparala GMAW que para la SMAW. También,el tamaño más pequeñodel arco,comparadoa losprocesosde soldadurade arco metálicoprotegido,hace más fácil hacerlas soldadurasenposturascomplicadas(ej,empalmesenloalto,comosería soldandopordebajode unaestructura).
  • 8. El equiporequeridopararealizarel procesode GMAW esmás complejoycostosoque el requeridoparalaSMAW, y exige unprocedimientomáscomplejode preparación.Porlotanto,la GMAW esmenosportable yversátil,y,debidoal usode ungas de blindaje separado,noes particularmente adecuadoparael trabajoal aire libre.Sinembargo,lavelocidadmediamásalta que enle SMAW, hacenque la GMAW seamás adecuadapara la soldadurade producción.El procesopuede seraplicadoauna ampliavariedadde metales,tantoferrososcomonoferrosos.17 Un procesorelacionado,lasoldadurade arco de núcleofundente(FCAW),usaunequiposimilar peroutilizaunalambre que consiste enunelectrodode acerorellenode unmaterial enpolvo. Este alambre nucleadoesmáscostosoque el alambre sólidoestándarypuede generarhumosy/o escoria,peropermite inclusounavelocidadmásaltade soldaduraymayorpenetracióndel metal.18 La soldadurade arco,tungstenoygas (GTAW),o soldadurade tungstenoygas inerte (TIG) (tambiénavecesdesignadaerróneamente comosoldaduraheliarc),esunprocesomanual de soldaduraque usaun electrodode tungstenonoconsumible,unamezclade gasinerte osemi- inerte,yunmaterial de rellenoseparado.Especialmente útilparasoldarmaterialesfinos,este métodoescaracterizadopor unarco estable yunasoldadurade alta calidad,perorequiereuna significativahabilidaddeloperadorysolamentedavelocidadesde trabajorelativamentebajas. La GTAW puedenserusadaencasi todoslosmetalessoldables,aunque esaplicadamása menudo a aleacionesde aceroinoxidableymetaleslivianos.Se usaenloscasosen que son extremadamente importanteslassoldadurasde calidad,porejemploenfabricaciónde cuadrosde bicicletas,avionesyaplicacionesnavales.19Unprocesorelacionado,lasoldadurade arcode plasma,tambiénusaunelectrodode tungstenoperoutilizaungasde plasmapara hacer el arco. El arco es más concentradoque el arco de la GTAW, haciendoel control transversal máscríticoy así generalmente restringiendolatécnicaaun procesomecanizado.Debidoasucorriente estable,el métodopuede serusadoenunagama más ampliade materialesgruesosque enel casode la GTAW, y además,esmuchomás rápidoque ésta.Se aplicaa losmismosmaterialesque laGTAW exceptoal magnesio,ylasoldaduraautomatizadadel aceroinoxidable esunaaplicaciónreseñable de este sistema. Unavariante del mismoesel corte por plasma,uneficientesistemaparael corte de acero.20 La soldadurade arco sumergido(SAW) esunmétodode soldadurade altaproductividadenel cual el arco se generainmersoenunfluido.Estoaumentalacalidaddel arco,puestoque los contaminantesde laatmósferasondesplazadospordichofluido.Laescoriaque formala soldadura,generalmente,sale porsímisma,y,combinadacon el usode una alimentaciónde alambre continua,lavelocidadde deposiciónde lasoldaduraesalta.Las condicionesde trabajo mejoranmuchoencomparacióncon otros sistemasde soldadurade arco,puestoque el fluido ocultael arco y,así, casi no se produce ningúnhumo.Este sistemaesusadocomúnmente enla industria,especialmente paraproductosgrandesyenla fabricaciónde recipientesde presión soldados.21Otrosprocesosde soldadurade arco incluyenlasoldadurade hidrógenoatómico,la
  • 9. soldadurade arco de carbono,lasoldadurade electroescoria,lasoldaduraporelectrogas,yla soldadurade arco de perno. SoldaduraporresistenciaLasoldaduraporpuntoses unpopularmétodode soldadurapor resistenciausadoparajuntarhojasde metal solapadasde hasta3mm de grosor.Dos electrodos son usadossimultáneamente parasujetarjuntaslashojasde metal ypara hacer pasar corriente a travésde las mismas.Lasventajasdel métodoincluyenel usoeficiente de laenergía,unalimitada deformaciónde lapiezade trabajo,altasvelocidadesde producción,fácilautomatización,yel no requerimientode materialesde relleno.Lafuerzade dichasoldaduraessensiblemente másbaja que lasde otrosmétodosde soldadura,restrigiendoel sistemaaciertasaplicaciones.Esusada extensivamente enlaindustriadel automóvil.Losvehículosordinariospuede llevarvariosmilesde puntosde soldadurahechosporrobots industriales.Unprocesoespecializado,llamadosoldadura de choque,puede serusadopara lospuntosde soldaduradel aceroinoxidable. Soldaduraa gas[editar] Soldaduraa gas de una armadura de acero usandoel procesode oxiacetileno. El procesomás comúnde soldaduraa gas esla soldaduraoxiacetilénica,tambiénconocidacomo soldaduraautógenaosoldaduraoxi-combustible.Esunode losmás viejosymásversátiles procesosde soldadura,peroenañosrecienteshallegadoasermenospopularenaplicaciones industriales.Todavíaesusadaextensamente parasoldartuberíasytubos,comotambiénpara trabajode reparación.El equipoesrelativamente baratoysimple,generalmente empleandola combustióndel acetilenoenoxígenoparaproducirunatemperaturade lallamade soldadurade cerca de 3100 °C.Puestoque lallamaes menosconcentradaque unarco eléctrico,causaun enfriamientomáslentode lasoldadura,que puedeconduciramayorestensionesresidualesy distorsión de soldadura,aunquefacilitalasoldadurade acerosde altaaleación.Un proceso similar,generalmente llamadocorte de oxicombustible,esusadoparacortar losmetales.5Otros métodosde lasoldaduraa gas, talescomosoldadurade acetilenoyaire,soldadurade hidrógenoy oxígeno,ysoldadurade gas a presiónsonmuysimilares,generalmente diferenciándose solamente enel tipode gasesusados.Una antorcha de agua a vecesesusada para la soldadurade precisión de artículos como joyería.La soldaduraa gas tambiénesusadaenla soldadurade plástico,aunque la sustanciacalentadaesel aire,ylas temperaturassonmuchomásbajas. Soldaduraporresistencia[editar] La soldaduraporresistenciaimplicalageneraciónde caloral atravesarla corriente eléctricadoso más superficiesde metal.Se formanpequeñoscharcosde metal fundidoenel áreade soldaduraa medidaque laelevadacorriente (1.000a 100.000 A) traspasa el metal.Engeneral,losmétodosde la soldaduraporresistenciasoneficientesycausanpocacontaminación,perosusaplicacionesson algolimitadasyel costo del equipopuede seralto. Soldadorde punto.
  • 10. La soldaduraporpuntosesun popularmétodode soldaduraporresistenciausadoparajuntar hojasde metal solapadasde hasta3 mm de grueso.Dos electrodossonusadossimultáneamente para sujetarlashojasde metal juntasypara pasar la corriente através de ellas.Lasventajasdel métodoincluyenel usoeficiente de laenergía,unalimitadadeformaciónde lapiezade trabajo, altasvelocidadesde producción,fácil automatización,yel norequerimientode materialesde relleno.Lafuerzade lasoldaduraesperceptiblementemásbajaque con otrosmétodosde soldadura,haciendoel procesosolamenteconvenienteparaciertasaplicaciones.Esusada extensivamente enlaindustriade automóviles -- Loscochesordinariospuede tenervariosmiles de puntossoldadoshechosporrobotsindustriales.Unprocesoespecializado,llamadosoldadura de choque,puede serusadapara lospuntosde soldaduradel aceroinoxidable. Comola soldadurade punto,lasoldadurade costura confía endos electrodosparaaplicarla presiónyla corriente parajuntarhojasde metal.Sinembargo,envezde electrodosde punto,los electrodosconformade rueda,ruedana lo largoy a menudoalimentanlapiezade trabajo, haciendoposiblelassoldadurascontinuaslargas.Enel pasado,este procesofue usadoenla fabricaciónde latasde bebidas,peroahorasususos sonmás limitados.Otrosmétodosde soldaduraporresistencia incluyenlasoldadurade destello,lasoldadurade proyección,yla soldadurade volcado.22 Soldaduraporrayo de energía[editar] Los métodosde soldaduraporrayo de energía,llamadossoldaduraporrayolásery soldaduracon rayo de electrones,sonprocesosrelativamente nuevosque hanllegadoaserabsolutamente popularesenaplicacionesde altaproducción.Losdosprocesossonmuysimilares,diferenciándose más notablemente ensufuente de energía.Lasoldadurade rayo láserempleaunrayoláser altamente enfocado,mientrasque lasoldadurade rayode electroneseshechaenunvacío y usa un haz de electrones.Ambastienenunamuyaltadensidadde energía,haciendoposible la penetraciónde soldaduraprofundayminimizandoel tamañodel áreade lasoldadura.Ambos procesossonextremadamente rápidos,ysonfácilesde automatizar,haciéndolosaltamente productivos.Lasdesventajasprimariassonsusmuyaltoscostosde equipo(aunqueéstosestán disminuyendo) yunasusceptibilidadal agrietamiento.Losdesarrollosenestaáreaincluyenla soldadurade láserhíbrido,que usalosprincipiosde lasoldadurade rayolásery de lasoldadurade arco para inclusomejorespropiedadesde soldadura.23 Soldadurade estadosólido[editar] Comoel primerprocesode soldadura,lasoldadurade fragua,algunosmétodosmodernosde soldaduranoimplicanderretimientode losmaterialesque sonjuntados.Unode losmás populares,lasoldaduraultrasónica,esusadapara conectarhojaso alambresfinoshechosde metal o termoplásticos,haciéndolosvibrarenaltafrecuenciaybajoaltapresión.El equipoylos métodosimplicadossonsimilaresalosde la soldaduraporresistencia,peroenvezde corriente eléctrica,lavibraciónproporcionalafuente de energía.Soldarmetalesconeste procesono implicael derretimientode losmateriales;ensulugar,la soldadurase formaintroduciendo vibracionesmecánicashorizontalmente bajopresión.Cuandose estánsoldandoplásticos,los
  • 11. materialesdebentenersimilarestemperaturasde fusión,y lasvibracionessonintroducidas verticalmente.Lasoldaduraultrasónicase usacomúnmente parahacerconexioneseléctricasde aluminioocobre,ytambiénesun muycomúnprocesode soldadurade polímeros. Otro procesocomún,lasoldaduraexplosiva,implicajuntarmaterialesempujándolosjuntosbajo una presiónextremadamente alta.Laenergíadel impactoplastificalosmateriales,formandouna soldadura,aunque solamente unalimitadacantidadde calorseagenerada.El procesoesusado comúnmente paramaterialesdisímilesde soldadura,talescomolasoldaduradel aluminiocon acero encascos de naveso placas compuestas.Otrosprocesosde soldadurade estadosólido incluyenlasoldadurade coextrusión,lasoldaduraenfrío,la soldadurade difusión,lasoldadura por fricción(incluyendolasoldaduraporfricción-agitacióneninglésFrictionStirWelding),la soldaduraporalta frecuencia,lasoldaduraporpresióncaliente,lasoldaduraporinducción,yla soldadurade rodillo.24 Geometría[editar] Tiposcomunesde juntasde soldadura (1) La juntade extremocuadrado (2) Juntade preparaciónsolo-V (3) Juntade regazo o traslape (4) Junta-T. Las soldaduraspuedenserpreparadasgeométricamentede muchasmanerasdiferentes.Loscinco tiposbásicosde juntasde soldadurasonla juntade extremo,lajuntade regazo,la juntade esquina,lajuntade borde,yla junta-T.Existenotrasvariaciones,comoporejemplolapreparación de juntasdoble-V,caracterizadasporlasdospiezasde material cadaunaque afilándose aunsolo puntocentral enla mitadde su altura.La preparaciónde juntassolo-Uydoble-Usontambién bastante comunes —enlugarde tenerbordesrectoscomola preparaciónde juntassolo-V y doble-V,ellassoncurvadas,teniendolaformade una U. Las juntasde regazotambiénson comúnmente másque dospiezasgruesas —dependiendodelprocesousadoydel grosordel material,muchaspiezaspuedensersoldadasjuntasenunageometríade juntade regazo.25 A menudo,ciertosprocesosde soldadurausanexclusivamenteocasi exclusivamente diseñosde juntaparticulares.Porejemplo,lasoldadurade puntode resistencia,lasoldadurade rayoláser,y la soldadurade rayode electronessonrealizadasmásfrecuentemente conjuntasde regazo.Sin embargo,algunosmétodosde soldadura,comolasoldaduraporarco de metal blindado,son extremadamente versátilesypuedensoldarvirtualmente cualquiertipode junta.Adicionalmente, algunosprocesospuedenserusadosparahacersoldadurasmultipasos,enlasque se permite
  • 12. enfriarunasoldadura,yentoncesotrasoldaduraesrealizadaencimade laprimera.Estopermite, por ejemplo,lasoldadurade seccionesgruesasdispuestasenunapreparaciónde juntasolo-V.26 La seccióncruzadade una juntade extremosoldado,conel grismás oscurorepresentandolazona de la soldadurao lafusión,el grismediolazonaafectadapor el calor ZAT,y el grismás claro el material base. Despuésde soldar,unnúmerode distintasregionespuedenseridentificadasenel áreade la soldadura. La soldaduraensí mismaesllamadalazona de fusión —másespecíficamente,éstaes donde el metal de rellenofuepuestodurante el procesode lasoldadura.Laspropiedadesde la zona de fusióndependenprimariamentedel metal de rellenousado,ysucompatibilidadconlos materialesbase.Esrodeadaporla zonaafectadade calor,el área que tuvosu microestructuray propiedadesalteradasporlasoldadura.Estaspropiedadesdependendel comportamientodel material base cuandoestásujetoal calor.El metal enesta áreaes con frecuenciamásdébil que el material base yla zona de fusión,yestambiéndonde sonencontradaslastensionesresiduales.27 Calidad[editar] Muy a menudo,lamedidaprincipal usadaparajuzgarla calidadde una soldaduraessu fortalezay la fortalezadel material alrededorde ella.Muchosfactoresdistintosinfluyenenesto,incluyendo el métodode soldadura,lacantidady laconcentraciónde la entradade calor,el material base,el material de relleno,el material fundente,el diseñodel empalme,ylasinteraccionesentre todos estosfactores.Paraprobar la calidadde una soldadurase usantanto ensayosnodestructivos como ensayosdestructivos,paraverificarque lassoldadurasestánlibresde defectos,tienen nivelesaceptablesde tensionesydistorsiónresiduales,ytienenpropiedadesaceptablesde zona afectadapor el calor (HAZ).Existencódigosyespecificacionesde soldaduraparaguiara los soldadoresentécnicasapropiadasde soldadurayencómo juzgarla calidadéstas. Zona afectadatérmicamente[editar] El área azul resultade laoxidaciónenunatemperaturacorrespondientea316 °C. Esto esuna maneraprecisade identificarlatemperatura,peronorepresentael anchode lazona afectada térmicamente (ZAT).LaZAT es el área estrechaque inmediatamente rodeael metal base soldado. Los efectosde soldarpuedenserperjudicialesenel material rodeandolasoldadura.Dependiendo de losmaterialesusadosylaentradade calor del procesode soldadurausado,lazonaafectada térmicamente (ZAT) puede variarentamañoyfortaleza.Ladifusividadtérmicadel materialbase esmuy importante - si la difusividadesalta,lavelocidadde enfriamientodel material esaltayla ZAT esrelativamentepequeña.Inversamente,unadifusividadbajaconduce aunenfriamientomás
  • 13. lentoya unaZAT más grande.La cantidadde calorinyectadapor el procesode soldaduratambién desempeñaunpapel importante,pueslosprocesoscomolasoldaduraoxiacetilénicatienenuna entradade calor no concentradoy aumentanel tamañode la zonaafectada.Los procesoscomola soldaduraporrayo lásertienenunacantidadaltamente concentradaylimitadade calor, resultandounaZATpequeña.Lasoldadurade arco cae entre estosdosextremos,conlosprocesos individualesvariandoalgoenentradade calor.2829 Para calcularel calor para losprocedimientos de soldadurade arco, puede serusadala siguiente fórmula: Q = left(frac{V timesI times60}{S times1000} right) times mathit{Rendimiento} endonde Q = entradade calor (kJ/mm), V = voltaje (V), I = corriente (A),y S = velocidadde lasoldadura(mm/min) El rendimientodependedel procesode soldadurausado,conlasoldadurade arco de metal revestidoteniendounvalorde 0,75, la soldaduraporarco metálicocongas y lasoldadurade arco sumergido,0,9,y lasoldadurade arco de gas tungsteno,0,8.30 Distorsiónyagrietamiento[editar] Los métodosde soldaduraque implicanderretirel metal enel sitiodel empalme son necesariamente propensosalacontraccióna medidaque el metal calentadose enfría.A suvez,la contracciónpuede introducirtensionesresidualesytantodistorsiónlongitudinalcomorotatoria. La distorsiónpuede plantearunproblemaimportante,puestoque el productofinal notienela formadeseada.Paraaliviarladistorsiónrotatoria,laspiezasde trabajopuedensercompensadas, de modo que lasoldaduradé lugar a una piezacorrectamente formada.31Otrosmétodosde limitarladistorsión,comoafianzarenel lugarlaspiezasde trabajocon abrazaderas,causala acumulaciónde latensiónresidual enlazonaafectadatérmicamentedel material base.Estas tensionespuedenreducirlafuerzadel material base,ypuedenconduciralafallacatastróficapor agrietamientofrío,comoenel casode variasde las navesLiberty.El agrietamientoenfríoestá limitadoalosaceros,y estáasociadoa laformacióndel martensitamientrasque lasoldadurase enfría.El agrietamientoocurre enlazonaafectadatérmicamente delmaterial base.Parareducirla
  • 14. cantidadde distorsiónyestrésresidual,lacantidadde entradade calor debe serlimitada,yla secuenciade soldadurausadanodebe serde un extremodirectamente al otro,sinoalgoen segmentos.El otrotipode agrietamiento,el agrietamientoen caliente oagrietamientode solidificación,puedeocurrirentodoslosmetales,ysucede enlazonade fusiónde lasoldadura. Para disminuirlaprobabilidadde este tipode agrietamiento,debe serevitadoel excesode material restringido,ydebe serusadounmaterial de rellenoapropiado.32 Soldabilidad[editar] La calidadde unasoldaduratambiéndepende de lacombinaciónde losmaterialesusadosparael material base yel material de relleno.Notodoslosmetalessonadecuadosparalasoldadura,yno todoslosmetalesde rellenotrabajanbienconmaterialesbase aceptables.Hayque teneren cuentael 60% del espesorbase menorde lasplacasa unirpara uso de uno de loscatetosde la soldadura. Aceros[editar] La soldabilidadde acerosesinversamente proporcional aunapropiedadconocidacomola templabilidaddelacero,que mide laprobabilidadde formarlamartensitadurante el tratamiento de soldadurao calor.La templabildaddel acerodepende de sucomposiciónquímica,conmayores cantidadesde carbonoy de otros elementosde aleaciónresultandoenmayortemplabildadypor lotanto una soldabilidadmenor.Parapoderjuzgarlasaleacionescompuestasde muchos materialesdistintos,se usaunamedidaconocidacomoel contenidoequivalente de carbonopara comparar lassoldabilidadesrelativasde diferentesaleacionescomparandosuspropiedadesaun acero al carbono simple.El efectosobre lasoldabilidadde elementoscomoel cromoyel vanadio, mientrasque noestan grande como la del carbono,espor ejemplomássignificativaque ladel cobre y el níquel.A medidaque se elevael contenidoequivalentede carbono,lasoldabilidadde la aleacióndecrece.33La desventajade usarsimple carbonoylosaceros de baja aleaciónessu menorresistencia- hayunacompensaciónentre laresistenciadel material ylasoldabilidad.Los acerosde altaresistenciaybajaaleaciónfuerondesarrolladosespecialmente paralosusosenla soldaduradurante losaños1970, y estosmateriales,generalmentefácilesde soldartienen buena resistencia,haciéndolosidealesparamuchasaplicacionesde soldadura.34 Debidoa sualto contenidode cromo,losacerosinoxidablestiendenacomportarse de una maneradiferente aotrosaceroscon respectoa lasoldabilidad.Losgradosausteníticosde los acerosinoxidablestiendenasermás soldables,perosonespecialmente susceptiblesala distorsióndebidoasualto coeficiente de expansióntérmica.Algunasaleacionesde este tiposon propensasaagrietarse y tambiénatenerunareducidaresistenciaalacorrosión.Si no está controladala cantidadde ferritaenla soldaduraesposible el agrietamientocaliente.Paraaliviarel
  • 15. problema,se usaun electrodoque depositaunmetal de soldaduraque contiene unacantidad pequeñade ferrita.Otrostiposde acerosinoxidables,talescomolosacerosinoxidablesferríticosy martensíticos,nosonfácilmente soldables,yamenudodebenserprecalentadosysoldadoscon electrodosespeciales.35 Aluminio[editar] La soldabilidadde lasaleacionesde aluminio varíasignificativamente dependiendode la composiciónquímicade laaleaciónusada.Las aleacionesde aluminiosonsusceptiblesal agrietamientocaliente,yparacombatirel problemalossoldadoresaumentanlavelocidadde la soldadurapara reducirel aporte de calor.El precalentamientoreduce el gradientede temperatura a travésde lazona de soldaduray por lotanto ayudaa reducirel agrietamientocaliente,pero puede reducirlascaracterísticasmecánicasdel material base ynodebe serusadocuando el material base estárestringido.El diseñodel empalmetambiénpuede cambiarse,ypuede seleccionarseunaaleaciónde rellenomáscompatible paradisminuirlaprobabilidaddel agrietamientocaliente.Lasaleacionesde aluminiotambiéndebenserlimpiadas antesde la soldadura,conel objetode quitartodoslosóxidos,aceites,ypartículassueltasde lasuperficie a sersoldada.Esto esespecialmenteimportantedebidoalasusceptibilidadde unasoldadurade aluminioalaporosidaddebidoal hidrógenoya la escoriadebidoal oxígeno.36 Condicionesinusuales[editar] Soldadurasubacuática. Aunque muchasaplicacionesde lasoldadurase llevanacaboen ambientescontroladoscomo fábricasy talleresde reparaciones,algunosprocesosde soldadurase usanconfrecuenciaenuna ampliavariedadde condiciones,comoal aire abierto,bajoel aguay envacíos (comoen el espacio).Enusosal aire libre,talescomolaconstrucciónyla reparaciónenexteriores,la soldadurade arco de metal blindadoesel procesomáscomún.Losprocesosque empleangases inertesparaprotegerlasoldaduranopuedenusarse fácilmente entalessituaciones,porquelos movimientosatmosféricosimpredeciblespuedendarlugara unasoldadurafallida.Lasoldadura de arco de metal blindadoamenudotambiénesusadaenlasoldadurasubacuáticaenla construccióny lareparación de naves,plataformascostaafuera,ytuberías,perotambiénotras son comunes,talescomolasoldadurade arco con núcleode fundente ysoldadurade arcode tungstenoygas. Es tambiénposiblesoldarenel espacio,fueintentadoporprimeravezen1969 por cosmonautasrusos,cuandorealizaronexperimentosparaprobarla soldadurade arco de metal blindado,lasoldadurade arcode plasma,y lasoldadurade haz de electronesenun ambiente despresurizado.Se hicieronpruebasadicionalesde estosmétodosen lassiguientes décadas,y hoyendía losinvestigadorescontinúandesarrollandométodosparausar otros procesosde soldaduraenel espacio,comolasoldadurade rayo láser,soldaduraporresistencia,y
  • 16. soldaduraporfricción.Los avancesenestasáreaspodrían probar serindispensablespara proyectoscomola construcciónde la EstaciónEspacial Internacional,que probablemente utilizará profusamente lasoldaduraparaunirenel espaciolaspartesmanufacturadasenlaTierra.37 Seguridad[editar] La soldadurasinlasprecaucionesapropiadaspuede serunaprácticapeligrosaydañinaparala salud.Sinembargo,conel uso de la nuevatecnologíayla protecciónapropiada,losriesgosde lesiónomuerte asociadosala soldadurapuedenserprácticamenteeliminados.El riesgode quemadurasoelectrocuciónessignificativodebidoaque muchosprocedimientoscomunesde soldaduraimplicanunarcoeléctricooflamaabiertos.Paraprevenirlas,laspersonasque sueldan debenutilizarropade protección,comocalzadohomologado,guantesde cuerogruesosy chaquetasprotectorasde mangaslargas para evitarlaexposiciónalaschispas,el calory las posiblesllamas.Además,laexposiciónal brillodel áreade lasoldaduraproduce unalesión llamadaojode arco (queratitis) porefectode laluzultravioletaque inflamalacórneaypuede quemarlasretinas.Las gafasprotectorasy loscascos y caretas de soldarcon filtrosde cristal oscuro se usanpara prevenirestaexposición,yenañosrecientesse hancomercializadonuevos modelosde cascosenlosque el filtrode cristal estransparente ypermite verel áreade trabajo cuandono hay radiaciónUV,perose autooscurece encuanto estase produce al iniciarse la soldadura.Paraprotegera losespectadores,laleyde seguridad enel trabajoexige que se utilicen mamparaso cortinas translúcidasque rodeenel áreade soldadura.Estascortinas,hechasde una películaplásticade clorurode polivinilo,protegenalostrabajadorescercanosde la exposiciónala luzUV del arco eléctrico,peronodebenserusadaspara reemplazarel filtrode cristal usadoenlos cascos y caretas del soldador.38 A menudo,lossoldadorestambiénse exponenagasespeligrososya partículasfinassuspendidas enel aire.Los procesoscomola soldaduraporarco de núcleofundente ylasoldaduraporarco metálicoblindadoproducenhumoque contiene partículasde variostiposde óxidos,que en algunoscasospuedenproducircuadrosmédicoscomoel llamadofiebredel vapormetálico.El tamañode laspartículas encuestióninfluye enlatoxicidadde losvapores,pueslaspartículasmás pequeñaspresentanunpeligromayor.Además,muchosprocesosproducenvaporesyvarios gases,comúnmente dióxidode carbono,ozonoymetalespesados,que puedenserpeligrosossin la ventilaciónylaprotecciónapropiados.Paraeste tipode trabajos,se suele llevarmascarillapara partículas de clasificaciónFFP3,obienmascarillaparasoldadura.Debidoal usode gases comprimidosyllamas,enmuchosprocesosde soldadurase planteaunriesgode explosióny fuego.Algunasprecaucionescomunesincluyenlalimitaciónde lacantidadde oxígenoenel aire y mantenerlosmaterialescombustibleslejosdel lugarde trabajo.38
  • 17. Costosy tendencias[editar] Comoen cualquierprocesoindustrial,el coste de lasoldadurajuegaunpapel crucial enlas decisionesde laproducción.Muchasvariablesdiferentesafectanel costototal,incluyendoel costo del equipo,el costode lamanode obra, el costo del material,yel costode la energía eléctrica.Dependiendodelproceso,el costodel equipopuedevariar,desde baratoparamétodos como lasoldadurade arco de metal blindadoylasoldadurade oxicombustible,aextremadamente costosopara métodoscomola soldadurade rayo láseryla soldadurade haz de electrones.Debido a su altocosto, éstassonsolamente usadasenoperacionesde altaproducción.Similarmente, debidoaque la automatizaciónylosrobotsaumentanloscostosdel equipo,solamenteson implementadoscuandoesnecesarialaaltaproducción.El costo de la manode obradepende de la velocidadde deposición(lavelocidadde soldadura),del salarioporhoray del tiempototal de operación,incluyendoel tiempode soldarydel manejode lapieza.El costode losmateriales incluye el costodel material base yde rellenoyel costode losgasesde protección.Finalmente,el costo de la energíadepende deltiempodelarcoy laconsumode energíade la soldadura. Para losmétodosmanualesde soldadura,loscostosde trabajogeneralmente son lavastamayoría del costototal.Como resultado,muchasmedidasde ahorrode costose enfocanenla reducciónal mínimodel tiempode operación.Parahaceresto,puedenseleccionarse procedimientosde soldaduraconaltas velocidadesde deposiciónylosparámetrosde soldadurapuedenajustarse para aumentarla velocidadde lasoldadura.Lamecanizaciónylaautomatizaciónson frecuentementeimplementadasparareducirloscostosde trabajo,pero,a menudo,conésta aumentael costode equipoycreatiempoadicional de disposición.Loscostosde losmateriales tiendenaincrementarse cuandosonnecesariaspropiedadesespecialesenellosyloscostosde la energíanormalmente nosumanmásque un porcentaje del costototal de lasoldadura.39 En años recientes, parareduciral mínimoloscostosde trabajo enla manufacturade alta producción,lasoldaduraindustrial se havueltocadavezmásautomatizada,sobre todocon el uso de robots enla soldadurade puntode resistencia(especialmente enlaindustriadel automóvil)y enla soldadurade arco. En la soldadurarobotizada,unosdispositivosmecánicossostienenel material yrealizanlasoldadura,40y al principio,lasoldadurade puntofue suusomáscomún. Perola soldadurade arco robóticaha incrementadosupopularidadamedidaque latecnologíaha avanzado.Otras áreasclave de investigaciónydesarrolloincluyenlasoldadurade materiales distintos(comoporejemplo,aceroyaluminio) ylosnuevosprocesosde soldadura.Además,se deseaprogresarenque métodosespecializadoscomolasoldadurade rayoláserseanprácticos para más aplicaciones,porejemploenlasindustriasaeroespacialesydel automóvil.Los investigadorestambiéntienenlaesperanzade entendermejorlasfrecuentespropiedades impredecibles de lassoldaduras,especialmentelamicroestructura,lastensionesresidualesyla tendenciade unasoldaduraaagrietarse o deformarse.41
  • 18.
  • 19. TIPOS DE SOLDARURA Soldadura Soldadura,eningeniería,procedimientoporel cual dos o más piezasde metal se unenpor aplicaciónde calor,presión,ounacombinaciónde ambos,cono sin al aporte de otrometal, llamadometal de aportación,cuyatemperaturade fusiónesinferioralade laspiezasque se han de soldar. La mayorparte de procesosde soldadurase puedensepararendoscategorías:soldadurapor presión,que se realizasinlaaportaciónde otromaterial mediante laaplicaciónde lapresión suficienteynormalmenteayudadaconcalor,y soldaduraporfusión,realizadamediantela aplicaciónde calora las superficies,que se fundenenlazonade contacto, con o sinaportaciónde otro metal.Encuanto a la utilizaciónde metal de aportaciónse distingue entre soldadura ordinariaysoldaduraautógena.Estaúltimase realizasinañadirningúnmaterial.Lasoldadura ordinariao de aleaciónse llevaacabo añadiendounmetal de aportaciónque se funde yadhiere a laspiezasbase,porlo que realmente éstasnoparticipanporfusiónenlasoldadura.Se distingue tambiénentre soldadurablandaysoldaduradura,segúnsealatemperaturade fusióndel metal de aportaciónempleado;lasoldadurablandautilizametalesde aportacióncuyopuntode fusión esinferioralos450 ºC, y la dura metalescontemperaturassuperiores. Gracias al desarrollode nuevastécnicasdurante laprimeramitaddel sigloXX,lasoldadura sustituyóal atornilladoyal remachadoenla construcciónde muchasestructuras,comopuentes, edificiosybarcos.Esuna técnicafundamental enlaindustriadel motor,enlaaeroespacial,enla fabricaciónde maquinariayenla de cualquierproductohechoconmetales. El tipode soldaduramásadecuadopara unir dospiezasde metal dependede laspropiedades físicasde losmetales,de lautilizaciónalaque estádestinadalapiezayde lasinstalaciones disponibles.Losprocesosde soldadurase clasificansegúnlasfuentesde presiónycalorutilizadas. El procedimientode soldaduraporpresiónoriginal esel de soldadurade fragua,practicado durante siglosporherrerosyartesanos.Los metalesse calientanenunhornoyse unena golpes de martillo.Estatécnicase utilizacadavezmenosenlaindustriamoderna.
  • 20. SOLDADURA ORDINARIA ODE ALEACIÓN Es el métodoutilizadoparaunirmetalesconaleacionesmetálicasque se fundena temperaturas relativamente bajas.Se suelediferenciarentre soldadurasdurasyblandas,segúnel puntode fusiónyresistenciade laaleaciónutilizada.Losmetalesde aportaciónde lassoldadurasblandas son aleacionesde plomoyestañoy,enocasiones, pequeñascantidadesde bismuto.Enlas soldadurasdurasse empleanaleacionesde plata,cobre ycinc(soldadurade plata) ode cobre y cinc (latonsoldadura). Para unirdos piezasde metal conaleación,primerohayque limpiarsusuperficiemecánicamente y recubrirlaconuna capa de fundente,porlogeneral resinaobórax.Esta limpiezaquímicaayudaa que laspiezasse unan con másfuerza,ya que eliminael óxidode losmetales.A continuaciónse calientanlassuperficiesconunsoldadorosoplete,ycuandoalcanzanlatemperaturade fusióndel metal de aportaciónse aplicaéste,que corre librementeyse endurece cuandose enfría.Enel procesollamadode resudaciónse aplicael metal de aportaciónalaspiezaspor separado,después se colocan juntasy se calientan.Enlosprocesosindustrialesse suelenemplearhornospara calentarlaspiezas. Este tipode soldaduralopracticabanya, hace más de 2.000 años,los feniciosyloschinos.Enel sigloId.C.,Pliniohablade lasoldaduraconestañocomo procedimientohabitualde losartesanos enla elaboraciónde ornamentosconmetalespreciosos;enel sigloXV se conoce lautilizacióndel bórax como fundente. SOLDADURA POR FUSIÓN Este tipoagrupa muchosprocedimientosde soldaduraenlosque tiene lugaruna fusiónentre los metalesaunir,con o sinla aportaciónde un metal,porlogeneral sinaplicarpresiónya temperaturassuperioresalasque se trabaja enlas soldadurasordinarias.Haymuchos procedimientos,entrelosque destacanlasoldaduraporgas, la soldaduraporarco y la aluminotérmica.Otrasmásespecíficassonlasoldaduraporhaz de partículas, que se realizaenel vacío mediante unhazde electronesode iones,ylasoldaduraporhaz luminoso,que suele emplearunrayolásercomo fuente de energía. Soldaduraporgas
  • 21. La soldaduraporgas o con soplete utilizael calorde lacombustiónde ungas o una mezcla gaseosa,que se aplicaa las superficiesde laspiezasyala varillade metal de aportación.Este sistematiene laventajade serportátil yaque nonecesitaconectarse ala corriente eléctrica. Segúnlamezclagaseosautilizadase distingue entre soldaduraoxiacetilénica(oxígeno/acetileno) y oxihídrica(oxígeno/hidrógeno),entre otras. Soldaduraporarco Los procedimientosde soldadura porarco son losmásutilizados,sobre todoparasoldaracero,y requierenel usode corriente eléctrica.Estacorriente se utilizaparacrearun arco eléctricoentre unoo varioselectrodosaplicadosalapieza,loque generael calorsuficiente parafundirel metal y crear la unión. La soldaduraporarco tiene ciertasventajasconrespectoaotros métodos.Esmásrápida debidoa la altaconcentraciónde calor que se generay por lotanto produce menosdistorsiónenlaunión. En algunoscasosse utilizan electrodosfusibles,que sonlosmetalesde aportación,enformade varillasrecubiertasde fundenteodesnudas;enotroscasosse utilizaunelectrodorefractariode volframioyel metal de aportaciónse añade aparte.Los procedimientosmásimportantesde soldaduraporarco soncon electrodorecubierto,conproteccióngaseosayconfundente enpolvo. Soldaduraporarco con electrodorecubierto En este tipode soldadurael electrodometálico,que esconductorde electricidad,estárecubierto de fundente yconectadoa lafuente de corriente.El metal asoldarestáconectadoal otro borne de la fuente eléctrica.Al tocarcon la puntadel electrodolapiezade metal se formael arco eléctrico.El intensocalordel arcofunde lasdospartesa uniry la punta del electrodo,que constituye el metal de aportación.Este procedimiento,desarrolladoaprincipiosdel sigloXX,se utilizasobre todoparasoldaracero. Soldaduraporarco con proteccióngaseosa
  • 22. Es la que utilizaungas para protegerlafusióndel aire de laatmósfera.Segúnlanaturalezadel gas utilizadose distingue entresoldaduraMIG,si utilizagasinerte,ysoldaduraMAG,si utilizaungas activo.Los gasesinertesutilizadoscomoprotecciónsuelenserargónyhelio;losgasesactivos suelensermezclascondióxidode carbono.Enamboscasosel electrodo,unavarilladesnudao recubiertaconfundente,se fundepararellenarlaunión. Otro tipode soldaduracon proteccióngaseosaeslasoldaduraTIG,que utilizaungas inerte para protegerlosmetalesdel oxígeno,comolaMIG, perose diferenciaenque el electrodonoes fusible;se utilizaunavarillarefractariade volframio.El metal de aportaciónse puede suministrar acercandouna varilladesnudaal electrodo. Soldaduraporarco con fundente en polvo Este procedimiento,envezde utilizarungaso el recubrimientofundente delelectrodopara protegerlaunióndel aire,usaun bañode material fundente enpolvodondese sumergenlas piezasa soldar.Se puedenemplearvarioselectrodosde alambre desnudoyel polvosobrante se utilizade nuevo,porloque esun procedimientomuyeficaz. Soldaduraaluminotérmica El calor necesarioparaeste tipode soldadurase obtiene de lareacciónquímicade unamezclade óxidode hierroconpartículas de aluminio muyfinas.El metal líquidoresultanteconstituye el metal de aportación.Se empleaparasoldarroturas y cortesenpiezaspesadasde hierroyacero,y esel métodoutilizadoparasoldarlosraíleso rielesde lostrenes. SOLDADURA POR PRESIÓN Este método agrupa todoslosprocesosde soldaduraenlosque se aplicapresiónsinaportaciónde metalespararealizarlaunión.Algunosprocedimientoscoincidenconlosde fusión,comola soldaduracongasespor presión,donde se calientanlaspiezasconunallama, perodifierenenque la uniónse hace por presiónysinañadirningúnmetal.El procesomás utilizadoesel de soldadura por resistencia;otrossonlasoldaduraporfragua (descritamásarriba),lasoldaduraporfriccióny otros métodosmásrecientescomo lasoldaduraporultrasonidos(véase Sonido). Soldaduraporresistencia Este tipode soldadurase realizaporel calentamientoque experimentanlosmetalesdebidoasu resistenciaal flujode unacorriente eléctrica.Loselectrodosse aplicanalosextremosde las piezas,se colocanjuntasa presiónyse hace pasar por ellasunacorriente eléctricaintensadurante un instante.Lazona de uniónde lasdos piezas,comoeslaque mayor resistenciaeléctricaofrece, se calientay funde losmetales.Este procedimientose utilizamuchoenlaindustriaparala fabricaciónde láminasyalambresde metal,yse adapta muybiena la automatización.
  • 23. El!proceso!de!fabricación!de!los!electrodos!para!la!soldadura!manual,!consiste!en!la!extrusión! de!una! mezcla!de! materiales,!7elementos!de!aleación,!formadores!de!escoria,!silicatos7,! que! conforman!el!recubrimiento,!alrededor!de!una!varilla!de!metal. Cada! tipo!de!electrodo,!sufre!un!tratamiento!térmico!de!secado,!a!diferente! temperatura,!en! función!de!sus!características!y! composición.!Estos!tipos!se!clasifican!normalmente!según! la!A.W.S.! (American!Welding!Society) El!empaquetado!standard!de!los!electrodos!en!cajas!de!cartón!y!bolsas!de!plástico,!no!consigue ! impedir!eficazmente,!el!que!estos!puedan!absorber!algo!de!humedad,!que!podrá!variar!en!func ión!del! clima!local!,!de!las!condiciones!de!almacenamiento,!del!tiempo!transcurrido!entre!la! fabricación!y!su! empleo,!etc. Los! fabricantes!!recomiendan!presecar!los!electrodos!antes!de!su!empleo!siguiendo! unas! pautas!que!varían! en!función!del!tipo!de!recubrimiento!y!del!limite!elástico!y!espesor! del!acero!a! soldar. ELECTRODOS! CELULOSICOS:!Estos!electrodos!requieren,!para!conseguir!condiciones! optimas!de! soldabilidad,!un!cierto!grado!de!humedad,!por!lo!que!no!es!aconsejable!el!secado!de!estos!mat eriales. ELECTRODOS)RUTILOS) Y)OXIDANTES:!Generalmente!si!su!almacenamiento!se!realiza!en! condiciones! normales!,!no!es!necesario!secar!este!tipo!de!electrodos.!No!obstante!si!se!observara! en!el! recubrimiento!un!contenido!excesivo!de!humedad!– cambio!del!color,!variación!del!comportamiento!
  • 24. del!arco7se!debería!realizar!un!secado!de!una!hora!a!100º7110º!C ELECTRODOS) BASICOS:!Estos!electrodos!usados!fundamentalmente!en!soldaduras!de!aceros! de!alta! resistencia,!deben!ser!en!principio!secados!en!hornos!/estufas!apropiados.!La!recomendación!e n!estos! casos!supondría!hacer!un!secado!de!al!menos!2!horas!a!350ºC. Estos!secados!pueden!repetirse!si!las!condiciones!así!lo! requiriesen,!pero!nunca!deben!superar!las!5! horas!en!total. Los!electrodos!una!vez!secados!se!deben!almacenar!a!120º7150ºC!!!! Electrodorevestidodeltipocelulósico,de altapenetraciónyresistencia,diseñadoparausocon corriente alternaocontinua.Presentaunarcoestable yuniforme congran facilidadenel encendidoyel reencendidodel electrodo,además,presentafácil remociónde escoria,puede soldarsobre superficiesligeramente oxidadas. El metal depositadosolidificaconrapidezloque le confiere facilidadpararealizarsoldadurasen todasposiciones. Es ideal para lasaplicacionesencarpinteríametálica. Clasificación AWS A5.1 / ASME-SFA 5.1 E6011 AnálisisQuímicodel Metal Depositado(valorestípicos) [%] C Mn Si 0,05 0,5 0,3 P S máx.máx. 0,020 0,020
  • 25. Mo Ni Cr Cu Otros - - - - - PropiedadesMecánicasdel Metal Depositado Tratamiento Térmico ResistenciaaLímite de ElongaciónEnergíaAbsorbida la Tracción Fluenciaen2'' ISO-V (-30°C) [MPa (psi)] [MPa(psi)] [%] [J] Sinmín. 430 mín.330 mín. tratamiento(60 000) (48 000) 22 30 Conservacióndel ProductoPosicionesde Soldadura • Mantenerenun lugarsecoy evitarP, H, Va,Sc. humedad. • Norequiere almacenamientobajo horno.1G 2G 3G 4G Parámetrosde SoldeoRecomendados Para corriente alterna(AC) ocontinua(DC):Electrodoal polopositivoDCEP [mm] 2,50 3,25 4,00 Diámetro [pulgadas] 3/32 1/8 5/32 Amperaje mínimo50 80 115 Amperaje máximo80110 150 Aplicaciones • Diseñadaexclusivamente paralasoldadurade uniónde acerosde bajocarbono:perfiles, ángulos, platinas,etc.enel sectorcerrajero.
  • 26. • Ideal paratrabajosde fabricaciónde CarpinteríaMetálicaengeneral yfabricaciónde estructuras livianas. • Se recomiendaparalafabricaciónde puertas,ventanas,portones,carrocerías,etc.con un límite de fluenciade 330MPa.