Técnicas de Soldadura: Tipos, Procesos y Materiales

Símbolos de Soldadura y su Significado

Nota: Los símbolos de acabado indican el método y no el grado de terminación.

Tipos de Soldadura y sus Características

Soldadura Bajo Gas Protector con Electrodo Fusible (MIG, MAG)

La soldadura por arco con protección gaseosa, también conocida como soldadura por aportación metálica en atmósfera inerte (MIG), se utiliza principalmente para unir piezas de poco espesor. En el sistema MIG, se emplea un arco como sistema de transferencia.

Principio: El aparato de arco eléctrico MIG incluye un transformador que, mediante su cable de masa (unido por una pinza a la pieza a soldar) y un hilo de acero, genera una intensidad baja. El hilo de acero, enrollado en una bobina, es transportado automáticamente.

La soldadura MAG: Utiliza un gas activo. En muchas aplicaciones, se sustituye el gas inerte (argón y helio), que es costoso, por mezclas con gran cantidad de CO₂ (mezcla de argón con aditivos y dióxido de carbono). El oxígeno es otro ejemplo de gas activo. Estos gases, debido a su interacción con el proceso del arco y del metal fundido, se denominan gases activos (soldadura MAG). En ambos casos, el electrodo, una varilla desnuda o recubierta con fundente, se funde para rellenar la unión.

Soldadura Bajo Gas Protector con Electrodo No Fusible (TIG, TIG Orbital, Plasma)

Principio: Electrodo infusible (soldadura TIG). El electrodo es de tungsteno y es infusible ante la temperatura del arco, que salta entre él y la pieza. Como no es posible el cebado, se necesitan altas tensiones para el encendido. El material de aportación se aplica con otra varilla exterior, de manera que el aporte de calor y el de material se realizan de forma independiente.

Soldadura con Electrodos Cubiertos

Cuando la soldadura comienza, se crea un arco entre el electrodo y la pieza de trabajo. En ese momento, el fundente, que puede ser derramado sobre la soldadura o servido previamente, se derrite produciendo una costra protectora. El material fundente restante es recuperado y reciclado para ser usado nuevamente en un proceso futuro o en el mismo proceso, dependiendo del tipo de fundente que se esté usando o de los materiales involucrados.

Soldadura Eléctrica por Resistencia o “por Puntos”

Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule. Se realiza por el calentamiento que experimentan los metales debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica. Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas, se colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una corriente eléctrica intensa durante un instante. La zona de unión de las dos piezas, al ser la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se calienta y funde los metales. Su equipamiento consta de un transformador y una pinza armada con dos electrodos, que suelen ser intercambiables. Dispone de algún sistema de accionamiento que permite cerrar la pinza y regular el tiempo y la intensidad.

Soldadura para Polímeros

Soldadura por Electrofusión: El proceso de soldadura por electrofusión consiste en unir dos tubos a través de un manguito electrosoldable. Este manguito tiene en los extremos unas resistencias a las cuales se les da corriente y se calientan. Este calor provoca que el plástico se funda y se produzca la soldadura.

La soldadura por electrofusión necesita de un proceso previo para garantizar una buena unión. Además de la buena preparación, es importante contar con algunos accesorios que faciliten la soldadura, como alineadores o estranguladores. Antes de realizar la soldadura, es imprescindible rascar el tubo para aumentar la adherencia de la soldadura, utilizando una herramienta con rascador.

Soldadura por Termofusión: Los equipos comúnmente utilizados en las soldaduras por termofusión están constituidos por tres elementos: unidad de fuerza (compuesta de una unidad hidráulica y un alineador), cuchilla de corte y placa calentadora.

Componentes para Soldadura Blanda

Esta soldadura de tipo heterogéneo se realiza a temperaturas por debajo de los 450ºC. El material metálico de aportación más empleado es una aleación de estaño y plomo, que funde a aproximadamente 230ºC. Al calentarse, el metal base, al estar en contacto directo con el aire, reacciona con el oxígeno presente en la atmósfera, formando óxidos sobre la superficie. Está constituida por una bombona y un mechero, y consta de tres elementos principales:

• Una empuñadura provista de una llave de marcha/paro que regula la alimentación de gas.
• Boquillas (o quemadores) intercambiables.
• Un tubo flexible para la conexión a la botella de gas líquido. Tanto la lamparilla como el soplete tienen las mismas utilidades, pero el soplete, más potente, es conveniente para trabajos de mayor envergadura.

Accesorios:

• Boquillas o quemadores. En general, tanto a las lamparillas de soldar como a los sopletes se les pueden adaptar diferentes boquillas.

Hay tres tipos principales:

• La boquilla para fontanería, con llama envolvente. Se usa principalmente para soldar tubos de cobre con estaño (soldadura blanda) (C).
• La boquilla de punta fina, con llama de dardo. Se emplea para soldadura fuerte (más temperatura) (D).
• La boquilla de punta súper fina. Se utiliza también para soldadura fuerte (E).

Componentes del Sistema. Material de Aporte:

El material de aporte que se utilice para la ejecución de la soldadura debe poseer una excelente capacidad de mojado de la superficie del metal base. La temperatura de fusión del material de aporte, según se ha dicho, deberá ser inferior a la del metal base donde se vaya a aplicar.

• Estaño-plomo: Posiblemente es el metal de aportación más común y empleado para casos generales que no exijan requerimientos específicos.
• Estaño-plata: Se utiliza cuando se requiere soldar instrumentos de trabajo delicados.

Componentes para Soldaduras con Gas

El equipo básico de soldadura está compuesto por: una botella de oxígeno, una botella de acetileno, manómetros de regulación (manorreductores), mangueras de soldadura oxiacetilénica, un soplete y una boquilla que realiza la mezcla de los gases y genera la combustión (figura izquierda).

Equipo Oxiacetilénico Recogido y en Estado de Reposo:

Características de cada elemento:

• Una botella de acetileno comprimido que disponga de válvulas de seguridad, llave de cierre y reducción de presión, así como manómetros de control de baja y alta presión.
• Una botella de oxígeno a presión con válvulas de cierre y reducción, así como manómetros de control de baja y alta presión.

Los Manómetros (Manorreductores): Son dispositivos mecánicos encargados de suministrar, a la presión de trabajo necesaria, el gas comprimido en los recipientes a presión. Son los elementos que regulan los gases en las operaciones de soldadura.

Sopletes: Los sopletes para soldadura autógena, o mango de soldar, son la pieza en la cual se fijan, mediante roscado, las boquillas de trabajo. Por lo tanto, sirven para trabajar con cualquier tipo de boquilla.

Las Mangueras de la Soldadura Oxiacetilénica: La conexión entre el soplete y los recipientes de oxígeno y acetileno se hace mediante tubos de goma adecuados.

Las mangueras se acoplan al mango del soplete de soldar. Son de un material especial mayado para que soporten las presiones de trabajo. Deben ser flexibles y de color según el gas que vayan a conducir.

Las Boquillas de Soldadura: Son los elementos que se montan en el mango de soldadura y realizan la mezcla de los gases de acetileno y oxígeno. La mezcla se quema a la salida de la boquilla, dando el calor necesario a la pieza a soldar. Las boquillas van numeradas y, según su tamaño, dejan salir más o menos gas, con lo cual el poder de calefacción nos lo da su tamaño.

Ejecución de Operaciones de Soldadura

Preparación de Superficies a Soldar

Para conseguir la unión mediante la fusión de la aleación, hay que conseguir que cuando ésta licue, fluya, mojando al metal de tal forma que lo cubra completamente. Esta adherencia depende de la limpieza que haya entre la capa externa del metal y la parte de la aleación fundida que cubre a éste. Esto quiere decir que si entre el metal base y la aleación aportada hay algo que impida una unión íntima, la soldadura quedará defectuosa, pues la aleación no se habrá difundido completamente. Esta es, muchas veces, la razón por la cual falla el proceso de soldadura.

La limpieza mecánica consiste en ayudarse con un cepillo o un estropajo metálico y, mediante fricción, eliminar las impurezas y el óxido de metal de la superficie, dejando a éste libre de cualquier impedimento para que la aleación funda libremente sobre él.

La limpieza química consiste en el uso de productos químicos a base de ácidos o productos que reaccionan con el óxido del metal, eliminándolo de la superficie del mismo.

Una vez que la superficie del metal está “limpia” de impurezas, óxido o residuos de éste, todavía no se puede proceder al calentamiento del metal de la aleación, pues hay que proteger al metal de la formación de nuevo óxido durante el calentamiento.

Preparación de las Piezas para Soldeo

Antes de realizar la soldadura es necesario, según la clase de junta, preparar los bordes de unión, con objeto de aumentar la superficie del cordón. Esta preparación varía de acuerdo con las dimensiones de las piezas y el tipo de junta que se ha elegido.

• Limpieza de las Superficies: La soldadura por arco se aplica principalmente al hierro fundido y al acero. Estos no deben estar oxidados, engrasados o sucios.
• Achaflanado: Para soldar piezas de grosor no superior a 4 mm, no es necesario achaflanar los bordes a unir. La distancia entre ellos será igual a la mitad de su grosor.
• Juntas: Las piezas podrán ser achaflanadas en V hasta un grosor de 10-12 mm, es decir, cada canto biselado con 30º (ángulo total 60º).

Normas de Uso:

1. Se debe orientar el soplete sobre la bisectriz del ángulo que forman las piezas a unir.
2. Se inclinará el soplete 45º según el plano de soldadura.
3. La lengüeta del soplete unirá las piezas sin tocarlas.
4. Es preferible apretar el soplete.

Cuando se acabe el trabajo, dejar los materiales recogidos y en estado de reposo.

Ejecución de Operaciones de Soldadura: Blanda, Fuerte, por Termofusión de Plásticos, Soldadura Fuerte “Oxigás”, Soldadura Eléctrica. Ejecución de Otras Soldaduras

Ejecución de Soldadura Blanda

Soldadura Capilar Blanda: Se llama soldadura capilar blanda a aquella soldadura en la que la temperatura de fusión del metal de aportación es inferior a 500ºC. El metal de aportación puede estar formado por una aleación de estaño-plomo, entre 45-55 y 50-50 %, o de estaño-plata, entre 95-5 y 96,5-3,5 %.

Los desoxidantes empleados en la soldadura blanda son pastas formadas por una mezcla de cloruro de cinc o cloruro amónico, glicerina, vaselina, etc. El tiempo que transcurra desde la aplicación al uso no debe ser superior a 2 o 3 horas, ya que pierden sus propiedades.

La presión de utilización máxima de la soldadura blanda es de 500 mm c.d.a.

Ejecución de la Soldadura Capilar Blanda: 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. 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 oxhídrica (oxígeno/hidrógeno), entre otras.

La soldadura blanda por capilaridad consiste en la unión de dos tubos de cobre que encajan perfectamente uno en el otro por medio de estaño. El proceso es el siguiente:

• En primer lugar, se calientan los tubos a unir.
• A continuación, se aporta estaño, el cual, al fundirse por efecto del calor, penetra por capilaridad entre los dos tubos y, al enfriarse, asegura al mismo tiempo el ensamblado de los tubos y su hermeticidad.

Ejecución de Soldadura Fuerte

Principios: El proceso de soldadura consiste en calentar la pieza hasta la temperatura de fusión del material a soldar junto con el material de aportación. Para soldar es necesario fundir las zonas a unir de los dos metales. Luego se le añade el metal de aportación en forma de varilla. La llama de la mezcla es capaz de fundir el metal de las piezas a soldar y el de la varilla de aportación, resultando una unión por fusión (soldadura).

La llama de oxígeno y acetileno (oxígeno/acetileno) oxiacetilénica se obtiene al quemarse la mezcla de oxígeno y acetileno en la boquilla del soplete.

• Primera Fase: Encender siempre con exceso de acetileno, el oxígeno cerrado o ligeramente abierto.
• Segunda Fase: El exceso de acetileno despeja la llama de la boquilla. Se irá disminuyendo progresivamente el acetileno a medida que la llama se pega a la boquilla.
• Tercera Fase: Abrir y aumentar progresivamente la salida de oxígeno, hasta la regulación del soplete.

Soldadura Capilar Fuerte: Se suele diferenciar entre soldaduras fuertes o duras y blandas, según el punto de fusión y resistencia de la aleación utilizada. Los metales de aportación de las soldaduras blandas son aleaciones de plomo y estaño y, en ocasiones, pequeñas cantidades de bismuto. En las soldaduras duras, se emplean aleaciones de plata, cobre y cinc (soldadura de plata) o de cobre y cinc (latón-soldadura).

Es un tipo de soldadura heterogénea en la que la temperatura es del orden de 800ºC. Consiste en unir piezas mediante la fusión de un metal que tiene su “punto de fusión” elevado, como puede ser el latón, el cobre o las aleaciones de plata. El metal de aportación suelen ser varillas de latón (Cu-Zn) o de latón y plata. El desoxidante más empleado es el bórax.

El elemento encargado de suministrar el calor está formado por un soplete de gas.

Una vez que los materiales que hay que unir han alcanzado la temperatura adecuada, se añade el material de aportación. Previamente, se habrá recubierto de pasta para soldar.

Se recurre a este tipo de soldadura cuando hay que efectuar una unión sólida y con bastante consistencia mecánica, que el anterior sistema no ofrece.

Entre las soldaduras homogéneas, podemos señalar los siguientes sistemas: por fusión (con metal líquido, con soplete o con arco voltaico) y por presión (antiguamente mediante la fragua y actualmente por resistencia eléctrica).