Soldadura de Metales por Aportación de Calor
1. Conceptos Fundamentales de la Soldadura
La soldadura es un proceso para unir metales por medio de una fuente de calor que funde las piezas y el metal de aportación, formando un lecho de metal que, al enfriarse, consigue una unión compacta.
Clasificación de las Soldaduras
- Soldadura homogénea: Los metales a unir son de la misma naturaleza que el material aportado.
- Soldadura heterogénea: Los materiales que intervienen en la soldadura son de diferente naturaleza.
1.1. Tipos de Uniones por Soldadura
Según la posición de las piezas a unir, se pueden distinguir diferentes tipos de uniones, entre las que destacan:
- Unión a tope
- Unión a solape
- Unión en ángulo interior
- Unión en ángulo exterior
- Unión en cantos
2. Soldadura Blanda (Soldering)
Es una soldadura heterogénea entre dos metales de la misma naturaleza y con metal de aportación distinto. Se utilizan en ella materiales de aportación con una temperatura de fusión baja, por debajo de los 450 ºC. Se emplea en:
- Soldaduras de cables eléctricos.
- Como material de relleno en paneles de carrocería.
- En uniones que no requieren gran resistencia.
2.1. Proceso de Soldeo con Plomo-Estaño
La soldadura se realiza en este caso con la aportación de aleaciones de estaño y plomo. La temperatura de fusión es de aproximadamente 230 ºC y se puede realizar por medio de soldadores eléctricos. Los pasos son:
- Limpiar las superficies a unir.
- Aplicar fundente a las superficies.
- Calentar los bordes de la pieza a soldar.
- Dejar enfriar y limpiar la soldadura de los restos del fundente.
3. Soldadura Fuerte (Brazing)
Es una soldadura con las mismas características que la soldadura blanda. La diferencia principal es que el metal de aportación utilizado funde a temperaturas entre 450 y 950 ºC. Los metales de aportación que se emplean son aleaciones de plata, aluminio y latón.
3.1. Proceso de Soldeo con Latón
Se emplea en piezas de acero suave que no deben superar temperaturas mayores de 700 ºC. El proceso es el siguiente:
- Limpiar las uniones con disolventes.
- Lijar, si es posible, las zonas a unir.
- Calentar con soplete oxiacetilénico y acercar la varilla de latón impregnada con fundente.
- Limpiar las soldaduras una vez frías.
4. Soldadura Oxiacetilénica
La soldadura oxiacetilénica utiliza una fuente de calor producida por la combustión de acetileno y oxígeno por medio de un equipo de soldadura específico. Permite realizar soldaduras heterogéneas y homogéneas. El proceso de soldeo se produce por la fusión de los bordes de las piezas, debido al calor generado por el soplete oxiacetilénico, pudiéndose aportar material o no en la soldadura.
La soldadura oxiacetilénica es lenta y puede producir cambios estructurales en los metales al someterlos a elevadas temperaturas. Produce fácilmente oxidación en los aceros, ya que aporta oxígeno de la llama en la fusión del metal.
Fenómenos que Intervienen en el Proceso
- La mojadura: Es la propiedad que tiene un líquido de extenderse con cierta facilidad.
- La capilaridad: Se produce en la superficie de un líquido en contacto con una pared sólida.
4.1. Deformaciones y Tensiones al Soldar
En la soldadura se debe tener en cuenta que el calor generado durante el proceso de soldeo puede alterar la estructura interna del metal y producir tensiones durante el enfriamiento. Para evitar esto, se deben puntear las piezas por ambas caras, con lo que se evitan aportaciones excesivas de calor.
4.2. Equipo de Soldadura Oxiacetilénica
Los Gases
La soldadura oxiacetilénica necesita de la combustión de dos gases: acetileno y oxígeno.
El Acetileno
Es un gas con gran poder calorífico que se utiliza como combustible en la soldadura oxiacetilénica. Es incoloro y tiene un olor característico. Para identificarlo rápidamente, la ojiva de la botella va pintada de color marrón.
El Oxígeno
Es el gas que sirve como comburente en la llama oxiacetilénica. Es un gas activo, incoloro, inodoro e insípido, y se obtiene por destilación fraccionada del aire o por electrólisis a partir del agua. Con el fin de poder almacenar una gran cantidad de gas en un volumen reducido, se suministra a presiones elevadas en recipientes de acero estirado de alta resistencia que reciben el nombre de botella de gas.
Los Manorreductores
Debido a que el oxígeno y el acetileno se envasan a una presión elevada, se hace necesario un mecanismo de regulación que permita que la mezcla del soplete se haga a una velocidad adecuada y a una presión mucho más baja. Por ello, se instalan en las ojivas de las botellas. Su misión es principalmente reducir y regular la presión a un valor deseado y mantenerla constante.
Manorreductor de una Cámara
El manorreductor consta de:
- El cuerpo: Está dividido en dos cámaras: una de alta presión (comunicada con la botella) y otra de baja presión (comunicada con el soplete).
- Un manómetro: De alta presión que mide la presión de la botella, y un manómetro de baja presión que mide la presión regulada al soplete.
- Un mecanismo regulador: De la presión de salida.
Los Sopletes
Son los encargados de conseguir una llama estable y de elevada potencia calorífica, realizando una mezcla de los gases en proporciones adecuadas. Podemos distinguirlos, atendiendo a la presión de la alimentación, en dos tipos:
- Sopletes de alta presión: Carecen de inyector. La unión de los gases se realiza en la cámara de mezcla en función de la regulación elegida de oxígeno y acetileno.
- Sopletes de baja presión: Son los más utilizados en el taller, ya que permiten trabajar con alta y baja presión. La presión de la mezcla en la lanza es superior a la presión de entrada del acetileno.
Potencia del Soplete
Es el consumo de acetileno que realiza la soldadura oxiacetilénica, medida en litros/hora.
Mangueras
Son flexibles, de goma y de alta resistencia a la abrasión. Su misión es conducir el gas desde la botella hasta el soplete.
Válvulas de Seguridad
Son dispositivos de seguridad que permiten la circulación del gas en un solo sentido. Evitan, en caso de mal funcionamiento del soplete, el retroceso de los gases y la llama por las mangueras.
4.3. Llama Oxiacetilénica
La llama es la fuente de calor y luz que permite fundir el metal y protegerlo de la acción nociva del aire. La clave de la soldadura oxiacetilénica es la llama; si está bien regulada, la soldadura se realiza con facilidad. Esta se produce gracias a la chispa que se aplica primero a la mezcla de acetileno y oxígeno para después desencadenar su combustión.
Zonas de la Llama
- Dardo: Es la zona más brillante de la llama.
- Zona de combustión primaria: Es una zona muy estrecha que envuelve el dardo.
- Zona reductora: Es la zona con mayor temperatura de la llama.
- Penacho: Es la última zona que envuelve la llama.
Tipos de Llamas
- Llama normal
- Llama carburante
- Llama oxidante
4.4. Materiales de Aportación
Además del oxígeno y del acetileno, se utilizan metales o aleaciones preparadas en varillas para ser incorporadas en la soldadura, fundiéndose con el soplete.
4.5. Técnicas de Soldadura
Generalmente, el soplete se sujeta con la mano derecha y la varilla con la izquierda. Debido a ello, se establecen dos técnicas de soldadura según su sentido de avance: a izquierdas o a derechas.