Metalurgia de la soldadura

INTRODUCCIÓN A LA METALURGIA DE LA SOLDADURA

L. A. de Vedia H. G. Svoboda

Agosto de 2004

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1.- Introducción 1.1.- El origen de la soldadura El origen de la soldadura como tecnología para la unión de materiales metálicos se remonta hasta la Edad de Bronce, donde se encuentran los primeros vestigios de procesos de soldadura utilizados para fines ornamentales. En la Edad de Hierro sehan encontrado piezas de hierro forjado que habrían sido unidas calentándolas y martillándolas juntas, desarrollándose así la soldadura por forjado. En la Edad Media la soldadura en fase sólida se utilizaba para reducir el mineral de hierro a hierro metálico sin necesidad de fundirlo (1,2,3). Sin embargo el problema de unir chapa fue solucionado por la soldadura por fusión, en la cual una fuentede calor suficientemente intensa como para fundir los bordes de ambas chapas a unir es desplazada a lo largo de la junta. Fuentes de calor suficientemente intensas estuvieron disponibles a escala industrial recién al final del siglo XIX, cuando hicieron su aparición la soldadura oxi-gas, la soldadura por arco eléctrico y la soldadura por resistencia (2). La soldadura por arco eléctrico conelectrodo consumible, el más importante de los procesos de soldadura por fusión, es más complejo que los otros por lo que su desarrollo se produjo con mayor lentitud. Inicialmente se utilizaron electrodos de alambre desnudo pero el metal de soldadura resultante contenía alto nitrógeno que le confería fragilidad. Recubriendo el alambre con asbestos o papel se mejoraron las propiedades de los depósitossoldados (2). La factibilidad de este proceso surge del descubrimiento de Sir Humphry Davy, en 1809 (3), según el cual la electricidad puede ser conducida a través del aire entre dos electrodos de carbono (grafito) conformando lo que hoy conocemos como descarga gaseosa. Posteriormente en 1885, Bernados y Olszewski (3) patentaron un proceso donde era posible reproducir este fenómeno entre unelectrodo de carbono y una pieza metálica. Como consecuencia del calor generado se logra una fusión localizada que puede ser utilizada para unir piezas. Se encontró necesario aportar metal adicional para llenar el hueco existente entre las dos chapas a unir a través de una varilla hundida dentro de la pileta líquida (3). En la figura 1 se puede ver una reproducción de un antiguo grabado en madera de untaller de soldadura eléctrica de 1887. En 1892, Slawianoff (3) pensó que si la varilla de aporte fuera usada como cátodo en lugar del electrodo de carbono, ésta se fundiría por el calor generado en el cátodo y una mucha mayor proporción del calor disipado en el arco eléctrico entraría a la soldadura. Sin embargo las soldaduras producidas por esta técnica eran de muy baja calidad debido a lareacción del metal fundido con la atmósfera del arco a alta temperatura (3). En este sentido parece haber sido fortuito el éxito de la soldadura por arco con electrodo de carbono, ya que éste al establecerse el arco generaba una atmósfera de CO2 y CO que protegía la pileta líquida del aire, rico en oxígeno y nitrógeno (3).

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Figura 1.- Reproducción de un antiguo grabado de un taller desoldadura en 1887 (3).

Esto llevó a la idea de aplicar recubrimientos protectores al electrodo, siendo las primeras patentes en 1907 adjudicadas al sueco O. Kjellberg (3). Posteriormente fue quien fundó la empresa ESAB (3). Una técnica inicial fue desarrollada en Bretaña utilizando una tela impregnada con asbestos alrededor del alambre metálico proveyendo una mejor protección contra la contaminación.En Estados Unidos, para la Primera Guerra Mundial no se contaba con asbestos, utilizándose como sustituto fibras de algodón impregnadas en silicato de sodio húmedo. Este revestimiento era capaz de estabilizar el arco, crear una atmósfera protectora del oxígeno y del nitrógeno del aire y una escoria, que son los principales requerimientos de un revestimiento moderno (3). De hecho los electrodos...