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Tipos de juntas de soldadura
■PWHT: Aliviar las tensiones residuales ■IPWH: Aliviar el hidrógeno difusible
■ Normalización: Refina microestructuras deformadas por causa del moldeo en caliente (por ejemplo, es aplicada en la placa terminal de los recipientes)
■ Enfriamiento rápido: Endurece soldaduras por enfriamiento rápido, utilizando agua, aire, o niebla (por ejemplo, es aplicado en ejes alisados)
■ Revenido (Envejecimiento): Estabiliza microestructuras después del enfriamiento rápido o soldadura.
Welding image by Victor M. from Fotolia.com
La soldadura se utiliza para unir
materiales metálicos.
La
soldadura es el proceso de unir dos o más objetos utilizando altos niveles de
calor. Un material de relleno, llamado soldadura, es añadido para formar una
sustancia líquida fundida en el área en que se encuentran los objetos que se
desea unir. Ésta área es llamada junta, o junta soldada. Cuando se quita la
fuente de calor, el metal se enfría rápidamente para formar una unión sólida.
La soldadura se utiliza en construcción, manufactura y otras aplicaciones industriales,
para unir materiales como hierro u acero.
Junta a tope
La
junta a tope es el tipo más simple de junta soldada. Se utiliza para unir dos
objetos que reposan sobre el mismo plano. La junta entre los dos objetos puede
consistir en dos bordes cuadrados, en forma de "V" o de
"U". El perfil depende de los materiales que serán soldados, y
también puede depender de la aplicación que se le desea dar a esos materiales.
Todas las juntas a tope pueden consistir en una soldadura simple o doble,
siendo las soldaduras simples las que tienen una mejor relación
costo-beneficio.
Soldadura de
esquinas
La soldadura de esquinas se usa para unir dos objetos en un ángulo de 90
grados. Los objetos se colocan de manera tal de que sólo se toquen sobre un
borde. Ésto deja un surco en forma de "V" que debe ser rellenado con
material de soldadura. Utilizar esta soldadura en "V" permite una
unión mucho más fuerte, y también permite al soldador unir los objetos en un
solo paso. Si los objetos fueron acomodados de una manera
distinta, la unión puede requerir de dos soldaduras separadas (en la parte
superior e inferior) y podría no resultar tan fuerte.
Juntas de borde
Una
junta de borde es similar a una junta a tope, pero se usa sobre los bordes de
dos objetos de distribución vertical. Por ejemplo, esta junta se utiliza
comúnmente para crear una chapa doble de acero. Las chapas se apilan una sobre
la otra, y al menos un borde se suelda mediante este método. Para añadir fuerza
a la unión, deben soldarse dos o más bordes.
Juntas
solapadas
Las
juntas solapadas se usan para superponer dos objetos que no reposan
directamente uno sobre el otro. Como sólo una pequeña porción de los objetos se
superpone, una junta de bordes no es suficiente. En su lugar, se sueldan las
juntas donde el borde de uno de los objetos toca al otro. Por ejemplo,
imagínate una escalera, con los peldaños representando una serie de objetos
metálicos. Una junta solapada se colocaría en la intersección de cada objeto
vertical con el escalón horizontal.
Soldadura en
"T"
Las soldaduras en "T" se utilizan para unir dos objetos en el
ángulo adecuado para formar una forma de "T". Un ejemplo simple sería
una viga de metal suspendida de un cielorraso. La soldadura puede realizarse en
uno de los dos lados de la viga, donde ésta se une con lacubierta del techo. Si el objeto metálico estuviera
colocado por encima del techo en un formación de tipo cruz, el resultado de la
soldadura sería lo que se conoce como una junta en forma de cruz.
Escrito
por Emily Beach | Traducido por Mike Tazenda
ZONA AFECTADA POR
EL CALOR EN UN PROCESO DE SOLDADURA
La zona afectada por el calor (también llamada HAZ) es el
volumen de material en o cerca de la soldadura, cuyas propiedades han sido
alteradas debido al calor de la soldadura. Debido a que el proceso de soldado
por resistencia se basa en calentar dos piezas, es inevitable que haya
una HAZ . El material que se encuentra dentro de la HAZ sufre
un cambio que puede o no resultar beneficioso para la unión soldada. En
general, el objetivo de un buen soldado por resistencia es minimizar
la HAZ..
La zona afectada
por el calor (también llamada
HAZ) es el volumen de material en o cerca de la soldadura, cuyas propiedades
han sido alteradas debido al calor de la soldadura. Debido a que el proceso de
soldado por resistencia se basa en calentar dos piezas, es inevitable que haya
una HAZ . El material que se encuentra
dentro de la HAZ sufre un cambio que puede o no
resultar beneficioso para la unión soldada. En general, el objetivo de un buen
soldado por resistencia es minimizar la HAZ.
Pre-calentamiento y Post-calentamiento: Los
Propósitos y Procedimientos
El pre-calentamiento puede ser definido como la aplicación de
calor a un metal base o sustrato, antes de la respectiva soldadura. Los
sopletes de gas, calentadores eléctricos, o calentadores de paneles radiantes
infrarrojos pueden ser utilizados para realizar el pre-calentamiento, lo cual
reduce la velocidad de enfriamiento de soldadura y por tanto evita el
agrietamiento en frío de las soldaduras. La Fig.1 muestra cómo un incremento en
la temperatura de pre-calentamiento afecta al índice de enfriamiento de las
soldaduras. Por ejemplo, cuando la entrada de calor es constante (por ejemplo,
20 kJ/cm), un pre-calentamiento de 50ºC resulta en un índice de enfriamiento de
aproximadamente 17ºC/seg., mientras que un pre-calentamiento de 250°C reduce la
velocidad a aproximadamente 3°C/seg. Disminuir los índices de enfriamiento
previene la formación de estructuras quebradizas de soldadura, y retira el
hidrógeno difusible, lo cual a su vez impide la aparición de grietas en frío en
las soldaduras.
Fig. 1. El efecto del pre-calentamiento sobre el índice de
enfriamiento de las soldaduras en función de la entrada de calor (Espesor de la
placa: 19mm)
La Fig. 2 muestra la dependencia de la temperatura de
pre-calentamiento en el agrietamiento en frío, en una MPa 780 de acero con alta
resistencia a la tensión. A medida que la temperatura del pre-calentamiento
aumenta, el índice de agrietamiento disminuye.
Figura 2. Resultados de la prueba de agrietamiento a una
soldadura de ranura “y” de una MPa 780 de acero con alta resistencia a la
tensión.
El post-calentamiento se puede definir como la aplicación de
calor a un ensamblado después de la respectiva soldadura. El post-calentamiento
incluye tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), calentamiento
inmediatamente posterior a la soldadura (IPWH), normalización, enfriamiento
rápido, y revenido (envejecimiento). Los propósitos principales de estas
operaciones en la fabricación de soldadura son los siguientes:
Entre todos estos tratamientos de calor o calentamiento, PWHT e
IPWH son los procedimientos más comunes en la soldadura. Los otros son
utilizados para aplicaciones limitadas a algunos campos de la soldadura de fabricación.
Los propósitos y procedimientos del PWHT se detallan en Kobelco Welding Today,
Vol. 4, Nº 2, abril del año 2001. El IPWH usualmente se lleva a cabo con
sopletes de gas en soldaduras, inmediatamente después de que haya culminado su
soldadura mientras que la soldadura aún conserva su temperatura de
pre-calentamiento, mediante el uso de temperaturas relativamente más bajas y de
tiempos más cortos de calentamiento (250-350 °C x 0,5-1h), previamente al PWHT.
El IPWH disminuye el hidrógeno difusible a un nivel adecuado (aunque mayor que
con el PWHT como se muestra en la Fig. 3) para evitar el agrietamiento en frío.
Fig. 3 Efectos del calentamiento intermedio posterior a la
soldadura y tratamiento térmico posterior a la soldadura en la eliminación del
hidrógeno difusible de los metales de soldadura 2.25Cr-1Mo (Temperatura de
pre-calentamiento y de entre pasada: 200°C)
RECOMENDACIONES
PARA REALIZAR PRACTICAS CON SOLDADURA ELÉCTRICA
1.
LA SOLDADURA POR ARCO
MANUAL O ELÉCTRICO
es un sistema que utiliza una fuente
de calor (arco eléctrico) y un medio gaseoso generado por la combustión del
revestimiento del electrodo y en otros casos por la utilización de un gas inerte,
mediante el cual es posible la fusión del metal de aporte y la pieza, generando
con esto una unión metálica resistente a todos los esfuerzos
mecánicos.
a) Un buen control del proceso:
Regular los parámetros de la maquina
soldadora, tener estabilidad en la
velocidad del desplazamiento del arco
de protección, asegurar que el tipo de
soldadura es el adecuado para el tipo
de material y la unión.
b) Una buena preparación de la unión y
la superficie:
Se debe limpiar las piezas a unir para
evitar materiales no deseados en
la soldadura que puedan provocar
imperfecciones, según el tipo de unión
puede necesitar o no un bisel con un
ángulo adecuado y una separación entre
piezas según sea el material.
c) Seleccionar apropiadamente el
proceso y sus parámetros de operación:
Antes de seleccionar un proceso
tenemos que ver el material y el tipo de
unión, una vez que hemos identificado
estos entonces procedemos a
seleccionar un proceso, una vez
definido el proceso procedemos a regular los
parámetros de la maquina soldadora a
utilizar.
1.- Soldadura por arco eléctrico con
electrodo revestido o recubierto:
La Soldadura por Arco manual o
eléctrico con electrodo revestido, es un
sistema que utiliza una fuente de
calor y un medio gaseoso generado por la
combustión del revestimiento del
electrodo, mediante el cual es posible la
fusión del metal de aporte y la pieza.
Este tipo de arco puede llevarse a
cabo mediante corriente alterna (CA)
y corriente continua también (CD). El
flujo de electrones va del polo positivo al
negativo.
2 . Soldaduras por arco con electrodo
recubierto.
El sistema TIG es un sistema de
soldadura al arco con protección
gaseosa que utiliza el intenso calor
del arco eléctrico, generado entre un
electrodo de tungsteno no consumible y
la pieza a soldar, donde puede
utilizarse o no metal de aporte.
Se utiliza un gas de protección cuyo
objetivo es desplazar el aire, para
eliminar la posibilidad de
contaminación de la soldadura por él oxigeno y
nitrógeno presente en la atmósfera.
Como gas protector se puede emplear
helio y argón o una mezcla de ambos.
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