Apuntes, resúmenes y trabajos para todos los estudiantes y cursos
Soldadura autógena
Normalmente la elección del tipo de unión y del sistema de soldadura a utilizar , dependerá de las especificaciones dadas por el fabricante.
Se debe tener especial cuidado en respetar todas las normas de prevención y seguridad e higiene, tanto para proteger al soldador, como para la protección del vehículo y las instalaciones del taller.
En general los procesos de soldadura pueden clasificarse en:
– Heterogéneos.
– Homogéneos.
La Soldadura Heterogénea:
Consiste en una soldadura que se realiza con piezas de distinta naturaleza. Esta soldadura permite una unión rígida y permanente entre dos metales de la misma o de distinta naturaleza. En este caso, las piezas que se unen no se llegan a fundir, sino que se llevan hasta una temperatura a la que presentan una cierta afinidad con un metal de aportación, que funde a baja temperatura y se pega a las piezas.
? Soldadura Blanda: Se caracteriza por la utilización de un material de bajo punto de fusión(por debajo de los 400 grados centígrados ), normalmente el estaño cuya fusión se encuentra entre los 150 y 230 grados centígrados.
? Soldadura Fuerte: Es aquella en la que se emplea un material que proporciona una unión más fuerte que la anterior, pero sin llegar tampoco a la fusión de las piezas. Generalmente se utiliza el latón, que funde entre los 600 y 900 grados centígrados.
La Soldadura Homogénea:
Es aquella que permite una unión rígida y permanente entre dos metales de la mismas naturaleza, es decir, una soldadura es homogénea cuando las piezas que se unen y el metal de aportación , son de la misma naturaleza. A este último grupo pertenecen la mayoría de los procedimientos más utilizados: Oxiacetilénico, al arco, por resistencia, etc.
La soldadura se pueden clasificar en:
SOLDADURA OXIACETILÉNICA
Es un procedimiento generalmente de soldadura autógena, es decir que las piezas a unir y el metal de aportación(en el caso de utilizar), son de la misma naturaleza.Esta soldadura se realiza llevando hasta la temperatura de fusión los bordes de las piezas a unir, mediante el calor que produce la llama oxiacetilénica que se produce en la combustión de un gas combustibles (el acetileno), mezclado con un gas carburante(el oxígeno). Ambos gases se mezclan y se dosifican en un soplete soldador, a cuya salida se inflaman para producir la llama oxiacetilénica que alcanza una temperatura de 3050 grados centígrados.
Tanto el oxígeno como el acetilénico se suministran en botellas de acero estirado, a una presión de 15 Kg para el acetileno y de 200 Kg para el oxígeno aunque en la actualidad se comercializan equipos portátiles de menores dimensiones.
Con la soldadura oxiacetilénica se puede soldar distintos materiales como acero, cobre, latón, aluminio, magnesio, fundiciones y sus respectivas aleaciones.
En ocasiones, en ves de utilizar el gas acetileno, se utilizan otros gases como el hidrogeno, propano, gas natural, butano, o cualquier otro gas combustibles, aunque presenta el inconveniente de que se alcanzan menores temperaturas que con el acetileno.
Un equipo portátil moderno de soldadura oxiacetilénica está compuesto por:
? Botella de acetileno.
? Botella de oxígeno.
? Soplete Soldador
? Manorreductores.
? Mangueras.
El Acetileno
Es el gas combustible, las materias primas que se utilizan para su fabricación son el carburo del calcio y el agua.
El carburo de calcio es un cuerpo sólido que tiene el aspecto y la dureza de la piedra. Se fabrica combinando carbono (coque) y cal en un horno eléctrico que produce una temperatura de 3000 grados centígrados.
El acetileno se obtienen por reacción del carburo con el agua, el gas que se desprende es el acetileno y tiene un olor particular, que proviene sobre todo de la presencia del hidrógeno fosforado. Es un gas incoloro, más ligero que el aire y altamente inflamable.
Los aparatos donde tiene lugar la reacción del carburo de calcio con el agua son los generados de acetileno(gasógenos).
Existen diferentes tipos de generadores de acetileno pero el más utilizado para grandes producciones son los generadores donde el carburo cae sobre el agua.
El acetileno es un gas muy inestable, propenso a descomposiciones, hasta el punto en que hallándose en estado líquido se le considera como explosivo y no debe ser comprimido a una presión superior de 1,5 bar. Para su embotellado se disuelve en acetona que es el disolvente que tiene más capacidad de absorción.
Las botellas de Acetileno ser cargan a 15 bar. a una temperatura de 15 grados centigrados.
El acetileno producido de forma industrial, es envasado en botellas de paredes gruesas, que se fabrican de acero estirado sin soldaduras.
Sobre la ojiva hay un grifo que hace las veces de valvula de seguridad. Interiormente la botella está llena de materia porosa compuesta por carbón vegetal, kieselguhr y amaianto, empapada con acetona. Los conductos capilares de la materia porosa obstaculizan la propagación de una onda explosiva que pueda resultar del retorno de una llama. Las botellas de tamaño normal contienen 4 metros cúbicos de acetileno y puede suministrar unos 1000 litros a la hora. Puesto que el peso del metro cubico del acetileno es de 1,100 gramos.
Normas de Seguridad en el empleo de botella de acetileno
1º. No vaciar nunca completamente la botella para no arrastrar la acetona.
2º. Cuando una botella está vacía, dejar siempre el grifo cerrado.
3º. No exponer nunca la botella a ningún foco de calor, ni al sol, Con la misma carga, la botella puede pasar de 15 bar a la temperatura de 15 grados centígrados a 25 bar con 40 grados centigrados.
4º. Utilizar las botellas lejos de cualquier materia inflamable.
5º. No verificar las posibles fugas con ningún tipo de llama.
El Oxígeno
Es un gas incoloro, inodoro e insípido y es el gas comburente; es decir, el gas que contiene la sustancia oxidante que, al reaccionar con otras sustancias combustibles, provocan la combustión. El oxígeno es el comburente más empleado, tanto en estado puro como disuelto en el aire. Se extrae industrialmente del aire o del agua. Actualmente se extrae del aire atmosférica que lo contiene en un 21%, mediante destilación fraccionada del aire líquido. El agua lo contiene en un 89% y se extrae por electrólisis.
El oxígeno extraído se comprime en botellas de paredes gruesas que se fabrican de acero estirado sin soldaduras y son sometidas a pruebas hidráulicas con presión de 235 Kg/cm2, a la presión de carga es de 50 Kg/cm2 a la temperatura de 20 grados centígrados. Como un metro cúbico de oxígeno pesa 1,38 Kg, hay muy poca diferencia entre una botella vacía y una llena.
La ojiva se pinta de color blanco con las letras OX en negro. Además tiene indicado el nombre del fabricante, su dirección, año y número de fabricación, contenido en litros de agua y presión de la primera prueba. El cuerpo es de color negro.
Sobre la ojiva se encuentra el grifo, protegido en su transporte por un sobrerete de acero.
Los manorreductores
Son unos dispositivos que se instalan en los grifos de las botellas de oxígeno y acetileno.
Su objeto es suministrar gas a presión constante, sin depender de la progresiva variación que existe en el interior de la botella a medida que ésta se va vaciando.
Está compuesto por dos manómetros, una de alta presión donde se puede leer la presión que queda en botella y, otro de baja presión, donde se observa la presión de utilización.
La regulación de la presión se efectúa por la apretura y cierre de una aguja obturadora. El automatismo de apertura y cierre está asegurado por una membrana flexible y dos muelles. A través de un tornillo de expansión el operario puede regular la presión de trabajo.
Su funcionamiento es el siguiente:
Cuando la botella está cerrada, no existe ninguna presión en el manorreductor; el tornillo de expansión se encuentra cerrado.
Al abrir la botella, el gas llega hasta la aguja obturadora, que se mantiene sobre su asiento por la acción del muelle que tiene en la parte superior, y el gas no pasa.
Cuando se rosca, el tornillo de expansión presiona el muelle inferior, y éste al comprimirse transmite la presión a la membrana, que a su vez lo transmite al empujador, el cual hace desplazar a la aguja obturadora y el muelle superior, dejando pasar el gas.
En ese momento la cámara de baja presión se llena de gas, ejerciendo presión contra las paredes sólidas, y contra la membrana que se desplaza para aumentar el volumen de esta cámara, comprimiendo el muelle de expansión. Producto de esta compresión el muelle superior vuelve a empujar la aguja obturadora en su asiento y, el gas deja de pasar.
Al salir el gas por el soplete, la presión desciende en la cámara de baja presión, el muelle de expansión vuelve a empujar la membrana, el empujador y la aguja, repitiéndose continuamente el ciclo de regulación.
Existen unos manorreductores de doble cámara o de doble expansión, que consiguen un caudal más uniforme, evitando cualquier tipo de fluctuaciones durante la operación de soldeo.
Para la instalación de los manorreductores hay que proceder de la siguiente forma:
1. Antes de instalar los manorreductores en las botellas, conviene abrir un poco el grifo para expulsar la posible suciedad que exista en el orificio de salida, con esta operación seevita que los manorreductores se bloqueen, o que su funcionamiento sea incorrecto.
2. Para su instalación utilizar siempre la llave adecuada, sin forzar las roscas.
3. Conectar las mangueras a los manorreductores respetando siempre su color(azul o negra para el oxígeno, roja para el acetileno).
4. Abrir los grifos de las botellas y girar un poco los tornillos de expansión del acetileno y del oxígeno, dejando salir los gases para limpiar las mangueras de cualquier suciedad que puedan tener en su interior.
5. Cerrar de nuevo el paso de los gases y conectar las mangueras a la entrada del soplete respetando su posición (Oxigeno marcado con las letras OX lado derecho(rosca a derecha). Acetileno marcado con letras AC lado izquierdo(rosca izquierda).
6. Terminada la operación de montaje, regular los manorreductores y comprobar que no existen fugas, utilizando para ello agua jabonosa en todos los puntos de unión.
Los Sopletes
Son dispositivos destinados a mezclar los gases (oxígeno/acetileno) para lograr su perfecta combustión. El soplete tiene en la parte central el dispositivo mezclador de los gases, el cual por medio de unas llaves ser regula la cantidad de uno y otro gas que se necesita para formar la mezcla de salida en una zona de mezcla, que forman al mismo tiempo el mango por donde se toma el soplete. Dicha mezcla fluye hasta la boquilla de salida por un tubo acodado llamado lanza.
Todos los sopletes tienen en su parte posterior las tomas donde van conectadas las mangueras que los unen con las botellas. Para evitar posibles errores, la entrada del oxígeno lleva las letras OX y es de rosca a derecha; y el acetileno, las letras AC y es de rosca a izquierda. Entre el soplete y las botellas en ambas tomas, se conectan unas válvulas de seguridad anti retorno, para evitar que la llama se pueda introducir en las mangueras. Estas válvulas están compuestas por un tubo poroso, por el que se desplaza en su interior un émbolo que en posición de reposo se encuentra obstruyendo el paso del gas, debido a la presión de un muelle antagónico que se encuentra en el lado opuesto a su desplazamiento.
Cuando se abre el tornillo de expansión, la presión del gas vence la fuerza del muelle y se introduce en el interior de la válvula, atravesando el tubo poroso saliendo al exterior en dirección hacia el soplete. Si se produjera un retorno de llama, aumentaría la presión en la parte del émbolo donde se encuentra el muelle, reforzando la presión que éste ejerce sobre el émbolo y cerrando el paso del gas. A la vez, al producirse la inflamación del acetileno en el interior del soplete se produce gran cantidad de hollín, que provoca la obstrucción del tubo poroso, y por lo tanto el paso del gas.
Uno de los síntomas más característicos que se producen cuando se ha producido un retornoo de llama, es que el casquillo poroso de la válvula antirretorno se obstruye y el caudal de gas que circula se ve muy disminuido, aunque la llave de paso esté abierta totalmente.
Las válvulas antiretorno se pueden instalar a la entrada de la empuñadura, a la salida de los manorreductores o en la propia manguera. Dependiendo de su ubicación se tendrán que utilizar los accesorios adecuados para cada caso.
Los sopletes están equipados con un juego de boquillas calibradas que se identifican por la numeración que tienen marcadas. A mayor numeración mayor diámetro de salida y por lo tanto mayor caudal de gases. En la reparación de las carrocerías se suelen utilizar las boquilas de los números 0, 1 y 2.
La Llama Oxiacetilénica
La llama Oxiacetilenica se divide en tres partes:
La primera zona esta situada inmediatamente a la salida de la boquilla, se denomina dardo. Rodeando el dardo se ve una zona azulada llamada zona reductora que es donde se alcanza la mayor temperatura, a unos 5 mm, de la punta del dardo, pudiendo llegar a los 3100 grados centígrados. La temperatura va descendiendo a medida que hay mayor distancia del dardo. Los gases que se producen en esta zona protegen al metal en fusión de la acción del aire atmosférico, evitando así la formación del óxido.
Hay una tercera zona más amplia que las anteriores que rodea a la zona reductora, tiene un color rojizo y se denomina penacho.
Variando la composición de la mezcla, oxigeno/acetileno, se puede alterar las propiedades químicas de la llama, obteniéndose:
? Llama reductora(o neutra).
? Llama oxidante.
? Llama carburada.
Si se quiere soldar dos chapas se deberá calentar por igual, hasta que el metal de ambas piezas se transforme en líquido y se fusiona con la otra, en caso que fuese necesario incorporar el metal de aportación.
En caso de interrumpir la operación de soldar durante unos minutos, bastará con cerrar los grifos del soplete; primero el acetileno y después el oxígeno.
Para una parada más prolongada es necesario cerrar además los grifos de las botellas.
En caso que la parada sea de larga duración se deberá desalojar la presión de los gases para no estropear los muelles de los manorreductores, y por seguridad, para evitar que ocurra una rotura accidental en las mangueras o posibles fugas de gases en ausencia de soldador. El cierre se realizará de la siguiente forma:
1. Cerrar los grifos de las botellas y dejar salir los gases abriendo las llaves de regulación del soplete, hasta que los manómetros desciendan a cero.
2. Aflojar los tornillos de expansión de los manorreductores y cerrar las laves de regulación del soplete.
Metales de Aportación
Se denomina metales de aportación a los metales y aleaciones preparados especialmente para ser incorporados con el soplete a la zona de unión, fundiéndolos junto con el material base. Se utiliza para:
? Unir las piezas a través del cordón depositado en junta de unión.
? Rellenar la junta.
? Aportar a la superficie de una pieza desgastada suficiente material para restablecer las dimensiones originales.
Para la elección de los materiales de aportación se tendrá en cuenta:
1º. Emplear una varilla expresamente fabricada para este fin.
2º. Que el mejor metal de aportación es aquel que compensa las alteraciones que se producen por las elevadas temperaturas de la llama.
3º. El diámetro adecuado de la varilla en relación con el espesor de las piezas a soldar nos viene dado por el siguiente calculo:
Protecciones del Soldador
Gas resultante de la combustión
Los gases que se producen por la combustión no resultan peligrosos. Están compuestos de anhídrido carbonico y 18 gramos de agua por cada litro de combustión de acetileno).
Radiaciones Nocivas
Esta radiación se produce por la fusión del metal y llama oxiacetilénica. La radiación afecta a los ojos, por lo tanto hay que protegerlos mediante vidrios de seguridad que reducen la luz visible, a un nivel normal, que permite una buena visibilidad del trabajo sin fatigo para la vista, y además filtra las radiaciones ultravioleta e infrarroja.
Vestimenta
No usar para soldar ropa sintética como el rayón, nylón, orlón, etc. Que son sensibles al fuego. Además se debe utilizar como medida de protección: mandil, guantes y polainas.
También es necesario proteger las zonas cercanas a la soldadura para evitar posibles incendios o para evitar el deterioro de otros elementos (asientos, fundas, etc.). Para ello el soldador utilizará mantas ignifugas.
Preparación de las piezas
La preparación de las chapas a soldar, resulta fundamental para realizar una buena soldadura. En primer lugar se debe limpiar y eliminar las pinturas, grasa y oxidos de las chapas de soldar. Si las chapas tienen un grosor de más de 5 mm, siempre es necesario hacer un chaflán para que la penetración del cordón sea el adecuado. En las chapas que normalmente se utilizan en el automóvil, sera suficiente con separarlas aproximadamente 1mm una de otra o simplemente soldaduras a tope.
Punteado
Consiste en sujetar los bordes de las piezas a unir con pequeñas soldaduras muy cortas que se denominan puntos. Estos puntos mantienen los bordes en un sitio durante la soldadura. Deben ser lo suficientemente resistentes como para no romperse bajo los efectos de la dilatación de los materiales, pero no deben ser largos para que se puedan romper fácilmente si fuese necesario rectificar la posición de las piezas. Tampoco deben tener un espesor excesivo que pudiera ser un obstáculo durante la ejecución de la soldadura.
Si la soldadura es en línea recta, el primer punto se hace, en el centro y a continuación se van alterando.
Para repara una grieta, se realiza el punteado en el extremo donde empieza la grieta en la chapa.
Los puntos se realizan a una distancia máxima de 30 veces el espesor de la chapa a unir.
Para soldar por puntos una pieza rectangular, se puntean en primer lugar los lados más planos, opuestos entre sí, y después los más abombados.
Métodos de Soldadura
Soldadura a Izquierda
También llamado soldadura hacia delante. Es el método de soldadura más utilizado, se aplica a toda clase de metales aleaciones, y está especialmente indicado para chapas de hasta 6 mm de espesor.
Soldadura a derecha
Se utiliza para chapas entre 6 y 15 mm. No es aconsejable para soldar fundiciones o materiales no férreos. Se realiza de izquierda a derecha y la varilla avanza tras la llama. Como la chapa es de un grosor considerable, siempre habrá que realizar un chaflán y en el fondo dejar una separación igual a la de la mitad del espesor de las chapas a unir.
En este método, la llama sigue calentando el metal depositado anteriormente que se mantiene fluido, facilitando el relleno de la junta, obteniéndose un recorrido del cordón que mejora su resistencia mecánica.
Soldadura en ángulo interior
Este tipo de soldadura se realiza aplicando al soplete un movimiento semicircular, con una inclinación de unos 45 grados , avanzando la varilla por delante de la llama con una inclinación de unos 15 grados aproximadamente.
La boquilla debe separarse algo más de la plancha vertical que de la horizontal, para que el dardo caliente más la parte del ángulo que corresponde a la plancha horizontal. El sobrecalentamiento de la chapa vertical daría lugar a una mordedura en el borde del cordón de esa chapa.
Soldadura en ángulo exterior
En este caso la soldadura se realiza directamente sobre el ángulo formado por los bordes de las piezas a unir. El soplete se desplaza de derecha a izquierda para piezas menores de 6 mm, y al contrario para piezas de mayor espesor.
Soldadura en cornisa
Se denomina este tipo de soldadura a la que se realiza en una chapa que está en posición vertical, y el cordón se ejecuta de forma paralela al suelo. En esta posición, el baño de fusión
tiende a caerse al suelo, para evitarlo, la boquilla del soplete debe inclinarse hacia arriba unos 60 grados centígrados para que el chorro de los gases sostenga el baño de fusión mientras se solidifica.
Soldadura Ascendente
Se realiza en chapas que están en disposición vertical y el cordón se ejecuta de forma perpendicular al suelo. La llama se desplaza de abajo hacia arriba, dándole una inclinación de unos 30 grados centigrados respecto a la horitzontal, para que el chorro de los gases sostenga el baño de fusión mientras se solidifica.
Soldadura con Latón
Este procedimiento encuentra aplicación en los trabajos de reparación de carrocerías para obturar taladros, unir elementos que no deban calentarse hasta la temperatura de fusión por temor a deformaciones y para unir metales de distinta naturaleza.Como metal de aportación se utiliza una aleación de cobre y cinc(latón) con un elemento de adición(siliciio) destinado a limitar la evaporación del cinc y disminuir la fluidez del baño. Se presenta en forma de varilla de sección redonda, en longitud de 1 m. El latón que se utiliza en carrocería obtiene la adhesión calentando la pieza a una temperatura de 650/750 grados centigrados.
El procedimiento más utilizado para aplicar calor es el equipo oxiacetilénico, se regula con un exceso de acetileno asi la llama no sera oxidante.
Las piezas se pueden unir aa tope, a solaoe o en ángulo.
El proceso operativo para soldar es el siguiente:
1º. Limpiar las piezas a soldar.
2º. Acoplar las piezas a soldar, y sujetarlas con unos alicates de presión.
3º. Utilizar fundentes a base de borato de sodio, para eliminar lo9s oxídos que se forman en las zonas que están soldando. Los fundentes son sustancias qeue se incoeporan en el momento de realizar la soldadura para:
? Disolver la pelicula de oxído que se forma en los metales oxidavles al aire cambiante.
? Despues de haber disuelto al oxído, quedan los fundentes flotando sobre el metal protegiendolo de la oxídacíón atmosférica.
Los fundentes deben quitarse de forma fácil una vez solidificados, limpiando perfectamente la soldadura.
4º. Cuando las piezas están preparadas, calentar el metal de aportación e introducirlo en el recipiente del fundente, observaremos que parte de éste se queda adherida al metal de aportación.
5º. Calentar la zona a soldar, hasta alcanzar un color rojo vivo, fundir entonces el extremo de la varilla con el fundente que se esparcirá sobre la zona calentada.
? Si el metal de aportación se desliza excesivamente, habrá que levantar ligeramente el soplete durante un periodo de tiempo muy corto, para que se enfrie y se solidifique.
? Si el metal de las piezas no está lo suficientemente caliente, el metal de aportación no se espacerá y formará pequeñas gotas redondeadas.
? Si las piezas están demasiado calientes o si no han sido lo suficientemente decapadas, el metal de aportación se deslizará sin adherirse(como si la superficie estuviese grasienta). La falta de fundente origina las mismas dificultades.
6º. Puntear.
7º. Verificar el perfecto acoplamiento de los bordes, si es correcto, desmontar los alicates de presión y terminar de realizar la soldadura.
Soldadura con Estaño
Se suele emplear normalmente en la industria del automóvil para soldar las uniones eléctricas y como material de relleno para recargar chapas y obtener un buen acabado.Como metal de aportación se emplea una aleación de plomo y estaño, ya que el estaño puro es quebradizo cuando se enfria y poco fluido para poder penetrar bien entre las piezas a soldar. Los porcentajes de cada uno de estos metales son variables, generalmente se emplea una aleación compuesta de 67% de plomo y el 33% de estaño. Se presenta en forma de varilla colada de diferentes espesores. La temperatura de fusión es de 230 a 250 grados centigrados.
El Oxicorte.
El oxicorte es un procedimiento de corte de metales mediante el soplete oxiacetilénico.
Si se calienta el hierro hasta que adquiera un color rojo vivo(antracita), se quema rápidamente en el oxígeno. En este efecto se fundamenta el corte con el oxícorte, que mediante un soplete especial calienta la chapa hasta el rojo vivo y entonces le lanza un chorro de oxígeno a presión.En este momento el metal se quema separandose y propagandose rápidamente la combustión a toso el espesor de la chapa.
Los sopletes para cortar están provistos de un dispositivos destinado aproducir una llama oxiacetilenica igual que en lios sopletes de soldar sólo que con un caudal mayor, ademas, dispone de otro dispositivo para lanzar un chorro regulado de oxígeno a presión. Hay sopletes en los que ambos dispositivos están separados, aunque lo normal es que formen un solo conjunto.
En el corte bajo el agua se sustituye el gas acetileno por el hidrógeno.
Para el corte de forma automatica existen unas máquinas que se denominan oxitomos. Estas máquinas realian el corte según el diseño realizado en una plantilla.