Procesos Especiales de Soldadura

Existe en la actualidad una gran variedad de procesos especiales de soldadura que más bien vienen a llenar las necesidades de algún procedimiento especifico, pero que nunca llegaran a constituir una alternativa efectiva en la interminable búsqueda de conseguir la mejor forma de unir metales.

Muchos de estos, aun son experimentales, otros son variaciones de algún proceso existente, y otros son la evolución de otros, no obstante, trataremos con los procesos especiales que por su versatilidad y demostrada utilidad han creado alguna relevancia en la industria.

"FSW" la soldadura por fricción ha sido inventada, patentada y desarrollada para su propósito industrial por TWI (The Welding Institute), en Cambridge, UK. En la soldadura por fricción, un cilindro de sección plana y un rotor perfilado, son suavemente aproximados a las áreas a juntar las cuales son enfrentadas de tope. Las partes tienen que ser aseguradas a una mesa de respaldo para evitar que sean separadas por la fuerza a la que son sometidas. El calor de la fricción entre el cilindro rotatorio de alta resistencia al desgaste y las piezas a ser soldadas causan que los materiales se suavicen sin llegar al punto de fusión permitiendo al cilindro rotatorio seguir la línea de soldadura a través de las piezas a trabajar. El material pastificado es transferido al riel de borde del cilindro y forjado por el contacto directo del soporte y el rotor perfilado. En el proceso de enfriamiento, el proceso deja a su paso un cordón de fase sólida entre las dos piezas.

La soldadura por fricción puede ser usada para unir laminas de aluminio y planchas sin la necesidad de usar material de aporte o ningún tipo de gases y materiales de un espesor de 1.6 hasta 30 mm pueden ser soldados con total penetración, sin porosidad o evasiones internas. Soldaduras altamente integrales y de muy baja distorsión pueden ser logradas con éxito en la mayoría de las aleaciones de aluminio, incluyendo aquellas consideradas "difíciles de soldar" con las técnicas regulares.

Entre los materiales que han sido soldados exitosamente con Fricción hasta la actualidad se incluye una gran variedad de aleaciones de aluminio (las series 2xxx, 5xxx, 7xxxx, 8xxx) y las aleaciones Al-Li son las mas recientes, la soldadura por fricción también ha demostrado ser efectiva en la unión de Plomo, Cobre, Magnesio y hasta aleaciones de Titanio

Las partes que componen el proceso básico tenemos: un gas que fluye envolviendo el electrodo de Tungsteno y, por consiguiente, formando el núcleo del arco de plasma y el escudo de gas que provee protección a la soldadura fundida.

PAW es usado de tres maneras:

1. Soldadura Microplasma, con corrientes de soldadura de entre 0.1 Amperios hasta 20Amperios.

2. Soldadura de plasma-mediano, con corrientes de soldadura de entre 20 Amperios hasta 100 Amperios.

3. Soldadura de Cerradura, por encima de 100 Amperios, donde el arco de plasma penetra el espesor de la pared. Es muy usado, por dejar juntas de alta calidad, en la industria de la aviación y espacial, procesos, química y las industrias petroleras.

Un arco es establecido entre la pieza a ser soldada y un electrodo. Cuando el fundente, que es colocado en las juntas, se derrite, produciendo un baño de escoria que se hace mas profundo cada vez., cuando la temperatura de este baño de escoria, y, por consiguiente, sus capacidades eléctricas, se incrementan, el arco se extingue, se apaga, y la corriente es conducida a través del cordón de escoria que cubre las juntas, donde la energía para la soldadura es producida a través de la resistencia generada.

La soldadura es formada entre unas mandíbulas fijas y móviles de cobre enfriadas por agua y la cara de la pieza a ser soldada. La cabeza de soldadura se mueve hacia arriba según el proceso avanza. Uno o más electrodos pueden ser usados como material consumible, dependiendo del espesor de las laminas a ser soldadas, si el material base es de un diámetro muy alto, entonces un movimiento oscilatorio puede ser agregado.

La parte mala de este proceso es que la alta cantidad de energía aplicada contribuye a que el proceso de enfriamiento se haga muy lento, lo que resulta en una poderosa alteración de la granulometría en la zona afectada de calor (HAZ)

La soldadura por electro-punto (Spot Welding) es parte de la familia de soldaduras por resistencia; soldadura de proyeccion (Projection Welding), soldadura de costura (Seam Welding), soldadura de resistencia de tope (Resistance Butt Welding) y la soldadura de tope de contacto (Flash Butt Welding) son parte de esta familia. Para generar calor los electrodos de cobre pasan una corriente eléctrica a través de la pieza de trabajo, el calor generado dependerá de la resistencia eléctrica y la conductividad térmica del metal y el tiempo en que la corriente es aplicada, el calor generado se representa con la siguiente ecuación:

E =I .R.t

Donde E representa la energía en forma de calor, I representa la corriente eléctrica, R representa la resistencia eléctrica del metal y "t" representa el tiempo en que la corriente es aplicada.

Los electrodos son usados de cobre, porque, comparado con la mayoría de los metales, el cobre tiene una resistencia eléctrica más baja y una conductividad térmica más alta, esto asegura que el calor será generado en la pieza de trabajo y no en los electrodos. Cuando estos electrodos se calientan mucho, se pueden formar marcas de calor sobre la superficie del metal. Para prevenir este problema los electrodos son enfriados con agua, el agua fluye por dentro de los electrodos disipando el exceso de calor.

Las soldaduras por resistencia dependen del grado de conductividad eléctrica del metal a ser soldado, mas que de la soldabilidad.

En el caso de la soldadura de electro-punto, mejorar esa conductividad al máximo es la meta principal al momento de diseñar el equipo, para incrementar la conductividad los electrodos están sujetados por dos brazos que funcionan como prensas y que someten a los electrodos a una gran presión uno en contra del otro.

Las laminas metálicas que van a ser soldadas se colocan entre los electrodos que presionan fuertemente asegurando el contacto y una corriente de bajo voltaje y alto amperaje, que por la diferencia que existe en el vector entre estas, se mide en KVA (kilo voltios-amperios) esto genera una constante entre los dos valores y da un punto de medición para la clasificación de los equipos.

La soldadura por resistencia de electro-punto, es un método que ni siquiera se convierte en proceso, la mecánica del procedimiento es única y muy sencilla, pero por su simplicidad y efectividad tiene un puesto en la industria de la soldadura. Industrias automotrices, de electrodomésticos, ductos, gabinetes de toda clase y otras mas, han encontrado por muchos anos en la soldadura de electro-punto una forma confiable para la unión en la fabricación metálica, las soldaduras son mecánicamente muy resistentes y muy rápidas y fáciles de ejecutar, siendo el método casi automático.