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• Carlos Javier Saez

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Soldadura oxiacetilenica La soldadura fuerte también conocida en la terminología inglesa como brazing, es un proceso de unión térmica en el que el metal de aporte, se calienta hasta su fusión fluyendo por capilaridad entre la holgura que existe entre los materiales a soldar y uniendo sus superficies por atracción atómica y mediante difusión. El material de aporte tiene un punto de fusión por encima de los 450ºC, pero siempre por debajo del punto de fusión de los componentes que va a unir. En el caso de que el punto de fusión esté por debajo de los 450ºC se conoce como soldadura blanda (soldering). Las características físicas y químicas del material de aporte son completamente diferentes de las piezas que va a soldar. Una característica notable de esta técnica es su capacidad para unir materiales disimilares y componentes con masas y tamaños distintos. Es capaz, por ejemplo de unir carburos de tungsteno con aceros. 1.- Introducción Los gases en estado comprimido son en la actualidad prácticamente indispensables para llevar a cabo la mayoría de los procesos de soldadura. Por su gran capacidad inflamable, el gas más utilizado es el acetileno que, combinado con el oxígeno, es la base de la soldadura oxiacetilénica y oxicorte, el tipo de soldadura por gas más utilizado. Por otro lado y a pesar de que los recipientes que contienen gases comprimidos se construyen de forma suficientemente segura, todavía se producen muchos accidentes por no seguir las normas de seguridad relacionadas con las operaciones complementarias de manutención, transporte, almacenamiento y las distintas formas de utilización. Vale señalar que la soldadura oxiacetilénica por alta presión donde tanto el oxígeno como el gas combustible (acetileno, hidrógeno, etc.) que alimentan el soplete proceden de las botellas que los contienen a alta presión. Es conveniente resaltar que la llama de un soplete de acetileno/oxígeno puede llegar a alcanzar una temperatura por encima de los 3100 oC aumentando de esta forma la peligrosidad de este tipo de soldadura. 2.- Marco Teórico •

Descripción de la soldadora

CARACTERÍSTICAS DE LOS ELEMENTOS DE LA SOLDADURA OXIACETILÉNICA Además de las dos botellas móviles que contienen el combustible y el comburente, los elementos principales que intervienen en el proceso de soldadura oxiacetilénica son los mano reductores, el soplete, las válvulas antirretroceso y las mangueras. (Ver fig. 1)

Fig. 1: Elementos principales de una instalación móvil de soldadura por gas

Temperatura de la llama (descripción)

REGULACIÓN DE LA LLAMA OXIACETILÉNICA La llama se caracteriza por tener dos zonas bien delimitadas, el cono o dardo, de color blanco deslumbrante y es donde se produce la combustión del oxígeno y acetileno y el penacho que es donde se produce la combustión con el oxígeno del aire de los productos no quemados. La zona de mayor temperatura es aquella que esta inmediatamente delante del dardo y en el soldeo oxiacetilénico es la que se usa ya que es la de mayor temperatura hasta 3200ºC, no en el caso del brazing. La llama es fácilmente regulable ya que pueden obtenerse llamas estables con diferentes proporciones de oxígeno y acetileno. En función de la proporción de acetileno y oxígeno se disponen de los siguientes tipos de llama:

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Llama de acetileno puro: Se produce cuando se quema este en el aire. Presenta una llama que va del amarillo al rojo naranja en su parte final y que produce partículas de hollín en el aire. No tiene utilidad en soldadura. Llama reductora: Se genera cuando hay un exceso de acetileno. Partiendo de la llama de acetileno puro, al aumentarse el porcentaje de oxígeno se hace visible una zona brillante, dardo, seguida de un penacho acetilénico de color verde pálido, que desaparece al igualarse las proporciones.

Una forma de comparar la proporción de acetileno con respecto al oxígeno, es comparando la longitud del dardo con el penacho acetilénico medido desde la boquilla. Si este es el doble de grande, habrá por tanto el doble de acetileno. • •

Llama neutra: Misma proporción de acetileno que de oxígeno. No hay penacho acetilénico. Llama oxidante: Hay un exceso de oxígeno que tiende a estrechar la llama a la salida de la boquilla. No debe utilizarse en el soldeo de aceros.

Tanto en este caso como en el anterior el penacho que se forma, produce la combustión del oxígeno con el aire de todos los productos que no se quemaron anteriormente. •

PARTES DE LA SOLDADORA OXIACETILÉNICA

El MIG/MAG se ha convertido en uno de los principales métodos de soldeo en el mundo, se encuentra altamente posicionado en la industria metalmecánica gracias a que incrementa la productividad, mejora la presentación de los cordones de soldadura, produce menos escoria y cumple con las medidas para la protección ambiental. La soldadura G.M.A.W - MIG/MAG, es el proceso más popular y difundido en la industria, puede utilizarse con todos los metales comerciales importantes, como los aceros al carbono y de aleación, inoxidables, aluminio, magnesio, cobre, hierro, titanio y zirconio. Casi todos los tipos de hierro y acero pueden unirse con MIG/MAG, incluso el hierro libre de carbono y los aceros al bajo carbono y baja aleación, los aceros de alta resistencia enfriados por inmersión y templados, los hierros y aceros cromados o niquelados, y algunos de los aceros llamados de superaleación. Esta técnica tiene enormes ventajas, ya que es de fácil aplicación, no salpica en exceso y produce soldaduras de calidad, además los consumibles se pueden encontrar en casi todas las ferreterías o distribuidores especializados. Sin embargo, a pesar de ser un excelente método aplicado mundialmente, parte del sector desconoce todas sus características y propiedades, de hecho algunos soldadores comenten errores de fácil corrección, e incluso hay una confusión generalizada respecto al nombre; falsamente la industria conoce esta soldadura como MIG, pero la verdad, este sistema sólo es una de las dos formas de aplicar el proceso.

A diferencia de otros tipos de soldadura en MIG/MAG, como la de electrodo revestido, el consumible es alimentado automáticamente por el equipo. Soldadura Eléctrica, Protegida con Gas En la década de 1940 nació el proceso de soldadura por arco con protección gaseosa y electrodo consumible de aporte continuo y automático, denominado G.M.A.W, por su nombre en inglés: Gas Metal Arc Welding. Básicamente es una técnica para el soldeo de dos o más metales mediante fusión por calor, generada por un arco eléctrico y protegida del ambiente con gas. Según la clase del gas empleado, se diferencia entre soldadura MIG (Metal Inert Gas), si utiliza gas inerte, y soldadura MAG (Metal Active Gas), si utiliza un gas activo. Los gases inertes utilizados como protección suelen ser argón (Ar), helio (He) o mezclas de ambos, (Ar+He); los gases activos son mezclas con base en dióxido de carbono (CO2). En ambos casos, el electrodo, una varilla o alambre de núcleo compatible con el metal que se va a soldar, se funde para rellenar la unión. En las dos técnicas, el gas sirve como una barrera que protege el arco del aire, principal causante de oxidación, la diferencia es que en MIG no reacciona con el metal ni influye en las propiedades del fundido, ademáspor ser inerte es más estable, la soldadura tiene una menor penetración, mejor acabado, no causa deformaciones en las piezas delgadas y es especial para trabajos en materiales delicados. Se utiliza en la reparación de ejes, fabricación de tanques, carrocerías, rines de automóviles, embarcaciones y aeronaves. Por su parte, la aplicación MAG, que utiliza gas activo CO2, genera mayor penetración de la soldadura, mejora las propiedades físicas de la unión y aumenta su resistencia al impacto, corrosión y cambios de temperatura. Sin embargo, la naturaleza activa del gas, produce cordones de soldadura más abultados e incrementa las salpicaduras. Por ello, las compañías fabricantes han optado por estabilizar el C02, mezclándolo con porcentajes de hasta 25 por ciento de argón y/o helio y así, mejorar la presentación del cordón, la calidad de los acabados y reducir al mínimo el chisporroteo y el exceso de humos. Se usa para soldar construcciones, lámina gruesa y delgada, fabricación de puertas y ornamentación en general. Gracias a sus dos formas de aplicación, la técnica G.M.A.W se ha convertido en un proceso versátil, que permite soldar desde los espesores más finos hasta los más gruesos (a partir de 0.03mm) tanto en metales ferrosos como no ferrosos; específicamente el sistema MIG se emplea para unir piezas delgadas de aluminio,cobre, magnesio, inoxidables y titanio, mientras el MAG es ideal para la mayoría de aceros y hierros al carbono y bajo carbono, en todas las dimensiones. Esencialmente Semiautomática El proceso G.M.A.W - MIG/MAG es una soldadura semiautomática que usa una pistola manual, en la cual el equipo alimenta el electrodo en forma continua. En este proceso, el soldador simplemente debe obturar y manejar la pistola durante el soldeo, mientras el

equipo alimenta el alambre de aporte automáticamente,a diferencia de los procesos manuales, como el SMAW (electrodo revestido), en el que el operario tiene que recargar la pistola con una nueva varilla, cada vez que es necesario, hasta terminar el trabajo. Con los nuevos desarrollos en automatización y robótica el proceso se ha perfeccionado y actualmente puede aplicarse de tres formas: • Semiautomática: es la aplicación más común, en la que algunos parámetros previamente ajustados por el soldador, como el voltaje y el amperaje, son regulados de forma automática y constante por el equipo, pero es el operario quien realiza el arrastre de la pistola manualmente. El voltaje, es decir la tensión que ejerce la energía sobre el electrodo y la pieza, resulta determinante en el proceso: a mayor voltaje, mayor es la penetración de la soldadura. Por otro lado, el amperaje (potencia de la corriente), controla la velocidad de salida del electrodo. Así, con más potencia crece la velocidad de alimentación del material de aporte, se generan cordones más gruesos y es posible rellenar uniones grandes. Con MIG/MAG, las corrientes de soldadura varían desde unos 50 hasta 600 amperios. Normalmente se trabaja con polaridad positiva, es decir, la pieza al negativo y el alambre al positivo. El voltaje constante mantiene la estabilidad del arco eléctrico, pero es importante que el soldador evite los movimientos bruscos oscilantes y utilice la pistola a una distancia de ± 7 mm sobre la pieza de trabajo. • Automática: al igual que en el proceso semiautomático, en este, la tensión y la potencia se ajustan previamente a los valores requeridos para cada trabajo y son regulados por el equipo, pero es una boquilla automatizada la que aplica la soldadura. Generalmente, el operario interviene muy poco en el proceso, bien sea para corregir, reajustar los parámetros, mover la pieza o cambiarla de un lugar a otro. • Robotizada: este proceso es utilizado a escala industrial. Todos los parámetros y las coordenadas de localización de la unión que se va a soldar se programan mediante una unidad CNC. En las aplicaciones robotizadas, un brazo mecánico puede soldar toda una pieza, transportarla y realizar los acabados automáticamente, sin necesidad de la intervención del operario. Además de usar gases inertes y activos de protección, el metal del electrodo, que se encuentra en carretes de hasta 300 metros, suele estar recubierto de mezclas desoxidantes para evitar la oxidación del metal fundido, tales como: rutilo, celulosa o polvo de hierro. Es importante, tener en cuenta la dimensión del alambre para ajustar la potencia del equipo. (Ver tabla de amperajes recomendados según el alambre para soldar).

La soldadura MIG/MAG se ha convertido en uno de los principales procesos de soldeo no sólo por su calidad y velocidad, sino también gracias a la posibilidad de automatizarlo y robotizarlo. Amperajes recomendados según el diámetro de los alambres para soldar MIG/MAG Dimensión 0.76mm (0.030”) 0.90mm (0.035”) 1.02mm (0.040”) 1.14mm (0.045”) 1.6mm (0.62”)

Amperaje Recomendado 60 – 160 A 80 – 220 A 90 – 280 A 100 – 340 A 250 – 500 A

Ventajas y Limitaciones La soldadura G.M.A.W - MIG/MAG, cuenta con grandes ventajas frente a otros procesos de soldeo, entre las que se destacan: • Es la soldadura más limpia en la industria, no produce escoria, simplemente un polvillo de óxido que es muy fácil de retirar después del trabajo. La presentación es excelente y genera menos salpicaduras que otros sistemas, como el electrodo revestido. • Algunos soldadores consideran que este proceso proporciona menores resistencias, por los diámetros pequeños del fundido, pero la verdad es que cumple todas las especificaciones técnicas para que la soldadura resista tensiones iguales o mayores que cualquier otra. Todo depende del alambre que se elija, y para ello la Asociación Americana de Soldadores (AWS) avala y clasifica diversos tipos de alambres para todos los trabajos, capaces de resistir hasta 80.000 lbs/pulg2. • Otra ventaja es la gran velocidad de soldadura, ya que la aportación se realiza mediante un alambre continúo y no es necesario interrumpir el proceso para cambiar el electrodo, lo que mejora la productividad.

• Soldadura con bordes más cerrados y acceso a puntos difíciles en diferentes posiciones. También permite reducir el espesor del cordón en relación con otros procedimientos de soldeo, lo que representa un ahorro de material de aporte, tiempo de soldadura y deformación de las piezas. • Es especial para la producción en serie, ya que por su eficiencia reduce significativa del costo total de la operación de soldadura, el desperdicio de material y simplifica las operaciones de limpieza. • Obtención de uniones menos sensibles a la corrosión, debido a que al gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el charco de fusión. • Se puede trabajar en todas las posiciones independiente de la forma en que se realice el proceso, sin embargo, depende de la habilidad del soldador y el tipo de transferencia que se emplee, ya que para lograr la transferencia spray y globular, por ejemplo, se recomienda trabajar en posición plana. • Capacidad de ser usada para soldar la mayor parte de los metales industriales como el aluminio, magnesio, aceros al carbón, aceros inoxidables, cobre, níquel, titanio y otros. Sin embargo, es importante tener en cuenta que este proceso requiere más inversión que otros y no es recomendable para montajes al aire libre, ya que las corrientes de aire afectan la protección gaseosa, además, los equipos no son portátiles. Es una soldadura multipropósito, pero por la variedad de consumibles que se requieren y el alto costo de los equipos, la inversión es mayor, por ello la eficiencia y productividad benefician, especialmente, la producción en serie.

Soldadura por Arco Sumergido SAW El proceso de soldadura por arco sumergido, o método SAW, consiste en la fusión de un electrodo continuo, que puede ser macizo o tubular, protegida por la escoria generada por un flux (*), granulado o en polvo, con el que se alimenta el arco por separado. El proceso de Arco Sumergido permite depositar grandes volúmenes de metal de soldadura de excelente calidad (tasas de deposición de hasta 50 kg/hr) a bajo coste para una amplia gama de aplicaciones. El sistema es totalmente automático y permite obtener grandes rendimientos en producción. Se puede usar también como un proceso semiautomático, mediante una pistola manual, similar a la que se usa en soldadura MIG/MAG, pero con diámetros de hilo mayores (hasta 2,4 mm) y, de forma parecida a como en el proceso MIG se aportaría gas de protección, se aporta en este caso el flux que nos viene alimentado de un tanque a presión.

El arco eléctrico se establece entre el electrodo metálico y la pieza a soldar. Como electrodos, pueden utilizarse uno o varios alambres o hilos simultáneamente o bien flejes o bandas. El flux protege el arco y el baño de fusión de la atmósfera circundante, de tal manera que ambos permanecen invisibles durante el proceso. Parte del flux se funde con un papel similar al del recubrimiento en los electrodos revestidos: protege el arco, lo estabiliza, genera una escoria de viscosidad y tensión superficial adecuadas e incluso permite añadir elementos de aleación o compensar la pérdida de ellos. El resto de flux, no fundido, puede recuperarse y reciclarse en el proceso. La figura 1 muestra cómo funciona el proceso de arco sumergido.

Soldadura de nucleo fundente La soldadura por arco con núcleo de fundente (flux cored arc welding, FCAW) es un proceso de soldadura por arco que aprovecha un arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. Este proceso se emplea con protección de un fundente contenido dentro del electrodo tubular, con o sin un escudo adicional de gas de procedencia externa, y sin aplicación de presión. El electrodo con núcleo de fundente es un electrodo tubular de metal de aporte compuesto que consiste en una funda metálica y un núcleo con diversos materiales pulverizados. Durante la soldadura, se produce un manto de escoria abundante sobre la superficie de la franja de soldadura. El aspecto que distingue al proceso FCAW de otros procesos de soldadura por arco es la inclusión de ingredientes fundentes dentro de un electrodo de alimentación continua. Las notables características de operación del proceso y las propiedades de la soldadura resultante se pueden atribuir al empleo de este tipo de electrodo.

El proceso FCAW tiene dos variaciones principales que difieren en su método de protección del arco y del charco de soldadura contra la contaminación por gases atmosféricos (oxigeno y nitrógeno). Una de ellas, la FCAW con autoprotección, protege el metal fundido mediante la descomposición y vaporización del núcleo de fundente en el calor del arco. El otro tipo, la FCAW con escudo de gas, utiliza un flujo de gas protector además de la acción del núcleo de fundente. En ambos métodos, el material del núcleo del electrodo proporciona una cubierta de escoria sustancial que protege el metal de soldadura durante su solidificación. Normalmente, la soldadura por arco con núcleo de fundente es un proceso semiautomático, aunque también se emplea para soldadura automática y mecanizada.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES Los beneficios de FCAW se obtienen al combinarse tres características generales: (1) La productividad de La soldadura de alambre continuo. (2) Las cualidades metalúrgicas que pueden derivarse de un fundente. (3) Una escoria que sustenta y moldea La franja de soldadura. El proceso FCAW combina características de la soldadura por arco de metal protegido (SMAW), la soldadura por arco de metal y gas (GMAW) y la soldadura por arco sumergido (SAW). En el método con escudo de gas, el gas protector (por lo regular dióxido de carbono o una mezcla de argón y dióxido de carbono) protege el metal fundido del oxigeno y el nitrógeno del aire al formar una envoltura alrededor del arco y sobre el charco de soldadura. Casi nunca es necesario desnitrificar el metal de soldadura porque el nitrógeno del aire queda prácticamente excluido. Es posible, empero, que se genere cierta cantidad de oxigeno por la disociación de CO2 para formar monóxido de carbono y oxigeno. Las composiciones de los electrodos incluyen desoxidantes que se combinan con cantidades pequeñas de oxigeno en el escudo de gas. En el método con autoprotección se obtiene a partir de ingredientes vaporizados del fundente que desplazan el aire y por la escoria que cubre las gotas de metal derretido y el charco de soldadura durante la operación. La producción de CO2 y la introducción de agentes desoxidantes y desnitrurantes que proceden de ingredientes del fundente justo en la superficie del charco de soldadura explican por qué los electrodos con autoprotección pueden tolerar corrientes de aire más fuertes que los electrodos con escudo de gas. Es por esto que la FCAW con autoprotección es et método preferido para trabajo en el campo como el que se muestra en la figura 5.3. Una característica de ciertos electrodos con autoprotección es el empleo de extensiones de electrodo largas. La extensión del electrodo es el tramo de electrodo no fundido que se extiende más allá del extremo del tubo de contacto durante la soldadura.

En general se usan extensiones de 19 a 95 mm (0.5 a 3.75 pulg) con los electrodos autoprotegidos, dependiendo de la aplicación. Al incrementarse la extensión del electrodo aumenta el Calentamiento por resistencia del electrodo. Esto precalienta el electrodo y reduce la caída de voltaje a través del arco. Al mismo tiempo, la corriente de soldadura baja, con la consecuente reducción de el calor disponible para fundir el metal base. La franja de soldadura que resulta es angosta y poco profunda, lo que hace al proceso ideal para soldar materiales de calibre delgado y para salvar huecos causados por un embotamiento deficiente. Si se mantiene la longitud (voltaje) del arco y la corriente de soldadura (subiendo el voltaje. en la fuente de potencia e incrementando la velocidad de alimentación del electrodo), el aumento en la extensión del electrodo elevará la tasa de deposición. Con ciertos tipos de electrodos con núcleo de. Fundente y autoprotección, la polaridad recomendable es CCEN (corriente continua, electrodo negativo) (polaridad directa), ya que produce menor penetración en el metal base. Esto hace posible usar con éxito electrodos de diámetro pequeño [de 0.8 mm (0.030 pulg), 0.9 mm (0.035 pulg) y 1.2 mm (0.045 pulg)] para soldar materiales de calibre delgado. Se han desarrollado electrodos autoprotegidos específicamente para soldar los aceros recubiertos de cinc y aluminizados que se usan comúnmente en la actualidad para fabricar automóviles. En contraste, el método con escudo de gas es apropiado para la producción de soldaduras angostas y penetrantes. Se usan extensiones de electrodo cortas y corrientes de soldadura elevadas con alambres de todos los diámetros. Las soldaduras de filete hechas por FCAW son más angostas y de garganta mas profunda que las producidas con SMAW. El principio de extensión del electrodo no puede aplicarse al método con escudo de gas porque una extensión grande afecta adversamente la protección.

APLICACIONES PRINCIPALES Las aplicaciones de las dos variantes del proceso FCAW se traslapan, pero las características específicas de cada una las hacen apropiadas para diferentes condiciones de operación. El proceso se emplea para soldar aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables y hierros colados. También sirve para soldar por puntos uniones traslapadas en láminas y placas, así como para revestimiento y deposición de superficies duras. El tipo de FCAW que se use dependerá del tipo de electrodos de que se disponga, los requisitos de propiedades mecánicas de las uniones soldadas y los diseños y embotamiento de las uniones. En general, el método autoprotegido puede usarse en aplicaciones que normalmente se unen mediante soldadura por arco de metal protegido. El método con escudo de gas puede servir para algunas aplicaciones que se unen con el proceso de soldadura por arco de metal y gas. Es preciso comparar las ventajas y desventajas del proceso FCAW con las de esos otros procesos cuando se evalúa para una aplicación específica. En muchas aplicaciones, el principal atractivo de la soldadura por arco con núcleo de fundente, en comparación con la de arco de metal protegido, es la mayor productividad. Esto generalmente se traduce en costos globales más bajos por kilogramo de metal depositado en uniones que permiten la soldadura continua y están fácilmente accesibles para la pistola y el equipo de de fabricación en general, recubrimiento, unión de metales FCAW. Las ventajas consisten en tasas de deposición elevadas, disímiles, mantenimiento y reparación. Factores de operación altos y mayores eficiencias de deposición Las desventajas más importantes, en comparación con el (no se desechan "colillas" de electrodo). Proceso SMAW, son el mayor costo del equipo, la relativa

La FCAW tiene amplia aplicación en trabajos de fabricación en taller, mantenimiento y construcción en el campo. Se ha usado para soldar ensambles que se ajustan al Código de calderas y recipientes de presión de la ASME, a las reglas del American Bureau of Shipping y a ANSI/AWS D1.1, Código de soldadura estructural – Acero. La FCAW tiene categoría de proceso precalificado en ANSI/AWS D1. 1. Se han usado electrodos de acero inoxidable con núcleo de fundente, autoprotegidos y con escudo de gas, para trabajos de fabricaron en general, recubrimiento, unión de metales disímiles, mantenimiento y reparación. Las desventajas más importantes, en comparación con el proceso SMAW son el mayor costo del equipo, la relativa complejidad de la configuración y control de éste, y la restricción en cuanto a la distancia de operación respecto al alimentador del electrodo de alambre. El proceso puede generar grandes volúmenes de emisiones de soldadura que requieren equipo de escape apropiado, excepto en aplicaciones de campo. En comparación con el proceso GMAW, libre de escoria, la necesidad de eliminar la escoria entre una pasada y otra representa un costo de mano de obra adicional. Esta eliminación es necesaria sobre todo en las pasadas de raíz.

EQUIPO EQUIPO SEMIAUTOMÁTICO El equipo básico para la soldadura por arco con núcleo de fundente autoprotegida y con escudo de gas es similar. La principal diferencia radica en el suministro y regulación del gas para el arco en la variante con escudo de gas. La fuente de potencia recomendada es la de cc de voltaje constante, similar a las que se usan para soldadura por arco de metal y gas. Esta fuente deberá ser capaz de trabajar en el nivel de corriente máximo requerido para la aplicación especifica. La mayor parte de las aplicaciones semiautomáticas usa menos de 500 A. El control de voltaje deberá poderse ajustar en incrementos de un voltio menos. También se usan fuentes de potencia de cc de corriente constante con la suficiente capacidad y controles y alimentadores de alambre apropiados, pero estas aplicaciones son poco comunes. El propósito del control de alimentación del alambre es suministrar el electrodo continuo al arco de soldadura con una velocidad constante previamente establecida. La rapidez de alimentación del electrodo determina el amperaje de soldadura suministrado por una fuente de potencia de voltaje constante. Si se modifica esta rapidez, la máquina soldadora se ajustará automáticamente para mantener el voltaje de arco preestablecido. La velocidad de alimentación del electrodo se puede controlar por medios mecánicos o electrónicos. Este proceso requiere rodillos impulsores que no aplanen ni distorsionen de alguna otra manera el electrodo tubular. Se emplean diversos rodillos con superficies ranuradas y moleteadas para adelantar el electrodo. Algunos alimentadores de alambre tienen solo un par de rodillos impulsores, mientras que otros cuentan con dos pares en los que por lo menos uno de los rodillos de cada par está conectado a un motor. Si todos los rodillos

están motorizados, el alambre se podrá adelantar ejerciendo menos presión con los rodillos. Las pistolas típicas para soldadura semiautomática. Están diseñadas de modo que se sostengan cómodamente, sean fáciles de manipular y duren largo tiempo. Las pistolas establecen un contacto interno con el electrodo a fin de conducir la corriente de soldadura. La corriente y la alimentación del electrodo se accionan con un interruptor montado en la pistola.

Las pistolas soldadoras pueden enfriarse con aire o con agua. Se prefieren las pistolas enfriadas por aire porque no hay necesidad de un suministro de agua, pero las enfriadas por agua son más compactas y ligeras, y requieren menos mantenimiento que las enfriadas por aire. Además, suelen tener especificaciones de corriente más altas, que pueden Llegar a 600 A con ciclo de trabajo continuo. Las pistolas pueden tener boquillas rectas o curvas. El ángulo de la boquilla curva puede variar de 400 a En algunas aplicaciones, la boquilla curva ofrece mayor flexibilidad y facilidad de manipulación del electrodo. Algunos electrodos autoprotegidos con núcleo de fundente requieren una extensión de electrodo mínima específica para proveer una protección adecuada. Las pistolas que usan estos electrodos generalmente cuentan con tubos guía provistos de una extensión aislada que sustenta el electrodo y asegura que se extenderá al menos una distancia

mínima. Los detalles de una boquilla de electrodo autoprotegido, incluido el tubo gula aislado, se ilustra en seguida.

EQUIPO AUTOMÁTICO Para este tipo de operación se recomienda una fuente de potencia de cc de voltaje constante diseñada para un ciclo de trabajo del 100%. El tamaño de la fuente de potencia está determinado por la corriente que requiere el trabajo por realizar. Como pueden ser necesarios electrodos grandes, tasas de alimentación de electrodo elevadas y tiempos de soldadura prolongados, los alimentadores de electrodo por fuerza tienen motores impulsores de mayor capacidad y componentes para trabajo más pesado que en equipo similar para operación semiautomática. Las boquillas pueden diseñarse de modo que formen un escudo lateral o concéntrico alrededor del electrodo. El escudo lateral permite soldar en surcos angostos y profundos y minimiza la acumulación de salpicaduras en la boquilla. Las unidades de boquilla pueden enfriarse con aire o con agua. En general, se prefieren las boquillas enfriadas por aire para soldar con corrientes de hasta 600 A. Si la corriente va a ser mayor, se recomienda usar una boquilla enfriada por agua. Es posible usar pistolas soldadoras en tándem con el fin de lograr tasas de deposición más altas con electrodos protegidos por gas.

En trabajos de recubrimiento a gran escala, se puede aumentar la productividad empleando equipo automático oscilante con múltiples electrodos. Estas instalaciones pueden incluir un manipulador montado sobre rieles que sostiene una cabeza soldadora oscilante de múltiples electrodos con alimentadores de electrodo individuales y un rodillo giratorio motorizado también montado en rieles, además de fuente de potencia, controles electrónicos y sistema de suministro de electrodo.

La soldadura por rayo láser (LBW, de laser-beam welding) es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos involucrados. En la soldadura láser comúnmente no existe aportación de ningún material externo. La soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos. De normal la soldadura láser se efectúa bajo la acción de un gas protector, que suelen ser helio o argón. Mediante espejos se focaliza toda la energía del láser en una zona muy reducida del material. Cuando se llega a la temperatura de fusión, se produce la ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector (formación de plasma). La

capacidad de absorción energética del plasma es mayor incluso que la del material fundido, por lo que prácticamente toda la energía del láser se transmite directamente y sin pérdidas al material a soldar. La elevada presión y elevada temperatura causadas por la absorción de energía del plasma, continúa mientras se produce el movimiento del cabezal arrastrando la "gota" de plasma rodeada con material fundido a lo largo de todo el cordón de soldadura. Para controlar el espesor del cordón de soldadura, la anchura y la profundidad de la penetración se pueden utilizar otro tipo de espejos como son los espejos de doble foco. De esta manera se consigue un cordón homogéneo y dirigido a una pequeña área de la pieza a soldar, con lo que se reduce el calor aplicado a la soldadura reduciendo así las posibilidades de alterar propiedades químicas o físicas de los materiales soldados. Dependiendo de la aplicación de la soldadura, el láser de la misma puede ser amplificado en una mezcla de itrio, aluminio, granate y neodimio, si se requiere un láser de baja potencia, o el amplificado por gas como el dióxido de carbono, con potencias superiores a los 10 kilovatios y que por tanto son empleados en soldaduras convencionales y pueden llegar hasta los 100 kilovatios. Los sistemas de varios kilovatios en continua se utilizan para secciones gruesas lo que hace que la soldadura pueda llegar a ser más profunda. Para evitar la formación de burbujas de oxígeno durante la fase liquida del material se utilizan algún tipo de gas inerte, como pueden ser el argón o el helio. De esta forma se produce un poco de porosidad, dejando escapar dichas burbujas. Características del proceso El láser de alta potencia utilizado para la soldadura se trata de un dispositivo que amplifica la radiación en una determinada longitud de onda y la emite como haz coherente, casi paralelo, el cual puede enfocarse para producir una cierta cantidad de energía capaz de fundir en material con el cual se está trabajando. Esta densidad de energía puede ser del mismo tipo de un haz de electrones, utilizado para la soldadura. El nombre de láser está formado por las letras iniciales del proceso de este tipo de radiaciones: light amplification by stimulated emission of radiation.

Funcionamiento del láser (Véase Figura 1.)

Figura 1.-Funcionamiento del rayo láser •

Los átomos o moléculas del material fluorescente son excitados por bombardeo con luz o energía eléctrica (a) y se colocan en niveles de energía más altos (b). Se ven debilitados por emisión espontánea y la mayor parte de los fotones emitidos que se encuentran desplazados a lo largo del eje del tubo generan más potencia por emisión estimulada de otros átomos excitados siendo así amplificada la luz (d). En el espejo reflectante (e) los fotones se reflejan hacia atrás a lo largo del tubo para poder ser mayormente amplificados. (f) En la ventana de salida algunos fotones se reflejan para continuar amplificándose y el resto se transforman formando el haz saliente. Las etapas anteriores se producen casi simultáneamente.

Aplicaciones Se utiliza, principalmente, para soldar: • •

Piezas de transmisiones en la industria automotriz. Piezas unitarias grandes.

•

Series grandes y con buenos acabados.

•

Piezas de electrodomésticos.

•

Piezas para la industria aeronáutica de aluminio, titanio o níquel.

•

Industria del ferrocarril.

•

Recipientes a presión.

•

Industria alimentaria, a la hora de realizar embalaje de alimentos, cuchillas de corte.

•

Para instrumental médico y quirúrgico.

•

Odontología.

Ventajas e inconvenientes Tiene como ventajas principales las siguientes: • •

Se puede transmitir por el aire, por lo que no se requiere un vacío. Es un proceso fácilmente automatizable por el hecho de que los rayos se pueden conformar, manipular y enfocar ópticamente usando fibras ópticas.

•

Este tipo de soldadura no genera rayos X.

•

Produce muy poca distorsión y tiene una tendencia muy pequeña a la fusión incompleta, a las salpicaduras y a las porosidades.

•

No hay desgaste de herramienta, al no estar en contacto con la zona a soldar.

•

Se puede controlar fácilmente la profundidad de penetración.

El inconveniente es el precio de los equipos, que es muy elevado. Al ser equipos muy automatizados y altamente precisos requieren una tecnología muy alta.