Soldadura

Uno de los procesos más utilizados en la fabricación de diferentes aplicaciones industriales es la soldadura pues por medio de ella se puede realizar la unión de dos o más componentes. Es un proceso que tiene una gran versatilidad gracias a todas las modalidades que existen hoy en día las cuales se fundamentan en los procesos de fusión.

Temas relacionados

Cizallado, arenado, fundición, extrusión, laminación

¿Qué es una soldadura?

La soldadura es un proceso por medio del cual se puede realizar la unión de dos materiales los cuales por lo general son metales o termoplásticos por medio de un proceso de fusión en el cual los elementos se sueldan para derretirlos agregando un material de relleno que cuando se enfría se hace fuerte.

En qué consiste

La soldadura es un proceso extendido y utilizado por medio del cual se pueden unir dos o más materiales por medio del proceso de fusión en el cual dos piezas logran ser soldadas fundiéndolas y agregando posteriormente un material de relleno o de aportación para lograr conseguir un baño de soldadura. Una vez que la soldadura se enfría, se logra entonces crear una unión fija.

Historia

Los primeros procesos de soldadura que existieron se remontan a épocas muy antiguas y datan desde la Edad de Bronce. Durante la Edad de Hierro, el pueblo egipcio y los habitantes del Mediterráneo aprendieron las técnicas para soldar trozos de hierro, dato que fue obtenido por medio de las herramientas que fueron encontrados las cuales datan del año 1000 a.C. En la Edad Media, se logró desarrollar el arte de la herrería y con ello, se pudo unir por medio de distintos procesos los materiales.

Fue en el siglo XIX cuando la soldadura empezó a desarrollarse hasta lo que conocemos hoy en día. A inicios del siglo XIX, Sir Humphry Davy, logró desarrollar la producción de un arco eléctrico con dos electrodos de carbono, este aparato utilizaba una batería de tipo eléctrica y se considera que ésta acción fue la que inició el desarrollo de la soldadura. Luego se inventó el generador eléctrico, el cual podía encender el arco almacenando al mismo tiempo gran cantidad de corriente.

En el año 1836, Edmund Davy y logró descubrir las diferentes propiedades del acetileno y ese gas se utilizó en la soldadura por llama pues aportaba una gran cantidad de energía durante el proceso de combustión. En 1881, Auguste De Méritens, quien trabajaba en un laboratorio francés utilizó por primera vez el calor que era generado por un arco eléctrico para unir placas de plomo y en 1885, Nikolai N. Benardos y Stanislaus Olszewski lograron conseguir una patente sobre el proceso de soldadura. En 1890, Charles L. Coffin logró obtener la primer patente en Estados Unidos para realizar un proceso de soldadura por arco en el cual utilizaba un electrodo de metal.

A partir del año 1900 en Gran Bretaña, A. P. Strohmenger mejorar el sistema utilizando un electrodo de metal revestido con una capa de arcilla bastante fina la cual proporcionaba un arco con mayor estabilidad y al mismo tiempo daba protección a la soldadura contra el oxígeno presente en el aire. Por medio de Elihu Thomson se logró crear la soldadura por resistencia y en el año 1903, Hans Goldschmidt creó la soldadura aluminotérmica, un sistema que se basaba en el proceso exotérmico de la termita (una mezcla reactante) en la cual se daba la reducción del óxido de hierro dejando como residuo al aluminio.

Con la Primera Guerra Mundial, la demanda en la producción de armas hizo que la soldadura tomara mayor importancia. Varias empresas empezaron a surgir a lo largo de América y Europa y se empezaron a construir máquinas de soldaduras y electrodos. Luego de la guerra, se fundó la American Welding Society, la cual se dedicó al avance de la técnica y los procesos.

Para qué sirve la soldadura

Básicamente, la soldadura es un proceso que es utilizado para poder unir piezas metálicas por medio de la aplicación de una corriente eléctrica con el objetivo de poder sobrecalentar y posteriormente fundir el metal, el cual, luego de que se enfría, adquiere una consistencia fija.

Tipos de soldadura

Los tipos más populares de soldadura se mencionan a continuación:

• Soldadura manual de electrodo: en este proceso, la corriente eléctrica forma un arco voltaico entre la varilla del electrodo y el metal base de la unión que será soldada. Este arco brinda calor suficiente para poder fundir el metal y el electrodo tiene la función de actuar como el material de relleno para que se logre crear la fijación.
• Soldadura de arco metálico utilizando gas: en este tipo de soldadura, la corriente eléctrica se encarga de crear un arco voltaico entre el metal base y el hilo consumible, este hijo es un tipo de alambre alimentado con corriente de forma continua y que además funciona como material de unión.
• Soldadura de arco, tungsteno y gas: se utiliza un electrodo de tungsteno para poder formar el arco eléctrico. En caso de que el metal base lo necesite, se puede también utilizar electrodos de relleno. Además, el electrodo y la base de metal se logran proteger por medio de una mezcla de gas. Este proceso da como resultado una soldadura de muy alta calidad.

Equipo necesario

Son varios tipos de equipos los que se necesitan para poder realizar una soldadura, éstos se mencionan a continuación:

• Máquina de soldar: es el principal equipo necesario para poder realizar una soldadura y es la que se encarga de convertir la corriente alterna en corriente continua regulando la intensidad de salida dependiendo del electrodo que se esté utilizando.
• Cable de masa y pinza: es un componente fundamental y todas las máquinas de soldadura deben de tener dos de estos cables pues por uno de ellos pasará la corriente negativa y por el otro la positiva.
• Materiales de aportación: todas las técnicas de soldadura utilizan distintos materiales de aportación pero en cualquiera de los casos son necesarios. Solamente caso de la soldadura por puntos se puede dar una excepción pues en ella, la soldadura se hace por medio de electrodos que funden una pequeña parte del metal para unir las piezas.
• Electrodos: los electrodos son el material de aportación que se utiliza para la soldadura y son un tipo de varilla creada con diferentes aceros dependiendo del material a soldar. Se encuentran también recubiertas por un revestimiento que la cubre totalmente para que se pueda agarrar al porta electrodos.
• Bobinas: las bobinas se utilizan para la aportación y la fusión de la unión de la soldadura y existen varios tipos de ellos al igual que tienen diferentes calidades.
• Varillas: las varillas tienen un diámetro bastante fino y miden aproximadamente u n metro.
• Medidas de protección: uno de los principales equipos de protección es la mascarilla para soldar o la pantalla, la cual sirve para proteger la cara de la persona que realiza la soldadura. Es importante también utilizar guantes de acero, protección para los oídos, máscaras respiratorias, gafas de seguridad y preferiblemente se deberá utilizar una chaqueta de cuero.

Materiales

Por regla general, se puede decir que todos los metales tienen la capacidad de ser soldados pero es importante recordar que cada uno de ellos tiene sus características, ventajas y desventajas. Entonces, se debe determinar la soldabilidad del metal para determinar sí es óptimo para realizar una soldadura. Los mejores metales que pueden ser soldados incluyen los aceros, aceros inoxidables, el aluminio y todas sus aleaciones, el níquel, cobre y titanio incluyendo sus aleaciones y el hierro fundido.

Explicación del proceso

El proceso de soldadura es un método por medio del cual se puede transmitir el metal de aporte hacia el metal base para de esta forma producir una unión. El primer paso que se deberá hacer es limpiar adecuadamente todas las superficies desde el punto de vista mecánico y químico y luego se deberán de recubrir con una capa de material fundente para evitar una oxidación posterior. Luego, se deberán de calentar las superficies utilizando un soldador y cuando alcanzan la temperatura de función del metal de aportación, entonces el metal podrá correr de forma libre mojando las superficies y endureciéndose una vez que se enfría.

En el caso de las soldaduras fuertes, se deberá de alcanzar una temperatura de 800º centígrados y para realizarlas se pueden utilizar aleaciones de plata y estaño, de cobre y de zinc. En este tipo de proceso se deberá de cubrir la superficie y por medio de un soplete de gas se aportará el calor necesario para que se logre crear la unión, es un proceso que se realiza cuando se necesita que las piezas tengan la capacidad de resistir esfuerzos sumamente elevados o temperaturas excesivas.

Cuando se realiza una soldadura por presión en frío no se necesita aportar calor y se puede realizar limpiando la superficie primeramente, luego se unen las superficies y se aplica una presión sobre ellas hasta que se logre producir la unión. También se puede hacer por medio de fricción haciendo girar el extremo de una de las piezas para que se ponga en contacto con la otra y el calor que se produce debido a la fricción tiene la capacidad de unir las piezas por deformación plástica.

Ventajas de la soldadura

Entre las principales ventajas que se pueden obtener por medio de la soldadura se mencionan las siguientes:

• Por medio de la soldadura se puede lograr obtener uniones que sean más resistentes.
• Las uniones que se forman son maleables y tienen la capacidad de soportar vibraciones muy fuertes y choques.
• Es un proceso relativamente sencillo y rápido de hacer, sin embargo, la persona deberá de tener habilidades aprendidas antes de aplicar la técnica.
• La soldadura tiene la capacidad de unir metales disímiles incluyendo combinaciones de metales ferrosos y no ferrosos.
• No se necesita pulir, rellenar o darle acabados mecánicos a las uniones.
• Resulta ser un proceso bastante económico.

Desventajas

La soldadura también tiene algunas desventajas. Las principales de ellas son:

• Si la persona que realiza el proceso no sabe soldar de forma correcta pueden producirse espacios libres o huecos en la soldadura.
• Cuando se utilizan materiales que no son adecuados se pueden producir daños graves como fisuras y particiones.
• La soldadura puede provocar resplandores de rayos luminosos, ultravioleta e infrarrojos lo cual en algún momento podría llegar a generar trastornos orgánicos si no se toman las precauciones necesarias.
• En algunas ocasiones, la soldadura puede producir un tipo de humo tóxico que pueden llegar a dañar las vías respiratorias.

Importancia

La soldadura es un tipo de proceso que tiene un papel fundamental en varias ramas de la industria pues brinda la capacidad de poder crear productos seguros y confiables sobre todo en la fabricación y el proceso de piezas, láminas y máquinas en las cual es la soldadura es un proceso necesario. Es además el medio ideal para poder darle calidad a las uniones de los metales y proporciona un uso más eficiente de la energía.