Soldadura Por Gas

1- Generalidades

1.1- Introducción

Se entiende por soldadura en su sentido más general, a un proceso de fabricación mediante el cual se realiza la unión continua y homogénea de dos materiales, que puede llevarse a cabo, aunque dependiendo del tipo de soldadura, mediante la aportación directa de calor o sin ella, con aplicación de material de aportación o sin ella, o mediante la aplicación o no de esfuerzo mecánico entre las piezas a unir.

1.2- Caracterización de la soldadura

En el proceso de soldadura interviene una serie de factores previos a la realización de los trabajos que habrá que tener en cuenta, a la vez que se deriva una problemática específica a este procedimiento una vez finalizada la tarea.

Entre los factores a tener en cuenta antes de comenzar los trabajos de soldadura se destacan los siguientes:

- Tipos de materiales a unir y su soldabilidad;

- Elección del procedimiento de soldeo a emplear en función del material, diseño de la unión, uso posterior, medios disponibles…

- Cualificación de los operarios;

- Propios del desarrollo del proceso (estabilización del arco, reacciones químicas presentes, desarrollo de la transferencia del material…).

Una vez finalizado los trabajos se debe comprobar la calidad y estado de los mismos, a la vez que se deberá tener en cuenta otros aspectos que son propios al proceso de soldadura, como son:

- Aparición de tensiones térmicas durante el proceso de soldadura, y de tensiones residuales una vez finalizado los trabajos;

- Problemas de fatiga, que pueden llevar a la rotura de la unión ante solicitaciones cíclicas;

- Aparición de agrietamientos y de nuevas estructuras metalúrgicas en la zona donde se produce la unión y el área limítrofe afectada térmicamente;

- Necesidad de llevar a cabo labores de inspección una vez efectuado los trabajos, a fin de comprobar su integridad.

1.3- Clasificación de los procedimientos de soldadura

A continuación se expone una clasificación de los procedimientos para soldaduras de fusión ateniendo a factores como la fuente de energía (si eléctrica o química), al calor aportado (por arco eléctrico, por resistencia, por radiación, mediante llama o por reacción de productos sólidos), al esfuerzo mecánico (si hay o no presión) y por el tipo de protección empleada (mediante gas, flujo):

1.4- Soldadura por fusión

La soldadura por gas se enmarca dentro de la llamada soldadura por fusión.

Es uno de los procedimientos más utilizados y conocidos en la actualidad, aunque actualmente sólo se limita su uso a la soldadura de chapas finas, cobre, aluminio y reparación de piezas fundidas. Para su ejecución se requiere un gran aporte de calor exterior que origina la fusión tanto del metal base como el de aporte. Este hecho trae como consecuencias la aparición de reacciones metalúrgicas, así como tensiones y deformaciones del material en la zona de la pieza afectada térmicamente.

2- Principios del proceso

2.1- Introducción

En las soldaduras por gas, al integrase dentro del tipo de las soldaduras por fusión, se requiere del aporte de una fuente de calor exterior.

Este calor necesario se obtiene mediante la llama de la combustión de dos gases, comburente + combustible.

Como tipo de protección de la soldadura actúa el gas resultante de dicha combustión.

Se trata de un proceso manual, donde el material de aportación se realiza externamente mediante varilla, y si procede también fundente.

2.2- Gases a utilizar

En las soldaduras por gas el oxígeno actúa como comburente, mientras como combustible se pueden emplear varios gases (propano, butano, acetileno…) en función del tipo de aplicación.

En general, el tipo de gas que se emplee como combustible debe reunir una serie de propiedades, tales como que alcance una temperatura elevada de llama, que posea un poder calorífico elevado, y que presente una mínima reacción química entre la llama y el metal base.

A continuación se incluye una tabla con los distintos gases que se pueden emplear como combustible y su rango de aplicación:

Tipo de Gas Volumen O2 Temperatura de Llama Aplicaciones

Hidrógeno 1/2 2.550 ºC Precalentamiento

Gas Natural 2 2.720 ºC Corte y Precalentamiento

Propano 5 2.910 ºC Corte y Precalentamiento

Butano 6.5 2.910 ºC Corte y Precalentamiento

Acetileno 1.3 3.110 ºC Soldadura y Corte

2.5 3.000 ºC Soldadura y Corte

2.3- Propiedades de la llama

Es evidente que las propiedades de la llama van a depender del tipo de gas que se utilice como combustible. A continuación se definen aquellas características que deben ser tenidas en cuenta para que el proceso de soldadura se lleve a buen término:

- Térmicas: Para que se produzca la soldadura la temperatura de la llama debe ser muy superior a la de fusión del metal base, de tal forma que se compense las pérdidas de calor que se dan durante el proceso de soldeo.

- Químicas: La llama debe poseer propiedades reductoras, dado que de ser oxidante originarían en el metal base características mecánicas no deseables.

- De aplicación industrial: La llama debe ser estable para que pueda ser utilizado como método de soldeo. La estabilidad de la llama se consigue por equilibrio entre la velocidad de salida del gas (Vg) y la velocidad de propagación de la llama (Vp). En el caso que Vp>Vg se originaría un retroceso de la llama e imposibilitaría el proceso de soldadura, además de resultar muy peligroso para la seguridad.

Por otro lado, debe ser rígida. La rigidez de la llama es función de la velocidad de combustión, a la vez que ésta depende de la proporción y presión de los gases combustible y comburente.

Además, la llama debe poder regularse fácilmente. La flexibilidad en la regulación va a depender de los límites de inflamación de la mezcla.

- Económicas: Las características de la llama deben ser tales que permita soldar a una velocidad adecuada para que el proceso resulte rentable.

Adjunto se muestra una figura con las zonas que se pueden distinguir en una llama,

Zona A: zona azul o dardo que es donde se calienta la mezcla hasta la temperatura de inflamación;

Zona B: zona donde se produce una elevación de la temperatura;

Zona C: zona donde se alcanza la máxima temperatura;

Zona D: zona donde se produce la concentración de los productos de la reacción primaria;

Zona E: penacho, donde se origina la combustión secundaria.

Como conclusión a este punto, cabe decir que

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