Introducción.

Procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que se han de soldar.

La mayor parte de procesos de soldadura se pueden separar en dos categorías:  Soldadura por presión, que se realiza sin la aportación de otro material

mediante la aplicación de la presión suficiente y normalmente ayudada con calor.

Soldadura por fusión, realizada mediante la aplicación de calor a las superficies, que se funden en la zona de contacto, con o sin aportación de otro metal. En cuanto a la utilización de metal de aportación se distingue entre soldadura ordinaria y soldadura autógena. Esta última se realiza sin añadir ningún material.

La soldadura ordinaria o de aleación se lleva a cabo añadiendo un metal de aportación que se funde y adhiere a las piezas base, por lo que realmente éstas no participan por fusión en la soldadura. Se distingue también entre soldadura blanda y soldadura dura, según sea la temperatura de fusión del metal de aportación empleado; la soldadura blanda utiliza metales de aportación cuyo punto de fusión es inferior a los 450 ºC, y la dura metales con temperaturas superiores.

Gracias al desarrollo de nuevas técnicas durante la primera mitad del siglo XX, la soldadura sustituyó al atornillado y al remachado en la construcción de muchas estructuras, como puentes, edificios y barcos. Es una técnica fundamental en la industria del motor, en la aeroespacial, en la fabricación de maquinaria y en la de cualquier producto hecho con metales.

El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal depende de las propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que está destinada la pieza y de las instalaciones disponibles. Los procesos de soldadura se clasifican según las fuentes de presión y calor utilizadas.

El procedimiento de soldadura por presión original es el de soldadura de fragua, practicado durante siglos por herreros y artesanos. Los metales se calientan en un horno y se unen a golpes de martillo. Esta técnica se utiliza cada vez menos en la industria moderna.

A continuación de describirán los distintos tipos de soldadura:

  Por fricción. Rayo laser.

Ultrasonido. Tig. Mig.

La soldadura por fricción es un proceso de fase total de penetración sólida, el cual puede ser implementado en la unión de laminas de metal (hasta ahora principalmente para aluminio) sin llegar a su punto de fusión.

"FSW", la soldadura por fricción, un cilindro de sección plana y un rotor perfilado, son suavemente aproximados a las áreas a juntar las cuales son enfrentadas de tope. Las partes tienen que ser aseguradas a una mesa de respaldo para evitar que sean separadas por la fuerza a la que son sometidas. El calor de la fricción entre el cilindro rotatorio de alta resistencia al desgaste y las piezas a ser soldadas causan que los materiales se suavicen sin llegar al punto de fusión permitiendo al cilindro rotatorio seguir la línea de soldadura a través de las piezas a trabajar. El material pastificado es transferido al riel de borde del cilindro y forjado por el contacto directo del soporte y el rotor perfilado. En el proceso de enfriamiento, el proceso deja a su paso un cordón de fase sólida entre las dos piezas.

La soldadura por fricción puede ser usada para unir laminas de aluminio y planchas sin la necesidad de usar material de aporte o ningún tipo de gases y materiales de un espesor de 1.6 hasta 30 mm pueden ser soldados con total penetración, sin porosidad o evasiones internas. Soldaduras altamente integrales y de muy baja distorsión pueden ser logradas con éxito en la mayoría de las aleaciones de aluminio, incluyendo aquellas consideradas "difíciles de soldar" con las técnicas regulares.

Entre los materiales que han sido soldados exitosamente con Fricción hasta la actualidad se incluye una gran variedad de aleaciones de aluminio (las series 2xxx, 5xxx, 7xxxx, 8xxx) y las aleaciones Al-Li son las mas recientes, la soldadura por fricción también ha demostrado ser efectiva en la unión de Plomo, Cobre, Magnesio y hasta aleaciones de Titanio

Ilustración de un proceso que emplea calor generado por fricción para producir una soldadura

La soldadura con rayo láser (LBW, de laser-beam welding, en inglés) usa un rayo láser de alto poder como fuente de calor, y produce una soldadura por fusión. Como el rayo se puede enfocar en un área muy pequeña, tiene gran densidad de energía y, por consiguiente, capacidad de penetración profunda.

El rayo se puede dirigir, conformar y enfocar con precisión sobre la pieza. Por lo anterior, este proceso es adecuado especialmente para soldar uniones profundas y delgadas, con relaciones normales de profundidad-ancho entre 4 y 10.

En la industria automotriz, la soldadura de componentes de transmisiones es su aplicación más difundida. Entre muchas otras aplicaciones está la soldadura de piezas delgadas para componentes electrónicos.

El rayo láser se puede pulsar (en milisegundos) para tener aplicaciones como en soldadura por puntos de materiales delgados, con potencias hasta de 100 Kw Los sistemas de láser continuo de varios Kw se usan para soldaduras profundas en secciones gruesas.

Las principales ventajas del rayo láser sobre el haz de electrones son las siguientes:

No se requiere un vacío, así que el rayo se puede transmitir por el aire. Los rayos láser se pueden conformar, manipular y enfocar

ópticamente, usando fibras ópticas, por lo que el proceso se puede automatizar con facilidad.

Los rayos no generan rayos X (y sí se generan con el haz de electrones).

Es mejor la calidad de la soldadura y tiene menor tendencia a fusión incompleta, salpicaduras y porosidades, y produce menos distorsión.

Como en otros sistemas análogos de soldadura automatizada, es mínima la destreza que se requiere en el operador. El costo de los equipos de soldadura láser va de 40,000 a 1 millón de dólares.

La soldadura ultrasónica es un proceso relativamente nuevo. Consiste en una máquina con punta de base plana, se colocan los materiales uno encima de otro y después se baja la punta de la máquina, esta emite una onda ultrasónica que mueve las moléculas de ambos materiales provocando que estas se fundan. Los parámetros deben de ser ajustados cada vez que se altera en espesor de pared de los materiales a fundir. Una ejemplo de su uso en la industria es la de soldar cables a terminales. La soldadura por ultrasonidos a 40 kHz es adecuada para la producción en serie, por ejemplo para luces traseras de automóvil, cassettes para película, monturas de diapositivas, estilográficas y bolígrafos. Las grandes piezas, como deflectores de aire para automóvil, se sueldan a 20 kHz. Se emplean otras frecuencias, como 15 kHz, para la soldadura de plásticos de ingeniería.

Los equipos de soldadura por ultrasonidos están constituidos principalmente por el generador, el convertidor piezoeléctrico y el sonotrodo. El generador convierte la corriente normal a 50-60 Hz para producir oscilaciones eléctricas de alta frecuencia, de 15 a 40 kHz. El convertidor piezoeléctrico cerámico convierte las oscilaciones eléctricas en oscilaciones mecánicas ultrasónicas. Y el sonotrodo transmite, por medio de un potenciador, las oscilaciones a las partes a soldar, que están fijadas entre éste y un yunque, produciéndose de este modo una fricción cuya energía se disipa en forma de calor y eleva la temperatura en el interfaz a la requerida para la soldadura entre 0,02 y 2 s.

Una de las formas de soldar materiales es mediante la aplicación local de energía vibratoria de alta frecuencia (entre 10000 y 175000 Hz.), mientras se mantienen las partes juntas bajo presión. La amplitud de la frecuencia es la que controla la temperatura y la interfase de la soldadura, por consiguiente la viscosidad de la resina. El mando de la viscosidad permite el mando del flujo de plástico fundido a través de la superficie de la unión, o flujo de la fusión. Durante la soldadura, si el flujo de la fusión se mueve rápidamente por las superficies de la soldadura, las moléculas del plástico tienden a encuadrarse con el flujo. Si el flujo de la fusión es más lento, las moléculas tienden a encuadrarse al azar y se enreda. Si las moléculas se enredan, la soldadura es más fuerte.

En la soldadura TIG, el arco eléctrico es establecido entre un electrodo no consumible de tungsteno y el metal base. La zona del arco de soldar es protegida con un gas inerte, usualmente es argón, el cual protege al electrodo de tungsteno y el metal fundido de la oxidación, y garantiza una ionización fácil del arco eléctrico. El TIG garantiza soldaduras de alta calidad en una amplia gama de metales y aleaciones. Debido, a que permite un control bajo de corriente de soldadura, que es ideal para soldar espesores finos y delgados.

Una de las principales ventajas del proceso TIG es la alta calidad de soldadura que se puede conseguir en una amplia gama de metales o aleaciones. Otra gran ventaja, es que el metal de aporte es añadido independientemente de la corriente del arco eléctrico.

En los otros procesos de soldadura de arco eléctrico la tasa de deposición del metal de aporte está controlada por la corriente del arco eléctrico. Otra ventaja, es un proceso de soldadura altamente limpio, sin escoria, sin salpicaduras y de fácil limpieza.

La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un 2%. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 ºC), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos.

La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de 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 oxigeno de la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales ferrosos y no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.

SOLDADURA MIG

Este sistema esta definido por la AWS como un proceso de soldadura al arco, donde la fusión se produce por calentamiento con un arco entre un electrodo de metal de aporte continuo y la pieza, donde la protección del arco se obtiene de un gas suministrado en forma externa, el cual protege de la contaminación atmosférica y ayuda a estabilizar el arco. El proceso MIG/MAG está definido como un proceso, de soldadura, donde la fusión, se produce debido al arco eléctrico, que se forma entre un electrodo (alambre continuo) y la pieza a soldar. La protección se obtiene a través de un gas, que es suministrado en forma externa.

El proceso puede ser:  

Semiautomático:  La tensión de arco (voltaje), velocidad de alimentación del alambre, intensidad de corriente (Amperaje) y flujo de gas se regulan previamente. El arrastre de la pistola de soldadura se realiza manualmente.

Automático   Todos los parámetros, incluso la velocidad de soldadura, se regulan previamente, y se

aplican en forma automática.  

Robotizado Este proceso de soldadura, se puede robotizar a escala industrial. En este caso, todos los Parámetros y las coordenadas de localización de la unión a soldar; se programan mediante una unidad específica para este fin. La soldadura la realiza un robot al ejecutar la programación.

Equipo para la soldadura mig Generador de soldadura. Los generadores más adecuados para la soldadura por el procedimiento MIG son los rectificadores y los convertidores (aparatos de corriente continua). La corriente continua con polaridad inversa mejora la fusión del hilo, aumenta el poder de penetración, presenta una excelente acción de limpieza y es la que permite obtener mejores resultados. En la soldadura MIG, el calor se general por la circulación de corriente a través del arco, que se establece entre el extremo del hilo electrodo y la pieza. La tensión del arco varía con la longitud del mismo. Para conseguir una soldadura uniforme, tanto la tensión como la longitud del arco deben Diagrama esquemático del equipo MIG: 1.- Una máquina soldadura. 2.- Un alimentador que controla el avance del alambre a la velocidad requerida. 3.- Una pistola de soldar para dirigir directamente el alambre al área de soldadura. 4.- Un gas protector para evitar la contaminación del baño de fusión. 5.- Un carrete de alambre del tipo y diámetro especificado.

 Beneficios del sistema MIG. 1.- No genera escoria. 2.- Alta velocidad de deposición. 3.- Alta eficiencia de deposición. 4.- Fácil de usar. 5.- Mínima salpicadura. 6.- Aplicable a altos rangos de espesores. 7.- Baja generación de humos. 8.- Es económica. 9.- La pistola y los cables de soldadura son ligeros haciendo más fácil su manipulación. 10.- Es uno de los más versátiles entre todos los sistemas de soldadura. 11.- Rapidez de deposición. 12.- Alto rendimiento. 13.- Posibilidad de automatización