INDICE.
1. INTRODUCCION
- SOLDADURA EN ATMOSFERA NATURAL
- TIPOS:
3.1 Soldadura por oxigas.
3.2 Soldadura por arco eléctrico.
3.3 Oxicorte.
- PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS
4.1 Procedimientos en la soldadura por oxigas.
4.2 Procedimientos en la soldadura por arco eléctrico.
4.3 Procedimientos en el Oxicorte.
- FUNDENTES
- IMPERFECCIONES
6.1 Soldadura por arco eléctrico.
6.2 Soldadura por oxigas.
6.3 Oxicorte
- RIESGOS MÁS FRECUENTES Y MEDIDAS QUE SE DEBEN ADOPTAR
1. INTRODUCCIÓN
La técnica de soldadura ha sido fundamental para el desarrollo y productividad de nuestras industrias y actualmente sigue siendo uno de los principales medios auxiliares de fabricación y reparación de productos metálicos así como de construcción de obras industriales y civiles.
El gran desarrollo de la soldadura vino con la revolución industrial y los descubrimientos para la obtención del oxigeno y acetileno, y los realizados en el campo de la electricidad y electromagnetismo.
En la actualidad la soldadura es un medio de unión eficaz, rápido, seguro y económico donde se incorporan otras ramas de la ciencia como la química, la electrónica, robótica…etc.
- SOLDADURA EN ATMOSFERA NATURAL
La soldadura de metales presentó al principio los inconvenientes de inclusiones de óxidos, hidrógeno y nitrógeno prevenientes del aire próximo a la zona de fusión. Estas inclusiones debilitaban drásticamente la unión lo que motivó un cierto retraso en su aplicación industrial.
En la actualidad, este inconveniente puede ser evitado rodeando la unión con un gas protector (inerte o activo) que desplace el aire de la atmósfera. Este es caso de la soldadura TIG o MIG, por ejemplo.
Sin embargo, sin recurrir a este sistema, la soldadura oxigas y por arco eléctrico producen uniones de gran calidad metalúrgica gracias al uso de fundentes que desoxidan el baño de fusión y evitan los problemas nombrados.
Tanto el procedimiento oxigas como el de soldadura por arco eléctrico son procesos de soldadura por fusión. Con este procedimiento y condiciones adecuadas, la unión soldada debe tener la misma composición y comportamiento que el metal base, de forma que la unión no supone ninguna heterogeneidad en el material, lo que, lógicamente, se traduce en un gran número de ventaja para todo tipo de aplicaciones.
- TIPOS: OXIGAS, OXICORTE Y SOLDADURA ELÉCTRICA
3.1 Soldadura oxigas
También conocido como soldadura autógena, el oxigas es un procedimiento de soldadura en el cual llevamos a la pieza hasta fusión por medio del calor generado por la combustión de un hidrocarburo junto con oxígeno. El hidrocarburo que se utiliza generalmente es el acetileno (por su mayor poder de combustión) y en este caso recibe el nombre de soldadura oxiacetilénica.
En la soldadura oxiacetilénica el O2 y el acetileno se suministran al soplete a través de conductos distintos a presiones y volúmenes adecuados. Estos parámetros, de gran importancia, se regulan con los manureductores del propio soplete y con las válvulas de cada bombona de gas.
La mezcla se efectúa dentro del soplete y a través de la boquilla sale en condiciones de utilización. De la llama producida cabe destacar tres zonas más importantes:
· Un cono blanco o dardo, donde se produce la combustión del acetileno con el oxígeno. Su contorno está perfectamente delimitado.
· Una siguiente zona donde se localizan los productos de la combustión primaria y por tanto, donde se alcanza la máxima temperatura (+3000ºC). Esta será la zona de soldeo o zona de trabajo. (La cualidad química de esta zona ha de ser siempre reductora).
· Por último en el penacho se produce la combustión (con el oxigeno del aire), de todos los productos que no se han quemado anteriormente. De esta forma se impide que el oxigeno del aire entre en contacto con los metales a unir, constituyendo una capa protectora que evita la oxidación.
Dependiendo de la relación O2/C2H2 la cualidad química de la llama puede ser:
Neutra o normal, ideal para soldar el acero; oxidante, de máximas temperaturas y riesgo de quemar el acero o finalmente reductora o carburante utilizada para soldar aceros altamente aleados, fundiciones y aluminios.
3.2 Soldadura por arco eléctrico
Este procedimiento aprovecha para fundir el metal la energía producida por el arco eléctrico que se establece entre un electrodo consumible y el metal base. El electrodo está alimentado por una fuente de energía eléctrica de baja tensión y elevada intensidad. La alta temperatura que alcanza el arco funde tanto el material base como el electrodo que hace las veces material de aportación.
Para que se cree y mantenga el arco eléctrico entre los dos polos del circuito, es necesario que lo haga a través de un gas conductor de la electricidad; esto se consigue ionizando el aire intermedio: bien mediante una descarga de alta frecuencia o cebando el eléctrodo por rozadura, en el procedimiento de soldadura manual.
Este tipo de soldaduras pueden ser efectuados tanto con CC como CA. En corriente continua (con polaridad directa o indirecta) el arco es más estable y fácil de encender y las salpicaduras son poco frecuentes; sin embargo, el método es poco eficaz con soldaduras de piezas gruesas pues existe poca penetración. La corriente alterna, por su parte posibilita el uso de electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a mayor escala también aumenta.
3.3 Oxicorte
En primer lugar es de remarcar que a diferencia de las dos técnicas anteriores, aquí no se busca la unión de dos elementos, sino todo lo contrario: la separación por corte de un material.
El proceso de oxicorte se basa en la reacción fuertemente exotérmica de oxidación de un metal en presencia de O2.
De esta manera si calentamos una chapa de acero a una temperatura entre 800º y 900º C y proyectamos posteriormente un chorro de oxigeno a la superficie caldeada, esta se quemará violentamente, siendo el calor desarrollado en este proceso tan grande que la combustión prosigue a través de la pieza que deseamos cortar.
Debido a que el oxido producido por la combustión ha de tener un punto de ignición más bajo que el punto de fusión del propio metal, tanto aceros inoxidables como aluminios y cobres no podrán ser cortados con oxigeno.
Una vez que se haya aplicado el precalentamiento y el material alcance la temperatura de inflamación, la velocidad de salida del O2 de corte es el factor decisivo para conseguir el rendimiento óptimo. Interesa que esta velocidad sea elevada, no solamente para conseguir un corte limpio sino para expulsar simultáneamente las escorias.
Esta velocidad será regulada mediante válvulas y reguladores del soplete y las bombonas de O2 y C2H2. Además la geometría de la boquilla influirá notablemente sobre esta velocidad.
- PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS
4.1 Soldadura oxigas
Como paso previo, la zona de unión deberá ser limpiada y en caso de piezas de gran grosor, los bordes preparados en V o Y.
Para llevar a cabo la operación de soldadura por este procedimiento, el operario ha de hacer uso de sus dos manos, direccionando el soplete hacia la zona de soldeo y sujetando simultáneamente la varilla de metal de aportación con la otra mano (pericia= personal cualificado).
Teniendo en cuenta la posición de las piezas y la dirección del cordón de soldadura, podemos considerar las siguientes técnicas de soldadura:
Soldadura a izquierdas o hacia delante. El soplete se mueve de derecha a izquierdas, de tal manera que la llama precalienta la zona a soldar. La punta de la varilla es colocada entre la pieza y la llama. El metal de aportación, una vez fundido es desplazado del cordón por la propia fuerza de los gases. Esto le hace ser un método lento y caro pues se consume gran cantidad de gas. Sólo es aconsejable para chapas finas, de hasta aproximadamente 5 mm de espesor y para soldaduras en posición vertical ascendente.
Soldadura a derechas o hacia atrás. La soldadura va progresando desde la izquierda a la derecha y la llama se dirige hacia la parte ya soldada, manteniendo la varilla entre esta parte y la llama. Se utiliza para unir pletinas de mayores espesores, debido a su mayor poder de penetración y mayor velocidad de ejecución.
4.2 Soldadura eléctrica manual
El arco eléctrico, es como un cono de fuego que va fundiendo el metal por toda su base a la vez que va aportando metal fundido por el centro de la misma. Por esto debe mantenerse a una altura adecuada, ya que, muy próximo al metal base produce cordones abultados, estrechos y con mucha penetración; pero si está muy separado del metal aumenta la base del cono y funde una zona muy amplia que no se puede rellenar con el metal de aportación por lo que se producen cordones anchos con poco espesor y zonas fundidas sin relleno llamadas mordeduras.
La velocidad de avance deber ser la adecuada y constante ya que una parada significa un abultamiento y un momento de mayor velocidad implicará falta de material.
La posición del electrodo también es muy importante. Como norma general el electrodo debe desplazarse dentro de un plano perpendicular al plano de la unión y con una inclinación en el sentido del avance de 70º a 80º.
Además de estas variables, para soldar correctamente se han de controlar otras variables de operación como acercamiento del electrodo según se consuma para mantener la misma distancia del arco a la pieza, control de las variables eléctricas…etc.
4.3 Oxicorte
Para realizar el corte por este procedimiento, primero hemos de regular la válvula de O2 para conseguir un chorro débil de gas. Con estas condiciones se coloca el penacho de la llama a una distancia de aproximadamente 5 mm de la chapa a cortar con objeto de realizar el precalentamiento manteniéndose a esa distancia hasta que llegue el material al rojo claro. Tras levantar ligeramente el soplete se dispara el dardo de O2 perforando el metal y moviéndose en posición vertical el soplete con una velocidad que es función del espesor de la pieza.
- FUNDENTES
Los fundentes se incorporan generalmente a la zona de fusión de forma paralela al metal de aportación pues se encuentran recubriendo las varillas y los eléctrodos. Como decíamos su empleo mejora las características de la soldadura puesto que actúa:
1. Produciendo gases protectores para evitar la contaminación atmosférica.
2. Disolviendo las impurezas existentes en el baño de fusión o las que se puedan formar durante el proceso de soldadura, especialmente óxidos.
3. Formando una escoria fluida que flota y aísla al metal fundido de la oxidación atmosférica. Tras el enfriamiento, la película formada superficialmente podrá ser retirada del cordón.
Además, los revestimientos de las varillas y eléctrodos incorporan aditivos como:
- Compuestos ionizantes, que favorecen el encendido del arco eléctrico y lo mantienen más estable (favoreciendo el uso de CA)
- Elementos de aleación que suplen las pérdidas de elementos por la formación de óxidos y nitruros.
Los más usuales para metales férreos están constituidos a base de Borax, bicarbonato sódico y silicato sódico. El borax forma compuestos con el Fe2O3 y el carbonato es purificador y favorece la fluidez.
- IMPERFECCIONES
6.1 Imperfecciones aparecidas en soldadura por arco eléctrico
1. Grietas y Fisuras, aparecen en la Z.A.C por las tensiones internas creadas durante el enfriamiento/calentamiento; para evitarlas será necesario realizar un precalentamiento de la zona. Son especialmente peligrosas aquellas perpendiculares a la dirección de máxima solicitación.
2. Cavidades y porosidades, causadas por un metal base con excesivo contenido en C, O, ó S. También son causadas, por una mala técnica operatoria de soldeo.
3. Inclusiones sólidas (escoria, óxidos metálicos, partículas extrañas). La importancia de este defecto depende del tamaño de la inclusión, siendo esta provocada por la falta de limpieza o por una intensidad eléctrica muy débil.
4. Falta de fusión y/o penetración, por insuficiente energía, lo cual produce una notable reducción en la resistencia a fatiga.
5. Mordeduras, producidas por elevada intensidad o por electrodo demasiado grueso. Es un defecto grave en juntas sometidas a esfuerzos cortantes pues supone una entalla física y puede ser origen de roturas.
6.2 Imperfecciones en soldadura oxigas
Los defectos de las uniones realizadas por la soldadura oxigas son comunes a los producidos en la soldadura eléctrica y en general en otros procedimientos de soldadura; pero existen dos que son típicamente propios de este tipo de soldadura. Estos son:
Sopladuras. Son poros y cavidades, producidos por los gases que se desprenden durante el proceso de soldadura o bien por una mala regulación de la llama. Si la llama es oxidante favorece la aparición de este defecto.
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Deformación de las piezas. La deformación aquí es mayor que en otros procesos debido a que se produce (necesita) un mayor calentamiento de las piezas.
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Desnaturalización del metal. Es el cambio de composición química y estructural producido por la regulación defectuosa de la llama o fusión muy prolongada del metal. Si la llama es oxidante favorece la formación de óxidos mientras que si es carburante la formación de carburos.
6.3 Oxicorte
Las causas de los defectos en este tipo de operación serán debidas a:
1) Boquilla sucia, que provocará desviación del chorro de O2 provocando una superficie irregular y excesiva huella de corte.
2) Una velocidad de corte inadecuada, tanto por exceso como por defecto, que dará lugar a señales de corte muy curvadas y huellas verticales profundas respectivamente.
3) Boquilla demasiado cerca de la superficie de corte provoca que la operación sea inestable. Por el contrario, si la boquilla está demasiado lejos va a provocar un precalentamiento insuficiente apareciendo la arista superior redondeada.
6. RIESGOS MÁS FRECUENTES Y MEDIDAS QUE SE DEBEN ADOPTAR
La seguridad juega un papel muy importante en la elaboración de los trabajos de corte y soldadura, ya que las fuentes de energía, gases y electricidad, por sus propias características entrañan riesgos de explosión, incendio, descargas eléctricas…etc.
Para evitar estos riesgos hemos de:
1. Mantener las botellas alejadas de la zona de trabajo, de altas temperaturas o de cualquier fuente de ignición como cigarrillos y siempre en lugar ventilado y atadas.
2. Los gases y humos producidos deben ser extraídos del ambiente de trabajo en caso de no existir una buena ventilación.
3. Se debe evitar la soldadura por arco en lugares húmedos manteniendo bien secos los guantes y la ropa puesto que la humedad sobre el cuerpo puede originar descargas eléctricas.
4. El arco eléctrico puede causar además de descargas eléctricas, quemaduras y daños en los ojos y el resto del cuerpo. Por lo tanto se han de usar guantes, mandiles, polainas…etc., así como careta de protección facial y visual.
5. Debido a las altas temperaturas de los procesos, los locales en los que se realicen los trabajos deben contar con instalaciones contra incendios de acuerdo con la norma contra incendios en vigor. (NBE-95).
7. CONCLUSIÓN-RESUMEN
Acabamos de ver los tipos y técnicas de soldadura en atmósfera natural, donde el riesgo de inclusiones oxidas es evitado por la acción de los gases de combustión y por el uso de fundentes. Cabe destacar la importancia del oxicorte, que si bien difiere en fin, es muy parecido en forma a la soldadura oxiacetilénica.
Debido a las características de estos procesos, la experiencia y precauciones del operario juegan un papel importantísimo por una parte para realizar una unión o corte correctas y por otra para evitar accidentes.