Download Soldadura: Procesos - Departamento de Ingeniería de Materiales y

Ingeniería de los Sistemas de Producción
Soldadura: Procesos
Rosendo Zamora Pedreño
Dpto. Ingeniería de Materiales y Fabricación
rosendo.zamora@upct.es
Índice
Procesos de Soldadura
1. Soldadura por Combustión (autógena)
2. Soldadura por Arco
3. Soldadura por Resistencia
4. Soldadura Heterogénea
5. Otros procesos de soldadura
2
1
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Fundamento: Proceso: por fusión.
Energía: combustión de un gas.
Composición mezcla combustible:
Oxigeno + (Metano, propano y fundamentalmente acetileno C2H2)
Soldadura oxiacetilénica OAW (Oxyacetylene Welding)
3100 oC.
*2
3
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Zonas de la llama oxiacetilénica
• Dardo
• Zona reductora
• Penacho
4
2
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Tipos de llama:
Reductora
• Exceso de Acetileno
• Combustión irregular penacho blanco y alargado
• El exceso de C carbura el metal
• Acero sin metal de aporte
Neutra
•Dardo de color Verdoso ‐ Blanco bien definido.
•Uso habitual
5
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Tipos de llama:
Oxidante
•Exceso de Oxígeno
•Dardo Azul y corto
•Penacho inexistente (se queman los gases)
•Malas propiedades mecánicas
6
3
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Tipos de llama:
*6
7
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Protección:
Uso de fundentes:
• deshacen los óxidos superficiales
• protegen de la oxidación
•Para materiales férreos: mezclas a base de bórax, bicarbonato sódico, sílice y sosa.
•Para Cu y sus aleaciones: mezclas a base de bórax, ácido bórico y cloruros y fosfato sódico.
•Para Al y sus aleaciones: mezclas a base de sulfato sódico, cloruros de sodio, de potasio y magnesio, y fluoruros de potasio y sodio.
8
4
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Métodos de soldeo
A izquierdas (clásico):
• La varilla va por delante del soplete
• La llama precalienta el material a soldar
• Inconveniente: empuja al metal en el sentido de trabajo lo que dificulta la penetración
*7
9
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Métodos de soldeo
A derechas:
• La varilla va por detrás del soplete
• Facilita la penetración
• Se obtiene mayor velocidad de soldeo y cordones más estrechos
*7
10
5
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Equipo:
Barato y de fácil transporte
*7
11
1.‐ Soldadura por Combustión
1. Soldadura por Combustión (autógena)
Aplicación:
Cualquier metal de uso industrial: aceros al carbón, aleados e inoxidables, cobre y sus aleaciones, aluminio y sus aleaciones, magnesio y sus aleaciones.
Utilización restringida. Se usa cuando hay problemas de accesibilidad. Está siendo desplazada por la soldadura por arco.
Problemas:
•Impurezas en el baño
•Difícil automatización
•Tasa de deposición es baja
12
6
Procesos de Soldadura
1. Soldadura por Combustión (autógena)
2. Soldadura por Arco
3. Soldadura por Resistencia
4. Soldadura Heterogénea
5. Otros procesos de soldadura
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2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Arco eléctrico:
efecto producido cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica y en radiación electromagnética al pasar a través de un conductor gaseoso Es necesario que el gas sea conductor
Se ioniza (+) mediante una descarga.
El arco tiene forma cónica con vértice en la punta del electrodo y base en la pieza
14
7
2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Componentes del arco:
1.‐ Plasma: (10.000 ÷ 30.000 oC)
• Electrones: (‐)  (+). Energía cinética en calorífica.
• Iones metálicos: (+)  (‐)
• Átomos gaseosos: ionización y recombinación.
• Productos de la fusión de los metales: vapores, humos, escorias, etc.
2.‐ Llama 15
2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
En corriente continua podemos trabajar con polaridad:
• Directa: el negativo en el electrodo El calor se concentra en la pieza
• Inversa: el positivo en el electrodo El calor se concentra en el electrodo (mayor penetración)
*TIG
*2
16
8
2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Procedimientos de soldeo por arco
1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte (TIG Tungsten Inert Gas )
3.‐ Electrodo consumible y protección por gas inerte (MIG) o por gas activo (MAG) (Metal Inert Gas, Metal Active Gas).
4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
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2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Procedimientos de soldeo por arco
1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte (TIG Tungsten Inert Gas )
3.‐ Electrodo consumible y protección por gas inerte (MIG) o por gas activo (MAG) (Metal Inert Gas, Metal Active Gas).
4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
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9
2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
• Fusión de bordes de las piezas a unir
• Energía = arco eléctrico entre pieza y electrodo consumible revestido
• Proceso manual
• Protección: escoria y gas procedente del revestimiento
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2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Protección:
‐ Revestimiento del electrodo.
‐ Funciones:
•Eléctrica: Cebado del arco y estabilidad del arco
•Física: Evita contacto con O2, N2 y H2.
•Metalúrgica: mejorar características mecánicas.
‐Tipos de revestimiento: Ácido, Celulósico, Rutilo, Básico, Gran rendimiento.
20
10
2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Protección:
‐ Revestimiento del electrodo.
‐ Funciones:
•Eléctrica: Cebado del arco y estabilidad del arco
•Física: Evita contacto con O2, N2 y H2.
•Metalúrgica: mejorar características mecánicas.
‐Tipos de revestimiento: Ácido, Celulósico, Rutilo, Básico, Gran rendimiento.
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2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Básicos
Rutilo
22
11
2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Celulósicos
Ácidos
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2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Ej.: Denominación electrodos *2
24
12
2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Corriente:
•C.C. y C.A:
10 ÷ 500 A
•C.C. y electrodo conectado a +
•15 ÷ 45 V
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2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Campo de aplicación:
Casi todo tipo de acero: al carbono, inoxidables, débilmente aleados e incluso fundiciones de hierro, si bien en este caso el
rendimiento no es muy satisfactorio.
26
13
2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Ventajas e inconvenientes:
•Utilizable en todas posiciones
•Equipo económico y versátil
•Gran variedad de electrodos
•Difícilmente automatizable
•Costo total elevado (escoria y rendimiento)
•Abundante mano de obra
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2.‐ Soldadura por Arco
2.1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
Otros aspectos:
Importante seleccionar el procedimiento a seguir, corriente a utilizar, tipo de electrodo, limpieza de escoria entre pasadas y tratamiento térmico cuando sea necesario.
28
14
2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Procedimientos de soldeo por arco
1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte (TIG Tungsten Inert Gas )
3.‐ Electrodo consumible y protección por gas inerte (MIG) o por gas activo (MAG) (Metal Inert Gas, Metal Active Gas).
4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
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2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Procedimientos de soldeo por arco
1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte (TIG Tungsten Inert Gas )
3.‐ Electrodo consumible y protección por gas inerte (MIG) o por gas activo (MAG) (Metal Inert Gas, Metal Active Gas).
4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
30
15
2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Fundamento •Proceso: por fusión.
•Energía: arco eléctrico.
•Electrodo: no consumible •Gas inerte
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2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Fundamento •Proceso: por fusión.
•Energía: arco eléctrico.
•Electrodo: no consumible •Gas inerte
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2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Fundamento •Proceso: por fusión.
•Energía: arco eléctrico.
•Electrodo: no consumible •Gas inerte
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2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Electrodo:
•No se funde.
•Mantener el arco
•Acabado del extremo
•Material
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2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Tipos de electrodo Tugnsteno. Identificación AWS (BS6678)
‐La adición de 2% de torio permite una mayor capacidad de corriente, mejor
iniciación y estabilidad del arco.
‐Diámetros mas utilizados : 1,6 mm, 2,4 mm, 3,2 mm : largo estándar: 3"y 7".
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2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Metal de aporte:
•Soldadura con o sin metal de aporte
•Aporte manual o automático
•Composición química similar al metal base.
36
18
2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Protección:
•Gas o mezcla de gases.
•Composición en función de material y penetración.
‐ Argón: mayor penetración, (mayor densidad)
‐ Helio (poco en Europa): menor penetración.
‐ Mezclas (75% He + 25% Ar)
37
2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Corriente:
1.‐ C.C. y polaridad directa.(+ a la pieza):
•Redimiento térmico aceptable
•Mayor penetración
•Mayor duración del electrodo
2.‐ C.C. y polaridad inversa. (+ al electrodo):
•Menor rendimiento térmico y penetración
•Mayor baño de fusión
•Mayor calentamiento de electrodo
3.‐ Corriente alterna:
•Ventajas de las dos de continua
•Inconvenientes: cebado y estabilidad ‐ (alta frecuencia)
38
19
2.‐ Soldadura por Arco
2.2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte TIG
Tungsten Inert Gas
Campo de aplicación:
•Todas las aleaciones, preferible con metales difíciles de soldar. (Al, Mg, aceros al Cr‐Ni).
•Industria petróleo, nucleares, química…
•c.c. e inversa: Al, Mg y sus aleaciones
•c.a.: aleaciones ligeras
Ventajas e inconvenientes:
•Muy buena calidad de soldeo
•Caro (gas)
•Mano de obra especializada
39
2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Procedimientos de soldeo por arco
1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte (TIG Tungsten Inert Gas )
3.‐ Electrodo consumible y protección por gas inerte (MIG) o por gas activo (MAG) (Metal Inert Gas, Metal Active Gas).
4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
40
20
2.‐ Soldadura por Arco
2.3.‐ MIG / MAG
Fundamento (Metal Inert Gas, Metal Active Gas):
•Proceso: por fusión.
•Energía: arco eléctrico.
•Electrodo: hilo consumible •Gas inerte (MIG), Gas activo (MAG)
Metal de aporte: •Electrodo.
•Electrodo continuo.
•Regulación velocidad del hilo
41
2.‐ Soldadura por Arco
2.3.‐ MIG / MAG
Equipo MIG/MAG
42
21
2.‐ Soldadura por Arco
2.3.‐ MIG / MAG
Protección:
Mediante gas
MIG
‐ Argón puro ó con hasta 5% de O2
‐ Helio (U.S.A.) Más caro
‐ Mezclas pobres con gases activos mejoran penetración
MAG
‐ Atmósfera oxidante o reductora según el gas.
‐ Gases CO2, Argón + CO2, O2 + Argón
‐ CO2 Cordones con muchos poros debido a O2
‐ Para aceros al carbono y baja aleación
43
2.‐ Soldadura por Arco
2.3.‐ MIG / MAG
Corriente:
‐ C.C. con polaridad inversa (electrodo +) Electrodo mayor Tª
‐ Raramente c.a.
Campo de aplicación:
‐ MIG: Casi todos los metales y sus aleaciones
‐ MAG: Aceros al carbono con baja aleación.
Ventajas e inconvenientes:
•Ausencia de escoria
•Alimentación automática de hilo
•Flexibilidad de regulación
•Problemas gas e hilo automatizado
44
22
2.‐ Soldadura por Arco
2.3.‐ MIG / MAG
Algunos problemas típicos:
45
2.‐ Soldadura por Arco
2.‐ Soldadura por Arco
Procedimientos de soldeo por arco
1.‐ Electrodo revestido (SMAW Shielded Metal Arc Welding )
2.‐ Electrodo no consumible y protección de gas inerte (TIG Tungsten Inert Gas )
3.‐ Electrodo consumible y protección por gas inerte (MIG) o por gas activo (MAG) (Metal Inert Gas, Metal Active Gas).
4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
46
23
2.‐ Soldadura por Arco
2.4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
Fundamento:
•Proceso: por fusión.
•Energía: arco eléctrico sumergido en flux
•Electrodo: hilo consumible •Flux
Metal de aporte:
•Electrodo. •Su función: sostener el arco.
•Aporte continuo motorizado.
Esquema del proceso
47
2.‐ Soldadura por Arco
2.4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
Protección:
•Capa de granulado fusible (Flux o polvo de soldadura), cubre el arco y la zona de soldadura. •Genera gas protector y escoria.
Esquema de los elementos del equipo completo de soldeo
Carro SAW
48
24
2.‐ Soldadura por Arco
2.4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
Corriente:
•c.c. y c.a.
•c.c. y electrodo al positivo.
Campo de aplicación:
•Aceros al carbono, hasta 0,3% de C.
•Aceros al carbono y de baja aleación tratados térmicamente.
•Aceros al Cr‐Molibdeno
•Aceros inoxidables austeníticos
•Tuberías de acero en espiral.
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2.‐ Soldadura por Arco
2.4.‐ Arco sumergido (SAW Submerged Arc Welding ).
Ventajas e inconvenientes:
•Alta velocidad en posición sobremesa (chapas cilíndricas)
•Evita salpicaduras del arco
•Alimentación y recogida de flux
•Limitación de posiciones
50
25
Procesos de Soldadura
1. Soldadura por Combustión (autógena)
2. Soldadura por Arco
3. Soldadura por Resistencia
4. Soldadura Heterogénea
5. Otros procesos de soldadura
51
3.‐ Soldadura por Resistencia
Fundamento (Resistance Welding):
Energía: Corriente (efecto Joule) Presión
Q  I 2  R t
Fases:
1.‐ Período de presión (fase de posicionamiento)
2.‐ Período de soldeo
3.‐ Período de mantenimiento (fase de forja)
4.‐ Período de separación
52
26
3.‐ Soldadura por Resistencia
Protección:
•Materiales limpios de óxido, grasa y pinturas
•No necesita fundente
Electrodos:
•Cobre o cobre aleado
•Elevada conductividad térmica y eléctrica •Refrigeración
53
3.‐ Soldadura por Resistencia
Corriente:
•c.a.
•I= 1.000 ÷ 100.000 A •V= 1 ÷ 30 V
•F= 100 ÷ 500 kp
Campo de aplicación:
•Chapa fina a solape.
•No en fundición de hierro ni con aleaciones de Cu (debido a los óxidos y a la fragilidad de la fundición).
•Optimo para metales de elevada resistencia (aceros al carbono e inoxidables).
54
27
3.‐ Soldadura por Resistencia
Tipos:
•Por puntos
•Resaltes o protuberancias
•Por roldanas
•A tope
•Por chispa
55
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.1.‐ Por puntos
Características:
•Punto de soldadura de forma lenticular
•Preparación de juntas a solape
Campo de aplicación:
•Fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos y muebles metálicos.
•Espesores: 0,1 y 20 mm.; (en la práctica  8 mm)
•Proceso altamente automatizable.
56
28
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.1.‐ Por puntos
57
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.2.‐ Protuberancias
Características:
•Variación de la soldadura por puntos
•Resaltes se hacen antes de soldar con matrices
•Realización muchos puntos simultáneamente
•Electrodos de gran diámetro
•Grandes corrientes y mínimo número de ciclos de soldeo
58
29
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.2.‐ Protuberancias
Campo de aplicación:
•Soldadura de varillas cruzadas (rejas, parrilla, verjas)
•Espesores: 0,5 a 6 mm.
•No Al ni aleaciones de Cu.
*11
59
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.3.‐ Roldanas
Características:
•Los electrodos se reemplazan por roldanas
•La pieza se desplaza entre las roldanas
•Soldadura continua o espaciada
60
30
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.3.‐ Roldanas
Campo de aplicación:
•Recipientes de espesores de 0,05 a 3 mm.
61
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.4.‐ A tope
Características
•Las piezas se sujetan con mordaza.
•Se presionan las dos piezas.
•El paso de corriente calienta la unión.
•Se aumenta la presión y se produce la unión.
Si la presión es excesiva  el material se aplasta demasiado y las uniones tendrán baja resistencia
Si la presión es baja  la unión es porosa
Campo de aplicación:
Secciones rectas de alambres, barras, tubos y perfiles.
Sección máxima: 100 ÷ 300 mm2
62
31
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.5.‐ Chisporroteo
Características:
•Igual que la soldadura a tope, pero sin presión, contacto móvil por puntos diversos de la sección.
•El chisporroteo funde los extremos.
•A continuación se aplica rápidamente una presión para realizar la unión.
63
3.‐ Soldadura por Resistencia
3.5.‐ Chisporroteo
Campo de aplicación:
•Las mismas que la de “a tope”
•Mayores secciones
•Raíles de ferrocarriles
•Rollos de redondos
•Metales distintos sin problemas de dilución
64
32
Procesos de Soldadura
1. Soldadura por Combustión (autógena)
2. Soldadura por Arco
3. Soldadura por Resistencia
4. Soldadura Heterogénea
5. Otros procesos de soldadura
65
4.‐ Soldadura Heterogénea
Fundamento:
•Aporte de material sin fusión del metal base
•Basado en fuerzas de capilaridad
•Permiten unión de materiales diferentes
66
33
4.‐ Soldadura Heterogénea
Tipos:
•Soldadura fuerte: Tª fusión material aporte > 450 º C
•Soldadura blanda: Tª fusión material aporte < 450 º C
67
4.‐ Soldadura Heterogénea
Fuente de calor:
•Llama oxidante o neutra
•Por resistencia •Inducción
•Por infrarrojos
•Por baño
•Horno
Protección:
•Limpieza de los metales a soldar
•Utilización de decapantes o antioxidantes
68
34
4.‐ Soldadura Heterogénea
Campo de aplicación:
•Idóneos para materiales delgados, piezas muy finas y pequeñas y materiales disimilares.
Soldadura fuerte:
‐ Uniones que necesiten resistencia intermedia y conductividad eléctrica
Soldadura blanda:
‐ Uniones con baja resistencia y necesidad de conductividad eléctrica
69
4.‐ Soldadura Heterogénea
Ventajas:
•Evitan problemas metalúrgicos
•Menor distorsión
•Amplia gama de metales de aportación
•Tensiones residuales nulas o despreciables
•Economía para uniones complejas
•Conjuntos completos de soldaduras (horno, inducción, etc.)
•Producción en serie
•Posibilidad de unir materiales distintos.
•Soldadura fina, discreta y prácticamente invisible.
70
35
Procesos de Soldadura
1. Soldadura por Combustión (autógena)
2. Soldadura por Arco
3. Soldadura por Resistencia
4. Soldadura Heterogénea
5. Otros procesos de soldadura
71
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
Termita – Thermit Welding
Principios del proceso
1. Se usa el calor desprendido en una reacción química exotérmica,
O Me
Óxido metálico
+
R
agente reductor

Me
Metal reducido
+
OR
óxido del agente
reductor
+
Calor
Fe2 O3 + 2 Al  2Fe + Al2 O3 + 880 KJ 3Cu O + 2 Al 
3Cu + Al2 O3+ 1210 KJ
2. El calor generado funde el metal de aportación (Fe, Cu) y también funde los extremos de las piezas a unir
3. La alúmina queda como residuo protector en forma de escoria
72
36
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
*3
*2
73
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
Soldeo de raíles
1. El acero líquido producido es vertido en la unión, formada por la separación entre los extremos de los raíles, en un molde refractario que se acopla a los perfiles a unir, evitando el vertido incontrolado y el contacto con la atmósfera, y dando forma como si de un proceso de fundición se tratara.
2. La “carga aluminotérmica”, se presenta en forma de sacos de polvo perfectamente dosificados que contienen una mezcla granular de:
‐ óxidos de hierro
‐ aluminio
‐ aditivos estabilizadores de la reacción
3. La “carga aluminotérmica” viene en un Kit acompañada de los moldes refractarios, pasta selladora especial, encendedor, tapón para el vertido automático del acero líquido, etc.
4. A una temperatura de ignición determinada, la reacción química se activa violentamente dentro de un crisol refractario, y continúa hasta agotarse los elementos iniciales de la carga
5. Para la ignición se usa una bengala encendida, puesta en contacto con la carga.
6. El acero se decanta por gravedad, debido a la mayor densidad que la alúmina.
74
37
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
Características del uso con Cu
La reacción es muy rápida y por tanto las piezas a soldar adquieren, en la zona que rodea al punto de soldadura, una temperatura muy inferior a la que se obtiene empleando los procedimientos habituales, factor muy importante cuando se trata de proteger el aislamiento del cable o las características físicas de los materiales a soldar. 75
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
Características del uso con Cu
La aleación utilizada tiene una temperatura de fusión prácticamente igual a la del cobre y posee, generalmente, una sección aproximadamente doble que la de los conductores a soldar, por lo que:
•Las sobrecargas o intensidades de cortocircuito no afectan a la conexión y los ensayos han demostrado que los conductores funden antes que la soldadura.
•La conductividad de la conexión es, al menos, igual o superior a la de los conductores unidos.
•No existe posibilidad de corrosión galvánica, puesto que los conductores quedan integrados en la propia conexión.
76
38
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
1º
3º
Pre‐
calentamiento
4º
2º
*4
Procedimiento de conexión para la soldadura de cable
77
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
*5
78
39
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.1.‐ Aluminotermia
*5
79
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.2.‐ Electroescoria (ESW ElectroSlag Welding):
Fundamento:
•Energía: arco entre electrodo consumible y metal base recubierto de escoria de baja conductividad.
•Hay fusión material base.
•Empleo de moldes refrigerados como contención
Electrodo:
Consumible aportado mecánicamente
Protección:
Escoria depositada sobre las piezas a fundir
*2
80
40
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.2.‐ Electroescoria (ESW ElectroSlag Welding):
Campo de aplicación:
•Unión en vertical o cuasi vertical ascendente
•Grandes secciones de fundición y forja de aceros
•Al y Ti de espesores gruesos 20 y 350 mm
•Industria naval y calderería pesada
•Grandes aportes de material
•Grandes espesores de junta en pasada única
*2
81
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.3.‐ Láser (LBW Laser Beam Welding)
Fundamento •Soldadura por fusión
•Calor generado por impacto de un rayo luminoso amplificado
Metal de aporte:
•Sin metal de aporte
Protección:
•Gas aportado
Campo de aplicación:
•Todos excepto Cu (reflectancia), fundición y refractarios.
82
41
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.4.‐ Haz de Electrones (EBW Electron Beam Welding)
Fundamento:
•Soldadura por fusión
•Calor generado colisión de electrones •Soldadura en vacío
Metal de aporte:
•Sin metal de aporte
Protección:
•Cámara de vacío
Campo de aplicación:
•Materiales de difícil soldeo (circonio, berilio, wolframio)
•Muy alta pureza y calidad
•Mínima ZAT
•Industria automoción, óptica, aeronáutica...
*8
83
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.5.‐ Explosión
Fundamento:
•Basada en el uso de explosivos
•La detonación de una carga colocada adecuadamente obliga a uno de los metales que se desean soldar a precipitarse aceleradamente sobre el otro, incidiendo a una cierta velocidad y bajo un determinado ángulo.
*2
84
42
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.5.‐ Explosión
Campo de aplicación:
•Fabricación de placas bimetálicas
•Uniones Al‐Acero
•Materiales disimilares difícilmente soldables por fusión.
*12
85
5.‐ Otros procesos de soldadura
5.5.‐ Explosión
Campo de aplicación:
•Fabricación de placas bimetálicas
•Uniones Al‐Acero
•Materiales disimilares difícilmente soldables por fusión.
Explosivo
Metal base 1 (flyer plate)
*9
Explosión 20 μs después del inicio
*10
86
43
Referencias
Referencias
•S. Kalpakjian, S.R. Schmid, (2008) Manufactura, Ingeniería y Tecnología, Pearson Educación, ISBN 10: 970‐26‐1026‐5
•M. Reina, “Soldadura de los Aceros. Aplicaciones”, Manuel Reina Gómez, Madrid, 1986
Figuras
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
http://www.electroglobal.net
M. Reina, “Soldadura de los Aceros. Aplicaciones”, Manuel Reina Gómez, Madrid, 1986
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_aluminot%C3%A9rmica
http://www.chinaleiying.com
http://www.kumwell.com
http://www.obtesol.es
http://es.slideshare.net/Fran1176/ud10‐mecanizado‐bsico
http://www.ebteccorp.com/
http://www.amexservices.com
http://www.aist.go.jp
http://es.machinetools.net.tw
http://www.eltecheng.com
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Ingeniería de los Sistemas de Producción
Rosendo Zamora Pedreño
Dpto. Ingeniería de Materiales y Fabricación
rosendo.zamora@upct.es
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