4. Conceptos básicos de soldadura

Contenido

4.1 Definiciones básicas
4.2 Tipos de uniones
4.3 Tipos de soldadura
4.4 Posiciones para soldar
4.5 Clasificación de los procesos de soldadura
4.6 Métodos de aplicación de soldadura
4.7 Símbolos de soldadura
4.8 Símbolos básicos

4.1 Definiciones básicas

La American Welding Society (AWS) proporciona la mayoría de las definiciones en la especificación AWS 3.0 “Welding Terms and Definitions”.

§  La operación de soldar es un proceso de unión de materiales que produce su coalescencia calentándolos a temperatura de fusión, con o sin la aplicación de presión.

§  La coalescencia significa adherirse uno a otro o adherir a un cuerpo los materiales que se suelden.

§  El ensamble soldado  es un conjunto de las partes unidas con soldadura, y puede hacerse a partir de muchos o de pocas partes metálicas. Puede contener metales de diferentes composiciones.

§  La unión se define como: “la unión de dos miembros o de las orillas de los miembros que se van a unir o que han sido unidos”.

§  El metal de aporte  es “el metal o aleación que deberá añadirse al hacer una unión con soldadura fuerte o soldadura blanda”, se convierte en filete soldado o metal soldado en una soldadura de ranura.

§  El metal base  se define como “el material que está siendo sometido a una soldadura ordinaria, una soldadura fuerte, una soldadura blanda o un corte”.

§  El procedimiento de soldadura es el método y las prácticas detalladas implícitas en la producción de una soldadura.

4.2 Tipos de uniones

Las soldaduras se ejecutan en la unión de las distintas piezas que constituyen la construcción soldada. Estas uniones se llaman juntas o uniones, y se definen como “la unión de miembros o de orillas de miembros que se han de juntar o que se han unido”.

Hay cinco tipos básicos de uniones que se usan para juntar dos miembros entre sí para soldarlos.

1.  Unión a tope: una unión entre dos miembros alineados aproximadamente en el mismo plano.

2.    Unión en esquina: una unión entre dos miembros localizados aproximadamente en ángulo recto entre sí.

3.    Unión en orilla o de canto: unión entre las orillas de dos o más miembros paralelos o casi paralelos.

4.    Unión a traslape: unión entre dos miembros que se traslapan en planos paralelos.

5.    Unión en T: unión entre dos miembros localizados aproximadamente a ángulo recto entre sí en la forma de una T.

Figura No. 26 Cinco tipos de unión básicos en la soldadura.

4.3 Tipos de soldaduras

Los distintos tipos de soldadura son los siguientes:

Figura No. 27 Tipos básicos de soldaduras.

§  Soldadura de filete:

Es el tipo de soldadura que más se usa. La soldadura de filete se llama así debido a la forma de su sección transversal y se define como “una soldadura de sección transversal aproximadamente recto entre sí”. Los detalles de la soldadura de filete se muestran en la Figura No. 28.

a)    Soldadura Convexa

b)    Soldadura Cóncava


c)    Términos


Figura No. 28 Soldadura de filete:           a) Convexa        b) Cóncava         c) Términos

§  Soldadura de tapón o de ranura:

Se usa con agujeros o ranura preparadas.  El tapón y la ranura se consideran juntos porque el símbolo que los especifica es el mismo. La diferencia importante es el tipo de agujero en el miembro preparado que se va a unir. Si el agujero es redondo, se considera como una soldadura de tapón si es alargado, como una soldadura de ranura.

§  Soldadura de proyección o de punto:

En ambos casos se usan el mismo símbolo de soldadura. Estos tipos de soldadura se pueden aplicar por distintos procesos que cambian la soldadura real. Por ejemplo, cuando se usa el proceso de soldadura de resistencia, la soldadura está en la interface de los miembros por unir. Si se usa el proceso de haz de electrones, rayo láser o de arco, el metal se funde desde un miembro hacia el segundo.

§  Soldadura de costura:

Esta soldadura, en su sección transversal se asemeja a una soldadura de punto. Con la soldadura de resistencia, la unión queda en la interface entre los miembros que se unen, pero con  los procesos de soldadura de haz electrónico, de láser o de arco, la soldadura funde a través de uno de los miembros para unirlo al segundo.

§  Soldadura de bisel:

Es el segundo tipo más común de soldadura. Se define como “una soldadura ejecutada en el bisel entre dos miembros que se han de unir”. La soldadura de bisel se considera dentro de la unión. Hay siete tipos básicos de biseles, y se pueden usar como soldaduras sencillas o dobles. Los detalles de la soldadura de bisel se muestran en la figura No. 29.

Figura No. 29 Soldadura de bisel.

Imagen

1.    Ángulo de preparación

2.    Ángulo de bisel

3.    Cara de preparación

4.    Espesor de la pieza

5.    Abertura de raíz

6.    Altura o profundidad de la raíz

7.    Cara de la soldadura

8.    Refuerzo de la cara

9.    Refuerzo de la raíz

10. Interface de la soldadura

11. Pie de la soldadura

12. Profundidad de fusión

13. Cara de raíz

 

§  Soldadura de respaldo:

Es un tipo especial de soldadura ejecutada en el lado trasero o lado de raíz de una soldadura previamente hecha. La raíz de la soldadura original se bisela o se hace surco en ella, se limpia o se cincela hasta llegar a metal macizo antes de que se haga la soldadura de respaldo. Esto aumenta la calidad de la unión soldada, asegurando una penetración completa.

§  Soldadura de revestimiento:

Este es un tipo de soldadura compuesto de uno o más cordones depositados en el metal, en forma de superficie interrumpida. Se usa para aumentar las dimensiones superficiales, para adoptar metales de distintas propiedades, o para dar protección al metal base contra un ambiente hostil.

§  Soldadura de brida en orilla:

Esta se usa principalmente para uniones de láminas o placas delgadas.

§  Soldadura de brida en esquina:

También se usa para  partes de lámina o placa delgadas. En ambas bases, se deben preparar las partes según  los detalles específicos de la unión.

Para producir construcciones soldadas es necesario combinar los tipos de unión con los tipos de soldadura para producir las uniones que suelden los miembros separados. Cada tipo de soldadura no puede combinarse siempre con cada tipo de unión para hacer una unión soldada. La tabla No. 7 muestra las soldaduras aplicables a las uniones básicas.

Tabla No. 7 Soldaduras aplicables a las uniones básicas.


4.4 Posiciones para soldar

La soldadura se debe ejecutar en la posición en la que se ha de usar la parte, cuando ésta es grande o ya no sea necesario moverla después de soldarla.

La American Welding Society define cuatro posiciones básicas para soldar, que son las siguientes (ver figuras No. 30, 31, 32):

1.    Plana:

La posición que se usa para soldar desde el lado superior de la unión; la cara de la soldadura aproximadamente es horizontal.

2.    Horizontal:

Es la posición en la que se suelda sobre la cara superior de una superficie aproximadamente horizontal y contra una superficie más o menos vertical. Para soldadura de tubo, el eje de la soldadura queda en un plano aproximadamente horizontal y la cara de la soldadura queda en un plano más o menos vertical.

3.    Vertical:

La posición de soldar en la que el eje de la soldadura es aproximadamente vertical.

4.    Sobre cabeza:

La posición en la cual la soldadura se ejecuta desde el lado inferior de la unión.

Las posiciones se identifican como sigue:

F Indica Filete

1 Indica plana

2 Indica horizontal

3 Indica vertical

4 Indica sobre cabeza

Los mismos números se aplican a las soldaduras de bisel, que se identifican con la letra G.

La posición para soldar siempre se debe describir con exactitud. Es una variante muy importante en cualquier procedimiento de soldadura.

Figura No. 30 Posiciones para soldadura de ranura en placa.

Figura No. 31 Posiciones para soldadura de ranura en tubería.

Figura No. 32 Posiciones para soldadura de filete.

Las posiciones se identifican como sigue:

F Indica Filete

1 Indica plana

2 Indica horizontal

3 Indica vertical

4 Indica sobre cabeza

4.5 Clasificación de los procesos de soldadura

La AWS ha agrupado los procesos de acuerdo con el “modo de transferencia de energía” como consideración primaria. Un segundo factor es la “influencia de la atracción capilar al efectuar la distribución del metal de aporte” en la unión.

Figura No. 33 Gráfica muestra de procesos de soldadura

A.   Soldadura de arco

Se define como “un grupo de procesos de soldadura que producen la coalescencia de las piezas de trabajo calentándolas con un arco. Los procesos se emplean con o sin la aplicación de presión y con o sin el uso de metal de aporte”. El grupo de soldadura por arco incluye nueve procesos populares específicos.

1.    El proceso de soldadura por arco de carbono (CAW)

2.    El proceso de soldadura por arco metálico protegido (SMAW)

3.    El proceso de soldadura por arco sumergido (SAW)

4.    El proceso de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW)

5.    El proceso de soldadura por arco de plasma (PAW)

6.    El proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW)

a.    El proceso de soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW)

7.    El proceso de soldadura de montante (o espárrago) (SW)

8.    El proceso de soldadura por electro gas (EGW)

9.    El proceso de soldadura por electro escoria (EW)

B.   Soldadura fuerte (latón)

La soldadura fuerte (B) es “un grupo de procesos se soldadura que produce coalescencia de materiales calentándolos a la temperatura de licuefacción en presencia de un metal de aporte con un punto líquido por arriba de 450 °C (849 °F) y por debajo del punto de solidificación del metal base. El metal de aporte se distribuye entre las superficies a empalmar de la unión, estrechamente unidas por atracción capilar”.

C.   Soldadura con gas oxicombustible

La soldadura con gas oxicombustible (OFW) es “un grupo de procesos de soldadura que produce la coalescencia de las piezas de trabajo calentándolas con una flama de gas oxicombustible. Los procesos se usan con o sin la aplicación de presión y con o sin el uso de metal de aporte”.

Este proceso de soldadura normalmente usa acetileno como gas combustible. Los procesos de corte térmico con oxígeno tienen mucho en común con los procesos de soldadura.

D.   Soldadura por resistencia

La soldadura por resistencia (RW) es un grupo de procesos de soldadura que produce coalescencia de las superficies a empalmar con el calor obtenido de la resistencia de las piezas de trabajo al flujo de la corriente de soldadura en un circuito del cual forman parte las piezas de trabajo, y por la aplicación de presión.

E.   Otros procesos de soldadura

Lo constituyen los siguientes procesos: soldadura por haz de electrones, de rayos láser, de termita, de inducción, de percusión, y otros misceláneos, además de la soldadura de electro escoria.

F.    Soldadura blanda

La soldadura blanda (S) es “un grupo de procesos de soldadura que produce la coalescencia calentándolos a temperatura de fusión y usando un metal de aporte cuyo punto de licuefacción excede los 450 °C (840 °F) y por debajo del punto de solidificación de los metales bases”.

G.   Soldadura de estado sólido

La soldadura de estado sólido (SSW) es un “grupo de procesos de soldadura que produce la coalescencia de las superficies a empalmar por medio de la aplicación de presión a temperaturas por debajo del punto de fusión del metal base, sin la adición de metal de aporte fuerte o de soldadura blanda”.

4.6 Método de aplicación de soldadura

La American Welding Society ha establecido cuatro métodos específicos de aplicación para los múltiples procesos de soldadura.

Los cuatro métodos de aplicación son los siguientes:

§  MA (SM) soldadura manual: operación de soldadura ejecutada y controlada de manera enteramente manual.

§  SA (SA) soldadura semiautomática: soldadura por arco con equipo que controla sólo la alimentación del metal de aporte. El avance de la soldadura se controla manualmente.

§  ME (SDM) soldadura de máquina: soldadura con equipo que ejecuta la operación de soldadura bajo la observación y control constantes de un operario. El equipo puede o no cargar o descargar las piezas de trabajo.

§  AU (SA) soldadura automática: soldadura con equipo que ejecuta la totalidad de la operación de soldadura sin ajuste de los controles por parte de un operario. El equipo puede o no cargar o descargar las piezas de trabajo.

4.7 Símbolo de la soldadura

La AWS elaboró y estableció un sistema de símbolos de soldadura. El objeto era identificar la localización de las soldaduras y transmitir esta información en planos de ingeniería. El símbolo de soldadura consiste en ocho elementos, que pueden usarse o no totalmente en cada uno de los casos:

1.    Línea de referencia

2.    Flecha

3.    Símbolo básico de soldadura

4.    Dimensiones y otros datos

5.    Símbolo suplementario

6.    Símbolo del acabado

7.    Cola

8.    Especificaciones, proceso o referencia

Las bases para construir un símbolo de soldadura es la línea de referencia. Esta siempre se muestra en la posición horizontal, y debe dibujarse cerca de la unión soldada que va a identificar.

Las otras partes del símbolo de soldadura se construyen en la línea de referencia. La flecha, es una línea desde un extremo de la línea de referencia hasta la punta de una flecha del lado de la flecha del miembro de la unión soldada.

Figura No. 34 Características del símbolo de soldadura.


La línea de referencia es recta y horizontal. Es utilizada como punto de partida para la ilustración de los símbolos de la soldadura.

Ésta va unida a la línea de referencia y es usada para señalar la unión que se va a soldar.

Se utiliza para hacer anotaciones, especificaciones de la soldadura.

La parte más importante del símbolo de la soldadura es la indicación de la soldadura, que señala la soldadura deseada. En la tabla 7 y 8 se muestran los símbolos básicos.

Tabla No. 7 Símbolos básicos de soldadura.


Tabla No. 8 Tipos básicos de unión vs símbolos de soldadura.


4.8 Símbolos básicos

Tabla No. 9 Tipos básicos de unión y su localización.


Tabla No. 10 Símbolos de acabado.



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