Soldar comúnmente se refiere a unir secciones de metal para producir un ensamble sólido.
En su sentido más amplio, se describe como el arte y ciencia de unir metales usando un adhesivo intrínseco y fuerzas cohesivas de atracción que existen en los metales. Soldar es la forma más común y eficiente en costo para unir secciones de material mediante el uso de calor y/o compresión y producir un ensamble que se desempeñará como si fuera cortado o formado de un material sólido.
Comúnmente la soldadura se produce con el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo.
La fuente de calor en la soldadura suele ser una llama de arco producida por la electricidad de la fuente de potencia de soldadura. La soldadura basada en un arco se llama soldadura por arco. Sin embargo muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido.
Los métodos de soldadura pueden clasificarse según el método utilizado para producir el calor de soldadura y la forma en que el material de relleno se introduce en la soldadura. El método de soldadura utilizado se selecciona en función de los materiales que se deben soldar y el espesor de los mismos, la eficiencia de producción requerida y la calidad visual deseada para la soldadura.
Los principales procesos de soldadura que más se utilizan en la industria son:
Proceso MIG/GMAW
El proceso semiautomático MIG (Metal Inert Gas o Metal Active Gas, dependiendo del gas que se inyecte) ó GMAW (Gas Metal Arc Welding o «soldadura a gas y arco metálico» por sus siglas en inglés) es un proceso de soldadura por arco eléctrico bajo gas protector con electrodo consumible.
El arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo ó electrodo de metal que sirve como material de relleno para la soldadura y se consume durante la soldadura. El arco eléctrico está protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte (argón o helio).
La soldadura MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. Este procedimiento es muy utilizado en espesores pequeños y medios en estructuras de acero y aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran trabajo manual.
Proceso TIG /GTAW
La soldadura TIG (Gas Tungsten Arc Welding por sus siglas en inglés) es un proceso de soldadura por arco que utiliza un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o circonio porcentajes no superiores a un 2%, y un gas inerte para el blindaje del arco.
El GTAW se puede implementar con o sin metal de aportación. Cuando se usa metal de aportación, se agrega al baño de soldadura desde una varilla o alambre separado.
Los gases de protección típicos utilizados son argón, helio o una mezcla de estos gases.
La soldadura TIG es especialmente útil para soldar materiales delgados, este método se caracteriza por un arco estable y soldaduras de alta calidad con cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre el oxígeno de la atmósfera y el baño de fusión, pero requiere una gran habilidad del operador y solo se puede lograr a velocidades relativamente bajas con un flujo continuo de gas.
Dado que el proceso GTAW es un proceso de soldadura muy limpio, se puede utilizar para soldar metales reactivos, como titanio y circonio, aluminio y magnesio.
Proceso Soldadura Manual por Arco Eléctrico ó Soldadura por arco de metal blindado
La soldadura manual por arco metálico (MMAW) o soldadura por arco de metal blindado (SMAW) se define como el proceso en que se unen dos metales mediante una fusión localizada, producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el metal base que se desea unir.
Se utiliza un electrodo que consiste en una varilla de metal de relleno recubierta con fundente que protege el área de soldadura de la oxidación y contaminación al producir gas dióxido de carbono (CO2) durante el proceso de soldadura. El metal de aportación es transferido hacia el metal base a través de una zona eléctrica generada por la corriente de soldadura.
El revestimiento del electrodo, que determina las características metálicas y químicas de la unión, está constituido por un conjunto de componentes minerales y orgánicos que cumplen las siguientes funciones:
- Producir gases protectores para evitar la contaminación atmosférica y gases ionizantes para dirigir y mantener el arco
- Producir escoria para proteger el metal ya depositado hasta su solidificación
- Suministrar materiales desoxidantes, elementos de aleación y hierro en polvo
El proceso SMAW es el más simple en términos de requisitos de equipo. También es versátil y se puede realizar con equipos relativamente económicos, lo que lo hace muy adecuado para trabajos de taller y trabajo de campo. Sin embargo, los tiempos de soldadura son bastante lentos, ya que los electrodos consumibles deben reemplazarse con frecuencia y porque la escoria, el residuo del fundente, debe desprenderse después de la soldadura.
Proceso Tubular / FCAW
La soldadura FCAW (Flux Cored Arc Welding) es un proceso de soldadura de arco eléctrico que utiliza el arco formado entre un metal de aporte electrodo (alambre tubular) alimentado continuamente y el charco de soldadura. El proceso emplea gas (que proviene de ciertos componentes del fundente que está contenido dentro del alambre tubular) para proteger el metal líquido cuando el arco está encendido; con o sin protección adicional proveniente de un gas suministrado externamente, y sin la aplicación de presión. Durante el enfriamiento y solidificación del metal de soldadura depositado la protección se hace con escoria.
El alambre tubular es un metal de aporte electrodo el cual consiste de un fleje metálico con forma de un pequeño tubo cuyo interior puede estar está relleno de fundente (flux-cored) o puede estar relleno de polvo metálico (metal-cored). Los alambres rellenos de fundente después de su aplicación producen una cobertura de escoria significativa sobre la cara del cordón de soldadura mientras que los alambres rellenos de polvo metálico solamente producen una pocas islas de silicato sobre la cara del cordón de soldadura.
FCAW tiene dos modalidades que dependen formulación que se haga del alambre tubular:
- Los alambres tubulares se formulan y especifican con gas de protección (el cual puede ser 100% CO2 o una mezcla de Argón y CO2) suministrado externamente, el proceso se designa FCAW-G.
- Los alambres tubulares se formulan y especifican SIN gas de protección suministrado externamente, el proceso se designa FCAW-S (S: Self). Se les suele llamar alambres autoprotegidos.
También hay otros métodos de soldadura adecuados para necesidades especiales, como la soldadura láser, soldadura por resistencia eléctrica, soldadura por plasma, por ultrasonidos y por fricción.
La soldadura por rayo láser es uno de los procesos de soldadura de alta densidad de potencia (del orden de 1 MW / cm 2), que utilizan una tasa muy alta de entrada de calor. Estos procesos generalmente requieren automatización y tienen un excelente potencial para la producción a alta velocidad.
La soldadura por rayo láser utiliza efectos de la soldadura por fusión de materiales con el calor suministrado por un rayo láser que incide en la junta. Un láser es un dispositivo que emite luz mediante un proceso de amplificación óptica basado en la emisión estimulada de radiación electromagnética. Para fines de soldadura, el rayo láser es luz monocromática coherente en la porción de frecuencia infrarroja o ultravioleta del espectro de radiación electromagnética. Por tanto, el rayo es invisible. Los láseres comerciales de dióxido de carbono (CO2) pueden emitir muchos cientos de vatios en un solo modo espacial que se puede concentrar en un punto diminuto. Esta emisión se encuentra en el infrarrojo térmico a 10,6 µm; tales láseres se utilizan habitualmente en la industria para cortar y soldar. El haz en bruto mínimamente divergente se enfoca en un punto pequeño para obtener la mayor densidad de potencia.
Una unión de soldadura satisfactoria implica que debe pasar las pruebas mecánicas (tensión y doblez). Las técnicas son los diferentes procesos (SMAW, SAW, GTAW, etc.) utilizados para la situación más conveniente y favorable, lo que hace que sea lo más económico, sin dejar de lado la seguridad.
Referencia:
https://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura
Welding Metallurgy
Linnert
Volume I
4th Edition
American Welding Society
Pag1-15
https://www.kemppi.com/es-ES/asistencia/fundamentos-de-soldadura/que-es-la-soldadura/
Proceso de soldadura y simbología – Procesos de Manufactura (google.com)
