Soldadura

Ingeniería de Manufactura I SOLDADURA Conceptos Generales. La soldadura es un proceso de unión por medio de fusión que consiste en lo siguiente: a) Aplicación de calor intenso en la zona donde se formará la unión con el objeto de fundir un pequeño volumen de material.

Figura 1 b) El calor se aplica el tiempo suficiente para permitir que se mezclen los líquidos provenientes de las dos o máspiezas a ser unidas. Esta mezcla puede ser directa, cuando solamente se mezclan los materiales de las piezas a unir, o indirecta cuando el material de las piezas se mezcla con material de relleno para formar la unión. c) Cuando la mezcla se deja enfriar y solidificar, se establece una unión metalúrgica entre las piezas. Debido a que esta unión es fundamentalmente el producto de la mezcla de losmateriales de las piezas, tiene la potencialidad de exhibir las mismas propiedades mecánicas que posean las piezas. En otras palabras, las propiedades del material base pueden ser reproducidas en la zona de unión. Debe hacerse notar que la soldadura no solamente se define para los metales. Es posible soldar cualquier tipo de material siempre que una parte de ellos se caliente, se funda, los materialesen estado líquido se mezclen, y solidifiquen formando una unión permanente. Desde este punto de vista es posible afirmar que los plásticos y los vidrios se pueden soldar. El presente estudio se limitará a los principales procesos industriales utilizados para soldar metales. Estos procesos se pueden clasificar fundamentalmente por el método que se emplea para aplicar el calor a las piezas a unir.Por ejemplo, en la soldadura con arco, el calor es generado por un arco eléctrico producido entre la pieza y un electrodo adecuado. La soldadura autógena utiliza el calor que se genera quemando un gas combustible mezclado con oxígeno. La soldadura con láser utiliza un rayo de luz concentrada para generar calor y fundir las piezas. Incluso puede utilizarse la fricción entre dos metales para generarla cantidad adecuada de calor y soldarlos. Más adelante estudiaremos con algún detalle los procesos de soldadura más comunes en nuestro medio.

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El método utilizado para aplicar el calor en un proceso de soldadura puede afectar significativamente las propiedades de la unión. Uno de los fenómenos que influye significativamente en las propiedadesmecánicas de una soldadura, y que puede causar que las propiedades del metal base no puedan reproducirse en la unión es lo que se llama la zona afectada por el calor. La zona afectada por el calor se genera por el gradiente térmico necesario para fundir los metales, tal como se ilustra en la figura 2.

Figura 2 La figura 2 representa la vista en planta de dos placas metálicas que serán unidas por mediode un proceso de soldadura. La fuente de calor aplicada produce gradientes de temperatura en las placas. Este gradiente se representa por las líneas en colores alrededor de la zona donde se aplica el calor. En la zona de la unión, el metal alcanza una temperatura elevada. En las zonas lejanas a la unión, el metal prácticamente no sufre cambio alguno de temperatura. Este calentamiento no uniformepuede generar problemas de esfuerzos residuales en la zona cercana al cordón de soldadura, lo cual podría afectar la resistencia estructural de la unión. Sin embargo, el efecto más severo de la zona afectada por el calor es el cambio en la microestructura, y por consiguiente en las propiedades del metal. En la figura 3 se muestra un esquema de la microestructura que se formaría en la zona afectadapor el calor cuando se suelda una placa de acero hipoeutectoide. Básicamente pueden identificarse tres zonas distintas en la zona afectada por el calor. La primera zona consiste en el pozo de metal líquido que se forma cuando se aplica calor a las piezas. Este pozo solidifica formando granos alargados que siguen la dirección del gradiente térmico en la pieza. La segunda es una zona intermedia...