Historia de la Soldadura:
Los métodos para la unión de metales han sido conocidos desde hace miles de años, pero durante la mayor parte de este periodo la única forma de de soldadura fue la soldadura de forja realizada por un herrero.
Varios principios de soldadura totalmente nuevos surgen a finales del siglo XIX, entonces ya se podía generar suficiente corriente eléctrica para realizar una soldadura por resistencia y soldadura por arco. La soldadura por arco inicialmente se llevo a cabo con electrodos de carbono y poco después fue seguido por el uso de varillas de acero. El sueco Oskar Kjellberg hizo un importante avance cuando el desarrollo y patento el electrodo revestido. El resultado de la soldadura fue sorprendente y formo la fundación de la empresa de soldadura ESAB.
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Principio de Soldadura por Arco Eléctrico
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Otro método temprano de soldadura el cual también se desarrollo en ese momento fue la soldadura oxiacetilenica. El uso del acetileno y oxigeno permitió producir una temperatura de llama comparativamente alta de 3100ºC, la cual es mas alta que otros gases basados en hidrocarburos.
La intensidad de todas estas fuentes de calor permite que el calor se genere o se aplique a la pieza de trabajo mas rápido de lo que se conduce al metal circundante. En consecuencia, es posible generar un metal fundido, que se solidifica para formar el enlace unificador entre las partes que se unen.
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Soldadura por Arco Sumergido
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Mas tarde, en la década de 1930, nuevos métodos fueron desarrollados. Hasta entonces, toda la soldadura por arco metálico se había realizado manualmente. Se hicieron intentos para automatizar el proceso usando un alambre continuo. El proceso mas exitoso fue el arco sumergido (SAW) donde el arco es "sumergido"en una capa de fundente granulado.
Durante la segunda guerra mundial la industria aeronáutica requirió un nuevo método para la soldadura de magnesio y aluminio. En 1940 se inician los experimentos en USA con la protección del arco con gases inertes. Al utilizar un electrodo de tungsteno, el arco podría ser iniciado sin derretir el electrodo, lo cual hizo posible soldar con o sin material de aporte. El método es llamado soldadura TIG (Tungsten Inert Gas).
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Soldadura TIG
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Algunos años mas tarde el proceso de soldadura MIG (Metal inerte gas) también se desarrollo utilizando un alambre de metal alimentado continuamente como electrodo. Inicialmente, los gases de protección eran inertes como helio y argón. Zaruba y Potapevsky intentaron utilizar CO2 ya que este era mucho mas fácil de obtener y al usar el método de "Transferencia por Inmersión" lograron reducir algunos de los problemas causados por la intensa generación de salpicaduras; sin embargo, cuando se usa un gas relativamente mas reactivo como el CO2 o mezcla de gases como el Ar+CO2, el proceso es generalmente llamado soldadura MAG (Metal active gas).
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Soldadura MIG/MAG
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Los procesos de haz de potencia de soldadura por haz de electrones (EB) y soldadura por láser tienen las fuentes de calor mas intensas. El avance de la soldadura EB se produjo en 1958. Las industrias de aviación y energía nuclear fueron las primeras en utilizar el método. Las características principales de la soldadura EB son su penetración profunda y estrecha. Su única limitación es la necesidad de una cámara de vacío para contener la pistola de haz de electrones y la pieza de trabajo.
En algunos aspectos, la soldadura láser (y corte) tienen características ideales. El rayo láser es una fuente de calor concentrada, que permite una alta velocidad y una distorsión muy baja de la pieza de trabajo, desafortunadamente, un láser de alta potencia es grande y costoso. El haz también debe conducirse a la junta de alguna manera. La luz de un láser de CO2 debe ser transmitida por espejos mientras que desde un láser Nd-YAG puede ser transportado por una delgada fibra de vidrio, lo que lo hace atractivo para usar con soldadura robótica.
Tipos de Juntas:
Los tipos de juntas se eligen con respecto al método de soldadura y espesor de la placa. La junta ideal proporciona la resistencia estructural y la calidad requeridas sin un volumen de junta innecesariamente grande. El costo de la soldadura aumenta con el tamaño de la junta y el mayor aporte de calor causara problemas con la resistencia al impacto y deformación.
La preparación de la junta también puede ser costosa; por lo tanto, es preferible usar tipos de juntas donde las caras de la junta sean parte de las piezas de trabajo. Esto significa que las soldaduras de filete son probablemente las juntas mas utilizadas.
Posiciones de Soldadura:
Hay esencialmente cuatro posiciones fundamentales llamadas: plana, horizontal-vertical, sobrecabeza y vertical. La soldadura de posición vertical se puede llevar a cabo como soldadura vertical ascendente y vertical descendente. Ademas las soldaduras de filete se pueden hacer en la posición horizontal-vertical o en la posición plana.
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Definiciones de posiciones de soldadura para soldadura a tope, según la normativa EN 287-1
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Definiciones de posiciones de soldadura para soldadura en filete, según la normativa EN 287-1
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Deformación:
Todos los métodos de soldadura por fusión producen un metal fundido a lo largo de la junta; cuando el metal calentado se enfría, la contracción produce esfuerzos residuales y deformaciones en la estructura soldada. Las tensiones o esfuerzos producen deformación longitudinal y rotacional.
Deformación longitudinal: Acorta la soldadura, pero en muchos casos no es un problema serio. Un ejemplo de este tipo de deformación es una viga soldada que puede ser doblada si la soldadura no esta ubicada simétricamente (en el centro de gravedad de la sección transversal) si se usa mas de una soldadura deben ser simétricas.
Deformación rotacional: La deformación rotacional puede minimizarse haciendo que el cordón de soldadura sea simétrico con respecto al eje neutro o teniendo una soldadura de paso único de lados paralelos como con la soldadura por haz de electrones, una sección rígida también puede evitar que aparezca este tipo de deformación.
