Historia de la soldadura autógena

Soldadura.

1.- En ingeniería, 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 el aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse.

2.- La soldadura es un proceso de uníón de materiales, en el cual se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor o presión. La integración de las partes que se unen mediante soldadura se llama ensamble soldado. Muchos procesos de soldadura se obtienen solamente por el calor sin aplicar presión. Otros, únicamente por presión sin aportar calor externo, y otros se obtienen mediante una combinación de calor y presión. En algunos casos se agrega un material de aporte o relleno para facilitar la fusión. La soldadura se asocia con partes metálicas, pero el proceso también se usa para unir plásticos.

En base al metal de aportación:

• SOLDADURA ORDINARIA: 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.
• SOLDADURA AUTÓGENA: se realiza sin añadir ningún metal de aportación.

En base a la temperatura de fusión del metal de aportación:

• SOLDADURA BLANDA: utiliza metales de aportación cuyo punto de fusión es inferior a los 450 ºC.
• SOLDADURA DURA: utiliza metales con temperaturas superiores.

MATERIALES DE APORTACIÓN.

1. Electrodo desnudo

   
   Está constituido simplemente por una varilla metálica. El material fundido no se encuentra defendido contra los gases nocivos de la atmósfera interrumpiendo el arco con frecuencia. Se emplea para soldaduras de baja calidad.

1. Electrodos revestidos

   
   Están constituidos por una varilla metálica recubierta por un fundente adecuado. El revestimiento se funde con el arco dando origen a gases que protegen de los gases de la atmósfera, al metal de aportación. También permite que las escorias se puedan separar fácilmente después de la soldadura. Los principales revestimientos son de tipo básico, celulósico, oxidante y ácido.
2. 
   

   Electrodos con alma

   Están constituidos por una varilla metálica hueca rellena por un fundente adecuado. El revestimiento se funde con el arco dando origen a gases que protegen de los gases de la atmósfera al metal de aportación.

SOLDADURA ORDINARIA O DE ALEACIÓN.

1. Método utilizado para unir metales que se funden a temperaturas relativamente bajas.
2. Se suele diferenciar entre soldaduras duras y blandas, según el punto de fusión y resistencia de la aleación utilizada.
3. Los metales de aportación de las soldaduras blandas son aleaciones de plomo y estaño y, en ocasiones, pequeñas cantidades de bismuto.
4. En las soldaduras duras se emplean aleaciones de plata, cobre y cinc (soldadura de plata) o de cobre y cinc (latonsoldadura).

Triángulo del fuego

El triángulo de fuego o triángulo de combustión es un modelo que describe los tres elementos necesarios para generar la mayor parte de los fuegos
: un combustible, un comburente (un agente oxidante como el oxígeno
) y energía de activación
. Cuando estos factores se combinan en la proporción adecuada, el fuego se desencadena. Por otra parte, es igualmente posible prevenir o atacar un fuego eliminando uno de ellos:

Triángulo del fuego.

• Sin el calor suficiente, el fuego no puede ni comenzar ni propagarse. Puede eliminarse introduciendo un compuesto que tome una parte del calor disponible para la reacción. Habitualmente se emplea agua, que toma la energía para pasar a estado gaseoso. También son efectivos polvos o gases con la misma función.
• Sin el combustible el fuego se detiene. Puede eliminarse naturalmente, consumido por las llamas, o artificialmente, mediante procesos químicos y físicos que impiden al fuego acceder al combustible.
  Este aspecto es muy importante en la extinción de incendios forestales (por ejemplo, mediante cortafuegos, así como en los incendios controlados
  .
• La insuficiencia de oxígeno impide al fuego comenzar y propagarse.

¿Cómo funciona la Soldadura Autógena?

Muchas veces los términos soldadura autógena y soldadura oxiacetilénica se consideran sinónimos y se usan indistintamente. En realidad, esto es un error, ya que ambas denominaciones no describen procesos exactamente idénticos.

Veamos ¿por qué?

La soldadura es una disciplina que involucra múltiples clasificaciones y de allí surgen los diversos tipos de soldadura que mencionamos previamente en otros artículos técnicos.

Sin embargo, si tenemos en cuenta las carácterísticas en que se basa la soldadura podemos establecer una clasificación básica en dos grandes grupos:

• Soldadura heterogénea

  
  

• Soldadura homogénea

  
  

En la siguiente tabla mencionamos las diferencias principales entre ambos grupos y podremos ver claramente qué es la llamada soldadura autógena.

Tipos de Soldaduras

De acuerdo con la información de la tabla anterior, la soldadura autógena es simplemente un tipo de soldadura homogénea que se realiza sin metal de aporte.

Vale decir que cualquier proceso de soldadura que se realice sobre metales iguales (metal base) por medio de la fusión de los mismos sin emplear metal o varilla de aporte y que al enfriarse formen un trazo continuo de metal recibe el nombre general de soldadura autógena.

A fin de aclarar la confusión que planteábamos al principio, podemos apreciar que la soldadura oxiacetilénica sólo puede considerarse autógena si se realiza en ausencia de metal de aporte.

Hecha la aclaración, a continuación vamos a describir brevemente el proceso de soldadura oxiacetilénica sin metal de aporte, que es el tipo más difundido de soldadura autógena y que, por lo tanto, de ahora en más denominaremos simplemente autógena.

El fundamento de la soldadura autógena consiste en unir metales iguales fundíéndolos con el calor de una llama producida por la combustión de una mezcla de gases que se genera y proyecta a través de un soplete.
Por lo común estos gases son oxígeno (comburente) y acetileno (combustible), aunque también pueden ser oxígeno y propano u otros.

Equipo utilizado para Soldadura Autógena

El equipo básico de la soldadura autógena es el que describe la siguiente figura.

Partes de una Soldadora Autógena.

Veamos sus partes:

1 – Cilindro de oxígeno:

 Su capacidad varía de 60 a 300 pies cúbicos, con presiones de hasta 2.400 psi.

2 – Cilindro de acetileno:

 Contiene material poroso saturado con acetona. Como el acetileno libre no puede comprimirse en forma segura a más de 15 psi, se encuentra disuelto en acetona, que lo mantiene estable y permite una presión de 250 psi.

3 – Reguladores de presión:

 Mantienen la presión constante de los gases, asegurando un volumen estable e igual calidad de la llama. La mayoría de los reguladores son de dos graduaciones y tienen dos medidores: uno indica la presión en el cilindro y el otro la presión que ingresa en la manguera.

Manómetros

1. Que permita reducir la presión entre los valores señalados.
2. Que mantenga la presión de salida hacia el soplete en el valor necesario al descender la presión en la botella debido al consumo del gas.
3. Un manoreductor es un aparato con dos recipientes separados por una válvula regulable que dispone de un manómetro cada uno.
4. Tanto el acetileno como el oxígeno se almacenan en botellas con una presión muy superior a la de utilización a su llegada al soplete.

4 y 5 – Mangueras:

 aunque la figura las muestra separadas, pueden estar unidas o encintadas para evitar que se enreden. Tienen distintos colores, siendo verde o azul para oxígeno y roja o naranja para acetileno. Los conectores para oxígeno tienen las roscas hacia la derecha y los del acetileno hacia la izquierda.

6 y 7 – Válvulas de control:

 son del tipo aguja con tornillo de mariposa y controlan el caudal de los gases que ingresan en la cámara mezcladora.

8 – Soplete:

 es el elemento que efectúa la mezcla de gases. Puede ser de alta presión, en el que la presión de ambos gases es la misma, o de baja presión, en el que el oxígeno tiene una presión mayor que el acetileno.

Examinemos el soplete con más detalle.

Las partes principales del soplete son: las válvulas de apertura y cierre, la cámara mezcladora y la boquilla.

Las boquillas son piezas desmontables y de diferentes tipos y tamaños, ya que al soldar diferentes espesores de material es necesario un suministro de calor correspondiente de la llama oxiacetilénica. Se suelen fabricar de aleaciones de cobre y las medidas se determinan por el diámetro del agujero de orificio en su extremo. El equipo normal tiene tres o más boquillas. Una boquilla demasiado pequeña demorará excesivamente o hace imposible la fusión del metal base. Una boquilla demasiado grande puede tener como resultado la quemadura del metal base.

Tipos de llama

De la boquilla sale una llama, la llamada llama oxiacetilénica, en la que se distinguen zonas claramente diferenciadas. Dependiendo de la proporción gaseosa, existen tres tipos de llamas, como vemos en la siguiente figura.

Tipos de Llamas

Llama neutra:

 es la más utilizada, ya que es la que se logra cuando se suministra suficiente oxígeno para realizar la combustión de todo el acetileno presente. Es, además, la más aconsejable para conservar las propiedades del material. Se usa para soldar hierro fundido, acero maleable, acero suave, bronce, acero inoxidable y acero al cromo con 12%.

Llama oxidante:

 la proporción de oxígeno en la mezcla es mayor que la de acetileno. Se reconoce por su cono interno y penacho más cortos, así como por su sonido más agudo. Se usa para latón con grandes porcentajes de zinc y aleaciones de bronce.

Llama reductora:

 con exceso de acetileno, se reconoce por una zona intermedia reductora (penacho de acetileno) que aparece entre el cono y el penacho azul. Se utiliza solamente en casos particulares para soldar aceros al carbono, aceros fundidos  y sus aleaciones, aluminio fundido y aceros especiales.

Pasos para soldar

Una vez que tenemos el equipo listo y hemos seleccionado la boquilla adecuada para el espesor de materiales que deseamos soldar, debemos seguir una serie de pasos para efectuar soldaduras correctas y en condiciones de seguridad. El orden de estos pasos es el siguiente:

1. Conectamos los reguladores a los cilindros de gas.
2. Conectamos las mangueras al soplete y a los reguladores.
3. Montamos la boquilla adecuada mediante ajuste manual.
4. Regulamos la presión de trabajo mediante la apertura de las llaves de los cilindros y accionando las manijas de regulación.
5. Encendemos el soplete. Para ello, abrimos el acetileno con un ¼ de giro de la válvula del soplete, encendemos y abrimos lentamente el oxígeno.
6. Efectuamos la soldadura correspondiente, empleando la técnica que mejor se adapte a nuestros requisitos y al metal base.
7. Apagamos el soplete cerrando primero el acetileno y luego el oxígeno.
8. Cerramos las llaves de los cilindros.

Generalidades

Las ventajas de la soldadura autógena son la de reunir un equipo portátil y económico, de poder emplearse en las cuatro posiciones de soldadura (plana, vertical, horizontal y sobre cabeza) y de soldar todo tipo de metales de poco espesor, tanto ferrosos como no ferrosos. Sus principales desventajas residen en que es antieconómica para soldar espesores gruesos y posee baja productividad y difícil automatización. Además, la gran concentración de calor produce deformaciones y el proceso en sí introduce un gran número de impurezas en el charco de soldadura.

Por estas razones, la soldadura autógena está perdiendo terreno frente a la soldadura por arco. Sin embargo, aún se emplea con frecuencia en el área de manutención, reparación, soldadura de cañerías de diámetro pequeño y manufacturas livianas.

1. La soldadura por gas o con soplete utiliza el calor de la combustión de un gas o una mezcla gaseosa, que se aplica a las superficies de las piezas y a la varilla de metal de aportación.
2. Este sistema tiene la ventaja de ser portátil ya que no necesita conectarse a la corriente eléctrica. Según la mezcla gaseosa utilizada se distingue entre soldadura oxiacetilénica (oxígeno/acetileno) y oxihídrica (oxígeno/hidrógeno), entre otras.

SOLDADURA POR ARCO Eléctrico Y ELECTRODO REVESTIDO (Proceso SMAW).

• El calor necesario para la lograr la fusión de los componentes se obtiene de un arco eléctrico formado entre un electrodo recubierto, en forma de varilla, y la pieza de trabajo.

Fundamentos

• Al formarse el arco eléctrico se genera un intenso calor, que produce:
  • La fusión del núcleo metálico del electrodo y que formará parte del depósito.
  • La descomposición del recubrimiento que formará una atmósfera rica en CO₂, y la escoria, ambas necesarias para la protección del metal líquido.
  • Durante la solidificación, la capa de escoria ocupará la parte superior del cordón y protegerá al metal del depósito durante el enfriamiento.
• El recubrimiento del electrodo tiene las siguientes funciones:
  • Proporcionar un gas para crear una atmósfera inerte y que el metal líquido que está siendo transferido al depósito se contamine.
  • Adicionar elementos refinadores, desoxidantes y fundentes, para la limpieza del depósito y prevenir un excesivo crecimiento de grano.
  • Establecer las carácterísticas eléctricas del electrodo.
  • Producir un escudo de escoria para la protección del depósito durante el enfriamiento y determinar las propiedades mecánicas, la geometría y limpieza del cordón.
  • Es un medio de adición de elementos de aleación, con objeto de modificar alguna propiedad específica del depósito.

Ventajas

• El equipo es relativamente simple, portátil y económico.
• La protección del metal de aporte y del charco de soldadura está incluida en el electrodo revestido.
• No requiere del suministro externo de un gas de protección o fundente granular.
• Es menos sensible a las corrientes de aire que los procesos que requieren de protección con gas.
• Puede ser utilizado en áreas de acceso limitado.
• Para la mayoría de las aleaciones comerciales existe disponibilidad de electrodos.

Limitaciones

• El operador requiere de una mayor habilidad que en los procesos de alambre.
• La aplicación es más lenta que los procesos de alambre.
• Se requiere de mayor tiempo de limpieza para los cordones.
• El electrodo revestido tiene la eficiencia más baja.

1. Es el procedimiento más importante y casi exclusivamente utilizado para las estructuras metálicas. Las piezas se unen al provocarse un arco eléctrico entre ellas y un electrodo revestido que constituye el metal de aportación.
2. El electrodo está sujeto a una pinza que sujeta al soldador, (es el polo negativo), y el positivo son las piezas que se quieren unir; una buena soldadura depende de los siguientes factores:
3. 1.-Diámetro del electrodo.
4. 2.-Distancia del electrodo a las piezas para unir (tamaño del arco)
5. 3.-Velocidad de avance del electrodo (habilidad del soldador)
6. 4.-Temperatura en el proceso; de 3000 a 4000 ºC.

En este tipo de soldadura el electrodo metálico es conductor de electricidad, está recubierto de fundente y conectado a la fuente de corriente.

PROPIEDADES MECÁNICAS

POSICIONES

• SOLDADURA POR ARCO CON PROTECCIÓN GASEOSA

  
  

Es la que utiliza un gas para proteger la fusión del aire de la atmósfera. Según la naturaleza del gas utilizado se distingue entre soldadura MIG, si utiliza gas inerte, y soldadura MAG si utiliza un gas activo. Los gases inertes utilizados como protección suelen ser argón y helio; los gases activos suelen ser mezclas con dióxido de carbono. En ambos casos el electrodo, una varilla desnuda o recubierta con fundente, se funde para rellenar la uníón.

Otro tipo de soldadura con protección gaseosa es la soldadura TIG, que utiliza un gas inerte para proteger los metales del oxígeno, como la MIG, pero se diferencia en que el electrodo no se consume; se utiliza un electrodo de tungsteno. El metal de aportación puede suministrarse acercando una varilla desnuda al metal base.

• SOLDADURA POR RESISTENCIA

  
  

Se realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica (efecto Joule). Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas, se colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una fuerte corriente eléctrica durante un instante. La zona de uníón de las dos piezas, tiene una mayor resistencia eléctrica, esto hace que se  caliente y funda los metales. Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de metal, y se adapta muy bien a la automatización.

ELEMENTOS AUXILIARES :

Los principales son:

•  Los electrodos.
•  La pinza portaelectrodos.
• La pinza de masa.
• Los útiles.

RIESGOS:

• Riesgo eléctrico.
•  Quemaduras por contacto.
•  Lesiones por las radiaciones infrarrojas y ultravioletas.
•  Proyecciones de partículas a los ojos.
•  Humos de soldadura.
•  Riesgo de incendio.
•  Riesgo de explosión.

MEDIDAS PREVENTIVAS

• Cuando se realicen trabajos de soldadura o corte se debe emplear equipo de protección personal consistente en:
•  Calzado de seguridad homologado.
•  Mandil de cuero.
• Gafas o pantalla de protección facial adecuadas al tipo de soldadura especifico o al corte.
•  Polainas.
•  Guantes de cuero.
•  Delantal de cuero.
•  Casco y/o cinturón de seguridad, cuando el trabajo así lo requiera.
• Aislar la zona de soldadura con mamparas ignífugas.
• Vigilar donde caen las chispas o material fundido.
• Al interrumpir el trabajo, efectuar una inspección a fondo de la zona de soldadura o corte.
• Se deberá disponer de un extintor cerca de la cabina de soldadura.
• Se procurará no realizar trabajos de soldadura o corte en locales donde exista riesgo de explosión.
• El lugar de trabajo debe estar situado en un lugar bien ventilado.
• Al soldar o cortar plomo, zinc o aleaciones con cadmio o plomo se tomarán precauciones contra los humos.
• Siempre que se suelde con arco eléctrico se utilizarán medios adecuados para proteger o aislar al personal de las radiaciones lumínicas.
• Se deben proteger los ojos de posibles proyecciones al picar o repasar el cordón de soldadura.
• Conectar el equipo según el siguiente orden:

     1.  Los cables en el equipo de soldadura.
     2. El cable de puesta a tierra en la toma de tierra.
     3. El cable de masa a la masa
     4. El cable de alimentación de corriente en los bornes
        del interruptor, que estará abierto.

• Antes de efectuar un cambio de intensidad desconecte el equipo.
• Las conexiones con la máquina deben tener las protecciones necesarias y como mínimo fusibles automáticos.
• La superficie exterior de los portaelectrodos y los bornes de conexión para circuitos de alimentación de los aparatos de soldadura, deberán estar cuidadosamente dimensionados y aislados.
• Comprobar que los terminales de llegada de corriente no están al descubierto.
• En lugares húmedos, aíslese trabajando sobre una base de madera seca o alfombra aislante.
• No tocar la pinza y apoyarse en la mesa al mismo tiempo.
• No se deben apoyar las piezas sobre suelos sin aislarlas convenientemente de ellos.
• No tocar el electrodo una vez conectado al equipo.
• No introducir jamás el electrodo en agua para enfriarlo. Puede causar un accidente eléctrico.
• Se dispondrá junto al soldador de un recipiente o cubeta resistente al fuego para recoger los cabos de electrodo calientes.

SOLDADURA POR PUNTO.

• Se deben proteger los ojos de posibles proyecciones mediante el uso de gafas de protección.
  • No se deben de realizar trabajos de soldadura por punto sin los guantes de cuero.

TIPOS DE JUNTAS

Las juntas soldadas, se diseñan principalmente por la resistencia y seguridad que requieren los servicios a los que se les va a destinar. Se deben tomar en cuenta los esfuerzos, de tensión, de corte, de flexión o de torsión que tendrá la soldadura al estar en servicio.  

• SUJECIÓN MECÁNICA.

Cuando tenemos que unir o sujetar dos o más componentes de tal modo que puedan separarse en algunas ocasiones durante la vida útil o en el ciclo de vida del producto, tal vez se prefiera la sujeción mecánica sobre otros métodos por las siguientes razones:

1. Facilidad de manufactura.
2.  Facilidad de ensamble y transporte.
3. Facilidad de desensamble, mantenimiento, reemplazo de partes o reparación.
4. Facilidad para crear diseños que requieren uniones móviles, como bisagras, mecanismos de deslizamiento y componentes, y accesorios ajustables.
5. Costo general inferior por manufactura del producto.

El método más común de sujeción mecánica es el uso de tornillos, tuercas, pernos, pasadores y otras variedades de sujetadores; estas operaciones también se conocen como ensamble mecánico.
Por lo general, la sujeción mecánica requiere que los componentes tengan orificios a través de los cuales se insertan los sujetadores.

La sujeción mecánica es uno de los métodos de uníón más antiguos y usados. Los pernos, tornillos y tuercas son sujetadores comunes de componentes y estructuras de máquinas que tienen la capacidad de separarse a fin de recibir mantenimiento, facilitar su transporte o por muchas otras razones.

Los remaches son sujetadores semipermanentes o permanentes utilizados en construcciones, puentes y equipo de transporte.

1. Electrodos revestidos

   
   Están constituidos por una varilla metálica recubierta por un fundente adecuado. El revestimiento se funde con el arco dando origen a gases que protegen de los gases de la atmósfera, al metal de aportación. También permite que las escorias se puedan separar fácilmente después de la soldadura. Los principales revestimientos son de tipo básico, celulósico, oxidante y  ácido.
2. 
   

   Electrodos con alma

   Están constituidos por una varilla metálica hueca rellena por un fundente adecuado. El revestimiento se funde con el arco dando origen a gases que protegen de los gases de la atmósfera al metal de aportación.

SOLDADURA ORDINARIA O DE ALEACIÓN.

1. Método utilizado para unir metales que se funden a temperaturas relativamente bajas.
2. Se suele diferenciar entre soldaduras duras y blandas, según el punto de fusión y resistencia de la aleación utilizada.
3. Los metales de aportación de las soldaduras blandas son aleaciones de plomo y estaño y, en ocasiones, pequeñas cantidades de bismuto.
4. En las soldaduras duras se emplean aleaciones de plata, cobre y cinc (soldadura de plata) o de cobre y cinc (latonsoldadura).

Triángulo del fuego

El triángulo de fuego o triángulo de combustión es un modelo que describe los tres elementos necesarios para generar la mayor parte de los fuegos
: un combustible, un comburente (un agente oxidante como el oxígeno
) y energía de activación
. Cuando estos factores se combinan en la proporción adecuada, el fuego se desencadena. Por otra parte, es igualmente posible prevenir o atacar un fuego eliminando uno de ellos:

Triángulo del fuego.

• Sin el calor suficiente, el fuego no puede ni comenzar ni propagarse. Puede eliminarse introduciendo un compuesto que tome una parte del calor disponible para la reacción. Habitualmente se emplea agua, que toma la energía para pasar a estado gaseoso. También son efectivos polvos o gases con la misma función.
• Sin el combustible el fuego se detiene. Puede eliminarse naturalmente, consumido por las llamas, o artificialmente, mediante procesos químicos y físicos que impiden al fuego acceder al combustible. Este aspecto es muy importante en la extinción de incendios forestales (por ejemplo, mediante cortafuegos, así como en los incendios controlados
  .
• La insuficiencia de oxígeno impide al fuego comenzar y propagarse.

¿Cómo funciona la Soldadura Autógena?

Muchas veces los términos soldadura autógena y soldadura oxiacetilénica se consideran sinónimos y se usan indistintamente. En realidad, esto es un error, ya que ambas denominaciones no describen procesos exactamente idénticos.

La soldadura es una disciplina que involucra múltiples clasificaciones y de allí surgen los diversos tipos de soldadura que mencionamos previamente en otros artículos técnicos.

Sin embargo, si tenemos en cuenta las carácterísticas en que se basa la soldadura podemos establecer una clasificación básica en dos grandes grupos:

• Soldadura heterogénea

  
  

• Soldadura homogénea

  
  

En la siguiente tabla mencionamos las diferencias principales entre ambos grupos y podremos ver claramente qué es la llamada soldadura autógena.

Tipos de Soldaduras

De acuerdo con la información de la tabla anterior, la soldadura autógena es simplemente un tipo de soldadura homogénea que se realiza sin metal de aporte.

Vale decir que cualquier proceso de soldadura que se realice sobre metales iguales (metal base) por medio de la fusión de los mismos sin emplear metal o varilla de aporte y que al enfriarse formen un trazo continuo de metal recibe el nombre general de soldadura autógena.

A fin de aclarar la confusión que planteábamos al principio, podemos apreciar que la soldadura oxiacetilénica sólo puede considerarse autógena si se realiza en ausencia de metal de aporte.

Hecha la aclaración, a continuación vamos a describir brevemente el proceso de soldadura oxiacetilénica sin metal de aporte, que es el tipo más difundido de soldadura autógena y que, por lo tanto, de ahora en más denominaremos simplemente autógena.

El fundamento de la soldadura autógena consiste en unir metales iguales fundíéndolos con el calor de una llama producida por la combustión de una mezcla de gases que se genera y proyecta a través de un soplete.
Por lo común estos gases son oxígeno (comburente) y acetileno (combustible), aunque también pueden ser oxígeno y propano u otros.

Equipo utilizado para Soldadura Autógena

El equipo básico de la soldadura autógena es el que describe la siguiente figura.

Partes de una Soldadora Autógena.

Veamos sus partes:

1 – Cilindro de oxígeno:

 Su capacidad varía de 60 a 300 pies cúbicos, con presiones de hasta 2.400 psi.

2 – Cilindro de acetileno:

 Contiene material poroso saturado con acetona. Como el acetileno libre no puede comprimirse en forma segura a más de 15 psi, se encuentra disuelto en acetona, que lo mantiene estable y permite una presión de 250 psi.

3 – Reguladores de presión:

 Mantienen la presión constante de los gases, asegurando un volumen estable e igual calidad de la llama. La mayoría de los reguladores son de dos graduaciones y tienen dos medidores: uno indica la presión en el cilindro y el otro la presión que ingresa en la manguera.

Manómetros

1. Que permita reducir la presión entre los valores señalados.
2. Que mantenga la presión de salida hacia el soplete en el valor necesario al descender la presión en la botella debido al consumo del gas.
3. Un manoreductor es un aparato con dos recipientes separados por una válvula regulable que dispone de un manómetro cada uno.
4. Tanto el acetileno como el oxígeno se almacenan en botellas con una presión muy superior a la de utilización a su llegada al soplete.

4 y 5 – Mangueras:

 aunque la figura las muestra separadas, pueden estar unidas o encintadas para evitar que se enreden. Tienen distintos colores, siendo verde o azul para oxígeno y roja o naranja para acetileno. Los conectores para oxígeno tienen las roscas hacia la derecha y los del acetileno hacia la izquierda.

6 y 7 – Válvulas de control:

 son del tipo aguja con tornillo de mariposa y controlan el caudal de los gases que ingresan en la cámara mezcladora.

8 – Soplete:

 es el elemento que efectúa la mezcla de gases. Puede ser de alta presión, en el que la presión de ambos gases es la misma, o de baja presión, en el que el oxígeno tiene una presión mayor que el acetileno.

Examinemos el soplete con más detalle.

Las partes principales del soplete son: las válvulas de apertura y cierre, la cámara mezcladora y la boquilla.

Las boquillas son piezas desmontables y de diferentes tipos y tamaños, ya que al soldar diferentes espesores de material es necesario un suministro de calor correspondiente de la llama oxiacetilénica. Se suelen fabricar de aleaciones de cobre y las medidas se determinan por el diámetro del agujero de orificio en su extremo. El equipo normal tiene tres o más boquillas. Una boquilla demasiado pequeña demorará excesivamente o hace imposible la fusión del metal base. Una boquilla demasiado grande puede tener como resultado la quemadura del metal base.

Tipos de llama

De la boquilla sale una llama, la llamada llama oxiacetilénica, en la que se distinguen zonas claramente diferenciadas. Dependiendo de la proporción gaseosa, existen tres tipos de llamas, como vemos en la siguiente figura.

Tipos de Llamas

Llama neutra:

 es la más utilizada, ya que es la que se logra cuando se suministra suficiente oxígeno para realizar la combustión de todo el acetileno presente. Es, además, la más aconsejable para conservar las propiedades del material. Se usa para soldar hierro fundido, acero maleable, acero suave, bronce, acero inoxidable y acero al cromo con 12%.

Llama oxidante:

 la proporción de oxígeno en la mezcla es mayor que la de acetileno. Se reconoce por su cono interno y penacho más cortos, así como por su sonido más agudo. Se usa para latón con grandes porcentajes de zinc y aleaciones de bronce.

Llama reductora:

 con exceso de acetileno, se reconoce por una zona intermedia reductora (penacho de acetileno) que aparece entre el cono y el penacho azul. Se utiliza solamente en casos particulares para soldar aceros al carbono, aceros fundidos  y sus aleaciones, aluminio fundido y aceros especiales.

Pasos para soldar

Una vez que tenemos el equipo listo y hemos seleccionado la boquilla adecuada para el espesor de materiales que deseamos soldar, debemos seguir una serie de pasos para efectuar soldaduras correctas y en condiciones de seguridad. El orden de estos pasos es el siguiente:

1. Conectamos los reguladores a los cilindros de gas.
2. Conectamos las mangueras al soplete y a los reguladores.
3. Montamos la boquilla adecuada mediante ajuste manual.
4. Regulamos la presión de trabajo mediante la apertura de las llaves de los cilindros y accionando las manijas de regulación.
5. Encendemos el soplete. Para ello, abrimos el acetileno con un ¼ de giro de la válvula del soplete, encendemos y abrimos lentamente el oxígeno.
6. Efectuamos la soldadura correspondiente, empleando la técnica que mejor se adapte a nuestros requisitos y al metal base.

1. 7 .-Apagamos el soplete cerrando primero el acetileno y luego el oxígeno.
2. 8.- Cerramos las llaves de los cilindros.

Generalidades

Las ventajas de la soldadura autógena son la de reunir un equipo portátil y económico, de poder emplearse en las cuatro posiciones de soldadura (plana, vertical, horizontal y sobre cabeza) y de soldar todo tipo de metales de poco espesor, tanto ferrosos como no ferrosos. Sus principales desventajas residen en que es antieconómica para soldar espesores gruesos y posee baja productividad y difícil automatización. Además, la gran concentración de calor produce deformaciones y el proceso en sí introduce un gran número de impurezas en el charco de soldadura.

Por estas razones, la soldadura autógena está perdiendo terreno frente a la soldadura por arco. Sin embargo, aún se emplea con frecuencia en el área de manutención, reparación, soldadura de cañerías de diámetro pequeño y manufacturas livianas.

1. 1.- La soldadura por gas o con soplete utiliza el calor de la combustión de un gas o una mezcla gaseosa, que se aplica a las superficies de las piezas y a la varilla de metal de aportación.
2. 2.- Este sistema tiene la ventaja de ser portátil ya que no necesita conectarse a la corriente eléctrica. Según la mezcla gaseosa utilizada se distingue entre soldadura oxiacetilénica (oxígeno/acetileno) y oxihídrica (oxígeno/hidrógeno), entre otras.

SOLDADURA POR ARCO Eléctrico Y ELECTRODO REVESTIDO (Proceso SMAW).

• El calor necesario para la lograr la fusión de los componentes se obtiene de un arco eléctrico formado entre un electrodo recubierto, en forma de varilla, y la pieza de trabajo.

Fundamentos

• Al formarse el arco eléctrico se genera un intenso calor, que produce:
  • La fusión del núcleo metálico del electrodo y que formará parte del depósito.
  • La descomposición del recubrimiento que formará una atmósfera rica en CO₂, y la escoria, ambas necesarias para la protección del metal líquido.
  • Durante la solidificación, la capa de escoria ocupará la parte superior del cordón y protegerá al metal del depósito durante el enfriamiento.
• El recubrimiento del electrodo tiene las siguientes funciones:
  • Proporcionar un gas para crear una atmósfera inerte y que el metal líquido que está siendo transferido al depósito se contamine.
  • Adicionar elementos refinadores, desoxidantes y fundentes, para la limpieza del depósito y prevenir un excesivo crecimiento de grano.
  • Establecer las carácterísticas eléctricas del electrodo.
  • Producir un escudo de escoria para la protección del depósito durante el enfriamiento y determinar las propiedades mecánicas, la geometría y limpieza del cordón.
  • Es un medio de adición de elementos de aleación, con objeto de modificar alguna propiedad específica del depósito.

Ventajas

• El equipo es relativamente simple, portátil y económico.
• La protección del metal de aporte y del charco de soldadura está incluida en el electrodo revestido.
• No requiere del suministro externo de un gas de protección o fundente granular.
• Es menos sensible a las corrientes de aire que los procesos que requieren de protección con gas.
• Puede ser utilizado en áreas de acceso limitado.
• Para la mayoría de las aleaciones comerciales existe disponibilidad de electrodos.

Limitaciones

• El operador requiere de una mayor habilidad que en los procesos de alambre.
• La aplicación es más lenta que los procesos de alambre.
• Se requiere de mayor tiempo de limpieza para los cordones.
• El electrodo revestido tiene la eficiencia más baja.

1. Es el procedimiento más importante y casi exclusivamente utilizado para las estructuras metálicas. Las piezas se unen al provocarse un arco eléctrico entre ellas y un electrodo revestido que constituye el metal de aportación.
2. El electrodo está sujeto a una pinza que sujeta al soldador, (es el polo negativo), y el positivo son las piezas que se quieren unir; una buena soldadura depende de los siguientes factores:
3. 1.-Diámetro del electrodo.
4. 2.-Distancia del electrodo a las piezas para unir (tamaño del arco)
5. 3.-Velocidad de avance del electrodo (habilidad del soldador)
6. 4.-Temperatura en el proceso; de 3000 a 4000 ºC.

En este tipo de soldadura el electrodo metálico es conductor de electricidad, está recubierto de fundente y conectado a la fuente de corriente.

PROPIEDADES MECÁNICAS

• SOLDADURA POR ARCO CON PROTECCIÓN GASEOSA

  
  

Es la que utiliza un gas para proteger la fusión del aire de la atmósfera. Según la naturaleza del gas utilizado se distingue entre soldadura MIG, si utiliza gas inerte, y soldadura MAG si utiliza un gas activo. Los gases inertes utilizados como protección suelen ser argón y helio; los gases activos suelen ser mezclas con dióxido de carbono. En ambos casos el electrodo, una varilla desnuda o recubierta con fundente, se funde para rellenar la uníón.

Otro tipo de soldadura con protección gaseosa es la soldadura TIG, que utiliza un gas inerte para proteger los metales del oxígeno, como la MIG, pero se diferencia en que el electrodo no se consume; se utiliza un electrodo de tungsteno. El metal de aportación puede suministrarse acercando una varilla desnuda al metal base.

• SOLDADURA POR RESISTENCIA

  
  

Se realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica (efecto Joule). Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas, se colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una fuerte corriente eléctrica durante un instante. La zona de uníón de las dos piezas, tiene una mayor resistencia eléctrica, esto hace que se  caliente y funda los metales. Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de metal, y se adapta muy bien a la automatización.

ELEMENTOS AUXILIARES :

Los principales son:

•  Los electrodos.
•  La pinza portaelectrodos.
• La pinza de masa.
• Los útiles.

RIESGOS:

• Riesgo eléctrico.
•  Quemaduras por contacto.
•  Lesiones por las radiaciones infrarrojas y ultravioletas.
•  Proyecciones de partículas a los ojos.
•  Humos de soldadura.
•  Riesgo de incendio.
•  Riesgo de explosión.

MEDIDAS PREVENTIVAS

• Cuando se realicen trabajos de soldadura o corte se debe emplear equipo de protección personal consistente en:
•  Calzado de seguridad homologado.
•  Mandil de cuero.
• Gafas o pantalla de protección facial adecuadas al tipo de soldadura especifico o al corte.
•  Polainas.
•  Guantes de cuero.
•  Delantal de cuero.
•  Casco y/o cinturón de seguridad, cuando el trabajo así lo requiera.
• Aislar la zona de soldadura con mamparas ignífugas.
• Vigilar donde caen las chispas o material fundido.

• Al interrumpir el trabajo, efectuar una inspección a fondo de la zona de soldadura o corte.
• Se deberá disponer de un extintor cerca de la cabina de soldadura.
• Se procurará no realizar trabajos de soldadura o corte en locales donde exista riesgo de explosión.
• El lugar de trabajo debe estar situado en un lugar bien ventilado.
• Al soldar o cortar plomo, zinc o aleaciones con cadmio o plomo se tomarán precauciones contra los humos.
• Siempre que se suelde con arco eléctrico se utilizarán medios adecuados para proteger o aislar al personal de las radiaciones lumínicas.
• Se deben proteger los ojos de posibles proyecciones al picar o repasar el cordón de soldadura.
• Conectar el equipo según el siguiente orden:

     1.  Los cables en el equipo de soldadura.
     2. El cable de puesta a tierra en la toma de tierra.
     3. El cable de masa a la masa
     4. El cable de alimentación de corriente en los bornes
        del interruptor, que estará abierto.

• Antes de efectuar un cambio de intensidad desconecte el equipo.
• Las conexiones con la máquina deben tener las protecciones necesarias y como mínimo fusibles automáticos.
• La superficie exterior de los portaelectrodos y los bornes de conexión para circuitos de alimentación de los aparatos de soldadura, deberán estar cuidadosamente dimensionados y aislados.
• Comprobar que los terminales de llegada de corriente no están al descubierto.
• En lugares húmedos, aíslese trabajando sobre una base de madera seca o alfombra aislante.
• No tocar la pinza y apoyarse en la mesa al mismo tiempo.
• No se deben apoyar las piezas sobre suelos sin aislarlas convenientemente de ellos.
• No tocar el electrodo una vez conectado al equipo.

SOLDADURA POR PUNTO.

• Se deben proteger los ojos de posibles proyecciones mediante el uso de gafas de protección.
  • No se deben de realizar trabajos de soldadura por punto sin los guantes de cuero.

TIPOS DE JUNTAS

Las juntas soldadas, se diseñan principalmente por la resistencia y seguridad que requieren los servicios a los que se les va a destinar. Se deben tomar en cuenta los esfuerzos, de tensión, de corte, de flexión o de torsión que tendrá la soldadura al estar en servicio.  

• SUJECIÓN MECÁNICA.

Cuando tenemos que unir o sujetar dos o más componentes de tal modo que puedan separarse en algunas ocasiones durante la vida útil o en el ciclo de vida del producto, tal vez se prefiera la sujeción mecánica sobre otros métodos por las siguientes razones:

1. Facilidad de manufactura.
2.  Facilidad de ensamble y transporte.
3. Facilidad de desensamble, mantenimiento, reemplazo de partes o reparación.
4. Facilidad para crear diseños que requieren uniones móviles, como bisagras, mecanismos de deslizamiento y componentes, y accesorios ajustables.
5. Costo general inferior por manufactura del producto.

El método más común de sujeción mecánica es el uso de tornillos, tuercas, pernos, pasadores y otras variedades de sujetadores; estas operaciones también se conocen como ensamble mecánico.
Por lo general, la sujeción mecánica requiere que los componentes tengan orificios a través de los cuales se insertan los sujetadores.

La sujeción mecánica es uno de los métodos de uníón más antiguos y usados. Los pernos, tornillos y tuercas son sujetadores comunes de componentes y estructuras de máquinas que tienen la capacidad de separarse a fin de recibir mantenimiento, facilitar su transporte o por muchas otras razones.

Los remaches son sujetadores semipermanentes o permanentes utilizados en construcciones, puentes y equipo de transporte.