Soldadura: Diferenzas entre revisións

A soldadura por puntos euné un popular método de soldadura por resistencia empregado para xuntar follas de metal solapadas de ata 3 mm de groso. DosDous electrodos son empregados simultáneamente para sujetarsuxeitar as follas de metal xuntas e para pasar corrente a través das follas. asAs ventajasvantaxes do método incluenoinclúen o uso eficiente da enerxía, limitada deformación da peza de traballo, altas velocidades de producciónprodución, fácil automatización, e ononon requerimiento de materiais de recheo. A forza da soldadura eperceptiblementeé perceptiblemente máis bajabaixa que con outros métodos de soldadura, facendo o proceso soamente convinte para certas aplicacións . eempregada extensivamente na industria de automóviles -- Os coches ordinarios podeterpode ter varios miles de puntos soldados feitos por robots industriais. Un proceso especializado, chamado soldadura de choque, pode ser empregada para os puntos de soldadura do aceiro inoxidable.

Como a soldadura de punto, a soldadura de costura confía en dosdous electrodos para aplicar a presión e a corrente para xuntar follas de metal. Sin embargoPorén, en vez de electrodos de punto, os electrodos con forma de ruedaroda, ruedanrodan a loao largolongo e a miudomiúdo alimentan a peza de traballo, facendo posible as soldaduras continuas largaslongas. No pasado, este proceso foi empregado na fabricación de latas de bebidas, pero ahoraagora susos seu usos son máis limitados. Outros métodos de soldadura por resistencia incluenainclúen a soldadura de destelloescintileo, a soldadura de proeección, e a soldadura de volcado.22

Os métodos de soldadura por raio de enerxía, chamados soldadura por raio láser e soldadura con raio de electronselectróns, son procesos relativamente novos que chegaron a ser absolutamente populares en aplicacións de alta producciónprodución. Os dous procesos son moi similares, diferenciándose máis notablemente na suasúa fonte de enerxía. A soldadura de raio láser emprega un raio láser altamente enfocado, mentras que a soldadura de raio de electronselectróns eé feita no vacío e emprega un feixe de electronselectróns. Ambas teñen unha moi alta densidade de enerxía, facendo posible a penetración de soldadura profunda e minimizando o tamaño da área da soldadura. Ambos procesos son extremadamente rápidos, e son sinxelos de automatizar, facendosfacéndoos altamente productivosprodutivos. As desventaxasdesvantaxes primarias son o moi altos custos de equipo (aindaaínda que éstos están disminuindoa diminuír) e unha susceptibilidade, o agretamento. OsO desenvolvemento nesta área inclueninclúe a soldadura de láser híbrido, que emprega os principios da soldadura de raio láser e da soldadura de arco para incluso mellorar as propiedades da soldadura.23

Como o primeiro proceso de soldadura, a soldadura de fragua, algunsalgúns métodos modernos de soldadura non implican derretimentoderretemento dos materiais que son xuntados. UnoUn dos máis populares, a soldadura ultrasónica, eé empregada para conectar follas ou arames finos feitos de metal ou termoplásticos, facendos vibrar en alta frecuencia e baixo alta presión. O equipo e os métodos implicados son similares osaos da soldadura por resistencia, pero en vez de corrente eléctrica, a vibración proporciona a fonte de enerxía. Soldar metais con este proceso non implica o derretimientoderretemento dos materiais; no seu lugar, a soldadura formasefórmase introducindo vibracionsvibracións mecánicas horizontalmente baixo presión. Cando se están soldando plásticos, os materiais deben ter similares temperaturas de fusión, e as vibraciones son introducidas verticalmente. A soldadura ultrasónica empregaseemprégase comúnmente para facer conexionsconexións eléctricas de aluminio ou cobre, e tamén é un proceso moi común na soldadura de polímeros.

Outro proceso común, a soldadura explosiva, implica xuntar materiais empuxándosempuxándoos xuntos baixo una presión extremadamente alta. A enerxía do impacto plastifica os materiais, formando unha soldadura, aindaaínda que soamente unha limitada cantidade de calor sexa xeneradaxerada. O proceso eé empregado comúnmentecomunmente para materiais diferentes de soldadura, tales como a soldadura do aluminio con aceiro en cascos de naves oou placas compostas. Outros procesos de soldadura de estado sólido inclueninclúen a soldadura de coextrusión, a soldadura en frío, a soldadura de difusión, a soldadura por fricción (incluindoincluíndo a soldadura por fricción-axitación en inglés Friction Stir Welding), a soldadura por alta frecuencia, a soldadura por presión quente, a soldadura por inducciónindución, e a soldadura de rodillorodete.24

Tipos comunscomúnns de xuntas de soldadura

(1) A xunta de extremo cuadradocadrado

As soldaduras poden ser preparadas xeométricamentexeometricamente de moitas maneiras diferentes. Os cinco tipos básicos de xuntas de soldadura son a xunta de extremo, a xunta de respaldo, a xunta de esquina, a xunta de borde, e a xunta-T. Existen outras variacionsvariacións, como por exemplo a preparación de xuntas dobledobre-V, caracterizadas polas duasdúas pezas de material na que en cada unha afiansese afía un sosó punto central na mitademetade da suasúa altura. A preparación de xuntas solosó-U e dobledobre-U son tamén bastante comunscomúns —en lugar de ter bordes rectos como a preparación de xuntas solosó-V e dobledobre-V, elas son curvadas, tendo a forma dunha U. As xuntas de respaldo tamén son comúns en duasdúas pezas grosas —dependendo do proceso empregado e do grosor do material, moitas pezas poden ser soldadas xuntas en unhanunha xeometría de xunta de respaldo.25

A miudomiúdo, certos procesos da soldadura empregan exclusivamente ou casicase exclusivamente deseños de xunta particulares. Por exemplos, a soldadura de punto de resistencia, a soldadura de raio láser, e a soldadura de raio de electronselectróns son feitas máis frecuentemente con xuntas de respaldo. SenNon embargoobstantes, algunsalgúns métodos de soldadura, como a soldadura por arco de metal protexido, son extremadamente versátiles e poden soldar virtualmente calqueiracalquera tipo de xunta. A maiores, algunsalgúns procesos poden ser empregados para facer soldaduras multipasos, nas que se permite enfriar unha soldadura, e entonentón outra soldadura é realizada enriba da primeiraprimera. EstoIsto permite, por exemplosexemplo, a soldadura de seccionsseccións grosas dispostas nunha preparación de xunta solosó-V.26

A sección cruzada dunha xunta de extremo soldado, con oco gris máis oscuroescuro representando a zona da soldadura ou a fusión, o gris medio a zona afectada pola calor ZAT, e o gris máis claro o material base.

Despois de soldar, un número de distintas rexionsrexións poden ser identificadas nona área da soldadura. A soldadura en sísi mesma, e a chamada a zona de fusión —máis específicamente, ésta e dondeonde o metal de recheo foi postodepositado durante o proceso da soldadura. As propiedades da zona de fusión dependen primariamente do metal de recheo empregado, a sua compatibilidade cos materiais base. E rodeada pola zona afectada da calor, oA área que tivo suaa súa microestructuramicroestrutura e propiedades alteradas pola soldadura. Estas propiedades dependen do comportamento do material base cando está suxetosuxeito a calor. O metal nesta área e con frecuencia máis débil que o material base e a zona de fusión, e tamén onde son atopadas as tensionstensións residuais.27

Moi a miudo, a medida principal empregada para xulgar a calidade dunha soldadura eé a suasúa fortaleza e a fortaleza do material arredor de eladela. Moitos factores distintos influeninflúen nestonisto, incluindoincluíndo o método de soldadura, a cantidade e a concentración da entrada de calor, o material base, o material de recheo, o material fundente, o deseño do empalme, e as interaccionsinteracions entre todos estosestes factores. Para probar a calidade dunha soldadura empreganseempréganse tanto ensaios non destructivosdestrutivos como ensaios destructivosdestrutivos, para verificar que as soldaduras están libres de defectos, teñen niveis aceptables de tensionstensións e distorsión residuais, e teñen propiedades aceptables da zona afectada pola calor (FEIXE). Existen códigos e especificacions da soldadura para guiar os soldadores en técnicas axeitadas de soldadura e cómooómo xulgar a calidade déstasdestas.

=== Zona afectada térmicamentetermicamente ===

OA área azul resulta da oxidación nunha temperatura correspondente a 316 °C. EstoIsto eé unha maneira precisa de identificar a temperatura, pero non representa o ancho da zona afectada térmicamente (ZAT). A ZAT e a área estreita que inmediatamente rodea o metal base soldado.

Os métodos de soldadura que implican derreter o metal no sitio do empalme ou unión son necesariamente propensos a contracción a medida que o metal quentado se enfría. A sua vez, a contracción pode introducir tensionstensións residuais e tanto distorsión lonxitudinal como rotatoria. A distorsión pode plantexarplantear un problema importante, posto que o producto final no ten a forma desexada. Para aliviar a distorsión rotatoria, as pezas de traballo poden ser compensadas, de xeito que a soldadura dédea lugar a unha peza correctamente formada.31 Outros métodos de limitar a distorsión, como afianzar no lugar as pezas de traballo con abrazadeiras, causa a acumulación da tensión residual na zona afectada térmicamentetermicamente do material base. Estas tensionstensións poden reducir a forza do material base, e poden conducir a a fallo catastrófico por agretamento frío, como no caso de varias das naves Liberty. O agretamento en frío está limitado os aceiros, e está asociado a formación da martensita mentrasmentres que a soldadura se enfría. O agretamento ocurreocorre na zona afectada térmicamentetermicamente do material base. Para reducir a cantidade de distorsión e estrés residual, a cantidade de entrada de calor debe ser limitada, e a secuencia de soldadura empregada non debe ser dun extremo directamente o outro, senonsenón en tramos. Outro tipo de agretamento, o agretamento en quente ou agretamento de solidificación, pode ocurrirocorrer en todos os metais, e sucede na zona de fusión da soldadura. Para disminuirdiminuír a probabilidade deste tipo de agretamento, debe ser evitado o exceso de material restrinxido, e debe ser empregado un material de recheo apropiado.32

A calidade dunha soldadura tamén depende da combinacióndoscombinación dos materiais empregados para o material base e o material de recheo. NoNon todos os metais son axeitados para a soldadura, e nonon todos os metais de recheo traballan ben con materiais base aceptables.

Debido o seu alto contido de cromo, os aceiros inoxidables tenden a comportarse dunhadun xeito diferente a outros aceiros con respecto a soldabilidade. Os grados austeníticos dos aceiros inoxidables tenden a ser máis soldables, pero son especialmente susceptibles a distorsión debido aao seu alto coeficiente de expansión térmica. Algunhas aleacionsaleacións deste tipo son propensas a agretarse e tamén a ter unha reducida resistencia a corrosión. Se non está controlada a cantidade de ferrita na soldadura eé posible o agretamento quente. Para aliviar o problema, empregaseemprégase un electrodo que deposita un metal na soldadura que contencontén unha cantidade pequena de ferrita. Outros tipos de aceiros inoxidables, tales como os aceiros inoxidables ferríticos e martensíticos, no son fácilmente soldables, e a miudomiúdo deben ser prequecidos e soldados con electrodos especiais.35

A soldabilidade das aleacions de aluminio varía significativamente dependendo da composición química da aleación empregada. As aleacions de aluminio son susceptibles o agretamento quente, e para combatir o problema os soldadores aumentan a velocidade da soldadura para reducir o aporte da calor. O prequecemento reduce o gradiente de temperatura a través da zona da soldadura e polo tanto axuda a reducir o agretamento quente, pero pode reducir as características mecánicas do material base e non debe ser empregado cando o material base está restrinxido. O deseño da unión tamén pode cambiarse, e pode seleccionarse unha aleación de recheo máis compatible para disminuir a probabilidade do agretamento quente. As aleacions de aluminio tamén deben ser limpadas antes da soldadura, co obxeto de quitar todos os óxidos, aceites, e partículas soltas da superficie a ser soldada. EstoIsto eé especialmente importante debido aá susceptibilidadsusceptibilidade dunha soldadura de aluminio e a porosidade debido oao hidróxeno e a escoria debido o oxíxenoosíxeno.36

CondicionsCondicións inusuais

AindaAínda que moitas aplicacións da soldadura levanselévanse a cabo en ambientes controlados como fábricas e talleres de reparacionsreparacións, algunsalgúns procesos de soldadura empreganseempréganse con frecuencia nunha ampla variedade de condicionscondicións, como oao aire abertolibre, baixo a auga e no vacío (como no espazo). O emprego noao aire libre, tales como na construcción e a reparación en exteriores, a soldadura de arco de metal protexido e o proceso máis común. Os procesos que empregan gases inertes para protexer a soldadura non poden empregarse fácilmente en tales situacions, porque os movimentos atmosféricos impredecibles poden dar lugar a unha soldadura fallida. A soldadura de arco de metal protexido a miudo tamén empregada na soldadura subacuática na construcción e a reparación de naves, plataformas costa afora, e tuberías, pero tamén outras son comuns, tales como a soldadura de arco con núcleo de fundente e soldadura de arco de tungsteno e gas. E tamén posible soldar no espazo, foi intentado por primera vez en 1969 por cosmonautas rusos, cando realizaron experimentos para probar a soldadura de arco de metal protexido, a soldadura de arco de plasma, e a soldadura de feixe de electrons nun ambiente despresurizado. Fixeronse probas a maiores destos métodos nas seguintes décadas, e hoxe en día os investigadores continúan a desenvolver métodos para empregar outros procesos de soldadura no espazo, como a soldadura de raio láser, soldadura por resistencia, e soldadura por fricción. Os avances nestes eidos poderían probar ser indispensables para proxectos como a construcción da Estación Espacial Internacional, que probablemente utilizará profusamente a soldadura para unir no espazo as partes manufacturadas na Terra.37