soldadura en estado solido

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDA NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL NCLEO SUCRE

PROCESOS COMUNES DE SOLDADURA

Presentado por: Bou Carlos Mago Francis Nez Jess

Profesor: Ing. Manuel Garca

Cumana, 06 de Junio del 2012

INTRODUCCIN La unin difiere de los procesos previamente discutidos en que toma las piezas producidas por medio de otros procesos unitarios y las articula en una pieza ms compleja; por lo tanto, tambin se podra considerar como un mtodo de ensamble. El producto puede reemplazar a una pieza que habra sido fabricada a travs de otras tcnicas (por ejemplo, el bastidor fundido de una mquina herramienta es reemplazado por uno soldado) o ser de una clase que se produce slo mediante procesos de unin (por ejemplo. una carrocera integral o un radiador automotrices, o un cuadro de bicicleta). Aunque la mayora de los mtodos de unin se practican en metales tambin se pueden unir cermicos y polmeros por medio de tcnicas similares. Algunas uniones son puramente mecnicas; dentro de esta categora, los dispositivos que establecen uniones semipermanentes (como tornillos y pernos) son adecuadamente considerados como medios de ensamble. Nuestro anlisis se enfoca en los procesos unitarios; de ah que nos concentremos en los mtodos para establecer uniones permanentes. Tenemos mucho en que basamos. Los mtodos de unin mecnica se derivan de los procesos de trabajo de metal, las tcnicas de estado slido se basan en la adhesin y en la deformacin, las soldaduras de fusin estn relacionadas con los procesos de fundicin, y los procesos lquidos/slidos recurren a las tecnologas de solidificacin, adhesin y de polmeros. Sin embargo, existen diferencias sustanciales en la forma en que se llevan a cabo estos procesos, y tales diferencias sern el centro de nuestra atencin. Donde sean aplicables, los procesos se identificarn por los nombres y abreviaciones dadas por la American Welding Society. Los procesos de unin a menudo exigen una habilidad considerable. Los humos dainos, los altos voltajes elctricos y las altas temperaturas requieren proteccin del operador. Por estas razones, y tambin para mayor productividad, los esfuerzos tienen como objetivo minimizar la participacin del operador, y se indicarn las oportunidades para la mecanizacin (control de la maquinaria por lazo abierto) y automatizacin real (control de lazo cerrado, sin o con inteligencia artificial).

SOLDADURAS HETEROGENEAS O DE ALEACION Se efecta entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportacin: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportacin. Puede ser blanda o fuerte.

SOLDADURA FUERTE En general, los metales de aporte de punto de fusin ms alto proporcionan mayor resistencia, pero la temperatura elevada de soldado puede afectar la resistencia del metal base. Al soldar acero con cobre, la separacin es cero o incluso negativo; con otros materiales, la soldadura procede con una separacin que es comnmente pequea y positiva. Con aleaciones de aluminio o magnesio, el punto de fusin del metal de aporte es cercano al del metal base, de ah que no se utilice el calentamiento por induccin. Pequeas adiciones de Mg a las aleaciones de aluminio son benficas, ya que el Mg acta como un reductor (captura el oxgeno) y modifica la pelcula de xido. A menudo el material de aporte se aplica como un revestimiento de 5 a 10% del espesor a uno o ambos lados de una lmina (una aleacin de Al-Si para aluminio, Cu para acero y acero inoxidable). El carbono superficial evitara la humectacin de los hierros fundidos y se debe eliminar mediante un tratamiento electroltico o por un bao de las piezas en sal fundida. Las temperaturas mayores aceleran la oxidacin; por lo tanto, los fundentes tienen que ser ms agresivos. stos se componen de boratos, fluoruros, cloruros y materiales similares en varias proporciones. Hechos a la medida para aplicaciones especficas, aseguran uniones perfectamente humectadas. En la soldadura al vaco, la presin en el horno se reduce para evitar la oxidacin y, en algunos casos, no se necesita fundente. Hornos especialmente construidos permiten el desengrasado por vaporizacin previo a la iniciacin del proceso de soldadura al vaco. La soldadura por inmersin deriva el calor de la inmersin del ensamble en sal fundida. La rapidez de calentamiento es alta y la sal puede realizar la funcin fundente. La soldadura fuerte amplia difiere de la soldadura fuerte normal en que una separacin mucho ms ancha se rellena con el metal de aporte (principalmente latn) con la ayuda de un soplete, y as la accin capilar no tiene ninguna funcin. Adems del ensamble, tambin se usa para reparaciones de fundiciones de acero e hierro. La soldadura fuerte por difusin

difiere de la soldadura por difusin en que una capa lquida se forma mientras ocurre la difusin. El enfriamiento controlado de los ensambles soldados con soldadura fuerte es necesario para asegurar la rpida solidificacin, pero sin causar la distorsin del ensamble o el agrietamiento de la unin.

SOLDADURA BLANDA Las uniones realizadas con soldadura blanda son de menor resistencia que las hechas con soldadura fuerte, pero las piezas se pueden unir sin exponerlas a calor excesivo. La temperatura menor hace una buena humectacin ms crtica que en la soldadura fuerte. Por lo tanto, la preparacin superficial por medios mecnicos y qumicos y el uso de fundentes son esenciales. El metal de aporte (soldadura) se elige en referencia a los diagramas relevantes de fase. La solubilidad slida es un signo de buena humectacin, aunque la presencia de pelculas superficiales modifica en gran medida el comportamiento. Una superficie que aparenta estar recubierta uniformemente por la soldadura an se puede deshumectar al recalentar. As, la soldabilidad es una propiedad tecnolgica que slo se puede determinar experimentalmente. Los metales preciosos y el cobre se sueldan fcilmente; el hierro y el nquel requieren fundentes ms agresivos; los xidos tenaces de aluminio y cromo dificultan la soldadura de las aleaciones de aluminio y de los aceros al alto cromo. El hierro fundido, el titanio, el magnesio y los cermicos (incluyendo el grafito) requieren prechapado.

SOLDADURAS HOMOGENEAS O AUTOGENAS Los materiales que se sueldan y el metal de aportacin, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilnica, elctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportacin, las soldaduras homogneas se denominan autgenas.

Por soldadura autgena se entiende aqulla que se realiza sin metal de aportacin, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusin de los mismos; as, al enfriarse, forman un todo nico.

SOLDADURA EN ESTADO SOLIDO (SOLDADURA POR PRESION) Aunque en teora no se requiere presin para unir superficies perfectamente acopladas y limpias, en la prctica es necesaria una presin normal para asegurar la adaptacin de las superficies en contacto y para romper las pelculas superficiales. El calor no es una parte esencial del proceso bsico de unin, pero el ablandamiento de los materiales promueve el contacto ntimo y la difusin de tomos ayuda a lograrla. Sin embargo, la difusin es inaceptable cuando dos metales dismiles forman compuestos intermetlicos que vuelven frgil a la unin. En principio, se pueden unir dos materiales cualesquiera y, en efecto, la unin de estado slido a menudo se aplica cuando otras tcnicas fallan. No obstante, las mejores uniones se obtienen entre metales cuando existe registro atmico (es decir, los tomos de dos componentes estn similarmente espaciados y cristalizan en la misma estructura de red). Esto significa que los metales se unen mejor con ellos mismos y con otros, con los que forman soluciones slidas. Dentro de este tipo de soldaduras estn:

Soldadura en fro (CW) El trmino soldadura enfro (CW) se usa ampliamente para describir el procesamiento a temperatura ambiente. 1. La soldadura de traslapo se basa en una expansin de 50 a 90% de las superficies cuando se introducen penetradores en la lmina que se va a unir (Fig. 18-4a). Los hombros en los penetradores limitan la distorsin y promueven la soldadura. 2. La soldadura a tope de alambres establece la unin recalcando los extremos del alambre para causar expansin de la superficie (Fig. 18-4b). La soldadura se refuerza an ms cuando se da un giro. 3. La unin con rodillos o soldadura con rodillos (ROW) (Fig. 18-4c) es altamente efectiva porque las grandes reducciones (de 50 a 80% en una sola pasada) resultan en gran

extensin y rompimiento de las pelculas superficiales. La unin se puede evitar localmente depositando un agente de separacin (aislamiento), como grafito o un cermico, en un patrn predeterminado. Luego, la inflacin por aire o fluido presurizado produce piezas como las placas del evaporador del refrigerador (Fig. 18-4d). 4. En la soldadura por explosin (EXW), la unin se establece a travs de la deformacin intensa de la interfase. Una esterilla explosiva se coloca encima de la lmina o placa de revestimiento (la placa mvil), mantenida a una distancia crtica de la superficie del material base (Fig. 18-5a). Cuando el explosivo es detonado desde un extremo, la presin desarrollada acelera la placa mvil en un ngulo respecto a la superficie. Bajo la intensa presin, se forma un chorro fluido que expulsa los contaminantes superficiales; el flujo turbulento resulta en la formacin de remolinos agudos o vrtices en la interfase (Fig. 185b). En muchos casos no hay fusin, pero la combinacin de la adhesin y del entrelazado mecnico asegura una unin fuerte. La tcnica se utiliza para revestir placas grandes para la industria qumica y tambin para la expansin in situ de tubos para formar los cabezales de calderas y condensadores tubulares. 5. En la soldadura ultrasnica (USW) se induce un movimiento relativo de la interfase mediante vibracin tangencial (Fig.