procesos de soldaduras
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PROCESOS DE SOLDADURAS
1. Soldadura por Arco
2. Soldadura por Resistencia
3. Soldadura por Gas y Oxi-combustible
4. Otros Procesos de Soldaduras por Fusion
5. Soldadura de estado solido
6. Calidad de Soldadura
7. Soldabilidad
Por: Ing. William Mendoza
Dos Categorias de Procesos de
Soldaduras
Soldadura por Fusion – la coalescencia se
lleva a cabo por la fusion de las dos partes que
se van a unir, en algunos casos agregando
material de relleno a la junta.
Ejemplo: soldadura por arco,soldadura de
puntos por resistencia, soldadura por gas
oxi-combustible.
Soldadura en estado solido - calor y/o
presion son usados para alcanzar la
coalescencia, pero ocurre sin fundir los
metales base y sin agregar metal de relleno.
Ejemplo: soldadura por forja, soldadura por
difusion, soldadura por friccion.
Soldadura por Arco
Un proceso de soldadura por fusion en el
cual la coalescencia de los metales se
alcanza por el calor de un arco electrico entre
un electrodo y la pieza.
La energia electrica de un arco produce
temperaturas ~ 10,000ºF (5500 ºC), lo
suficientemente caliente para fundir los
metales.
La mayoria de los procesos de soldadura por
arco añaden metal de relleno para aumentar
el volumen y la resistencia de la soldadura.
Que es un arco electrico?
Un arco electrico es una descarga de
corriente electrica que atraviesa un espacio
en un circuito.
Es sostenido por una columna de gas
ionizada (plasma) atraves del cual la
corriente fluye.
Para iniciar el arco en el proceso de AW, el
electrodo se pone en contacto con la pieza
y rapidamente se separa de la misma a una
distancia muy corta.
Un charco de metal fundido se forma cerca de la
punta del electrodo, y como el electrodo es
desplazado a lo largo de la junta, el charco de
soldadura fundido se solidifica.
Configuracion basica de un proceso de soldadura por
arco.
Soldadura por Arco
Electrodo
consumible o no
consumible
Direccion de avance
Porta - electrodo
Cable- electrodo
Maquina de soldar
Cable-pieza Coneccion Metal de soldadura
Pieza
Arco
Metal de
relleno
Dos tipos basicos de electrodos de
AW
Consumibles – consumidos durante el
proceso de soldadura.
Fuente de metal de relleno en soldadura
por arco.
No consumibles – no se consume durante el
proceso de soldadura.
El metal de relleno debe ser agregado por
separado.
Electrodos Consumibles
Formas de electrodos consumibles
Las longitudes de las varillas de soldaduras
son desde 9” hasta 18” y los diametros
desde 1/16” hasta 5/16” y deben ser
cambiados frecuentemente.
Alambres (electrodo) que pueden ser
alimentados de manera continua en
carretes con largas longitudes de alambre,
evitando asi interrupciones frecuentes.
En ambas formas, alambre (solido y tubular) y
varillas (desnudas o revestidas), son
consumidos por un arco agregados de manera
automatica o manual a la junta soldada como
metal de relleno.
Electrodos no Consumibles
Hechos de tungsteno el cual soporta la
fusion
Gradualmente reducidos durante la
soldadura (la vaporizacion es el principal
mecanismo)
Cualquier metal de relleno puede ser
suministrado mediante una alimentacion
por separado de alambre (automatica) o
varilla (manual) dentro del charco de
soldadura.
MÉTODO DE IDENTIFICACIÓN DE LOS ELECTRODOS DE
TUNGSTENO PARA EL PROCESO G.T.A.W SEGÚN A.W.S A5.12
CLASE DESIGNACIÓN COLOR DEL EXTREMO
E.W.P. ELECTRODO DE
TUNGSTENO PURO VERDE
EWTh1
ELECTRODO DE
TUNGSTENO 1%
TORIO AMARILLO
EWTh2
ELECTRODO DE
TUNGSTENO 2%
TORIO ROJO
EWTh3
ELECTRODO DE
TUNGSTENO 3%
TORIO AZUL
EWZr-1
ELECTRODO DE
TUNGSTENO 1%
ZIRCONIO MARRÓN
EWCe-2
ELECTRODO DE
TUNGSTENO 2%
CERIO ANARANJADO
EWLa-1
ELECTRODO DE
TUNGSTENO 1%
LANTANO NEGRO
EWG ELECTRODO DE
TUNGSTENO GRIS
Electrodos de Tungsteno no Consumibles
Mostrando su Identificación
Proteccion del Arco
A altas temperaturas en soldadura por arco
(AW), los metales reaccionan quimicamente
con oxigeno, nitrogeno, e hidrogeno
presente en el aire.
Las propiedades mecanicas de la
soldadura pueden ser seriamente
degradada por estas reacciones.
Para proteger la operacion, el arco debe
ser protegido del aire circundante en el
proceso de soldadura por arco (AW)
La proteccion del arco se logra mediante:
Gases de proteccion, como argon, helio,
CO2 o mezclas de los anteriores
Fundentes, revestimientos
Fundente
Una sustancia que previene la formacion de
oxidos y otros contaminantes en soldaduras,
o los disuelve para facilitar su remocion.
Provee una atmosfera protectora para la
soldadura.
Estabiliza el arco
Reduce las salpicaduras
Aporta elementos aleantes a la soldadura
Facilita la formacion de escorias
Controla la penetracion
Varios Metodos de Aplicacion del
Fundente
Vaciando el fundente granular sobre la
operacion de soldadura.
Electrodo revestido con material fundente
que se funde durante la soldadura para
proteger la operacion.
Electrodos tubulares en el cual el fundente
esta contenido en el nucleo y es liberado
cuando el electrodo es fundido.
Calentar e impregnar la varilla de fundente
contenido en un recipiente antes de soldar.
Fuentes de Energia en Soldadura por
Arco
Corriente Directa (DC) vs. Corriente Alterna
(AC)
Las maquinas de AC son menos costosas
para el comprador y operador, pero
generalmente estan restringidas para
materiales ferrosos.
Las maquinas de DC pueden ser usadas
en todos los metales y generalmente
conocidas por controlar mejor el arco.
Electrodos Consumibles para
Procesos de AW
Soldadura por Arco con Electrodos
Revestidos -S.M.A.W.-
Soldadura por Arco con Metal protegido por
Gas -G.M.A.W.-
Soldadura por Arco con Electrodo Tubular -
-F.C.A.W.-
Soldadura por Electrogas -E.G.W.-
Soldadura por Arco Sumergido -S.A.W.-
Soldadura por Arco con Electrodos
Revestidos (SMAW)
Usa un electrodo consumible que consiste en
una varilla metalica para relleno recubierta
con quimicos que suministran fundente y
proteccion.
Algunas veces llamada "stick welding"
Suministro de la fuente de energia, cables-
conecciones, y porta-electrodos.
SHIELDED METAL ARC WELDING
Soldadura por Arco con Electrodos
Revestidos -S.M.A.W.-
Gas de proteccion
del revestimiento
del electrodo
Direccion de avance
Electrodo consumible
Revestimiento del electrodo
Escoria
Metal de
soldadura
solidificado
Metal base Metal de soldadura fundido
Soldador ejecutando
trabajos de soldadura
con el proceso SMAW
Soldadura por Arco con Electrodos
Revestidos -S.M.A.W.-
Aplicaciones del Proceso SMAW
Usado para aceros, aceros
inoxidables, acero de fundicion, y
ciertas aleaciones no ferrosas.
No se usa o muy poco en aluminio y
sus aleaciones, aleaciones de cobre,
y titanio.
Soldadura por Arco con Electrodo Desnudo
Continuo y Proteccion de Gas -GMAW-
Usa un electrodo consumible en forma de alambre
enrollado en una bobina y la proteccion realizada
mediante la covertura del arco con un gas atraves
de la boquilla.
El electrodo-alambre es alimentado
automaticamente y de forma continua desde un
carrete atraves de la pistola de soldar.
Los gases de proteccion incluyen gases inertes
tales como Ar y He para soldar aluminio, y gases
activos tales como el CO2 para soldar aceros.
Electrodo-alambre desnudo mas la proteccion de
los gases eliminan la escoria de la soldadura - no
requiere esmeril manual ni limpieza de escoria.
GAS METAL ARC WELDING
Soldadura por Arco con Electrodo Desnudo
Continuo y Proteccion de Gas –GMAW-
Alimentado desde la bobina
Gas de proteccion
Direccion de avance Electrodo-alambre
Boquilla
Gas de proteccion
Metal de soldadura
solidificado
Metal base Metal de soldadura fundido
Ventajas de GMAW sobre SMAW
Mejor tiempo-arco debido al electrodo-
alambre continuo.
Los electrodos deben ser cambiados
periodicamente en SMAW
Mejor uso del electrodo como metal de
relleno que el proceso SMAW
Los extremos(recortes) de los electrodos
no se pueden usar en el proceso SMAW
Mayor velocidad de deposicion
Elimina los problemas de remocion e
inclusiones de escorias
Puede ser rapidamente automatizado
Soldador realizando trabajos de
soldadura con el proceso GMAW
Soldadura por Arco con Electrodo Desnudo
Continuo y Proteccion de Gas –GMAW-
Soldadura por Arco con Electrodo Tubular
(FCAW)
Adaptacion del proceso SMAW, para superar
las limitaciones de los electrodos
revestidos.
El electrodo es un consumible continuo
tubular (enrollado en bobina) que contiene
fundente y otros ingredientes (elementos
aleantes) en su nucleo.
Dos tipos:
FCAW auto protegido- incluye en el
nucleo compuestos que producen gases
de proteccion.
FCAW protegido por gas – usa
adicionalmente gas de proteccion.
FLUX CORED ARC WELDING. Con presencia o ausencia de gas de
proteccion suministrado externamente se diferencia de dos
clases: (1) auto-protegido, en el cual el nucleo provee
ingredientes para la proteccion, y (2) protegido con gas, el cual
usa gas de proteccion externo.
Soldadura por Arco con Electrodo
Tubular -F.C.A.W.-
Alimentado desde la bobina
Gas de proteccion Electrodo- alambre tubular
Nucleo con fundente
Direccion de avance
Gas de proteccion opcional
Arco
Metal base Metal fundido de
soldadura
Metal de soldadura
solidificado
Boquilla opcional
Tubo – guía
Escoria
Soldadura por Electrogas (EGW)
Usa un electrodo consumible continuo, electrodo-
alambre tubular o alambre solido desnudo con
suministro de gas de proteccion externo
cualquiera de los dos, y moldes para contener
el metal fundido.
Cuando el electrodo-alambre con nucleo de
fundente se usa y no se suministra proteccion
de gas externa, entonces es un caso particular
del proceso FCAW autoprotegido.
Cuando el electrodo-alambre solido desnudo
se usa con gases de proteccion de una fuente
externa, entonces es un caso particular del
proceso GMAW.
Electrogas welding :Usa un electrodo-alambre con
nucleo de fundente interno: (a) Visto de frente sin molde
para mejor claridad, y (b) Visto de lado mostrando los
moldes a ambos lados.
Soldadura por Electrogas (EGW)
Alimentado con electrodo-
alambre con nucleo de fundente
Escoria fundida
Metal de soldadura fundido
Metal de soldadura solidificado Salida de agua
Metal
base
Movimiento del cabezal
de la soldadura
ascendente Moldes a ambos
lados
Entrada del agua
de enfriamiento
Soldadura por Arco Sumergido (SAW)
Usa un electrodo-alambre solido desnudo
continuo consumible, con proteccion del
arco proporcionado por una covertura de
un fundente granular.
El electrodo-alambre es alimentado de
manera automatica desde una bobina.
El fundente se introduce en la junta
ligeramente delante del arco por gravedad
desde una tolva.
El arco se sumerge completamente bajo
el fundente, evitando chispas,
salpicaduras, y radiacion.
Submerged arc welding.
Soldadura por Arco Sumergido (SAW)
Fundente granular de
la tolva
Direccion de avance
Electrodo
consumible Sistema de vacio para
recuperar el fundente
Manto de
fundente
granular
Escoria (fundente
solidificado)
Metal de soldadura
solidificado
Metal de soldadura fundido Fundente fundido
Metal base
Aplicaciones y Productos SAW
Para fabricacion de aceros de formas
estructurales (por ejemplo vigas-I).
Para soldaduras de ranura en tubos de gran
diametro, tanques, recipientes a presion y
construcciones navales.
Componentes soldados para maquinarias
pesadas.
Para la mayoria de los aceros (excepto
aceros de alto contenido de carbono)
No es bueno en materiales no ferrosos.
Procesos de Soldadura con Electrodos
no Consumibles
Soldadura por Arco con Electrodo de
Tungsteno y Proteccion de Gas G.T.A.W.
Soldadura por Arco Plasma P.A.W
Soldadura por Arco de Carbono C.A.W.
Soldadura de Esparragos S.W.
Soldadura por Arco con Electrodo de
Tungsteno y Proteccion de Gas (GTAW)
Usa un electrodo de tungsteno no consumible
y un gas inerte para proteger el arco.
El punto de fusion del tungsteno = 3410C
(6170F).
Denominado en Inglaterra (TIG) welding
Denominado en Alemania "WIG welding"
Se usa con o sin metal de relleno
Cuando se usa metal de relleno, este se
agrega al charco de la soldadura atraves
de una varilla en forma manual o alambre
de manera automatica.
Aplicaciones: mas comunes aluminio y
aceros inoxidables.
Gas tungsten arc welding.
Soldadura por Arco con Electrodo de
Tungsteno y Proteccion de Gas -GTAW
Electrodo de tungsteno
no consumible
Gas de proteccion
Boquilla de gas Direccion de avance
Gas de proteccion Punta del electrodo
Metal de soldadura solidificado
Metal base Metal de soldadura fundido
Proceso de Soldadura GTAW
Ventajas y Desventajas del Proceso GTAW
Ventajas:
Alta calidad de soldaduras para
aplicaciones apropiadas.
Sin salpicaduras debido a que no existe
metal de relleno atraves del arco.
Poca o sin limpieza post soldadura
debido a que no hay fundentes.
Desventajas:
Generalmente mas lento y mas costoso
que los procesos de soldadura por arco
con electrodos consumibles.
Soldador realizando
trabajos de soldadura con el
proceso GTAW
Soldadura por Arco con Electrodo de
Tungsteno y Proteccion de Gas –GTAW-
Soldadura por Arco Plasma (PAW)
Forma especial del proceso GTAW en el cual
un arco de plasma constreñido es dirigido
hacia el area de la soldadura.
El electrodo de tungsteno esta contenido
dentro de una boquilla que enfoca un chorro
de alta velocidad de gas inerte(argon) dentro
de la zona del arco para formar una alta
velocidad, un chorro de arco plasma
intensamente caliente.
La temperatura del gas ionizado (plasma)
alcanza 28,000C (50,000F), debido a la
constriccion del arco, produce un chorro de
plasma de pequeño diametro y muy alta
densidad de energia.
Plasma arc welding (PAW).
Soldadura por Arco Plasma -P.A.W.-
Electrodo de tungsteno Gas plasma
Gas de proteccion
Direccion de avance
Chorro de plasma
Metal base
Gas de proteccion
Metal de soldadura
solidificado
Metal de soldadura fundido
Ventajas/ Desventajas de PAW
Ventajas: Buena estabilidad del arco
Mejor control de la penetracion que otros procesos de
soldadura por arco AW
Altas velocidades de avance
Excelente calidad de soldadura
Puede ser usado en la mayoria de los metales
Desventajas: Alto costo del equipo
Mayor tamaño de la boquilla que otros procesos AW
Tendencia a restringir el acceso a ciertas juntas.
Soldadura por Resistencia (RW)
Un grupo de procesos de soldadura por fusion
que usa una combinacion de calor y presion
para llevar a cabo la coalescencia.
El calor es generado mediante la resistencia
electrica para que la corriente fluya en la
junta que se va a soldar.
El proceso principal de RW es el proceso de
soldadura de puntos por resistencia (RSW).
Resistance welding,
Muestra los componentes
en soldadura de puntos, el
proceso principal en el
grupo RW .
Soldadura por Resistencia RW
Fuerza
Corriente Electrodo
Punto de soldadura
Electrodo
Fuerza
Laminas metalicas
Ventajas y Desventajas de RW
Ventajas:
No se requiere metal de relleno
Es posible alta velocidad de produccion
Se presta para la mecanizacion y automatizacion
Bajo nivel de destrezas del operador comparado
con el proceso de soldadura por arco
Buena exactitud y confiabilidad
Desventajas:
Alto costo inicial del equipo
Limitado para juntas a solape en la mayoria de
los procesos de soldadura por resistencia
Limitaciones en aluminio y cobre
Componentes en el Proceso de Soldadura
de Puntos por Resistencia RSW
Partes a soldar (usualmente laminas
metalicas)
Dos electrodos opuestos
Significa la aplicacion de presion para
presionar las partes entre los electrodos
El suministro de energia desde el cual una
corriente controlada puede ser aplicada
para un tiempo especifico.
Soldadura de Puntos por Resistencia (RSW)
Proceso de soldadura por resistencia en el cual la
fusion de las superficies en contacto en una junta a
solape se alcanza mediante electrodos opuestos.
Usado para unir laminas de metal delgadas usando
una serie de puntos de soldaduras
Usado ampliamente en produccion en masa de
automoviles, aparatos, muebles de metal, y otros
productos hechos de laminas de metal
Tipicamente un vehiculo tiene ~ 10,000
soldaduras de puntos
La produccion anual de automoviles en el mundo
se mide en decenas de millones de unidades.
(a) Ciclo de soldadura de puntos, (b) grafica de fuerzas de presion y ciclo de la corriente(1) partes insertadas entre los electrodos, (2) electrodos en contacto, fuerza aplicada, (3) paso de corriente, (4) se corta la corriente, (5) se separan los electrodos.
Ciclo del Proceso de Soldadura de
Puntos por Resistencia -R.S.W.-
Metal
fundido
Electrodo Fuerza
Punto
de
sold.
Fuerza e
intensidad i
Soldadura de Costuras por Resistencia
(RSEW)
Usa electrodos en forma de ruedas para
producir una serie de soldaduras de puntos
solapados a lo largo de una junta a solape
Puede producir juntas hermeticas contra
fugas de aire.
Aplicaciones:
Tanques de gasolina
Silenciadores de automoviles
Diversos recipientes de laminas de metal
Resistance seam welding (RSEW).
Soldadura de Costuras por
Resistencia -RSEW-
Partes de laminas de metal
Electrodo-rueda
Movimiento de la
junta al girar las
ruedas
Soldadura de Proyeccion por Resistencia
(RPW)
Un proceso de soldadura por resistencia en el
cual la coalescencia ocurre en uno o mas
pequeños puntos de contactos sobre las
partes.
Puntos de contactos determinados mediante
diseño de las partes a ser unidas.
Puede consistir en proyecciones,
estampados, o intersecciones localizadas
de las partes.
Resistance projection welding (RPW): (1) inicio de la operacion, las
partes entre contacto esta en proyeccion; (2) cuando la corriente
se aplica, porciones de metal similar a la soldadura de punto se
forman en las proyecciones.
Soldadura de Proyeccion por
Resistencia -RPW-
Electrodo
Partes de
lamina de
metal
Proyeccion
Fuerza
Punto de
soldadura
Soldadura por Gas Oxi-Combustible(OFW)
Grupo de operaciones de soldadura por fusion
que queman varios gases combustibles
mezclados con oxigeno.
OFW emplea diversos tipos de gases, la cual
es la distincion primaria entre los miembros
de este grupo.
El gas oxi-combustible tambien es usado en
llamas de sopletes de cortes para cortar y
separar planchas de metal y otras partes
El proceso mas importante de OFW es la
soldadura y corte por oxy-acetileno.
Soldadura por Oxi-Acetileno (OAW)
Soldadura por fusion desarrollada por la llama
de mas alta temperatura, de la combustion
del acetileno y el oxigeno.
La llama es dirigida por un soplete de
soldadura.
Se agrega algunas veces metal de relleno
Debe ser de composicion similar al del
metal base.
Varillas de relleno a menudo recubiertas
con fundentes para limpiar la superficie y
prevenir la oxidacion.
Operacion tipica del proceso oxy- acetylene
welding (OAW).
Soldadura por Oxi-Acetileno –OAW-
Direccion de avance
Varilla de relleno
Mezcla de
Punta del soplete de soldar
Llama
Metal de soldadura
solidificado
Metal de soldadura liquido
Metal base
Acetileno (C2H2)
El gas combustible mas popular entre el grupo
OFW debido a su capacidad de producir la
llama de mas alta temperatura mas que
cualquier otro - hasta 3480C (6300F)
Dos etapas de la reaccion quimica del
acetileno y el oxigeno:
Primera etapa de la reaccion (cono interno
de la llama):
C2H2 + O2 2CO + H2 + calor
Segunda etapa de la reaccion (envoltura
externa):
2CO + H2 + 1.5O2 2CO2 + H2O + calor
La maxima temperatura se alcanza en la
punta del cono interno, mientras la
covertura externa se extiende y protege la
superficie de la pieza de la atmosfera.
La llama de un soplete oxiacetileno indicando
las temperaturas alcanzadas.
Soplete Oxi-acetileno
Covertura externa
Pluma de acetileno
Cono interno
Gases Alternos para OFW
Metil-acetileno-Propadieno (MAPP) (5300ºF)
Hidrogeno (4600ºF)
Propileno ( 5200 ºF)
Propano ( 5000ºF)
Gas Natural (4000ºF)
Metano (4400ºF)
Otros Procesos de Soldadura por Fusion
Los procesos de soldadura por fusion FW que no
pueden ser clasificados como procesos
soldadura por arco, resistencia, u oxi-
combustible.
Usa tecnologia unica para desarrollar calor por
fusion
Las aplicaciones son tipicamente unicas.
Incluye procesos:
Soldadura por haces de electrones
Soldadura por rayos laser
Soldadura por electroescoria
Soldadura por termita
Soldadura por Haces de Electrones (EBW)
Proceso de soldadura por fusion en el cual el
calor para la soldadura es suministrado por
un chorro de electrones altamente
concentrado, de alta densidad que golpean
la superficie de la pieza.
La pistola de rayos de electrones opera a:
Alto Voltaje ( 10 to 150 kV tipico) para
acelerar los electrones.
La intensidad de la corriente del rayo es
baja (medida en miliamperios)
La energia en EBW no es excepcional, pero
la densidad de la energia si
Soldadura por Haces de Electrones (EBW)
Ventajas y Desventajas de EBW
Ventajas:
Soldaduras de alta calidad, perfil profundo y estrecho.
Zona afectada por el calor (haz) limitada, baja distorsion termica.
Altas velocidades de soldaduras
No requiere ni fundentes ni gases de proteccion
Desventajas:
Alto costo del equipo
Requieren preparacion y alineacion de la junta exacta.
Se requiere camara de vacio
Seguridad: EBW genera x-rays
Soldadura por Rayos Laser (LBW)
Proceso de soldadura por fusion en el cual la
coalescencia es alcanzada por la energia de
un rayo de luz amplificado, por una
radiacion electromagnetica estimulada
altamente concentrada, coherente, enfocada
en la junta.
Laser = “Amplificacion de la luz por una
emision de radiacion estimulada"
LBW normalmente desarrollada con gases
de proteccion para prevenir la oxidacion.
Metal de relleno usualmente no se usa.
Densidad de alta energia en una area
pequeña, asi que el LBW a menudo se usa
en partes pequeñas.
LBW vs. EBW
No se requiere camara de vacio para LBW
No se emiten rayos –X en LBW
Los rayos Laser pueden ser concentrados y
dirigidos por lentes opticos y espejos.
LBW no es capaz de realizar soldaduras
profundas y EBW produce soldaduras con alta
relacion ancho-profundidad.
Maxima profundidad de LBW= ~ 19 mm
(3/4pulgs.), considerando que la profundidad
con EBW = 50 mm (2 pulgs.)
Soldadura por rayos Láser (LBW)
Soldadura por Termita (TW)
Proceso de soldadura por fusion FW en el
cual el calor para la coalescencia es
producido por un metal fundido
supercaliente de una reaccion quimica de
termita.
Termita = Mezcla de polvos finos de Al y
Fe3O4 que producen una reaccion
exotermica cuando son encendidos.
Tambien usado como bomba incendiaria
El metal de relleno se obtiene del metal
liquido
El proceso es usado para unir, pero es mas
comun en fundiciones que en soldaduras
Fe3O4 + Al
Thermit welding: (1) Termita encendida; (2) se abre el crisol, el metal
supercaliente fluye dentro del molde; (3) el metal se solidifica para
producir la junta soldada.
Soldadura por termita T.W.
Acero
súper
caliente
de una
reaccion
termica
Escoria
Crisol
Molde
Escoria
Soldadura
Mecanismo de vaciado
Aplicaciones de TW
Uniones de rieles en vias ferreas
Reparaciones de grietas en grandes
fundiciones de acero y forjas
La superficie de la soldadura es a menudo
lo suficientemente suave el cual no requiere
acabado adicional.
Soldadura por Estado Solido (SSW)
La coalescencia de la superficie de las
partes se logra por:
Solo presion , o
Calor y Presion
Si se usa ambos calor y presion, el
calor no es suficiente para fundir las
superficies de la junta.
Para algunos procesos de SSW , el
tiempo tambien es un factor.
No se agrega metal de relleno
Cada proceso de SSW tiene su propia
forma de crear un enlace en las superficies
de contacto.
Resultados Satisfactorios en SSW
Factores esenciales para que una
soldadura en estado solido sea exitosa es
que las dos superficies preparadas para
soldar esten:
Muy limpias
En contacto fisico muy intimo con cada
uno para permitir el enlace atomico.
Ventajas de SSW sobre los procesos FW
Si no hay fusion, entonces no hay zona
afectada por el calor, asi que el metal
alrededor de la junta retiene sus
propiedades originales.
Muchos procesos de SSW producen juntas
soldadas que unen completamente la
interfase de contacto entre las dos partes
antes que puntos visibles o costuras.
Algunos procesos de SSW pueden ser
usados para unir metales disimiles, sin
tener que preocuparse acerca de puntos de
fusion relativos, expansion termica, y otros
problemas que se presentan en FW.
Procesos de Soldaduras por Estado Solido
Soldadura por Forja
Soldadura en Frio
Soldadura por Laminado
Soldadura por Presion y Calor
Soldadura por Difusion
Soldadura por Explosion
Soldadura por Friccion
Soldadura por Ultrasonido
Soldadura por Forja
Proceso de soldadura en el cual los
componentes que van a ser unidos se
calientan a un rango de temperatura de
trabajo en caliente y entonces son forjados
juntos a la vez mediante martillado o medios
similares.
Trascendencia historica en la evolucion de la
tecnologia manufacturera.
El proceso data de aproximadamente
1000 A.C., cuando los herreros
aprendieron a soldar dos piezas de metal.
De menor importancia comercial en la
actualidad a excepcion por sus variantes
Soldadura por Laminado (ROW)
Un proceso de soldadura por SSW en el cual se
aplica una presion suficiente para causar
coalescence por medio de rodillos,
cualquiera de los dos con o sin calor externo.
La variacion de cualquiera de los dos
procesos de soldadura, por forja o soldadura
en frio, dependen si se calientan las partes
antes del proceso.
Si no se aplica calor externo, se llama
soldadura por laminado en frio.
Si se aplica calor, se llama soldadura por
laminado en caliente.
Roll welding (ROW).
Soldadura por Laminado
Soldadura
Partes soldadas Partes a soldar
Rodillos
Aplicaciones de Soldadura por Laminado
Soldadura de revestimiento (surfacing weld)
con acero inoxidable en acero suave o de
baja aleacion para mejorar la resistencia a la
corrosion.
Bandas bimetalicas para medir temperatura.
Monedas "Sandwich" para la casa de la
moneda U.S
Soldadura por Difusion (DFW)
Es un proceso de SSW que usa calor y
presion, usualmente en una atmosfera
controlada, con tiempo suficiente para la
difusion y la coalescencia ocurra.
Temperaturas 0.5 Tm
La deformacion plasticas en las superficies
es minima.
Mecanismo de coalescencia primario es
difusion por estado solido.
Limitacion: tiempo requerido para la
difusion puede oscilar de segundos a
horas.
Aplicaciones de Soldadura por Difusion
DFW
Union de metales refractarios y de alta
resistencia en la industria aeroespacial y
nuclear.
Puede ser usado para unir cualquiera de los
metales semejantes y disimiles.
Para unir metales disimiles, una capa de
relleno de metal diferente es amenudo
intercalada entre los metales base para facilitar
la difusion.
Soldadura por Explosion (EXW)
Un proceso de soldadura de SSW en el cual una
coalescencia rapida de dos superficies
metalicas es causada por la energia de un
explosivo detonado.
No se usa metal de relleno
No se aplica calor externo
No ocurre difusion – el tiempo es demasiado
corto
La union es metalurgica, combinada con un
entrelazado mecanico que resulta de un rizado
o interfase ondulada entre los metales.
Comunmente usado para unir dos metales disimiles,
en particular para revestir un metal en la superficie
de un metal base, sobre grandes areas.
Explosive welding (EXW): (1) instalacion en la
configuracion paralela, and (2) durante la
detonacion de la carga explosiva.
Soldadura por Explosion EX.W
Detonador
Abertura
Explosivo
Amortiguador
Plancha móvil
Plancha posterior
Yunque Soldadura
Plancha
móvil
Explosión
Plancha
posterior
Expulsion de
la pelicula
superficial
Soldadura por Friccion (FRW)
Proceso de soldadura por estado solido SSW
en el cual la coalescencia se logra mediante
calor por friccion combinado por presion.
Cuando se lleva a cabo de manera apropiada,
no ocurre la fusion en la superficie de
empalme.
Usados normalmente sin metal de relleno,
fundente, o gases de proteccion.
El proceso protege una HAZ estrecha.
Puede ser usado para unir metales disimiles.
Proceso comercial ampliamente usado, facil
de automatizar y produccion en masa.
Friction welding (FRW): (1) Mandril rotando, sin contacto; (2) partes
llevadas a hacer contacto para generar calor por friccion; (3) la
rotacion se detiene y se aplica la presion axial; y (4) se forma la
soldadura.
Soldadura por Friccion FRW
Mandril rotatorio Mandril sin rotación
Movible
axialmente
Partes
llevadas a
hacer
contacto
para
desarrollar
la friccion
La rotación
se detiene
mientras se
aplica la
fuerza Formacion de la soldadura
Fuerza
axial
aplicada
Aplicaciones / Limitaciones de FRW
Aplicaciones:
Ejes y partes tubulares
Industrias: automotriz, aviacion, equipos
agricolas, petroleo y gas natural
Limitaciones:
Al menos una de las partes debe ser
rotacional
Flash must usually be removed
El aplastamiento reduce la longitud de las
partes (el cual debe ser tomado en
consideracion en el diseño del producto).
Soldadura por Ultrasonido (USW)
Se mantienen los dos componentes firmes, esfuerzos de
corte oscilatorio de frecuencia ultrasonica se aplican a
la interfase para provocar la coalescencia.
El movimiento oscilatorio desprende cualquier pelicula
superficial para permitir contacto intimo y fuerte enlace
metalurgico entre las superficies.
Aunque el calentamiento de las superficies ocurra, las
temperaturas son muy bajas Tm
No se usa metales de relleno, fundentes o gases de
proteccion.
Limitado generalmente para juntas a solape sobre
materiales blandos tales como aluminio y cobre.
Ultrasonic welding (USW): (a) Instalacion general para
una junta a solape; y (b) Esquema de la soldadura
realizada.
Soldadura por Ultrasonido U.S.W.
Transductor
ultrasónico
Partes a ser
soldadas
Yunque
Masa Fuerza
descendente
Movimiento
vibratorio
Yunque
Aplicaciones de Soldadura por Ultrasonido
USW
Terminaciones alambricas y empalmes
en la industria electrica y electronica
Elimina la necesidad de usar uniones
blandas(soldering).
Ensamblaje de paneles de laminas de
aluminio.
Soldadura de tubos a laminas en paneles
solares.
Ensamblaje de pequeñas partes en la
industria automotriz.
Soldabilidad
Es la capacidad de un metal o combinacion de
metales a ser soldado en una estructura
diseñada apropiada, y que por las juntas
soldadas resultantes posea propiedades
metalurgicas requeridas para desempeñarse
satisfactoriamente en un servicio deseado.
La buena soldabilidad de caracteriza por:
Facilidad con el cual un proceso de
soldadura se lleva a cabo.
Ausencia de defectos de soldaduras
Resistencia aceptable, ductilidad, y
tenacidad en la junta soldada.