Hacer caracoles de forja

Homologaciones de soldadores y procedimientos de soldadura

      Los certificados de homologación son la mejor garantía de que los ejecutores de las soldaduras poseen la destreza requerida y que los procesos de soldeo poseen unas propiedades mecánicas adecuadas (resistencia, ausencia de fallas o discontinuidades importantes, etc.)  

     Cada vez es más habitual y casi obligatorio en todo proceso productivo de calidad en el que se empleen soldaduras, el que se exijan homologaciones tanto de los soldadores, como de los procedimientos empleados en las mismas.

     Las homologaciones de soldadores, se realizan tanto a los soldadores que emplean métodos manuales como a operadores de máquinas de soldeo.

     En cuanto a las homologaciones de procedimientos de soldadura, se pueden realizar a cualquier proceso de soldeo, en cualquier material metálico, en las distintas posiciones de ejecución y para los diferentes diseños de unión, ya sean a tope, en ángulo, a solape, etc. 

     Las  normas y códigos que se emplea en los laboratorios son:

                 Homologación de soldadores: 

·   UNE-EN 287

·   AWS- ASME IX

 Homologación de procedimientos de soldadura: 

·   UNE-EN ISO 15614

·   ASME I

OBJETIVO DE LA CUALIFICACION

Los productos o fabricación de piezas que requieran unión de piezas metálicas por fusión, no deben presentar fallas en sus uniones. Ya sea por un mal procedimiento de soldeo o el personal que ha ejecutado la unión no posee la habilidad suficiente para ejecutar dicha unión.

Dentro del concepto de calidad dado anteriormente, el soldador influye en las propiedades del producto final exigido por un cliente. Una buena unión hecha bajo un procedimiento que cumple ciertas normativas efectuada para satisfacer al cliente, es un sinónimo de calidad en la soldadura.

Así, garantizar la habilidad y conocimientos de un soldador para un procedimiento de soldeo en particular, por medio de una prueba es lo que se conoce como cualificación de un soldador.

El soldador debe demostrar sus habilidades para determinado procedimiento por exigencia de la empresa donde trabaja, cliente, inspectores u organización. Esta demostración se hace por medio de un organismo intermedio (CESOL) acreditado para tal fin.

Las pruebas a las que debe ser sometido el soldador, son pruebas que van a depender del procedimiento a ser utilizado en el proceso de fabricación. Tales pruebas están normalizadas, es decir, una norma (UNE 287) rige el proceso de evaluación. El soldador que desarrolle satisfactoriamente la prueba del procedimiento de soldeo queda cualificado en el rango apropiado de cualificación.

PROCEDIMIENTO DE CUALIFICACION

 Como se mencionó en la sección anterior la cualificación dependerá del procedimiento de soldeo en  la que se quiere demostrar la habilidad de soldar.

La cualificación dependerá de:

-         Proceso de soldeo

-         Tipos de unión

-         Grupos de material base

-         Grupo de material de aporte

-         Medidas del cupón de prueba.

-         Posiciones de soldeo    

Soldadura MIG del aluminio

      El aluminio y sus aleaciones pueden soldarse, mediante el procedimiento MIG. Las características y propiedades del aluminio van acondicionar dicho proceso, observándose algunas diferencias con respecto a la soldadura sobre chapa de acero, aunque posemos usar el mismo equipo que para la soldadura MAG además de cambiar los consumibles debemos hacer una serie de modificaciones. El profesional de la reparación debe conocer dichas particularidades y su influencia en las técnicas de soldadura para conseguir uniones con el acabado y la calidad requeridas.

Los factores que más influyen en la soldadura MIG del aluminio son los siguientes:

■ Oxidación: El contacto del aluminio con el oxígeno del aire genera, rápidamente, una capa de oxidación denominada alúmina. Esta capa de óxido influye directamente en el proceso de soldadura, ya que su punto de fusión es tres veces más alto que el del propio aluminio, por lo que es necesario eliminarla con un cepillo acero inoxidable antes de comenzar la soldadura.

■ Conductividad térmica: El aluminio posee una conductividad térmica unas cuatro veces superior a la del acero. Esta característica hace que el aluminio sea muy sensible a las fluctuaciones de calor en los procesos de soldadura, de forma que hay que emplear mayor tensión y, en muchos casos, será necesario atemperar la pieza.

■ Dilatación: El aluminio, al calentarse, se dilata el doble que el acero, produciéndose deformaciones de la pieza a medida que soldamos la unión. Para evitar la separación de la junta será necesario dar un punteado previo.

■ Como material de aportación ha de utilizarse una aleación de aluminio.

■ El gas de protección será siempre inerte: argón, helio o mezcla de ambos. Su caudal será superior que el de la soldadura sobre acero.

■ La alimentación del hilo es una operación más delicada, se trata de un material más blando y de menor resistencia mecánica. La tensión del hilo ha de ser lo suficientemente baja para evitar deformaciones o roturas, pero lo suficientemente alta para motivar una alimentación constante del hilo.

Ajuste del equipo para la soldadura MIG

-El hilo de aluminio es más blando y, por ello, más susceptible de deformaciones y roturas. Por este motivo, se requiere una mayor atención para la regulación y ajuste en la alimentación del hilo.

Los principales problemas que nos podemos encontrar son una alimentación irregular, interrupciones en la misma o la fusión del hilo dentro de la boquilla de contacto, lo que supone interrupciones y pérdidas de tiempo considerables.

Para evitar estos inconvenientes hay que tener presente las siguientes recomendaciones:

• No es necesario frenar el carrete del hilo, ya que su peso no es suficiente para que se devane cuando se detiene la soldadura.

• El rodillo guía ha de tener un canal en forma de U sin contornos o rebordes en arista viva; podrían provocar marcas en el hilo, que interrumpirían su alimentación.

• La camisa por la que circula el hilo en el interior de la manguera no ha de ser metálica, como para la soldadura de acero, sino de material plástico, nylon, teflón o fibra de carbono con sesga de contacto de cobre o latón. Ésta presenta un bajo coeficiente de rozamiento, que evita la abrasión del hilo, facilitando su deslizamiento.

■ Cuando se suelde aluminio, la pistola se mantendrá más vertical, inclinándose sólo entre 5 y 15º sobre la perpendicular, en la dirección de la soldadura.

■ El desplazamiento de la antorcha se realizará por empuje, nunca por arrastre.

■ El aluminio no cambia de color con la temperatura, por lo que no es posible determinar el punto exacto en que comenzará a fundirse.

■ La limpieza de la zona a soldar es muy importante, debiéndose eliminar restos de suciedad, grasas, óxido superficial de aluminio, etc.

■ Boquilla de contacto

La calidad y el diámetro interior de la boquilla de contacto son factores críticos. Normalmente, se recomienda trabajar con una boquilla de diámetro superior al diámetro del hilo, facilitándose su deslizamiento; es decir, si se utiliza hilo de 1,0 mm se ha de emplear la boquilla de 1,2 mm.

■ Consumibles en la soldadura MIG del aluminio

Los consumibles empleados en la soldadura MIG de aluminio son el material de aportación y el gas de protección.

El material de aportación deberá ser una aleación de aluminio lo más parecida al material base que se quiere soldar. Los tipos de aleaciones más empleados en la fabricación  son los de las series 5000 (Al-Mg) y 6000 (Al-Mg-Si), utilizándose de forma general aleaciones de AlMg3 y AlSi5 como materiales de aportación.

■ Al finalizar la soldadura se ha de mantener la antorcha sobre el cordón hasta que haya dejado de salir el gas; de este modo, se garantiza la protección del cordón.

Protección y seguridad

En la soldadura MIG del aluminio están presentes todos los riesgos de la soldadura sobre acero, tanto debidos a los equipos como a las técnicas. Por esta razón, todas las medidas de protección y seguridad indicadas para la soldadura MAG de acero han de ser respetados para la soldadura del aluminio. Ahora bien, existen una serie de factores relacionados con la emisión de radiaciones y de gases y vapores fundamentalmente, en los que sí tienen una marcada influencia las propiedades y características del aluminio.

Quemaduras

Los riesgos de quemaduras en un proceso de soldadura pueden ser debidos a diferentes agentes, entre ellos, al calo radiante; este riesgo se ve acentuado en la soldadura del aluminio, debido a su gran poder radiante. Por ello, se hace necesario el empleo de ropa y guantes apropiados.

Radiaciones

El arco de soldadura emite radiación infrarroja y ultravioleta, que puede llegar a ser totalmente activa, debido a la buena reflexión del aluminio. Este puede llegar a reflejar hasta el 90% de la radiación, causando daños en partes del cuerpo no protegidas. El factor de protección del cristal inactínico no debe ser inferior al 10 y hasta el 13, siendo, por lo tanto, más oscuros que los utilizados para la soldadura del acero 

Uso del calibre o pie de rey

Selección del tipo de corriente para soldadura de electrodo revestido

La clase de corriente depende fundamentalmente del tipo de electrodo que se va a utilizar. A pesar de que la corriente continua es la más común, la amplia gama de electrodos actualmente en el mercado, pueden utilizarse con corriente alterna y otros solo con alterna.

El coste de la energía con corriente alterna es menor que con corriente continua pero representa una parte poco relevante del coste total de soldadura, no siendo un factor decisivo la selección del tipo de corriente.

Comparación entre uso de corriente continua y alterna.

Características	Corriente continua	Corriente alterna
Pérdida de tensión en cables	Grande Los cables han de ser tan cortos como sea posible	Pequeña Preferible para soldar a gran distancia de la fuente.
Electrodos	Son válidos todos los tipos de electrodos.	El revestimiento debe contener sustancias que restablezcan el arco.
Encendido del arco	Fácil.	Más difícil sobre todo en electrodos de pequeño diámetro.
Mantenimiento del arco	Fácil.	Más difícil, excepto cuan se utilizan electrodos de gran rendimiento.
Efecto de soplo	Muy sensible, sobre todo cuando la soldadura está cerca de extremos de la pieza.	Es raro que se produzca. La alternancia de ciclos neutraliza los campos magnéticos.
Salpicaduras	Poco frecuentes.	Más frecuentas, debidas a la pulsación.
Posiciones de soldeo	Más fácil de usar  en posición para soldaduras de secciones gruesas.	Fácil de usar en cualquier posición si se dispone del electrodo adecuado.
Soldadura de hojas metálicas	Preferible.	Si no se actúa con gran precaución, se puede deteriorar el material debido a la dificultad de encendido del arco.
Soldaduras de secciones gruesas	Rendimiento bajo.	Preferible pues al poder utilizar un mayor diámetro del electrodo y más intensidad de corriente, se logran altas tasas de rendimiento

Soldadura de la fundición

     Por sus propiedades físicas y su bajo costo, el hierro colado o fundición es uno de los materiales más utilizados en la fabricación de piezas industriales, clasificándose en tres tipos según su micro estructura, los cuales son: -Fundición gris -Fundición nodular -Función blanca La fundición gris es quizás la más común de las tres variedades de hierro colado, muchas piezas industriales están fabricadas de este material. En el caso de fractura de una pieza colada de fundición gris, la fabricación de una pieza nueva puede tener un costo muy elevado, ya que muchas piezas fundidas no son producidas en masa. Y esto provoca el paro de una línea de producción en ocasiones por días o semanas mientras se obtiene la pieza nueva por lo cual una buena opción es la reparación con soldadura. Sin embargo, el proceso de reparación puede ser difícil e inclusive conducir a una nueva fractura de la pieza debido a la baja soldabilidad de la fundición gris, por lo cual es necesario contar con un procedimiento de soldadura de reparación detallado, de aplicación inmediata probado experimentalmente.

        El proceso de soldeo por arco eléctrico con electrodo revestido ( SMAW), el cual es económico y el más usado en la industria por su versatilidad y adaptación a los trabajos de mantenimiento con el uso de electrodos con grandes composiciones de niquel.

La composición química y la estructura particular de la fundición exigen que sean observadas ciertas reglas fundamentales durante la soldadura, para obtener buenos resultados. La fundición es una aleación compuesta de hierro, carbono y silicio (además de unas trazas de manganeso y fósforo). El carbono se presenta bajo dos formas: a) en forma combinada (cementita, martensita) b) en forma libre (láminas o nódulos de grafito) Si la velocidad de enfriamiento después de la soldadura es muy rápida, el carbono libre no dispone de tiempo suficiente para separarse, de ahí la formación de "fundición blanca dura y frágil". Este fenómeno se produce generalmente cuando se utilizan electrodos que depositan un metal parecido el metal base. Para evitar esto, son necesarios un precalentamiento completo de la pieza a soldar y un enfriamiento lento después de la soldadura. En cambio, empleando metales de aportación de composición distinta, tales como los electrodos en base níquel, la aportación de calor puede ser limitada, las zonas de transición están menos afectadas por el calor y en consecuencia, las uniones realizadas son mecanizables. Recomendaciones para la soldadura de la fundición: Preparación de la pieza: ·         Eliminar todas las trazas de aceite, óxido, pintura, etc,...., de la superficie del metal base. ·         Desgastar con la muela o ranurar las fisuras (abertura de 90°) y taladrar cada extremo. ·         En el caso de soldadura de unión, chaflanar las caras de la unión, la forma el chaflán (V, X o U), depende del espesor de la pieza. El ángulo de abertura del chaflán deberá ser aproximadamente 90°. La ranura o el chaflán pueden ser ejecutados por amoladura o por medio de una herramienta neumática, por limado manual o empleando electrodos de corte y achaflanado. ·         Eliminar la costra de la fundición sobre aproximadamente 20 ó 30 mm. de cada lado de los bordes a soldar. ·         Evitar los bordes vivos y los ángulos agudos. Precalentamiento y soldadura: ·         Para la soldadura por medio de varillas de fundición parecida al metal base, la pieza completa debe ser uniformemente precalentada a 600°C. ·         Después de la soldadura, dejar que la pieza se enfríe lentamente, colocándola en un horno o en arena caliente o en cenizas. ·         Para la soldadura de perfiles complicados o de grandes espesores, se aconseja siempre un precalentamiento de 300-350°C. ·         Si las fisuras a reparar no atraviesan totalmente el espesor, soldar del exterior hacia el interior.

Forja artesana

Electrodos revestidos

        El electrodo revestido está compuesto por un alma y un revestimiento:
      El alma está formada por una varilla de metal conductor que tiene como única función el aporte de material a la pieza. El material con el que está formada depende del material base a soldar: para los aceros al carbono, para los cuales la soldadura por electrodo está más difundida, el alma es de acero dulce. Durante la soldadura el alma funde un poco antes que el revestimiento.
    El revestimiento es la parte más importante del electrodo y tiene numerosas funciones. En primer lugar sirve para proteger la soldadura de la contaminación del aire, y lo hace tanto volatilizándose, y por lo tanto modificando la atmósfera alrededor del baño, como fundiéndose con retraso, y en consecuencia protegiendo el alma con el cráter que naturalmente se forma, como licuándose y flotando encima del baño. Además contiene materiales capaces de depurar el material base y elementos que pueden contribuir en la creación de aleaciones en la fusión. La elección del revestimiento es, por lo tanto, muy importante y depende de las características que se quiere dar a la soldadura. Además, el revestimiento puede contener también metal de aporte en polvo, para aumentar la cantidad del material depositado y por lo tanto la velocidad de la soldadura. Se habla en este caso de electrodo de alto rendimiento.

    Existen a la venta diferentes tipos de electrodos revestidos, donde su composición química influye fuertemente en la estabilidad del arco eléctrico, la profundidad de penetración, la deposición del material, la pureza del baño, esto es, los campos de aplicación de los mismos.

     Electrodos con revestimiento al rutilo

El revestimiento de este electrodo está compuesto esencialmente por un mineral llamado rutilo. Este último está formado por un 95% de bióxido de titanio, un compuesto muy estable que garantiza una óptima estabilidad del arco y una elevada fluidez del baño, con un apreciable efecto estético en la soldadura. La tarea del revestimiento rutilo es, en cualquier caso, garantizar una fusión dulce, de fácil realización, facilitando la formación de una escoria abundante y viscosa que permite un buen deslizamiento en la soldadura, sobretodo en posición plana. En este caso el cordón se presenta visualmente bello y regular. Sin embargo, tampoco estos revestimientos tienen una gran eficacia como limpiadores y por lo tanto se aconsejan en los casos donde el material base no contiene muchas impurezas; además no secan bien y por lo tanto desarrollan mucho hidrógeno en la soldadura.
En algunas aplicaciones se combina al rutilo otro componente típico de otros revestimientos, como la celulosa (electrodo rutilo-celulósicos) o la fluorita (electrodos rutilo-básicos). El objetivo es normalmente obtener un electrodo con arco estable pero con unas características de soldadura con mayor rendimiento.
La estabilidad del arco es una prerrogativa que hace posible el empleo de este electrodo tanto con corriente alterna (CA) como con corriente continua (CC) en polaridad directa o inversa.

 Electrodos con revestimiento básico

El revestimiento de los electrodos básicos está formado por óxidos de hierro, aleaciones ferrosas y sobretodo por carbonatos de calcio y magnesio a los cuales, añadiendo el fluoruro de calcio, se obtiene la fluorita, o sea, un mineral adecuado para facilitar la fusión. Tienen una elevada capacidad de depuración del material base, por lo que se obtienen soldaduras de calidad y con una notable robustez mecánica. Además, estos electrodos soportan elevadas temperaturas de secado, y por lo tanto no contaminan el baño con hidrógeno. La fluorita hace que el arco sea muy inestable: el baño es menos fluido, se producen frecuentes corto circuitos debidos a una transferencia del material de aporte con grandes gotas; el arco debe mantenerse muy corto por la escasa volatilidad del mismo revestimiento; todas estas características hacen necesario que el soldador tenga una buena experiencia. Tienen una escoria dura y difícil de quitar, y debe eliminarse completamente en caso de repasos. Estos electrodos se prestan para reali
zar soldaduras en posición, verticales, por encima de la cabeza, etc...
En lo que se refiere a la corriente a emplear, se aconseja el empleo de generadores de corriente continua (CC) en polaridad inversa. Los electrodos básicos se distinguen por la elevadísima cantidad de material depositado y se adaptan notablemente a la soldadura de juntas de grandes espesores. Son fuertemente higroscópicos y se aconseja mantener estos electrodos en ambientes secos y en cajas bien cerradas; si esto no fuese posible, se aconseja efectuar un nuevo secado del electrodo antes de la utilización.

     Electrodos con revestimiento celulósico
El revestimiento de estos electrodos está formado sobretodo por celulosa integrada con aleaciones ferrosas (magnesio y silicio). El revestimiento gasifica casi completamente, permitiendo de esta manera la soldadura también en posición vertical descendente, lo que no está permitido con otros tipos de electrodo; la elevada gasificación de la celulosa reduce la cantidad de escorias presentes en la soldadura. El elevado desarrollo de hidrógeno (derivado de la especial composición química del revestimiento) hace que el baño de soldadura sea "caliente", con la fusión de una notable cantidad de material base; se obtienen de esta manera soldaduras que penetran en profundidad, con pocas escorias en el baño.
Las características mecánicas de la soldadura son óptimas; el nivel estético es bastante bajo ya que la casi total ausencia de la protección líquida ofrecida por el revestimiento impide una modelación del baño durante la solidificación.
La corriente de soldadura, dada la escasa estabilidad del arco, es normalmente en corriente continua (CC) con polaridad inversa.

En relación a los materiales especiales, como aceros inoxidables, aluminios y sus aleaciones, y fundición, se utilizan electrodos específicos.
Los aceros inoxidables se sueldan en corriente continua (CC) con polaridad inversa; se utilizan electrodos específicos, que se diferencias por la composición metalúrgica del material a soldar (presencia del cromo (Cr) y del níquel (Ni) en porcentajes variables).
El aluminios y las aleaciones ligeras se sueldan en corriente continua (CC) con polaridad inversa. La máquina debe estar dotada de una dinámica de cebado más bien elevada para garantizar el encendido del electrodo.
Se utilizan también en este caso electrodos especiales, que se diferencian por la composición metalúrgica del material a soldar (presencia del magnesio (Mg) y del silicio (Si) en porcentajes variables).
La fundición se suelda en corriente continua (CC) con polaridad inversa; la mayor parte de las estructuras y órganos mecánicos en fundición se obtienen por fusión, por lo tanto la soldadura se usa para corregir posibles defectos de fusión y para reparaciones. Se utilizan electrodos especiales y el material base debe calentarse adecuadamente antes de la utilización.