SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE LA UNIÓNSoldadura: Todos aquellos procesos que dan continuidad física a dos materiales y que en los procesos convencionales de soldadura añaden heterogeneidades: cordón de soldadura (o baño de fusión) y el ZAC (Zona afectada por el calor)

Formas de unir dos piezas metálicas:

Usando calor Aplicando una presión Usando una combinación de presión y temperatura

PREPARACIÓN PARA LA UNIÓN. PROCESOS DE CORTEPreparación de bordes: Parámetros que afectan:

1. Material base a soldarTodos los materiales no tienen la misma temperatura de fusión. En función del material, habrá una preparación del talón mayor o menor.

2. Espesor del material baseA medida que aumenta el espesor, mayor complejidad en su preparación. De espesores bajos, preparación en V. Doble V, U o doble U para espesores más altos.

3. Proceso de soldadura a utilizarEn función de la energía neta que aporta el proceso de soldadura. En TIG, a partir de 3mm de espesor en arco sumergido, 10mm.

4. Posición de soldadura (Sobremesa, Cornisa, Vertical o Bajo techo)Ej: Una preparación de bordes en posición cornisa es asimétrica para evitar descuelgues.

5. Geometría de la junta.Si no se trata de una soldadura no estructural, no requiere preparación ni penetración de bordes.

PROCESOS DE CORTECorte acetilénico

1. La temperatura de fusión del óxido deberá ser menor que la del material base a oxicortar

2. El calor de combustión tiene que ser el mayor posible. ( a mayor calor, mayor velocidad de corte)

3. Que no se den problemas metalúrgicos en los materiales base a oxicortar.

*Solo los aceros al carbono se pueden cortar con este método. Se utiliza cuando el espesor de estos supero los 50mm. En estos espesores es prácticamente la única técnica capaz de cortar.

Partes de la llama:

1. Zona de mezcla: combustible + comburente2. Dardo (2800-3150ºC): no combustión3. Zona de combustión primaria (3150-2800ºC)4. Zona de combustión secundaria((2800-2600ºC): 5. Penacho(<2600ºC)

Equipo de corte oxiacetilénico:

Llaves botellas Manómetros Llaves Regulación de gases Válvulas anti-retroceso Válvula Oxígeno Oxigeno ultrapuro Mezcla de 02 con C2H2 Oxigeno para el corte Llamas de precalentamiento

Parámetros:

1. Material a oxicortar2. Tipo de combustible utilizado3. Presión del combustible4. Pureza del Oxígeno ( A mayor pureza, mayor velocidad de corte)5. Grado de limpieza de las superficies a oxicortar6. El tipo de boquilla7. Estado de la boquilla8. Otros

Efectos que se pueden presentar durante las operaciones de corte

Velocidad de corte alta: Aumenta la curvatura de la huella hacia atrás, pero la escoria es completamente desalojada. La calidad del corte puede ser aceptable.

Velocidad de corte excesiva: Las huellas de corte están muy curvadas, sin embargo, la superficie de corte puede ser aceptable. La escoria se pega a la parte inferior del corte, lo que implica tener que eliminarla, aumentando el tiempo de corte.

Velocidad de corte muy baja: Las huellas del corte son profundas y el borde se redondea debido a la utilización de una boquilla demasiado grande, presión excesiva del oxígeno de corte. Son superficies no aceptables para la soldadura.

Modos de operación que producen superficies defectuosas

1. Boquilla demasiado lejos de la superficie de la chapa. (bordes curvos)2. Velocidad de corte inadecuada (producen rugosidades en el chaflán. Inaceptable).

Durante el corte, proyecciones del material pueden taponar total o parcialmente los conductos y se aumentaría el tiempo de corte. Se eliminan con galgas internas.

3. Exceso de oxígeno de corte4. Boquilla muy próxima a la superficie de corte5. Exceso de precalentamiento6. La boquilla sucia implica la rotura del flujo laminar de los gases dando origen a:

a. Excesiva huella de corteb. Superfícies de corte irregularesc. Formación de huecos en las superficies

Corte con chorro de agua conteniendo abrasivos en suspensión

Diámetro del orificio: 0.1 – 0.6mm Presión del chorro: 207-414MPa Velocidad del chorro: 520-914m/s Tamaño del abrasivo: <0.5microm

*Se pueden cortar materiales compuestos, pero deben tenerse diversas precauciones.

Corte por plasma.

Elementos:

Gas de protección B.F. Electrodo. Orificio del gas Pieza del orificio de constreñimiento Cámara de gas plasmágeno Boquilla de gas de protección del baño de fusión Altura del electrodo respecto al orificio Altura de la torcha

Corte por laser

Amplificación de luz por estimulación mediante emisión de radiación. El laser está formado por un material activo (cristal de rubí dopado con átomos de cromo) y unas lámparas de xenón que radian a los átomos de cromo. Su capacidad de corte es de un máximo de 50mm. Para ello requiere una potencia entre 2-3 KVA. Tiene una precisión de corte muy buena, siendo el corte en sí también muy bueno.

Lámpara de destellos de xenón Espejo plateado Atomos de Cr. Cristal de Rubí Espejo semiplateado

TIPOS DE SOLDADURAOXIACETILENICA

Soldadura a izquierdas semi-ascendente (45º pistola + 45º varilla)

Soldadura a izquierdas semi-ascendente en dos pasadas. Soldadura a derechas (45º varilla + 45º pistola) Soldadura en ángulo interior o exterior Soldaduras ascendentes a doble cordón:

o Ascendente a doble cordón Ao Ascendente a doble cordón Bo Ascendente a doble cordón C

Potencia del soplete:

Se defino la potencia del soplete como el consumo por hora de acetileno extrepsado en litros

Aceros: P= A*e*(l/h) ( A=100 cuando es a derechas, A=60 cuando es ascendente a doble cordón.)

Cobre: P=A*e2+B*e (A=30 y B= 40)

SOLDADURA POR DIFUSIÓN

Se trata de una soldadura por presión. Para ello se utiliza una cámara de vacío, con la posibilidad de usar un gas inerte también. Se calientan los materiales hasta una determinada temperatura hasta que se produce el intercambio atómico.

VARIABLES:

1. Composición química de los materiales base a soldar: Saber si se formarán compuestos intermetálicos que fragilizarían la unión y no

tendrá propiedades resistentes. Saber si la difusión será preferentemente intersticial o sustitucional. El

conocimiento del tipo de difusión que se producirá afectará al tiempo de unión.

En materiales disimilares se produce una unión intermetálica continua con unas propiedades muy malas. Para hacer esta unión se requiere de un material intermediario de forma que la difusión se produzcaentre los otros dos materiales y que no forme una unión intermetálica con ninguno de los dos. Además, debe desaparecer una vez realizada la difusión. Su espesor es de 0,2- 03 mm.

2. Presión:

Para saber la presión a aplicar a los materiales base a soldar, se debería conocer las propiedades de los materiales base a la temperatura de soldadura. De este modo, se puede seleccionar la presión que no produzca distorsión.

Al aplicar presión, aumenta la superficie de concacto, una vez la temperatura ha disminuido las propiedades de los mismos también. Esta presión debe ser menor al límite elástico del material base a la T.soldadura porque no se puede producir distorsiónTemperatura:

Regla para seleccionar la temperatura a la cual se producirá la unión:

Tf= (0,5 a 0,8)Tf’

Tf’ es la temperatura de fusión del material base con menor temperatura de fusión.

El que se seleccione el intervalo de temperaturas anterior, es para prevenir que se produzcan fusiones en la zona de de difusión, por formación de posibles eutécticos.

3. Tiempo:

El tiempo de soldadura tiene que ser el suficiente para que desaparezca la porosidad en la interfase de unión. (. Tiene que ser el menor posible. Aquel que haga desaparecer los microporos de la interfase.)

4. Rugosidad superficial:

Si entre los materiales base a soldar se da difusión intersticial, la preparación superficial debe tener una preparación metalográfica; de este modo se reduce el tiempo de unión considerablemente.

Si la difusión es de tipo susticional o el material base a soldar es muy reactivo (es decir, forma óxidos superficiales muy adherentes, compactos y con alta temperatura de fusión) es necesario que las superficies tengan una determinada rugosidad, hay dos razones para que esta rugosidad tenga una cierta profundidad:

a) El vacío de los huecos que deja la rugosidad, se convierte en un elemento difusión más, es decir, contribuirá a proporcionar vacantes de red en la matriz con lo que se aumenta la velocidad de difusión por un mecanismo de vacantes.

b) Si el material base es muy reactivo (aluminio), la rugosidad es necesaria para que en los contactos metálicos se den esfuerzos cortantes que rompan la película de óxido y se den contacto metálico real.

5. Tamaño de granoA medida que el tamaño de grano es más pequeño mayor será la superficie del limite de grano, con lo que disminuirá el tiempo de soldadura.

Como los límites de granos son vías de alta difusividad, los átomos de difundirán muy rápidamente por ellos y la soldadura se reducirá en tiempo, considerablemente.

SOLDADURA POR PUNTOS

Presión + Alta corriente.

Los electrodos están fabricados con materiales de alta conductividad térmica y eléctrica. Cobre generalmente. El efecto Joule más importante se produce donde hay mayor resistencia, en R4, que es donde se produce el punto de fusión.

Como los electrodos van refrigerados por agua, no se produce la fusión de estos. Una soldadura mediante este procedimiento dura aproximadamente 0,4 segundos.

Ciclo de soldadura por puntos:

1. Preposicionamiento2. Pasa corriente (soldadura)3. Incremento de presión (se eliminan impurezas) - Forja4. Cadencia

SOLDADURA POR BATIDO Y FRICCIÓN

La herramienta para producir la soldadura es un cilindro que dispone de un “pin” con una morfología similar a una broca. El pin corta el material y lo deposita entre los materiales base.

Fue creado debido a que las aleaciones de aluminio y cobre no son soldables, porque el cobre en la línea de fusión crea intermetálicos que fragilizan la unión.

El espesor máximo para soldar es de 30mm.

Cuando se observa macrográficamente una unión soldada mediante el proceso de batido y fricción, se ven las líneas de plastificación del material.

Características:

1. No se utilizan gases de protección y, por tanto, no se produce porosidad en el área de soldadura.

2. No se requieren materiales de aporte ya que no se requiere la preparación de bordes (bordes rectos) y no se da separación entre los materiales base.

3. No se producen descuelgues4. No se dan faltas de fusión5. No hay escorias presentes6. No se producen humos indeseables7. No se dan proyecciones8. No se requiere ningún tipo de protección ocular debido a la ausencia de arcos.9. Apenas se produce distorsión10. La contracción durante el enfriamiento también es pequeña11. No se requieren tratamientos térmicos post-soldadura12. No se requieren tratamientos de endurecimiento13. Se pueden ejecutar soldaduras heterogéneas.

Inconvenientes:

1. Solamente se puede soldar en posición sobremesa2. El equipo de soldadura es de un precio elevado y ocupa mucho volumen3. Tienen limitaciones en cuanto al espesor a soldar4. El proceso requiere un fuerte embridamiento (se necesita una bancada superior al

tramo que se quiere soldar).5. El pin se ha de substituir con relativa frecuencia, debido al desgaste.

SOLDADURA POR EXPLOSIÓN.

Permite la unión de dos materiales con incompatibilidad metalúrgica. El explosivo proyecta el material a soldar sobre el material base.

No requiere:

1. preparación de bordes2. Aporte de material3. Limpieza superficial (la propia onda de explosión se encarga de limpiar su superficie).4. Gases de protección.

Se produce una unión bimetálica (no unión metalúrgica): se produce un anclaje del aluminio al otro material.

PROCESOS DE SOLDADURA DE ALTA DENSIDAD DE POTENCIA

Soldadura por Arco Plasma Soldadura láser. Soldadura por haz de electrones.

Particularidades:

Cordones muy estrechos y ZAC muy estrecha también, con lo que se reduce el tamaño de las heterogeneidades.

Agujero de Vapor (Keyhole): Se produce al principio y final de la soldadura por fusión. Son defectos de soldadura. Vaporización de los metales. Se soluciona mediante la colocación de una chapa al inicio y fin de la soldadura para evitar que se inicie en ese punto. Las fuerzas que tienen a abrir el agujero de vapor son:

1. Presión del haz2. Presión de vapor3. Presión de retroceso.

Son procesos de soldadura para materiales con cierta templabilidad, la velocidad de enfriamiento puede ser clave en la aparición o no de defectos.

SOLDADURA MANUAL CON ELECTRODO REVESTIDO.

Se trata de un proceso de soldadura por arco. Dicho arco se establece entre el material base y el que se aporta. La protección del baño de gusión se produce a través de la escoria del revestimiento (óxidos o carbonatos) y de los gases (serrin o celulósa), normalmente CO2.

El revestimiento está formado por un revestimiento y un alma metálica.

Funciones del revestimiento:

1. Física: Actúa sobre la viscosidad del baño de fusión2. Química: Desde el revestimiento al baño de fusión, se pueden aportar materiales

aleantes, que pueden mejorar las propiedades del cordón.O para eliminar los gases disueltos en el baño, como son el oxígeno, el hidrógeno, etc.

3. Metalúrgica: Las propiedades del cordón se mejoran mediante los elementos proporcionados por éste (función química y metalúrgica).

Los electrodos se fabrican:

1. Decapado: Eliminación óxido, grasas, etcc2. Trefilado: Mediante hilera para obtener un diámetro nominal.3. Lavado químico: mediante disolventes4. Corte: Para obtener longitud nominal.

Para el revesitmiento:

5. Molienda6. Tamizado: para obtener el tamaño de grano determinado.7. Homogeneización: Removido.8. Estrusado: Para depositar la mezcla húmeda del revestimiento del alma.9. Marcado: EXXXX (los dos primeros dígitos son la carga de rotura del cordón depositado

sin dilución, el tercero es la posición de soldadura y el cuarto es el tipo de revestimiento y características de la corriente).

10. Secado: en hornos rotatorios.

Clasificación de los electrodos.

Electrodos básicos

- Escoria difícil de eliminar- Relativamente pocas proyecciones laterales- Ondas de solidificación muy marcadas (De ello la dificultad en eliminar escoria)- Revestimiento higroscópico- Son los electrodos con mejores propiedades mecánicas de cordón.

Electrodos de Rutilo

- Escoria fácil de eliminar- Pocas proyecciones laterales

- Ondas de solidificación poco marcadas- Muy fácil aplicación- La cantidad de gases de protección que producen es importante.

Electrodos Celulósicos.

- Prácticamente no dan escoria.- Protección del baño casi totalmente por el gas del revestimiento.- Muchas proyecciones laterales.- Ondas solidificación bastante marcadas.- Muy buena penetración en el cordón de raíz.

Electrodos ácidos.

- Escoria se elimina con cierta dificultad- Dan relativamente pocas proyecciones laterales- Ondas de solidificación poco marcadas- La superficie de la escoria con geometría de panel de abeja.

Electrodos Oxidantes

- Dan pocas proyecciones laterales- Escoria fácil de eliminar- Ondas solidificación poco marcadas- Producen pocos gases de protección.

OTROS : electrodos de contacto o de alto rendimiento.

Rendimiento gravimétrico muy alto. Son de gran diámetro y longitud. El revestimiento contiene polvo de hierro.

Ángulos del electrodo: si <90º, falta de fusión en el chaflán opuesto. Si casi plano, respecto a 75º, porosidad por introducción de aire en el baño de fusión (Adecuado: 90º respecto a ambas chapas, en perpendicular a la dirección de soldadura. 75º en la dirección de soldadura).

RG= peso material depositado / peso electrodo

En general, con las proyecciones de cualquier tipo de electrodo, se produce corrosión por aireación diferencial, de dan lugar a picaduras. Al molar la proyección pueden aparecer microgrietas. (Constituyente perlitico alta temperatura local y rápido enfriamiento: martensita)

Electrodos específicos de acero baja aleación.

1. Carbono-molibdeno2. Cromo-molibdeno3. Acero al níquel4. Manganeso-molibdeno.

Las resistencias mínimas para estos electrodos están comprendidas entre los 480 y los 830 MPa.

La designación : EXXXX-X(la x detrás del guión designa la composición química del material depositado).

Materiales Base: (Que pueden ser soldados con el proceso de soldadura manual)

1. Aceros al carbono2. Aceros de baja aleación3. Aceros inoxidables y resistentes a la corrosión4. Fundiciones (dúctiles y grises)5. Aluminio y aleaciones de aluminio.6. Cobre y aleaciones de cobre7. Níquel y aleaciones de níquel.

SOLDADURA TIG

T.I.G – Tungsten Inert Gas

En la soldadura TIG el electrodo no es fundible. El material de aportación es una varilla que se aporta manualmente. Las corrientes en TIG CCelectrodo positivo, CCelectrodo negativo, C.Alterna. La parte más caliente de un arco eléctrico siempre es la anódica.

Jamás (muy poco recomendado) para aceros al carbono. La preparación de bordes con TIG empieza a los 3mm y siempre en V, más allá de 8mm TIG no sirve.

Normalmente, si son espesores mayores se suele dar el cordón de raíz en TIG, porque se pueden controlar muy bien el baño de fusión y la penetración (uniformes).

Es útil en los casos en que se quiere minimizar la dilución.

En el caso de que no existiera aporte, el torch ha de ir a 90º, sinó aparecerán porosidades.

También se puede utilizar corriente pulsada: buen control de baño de fusión.

Defecto de mordeduras de borde: des un defecto producido cuando se quiere soldar acero al carbono martensítico cuando el gas de protección es únicamente argón. Para evitarlo y darle más fluidez al baño de fusión, se le añade un 1% o 2% de hidrógeno al gas de protección.

Gases utilizados en soldadura TIG.

En el proceso de soldadura TIG, dada la naturaleza del electrodo, es necesario usar gases de protección inertes:

1. Argón. 2. Helio.3. Mezclas de argón + helio.4. Mezcla Argón-hidrógeno.5. Otras.

Ventajas del argón sobre el helio:

1. Acción más suave del arco.2. Reduce la penetración3. Aumenta la acción de limpieza, sobretodo cuando se suelda aluminio o magnesio.4. Menor coste (en Europa)5. Facilita el cebado del arco6. Menores flujos para igual protección.

Propiedades de las mezclas argón-helio.

1. Penetración intermedia2. Cordón de tamaño medio.

Mezclas argón-hidrógeno:

Están limitadas a la aplicación en inoxidables austeníticos, aleaciones de níquel-cobre y aleaciones base níquel. La mezcla aumenta la velocidad de soldadura, sin embargo, la cantidad de hidrógeno que puede ser utilizada en la mezcla es función del espesor y del tipo de unión, pero una cantidad excesiva de hidrógeno en la mezcla puede dar lugar a problemas de porosidad vermicular en el cordón.

Variables del proceso:

1. Diferencia de potencial (longitud del arco)2. Gas de protección, flujo (influye en la porosidad del cordón).3. Velocidad de soldadura4. Flujo de gas de protección.

Posición de ejecución:

Ventajas

1. Produce soldaduras de muy alta calidad, libres de defectos2. No se dan proyecciones3. Puede usarse con y sin material de aporte4. Proporciona un buen control de penetración en la pasada de raíz5. El control de las variables es muy preciso, sobre todo cuando se dispone de fuentes de

potencia electrónicas.6. Puede ser utilizado para soldar la mayoría de los metales y aleaciones comerciales, así

como en la soldadura de metales disimilares.

Limitaciones

1. Velocidades de aportación muy bajas2. Los soldadores tienen que tener mucha más destreza que la que tienen en otros

procesos de soldadura3. Resulta un proceso4. Resulta un proceso muy caro cuando los espesores a soldar son mayores de 8mm.5. Si se cortocircuita el electrodo con el baño de fusión se pueden dar inclusiones de W

en el baño de fusión.6. Se puede producir porosidad en el cordón si el área de soldadura no está

perfectamente limpia.

PROCESO DE SOLDADURA MIG-MAG

Se trata de un proceso de soldadura semiautomático (Proceso de soldadura por arco que se establece mediante un electrodo desnudo, continuo y aportable. La protección del baño de fusión siempre es por gas, salvo que se usen electrodos tubulares con flux interior)

Variantes:

1. MIG-MAG robotizados2. MIG-MAG arco gemelo ( Ventaja: Mejora de productividad, Desventaja:Pistola muy

grande y sofisticada)3. MIG-MAG con electrodo tubular y flux interior (se suele utilizar en condiciones de

aire).

Características:

1. El arco es muy estable2. La transferencia metálica es bastante suave. (Más suave en MIG que en MAG)3. Da pocas proyecciones sobre el material base4. Buenas características del cordón.5. En MAG no hace falta limpieza, puesto que el Co2 se disocia en CO y reduce los óxidos

(debido a esto peor visibilidad en MAG por humos, que en en MIG).

El gas de protección usado afecta a la geometría y penetración del cordón, debido a la conductividad térmica de dicho gas.

Modos de transferencia metálica:

1. Spray: Finas gotas (con gas inerte). Mucha calidad de cordón. Corriente continua con electrodo en polaridad inversa (+). La diferencia de potencial del arco es relativamente elevada.

2. Pulsada: Tamaño de gota mayor que el espray, la intensidad varia alternativamente en el tiempo. Mejor control del baño de fusión.

3. Cortocircuito: Gas activo. SE produce una gran gota de metal líquido que se va alargando hasta entrar en contacto con el material base, creando un cortocircuito. Esta gota crea muchas proyecciones al impacto con el material base.

4. Globular: Gran número de proyecciones laterales. Proceso de soldadura contraindicado debido a un error de polaridad. El baño de fusión gira. Contraindicado para soldadura semi-automática.

SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

Proceso completamente automatizado y de alta productividad (eficiencia energética alrededor de 0,9). La diferencia con el MIG-MAG es que la protección del baño de fusión se produce por un flux (Un flux es un sólido granulado que tiene una composición química similar a un revestimiento.Es un material inorgánico de baja conductividad térmica) que escorifica en parte, mientras que todo el flux sobrante se recoge para su reutilización.

Variantes:

Soldadura por arco sumergido con arco gemelo Soldadura por arco sumergido en tándem.

Factores que determinan el uso de la soldadura por arco sumergido son:

1. Composición química y propiedades mecánicas del cordón2. Espesor del material base3. Accesibilidad de la junta4. Posición de soldadura5. La frecuencia y volumen de soldadura que debe ser ejecutado.

No es aplicable a aceros con espesores menores a 5mm, y a aluminios o aleaciones de aluminio con espesores inferiores a 12mm.

Preparación de bordes:

A partir de 10mm si se suelda por una única cara o bien 15mm a doble cara en aceros al carbono

A partir de 20mm en aleaciones de aluminio.

CORROSIÓN INTERGRANULAR

EJ: Para soldar aceros inoxidables austeníticos es adecuada la soldadura MIG, puesto que si se usara MAG (gas activo) el CO2 atacaría el cromo, provocando carburos de cromo, que precipitarían en los límites de grano, dando lugar a corrosión intergranular.

Precipitación de carburos: Debido a la reacción el cromo se asocia con el carburo y se coloca en el límite de grano. Esto provoca zonas ricas en cromo y zonas con déficit de cromo. Puesto que la precipitación va a seguir a través de los límites de grano se producirá una gran fragilización.

Para evitar esto, se utilizan aceros inoxidables austeniticos estabilizados mediante titanio y vanadio. Debido a esta modificación química, los carburos de cromo se situarán en el “centro” del grano y no al borde.

Electrodos y Fluxes

Los electrodos utilizados en el proceso son desnudos y continuos y su geometría depende de la aplicación, por tanto:

Electrodos circulares macizos. Flejes o bandas para recubrimientos y recargues.

Tipos de fluxes:

1. Fluxes fundidos: En este tipo de flux, los componentes de funden en un horno eléctrico. Una vez solidificados, toman una apariencia vítrea que es molturada, tamizada por tamaños y empaquetada. No contienen antioxidantes ni ferroaleaciones (debido a esto es difícil la purificación del baño de fundido y la eliminación de gases disueltos: desventaja.). No son higroscópicos, la eliminación de los finos no cambia la composición química y además son homogéneos.

2. Aglomerados: Se obtiene por mezcla de dos o más fluxes fundidos o cohesionados en una proporción adecuada. Son utilizados para algunas aplicaciones muy especiales de la soldadura por arco sumergido. (las mismas desventajas que los fundidos)

3. Cohesionados: Los materiales que forman al composición química del flux son molturados, mezclados y unidos con silicato sódico, potásico o una mezcla de ambos. Después de unidos los componentes del flux, la mezcla es pelitizada y calentada a una

temperatura más baja que la de los fluxes fundidos. Los pelet son, después de enfriados molturados, separados por tamaños y empaquetados.

Sus ventajas es que pueden contener desoxidantes y pueden contener elementos de aleación como ferroaleaciones. Las desventajas es que son higroscópicos, tienden a formar gases (porosidad) y puede cambiar la composición química del flux por pérdida de finos.

Designación de flux- electrodo

FXXX – EXXX (F de flux, la primera X indica la resistencia a la tracción del cordón , la segunda indica las condiciones en las que se hace el ensayo A-condiciones de soldadura, P en condiciones de tratamiento térmico post-sold.; La tercera X Indica la menor Temperatura a la cual la resistencia al impacto del metal depositado es de 27J)

UNIONES ADHESIVASLa unión adhesiva e sun proceso de unión de materiales en la cual un adhesivo no metálico es situado entre las superficies de los adherentes o sustratos(metálicos). El adhesivo solidifica o endurece mediante cambios en sus propiedades físicas o químicas para producir la unión con una resistencia apropiada.

Adhesivo: Es un término que incluye materiales como:

Cementos Colas Mucílago (Solución viscosa de cola en agua) Pastas

Tipos de adhesivos

Termoestables: Las resinas termoestables son en las que están basadas las formulaciones para las uniones de metales. Sus características pueden ser modificadas para aplicaciones específicas mediante la adición de agentes modificantes. Los adhesivos termoestables endurecen o curan mediante reacciones tales como la polimerización, condensación o vulcanización. Estas reacciones se producen con la adición de un endurecedor (agente de curado) o catalizador.

El calor, la presión, radiación o cualquier otro tipo de energía pueden aumentar la velocidad de endurecimiento o curado. Una vez que ha curado, estos adhesivvos no pueden ser refundidos, y una unión rota no puede ser adherida de nuevo mediante calentamiento.

Dependiendo de la composición, los adhesivos termoestables pueden ablandarse o debilitarse a altas temperaturas y, por último, descomponerse.

Termoplásticos: Las resinas termoplásticas son compuestos de cadena larga que se ablandan durante el calentamiento, de modo que puede repetirse el ciclo. Se oxidan y rompen a temperaturas altas.

Muchas resinas termoplásticas pueden ser ablandadas a temperatura ambiente con disolventes orgánicos. Endurecen una vez que el disolvente se ha evaporado. Su resistencia limitada al calor, disolventes y tensiones inducidas mediante cargas, hacen a las resinas termoplásticas o elastómeros, generalmente, no apropiadas como adhesivos estructurales.

Algunas están combinadas con resinas termoestables como las epoxi y fenólicas para mejorar la flexibilidad, resistencia al pelado y resistencia al impacto.

Tipos de adhesivos cuya clasificación depende de alguna propiedad de los mismos:

Adhesivvos de tipo disolvente Adh. Que funden con el calor Adh. Sensibles a la presión Adh. Reactivos químicamente.

Adh. Anaeróbicos.

Componentes de los adhesivos:

1. Resinas sintéticas2. Un elastómero o flexibilizador3. Materiales inorgánicos

Diseño de la unión: Existen tres reglas a cumplir:

1. La carga de diseño debe producir cargas cortantes o de tracción sobre la unión. Las cargas de clivaje o pelado deben ser minimizadas.

2. El diseño de la unión debe asegurar que las cargas estáticas no superen la capacidad de deformación plástica del adhesivo.

3. Si la unión se expone a cargas cíclicas, la unión solapada debe aumentarse para minimizar la posibilidad de fluencia en el adhesivo.

Tipos de carga:

Tipos de Uniones:

Preparación de superficies. Debe cumplir con los siguientes requerimientos:

1. Eliminar todos los contaminantes que estén sobre las superficies de los adherentes2. Hacer que la superficie sea químicamente receptiva para el adhesivo, o imprimación y

proporcionar unas buenas características de mojado.3. Prevenir la mala adherencia o compuestos de baja resistencia que se pueden formar

sobre las superficies de los adherentes4. Eliminar la mínima cantidad de metal.5. No producir fragilización o corrosión.

Uniones Híbridas

Se tratan de uniones que combinan unión adhesiva con otro tipo de unión.

1. Unión adhesiva con soldadura puntos2. Unión adhesiva con remache3. Unión adhesiva con recalcado4. Unión adhesiva con un esparrago soldado por soldadura.

CONTINUIDAD FÍSICA Y HETEROGENEIDAD DE ESTRUCTURAS DE LA UNIÓNEl cordón de soldadura es el elemento en el conjunto de la unión soldada que establece la continuidad física entre dos materiales.

En los procesos de soldadura por fusión, se da la continuidad física, pero se introducen dos heterogeneidades importantes, una es el cordón de soldadura y la zona afectada por el calor.

CORDÓN DE SOLDADURA

La fusión local de los materiales base junto con el metal líquido procedente del material de aportación dan, por solidificación, el cordón.

Características comunes a todos los procesos de soldadura por arco:

1. El baño de fusión contiene impurezas2. Se produce dilución ( parte del material base, que por fusión, se incorpora al baño de

fusión).3. En el baño de fusión se produce turbulencia, lo que produce, a su vez, una buena

homogeneidad química en el cordón final.4. El volumen de metal fundido es muy pequeño comparado con el resto de material

base que no funde.5. La composición del cordón y del material base, por lo general, son muy parecidos.6. Se dan fuertes gradientes de temperatura a través del baño de fusión.7. Como la fuente de calor se mueve, la solidificación es esencialmente un proceso

dinámico; por tanto, el comportamiento de la solidificación depende de la velocidad de soldadura.

8. En soldaduras de alta energía (por ejemplo, la soldadura por electroescoria o en soldaduras multipasada, en las cuales el material está precalentado, se ve afectado el gradiente de temperatura y, por tanto el comportamiento durante la solidificación.

Zona de crecimiento de grano: menor tenacidadZona de recristalización: tenacidad mejora propiedades mecánicasZona transformación parcial: mejora propiedades mecánicas

SOLDABILIDAD

No es una propiedad del material, es la respuesta que da un material base a un determinado proceso de soldadura. Por tanto, la soldabilidad depende de los siguientes factores:

Materiales base a soldar Proceso de soldadura Otros

Dilución

Es la porción de material base que por fusión entra a formar parte del cordón.

Precalentamientos y post-calentamientos

Precalentamientos: Sirven para reducir la velocidad de enfriamiento de una soldadura y evitar la formación de martensitas duras evitando fisuraciones en frío.

Postcalentamiento: Para eliminar las tensiones residuales de soldadura y evitar, por ejemplo, fisuración en frío.

Fisuración en frío

Factores de que depende:

Composición Química del material base Nivel de tensiones residuales Presencia de Hidrógeno en la Unión

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN EL ACERO Y EN LA SOLDABILIDAD

El acero e suna aleación hierro-carbono y este elemento de aleación en el hierro ya le confiere unas propiedades muy interesantes que dependen de su contenido.

Influencia del Manganeso: Mejora enormemente la soldabilidad, ya que:

1. Afina el tamaño de grano2. Mejora las propiedades mecánicas de la aleación.3. Contrarresta el efecto del azufre. (Ambos se asocian formando sulfuros de manganeso,

de alto punto de fusión y está asociado con las bandas de perlita. Cuando son de un tamaño demasiado grande, puede darse el caso que el campo de tensiones en los extremos del sulfuro de manganeso salte de una banda a otro en forma de grieta y produzca un desgarro laminar.)

Influencia del Cromo:

1. Proporciona el carácter inoxidable al acero.2. Otros aceros como (Cr-Mo; Cr-Mo-V). Dichos aceros forman martensitas duras, así que

deben precalentarse y utilizar procedimientos de bajo hidrógeno.

Efectos del Níquel

El níquel es otro elemento que forma parte de la composición química de los aceros inoxidables. Es un elemento ganmágeno, es decir, que tiene a estabilizar la austenita a temperatura ambiente.

Además proporciona tenacidad a los cordones practicados.

Aceros al níquel: Aceros al níquel (8-12%): Aplicaciones criogéncicas ; (36%) Invares: Super aleaciones hierro-níquel.

SOLDABILIDAD DE ACEROS AL CARBONO.

Los aceros al carbono son aleaciones Fe-C con contenidos en carbono <1.7%, contienen otros elementos de aleación como el manganeso <1.65% en peso.

Hay otros elementos minoritarios que pueden formar parte de la composición química de los aceros al carbono como el silicio e impurezas como el azufre y el fósforo.

Clasificación según el contenido en carbono:

1. Aceros Hipoeutectoides: C<0.8%2. Aceros Eutectoides: C<0.8%3. Aceros Hipereutectoides: 1.7% > C > 0.8%

CICLO TÉRMICO

Importancia del ciclo térmico:

1. Velocidad de calentamiento (Si v.calentamiento muy rápida, velocidad de soldadura muy baja y se puede dar fisuración en caliente).

2. Temperatura máxima que se alcanza en un punto determinado3. Velocidad de enfriamiento4. Tiempo que permanece por encima de una determinada temperatura (para un acero

al carbono, es la temperatura eutectoide)

DISTORSIÓN

Para evitar la distorsión angular se puede:

1. Alternar las pasadas superiores e inferiores2. Preposicionamientos3. “Tambo”: Calentar con soplete y enfriar rápidamente.4. Secuencia de puntos.