MÉTODOS DE SOLDADURA

INTRODUCCIÓN

Se denominan uniones soldadas las realizadas mediante el proceso de soldadura. Consiste en unir dos piezas empleando una fuente de calor hasta obtener su fusión, estableciéndose entonces la unión del metal fundido de las piezas y del material de aportación (si se ha utilizado).

Tradicionalmente el método de soldadura más utilizado en la reparación de carrocerías ha sido el oxiacetilénico, aunque en la actualidad está en desuso. Únicamente se suele aconsejar para soldaduras de latón o en caso de que no se pudiese utilizar otro tipo de soldadura.

La elección del tipo de unión y del sistema de soldadura a utilizar dependerá de las especificaciones dadas por el fabricante.

En general, los procesos de soldadura pueden clasificarse en:

1. Heterogéneos.
2. Homogéneos.

LA SOLDADURA HETEROGÉNEA

Consiste en una soldadura que se realiza con piezas de distinta naturaleza.

Permite una unión rígida aunque en este caso, las piezas que se unen no se llegan a fundir, sino que se llevan a una temperatura en la que los dos materiales presentan una cierta afinidad.

Las soldaduras heterogéneas se clasifican en función de la temperatura a la que se realice, y se denominan:

• Soldadura blanda: Se caracteriza por la utilización de un material de bajo punto de fusión (-400ºC), normalmente el estaño, cuya fusión se encuentra entre los 150 y 230ºC.
• Soldadura fuerte: Generalmente se utiliza el latón, que funde entre los 600 y 900ºC.

LA SOLDADURA HOMOGÉNEA

Permite una unión rígida entre metales de la misma naturaleza.

Pertenecen la mayoría de los procedimientos más utilizados: oxiacetilénico, al arco, por resistencia, etc.

En el sector de la automoción se utilizan diversos métodos de soldadura de pendiendo de:

• Su función.
• El tipo de material.
• Su ubicación.

Básicamente se puede clasificar en:

1. Soldadura oxigás.
2. Soldadura eléctrica.

SOLDADURA SMAW

Es un proceso de unión por fusión que utiliza un arco eléctrico que se establece en el extremo del electrodo y las piezas a soldar y que se protege de la acción del oxígeno, la humedad y el nitrógeno del aire ambiente mediante un flujo de gas distribuido alrededor del punto de fusión a una ligera presión.

Las principales ventajas de estos sistemas de soldadura son:

• Buena penetración.
• Fácil manejo.
• Facilita la automatización de la soldadura.
• Suelda cualquier tipo de material metálico y en cualquier posición.
• No produce escoria.
• Menor costo por metro de soldadura.

Los equipos de soldadura con gas de protección difieren entre sí principalmente por:

• La clase de electrodo: Consumible o no.
• La naturaleza del gas de protección: Inerte (argón, helio); activo (dióxido de carbono o mezcla).
• La naturaleza de la corriente: Corriente continua (cc); corriente alterna (ca).

En la actualidad existen los siguientes tipos de soldadura:

• Sistema MIG.
• Sistema MAG.
• Sistema TIG.

SOLDADURA MIG/MAG

En este proceso de soldadura el calor necesario para fundir las piezas a soldar es generado por el arco eléctrico que se forma entre la pieza y el electrodo que se consume de modo continuo.

El electrodo es un alambre que actúa simultáneamente como material de aportación, siendo alimentado automáticamente por medio de un motor de avance constante.

El baño de fusión se encuentra protegido de los gases atmosféricos bajo una campana de gas, cuya naturaleza varía en función del tipo de sistema, que puede ser:

• MIG.
• MAG.
• GMAW.

Este proceso de soldeo puede ser automático o manual y su correcta utilización conlleva las siguientes ventajas.

• Se puede utilizar con cualquier material.
• El material de aportación se incorpora de forma continua.
• La soldadura puede realizarse en cualquier posición.
• No se requiere eliminar la escoria como en soldadura por arco y electrodo revestido.
• La zona y el periodo de tiempo a la que se somete la elevación de temperatura para el soldeo es reducida.

El método MIG (Metal Inerte Gas) utiliza un gas inerte, normalmente Argón (Ar), aunque también se utiliza el Helio (He) o una mezcla de ambos. Se emplea para aceros inoxidables, cobre, aluminio, chapas galvanizadas y aleaciones ligeras, aunque también permite soldar cualquier tipo de chapa.

El método  MAG (Metal Activo Gas) reemplaza el gas inerte por gases protectores químicamente activos. Como gas protector se emplea el dióxido de carbono (CO2), mezclas de argón y dióxido de carbono o mezcla de argón y oxígeno.

El método GMAW (Gas Metal Arc Welding) es un método de soldadura que utiliza electrodo tubular. Se diferencia de los anteriores en que el electrodo es hueco y esta relleno de fundente, que al fundirse por la acción del calor deposita en la zona de fusión una capa fina de protección, que posteriormente hay que retirar.

Los elementos que componen un equipo de soldadura MIG/MAG son:

1. Fuente de alimentación.
2. Manguera.
3. Pinza de masa.
4. Manorreductor/caudalímetro.
5. Mecanismo de alimentación del alambre/electrodo.
6. Soplete.
7. Mandos de control.
8. Gas de protección.
9. Electrodo consumible.

PROCESO OPERATIVO DE LA SOLDADURA

1. Preparar los bordes de las piezas a unir, sin suciedad y sin pinturas. Es necesario utilizar métodos de sujección.
2. Proteger (si fuera preciso) las zonas circundantes con el material adecuado (mantas ignífugas).
3. Si se trabaja directamente sobre la carrocería desconectar la batería.
4. Colocarse los EPIs
5. En función del grosor de las chapas a unir, regular los parámetros de la máquina (tensión, velocidad de avance, caudal de gas, longitud del electrodo).
6. Pulverizar la tobera y el tubo de contacto con un antiproyecciones.
   
7. Agarrar el soplete con una mano en la empuñadura donde está situado el gatillo y la otra a unos centímetros de la tobera.
8. Colocarse en una posición en la que se vea perfectamente el baño de fusión, manteniendo la tobera con una inclinación de unos 10º sobre la vertical de la pieza y en la dirección de la soldadura. La longitud a la pieza va en función de la transferencia.
   
9. Con los parámetros ya seleccionados, realizar unos cordones en una chapa de similares características a la de la pieza a soldar partiendo de una tensión de un valor bajo, e ir aumentando progresivamente. Comprobar el tipo de cordón que se realiza en la soldadura, si este no es el adecuado, corregir los parámetros y volver a realizar las pruebas necesarias hasta conseguir el cordón correcto.
10. Realizar el punteado de las piezas y verificar su correcto anclaje o sus cotas.
    
11. El desplazamiento puede realizarse hacia delante o hacia atrás, pero manteniendo la inclinación adecuada. Hacia delante: cordón de poco espesor, buen aspecto y utilizado en reparación de carrocerías; hacia atrás: cordón abultado con gran penetración y utilizado para piezas de 3 mm de espesor.
12. El movimiento de la tobera a la hora de ejecutar la soldadura podrá ser lineal, circular o en zigzag.

  SOLDADURA OXIACETILÉNICA

Es un procedimiento generalmente de soldadura autogéna, es decir, que las piezas a unir y el metal de aportación (si se utiliza) son de la misma naturaleza.

Esta soldadura se realiza llevando hasta la temperatura de fusión los bordes de las piezas a unir, mediante el calor que produce la llama que se produce en la combustión de un gas combustible (el acetileno), mezclado con un gas comburente (el oxigeno).

Ambos gases se mezclan y se dosifican en un soplete soldador, a cuya salida se inflaman para producir la llama oxiacetilénica, que alcanza los 3.050ºC.

Tanto el oxigeno como el acetileno se suministran en botellas de acero estirado, a una presión de 15 kg para el acetileno y de 200 kg para el oxígeno, aunque en la actualidad se comercializan equipos portátiles de menores dimensiones.

Con este tipo de soldadura se pueden soldar distintos materiales, como acero, cobre, latón, aluminio, magnesio, fundiciones y sus respectivas aleaciones.

En ocasiones en vez de utilizar acetileno utilizan otros gases, como hidrógeno, propano, gas natural, butano, o cualquier otro gas combustible, aunque con el inconveniente de que se alcanzan temperaturas menores que con el acetileno.

Un equipo portatil moderno de soldadura oxiacetilénica está compuesto por:

1. Botella de acetileno.
2. Botella de oxigeno.
3. Soplete soldador.
4. Manorreductores.
5. Mangueras.

EL ACETILENO

Es el gas combustible, las materias primas que se utilizan para su fabricación son el carburo de calcio y el agua.

El carburo de calcio es un cuerpo sólido que tiene el aspecto y la dureza de la piedra. Se fabrica combinando carbono (coque) y cal en un horno eléctrico que produce una temperatura de 3000ºC.

El acetileno se obtiene por reacción del carburo con el agua, el gas que se desprende es el acetileno y tiene un olor particular. Es un gas incoloro, más ligero que el aire y altamente inflamable.

No se puede almacenar a mas de 1,5 bares de presión ya que es un gas muy inestable y propenso a descomponerse. Incluso en estado líquido se le considera como explosivo.

Para su embotellado se le disuelve en acetona, lo que permite que las botellas de acetileno se carguen a 15 bares, a una temperatura de 15ºC.

La botella de acetileno se identifica por tener de color rojo la parte de arriba, llamada ojiva, y que lleva estampado la indicación de "acetileno disuelto", y se pinta de color marrón.

EL OXÍGENO

Es un gas incoloro, inodoro e insípido y es el gas comburente; es decir, el gas que contiene la sustancia oxidante que, al reaccionar con otras sustancias combustibles, provoca la combustión.

El oxigeno es el comburente más empleado. Se puede obtener tanto del agua como del aire.

El oxígeno extraído se comprime en botellas de paredes gruesas que se fabrican de acero estirado sin soldaduras y son sometidas a pruebas hidráulicas con presión de 235kg/cm2, a la presión de carga de 150kg/cm2 a la temperatura de 20ºC.

La ojiva se pinta de color blanco con las letras OX en negro. Sobre la ojiva se encuentra el grifo. El cuerpo de la botella suele ir también en negro.

PROCESO OPERATIVO 

El trabajo con estos equipos exige una serie de cuidados y precauciones que se relacionan a continuación:

1. Abrir y cerrar con suavidad las dos llaves de paso (oxígeno/acetileno) para eliminar la dureza de la apertura.
2. Colocar la boquilla que corresponda al espesor de las piezas a soldar
3. Abrir los grifos de las botellas.
4. Regular los manorreductores, para obtener una presión de 0,3 a 0.5 bar para el acetileno y 1,5 a 2,5 bar para el oxígeno.
5. Abrir un poco el grifo del oxígeno y regular con muy poco caudal la formación de hollín en el encendido de la llama.
6. Abrir la llama del acetileno e inflamar los gases empleando una llama piloto.
7. Regular el caudal del acetileno.
8. Regular el caudal de oxigeno, sin llegar a ser una llama oxidante (exceso de oxígeno) o una llama carburante (exceso de acetileno).
9. Una vez encendida y regulada , acercar la llama a la pieza manteniendo una separación de 3 a 5 mm.

 SOLDADURA TIG

Estas iniciales corresponden a la palabra inglesa Tugsten Inert Gas. Este procedimiento emplea un electrodo no consumible de wolframio o tungsteno con aleación de torio. El arco eléctrico se establece en el electrodo y la pieza a soldar, estando todo ello protegido por un gas inerte (argón, helio o una mezcla de ambos) que evita el contacto con el aire atmosférico. El material de aportación se suministrará (si fuese necesario) de forma adicional mediante una varilla metálica.

A este proceso de soldadura también se le llama GTAW (Gas tugnsten Arc Welding).

Su campo de aplicación, en cuanto a espesores se refiere, está comprendido entre 0,5 y 5 mm. Se utiliza sobre todo para soldar metales ligeros y de alta aleación.

El equipo está compuesto por los siguientes elementos:

1. Electrodo no consumible.
2. Porta-electrodo.
3. Gas de protección.
4. Manorreductor/caudalímetro.
5. Fuente de alimentación

PROCESO OPERATIVO

1. Preparar los bordes que hay que unir. No deben tener ningún tipo de suciedad, ni de pinturas; de ser posible, sujetar las piezas con unos alicates de presión o útiles de sujección adecuados.
2. Proteger (si fuera preciso) las zonas circundantes con el material adecuado (mantas ignífugas).
3. Si se trabaja directamente sobre la carrocería hay que desbornar la batería.
4. Colocarse los EPIs.
5. Regular los parámetros de soldadura (caudal de argón: de 6 a 10 l/m; caudal de helio: de 15 a 20 l/m. Intensidad en amperios: depende del espesor de la chapa, de 2 a 250 amperios. Diámetro de la varilla de aporte: 1 mm para chapas de 1 mm de grosor y 1,6 mm para hasta 2,4 mm de grosor).
   
6. Acercar el porta-electrodo a las piezas a soldar, hasta que el electrodo se encuentre a unos 3 mm del punto de unión, momento en el que se establecerá el cebado del arco eléctrico gracias al generador de alta frecuencia.
7. Una vez producido el arco, levantar el porta-electrodo hasta que exista una separación de 5 mm desde la punta del electrodo a las piezas a soldar. Mantenerlo en esa posición y realizar
   
   movimientos circulares hasta que se forme el baño de fusión y realizar varios puntos de soldadura a lo largo de los bordes de unión. El punteado de las piezas se realizará siempre que se pueda por la parte posterior.
8. Terminado el punteado, comenzar la soldadura de los bordes procediendo al cebado y a la formación del baño de fusión y desplazar el porta-electrodo a lo largo de los bordes a unir, según se produzca la fusión del material.
   
9. La aportación de material se realizará solo cuando sea necesario, aproximando la varilla al baño de fusión con una inclinación de unos 15º, y sin que toque el electrodo no consumible, dando ligeros movimientos de vaivén, sin salirse de la zona de protección de gas. Cuando no sea necesario aportar más varilla, y esta se encuentre incandescente, no habrá que sacar la punta de la zona de protección del gas, sino esperar a que se enfríe, para evitar contaminación.
   
10. La inclinación del porta-electrodo ha de ser de 75º y se avanzará de derecha a izquierda (diestros) siguiendo siempre a la varilla de aportación. Para finalizar la operación, hay que cerrar el interruptor y seguir soldando hasta que se extinga completamente el arco eléctrico. Asegurarse de que una vez extinguido el arco, el gas , continua saliendo, para enfriar el electrodo no consumible.
11. El cordón depositado debe de ser uniforme y de color gris brillante.
    

SOLDADURA POR PUNTOS DE RESISTENCIA

Este procedimiento se puede considerar como una soldadura autógena sin material de aportación. La soldadura se efectúa por presión, en la que se aumenta la temperatura de las piezas a unir hasta un poco por debajo de la fusión del metal. La temperatura se genera haciendo pasar una corriente eléctrica de elevada intensidad entre dos electrodos durante un corto espacio de tiempo.

La cantidad de calor generado dependerá del valor de la intensidad de corriente, de la resistencia de los materiales situados entre los electrodos y del tiempo que esté circulando la corriente ( ley de Joule).

Este procedimiento ofrece grandes ventajas respecto a los demás sistemas de soldadura, como:

• Rapidez en la ejecución.
• No produce deformaciones por el calor aplicado.
• es fácil de manejar.
• No necesita repasos posteriores.
• Es fácil sustituir las piezas unidas con este sistema.

Debido a estas ventajas, es el método más utilizado en la fabricación de carrocerías y progresivamente su utilización se va generalizando en los procesos de reparación.

Existen diferentes métodos de soldadura por resistencia, siendo los más utilizados en carrocería:

• Soldadura por puntos.
• Soldadura por doble puntos.
• Soldadura por protuberancias.
• Soldadura por empuje.
• Soldadura por roldana o costura.

Otros métodos son:

• Soldadura por chisporroteo.
• Soldadura a tope por resistencia.
• Soldadura por percusión.

Los componentes básicos de un equipo de soldadura por resistencia eléctrica son:

1. La fuente de energía.
2. El panel de control.
3. Los porta-electrodos.
4. Los electrodos.

Los parámetros básicos a regular en este tipo de máquina son principalmente:

• La intensidad.
• El tiempo de soldadura.
• La presión que ejercen los electrodos.

PROCESO OPERATIVO

1. Seleccionar el brazo más adecuado.
2. Limpiar y preparar las puntas de los electrodos.
3. Limpiar, preparar y proteger con imprimaciones anticorrosivas de zinc la parte interior de las chapas.
   
4. Regular los parámetros de la máquina utilizando como prueba  unas chapas del mismo material y grosor que las chapas a soldar.
5. Marcar los puntos donde se va a realizar la soldadura, respetanto la distancia entre puntos y entre los puntos y el borde.
6. Si es preciso, sujetar las chapas para asegurar su correcto posicionamiento. Utilizar unas pinzas de plástico  para evitar la desviación de corriente eléctrica.
7. Cercionarse de que no hay huecos o separación entre las chapas a unir.
   
8. Si se utilizan porta-electrodos de pinzas, apoyar el electrodo fijo en la chapa exactamente en el punto donde se tiene que realizar la soldadura y accionar la pinza para que se acerque el electrodo móvil, de lo contrario será difícil realizar el punto en la zona adecuada.
9. Si se tiene que utilizar un soldador de empuje, habrá que colocar el electrodo de masa lo más cerca posible de los puntos a soldar.