Soldadura de aeronaves - Aircraft Welding
La soldadura se remonta a la Edad de Bronce, pero no fue hasta el siglo XIX cuando se inventó la soldadura tal y como la conocemos hoy. Algunos de los primeros aviones fabricados con éxito en el mercado se construyeron con marcos de tubos de acero soldados.
A medida que la tecnología y los procesos de fabricación evolucionaron en la industria aeronáutica y aeroespacial, se utilizaron metales más ligeros, como el aluminio, el magnesio y el titanio, en su construcción. Se desarrollaron nuevos procesos y métodos de soldadura de estos metales. En este capítulo se ofrece parte de la información básica necesaria para comprender e iniciar los distintos métodos y procesos de soldadura.
Tradicionalmente, la soldadura se define como un proceso que une metales mediante la fusión o el martilleo de las piezas hasta que se unen. Con el equipo y la instrucción adecuados, casi cualquier persona con cierta habilidad mecánica básica, destreza y práctica puede aprender a soldar.
Hay tres tipos generales de soldadura: por gas, por arco eléctrico y por resistencia eléctrica. Cada tipo de soldadura tiene diversas variaciones, algunas de las cuales se utilizan en la construcción de aviones. Además, hay algunos procesos de soldadura nuevos que se han desarrollado en los últimos años y que se destacan con fines informativos.
Tipos de soldadura - Types of Welding
Soldadura con gas - Gas Welding
La soldadura con gas se realiza calentando los extremos o bordes de las piezas metálicas hasta un estado de fusión con una llama de alta temperatura. La llama oxiacetilénica, con una temperatura de aproximadamente 6.300 °Fahrenheit (F), se produce con un soplete que quema acetileno y lo mezcla con oxígeno puro. El hidrógeno puede utilizarse en lugar del acetileno para la soldadura del aluminio, pero la potencia calorífica se reduce a unos 4.800 °F.
La soldadura con gas fue el método más utilizado en la producción de materiales aeronáuticos de menos de 3 ⁄16 pulgadas de grosor hasta mediados de la década de 1950, cuando se sustituyó por la soldadura eléctrica por razones económicas (no de ingeniería). La soldadura con gas sigue siendo un método muy popular y probado para las operaciones de reparación.
Casi toda la soldadura con gas en la fabricación de aeronaves se realiza con un equipo de soldadura de oxiacetileno que consta de:
- Dos cilindros de acetileno y oxígeno.
- Reguladores de presión de acetileno y oxígeno y manómetros para las botellas.
- Dos tramos de manguera de color (rojo para el acetileno y verde para el oxígeno) con conexiones de adaptador para los reguladores y el soplete.
- Un soplete con un cabezal mezclador interno, puntas de varios tamaños y conexiones de manguera.
- Gafas de soldador equipadas con lentes del color adecuado.
- Un pedernal o encendedor de chispa.
- Llave especial para la válvula del depósito de acetileno, si es necesario.
- Un extintor de incendios con la clasificación adecuada.
Soldadura por arco eléctrico - Electric Arc Welding
La soldadura por arco eléctrico se utiliza ampliamente en la industria aeronáutica, tanto en la fabricación como en la reparación de aviones. Puede utilizarse satisfactoriamente para unir todos los metales soldables, siempre que se utilicen los procesos y materiales adecuados. En los siguientes párrafos se abordan los cuatro tipos de soldadura por arco eléctrico.
Soldadura por arco metálico protegido (SMAW) - Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
La soldadura por arco metálico protegido (SMAW) es el tipo de soldadura más común y suele denominarse soldadura "con electrodo". El equipo consiste en una varilla metálica recubierta con un flujo de soldadura que se sujeta en un portaelectrodos que se conecta mediante un cable eléctrico pesado a una tensión baja y una corriente alta en corriente alterna (CA) o en corriente continua (CC), según el tipo de soldadura que se realice.
Se forma un arco entre la varilla y la pieza y se produce un calor superior a los 10.000 °F, que funde tanto el material como la varilla. El circuito de soldadura está formado por una máquina de soldar, dos cables, un portaelectrodos, un electrodo y la pieza a soldar.
Cuando el electrodo toca el metal a soldar, el circuito se completa y la corriente fluye. A continuación, el electrodo se retira del metal aproximadamente 1/4 de pulgada para formar un espacio de aire entre el metal y el electrodo. Si se mantiene el espacio correcto, la corriente salva el espacio para formar una chispa eléctrica sostenida llamada arco. Esta acción funde el electrodo y la capa de fundente.
A medida que el fundente se funde, libera un gas inerte que protege el charco fundido del oxígeno del aire para evitar la oxidación.
El fundente fundido cubre la soldadura y se endurece hasta formar una escoria hermética que protege el cordón de soldadura al enfriarse. Algunos fabricantes de aviones, como Stinson, utilizaron este proceso para la soldadura de estructuras de fuselaje de acero 4130. A continuación, se realizaba un tratamiento térmico en un horno para aliviar las tensiones y normalizar la estructura.
Soldadura por arco metálico con gas (GMAW) - Gas metal arc welding (GMAW)
La soldadura por arco metálico con gas (GMAW) se denominaba anteriormente soldadura con gas inerte (MIG). Se trata de una mejora respecto a la soldadura con electrodos, ya que se introduce un electrodo de alambre sin recubrimiento en la antorcha y un gas inerte, como el argón, el helio o el dióxido de carbono, fluye alrededor del alambre para proteger el charco del oxígeno. La fuente de alimentación se conecta a la antorcha y al trabajo, y el arco produce el intenso calor necesario para fundir el trabajo y el electrodo.
En la soldadura GMAW se suele utilizar corriente continua de bajo voltaje y alta intensidad. Este método de soldadura puede utilizarse para trabajos de fabricación y producción de gran volumen; no es adecuado para trabajos de reparación porque la calidad de la soldadura no puede determinarse fácilmente sin pruebas destructivas. La figura muestra una fuente de potencia típica utilizada para la soldadura MIG.
Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) - Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
La soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) es un método de soldadura por arco eléctrico que satisface la mayoría de las necesidades de mantenimiento y reparación de aeronaves cuando se utilizan los procedimientos y materiales adecuados.
Es el método preferido para utilizar en acero inoxidable, magnesio y la mayoría de las formas de aluminio grueso. Se conoce más comúnmente como soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) y por los nombres comerciales de Heliarc o Heliweld. Estos nombres derivan del gas helio inerte que se utilizaba originalmente.
Los dos primeros métodos de soldadura por arco eléctrico que se abordaron utilizaban un electrodo consumible que producía el relleno para la soldadura. En la soldadura TIG, el electrodo es una varilla de tungsteno que forma el camino para el arco de alto amperaje entre él y el trabajo para fundir el metal a más de 5.400 °F.
El electrodo no se consume y se utiliza como relleno, por lo que se introduce manualmente una varilla de relleno en el charco fundido casi de la misma manera que cuando se utiliza un soplete de oxiacetileno. Una corriente de gas inerte, como el argón o el helio, fluye alrededor del electrodo y envuelve el arco, evitando así la formación de óxidos en el charco fundido.
La versatilidad de un soldador TIG aumenta con la elección de la fuente de alimentación que se utilice. Se puede utilizar corriente continua de cualquier polaridad o corriente alterna.
- Seleccione la configuración del soldador en CC de polaridad directa (siendo el trabajo el positivo y la antorcha el negativo) cuando suelde acero dulce, acero inoxidable y titanio; o
- Seleccione CA para soldar aluminio y magnesio.
Soldadura por resistencia eléctrica - Electric Resistance Welding
La soldadura por resistencia eléctrica, ya sea por puntos o por costura, se utiliza normalmente para unir componentes de chapa fina durante el proceso de fabricación.
Soldadura por puntos - Spot Welding
Dos electrodos de cobre se sujetan en las mordazas de la máquina de soldadura por puntos, y el material a soldar se sujeta entre ellos. Se aplica presión para mantener los electrodos firmemente unidos y la corriente eléctrica fluye a través de los electrodos y el material. La resistencia del material a soldar es tan superior a la de los electrodos de cobre que se genera suficiente calor para fundir el metal.
La presión sobre los electrodos obliga a los puntos fundidos de las dos piezas de metal a unirse, y esta presión se mantiene después de que la corriente deje de fluir el tiempo suficiente para que el metal se solidifique. La cantidad de corriente, la presión y el tiempo de permanencia se controlan cuidadosamente y se adaptan al tipo de material y al espesor para producir las soldaduras por puntos correctas.
Soldadura por costura - Seam Welding
En lugar de tener que soltar los electrodos y mover el material para formar una serie de soldaduras por puntos, se utiliza una máquina de soldadura por puntos para fabricar depósitos de combustible y otros componentes en los que se necesita una soldadura continua.
Dos ruedas de cobre sustituyen a los electrodos en forma de barra. El metal a soldar se desplaza entre ellas, y los impulsos eléctricos crean puntos de metal fundido que se superponen para formar el cordón continuo.
Soldadura por arco de plasma (PAW) - Plasma Arc Welding (PAW)
La soldadura por arco de plasma (PAW) se desarrolló en 1964 como método para mejorar el control del proceso de soldadura por arco. La PAW proporciona un nivel avanzado de control y precisión utilizando equipos automatizados para producir soldaduras de alta calidad en aplicaciones en miniatura y de precisión.
Además, la PAW es igualmente adecuada para la operación manual y puede ser realizada por una persona con conocimientos similares a los de la GTAW.
En la antorcha de soldadura por plasma, un electrodo de tungsteno no consumible se encuentra dentro de una boquilla de cobre de calibre fino. Se inicia un arco piloto entre el electrodo de la antorcha y la punta de la boquilla. Este arco se transfiere entonces al metal que se está soldando.
Al forzar el gas de plasma y el arco a través de un orificio estrecho, la antorcha proporciona una alta concentración de calor en un área pequeña. El proceso de plasma produce soldaduras de una calidad excepcional.
El gas de plasma suele ser argón. La antorcha también utiliza un gas secundario, como argón/helio o argón/nitrógeno, que ayuda a proteger el charco de soldadura fundido y a minimizar la oxidación de la soldadura.
Al igual que el GTAW, el proceso PAW puede utilizarse para soldar la mayoría de los metales comerciales, y puede utilizarse para una amplia variedad de espesores de metal. En materiales finos, desde láminas hasta 1/8 pulgadas, el proceso es deseable debido al bajo aporte de calor. El proceso proporciona una entrada de calor relativamente constante porque las variaciones de la longitud del arco no son muy críticas.
En espesores de material superiores a 1/8 pulgadas y utilizando equipos automatizados, a menudo se utiliza una técnica de ojo de cerradura para producir soldaduras de penetración completa de un solo paso. En la técnica de ojo de cerradura, el plasma penetra completamente en la pieza de trabajo.
El metal de soldadura fundido fluye hacia la parte posterior del ojo de la cerradura y se solidifica a medida que la antorcha avanza. Las soldaduras de alta calidad producidas se caracterizan por una penetración profunda y estrecha y una cara de soldadura pequeña.
Cuando el PAW se realiza manualmente, el proceso requiere un alto grado de conocimientos de soldadura, similar al requerido para el GTAW. Sin embargo, el equipo es más complejo y requiere un alto grado de conocimientos para su configuración y uso.
El equipo necesario para PAW incluye una máquina de soldar, un sistema especial de control del arco de plasma, la antorcha de soldadura por plasma (refrigerada por agua), la fuente de plasma y el gas de protección, y el material de relleno, cuando sea necesario. Debido al coste asociado a este equipo, este proceso es muy limitado fuera de las instalaciones de fabricación.
Corte por arco de plasma - Plasma Arc Cutting
Cuando se utiliza una antorcha de corte por plasma, el gas suele ser aire comprimido. La máquina de corte por plasma funciona construyendo un arco eléctrico en una boquilla y forzando el gas ionizado a través de ella. Esto calienta el gas que funde el metal que es expulsado por la presión del aire. Al aumentar la presión del aire e intensificar el arco con voltajes más altos, la cortadora es capaz de atravesar metales más gruesos y eliminar la escoria con una limpieza mínima.
Los sistemas de arco de plasma pueden cortar todos los metales conductores de la electricidad, incluidos el aluminio y el acero inoxidable. Estos dos metales no se pueden cortar con sistemas de oxicorte porque tienen una capa de óxido que impide que se produzca la oxidación. El corte por plasma funciona bien en metales finos y puede cortar con éxito latón y cobre de más de dos pulgadas de grosor.
Las máquinas de corte por plasma pueden cortar, ranurar o perforar con rapidez y precisión cualquier metal conductor de electricidad sin necesidad de precalentamiento. La cortadora de plasma produce una anchura de corte precisa y una pequeña zona afectada por el calor (HAZ) que evita la deformación y los daños.
Equipos de soldadura y corte con gas - Gas Welding and Cutting Equipment
Gases de soldadura - Welding Gases
Acetileno - Acetylene
Es el principal combustible para la soldadura y el corte con oxicorte. Es químicamente muy inestable y se almacena en cilindros especiales diseñados para mantener el gas disuelto. Los cilindros se rellenan con un material poroso y se saturan con acetona. Cuando se añade el acetileno al cilindro, se disuelve; en esta solución, se vuelve estable. El acetileno puro almacenado en estado libre explota por un ligero choque a 29,4 libras por pulgada cuadrada (psi). El manómetro de acetileno nunca debe ajustarse a más de 15 psi para soldar o cortar.
Argón
El argón es un gas inerte incoloro, inodoro, insípido y no tóxico. El gas inerte no puede combinarse con otros elementos. Tiene una reactividad química muy baja y una baja conductividad térmica. Se utiliza como escudo de gas para el electrodo en equipos de soldadura MIG, TIG y plasma.
Helio - Helium
El helio es un gas inerte incoloro, inodoro, insípido y no tóxico. Sus puntos de ebullición y fusión son los más bajos de los elementos y normalmente sólo existe en forma de gas. Se utiliza como escudo de gas protector para muchos usos industriales, incluida la soldadura por arco eléctrico.
Hidrógeno - Hydrogen
El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro, insípido y altamente inflamable. Puede utilizarse a una presión más alta que el acetileno y se utiliza para la soldadura y el corte bajo el agua. También puede utilizarse para la soldadura de aluminio mediante el proceso de oxihidrógeno.
Oxígeno - Oxygen
El oxígeno es un gas incoloro, inodoro y no inflamable. Se utiliza en el proceso de soldadura para aumentar la velocidad de combustión, lo que aumenta la temperatura de la llama del gas inflamable.
Reguladores de presión - Pressure Regulators
Un regulador de presión se acopla a una bombona de gas y se utiliza para reducir la presión de la bombona a la presión de trabajo deseada. Los reguladores tienen dos manómetros, uno que indica la presión en la botella y el segundo que muestra la presión de trabajo. Al girar el mando de ajuste hacia dentro o hacia fuera, un muelle que acciona una membrana flexible abre o cierra una válvula en el regulador. Al girar el mando hacia dentro, el caudal y la presión aumentan; al retirarlo, disminuyen el caudal y la presión.
Hay dos tipos de reguladores: de una etapa y de dos etapas. Realizan la misma función, pero el regulador de dos etapas mantiene una presión de salida y un caudal más constantes a medida que el volumen y la presión de la botella disminuyen. Los reguladores de dos etapas se pueden identificar por una segunda cámara de presión más grande debajo del mando del regulador.
Manguera de soldadura - Welding Hose
La manguera de soldadura conecta los reguladores con el soplete. Suele ser una manguera doble unida durante la fabricación. La manguera de acetileno es roja y tiene rosca a la izquierda indicada por una ranura cortada en la tuerca de conexión. La manguera de oxígeno es verde y tiene rosca a la derecha, lo que se indica por la ausencia de una ranura en la tuerca de conexión.
Las mangueras de soldadura se fabrican en diferentes tamaños, desde 1/4 de pulgada hasta 1/2 pulgada de diámetro interior (ID). La manguera debe estar marcada para servicio ligero, estándar y pesado, además de un grado que indique si tiene una cubierta resistente al aceite y/o a las llamas.
La manguera debe tener la fecha de fabricación, una presión de trabajo máxima de 200 psi, e indicar que cumple la especificación IP-90 de la Rubber Manufacturers Association y la Compressed Gas Association para mangueras de goma para soldadura. La manguera de grado R sólo debe utilizarse con gas acetileno. Se debe utilizar una manguera de grado T con propano, MAPP® y todos los demás gases combustibles.
Válvulas de retención y supresores de retroceso - Check Valves and Flashback Arrestors
La válvula de retención detiene el flujo inverso del gas y puede instalarse entre el regulador y la manguera o la manguera y el soplete. El sobrecalentamiento excesivo de las puntas de corte, soldadura y calentamiento puede provocar un retroceso de llama. Un retroceso de llama puede producirse cuando una punta se sobrecalienta y el gas se enciende antes de salir de la punta. La llama arde entonces internamente en lugar de en el exterior de la punta y suele identificarse por un silbido o chillido estridente.
Un supresor de retroceso de llama instalado en cada manguera impide que una llama de alta presión o una mezcla de oxígeno y combustible sea empujada de vuelta a cualquiera de las botellas provocando una explosión. Los supresores de retroceso de llama incorporan una válvula de retención que detiene el flujo inverso de gas y el avance de un incendio de retroceso de llama.
Antorchas - Torches
Soplete de igual presión - Equal Pressure Torch
El soplete de igual presión es el más utilizado para la soldadura oxiacetilénica. Tiene una cámara de mezcla y utiliza combustible acetileno a 1-15 psi. La llama es fácil de ajustar y hay menos posibilidades de retroceso de llama con este soplete. Hay varios sopletes pequeños y ligeros de este tipo que son ideales para proyectos de soldadura en la aviación.
Los sopletes Smith Airline™ y Meco Midget™ son lo suficientemente pequeños para ser utilizados en áreas confinadas cercanas, lo suficientemente ligeros para reducir la fatiga durante las largas sesiones de soldadura y, sin embargo, con las puntas adecuadas, son capaces de soldar acero de 0,250 pulgadas.
Soplete inyector - Injector Torch
El soplete inyector utiliza gas combustible a presiones entre 0 y 2 psi. Este soplete se utiliza normalmente con gas propano y propileno. El oxígeno a alta presión entra por una pequeña boquilla dentro del cabezal del soplete y arrastra el gas combustible con él mediante un efecto venturi. El soplete inyector de baja presión es más propenso al retroceso de llama.
Soplete de corte - Cutting Torch
El soplete de corte es un accesorio que se añade al mango del soplete y que permite cortar el metal. El proceso de corte consiste fundamentalmente en la rápida combustión u oxidación del metal en una zona localizada. El metal se calienta hasta alcanzar un color rojo brillante (1.400 °F a 1.600 °F), que es la temperatura de encendido, utilizando únicamente los chorros de precalentamiento.
A continuación, un chorro de oxígeno a alta presión liberado por la palanca del accesorio de corte se dirige contra el metal calentado. Este chorro de oxígeno se combina con el metal caliente y forma un óxido intensamente caliente. El óxido fundido es soplado por los lados del corte, calentando el metal en su camino hasta la temperatura de encendido a medida que el soplete se mueve a lo largo de la línea del corte deseado. El metal calentado también se quema para formar un óxido que se sopla en la parte inferior de la pieza.
Puntas de antorcha - Torch Tips
La punta del soplete suministra y controla el flujo final de gases. Es importante utilizar la punta correcta con las presiones de gas adecuadas para que el trabajo se suelde satisfactoriamente. El tamaño de la abertura de la punta -no la temperatura- determina la cantidad de calor aplicada al trabajo.
Si se utiliza una punta excesivamente pequeña, el calor proporcionado es insuficiente para producir la penetración a la profundidad adecuada. Si la punta es demasiado grande, el calor es excesivo y se producen agujeros en el metal. Los tamaños de las puntas de los sopletes se designan con números.
El fabricante puede proporcionar una tabla con los tamaños recomendados para soldar espesores específicos de metal. Con el uso, la punta del soplete se obstruye con depósitos de carbono. Si se permite que entre en contacto con el baño de fusión, las partículas de escoria pueden obstruir la punta.
Esto puede provocar un petardeo, es decir, un retroceso momentáneo de los gases en la punta del soplete. Un petardeo rara vez es peligroso, pero el metal fundido puede salpicar cuando la llama salta. Las puntas deben limpiarse con el limpiador de puntas de tamaño adecuado para evitar que se agrande la abertura de la punta.
Gafas de soldador - Welding Eyewear
Las gafas de protección para usar con los equipos de oxicorte están disponibles en varios estilos y deben usarse para proteger los ojos del soldador de la llama brillante y las chispas que saltan. Estas gafas no se pueden utilizar con equipos de soldadura por arco.
Algunos de los estilos disponibles tienen lentes individuales e incluyen gafas que emplean una pieza en la cabeza y/o una correa elástica para mantenerlas ajustadas alrededor de los ojos para protegerlos de las chispas ocasionales de la lluvia. Otro estilo popular es el protector ocular rectangular que admite una lente estándar de 2 por 4,25 pulgadas.
Este estilo está disponible con una correa elástica, pero es mucho más cómodo y se ajusta mejor cuando se fija a un arnés ajustable de ajuste adecuado. Puede llevarse sobre las gafas graduadas, proporciona protección contra las chispas que saltan y acepta una variedad de lentes de tonos y colores estándar. Se añade una lente de cristal de seguridad transparente delante de la lente sombreada para protegerla de posibles daños.
En el pasado, la práctica habitual era seleccionar un tono de lente para la soldadura con gas en función del brillo de la llama que emitía el soplete. El tono más oscuro de la lente que mostraba una clara definición del trabajo era normalmente el más deseable. Sin embargo, cuando se utilizaba fundente para la soldadura fuerte y la soldadura blanda, el calor del soplete hacía que el sodio del fundente emitiera un resplandor amarillo-naranja brillante, ocultando una visión clara de la zona de soldadura y causando muchos problemas oculares.
Se probaron varios tipos de lentes y colores durante periodos de tiempo sin mucho éxito. No fue hasta finales de la década de 1980 que TM Technologies desarrolló y patentó un nuevo vidrio verde diseñado especialmente para la soldadura de aluminio con oxicorte. No sólo eliminó por completo el resplandor naranja del sodio, sino que también proporcionó la protección necesaria contra la luz ultravioleta, infrarroja y azul, y el impacto para cumplir con los requisitos de las normas de seguridad Z87-1989 del American National Standards Institute (ANSI) para una lente de uso especial. Esta lente puede utilizarse para soldar todos los metales utilizando un soplete de oxicorte.
Encendedores de antorcha - Torch Lighters
Los encendedores de antorcha se denominan encendedores de fricción o de pedernal. El encendedor consiste en una pieza de acero en forma de lima, normalmente empotrada en un dispositivo en forma de copa, y un pedernal reemplazable, que al ser arrastrado por el acero produce una lluvia de chispas para encender el gas combustible. Nunca debe utilizarse una llama abierta o una cerilla para encender un soplete, ya que el gas acumulado puede envolver la mano y, al encenderse, provocar una grave quemadura.
Varilla de llenado - Filler Rod
El uso del tipo adecuado de varilla de relleno es muy importante para la soldadura oxiacetilénica. Este material no sólo añade refuerzo a la zona de soldadura, sino también las propiedades deseadas a la soldadura terminada.
Seleccionando la varilla adecuada, se puede asegurar la resistencia a la tracción o la ductilidad en una soldadura. Del mismo modo, la varilla adecuada puede ayudar a mantener la resistencia a la corrosión deseada. En algunos casos, una varilla adecuada con un punto de fusión más bajo ayuda a evitar las grietas causadas por la expansión y la contracción.
Cilindros de gas - Gas Cylinders
Todos los cilindros deben almacenarse y transportarse en posición vertical, especialmente los cilindros de acetileno, porque contienen un material absorbente saturado de acetona líquida. Si el cilindro se coloca de lado, permitiendo que la acetona entre y contamine el regulador, la manguera y el soplete, podría producirse una falta de combustible y un retroceso de la llama en el sistema.
Si una bombona de acetileno debe colocarse de lado durante un período de tiempo, debe almacenarse en posición vertical durante al menos el doble de tiempo antes de ser utilizada. Las botellas de gas deben asegurarse, normalmente con una cadena, en un lugar permanente o en un carro móvil adecuado. El tapón protector de acero de la botella no debe retirarse hasta que se ponga en servicio.
Reguladores - Regulators
Antes de instalar el regulador en un cilindro de gas, abra la válvula de cierre del cilindro por un instante para soplar cualquier material extraño que pueda estar alojado en la salida. Cierre la válvula y limpie la conexión con un paño limpio y sin aceite. Conecte el regulador de presión de acetileno a la botella de acetileno y apriete la tuerca izquierda.
Conecte el regulador de presión de oxígeno a la botella de oxígeno y apriete la tuerca derecha. Los racores de conexión son de latón y no requieren un gran par de apriete para evitar que tengan fugas. En este momento, compruebe que el tornillo de ajuste de cada regulador de presión se ha retirado girando en sentido contrario a las agujas del reloj hasta que gire libremente.
Mangueras - Hoses
Conecte la manguera roja con las roscas de la izquierda al regulador de presión de acetileno y la manguera verde con las roscas de la derecha al regulador de presión de oxígeno. Este es el lugar, entre el regulador y la manguera, en el que deben instalarse los supresores de retroceso de llama. Una vez más, dado que los racores son de latón y se dañan fácilmente, apriételos sólo lo suficiente para evitar fugas.
Conexión de la antorcha - Connecting Torch
Conecte la manguera roja con la tuerca de conexión de rosca izquierda al accesorio de rosca izquierda de la antorcha. Conecte la manguera verde con la tuerca de conexión de la rosca derecha al accesorio de rosca derecha de la antorcha. Cierre las válvulas del mango de la antorcha y compruebe todas las conexiones en busca de fugas como se indica a continuación:
- Gire el tornillo de ajuste del regulador de presión de oxígeno hasta que la presión de trabajo indique 10 psi. Gire el tornillo de ajuste del regulador de presión de acetileno hasta que la presión de trabajo indique 5 psi.
- Afloje los dos tornillos de ajuste de los reguladores y compruebe que la presión de trabajo se mantiene estable. Si cae y se pierde la presión, se indica que hay una fuga entre el regulador y el soplete.
- Un apriete general de todas las conexiones debería solucionar la fuga. Repita la comprobación del sistema.
- Si la pérdida de presión de trabajo sigue indicando la existencia de una fuga, una mezcla de agua jabonosa en todas las conexiones revela el origen de la fuga. No compruebe nunca una fuga con una llama porque podría producirse una grave explosión.
Encendido y ajuste del soplete - Lighting and Adjusting the Torch
Con las presiones de trabajo adecuadas ajustadas para el acetileno y el oxígeno, abra la válvula de acetileno del soplete entre un cuarto y media vuelta. Dirija el soplete lejos del cuerpo y encienda el gas acetileno con el percutor de pedernal. Abra la válvula de acetileno hasta que el humo negro de hollín desaparezca de la llama.
La llama de acetileno puro es larga, tupida y tiene un color amarillento. Abra lentamente la válvula de oxígeno del soplete y la llama se acorta y pasa a tener un color blanco azulado que forma un cono luminoso interior brillante rodeado por una envoltura de llama exterior. Se trata de una llama neutra que se debe encender antes de encender una mezcla de llamas carburantes u oxidantes.
Diferentes llamas - Different Flames
Los tres tipos de llama que se utilizan habitualmente para soldar son la neutra, la carburante y la oxidante. Cada una de ellas tiene un propósito específico.
Llama neutra - Neutral Flame
La llama neutra arde a aproximadamente 5.850 °F en la punta del cono luminoso interior y es producida por una mezcla equilibrada de acetileno y oxígeno suministrada por el soplete. La llama neutra se utiliza para la mayoría de las soldaduras porque no altera la composición del metal base. Cuando se utiliza esta llama en el acero, el charco de metal fundido es silencioso y claro, y el metal fluye para dar una soldadura completamente fundida sin quemarse ni producir chispas.
Llama de carburación - Carburizing Flame
La llama de carburación arde a aproximadamente 5.700 °F en la punta del núcleo interno. También se denomina llama reductora porque tiende a reducir la cantidad de oxígeno en los óxidos de hierro. La llama arde con un sonido grueso y apresurado, y tiene un cono interior blanco azulado, un cono central blanco y un cono exterior azul claro.
Llama oxidante - Oxidizing Flame
La llama oxidante arde a aproximadamente 6.300 °F y se produce al quemar un exceso de oxígeno. Se necesitan aproximadamente dos partes de oxígeno por una parte de acetileno para producir esta llama. Se puede identificar por la llama exterior más corta y el pequeño cono interior blanco.
Para obtener esta llama, comience con una llama neutra y luego abra la válvula de oxígeno hasta que el cono interior tenga una décima parte de su longitud original. La llama oxidante emite un sonido sibilante y el cono interior es algo puntiagudo y de color violáceo en la punta.
Llamas suaves o duras - Soft or Harsh Flames
Con cada tamaño de punta se puede obtener una llama neutra, carburante u oxidante. También es posible obtener una llama suave o dura disminuyendo o aumentando la presión de trabajo de ambos gases (respetando la presión máxima de trabajo de 15 psi para el gas acetileno).
Corte oxiacetilénico - Oxy-acetylene Cutting
El corte de metales ferrosos mediante el proceso de oxiacetileno consiste principalmente en la rápida combustión u oxidación del metal en una zona localizada. Es una forma rápida y económica de cortar hierro y acero cuando no se requiere un borde acabado.
Tiene las válvulas convencionales de oxígeno y acetileno en el mango del soplete que controlan el flujo de los dos gases al cabezal de corte. También tiene una válvula de oxígeno debajo de la palanca de oxígeno en el cabezal de corte para poder obtener un ajuste más fino de la llama.
El tamaño de la punta de corte viene determinado por el grosor del metal a cortar. Ajuste los reguladores a las presiones de trabajo recomendadas para el soplete de corte en función del tamaño de punta seleccionado. Antes de comenzar cualquier operación de corte, el área debe estar libre de todo material combustible y el personal que participe en la operación de corte debe llevar el equipo de protección adecuado.
A continuación se abre la válvula de acetileno del mango y se enciende el soplete con un percutor. Se aumenta la llama de acetileno hasta que desaparezca el hollín negro. A continuación, se abre la válvula de oxígeno situada debajo de la palanca de corte y se ajusta la llama a punto muerto. Si se necesita más calor, abrir las válvulas para añadir más acetileno y oxígeno. Accione la palanca de corte y reajuste la llama de precalentamiento a neutro si es necesario.
El metal se calienta hasta alcanzar un color rojo brillante (1.400 °F-1.600 °F, que es la temperatura de ignición) mediante los orificios de precalentamiento en la punta del soplete de corte. A continuación, se dirige un chorro de oxígeno a alta presión contra él pulsando la palanca de oxígeno del soplete.
Este chorro de oxígeno se combina con el metal al rojo vivo y forma un óxido fundido intensamente caliente que es soplado por los lados del corte. A medida que el soplete se desplaza a lo largo de la línea de corte prevista, esta acción continúa calentando el metal en su trayectoria hasta la temperatura de encendido. El metal, así calentado, también se quema hasta formar un óxido que es soplado hacia la parte inferior de la pieza.
Soldadura oxiacetilénica de metales ferrosos - Oxy-Acetylene Welding of Ferrous Metals
Acero (incluido el SAE 4130)
El acero de bajo carbono, el acero de baja aleación (por ejemplo, 4130), el acero fundido y el hierro forjado se sueldan fácilmente con la llama oxiacetilénica. Los aceros de bajo carbono y de baja aleación son los materiales ferrosos que se sueldan con gas con más frecuencia.
A medida que el contenido de carbono del acero aumenta, puede repararse mediante soldadura utilizando procedimientos específicos para diversos tipos de aleación. Los factores que intervienen son el contenido de carbono y la templabilidad. Para los aceros al níquel-cromo resistentes a la corrosión y al calor, la soldabilidad permitida depende de su estabilidad, del contenido de carbono y del tratamiento de recalentamiento.
La Sociedad de Ingenieros de Automoción (SAE) y el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI) proporcionan un sistema de designación que es un estándar aceptado por la industria. El SAE 4130 es una aleación de acero ideal para la construcción de fuselajes y armazones de pequeñas aeronaves; también se utiliza en los cuadros de motocicletas y bicicletas de alta gama y en los cuadros y jaulas antivuelco de los coches de carreras. El tubo tiene una gran resistencia a la tracción, es maleable y fácil de soldar.
El número "4130" es también un código AISI de 4 dígitos que define la composición química aproximada del acero. El "41" indica que se trata de un acero de baja aleación que contiene cromo y molibdeno (cromoly) y el "30" designa un contenido de carbono del 0,3%. El acero 4130 también contiene pequeñas cantidades de manganeso, fósforo, azufre y silicio, pero como todos los aceros, contiene principalmente hierro.
Cromo-molibdeno - Chrome Molybdenum
La técnica de soldadura para el cromo-molibdeno (chromemoly) es prácticamente la misma que para los aceros al carbono, excepto para las secciones de más de 3 ⁄ 16 pulgadas de espesor. La zona circundante debe precalentarse a una temperatura entre 300 °F y 400 °F antes de comenzar a soldar.
Si no se hace esto, el enfriamiento repentino de la zona de soldadura después de completar la soldadura puede causar una estructura de grano frágil de martensita no templada que debe ser eliminada con tratamientos térmicos posteriores a la soldadura. La martensita no templada es una estructura similar al vidrio que ocupa el lugar de la estructura de acero normalmente dúctil y hace que el acero sea propenso a agrietarse, normalmente cerca del borde de la soldadura.
Para soldar debe utilizarse una llama neutra suave, que debe mantenerse durante el proceso. Si la llama no se mantiene neutra, una llama oxidante puede provocar inclusiones de óxido y fisuras. Una llama carburante hace que el metal se endurezca más al aumentar el contenido de carbono.
El volumen de la llama debe ser suficiente para fundir el metal base, pero no lo suficientemente caliente como para sobrecalentar el metal base y causar inclusiones de óxido o una pérdida de espesor del metal. La varilla de relleno debe ser compatible con el metal base. Si la soldadura requiere una alta resistencia, se utiliza una varilla de relleno especial de baja aleación, y la pieza se trata térmicamente después de la soldadura.
Puede ser ventajoso soldar con TIG secciones de cromo-molibdeno 4130 de más de 0,093 pulgadas de espesor, seguido de un tratamiento térmico adecuado después de la soldadura, ya que esto puede dar lugar a una menor distorsión general. Sin embargo, no se debe eliminar el tratamiento térmico posterior a la soldadura, ya que ello podría limitar gravemente la vida a la fatiga de la soldadura debido a la estructura de grano martensítico formada.
Acero inoxidable - Stainless Steel
El procedimiento para soldar acero inoxidable es básicamente el mismo que el de los aceros al carbono. Sin embargo, hay que tomar algunas precauciones especiales para obtener los mejores resultados.
Sólo el acero inoxidable utilizado para los miembros no estructurales de los aviones puede soldarse satisfactoriamente. El acero inoxidable utilizado para los componentes estructurales se trabaja en frío o se lamina en frío y, si se calienta, pierde parte de su resistencia. El acero inoxidable no estructural se obtiene en forma de láminas y tubos y se utiliza a menudo para colectores de escape, chimeneas o colectores. El oxígeno se combina muy fácilmente con este metal en estado fundido, y hay que tener mucho cuidado para evitar que esto ocurra.
Se recomienda una llama ligeramente carburante para soldar acero inoxidable. La llama debe ajustarse de manera que se forme una pluma de exceso de acetileno, de aproximadamente 1/16 pulgadas de largo, alrededor del cono interior. Un exceso de acetileno, sin embargo, añade carbono al metal y hace que pierda su resistencia a la corrosión.
El tamaño de la punta del soplete debe ser uno o dos tamaños más pequeños que el prescrito para un calibre similar de acero de bajo carbono. La punta más pequeña disminuye las posibilidades de sobrecalentamiento y la consiguiente pérdida de las cualidades de resistencia a la corrosión del metal.
Para evitar la formación de óxido de cromo, debe utilizarse un fundente especialmente compuesto para el acero inoxidable. El fundente, mezclado con agua, puede extenderse en la parte inferior de la junta y en la varilla de relleno. Dado que hay que evitar la oxidación en la medida de lo posible, hay que utilizar suficiente fundente. La varilla de relleno utilizada debe ser de la misma composición que el metal base.
Al soldar, mantenga la varilla de relleno dentro de la envoltura de la llama del soplete para que la varilla se funda en su lugar o se funda al mismo tiempo que el metal base. Añadir la varilla de relleno dejando que fluya en el baño de fusión. No agitar el baño de soldadura, ya que el aire entra en la soldadura y aumenta la oxidación. Evite volver a soldar cualquier porción o soldar en el lado inverso de la soldadura, lo que provoca el alabeo y el sobrecalentamiento del metal.
Soldadura oxiacetilénica de metales no ferrosos - Oxy-Acetylene Welding of Nonferrous Metals
Los metales no ferrosos son aquellos que no contienen hierro. Algunos ejemplos de metales no ferrosos son el plomo, el cobre, la plata, el magnesio y el más importante en la construcción de aviones, el aluminio. Algunos de estos metales son más ligeros que los ferrosos, pero en la mayoría de los casos no son tan resistentes.
Los fabricantes de aluminio han compensado la falta de resistencia del aluminio puro aleándolo con otros metales o trabajándolo en frío. Para obtener una mayor resistencia, algunas aleaciones de aluminio también se someten a un tratamiento térmico.
Soldadura del aluminio - Aluminum Welding
La soldadura con gas de ciertas aleaciones de aluminio puede realizarse con éxito, pero requiere cierta práctica y el equipo adecuado para producir una soldadura satisfactoria. Antes de intentar soldar aluminio por primera vez, familiarícese con la reacción del metal bajo la llama de la soldadura.
Un buen ejemplo para practicar y ver cómo reacciona el aluminio a la llama de soldadura, es calentar un trozo de chapa de aluminio en un banco de soldadura. Sostenga un soplete con una llama neutra perpendicular a la chapa y ponga la punta del cono interior casi en contacto con el metal.
Observa que el metal se funde repentinamente, casi sin ninguna indicación, y deja un agujero en el metal. Ahora repita la operación, sólo que esta vez sostenga el soplete en un ángulo de unos 30° con respecto a la superficie. Esto permite controlar mejor el calor y permite que el metal de la superficie se funda sin formar un agujero. Practique moviendo lentamente la llama a lo largo de la superficie hasta que se pueda controlar el charco sin que se fundan agujeros.
Una vez dominado esto, practique con uniones embridadas clavando y soldando sin varilla de relleno. A continuación, intente soldar una junta a tope utilizando fundente y varilla de relleno. La práctica y la experiencia proporcionan la indicación visual del aluminio en fusión para poder realizar una soldadura satisfactoria.
La soldadura de aluminio con gas suele limitarse a materiales de entre 0,031 pulgadas y 0,125 pulgadas de espesor. Las aleaciones de aluminio soldables utilizadas en la construcción de aeronaves son 1100, 3003, 4043 y 5052. Los números de aleación 6053, 6061 y 6151 también pueden soldarse, pero dado que estas aleaciones se encuentran en estado de tratamiento térmico, la soldadura no debe realizarse a menos que las piezas puedan ser tratadas térmicamente de nuevo.
Soldadura del magnesio - Magnesium Welding
La soldadura de magnesio con gas es muy similar a la soldadura de aluminio utilizando el mismo equipo. El diseño de las juntas también sigue una práctica similar a la de la soldadura del aluminio. Hay que tener cuidado para evitar diseños que puedan atrapar el flujo después de la soldadura, siendo preferibles las soldaduras a tope y de borde.
Es de especial interés la alta tasa de expansión de las aleaciones basadas en magnesio, y la especial atención que debe prestarse para evitar que se produzcan tensiones en las piezas. Deben evitarse las fijaciones rígidas; hay que planificar cuidadosamente para eliminar la distorsión.
En la mayoría de los casos, el material de aportación debe coincidir con el material base de la aleación. Cuando se sueldan dos aleaciones de magnesio diferentes, se debe consultar al fabricante del material para obtener recomendaciones. Nunca se debe soldar aluminio con magnesio. Al igual que en la soldadura de aluminio, se necesita un fundente para descomponer los óxidos superficiales y garantizar una soldadura sólida.
Los fundentes que se venden específicamente para soldar magnesio por fusión están disponibles en forma de polvo y se mezclan con agua de la misma manera que para la soldadura de aluminio. Utilice la cantidad mínima de fundente necesaria para reducir los efectos corrosivos y el tiempo de limpieza necesario una vez terminada la soldadura. La protección ocular reductora de la llama de sodio utilizada para la soldadura de aluminio tiene las mismas ventajas en la soldadura de magnesio.
La soldadura se realiza con una configuración de llama neutra utilizando el mismo tamaño de punta para la soldadura de aluminio. La técnica de soldadura sigue el mismo patrón que la del aluminio y la soldadura se completa en una sola pasada en el material de chapa. En general, el proceso TIG ha sustituido a la soldadura con gas del magnesio debido a la eliminación del fundente corrosivo y a sus limitaciones inherentes al diseño de las juntas.
Soldadura fuerte y blanda - Brazing and Soldering
Soldadura fuerte del acero con soplete - Torch Brazing of Steel
La definición de unión de dos piezas de metal mediante soldadura fuerte suele significar el uso de latón o bronce como metal de aportación. Sin embargo, esta definición se ha ampliado para incluir cualquier proceso de unión de metales en el que el material de unión es un metal no ferroso o una aleación con un punto de fusión superior a 800 °F, pero inferior al de los metales que se unen.
La soldadura fuerte requiere menos calor que la soldadura y puede utilizarse para unir metales que pueden resultar dañados por el calor. Sin embargo, como la resistencia de una unión soldada no es tan grande como la de una unión soldada, la soldadura fuerte no se utiliza para reparaciones estructurales críticas en los aviones. Además, no se debe soldar ninguna pieza metálica que se someta a una temperatura elevada y sostenida.
La soldadura fuerte es aplicable para unir una variedad de metales, como el latón, el cobre, el bronce y las aleaciones de níquel, el hierro fundido, el hierro maleable, el hierro forjado, el hierro y el acero galvanizados, el acero al carbono y los aceros aleados. La soldadura fuerte también puede utilizarse para unir metales distintos, como el cobre con el acero o el acero con la fundición.
Soldadura de aluminio con soplete - Torch Brazing of Aluminum
La soldadura fuerte del aluminio con soplete se realiza con métodos similares a los de la soldadura fuerte de otros materiales. El material de soldadura es una aleación de aluminio/silicio que tiene una temperatura de fusión ligeramente inferior a la del material base. La soldadura fuerte del aluminio se produce a temperaturas superiores a 875 °F, pero inferiores al punto de fusión del metal base.
Se realiza con un fundente específico para la soldadura fuerte del aluminio. La soldadura fuerte es la más adecuada para las configuraciones de juntas que tienen grandes áreas de superficie en contacto, como la solapa, o para el ajuste de los tapones y accesorios de los depósitos de combustible.
Se puede utilizar acetileno o hidrógeno como gas combustible, y ambos se han utilizado durante muchos años para trabajos de producción. Se recomienda utilizar una protección ocular que reduzca el destello de sodio, como las lentes TM2000.
Soldadura Blanda
La soldadura blanda se utiliza principalmente para unir el cobre y el latón cuando se desea una unión a prueba de fugas, y a veces para las uniones de ajuste para promover la rigidez y evitar la corrosión. La soldadura blanda se realiza generalmente sólo en trabajos de reparación menores. La soldadura blanda también se utiliza para unir conexiones eléctricas. Forma una unión fuerte con baja resistencia eléctrica.
La soldadura blanda no requiere el calor de un soplete de gas oxi-combustible y puede realizarse con un pequeño soplete de propano o MAPP®, un soldador eléctrico o, en algunos casos, un soldador de cobre, que se calienta con una fuente externa, como un horno o un soplete. Las soldaduras blandas son principalmente aleaciones de estaño y plomo.
Los porcentajes de estaño y plomo varían considerablemente en las distintas soldaduras, con el correspondiente cambio en sus puntos de fusión, que van de 293 °F a 592 °F. La mitad y la mitad (50/50) es la soldadura más común de uso general. Contiene partes iguales de estaño y plomo y se funde a aproximadamente 360 °F.
Soldadura de aluminio
La soldadura del aluminio es muy parecida a la de otros metales. Se requiere el uso de soldaduras especiales de aluminio, junto con el fundente necesario. La soldadura del aluminio se produce a temperaturas inferiores a los 875 °F. La soldadura puede llevarse a cabo utilizando el soplete de oxiacetileno, oxi-hidrógeno, o incluso un soplete de aire-propano. En el caso del oxiacetileno o del oxihidrógeno se utiliza una llama neutra.
Dependiendo del tipo de soldadura y de fundente, se pueden soldar las aleaciones de aluminio más comunes. Al tener una temperatura de fusión más baja, se utiliza una punta uno o dos tamaños más pequeña que la necesaria para soldar, junto con un ajuste de llama suave.
Soldadura de plata
El principal uso de la soldadura de plata en la aviación es la fabricación de líneas de oxígeno de alta presión y otras piezas que deben soportar vibraciones y altas temperaturas. La soldadura de plata se utiliza mucho para unir el cobre y sus aleaciones, el níquel y la plata, así como diversas combinaciones de estos metales y piezas finas de acero. La soldadura de plata produce uniones de mayor resistencia que las producidas por otros procesos de soldadura.
Soldadura por arco de tungsteno con gas (soldadura TIG) - Gas Tungsten Arc Welding (TIG Welding)
El proceso TIG, tal y como se conoce hoy en día, es una combinación del trabajo realizado por General Electric en la década de 1920 para desarrollar el proceso básico, el trabajo realizado por Northrop en la década de 1940 para desarrollar la antorcha en sí, y el uso de gas de protección de helio y un electrodo de tungsteno.
El proceso se desarrolló para soldar magnesio en el ala de vuelo XP-56 de Northrop con el fin de eliminar los problemas de corrosión y porosidad del proceso de hidrógeno atómico que habían estado utilizando con un fundente de boro. No se utilizó fácilmente en otros materiales hasta finales de la década de 1950, cuando se encontró el mérito de soldar superaleaciones de la era espacial. Más tarde se utilizó también en otros metales, como el aluminio y el acero, en un grado mucho mayor.
Las máquinas de soldar TIG modernas se ofrecen en CC, CA o con configuraciones CA/CC, y utilizan tecnología basada en transformadores o inversores. Normalmente, para el aluminio se necesita una máquina con salida de CA. La antorcha TIG en sí ha cambiado poco desde la primera patente de Northrop. La soldadura TIG es similar a la soldadura por oxicorte en el sentido de que la fuente de calor (antorcha) se manipula con una mano, y el relleno, si se utiliza, se manipula con la otra.
Una clara diferencia es el control de la entrada de calor al metal. El control del calor puede estar preestablecido y fijado por un ajuste de la máquina o ser variable mediante el uso de un pedal o un control montado en el soplete.
Con el soldador TIG se utilizan varios tipos de electrodos de tungsteno. Los electrodos toriados y zirconiados tienen mejores características de emisión de electrones que el tungsteno puro, lo que los hace más adecuados para las operaciones de CC en máquinas basadas en transformadores, o bien de CA o CC con las nuevas máquinas basadas en inversores.
El tungsteno puro proporciona un mejor equilibrio de la corriente con la soldadura de CA con una máquina basada en un transformador, lo que resulta ventajoso al soldar aluminio y magnesio. Deben seguirse las sugerencias de los fabricantes de equipos sobre el tipo y la forma del tungsteno, ya que se trata de una parte siempre cambiante de la tecnología TIG.
La forma del electrodo utilizado en la antorcha de soldadura TIG es un factor importante en la calidad y la penetración de la soldadura. La punta del electrodo debe moldearse en una piedra de amolar específica o en una amoladora de tungsteno de uso especial para evitar la contaminación del electrodo.
El esmerilado debe hacerse longitudinalmente, no radialmente, con la dirección de desplazamiento de la piedra lejos de la punta. En caso de duda, consulte al fabricante de la máquina para obtener las últimas sugerencias actualizadas sobre la preparación del tungsteno o si surgen problemas.
Soldadura TIG de tubos de acero 4130 - TIG Welding 4130 Steel Tubing
La soldadura de 4130 con TIG no difiere mucho de la soldadura de otros aceros en lo que respecta a la técnica. La siguiente información se refiere generalmente al material de menos de 0,120 pulgadas de espesor.
Limpie el acero de cualquier aceite o grasa y utilice un cepillo de alambre de acero inoxidable para limpiar la pieza antes de soldar. Esto es para evitar la porosidad y la fragilidad por hidrógeno durante el proceso de soldadura. El proceso TIG es muy susceptible a estos problemas, mucho más que la soldadura oxiacetilénica, por lo que hay que tener cuidado para asegurarse de que se eliminan todos los aceites y la pintura de todas las superficies de las piezas a soldar.
Utilice un soldador TIG con arranque de alta frecuencia para eliminar los golpes de arco. No soldar donde haya brisa o corriente de aire; las soldaduras deben dejarse enfriar lentamente. El precalentamiento no es necesario para los tubos de menos de 0,120 pulgadas de espesor de pared; sin embargo, se recomienda el revenido posterior a la soldadura (alivio de tensiones) para evitar la posible fragilidad de la zona que rodea la soldadura debido a las formaciones de martensita no revenida causadas por el rápido enfriamiento de la soldadura inherente al proceso TIG.
Soldadura TIG del acero inoxidable - TIG Welding Stainless Steel
Los aceros inoxidables, o más exactamente, los aceros resistentes a la corrosión, son una familia de metales a base de hierro que contienen cromo en cantidades que van del 10% al 30% aproximadamente. A algunos de los aceros inoxidables se les añade níquel, lo que reduce la conductividad térmica y disminuye la conductividad eléctrica.
Los aceros al cromo-níquel pertenecen a la serie AISI 300 de aceros inoxidables. No son magnéticos y tienen una microestructura austenítica. Estos aceros se utilizan mucho en los aviones en los que se requiere fuerza o resistencia a la corrosión a alta temperatura.
Todos los aceros inoxidables austeníticos son soldables con la mayoría de los procesos de soldadura, a excepción del AISI 303, que contiene un alto contenido de azufre, y del AISI 303Se, que contiene selenio para mejorar su maquinabilidad.
Los aceros inoxidables austeníticos son ligeramente más difíciles de soldar que los aceros dulces al carbono. Tienen temperaturas de fusión más bajas y un menor coeficiente de conductividad térmica, por lo que la corriente de soldadura puede ser menor. Esto ayuda en los materiales más finos, ya que estos aceros inoxidables tienen un mayor coeficiente de expansión térmica, lo que requiere el uso de precauciones y procedimientos especiales para reducir el alabeo y la distorsión.
Debe utilizarse cualquiera de las técnicas de reducción de la distorsión, como la soldadura por saltos o la soldadura por retroceso. Siempre que sea posible, se utilizarán dispositivos y/o plantillas. Las soldaduras por puntos deben aplicarse con el doble de frecuencia de lo normal.
La selección de la aleación de metal de aportación para soldar el acero inoxidable se basa en la composición del metal base. Las aleaciones de metal de aportación para soldar inoxidables de tipo austenítico incluyen los números AISI 309, 310, 316, 317 y 347. Es posible soldar varios metales base inoxidables diferentes con la misma aleación de metal de aportación. Siga las recomendaciones del fabricante.
Soldadura TIG del aluminio - TIG Welding Aluminum
La soldadura TIG de aluminio utiliza técnicas y materiales de relleno similares a los de la soldadura por oxicorte. Consulte con el fabricante de la máquina de soldar para obtener recomendaciones sobre el tipo y el tamaño del tungsteno, así como los ajustes básicos de la máquina para una soldadura concreta, ya que esto varía con los tipos de máquina específicos.
Normalmente, la máquina se ajusta a una forma de onda de salida de CA porque provoca una acción de limpieza que rompe los óxidos de la superficie. Se puede utilizar gas de protección de argón o helio, pero se prefiere el argón porque consume menos en volumen que el helio. El argón es un gas más pesado que el helio, proporcionando una mejor cobertura, y proporciona una mejor acción de limpieza al soldar aluminio.
La selección del metal de aportación es la misma que la utilizada en el proceso de oxicorte; sin embargo, no es necesario el uso de un fundente, ya que el gas de protección impide la formación de óxido de aluminio en la superficie del baño de soldadura, y la forma de onda de CA rompe cualquier óxido que ya esté en el material. La limpieza del metal base y del relleno sigue las mismas pautas que para la soldadura por oxicorte.
Cuando se sueldan depósitos de cualquier tipo, es una buena práctica purgar el interior del depósito con un gas protector. Esto favorece una soldadura sólida con un perfil de cordón interior suave que puede ayudar a reducir las fugas por agujeros y futuros fallos por fatiga.
La soldadura se realiza con ángulos de antorcha y metal de aportación similares a los de la soldadura por oxicorte. La punta del tungsteno se mantiene a una corta distancia (1/16 -1/8 de pulgada) de la superficie del material, teniendo cuidado de no dejar nunca que el charco fundido entre en contacto con el tungsteno y lo contamine. La contaminación del tungsteno debe ser tratada retirando el aluminio del tungsteno y rectificando la punta al perfil recomendado por la fábrica.
Soldadura TIG del magnesio - TIG Welding Magnesium
Las aleaciones de magnesio pueden soldarse con éxito utilizando el mismo tipo de uniones y preparación que se utilizan para el acero o el aluminio. Sin embargo, debido a su alta conductividad térmica y coeficiente de expansión térmica, que se combinan para causar tensiones severas, distorsión y agrietamiento, deben tomarse precauciones adicionales.
Las piezas deben sujetarse en un dispositivo o plantilla. Se recomiendan cordones de soldadura más pequeños, una mayor velocidad de soldadura y el uso de varillas de relleno de menor punto de fusión y menor contracción.
Para soldar magnesio se suele utilizar corriente continua, tanto de polaridad directa como inversa, y corriente alterna, con alta frecuencia superpuesta para estabilizar el arco. La CC de polaridad inversa proporciona una mejor acción de limpieza del metal y es preferible para las operaciones de soldadura manual.
Las fuentes de alimentación de CA deben estar equipadas con un contactor primario operado por un interruptor de control en la antorcha o un control de pie para iniciar o detener el arco. De lo contrario, el arco que se produce mientras el electrodo se acerca o se aleja de la pieza de trabajo puede dar lugar a puntos quemados en la pieza.
El argón es el gas de protección más utilizado en las operaciones de soldadura manual. El helio es el gas preferido para la soldadura automatizada porque produce un arco más estable que el argón y permite el uso de longitudes de arco ligeramente mayores. Para la soldadura TIG de aleaciones de magnesio se utilizan electrodos de tungsteno puro, zirconio y toriado.
La técnica de soldadura para el magnesio es similar a la utilizada para otros metales no ferrosos. El arco debe mantenerse a unos 5/16 de pulgada. Deben utilizarse soldaduras por puntos para mantener el ajuste y evitar la distorsión.
Para evitar el agrietamiento de la soldadura, se debe soldar desde el centro de la unión hacia el final, y utilizar placas de inicio y salida para comenzar y terminar la soldadura. Minimizar el número de paradas durante la soldadura. Después de una parada, la soldadura debe reiniciarse a media pulgada del final de la soldadura anterior. Cuando sea posible, realice la soldadura en una sola pasada ininterrumpida.
Soldadura TIG del titanio - TIG Welding Titanium
Las técnicas para soldar el titanio son similares a las requeridas para las aleaciones con base de níquel y los aceros inoxidables. Para producir una soldadura satisfactoria, se hace hincapié en la limpieza de la superficie y en el uso de gas inerte para proteger la zona de soldadura. Un entorno limpio es uno de los requisitos para soldar titanio.
La soldadura TIG del titanio se realiza con polaridad directa. Se recomienda un soplete refrigerado por agua, equipado con una copa de cerámica de ¾ de pulgada y una lente de gas. La lente de gas proporciona un flujo de gas inerte uniforme y no perturbador. Se recomiendan los electrodos de tungsteno toriado para la soldadura TIG de titanio.
Debe utilizarse el electrodo de menor diámetro que pueda transportar la corriente necesaria. Debe emplearse un contactor remoto controlado por el operario para permitir que el arco se interrumpa sin retirar la antorcha del metal de soldadura que se está enfriando, permitiendo que el gas de protección cubra la soldadura hasta que baje la temperatura.
La mayor parte de la soldadura de titanio se realiza en un taller de fabricación abierto. La soldadura en cámara se sigue utilizando de forma limitada, pero la soldadura en campo es habitual. Se debe reservar una zona separada y aislada de cualquier operación que produzca suciedad, como el esmerilado o la pintura. Además, la zona de soldadura debe estar libre de corrientes de aire y la humedad debe estar controlada.
El metal de soldadura de titanio fundido debe estar totalmente protegido de la contaminación por el aire. El titanio fundido reacciona fácilmente con el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno; la exposición a estos elementos en el aire o en los contaminantes de la superficie durante la soldadura puede afectar negativamente a las propiedades de la soldadura de titanio y provocar su fragilidad.
Se prefiere el argón para la soldadura manual debido a sus mejores características de estabilidad del arco. El helio se utiliza en la soldadura automatizada y cuando se requieren metales base más pesados o una penetración más profunda.
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