Table Of ContentÍNDICE
Introducción a la tecnología de soldeo Ensayos y propiedades mecánicas
Fundamentos de la Electricidad y el Magnetismo Introducción a la Soldabilidad
El arco eléctrico Tensiones y deformaciones durante el soldeo
Fuentes de energía para el soldeo por arco Aceros al carbono
Uniones soldadas y técnicas de soldeo Aceros de baja aleación
Simbolización de las soldaduras Aceros recubiertos y plaqueados
Seguridad e Higiene Aceros inoxidables
Procesos de corte y resanado Aluminio y sus aleaciones
Soldeo oxigas Níquel y sus aleaciones
Soldeo por arco con Electrodos revestidos Cobre y sus aleaciones
Introducción al soldeo por Arco protegido por gas Titanio y sus aleaciones
Soldeo TIG Imperfecciones de las uniones soldadas
Soldeo MIG/MAG Control de calidad de las construcciones soldadas
Soldeo por Alambre tubular Cualificación de los soldadores
Soldeo por Arco sumergido Sistema Europeo armonizado para la enseñanza y
formación en la tecnología de soldeo
Soldeo por Resistencia Símbolos y siglas
Soldeo Fuerte y Blando Unidades
Obtención de productos metálicos Bibliografía
t •
1
:w,.mh";"
' W .l.'"",'.\lalll/(/Idel
:/," IkJ i"uno,i.l... IÍ//Íl·wlle//lt!. el I
'} •.,.,d(''"I'I.·".!.' ,l.' ('f:'.~''JI"
\.
.."., ';'.'r :,:••,.IIIt'f'n'I'etradoporBelén l
i
\1.;'1'11\. \It1/.1.' n·\·üadtJ.
1
·.... ." r," II/t'//ft·,f" IrJOH' LuisDía:Rui:y ~
INDICE
"11/1/ 1I,'"u;//.I.·:Rie.H·o.
•, l "II///lHi¡'j,i//.1'II/etClut'ietcióncorric}a
..•f,',\Ían¡' I:k//et lIe,."c;/I León. UIS otras
..','dl/rie/\, Iklllri;,Mar,í/l delRillcóny
I/III/ÍIlJarri"Si/l'cl, ('I/hrieroneOIl.1'1/buen
1.11"CI('/ú·idOlI.,s "d('.I"('l/idadc/.I'''porlas
'1'
"11'/\ I///tc'.~l'iIClc/etSlIIie//tro.l'sededicaban
d,,¡'omdlí// c/c' e.~te MCIIll/al.
'/,,¡Jlfl/h'r(,o/l/c'/lletrio('o/lducelltea la
'/H ti" 1/l/sih/l'sedicio/lesjil/uraseleesta PRESENTACIÓN 3
·;,·et,·i,í//, sercillltÍSClI/c!hien recibido y
Capítlclo 1: IntroducciónalaTecnologíadel Soldeo 5
"IWllc'//lc'ogrClc!ecido.
Capítulo 2: Fundamentosde laElectricidady del Magnetismo 13
Capítulo3: El Arco Eléctrico 31
Cap(tulo.J: Fuentesde Energía parael SoldeoporArco 47
Capítulo5: UnionesSoldadasyTécnicasdeSoldeo 67
Capítulo6: Simbolizaciónde las Soldaduras 91
Capíflllo 7: SeguridadeHigiene 113
Capíflllo8: Procesosde Corte y Resanado 141
Capítulo 9: SoldeoOxigás 169
Capítulo 10: SoldeoporArcocon Electrodos Revestidos 191
Capítulo 11: IntroducciónalSoldeoporArco ProtegidoconGas 229
Capítulo 12: SoldeoTIG 243
¡
I Capítulo 13: SoldeoMIGIMAG 289
I
·1 Capítulo 1.J: Soldeocon AlambreTubular 331
'~'. Capítulo 15: SoldeoporArcoSumergido 347
~Marcos
- 1-
Índice
ClIpíllllo /6: SoldeoporResistencia .377
ClIpíllllv /7: SoldeoFuerteyBlando 387
ClIpítlllv 18: Obtenciónde los ProductosMetálicos .405
ClIpítlllv 19: Ensayos yPropiedadesMecánicas .413
PRESENTACIÓN
Capítlllo20: Introducción alaSoldabilidad .421
Capítlllo21: TensionesyDeformacionesDuranteelSoldeo .427
Capítlllo22: Aceros alCarbono 441
Capítlllo 23: Acerosde BajaAleación .453
Capítlllo24: Aceros Recubiertos yPlaqueados .465
Capítulo25: Aceros Inoxidables .473
Capítlllo26: Aluminioysus Aleaciones ···· .499
Cuando iniciamos en CESOL las actividades de formación de Soldadores, nos
Capítlllo27: Níquel ysus Aleaciones .519
encontramos con la no existencia de una publicación que recogiese los
Capítulo28: Cobreysus Aleaciones 533 conocimientos teóricos que dichos profesionales necesitan para la mejor
comprensióndel trabajoquerealizan.
Capítulo29: TitanioysusAleaciones 543
Si tenemosencuenta:
Capítulo30: Imperfeccionesde las UnionesSoldadas 555
• La repercusión directa del trabajo del Soldador en la calidad y
Capítulo31: Control deCalidadde lasConstruccionesSoldadas 573
producitividadde lasfabricaciones soldadas,y
Capítlllo32: CualificacióndeSoldadores 581
• Quenadiecometeerroresa propósito
Capítulo33: SistemaEuropeo ArmonizadoparalaEnseñanza
yFormaciónen laTecnologíadelSoldeo 607
es obvio que cuanto mejor esté preparado un Soldador, mayor será la calidad y
rentabilidaddesu trabajoy, porlo tanto. mayortambiénserásuestabilidad labpral.
ANEXOA: SímbolosySiglas 619
ANEXOB:Unidades 625 Por otro lado, la experiencia adquirida por CESOL en la formaciór¡ de
Soldadores,nos hademostradoque alSoldadorlegustaconocerel porqué llelo
BIBLIOGRAFÍA 629
quehacey, además. loaprecia. .
Todo lo anterior nos ha \levado a la realización de este MANUAL QEL
SOLDADOR,elcual hasidoredactadocon lossiguientesobjetivos:
• El que necesita cualquierSoldadorque emplee procesos de soldeo por
fusión odesoldeofuerte oblando.
• De fácil comprensión, incidiendo en los conceptos fundamentales
esencialmentede forma gráfica.
-3-
- 2-
PreseIItaciÓII ---------------------
• Completo. en cuanto a los conocimientos que hoy en día se contemplan
en Normas.y Planes Formativos. especialmente los de la Federación
EuropeadeSoldadura.
• Unaguíaparalos Formadores.
El ManualdelSoldadorestáestructuradoen lossiguientescincograndesgrupos !
Introducción a
Capítulo 1
deconocimientos:
l. Generalesde laTecnologíadel Soldeo,capítulos I a7.
1. Procesosde corteydesoldeode mayoraplicación. capítulos 8a 17. la Tecnología del
3. Básicosde los materiales metálicos,capítulos 18a2J.
4. Específicos de los materiales que más se emplean en las construcciones Soldeo
soldadas,capítulos22a29.
5. Generales sobre calidad y reglamentaciones aplicables a las
construccionessoldadas,capítulos 30a33.
INDICE
Se completa con los Anexos A y B, que clarifican las abreviaturas y unidades
utilizadaseneltexto. ycon labibliografíaconsultada.
Confiamos que cumpla los objetivos antes expuestos yque sirva para efevarel 1.1. Presentaciónhistórica 6
prestigiode laSociedadIndustrial Española.
1.2.Tecnologíasde unión 8
1.3.Clasificaciónde los procesosdesoldeo 10
1.3.1.Procesosdesoldeoporfusión 10
1.3.2.Procesosdesoldeoenestadosólido II
1.3.3. Procesosdesoldeofuerte yblando 11
-4-
-5-
Introducción a la Tecnología del Soldeo ---- Introducción a la Tecnología del Soldeo
1.1. Presentación Histórica con buenas propiedades mecánicas. Estos primeros electrodos revestidos fueron
aceptadoslentamenteporsuelevadocoste.
Aunque los metales han sido utilizadosdurante milesde años, nadieestá seguro Apartirde 1.930las aplicacionesdel soldeo porarcocrecieronrápidamente: En
decomo seobtuvoel primermetal útil. Pudoserapartirde restos de meteoritoso, este año se construye en Carr;lina del Sur un barco mercante totalmente soldado.
más probablemente, al calentar inadvertidamente minerales que contenían cobre, quefueelprecursordelos milesdebarcossoldadosconstruidosdurantelaSegunda
obteniéndose una masa de cobre impuro que fácilmente podía conformarse. Guerra Mundial. En la misma época los alemanes construyen los acorazados de
Independientemente de su origen, la antigüedaddel empleo de los metales ha sido bolsillo utilizando el soldeo por arco, tres de los cuales fueron botados entre los
confirmadaporlosdescubrimientosde rliferentespiezasde bronce. Hachas, puntas años 1.931 y 1.93..k
de ianza yornamentos han sido extraídos de antiguos emplazamientos humanos y
losarqueólogos han podidodemostrarque fueron fabricados yutilizadosduranteel Sobre 1.935 se introduce el empleo de la corriente alterna, que frente ~ las
ventajas que ofrecía presentaba el inconveniente de producir un arco inest¿ble,
períodoqueseconocecomoEdadde Bronce.
problemaque se solucionódesarrollando revestimientosque se ionizancon m¡lyor
El empleo que pudieron dar al metal descubierto, estuvo limitado porel hecho facilidad.
de que la tecnología·entonces disponible no ofrecía técnicas capaces de producir
En 1.932 se empezó a utilizar como protección un fundente granulado que se
grandes piezas totalmentede bronce. Esto no fue un gran problemaparaelcasode
depositaba progresivamente por delante del electrodo. El calor del arco fundía y
hachas odardos, utensilios a los que pudieron acoplarcomo mango, pordiferentes
descomponíaelfundente produciendolaescoriayatmósferaprotectoranecesarias.
métodos, un material de buena tenacidad como la madera, pero el problema de
conseguirunionesaceptables metalametalquedósinresolver. Independientemente
El empleo del fundente granular y alambre continuo como electrodo. dio lugar
del desarrollo de las técnicas de soldeo, la incapacidad de unir pequeñas piezas
en 1.935 al nacimiento del proceso denominado "arco sumergido". cuyas
metálicas entre sí para conseguir otras de mayor tamaño, o más complejas de
principalesaplicacionesfueronenconstrucciónnavalyenlafabricación detubería.
forma, no fue solucionadadefinitivamente hastaelsiglo pasado. Fue la revolución
industrial la que incentivó la introducción a escala comercial de las técnicas de El primer proceso con protección gaseosa empleó un electrodo no consumible
remachado, soldeofuerte yblando, soldeo porfusión, etc. de volframio yhelio como gas de protección, recibió la denominación de TIG. El
procesotodavíasemejorócuandoseintrodujoelempleodelacorrientealterna.ala
El soldeo por llama se desarrolló cuando fueron posibles el abastecimiento a
que se superpone una corriente de alta frecuencia y voltaje para mejorar la
escala industrial de oxígeno, hidrógeno y acetileno a precios accesibles, se
estabilidaddelarco.
inventaron los sopletes adecl1ados y se desarrollaron las técnicas de
almacenamientode dichos gases. Enelaño 1916elsoldeooxiacetilénicoeraya un ElTIG,que resolvió el problemadel soldeode los metales muy reactivos. nose
proceso completamente desarrollado capaz de producir soldaduras por fusión de revelóútilalahoradesoldarseccionesgruesasoaleacionesaltamenteconductoras
calidad en chapas finas de acero, aluminio y cobre desoxidado, existiendo sólo del calor. Para salvar este inconveniente, en 1.948 el electrodo de volframio se
ligerasdiferenciasconlos procesos utilizadosenlaactualidad. sustituyó porun alambre continuoconsumible, dando lugaraun nuevo procesode
soldeoporarcoquesedenominóMIG.
El arcoeléctrico fue descubierto porSirHumphreyDavy en 1.801,sinembargo
el descubrimiento permaneció durante muchos años como una mera curiosidad El elevado precio de los gases de protección, argón y helio. hizo que para el
científica. soldeodel aceroéstos se sustituyeran por una mezcla máseconómicaformadapor
el gas inerte, oxígeno y anhídrido carbónico, el cual se descompone y reacciona
Los primeros electrodos utilizados fueron alambres desnudos de hierro que
durante el soldeo produciendo arcos más estables y más energéticos. Este nllevo
producíansoldaduras débiles yfrágiles. El arco, amenudo,sobrecalentabael metal proceso recibió el nombrede MAG y, porsu bajocoste, fue rápidamente adoprado
de aportación yse fragilizaba el cordónde soldadura porreacción conel aire. Para
en la industria del automóvil y en todas aquellas en las que las exigencias de
evitar estas dificultades se desarrollaron electrodos ligeramente recubiertos con
calidadnofueran excesivamentecríticas.
diferentes materiales orgánicos e inorgánicos, no obstante,. éstos estuvieron
dirigidos más a establecer y estabilizar el arco que a conseguir la protección y Elsoldeoconelectrodorevestido no pudo, en principio, sermecanizadodebido
purificacióndel cordón. No fue hasta 1.912queStrohmengerpatentóen U.S.A. un a que el electrodo no podía enrollarse en una bobina para ser alimentado
electrodo fuertemente recubierto, capaz de producir a escala industrial soldaduras continuamente,su recubrimientoseagrietabaydesprendía. El problemaseresolvió
-6- - 7-
Introducción a la Tecnología del Soldeo ----Introducción a la Tecnología del Soldeo
en 1.958cuandosedesarrollóel "alambretubular".Consisteestea[ambre/electrodo
en una varilla metálica hueca en cuyo núcleo se aloja el fundente, que ofrece la
ventaja de ser fácilmente enrollable en una bobina y empleada en equipos con
alimentación automática. Este tipo de electrodo es utilizable con y sin gas de
protecci~n.
Unión
atornillada
En la actualidad los desarrollos tecnológicos se centran en la aplicación de la
microelectrónica y de [a informática, para un mejor control del arco y de los
par:í.metros de so[deo. Más que [a aparición de nuevos procesos, se está
consiguiendo la ampliación del campode aplicación de los yaexistentes a nuevos
materiales nometálicos yaaleaciones metálicas hastaahoradifícilmentesoldaples,
sinolvidarla mecanización, automatización, robotización ycontroldelos procesos
medianteensayos nodestructivos yregistro<.le losparámetrosentiemporeal.
Unión
remachada
1.2. Tecnologías de Unión
El soldeoesel procesode unión'porel que seestablece lacontinuidadentre las
partes a unir con o sin calentamiento, con o sin aplicación de presión y con o sin
aportaciónde material.
Unión
Se denominará metal base al material que va a ser sometido a cualquier mediante
operación de soldeo o corte y metal de aportación a[ material que se aporta en adhesivos
cualquieroperaciónoprocesodesoldeo(verfiguras [O.[y 12.[).
Ladistinciónentrelos términossoldeoysoldaduraes lasiguiente:"soldeo"se
aplica a [a serie de acciones conducentes a obtener uniones soldadas o
"soldaduras", dicho de otra forma: se hablará de "soldadura" cuando nos
Uniónpor
refiramos a [a unión obtenida como resultado de diferentes acciones de "soldeo",
soldeofuertey
talescomoprocesosdesoldeo, parámetrosdesoldeo,secuenciasdesoldeo,equipos soldeoblando
desoldeo,etc.
Una soldadura puede ser homogénea o heterogénea. Como ejemplo de
soldadurahomogénea se puede citar laobtenida a[ realizarel soldeo de dos piezas
de acerode composición similarsin utilizar metal de aporte, o utilizando un metal
de aporte de la misma naturaleza que la de las piezas a unir. Como ejemplo de
soldaduraheterogénea,sepuedecitar[aobtenidaa[ realizarel soldeodedospiezas Uniónpor
soldeo
defundición utilizandocomometaldeaporteunaaleaciónde níquel,obienrealizar
el soldeoentre dos piezasdedistinto material utilizandocomoaporte otromaterial
diferente.
También podemos ver en la figura [.[ que la unión por soldeo es la única que
permite conseguir [a continuidad en un mismo plano, facilitándose la transmi.sión
de tensiones entre las piezas unidas. Como contrapartida, [a unión soldadaes más FIGURA 1.1: DIFERENTESTIPOS DE UNIONES
rígidaque[aatornilladayque laremachada.
-8- -9-
Introducción a la Tecnología del Soldeo ----Introducción a la Tecnología del Soldeo
1.3. Clasificación de los Procesos de Soldeo Los más utilizados sedescribenen loscapítulos9a 16deestelibro.
1.3.2. Procesos de soldeo en estado sólido
En lafigura 1.2 se presenta de forma esquemática, de acuerdo con la AWS, los
diferentes métodos de unión de materiales, diferenciando los de soldeo en tres
Son aquéllos en los que nunca se produce la fusión del metal base, ni ladel de
grandesgrupos:
aportacióncuandoésteseemplea. Esdecir, nuncaexisteunafase líquida.
• Soldeoporfusión. 1.3.3. Procesos de soldeo fuerte yblando
• Soldeoenestadosólido.
Son aquéllos en los que siempre se produce la fusión del metal de aportación,
• Soldeo fuerte y blando. perono ladel metal base.Es decir,siempre existeunafase líquida formada!;ólo
pormetaldeaportación.
La diferencia entre soldeo fuerte y soldeo blando reside en que en el soldeo
fuerte elmetaldeaportación funde porencimade450OC. mientrasqueenelsoldeo
blando el material de aportación funde a 4500C o a temperaturas inferiores. Ver
ujección mecánica
capítulo 17deestelibro.
SOLDEO
Enlaceadhesivo
FIGURA 1.2:ESQUEMADELOS MÉTODOSDEUNiÓNDEMATERIALES
1.3.1. Procesos de soldeo por fusión
Son aquéllos en los quesiempre se produce lafusión del metal base yladel de
aportación cuando éste se emplea. Es decir, siempre existe una fase líquida
fonnada sólopormetal base,opormetal basey deaportación.
-10- -11-
I Fundamentos de
!
Capítulo 2
la Electricidad y
del Magnetismo
INDICE
2.1.Introducción _ _ 14
2.2. Naturalezade laelectricidad 14
2.3.Corrienteeléctrica 15
2.4.Tensión, intensidad yresistencia 16
2.5.Conductividadeléctrica.Materialesconductores yaislantes 18
2.6. LeydeOhm 19
2.7. Corrientecontinuaycorriente altema _ 21
2.7.1.Corrientecontinua 21
2.7.2. Corrientealterna 21
2.8. Energíaypotenciaeléctrica 24
2.9. Efectosde lacorrienteeléctrica 25
2.10. Efectocaloríficode lacorrienteeléctrica. EfectoJoule 26
2.11.Magnetismo 27
-13-
Fundamentos de la Electricidad y el Magnetismo- -Fundamentos de la Electricidad y el Magnetismo
2.1. Introducción Como hemos indicado, la materiaen eSlado normal posee el mismo númerode
protones que de electrones, por lo que es eléctricamente neutra. Ahora bien, los
átomos pueden ceder o ganar electrones, quedándose cargados positiva'o
Ladectricidadesunade lasfuentes deenergíamás utilizadaenlatecnologíadel negativamente. .
soldeo.
I
Un cuerpo estará cargado positivamente si pierde un determinado número de
En el soldeo por fusión se emplea fundamentalmente para producir el arco electrones.
eléctrico y para generar, por efecto Joule, el calor necesario en los procesos de
wl~eo porresistencia. Uncuerpoquedarácargado negativamentesi gana un determinado númerode
electrones.
El empleo de laelectricidad es también muy diverso en los procesos de soldeo
enestadosólidoyen losdesoldeofuerte yblando.
2.3. Corriente Eléctrica
Lo anteriorjustifica que se traten, desde el principio, los fundamentos de este
fenómeno asícomosusconsecuencias.
En algunas sustancias,esp~·:ialmente los metales ybajociertascondiciones, los
2.2. Naturaleza de la Electricidad electrones son libres de moverse de un átomo a otro originando un flujo de
electronesatravés del material. Este tlujo de electrones seconocecomocorriente
eléctricayserepresentaenlafigura 2.2.
Todos los cuerpos están formados por elementos qUlmlcos o sustancias
elementales, y cada uno de ellos está constituido por partículas elementales o
átomos.
('
-. -e
Cadaátomotiene un núcleocentralyalrededordeélgiranagran velocidad unas _e 1 e-_e -e -e ..
partículas (electrones) cargadas negativamente, ver figura 2.1. Dentro del núcleo e \J ...-e .....--. 1
)
hay un número igual de partículaspositivas (protones) que anulan a las negativas !
de los electrones, compensándose el número de cargas positivas del núcleo con el
número de cargas negativas que gífan a su alrededor. resultando un átomo neutro.
•
Tambiénseencuentranenelnúcleo unaspartículassincargaeléctricadenominadas ¡ 1
~ -=:T/
neutrones.
•
Loselectronesgiranenórbitasdistintasalrededordel núcleo..
e-
e -
G
Electrón
e FIGURA2.2: CORRIENTE ELÉCTRICACOMOFLUJODE ELECTRONES (e-)
Protón
O
Neutrón Los materiales que permiten el flujo de electrones se denominan conductores.
Porejemplo los metales,disolucionesde ácidos y salesoelcarbón.
Los materiales que por su estructura no permiten fluir a los electrones se
denominanaislantes. Ejemplosdeéstos son: gases, madera, papel, algodón, goma.
FIGURA2.1: ÁTOMO plásticoy materialescerámicos.
·14- -15·
