La soldadura es un proceso de fusión en el que dos o más metales y componentes termoplásticos diferentes se unen con la ayuda de calor o presión a alta temperatura, o ambos. Ayuda a combinar objetos más pequeños y simples para producir estructuras más complejas.
Durante el proceso de soldadura, las piezas se combinan fundiendo un material de relleno (como el acero) en el punto de unión. La combinación se logra con tres técnicas principales: soldadura por gas, soldadura por arco o soldadura por láser.
En esta publicación, veremos en detalle cómo funciona la soldadura, el proceso de combinación de diferentes partes y los principales tipos de soldadura que utilizan los profesionales.
Los fundamentos de la soldadura.
Primero debe comprender que la soldadura es diferente de la soldadura blanda o fuerte. Con la soldadura blanda, se quema un material de relleno entre dos componentes que se mantienen muy juntos. Solo el material de relleno se quema y se conecta a ambas partes, formando un enlace.
Con la soldadura, los metales base o los plásticos también se queman, lo que hace que se derritan y se combinen con el relleno para formar una unión más segura y resistente.
Diferentes tipos de soldadura
Se utilizan más de una docena de tipos de procesos de soldadura diferentes para soldar metales, plásticos o madera. Se pueden dividir en dos grandes categorías; procesos de soldadura basados en presión y basados en calentamiento.
Dentro de la categoría de calentamiento, puede encontrar diferentes técnicas de soldadura, desde la técnica más simple de oxicombustión hasta el proceso de alta tecnología que implica la soldadura por rayo láser.
Sin embargo, cuando se trata de aplicaciones prácticas y comerciales, la mayoría de los soldadores solo utilizan cuatro tipos de soldadura. Estos incluyen MIG, TIG, Stick y soldadura por arco con núcleo fundente. Cada tipo de soldadura tiene ciertas ventajas y desventajas, y un soldador debe tener la capacitación adecuada para usarlos de manera efectiva.
Como funciona la soldadura
En esta guía, nos centraremos en el proceso de fusión por soldadura por arco. Implica una variedad de enfoques de aplicación de arco y tipos de juntas para obtener la junta requerida. Los tipos más comunes de juntas de soldadura son;
- Junta a tope: forma conexiones en ángulo de 135-180° entre dos extremos metálicos
- Junta traslapada: esta soldadura se utiliza para conexiones en ángulo de 0 a 5° entre dos piezas superpuestas
- Junta en T: se puede usar para conectar el borde de una parte a la cara de otra parte en un ángulo de 5-90 °
- Junta de esquina: esta junta forma una conexión de 30-135° entre dos bordes o extremos metálicos
- Junta de borde: Una junta de soldadura común entre los bordes de dos partes que podría estar en cualquier lugar entre 0 y 30° grados
Durante el proceso de soldadura, los soldadores trabajan principalmente con dos tipos de materiales que deben tener en cuenta.
- Material principal: esto incluye las múltiples piezas de metal que se unen durante el proceso de soldadura.
- Material de relleno o consumible: estos son los materiales adicionales que se calientan en el arco y se depositan sobre o debajo de la superficie de las juntas para ayudar a crear una unión más fuerte.
Materiales originales utilizados en la soldadura.
La soldadura se puede realizar para una variedad de materiales, incluidos metales, plásticos e incluso madera. Cada uno de ellos requiere diferentes temperaturas y métodos de soldadura.
La soldadura de metales consiste en calentar el material principal de metal, que luego se derrite y se combina con otros materiales para crear una junta de soldadura fuerte. Se entrega una alta temperatura al área de trabajo, lo que crea una piscina de material fundido que se enfría para formar una junta. Por lo general, esta junta es tan fuerte, si no más, que el material original.
Se puede usar un gas de protección para proteger el charco de soldadura fundido y los metales de aporte para que no se contaminen ni se oxiden por el medio ambiente.
Además de los metales, también puede unir plásticos mediante el proceso de soldadura. Se aplica calor al material de origen plástico en tres etapas. En primer lugar, se prepara la superficie y se une mediante presión. El calor se aplica en ráfagas cortas y controladas. Se permite que los materiales se enfríen, mientras se continúa aplicando presión a los materiales para crear la soldadura.
Los métodos de calentamiento se pueden clasificar como internos o externos, según el proceso exacto utilizado para la soldadura.
El material principal de madera también se puede unir mediante soldadura. Los materiales se someten a una gran cantidad de presión y luego se calientan mediante un movimiento de fricción lineal que genera calor en la superficie para unir las piezas de trabajo. El proceso de soldadura de madera es bastante rápido y crea un resultado final resistente sin el uso de adhesivos o clavos.
Diferentes tipos de procesos de soldadura.
La soldadura con varilla, MIG y TIG son los tipos más comunes de técnicas basadas en arco que se utilizan en la soldadura de metales. Veamos cada uno de estos métodos brevemente aquí.
¿Cómo funciona la soldadura con electrodos?
La soldadura por arco de metal blindado, también conocida como soldadura con varilla, es un método de soldadura que consiste en llevar un electrodo al punto de soldadura donde el arco se funde y une los metales.
La pistola de soldar consta de un alambre central que está diseñado para crear un arco de alta temperatura en la punta del electrodo. El arco se acerca a la pieza de trabajo y se retira rápidamente mientras permanece bastante cerca del área de la unión para crear temperaturas que pueden llegar hasta los 6500 °F para derretir el metal principal.
Para obtener los mejores resultados, el área superficial del metal fundido se mantiene protegida de óxidos y nitratos que puedan estar presentes en el ambiente. Esto hace que la soldadura con electrodo revestido sea ideal para su uso en la soldadura de tuberías, la construcción, la fundición de acero y la reparación de equipos pesados.
La técnica de soldadura con varilla es uno de los métodos más baratos y menos costosos para combinar piezas metálicas. También es uno de los métodos más portátiles, ya que las pistolas de soldadura por electrodo revestido se pueden usar en espacios reducidos con facilidad. El gas de protección no se usa en la soldadura con electrodo revestido, a diferencia de las técnicas de soldadura TIG o MIG, y puede usar la soldadura revestida incluso cuando está al aire libre o trabajando con viento fuerte o lluvia.
Otro beneficio es que la soldadura con barra se puede usar en metales sucios o ligeramente oxidados. Es un método adecuado para proyectos de soldadura donde simplemente no se pueden utilizar las técnicas TIG o MIG.
Sin embargo, también hay algunas desventajas de la soldadura con varilla. Para empezar, tiene una menor eficiencia de consumibles, ya que se desperdicia bastante material de aporte cuando se suelda de esta manera. El operador también debe ser altamente calificado y eficiente para trabajar en condiciones al aire libre o espacios confinados. La soldadura con electrodos revestidos también toma más tiempo para completar los proyectos de soldadura, y le llevará un poco más de tiempo que con otros métodos dominar las habilidades requeridas. También es más difícil usar la soldadura con electrodo revestido para proyectos complejos o delicados que requieren extrema precisión o eficiencia.
El método de soldadura revestida existe desde hace más tiempo y, por lo general, se considera obsoleto en comparación con los métodos antienvejecimiento MIG o TIG. El proceso requiere mucho manejo manual, lo que lo hace más difícil para las técnicas más nuevas. Sin embargo, el proceso es necesario para algunas situaciones en las que es difícil usar soldadura TIG o MIG debido a la posición o el ángulo de los materiales o el tipo de materiales utilizados.
La soldadura con electrodo revestido es una solución de muy bajo costo que no requiere una gran inversión en equipos costosos. La calidad de la soldadura final puede no ser la mejor, principalmente porque esta técnica solo permite una penetración superficial, agrietamiento y porosidad. Las uniones soldadas con varilla también son más vulnerables a las condiciones climáticas severas.
¿Cómo funciona la soldadura MIG?
La soldadura MIG, también conocida como soldadura por arco metálico con gas (GMAW), involucra un electrodo continuo que pasa a través de una pistola de soldar que se calienta y une los metales. El operador de MIG necesita apretar un gatillo en la pistola para alimentar el electrodo consumible a las piezas de trabajo.
Esta técnica de soldadura crea un arco entre el material base y la pistola que calienta el material hasta que alcanza el punto de fusión. El charco de piezas fundidas es lo que hace posible que diferentes metales se unan entre sí.
La soldadura MIG se puede utilizar para una amplia variedad de metales, incluidos acero inoxidable, acero al carbono, cobre, magnesio, níquel, aluminio y bronce al silicio.
La principal ventaja de usar la soldadura estilo MIG es que reduce el desperdicio gracias a la mejor eficiencia de entrega del electrodo a la pieza de trabajo. Disminuye la necesidad de limpiar la soldadura, reduce la entrada de calor al área de trabajo y reduce los humos durante la soldadura. Más importante aún, la soldadura MIG es la técnica de soldadura más fácil de aprender, lo que la hace muy adecuada para principiantes o entusiastas del bricolaje.
Si observa las desventajas, la soldadura MIG tiene algunos problemas. Primero, necesita un gas protector externo para el electrodo. Las máquinas de soldadura MIG también tienen un costo bastante alto y requieren equipo adicional para funcionar. Las posiciones y ángulos de trabajo para soldar son limitados. Por ejemplo, no puede usar esta técnica para soldadura vertical o por encima de la cabeza. Tampoco puede hacer soldaduras por puntos con materiales más gruesos de manera eficiente. Por último, para utilizar esta técnica de soldadura con éxito, todas las superficies de la pieza de trabajo deben estar libres de suciedad y óxido.
Para una soldadura MIG efectiva, debe ajustar la configuración de potencia correctamente para que coincida con el grosor del material. La velocidad de soldadura también es un factor importante que afecta la penetración y la resistencia de la soldadura. Si disminuye la velocidad de aplicación del electrodo, podrá aumentar la penetración en el metal. Puede usar una variedad de calculadoras para comparar las diferentes configuraciones que necesita para la potencia de soldadura en un proyecto específico.
El gas de protección es un factor esencial a considerar para la soldadura MIG. La soldadura MIG requiere un gas protector suministrado externamente que cubra el electrodo y lo proteja de los ambientes externos. Los gases más utilizados en la soldadura MIG son el argón, el helio, el oxígeno y el dióxido de carbono. Cada uno de ellos ofrece sus ventajas únicas.
El dióxido de carbono (CO2) es el más común de los gases reactivos que se utilizan en la soldadura MIG. Por lo general, es el menos costoso de los gases de protección comunes que se utilizan. También es el único gas de protección que se puede utilizar en su forma pura sin la adición de otro gas inerte. Esto es lo que hace que el CO2 sea el gas de protección más popular.
Muchos soldadores profesionales también usan una mezcla de entre 75 y 95 por ciento de argón y 5 a 25 por ciento de CO2. Esta combinación proporciona una estabilidad del arco y un control del charco más deseables que provocan menos salpicaduras que el CO2 puro.
La soldadura MIG se usa más comúnmente en la industria automotriz. La soldadura MIG crea una soldadura firme que puede soportar fuerzas tremendas con eficacia. Las reparaciones y la construcción de automóviles suelen requerir resistencia y versatilidad, y la soldadura MIG es muy adecuada para este propósito. Otras áreas comunes donde se usa la soldadura MIG incluyen la robótica, la creación de marcas, la construcción y la industria marítima.
¿Cómo funciona la soldadura TIG?
La soldadura de gas inerte de tungsteno (TIG), también conocida como soldadura Heliarc, es otro proceso de soldadura bien conocido en el que se utiliza un electrodo de tungsteno no consumible para calentar y fundir el metal base. Dado que el tungsteno tiene un punto de fusión muy alto, el electrodo no se disuelve bajo el calor intenso que se requiere para crear uniones metálicas.
Esto elimina la necesidad de materiales de relleno que necesita con la soldadura MIG. La combinación de metales se logra simplemente a través del arco del electrodo. Sin embargo, puede agregar una varilla de aporte externa al charco fundido para crear un cordón de soldadura que mejore las propiedades mecánicas del metal. Usar un relleno o no realmente depende del tipo de proyecto en el que esté trabajando.
El principal beneficio de usar el método de soldadura TIG es que te permite trabajar con materiales muy delgados o delicados. No crea muchas salpicaduras ni depósitos de metal en la junta de soldadura. TIG produce soldaduras limpias y de alta calidad, y los cordones de soldadura ofrecen un acabado de aspecto muy estético. Las uniones de metal son fuertes y efectivas, ofreciendo el mismo nivel de solidez que el material base.
También hay algunas desventajas de la soldadura TIG. En primer lugar, hay un alto costo. El equipo TIG es bastante caro y puede que no sea adecuado para los soldadores a tiempo parcial. Requiere gas protector externo para proteger el electrodo, que es caro y difícil de manejar. El método tiene una curva de aprendizaje más alta que la soldadura MIG. Los soldadores TIG deben ser operadores calificados. Si no está utilizando material de depósito adicional, es posible que una soldadura TIG no sea tan fuerte como las soldaduras MIG que están reforzadas con depósitos de metal adicionales.
Similar al caso de la soldadura MIG, necesitará un suministro de gas externo, generalmente mezclas de argón, helio y dióxido de carbono. La soldadura TIG se usa más comúnmente en sistemas de tuberías, soldadura aeroespacial y soldadura para motocicletas o bicicletas.
La técnica de soldadura TIG se ha vuelto bastante popular entre los soldadores en estos días. Esto se debe a que la soldadura TIG ofrece un acabado limpio y suave. Proporciona un mayor grado de pureza para el resultado final que el que puede obtener con cualquier otro método de soldadura. TIG se usa más comúnmente para soldar piezas de metal de acero inoxidable. Sin embargo, también es una opción adecuada para otros metales, como aluminio, cobre, magnesio y níquel, etc.
La soldadura TIG se usa generalmente en industrias donde los metales no ferrosos son predominantes en los productos. Esto incluye industrias como la fabricación de tubos, vehículos y bicicletas, así como la reparación y mantenimiento de varios tipos de herramientas hechas de aluminio, cobre, magnesio y acero inoxidable.
El papel del fundente y el gas de protección en la soldadura
El fundente generalmente se usa en la soldadura MIG para generar el gas de protección que protege el arco. Es un recubrimiento químico que cubre la varilla de relleno que se quema mientras el electrodo está funcionando. A medida que el fundente se quema, produce un gas de protección que evita la oxidación de la base de soldadura y el material de relleno.
El fundente se puede fabricar a partir de una amplia variedad de compuestos según la aplicación y el material de relleno que se utilice en la soldadura. Ofrece muchos beneficios al proceso de soldadura.
El uso principal del fundente es ayudar a proteger la base de la soldadura de metal y el material de relleno del oxígeno y otros gases ambientales presentes en el medio ambiente. Crea una barrera llamada gas protector, que protege el arco y el charco de soldadura de las fuerzas ambientales. Flux crea un entorno más purificado para que el arco exista y funcione en el interior.
En la soldadura TIG, el gas de protección se alimenta directamente a la superficie de la soldadura para mantener la junta de metal nueva libre de impurezas. Estas impurezas, también conocidas como inclusiones, pueden contaminar el metal y crear porosidad que debilita la unión.
Por último, pero no menos importante, el gas de protección controla el arco, ayudando a que el arco alcance una temperatura más alta para crear el charco de metal líquido.