Soldadura

SOLDADURA

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A LA SOLDADURA

1.1.- DEFINICIÓN:

La soldadura es un proceso de fabricación que consiste en la unión de dos piezas de material mediante las fuerzas atractivas fundamentales que mantienen a los átomos en su posición.

1.2.- PROBLEMA FUNDAMENTAL DE LA SOLDADURA:

Las superficies metálicas no son planas ni limpias, está compuesta de valles y crestas con una altura promedio de 200 mil capas atómicas. Los átomos superficiales son capaces de atraer otros átomos debido a que no están rodeados completamente. Esto hace que atraigan moléculas del aire, principalmente agua que luego reaccionan con los átomos del metal para formar óxidos. La capa de óxido es de naturaleza cristalina, al igual que el metal pero sus moléculas superficiales ejercen una atracción débil sobre las moléculas de oxígeno y nitrógeno.

Para lograr la soldadura de dos piezas metálicas, es necesario remover cualquier capa no metálica de las superficies que entraran en contacto. Esto se puede hacer de dos maneras: combinando las capas no metálicas con alguna sustancia que haga que la mezcla sea de menor densidad que el metal fundido y por lo tanto haga que la capa no metálica flote y se aleje de la zona de la soldadura; la otra manera es la destrucción de estas capas no metálicas mediante deformación. Esto hace que se formen dos tipos de procesos de soldadura: los procesos de soldadura por fusión tales como: arco eléctrico, soldadura a gas, por plasma, etc. y los procesos de soldadura de estado sólido los cuales emplean deformaciones: soldadura en frio, ultrasonido y otros procesos son la combinación de calor y deformación: por forja, por resistencia eléctrica, por fricción, etc.

SOLDADURA

Unión de dos piezas de material mediante las fuerzas atractivas fundamentales que mantienen a los átomos en su posición.

TIPOS DE PROCESOS DE SOLDADURA

Soldaduras de estado sólido (por deformación) • En frío

• Ultrasonido

Soldaduras de estado sólido (por fusión y deformación) • Forja

• Resistencia Eléctrica

• Fricción

Soldaduras por fusión • Gas

• Arco Eléctrico

• Plasma

• Láser

CAPÍTULO 2: PROCESOS DE SOLDADURA

2.1 SOLDADURA DEL ESTADO SÓLIDO:

2.1.1.- Soldadura en frío:

Al tratar de unir dos superficies, el área de contacto inicial es muy pequeña debido a la orientación al azar de cada grano de las dos superficies. Adicionalmente, cuando se trata de dos superficies metálicas, estas están separadas por capas de óxido. El contacto se logra inicialmente en los puntos más altos.

Al aplicar presión, por un lado el metal se deforma plásticamente y los óxidos, que son frágiles, se fragmentan permitiendo el contacto metal-metal y por otro lado, el área de contacto de los granos aumentará a medida que la presión ejercida sobre la superficie aumente. Si la presión es suficientemente grande, se deformarán las asperezas a través de toda la superficie, hasta que las piezas entren en contacto íntimo total. Cuando esto ocurre se produce la soldadura teniendo esta zona una mayor resistencia que el metal original a consecuencia de la alta deformación ocurrida en la misma. Se espera que el esfuerzo aplicado supere el esfuerzo de fluencia del material. Se recomiendan presiones mayores del 10% del f.

Las matrices usadas en este proceso deben ser diseñadas de manera que la presión aplicada en el proceso ocasione que el metal deformado, el cual contiene las capas de óxido, se desplace hacia afuera alejándose de la soldadura. Por lo tanto la presión aplicada debe superar el límite de fluencia del material. Se dice que para lograr uniones satisfactorias es necesario aplicar deformaciones verdaderas mayores que uno (1) cuando se sueldan aluminio, cobre o hierro. También es importante la realización de una limpieza adecuada de las superficies antes del inicio del proceso (desengrasado y limpieza con cepillo).

Para mayor eficiencia de la soldadura en frío, es recomendable que al menos uno de los metales a soldar o ambos sean muy dúctiles y libres de endurecimiento por deformación. Se sabe que para lograr soldaduras satisfactorias, es necesario que el valor de deformación en la dirección x (Fig. 1), x (deformación de compresión) sea considerable (~ 1). Esta deformación

SOLDADURA EN FRIO

• Se produce cuando al aplicar presión, por un lado, el metal se deforma plásticamente y los óxidos, que son frágiles, se fragmentan permitiendo el contacto metal-metal y, por otro lado, el área de contacto de los granos aumentará a medida que la presión ejercida sobre la superficie aumente.

• Si la presión es suficientemente grande, se deformarán las asperezas a través de toda la superficie, hasta que las piezas entren en contacto íntimo total.

• La zona soldada tiene una mayor resistencia debido a las altas deformaciones sufridas.

• Se espera que el esfuerzo aplicado supere el esfuerzo de fluencia del material. Se recomiendan presiones mayores al 10% de f.

• Las matrices deben ser diseñadas de manera que la presión aplicada en el proceso ocasione que el metal deformado, el cual contiene las capas de óxido, se desplace hacia afuera, alejándose de la soldadura.

• Se dice que para lograr uniones satisfactorias es necesario aplicar deformaciones verdaderas mayores que uno (1) cuando se sueldan aluminio, cobre o hierro.

• Es importante la realización de una limpieza adecuada de las superficies antes del inicio del proceso (desengrasado y limpieza con cepillo).

• Para mayor eficiencia, es recomendable que al menos uno de los metales a soldar o ambos sean muy dúctiles y libres de endurecimiento por deformación.

• Para lograr soldaduras satisfactorias, es necesario que el valor de deformación en la dirección x (x) (deformación de compresión) sea considerable (~ 1). Esta deformación produce la fractura de la capa de oxido e incrementa la resistencia de la zona soldada.

• Por simetría se tiene que y= z= - x/2 (deformación por alargamiento). Las deformaciones en el plano yz producen la separación de la capa de óxido fracturada y permiten un mayor contacto metal-metal entre las piezas a soldar.

• Este

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