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Fabricación Mecánica · Técnico en Soldadura y Calderería
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Soldadura y Calderería
FP, Fabricación Mecánica
Técnicas de soldadura y calderería industrial. Fuente: Wikipedia (CC BY-SA 4.0).
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Lo que tienes que saber
Leer la teoría completa →Definición, procesos, historia y sistemas de soldadura
- Soldadura: unión por coalescencia (fusión) de piezas
- Baño de soldadura: material fundido entre piezas que forma el cordón
- Diferencia clave: En soldadura blanda/fuerte no se funden las piezas de trabajo
- Energía metales: proviene generalmente del arco eléctrico
- Energía termoplásticos: proviene de contacto directo o gas caliente
- Riesgos: quemaduras, descargas, humos venenosos y luz ultravioleta
- Soldadura de fragua: método histórico basado en calor y golpe
- Impulso histórico: Primera y Segunda Guerra Mundial
- Métodos modernos: SMAW, GMAW, arco sumergido, electroescoria, láser y rayo de electrones
- Sistema de soldadura (5 M): Mano de obra, materiales, máquinas, medio ambiente y medios escritos
- Criterio de éxito: superar pruebas de tensión y doblez
Evolución histórica y desarrollo tecnológico de los procesos de soldadura
- Pilar de hierro de Delhi: construido cerca del año 310 con 5,4 toneladas.
- Edad Media: predominio de la soldadura de fragua.
- 1800: Descubrimiento del arco eléctrico por Humphry Davy.
- Finales del siglo XIX: invención de electrodos de metal y soldadura por resistencia (1885).
- 1893: Invención de la soldadura de termita.
- 1900: Uso práctico de la soldadura a gas con soplete.
- 1919: Invención de la soldadura de corriente alterna.
- 1920: Introducción de la soldadura automática.
- Gases protectores: hidrógeno, argón y helio (para evitar porosidad y fragilidad).
- 1930: Lanzamiento de soldadura de perno y arco sumergido.
- 1941: Perfeccionamiento de la soldadura de arco de gas con electrodo de tungsteno.
- 1948: Soldadura por arco metálico con gas.
- 1950s: Desarrollo de la soldadura por arco metálico blindado.
- 1957: Debut de la soldadura por arco con núcleo fundente y arco de plasma.
- 1958: Introducción de la soldadura por electroescoria y rayo de electrones.
- 1961: Introducción de la soldadura por electrogas.
- 1960: Invención del láser, seguido por la soldadura por rayo láser.
Sistemas de soldadura: estado sólido, blanda, fuerte y por arco
- Soldadura de estado sólido: No implica el derretimiento de los materiales base
- Soldadura ultrasónica: Usa vibraciones de alta frecuencia y alta presión
- Soldadura ultrasónica (metales): Vibración horizontal
- Soldadura ultrasónica (plásticos): Vibración vertical (requieren temperaturas de fusión similares)
- Soldadura explosiva: Une materiales por presión extrema e impacto (plastificación)
- Soldadura explosiva: Uso principal en materiales disímiles (ej. aluminio y acero)
- Otros procesos estado sólido: Coextrusión, frío, difusión, fricción (Friction Stir Welding), alta frecuencia, presión caliente, inducción y rodillo
- Soldadura blanda y fuerte: Solo se funde el metal de aportación, no el metal base
- Soldadura por arco: Usa fuente eléctrica para generar arco voltaico
- Soldadura por arco: Puede usar corriente continua (CC) o alterna (AC)
- Soldadura por arco: Electrodos pueden ser consumibles o no consumibles con revestimiento
- Soldadura por arco: Puede usar gas de protección (inerte o semiinerte) y material de relleno
Fuentes de energía y tipos de corriente en la soldadura de arco
- Voltaje: determina la longitud del arco
- Intensidad de corriente: determina la cantidad de calor
- Corriente constante: usada en procesos manuales (mantiene corriente estable)
- Voltaje constante: usada en procesos automatizados (mantiene arco constante)
- Corriente Directa (CD): usada en electrodos consumibles
- Electrodo positivo (CD): produce soldadura superficial
- Electrodo negativo (CD): produce mayor penetración y velocidad
- Corriente Alterna (CA): produce penetración intermedia
- Onda cuadrada: tecnología para evitar la anulación del arco en CA
Procesos de soldadura por arco: SMAW, GMAW, FCAW, GTAW, SAW y variantes
- SMAW (MMA): Usa electrodo consumible con fundente; produce CO2; es versátil pero lento.
- GMAW (MIG/MAG): Alimentación continua de alambre; proceso automático/semiautomático; alta velocidad; no apto para exteriores.
- FCAW: Alambre relleno de polvo; mayor penetración y velocidad que el alambre sólido.
- GTAW (TIG): Electrodo de tungsteno no consumible; alta calidad en materiales finos; baja velocidad.
- Soldadura de Plasma: Arco más concentrado que GTAW; más rápido; no apto para magnesio.
- SAW: Arco inmerso en fluido; alta productividad; baja emisión de humo; ideal para recipientes de presión.
- SMAW: Principalmente metales ferrosos.
- GMAW: Metales ferrosos y no ferrosos.
- GTAW: Acero inoxidable y metales livianos.
- Corte por plasma: Variante del proceso de plasma para corte de acero.
Procesos de soldadura: Gas, Resistencia y Rayo de Energía
- Criterios de elección: material, espesor, posición, condiciones y calidad
- Procesos estándar: SMAW, GMAW, GTAW y FCAW
- Soldadura oxiacetilénica: temperatura de 3100 °C
- Efecto soldadura a gas: enfriamiento lento, tensiones residuales y distorsión
- Soldadura por resistencia: corriente de 1000 a 100 000 A
- Soldadura por puntos: para hojas de hasta 3 mm de espesor
- Ventajas soldadura por puntos: eficiencia, baja deformación, alta velocidad, automatización
- Desventaja soldadura por puntos: fuerza de soldadura baja
- Soldadura de choque: específica para acero inoxidable
- Soldadura de costura: usa electrodos en forma de rueda para soldaduras continuas
- Soldadura por rayo láser: usa rayo láser enfocado
- Soldadura por rayo de electrones: se realiza en vacío
- Soldadura por rayo de energía: alta penetración, rápida, pero costosa y susceptible a grietas
- Soldadura de láser híbrido: combina láser y arco eléctrico
Geometría de juntas, procesos de soldadura y zonas térmicas
- 5 tipos básicos de juntas: extremo, regazo, esquina, borde y junta-T
- Juntas doble-V: dos piezas afiladas a un punto central
- Juntas solo-U y doble-U: bordes curvados en forma de U
- Juntas de regazo: pueden unir más de dos piezas simultáneamente
- Procesos de punto de resistencia, láser y electrones: asociados a juntas de regazo
- Soldadura por arco de metal blindado: versátil para casi cualquier tipo de junta
- Soldadura multipasos: soldadura sobre una capa previa ya enfriada
- Zona de fusión: área del metal de relleno; propiedades dependen del aporte y compatibilidad
- Zona afectada por el calor (ZAT): área con microestructura alterada; suele ser más débil y contiene tensiones residuales
- Calidad de soldadura: medida por fortaleza y evaluada con ensayos destructivos y no destructivos
- ZAT y difusividad: alta difusividad = enfriamiento rápido = ZAT pequeña; baja difusividad = enfriamiento lento = ZAT grande
- ZAT y entrada de calor: oxiacetilénica (calor no concentrado) = ZAT grande; láser (calor concentrado) = ZAT pequeña
Distorsión, agrietamiento y soldabilidad de metales
- Contracción por enfriamiento: genera tensiones residuales y distorsión.
- Distorsión rotatoria: se mitiga mediante la compensación de piezas.
- Abrazaderas: pueden causar acumulación de tensión y falla por agrietamiento frío.
- Agrietamiento en frío: exclusivo de aceros, ocurre en la ZAT por formación de martensita.
- Prevención agrietamiento frío: limitar entrada de calor y soldar en segmentos.
- Agrietamiento en caliente: ocurre en todos los metales en la zona de fusión.
- Soldabilidad: inversamente proporcional a la templabilidad.
- Contenido equivalente de carbono: medida para comparar soldabilidad de aleaciones.
- Aceros inoxidables austeníticos: alta soldabilidad pero alta distorsión por expansión térmica.
- Aceros inoxidables ferríticos/martensíticos: requieren precalentamiento y electrodos especiales.
- Aluminio: se combate el agrietamiento caliente aumentando la velocidad de soldadura.
- Precalentamiento en aluminio: reduce gradiente térmico pero puede dañar propiedades mecánicas.
- Limpieza en aluminio: esencial para evitar porosidad por hidrógeno y escoria por oxígeno.
Aplicaciones y medidas de seguridad en los procesos de soldadura
- Soldadura en exteriores: Proceso predominante es la soldadura de arco de metal blindado
- Soldadura subacuática: Incluye arco de metal blindado, núcleo de fundente y tungsteno y gas
- Soldadura en el espacio: Métodos probados incluyen arco de plasma y haz de electrones
- Investigación espacial actual: Rayo láser, resistencia y fricción
- Protección contra quemaduras: Calzado homologado, guantes de cuero y chaquetas de manga larga
- Prevención de queratitis: Uso de filtros de cristal oscuro o autooscurecientes
- Protección de espectadores: Cortinas de cloruro de polivinilo (no sustituyen al casco)
- Riesgos respiratorios: Fiebre del vapor metálico, dióxido de carbono, ozono y metales pesados
- Protección respiratoria: Mascarilla FFP3 o específica para soldadura
- Prevención de explosiones: Limitar oxígeno y alejar materiales combustibles
Costes, tendencias y normativas en la soldadura industrial
- Variables de coste: equipo, mano de obra, materiales y energía
- Métodos de bajo coste: arco de metal blindado y oxicombustible
- Métodos de alto coste (alta producción): rayo láser y haz de electrones
- Criterio de automatización: Solo para alta producción debido al coste de robots
- Coste de mano de obra: Depende de velocidad de deposición, salario y tiempo total
- Estrategia de ahorro manual: Reducción del tiempo de operación
- Coste de materiales: Aumenta con propiedades especiales
- Coste de energía: Depende del tiempo del arco y consumo
- Tendencia robótica: Predominante en soldadura de punto de resistencia y arco
- Foco de I+D: Soldadura de materiales distintos y control de tensiones residuales
- Normativas clave: ASME Sección IX, AWS Structural y AWS Bridge
Vista previa de las fichas (6 de 40)
- 01
En la soldadura, ¿qué término denomina a la unión fija resultante del enfriamiento del baño de soldadura?
Cordón
- 02
¿Cuál es la diferencia fundamental entre la soldadura y la soldadura blanda/fuerte respecto a las piezas de trabajo?
En la soldadura las piezas de trabajo se funden; en la blanda/fuerte no.
- 03
¿Cuál es la fuente de energía que generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente?
Soldaduras de fusión o termoplásticos
- 04
¿Cuáles son los 5 elementos (las 5 M) que convierten a la soldadura en un sistema?
Mano de obra, materiales, máquinas, medio ambiente y medios escritos (procedimientos).
- 05
Para que una unión de soldadura sea satisfactoria, ¿qué dos pruebas mecánicas debe pasar?
Tensión y doblez
- 06
En 1800, ¿qué descubrimiento hizo sir Humphry Davy que transformó la soldadura?
El arco eléctrico.
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