Introducción:
A continuación veremos un claro ejemplo de la energía
calorífica que nace la utilizar un mecanismo para poder unir principalmente dos
metales u otros elementos. A este proceso se le llama soldar. Se trabaja con
elementos que, al aumentar su temperatura, pueden pasar al estado líquido.
Concepto:
La soldadura es un
proceso de unión entre metales por la acción del calor, con o sin aportación de
material metálico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos. Es necesario
suministrar calor hasta que el material de aportación funda y una ambas superficies,
o bien lo haga el propio metal de las piezas. Para que el metal de aportación
pueda realizar correctamente la soldadura es necesario que “moje” a los metales
que se van a unir, lo cual se verificará siempre que las fuerzas de adherencia
entre el metal de aportación y las piezas que se van a soldar sean mayores que
las fuerzas de cohesión entre los átomos del material añadido.
La soldadura sustituyó al atornillado de piezas en la
industria. Es una técnica fundamental en la industria automotriz, en la aeroespacial,
en la fabricación de maquinaria y en la de cualquier tipo de producto hecho con
metales .El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal
depende delas propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que
está destinada la pieza y de las instalaciones disponibles.
Historia:
La historia de la unión de metales se remonta a varios
milenios, con los primeros ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y
la edad de hierro en Europa y el Oriente Medio. La
soldadura fue usada en la construcción del Pilar de hierro de Delhi, en
la India, erigido cerca del año 310 y pesando 5.4 toneladas
métricas. La Edad Media trajo avances en la soldadura de
fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal
hasta que ocurría la unión. En 1540, Vannoccio Biringuccio publicó
a De la pirotechnia, que incluye descripciones de la operación de forjado.
Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la
industria continuó creciendo durante los siglos siguientes.
El primer paso para la invención de la soldadura lo produjo
Sir Humphry Davy en 1801 cuando descubrió que era posible conducir electricidad
en el aire entre dos electrodos; realmente había descubierto el arco eléctrico.
Los primeros electrodos en usarse fueron varillas sin ningún
recubrimiento, las cuales produjeron arcos inestables, cordones amorfos,
excesivas salpicaduras, y altísima fragilidad del metal de soldadura por causa
de la contaminación del charco.
En el proceso de desarrollo de la soldadura, se comenzaron a
utilizar revestimientos de diversos materiales orgánicos e inorgánicos; aunque
en principio se hizo simplemente para generar estabilidad al arco, más que para
producir soldaduras limpias.
En el año 1885, el ruso N Bernardos, determina la
posibilidad de generar un charco metálico entre dos electrodos (un cátodo de
carbón y un ánodo de metal) para unir piezas metálicas. Él patenta el primer
equipo de soldadura en Inglaterra. Slavianoff es el primero en crear un
electrodo (metálico) consumible, en 1892.
El sueco Oscar Kjellberg, es el primero en patentar un
electrodo revestido (1907) fue el fundador de la compañía ESAB.
En USA (1912), los señores Strohmenger-Slaughter patentaron
el primer electrodo con grueso recubrimiento, el cual comenzó a utilizarse a
nivel industrial. Este tuvo una aceptación bastante lenta por causa de su
precio. Desde los inicios de la década de los 20’s, se comenzó a investigar
sobre la protección gaseosa para la operación de soldeo, pero por causa del
desarrollo del proceso SMAW, se perdió el interés por los procesos con
atmosfera protectora de gas.
Entre los años 1930 - 1935 las operaciones con el proceso
SMAW alcanzaron las áreas de infraestructura pesada; fue en aquellos tiempos
que se construyeron los primeros barcos totalmente soldados tanto en USA como
en Alemania.
Simultáneamente (año 1932) comenzaban a hacerse experimentos
con electrodos continuos protegidos por fundentes granulados, a partir del año
1935 se consolido el proceso SAW en la construcción de barcos y la fabricación
de tuberías; fue también en aquel año (1935) que se introdujo la utilización de
la Corriente Alterna, la cual frente a sus ventajas estaban sus dificultades en
cuanto a estabilidad del arco, causas que fomentaron la creación de mejores
revestimientos para los electrodos SMAW.
Hoy día encontramos gran variedad de electrodos para
diferentes aplicaciones tanto para construcción como también para reparación y
encubrimientos duros, para utilizarse con o sin gas. El avance tecnológico ha
llevado a optimizar y a derivar procesos, mas que a crear nuevos, tenemos por
ejemplo las aplicaciones laser, electroescoria, y hasta la creación de piezas
completamente por soldadura, sin ningún tipo de maquinado.
Elementos de la soldadura:
Esquema Electrodo: varillas
metálicas que sirven como polo del circuito.
Plasma: electrones que
transportan la corriente.
Llama: Es la zona que envuelve
al plasma.
Baño de fusión: La acción
calorífica del arco provoca la fusión del material.
Cráter: Surco producido por el
calentamiento del metal.
Cordón de soldadura: Está constituido
por el metal base el material de aportación.
Tipos de soldadura:
Soldadura TIG
El Tungsteno Inert Gas emplea un electrodo permanente de
tungsteno, electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o
zirconio aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a
unen porcentajes no superiores a un2%. El tungsteno (funde a 3410 ºC), 2%. El
tungsteno (funde a 3410 ºC), acompañada de la protección del acompañada de la
protección delgas, la punta del electrodo apenas segas, la punta del electrodo
apenas se desgasta tras un uso prolongado.
Soldadura por arco
El sistema de soldadura
eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la
creación y mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica
llamada electrodo, y la pieza a soldar. El electrodo recubierto está
constituido por una varilla metálica a la que se le da el nombre de alma o
núcleo, generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento de
sustancias no metálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según
las características que se requieran en el uso. El revestimiento puede ser
básico, rutílico y celulósico.
Soldadura por rayo láser
Esta utiliza la energía aportada por un haz láser para
fundir y recristalizar el material o los materiales que se desea unir, resultando
así la unión entre los elementos involucrados. La soldadura se realiza por el calentamiento
de la zona asoldar.
Soldadura GMAW
Este utiliza un electrodo consumible y continuo que es
alimentado a la pistola junto con el gas inerte en soldadura MIG o gas activo
en soldadura MAG que crea la atmósfera protectora.
Interesante:
Soldadura subacuática
El desarrollo de esta técnica se inicia en la Segunda Guerra
Mundial para la reparación de buques y puertos, pero su gran evolución se
produce en la década de los 60 debido a la industria petrolífera en alta mar,
para estructuras sumergidas como tuberías y cañerías.
Esto también se produce debido a las ventajas que supone
esta técnica respecto a la del dique seco, ya que se pueden reducir
notablemente los costes y el tiempo destinado a la reparación.
Un caso concreto fue en 1975 el crucero “USS NEWPORT NEWS”,
donde 62 aberturas de su casco fueron obturadas, requiriendo 53 días de trabajo
y 18 buzos soldadores empleando 504 horas cada uno para realizar la reparación,
además de unos 225 kilogramos en electrodos. Aun así, se ahorro un 50% respecto
a si las tareas se hubieran realizado en dique seco
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