31.1 Explique lo que significa soldadura de estado sólido.
Soldadura de estado sólido:
La soldadura en estado sólido consiste básicamente en que la unión de dos partes a
soldar se efectúa sin fusión en la interfaz esto quiere decir básicamente que lo existirá
una fase liquida o que el metal no llegara a su punto de fusión en el momento de la
unión.
La unión de estado sólido comprende uno o más de los siguientes fenómenos:
Difusión: transferencia de átomos a través de una interfaz; por ello, la aplicación de
calor externo mejora la resistencia de la unión entre las dos superficies que se están
uniendo, como ocurre en la unión por difusión. El calor se puede generar en forma
interna, por fricción (como se utiliza en la soldadura por fricción), mediante
calentamiento por resistencia eléctrica (como en los procesos de soldadura por
resistencia, como la soldadura por puntos), y de manera externa mediante
calentamiento por inducción (como la soldadura a tope de tubos).
Presión: cuanto mayor sea la presión, más fuerte será la interfaz (como en la unión por
laminación y la soldadura por explosión), donde también ocurre deformación plática en
la interfaz. Se pueden combinar la presión y el calentamiento por resistencia, como en
la soldadura a tope por presión, la soldadura de pernos por presión y alta corriente y la
soldadura de proyección por resistencia.
Movimientos relativos interfaciales: cuando ocurren movimientos entre las
superficies de contacto (superficies de empalme), como en la soldadura ultrasónica,
incluso las amplitudes muy pequeñas pueden alterar las superficies coincidentes,
rompiendo cualquier película de óxido y generando superficies nuevas y limpias,
mejorando así la resistencia de la unión.
Para poder dar una explicación más completa sobre lo que significa la soldadura en
estado sólido podemos hacer una comparación con la soldadura por fusión donde
podemos ver que existen diferencias significativas en cuanto a los fenómenos que se
producen como también a los principios básicos.
Soldadura por fusión:
La soldadura por fusión se define como la fusión conjunta y coalescencia de
materiales por medio de calor, comúnmente provisto por medios químicos o eléctricos.
Pueden utilizarse o no metales de aporte. La soldadura por fusión comprende los
procesos de soldadura. La unión soldada sufre importantes cambios metalúrgicos y
físicos, que a su vez tienen un efecto importante en las propiedades y el desempeño del
componente o la estructura soldada.
31.2 ¿Qué es la soldadura en frío? ¿Por qué se llama así?
En la soldadura en frío (CW, por sus siglas en inglés), se aplica presión a las piezas de
trabajo mediante dados o rodillos. Debido a que implica deformación plástica, es
necesario que cuando menos una (pero de preferencia las dos) de las partes
coincidentes sea dúctil.
Antes de soldar, la interfaz se desengrasa, se cepilla con un cepillo de alambre y se
limpia a fin de retirar restos de óxidos. La soldadura en frío puede utilizarse para unir
piezas de trabajo pequeñas fabricadas con metales suaves y dúctiles. Las aplicaciones
incluyen alambre como materia prima y conexiones eléctricas. Durante la unión de dos
metales disímiles que son mutuamente solubles, se pueden formar compuestos
intermetálicos frágiles (sección 4.2.2), que producirán una unión débil y frágil. Un
ejemplo se presenta en la unión del aluminio y el acero, donde se forma un compuesto
intermetálico frágil en la interfaz. La mejor resistencia de una unión se obtiene con dos
materiales similares.
31.3 ¿Cuáles son las superficies de empalme en los procesos de soldadura de
estado sólido? ¿Qué significan?
Un empalme es el redondeo de una esquina interior o exterior que se forma en la
intersección de dos superficies.
Una superficie de empalme típica entre dos superficies intersecantes.
Nota: Un empalme de radio constante puede por tanto mecanizarse en una única
pasada con una herramienta redondeada del mismo radio.
Nota: Una superficie de empalme se ajusta exactamente a ambas superficies (dentro de
la tolerancia), incluso cuando cada superficie tiene una doble curvatura (como se ve en
la siguiente imagen).
Puede genera un empalme cuando dos superficies no se intersecan. La única condición
es que si se desfasan con el radio del empalme, se intersequen.
31.4 ¿Cuál es el principio básico de (a) la soldadura ultrasónica, y (b) la unión por
difusión?
Soldadura ultrasónica.
Durante la soldadura ultrasónica de metales, ocurre un proceso complejo que sufre de
activa participación de las fuerzas estáticas, fuerzas de cizalladura oscilante y un
aumento de la temperatura moderada en el área de soldadura. La magnitud de estos
factores depende del grosor de las piezas, su estructura de superficie, y sus propiedades
mecánicas.
Las piezas se colocan entre un elemento de la máquina fija, es decir, el yunque y el
sonotrodo, que oscila horizontalmente durante el proceso de soldadura a alta frecuencia
(normalmente 20 o 35 o 40 kHz)
La frecuencia de oscilación más comúnmente utilizada (frecuencia de trabajo) es de 20
kHz. Esta frecuencia es superior a las audibles para el oído humano y también permite
el mejor uso posible de la energía. Para los procesos de soldadura que requieren sólo
una pequeña cantidad de energía, una frecuencia de trabajo de 35 o 40 kHz puede ser
utilizada.
Unión por difusión.
Es un proceso en estado sólido obtenido mediante la aplicación de calor y presión en
medio de una atmósfera controlada con un tiempo lo suficientemente necesario para
que ocurra la difusión o coalescencia. Dicha coalescencia se lleva a cabo mediante una
difusión en estado sólido.
El proceso de difusión es utilizado para unir metales de misma o diferente composición,
para la obtención de difusión con metales de diferente composición se suele introducir
con frecuencia entre los metales a unir una pequeña capa de relleno como por
ejemplo níquel, para promover la difusión de los dos metales base.
Este proceso se lleva a cabo en tres procedimientos:



Hace que las dos superficies se suelden a alta temperatura y presión, aplanando
las superficies de contacto, fragmentando las impurezas y produciendo un área
grande de contacto de átomo con átomo.
Una vez obtenidas las superficies lo suficientemente comprimidas a
temperaturas altas, los átomos se difunden a través de los límites del grano, este
paso suele suceder con mucha rapidez aislando los huecos producidos por la
difusión en los límites del grano.
Por último se eliminan por completo los huecos mencionados en el segundo
paso, produciéndose una difusión en volumen, la cual es muy lenta respecto de
la anterior.
31.5 ¿Qué ventajas tiene la soldadura por fricción sobre otros métodos descritos
en éste y en el capítulo precedente?
La soldadura por fricción se puede utilizar para unir una amplia variedad de materiales,
en la inteligencia de que uno de los componentes tiene alguna simetría rotacional.
Mediante este método es posible unir las partes sólidas o tubulares con una buena
resistencia en la unión. Así se han unido con éxito barras sólidas de acero de hasta 100
mm (4 pulgadas) de diámetro y tubos de hasta 250 mm (10 pulgadas) de diámetro
exterior.
Las máquinas para soldadura por fricción son totalmente automáticas y la habilidad
requerida del operador es mínima, una vez que se han ajustado en forma apropiada los
ciclos individuales de tiempo para la operación completa.
El movimiento radial hacia fuera del metal caliente en la interfaz empuja los óxidos y
otros contaminantes fuera de ésta a diferencia de los demás métodos que hay que
asegurarse continuamente de evitar que caigan contaminantes dentro del cordón de
soldadura.
Las soldaduras FSW son de alta calidad, tienen poros mínimos y una estructura
uniforme del material. La soldadura se produce con una baja alimentación de calor y,
por lo tanto, con poca distorsión y pequeños cambios microestructurales. No se
requieren gases protectores o limpieza superficial.
31.6 Describa las ventajas y limitaciones de la soldadura por explosión.
Ventajas
En la soldadura por explosión se aplica presión detonando una capa de explosivo que
se ha colocado sobre uno de los componentes a unir, llamado aleta. Las presiones de
contacto desarrolladas son extremadamente altas y la energía cinética de la placa que
golpea al componente coincidente genera una interfaz ondulada.
La aleta se coloca en ángulo y cualquier película de óxido presente en la interfaz se
rompe y es expulsada de ésta; en consecuencia, la resistencia de la soldadura por
explosión es muy alta.
Es particularmente adecuado para revestir una placa o planchón con un metal distinto.
Es posible unir los tubos a los orificios en las placas de los cabezales de calderas e
intercambiadores de calor colocando el explosivo dentro del tubo; la explosión expande
el tubo.
Limitaciones
La soldadura por explosión es peligrosa, por lo que requiere un manejo seguro por
personal bien capacitado y con experiencia.
31.7 Describa el principio de los procesos de soldadura por resistencia.
El principio de la soldadura de estado sólido se demuestra mejor con el ejemplo
siguiente. Si dos superficies limpias se ponen en contacto atómico una con otro bajo
suficiente presión, forman enlaces entre ellas y producen una unión. Para formar una
unión fuerte, es fundamental que la interfaz carezca por completo de películas de óxido,
residuos, fluidos para el metalformado, otros contaminantes, e incluso capas de gas
adsorbido.
31.8 ¿Qué tipo de productos son adecuados para la soldadura de pernos? ¿Por
qué?
Los productos adecuados para la soldadura de pernos son los siguientes:
Por qué presenta un calentamiento localizado y durante un periodo muy corto es una de
las ventajas cruciales de la tecnología de soldadura de pernos. Por consiguiente los
cambios en el material de la pieza a soldar se reducen al mínimo.






Para pernos de soldadura de M3 a M10 fabricados de acero, acero inoxidable,
aluminio y latón.
Recomendada para la soldadura de chapas de espesor fino con un grosor
mínimo de 0,5 mm.
Sin procesos de taladrado, roscado, pegado, remachado o punzonado
Sin decoloración por la cara vista al soldar en chapas de espesor fino.
Sin la debilitación de la pieza a soldar que normalmente se produce como
consecuencia de la perforación o punzonado.
Los puntos de la soldadura sólo tienen que ser accesibles por un lado.






Uniones totalmente herméticas en tanto que no requieren la realización de
agujeros.
Alta productividad como consecuencia de la corta duración de los ciclos de
soldadura.
Tecnología rentable de sujeción.
No se necesita la protección del baño de fusión debido al ciclo de soldadura
extremadamente corto de 1 - 3 ms.
Diseñados especialmente para aplicaciones en las que se requiera un acabado
decorativo sobre paneles vistos.
Apenas alguna salpicadura de soldadura.
31.9 ¿Cuál es la ventaja de la soldadura por fricción lineal sobre la soldadura por
fricción e inercia?
Soldadura por fricción lineal.
En un desarrollo posterior de la soldadura por fricción, la interfaz de los dos
componentes a unir se somete a un movimiento alternativo lineal, en lugar de un
movimiento rotatorio como es la soldadura por fricción e inercia y las ventajas que tiene
sobre la soldadura por fricción e inercia son:
 En la soldadura por fricción lineal, no es necesario que los componentes tengan
secciones transversales circulares o tubulares.
 El proceso es capaz de soldar componentes cuadrados o rectangulares (así
como partes redondas) fabricadas con metales o plásticos.
 Se pueden soldar exitosamente diversas partes metálicas con secciones
transversales rectangulares de hasta 50 mm X 20 mm.
 puede llegar a emplearse más que todo en la industria aeronáutica y espacial
esto se debe a que es el método más efectivo para unir materiales muy difíciles
como el titanio y el níquel, además también se emplea en la industria automotriz
y esto debido a alta confiabilidad que se ve en las piezas soldadas
31.10 Describa cómo funciona la soldadura a tope por alta frecuencia.
Primeramente, se utiliza en su mayoría para la fabricación de tuberías donde la plancha
que formara el tubo se une por las orillas por donde se hace circular la corriente, esta
misma calienta las orillas haciendo posible la unión.
Juntamente se las hace pasar por rodillos el cual ejerce una fuerza y termina uniéndolas,
posteriormente se puede recortar cualquier tipo de rebaba que haya formado.
Generalmente funciona con una corriente de alta frecuencia por eso el nombre, hasta
un máximo aproximado de 450 kHz.
31.11 Explique las similitudes y diferencias entre los procesos de unión descritos
en este capítulo y los presentados en el capítulo 30.
Procesos capítulo 30
Soldadura con oxígeno y
combustible gaseosos
Procesos de soldadura por
arco:
electrodo no consumible
Procesos de soldadura por
arco:
electrodo consumible
Soldadura por haz de
electrones
Procesos capítulo 31
Soldadura en frío y unión por
laminación
Soldadura por rayo láser
Soldadura por explosión
Soldadura ultrasónica
Soldadura por fricción
Soldadura por resistencia
Similitudes





Ambos procesos consisten en la unión de dos miembros
Ambos procesos son portátiles y flexibles
Ambos procesos trabajan con la mayoría de los metales
Ambos procesos tienen una buena precisión
La mayoría de los procesos de ambos capítulos sean automatizado mediante el
uso de la robótica, los sistemas de visión, sensores y controles adaptables y por
computadora para reducir el costo y aumentar la consistencia, la confiabilidad en
la calidad de la soldadura y la productividad.
Diferencias



Los procesos de soldadura que se describen en el capítulo 30 implican la fusión
parcial y la unión entre dos miembros mientras que en el capítulo 31 se describen
los procesos de soldadura de estado sólido, en los que la unión se efectúa sin
fusión en la interfaz de las dos partes a soldar.
A diferencia de los procesos de soldadura por fusión descritos en el capítulo 30,
no existe una fase líquida o fundida en la unión.
La unión de estado sólido comprende uno o más de los siguientes fenómenos:
Difusión: transferencia de átomos a través de una interfaz; por ello, la aplicación
de calor externo mejora la resistencia de la unión entre las dos superficies que
se están uniendo, como ocurre en la unión por difusión. El calor se puede
generar en forma interna, por fricción (como se utiliza en la soldadura por
fricción), mediante calentamiento por resistencia eléctrica (como en los procesos
de soldadura por resistencia, como la soldadura por puntos), y de manera
externa mediante calentamiento por inducción (como la soldadura a tope de
tubos).
Presión: cuanto mayor sea la presión, más fuerte será la interfaz (como en la unión por
laminación y la soldadura por explosión), donde también ocurre deformación plática en
la interfaz. Se pueden combinar la presión y el calentamiento por resistencia, como en
la soldadura a tope por presión, la soldadura de pernos por presión y alta corriente y la
soldadura de proyección por resistencia.
Movimientos relativos interfaciales: cuando ocurren movimientos entre las
superficies de contacto (superficies de empalme), como en la soldadura ultrasónica,
incluso las amplitudes muy pequeñas pueden alterar las superficies coincidentes,
rompiendo cualquier película de óxido y generando superficies nuevas y limpias,
mejorando así la resistencia de la unión.


Las soldaduras por fusión realizadas sin agregar metales de aporte se
denominan soldaduras autógenas.
la soldadura por fusión se define como la fusión y coalescencia de materiales
mediante calor. Se pueden usar metales de aporte (que son metales agregados
a la zona de soldadura durante la operación).
31.12 Explique las razones por las que se desarrollaron los procesos descritos en
este capítulo.
La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos
materiales, usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas
son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal
o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al
enfriarse, se convierte en una unión fija. A veces la presión es usada conjuntamente con
el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la
soldadura blanda y la soldadura fuerte, que implican el derretimiento de un material de
bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir
las piezas de trabajo.
La tecnología de la soldadura avanzó rápidamente durante el principio del siglo XX
mientras que la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial condujeron la
demanda de métodos de junta confiables y baratos. Después de las guerras, fueron
desarrolladas varias técnicas modernas de soldadura. Hoy en día, la ciencia continúa
avanzando. La soldadura robotizada está llegando a ser más corriente en las
instalaciones industriales.
Las aleaciones de titanio de alta resistencia son de gran interés en la construcción de
estructuras y componentes que requieran un peso mínimo, especialmente en el sector
aeronáutico. Para aplicaciones de alto rendimiento se requiere de una mayor
combinación de dureza y resistencia, y por esta razón se han desarrollado los procesos
de soldadura en estado sólido
31.13 Describa sus observaciones en relación con la figura 31.17c y d.
Este impacto engancha mecánicamente las dos superficies (fig. 31.17c y d), de manera
que también ocurre una soldadura por presión mediante deformación plástica. La aleta
se coloca en ángulo y cualquier película de óxido presente en la interfaz se rompe y es
expulsada de ésta; en consecuencia, la resistencia de la soldadura por explosión es muy
alta.
En las siguientes figuras podemos ver en la (c) la sección transversal de unión soldada
por explosión: titanio (arriba) y acero al bajo carbono (abajo). (d) Aleación hierro-níquel
(arriba) y acero al bajo carbono (abajo).
31.14 Le preocuparía el tamaño de los cordones de soldadura mostrados en la
figura 31.16. Explique su respuesta.
Los procesos de soldadura por resistencia descritos hasta ahora suelen emplear un
transformador eléctrico para satisfacer los requerimientos de potencia. Sin embargo,
alternativamente, la energía eléctrica para la soldadura se puede almacenar en un
capacitor. La soldadura por percusión (PEW, por sus siglas en inglés) utiliza esta última
técnica, en laque la potencia se descarga en un periodo de 1 a 10 milisegundos para
desarrollar un calor elevado localizado en la unión. Este proceso es útil donde debe
evitarse el calentamiento de los componentes adyacentes a la unión, como en los
ensambles electrónicos y alambres eléctricos.
En la imagen podemos observar el tamaño relativo de los cordones de soldadura
obtenidos mediante arco de tungsteno y por soldadura por haz de electrones o por rayo
láser.
31.15 Discuta los factores que influyen en la resistencia de un componente (a)
unido por difusión, y (b) soldado en frío.
Soldado en frio.
Una de los aspectos que influyen en el soldado en frio es la limpieza esto que quiere
decir, que es de vital importancia que la interfaz carezca de películas de oxido,
residuos, fluidos u otros contaminantes esto se debe controlar por el hecho que en
este tipo de soldadura no existirá algo como una atmosfera protectora como en los tipos
de soldadura por difusión.
La presión es otro factor que podría influir en este proceso pero este es más fácil de
controlar porque únicamente depende de la maquinaria.
Unión por difusión.
Estos procesos de soldadura dependen en su mayoría del calor que se generara al
momento de realizar el soldado las variables que actúan son: la velocidad de suministro
de y la temperatura a la que se elevó esta zona.
Además de los factores metalúrgicos (como el tamaño original y la orientación del grano,
y el grado de trabajo en frío previo), las propiedades físicas (entre ellas el calor
específico y la conductividad térmica de los metales) también afectan el tamaño y las
características de esta zona.
La resistencia y dureza de la zona afectada por el calor dependen en parte de la forma
en que se desarrollaron la resistencia y dureza originales del metal base antes de la
soldadura.
El calor que se aplica durante el proceso recristaliza los granos alargados del metal
base, trabajado en frío. Los granos que se encuentran lejos del metal de soldadura se
recristalizan como granos finos, equiaxiales; en cambio, los granos cercanos al metal
de soldadura se someten a temperaturas elevadas por un periodo más largo. En
consecuencia, adquieren un tamaño mayor (crecimiento del grano) y esta región se hace
más blanda y de menor resistencia. La unión será más débil en la zona afectada por el
calor.
Los efectos del calor en la HAZ para las uniones efectuadas con metales diferentes y
con aleaciones reforzadas mediante otros métodos son tan complejos que quedan fuera
del alcance de este libro. Los detalles se pueden encontrar en las referencias más
avanzadas que se relacionan en la bibliografía al final de este capítulo. Debido a la
historia de los ciclos térmicos y los cambios microestructurales que se presentan, una
unión soldada puede desarrollar diversas discontinuidades. Las discontinuidades de
la soldadura también se pueden originar por la aplicación inadecuada o descuidada de
las técnicas de soldadura o por una capacitación deficiente del operador. En la siguiente
sección se indican las discontinuidades importantes que afectan la calidad de la
soldadura.
31.16 Describa las fuentes de calor para los procesos descritos en este capítulo.
Soldadura ultrasónica
El movimiento oscilatorio se transmite a la parte de trabajo superior mediante un
sonotrodo que está acoplado a un transductor ultrasónico, Este dispositivo convierte la
energía eléctrica en un movimiento vibratorio de alta frecuencia. Las frecuencias
comunes empleadas en la USW son de 15 a 75 Khz, y las amplitudes varían de 0.18 a
0.13mm. Las presiones de sujeción son mucho menores que las utilizadas en la
soldadura en frío y producen una deformación plástica importante entre las superficies.
Bajo estas condiciones, los tiempos de soldadura son menores a 1 segundo.
Soldadura por fricción
El principio de funcionamiento consiste en que la pieza de revolución gira en un
movimiento de rotación fijo o variable alrededor de su eje longitudinal y se asienta sobre
la otra pieza. Cuando la cantidad de calor producida por rozamiento es suficiente para
llevar las piezas a la temperatura de soldadura, se detiene bruscamente el movimiento,
y se ejerce un empuje, el cual produce la soldadura por interpenetración granular. En
ese momento se produce un exceso de material que se podrá eliminar fácilmente con
una herramienta de corte, ya que todavía se encontrará en estado plástico.
Soldadura por fricción e inercia
La energía cinética almacenada en el volante se disipa en forma de calor por fricción
para producir la coalescencia entre las superficies empalmantes.
Soldadura por fricción lineal.
La soldadura por fricción lineal es un proceso de unión en estado sólido y sin aporte de
material, que consiste en rozar un componente sobre la superficie del otro al utilizar un
movimiento lineal oscilatorio. Este movimiento se produce normalmente utilizando
pequeñas distancias de recorrido del orden de 1-3mm y a alta frecuencia (25-100Hz).
Ello genera un calor por fricción en el plano de contacto, y por consiguiente se genera
un estado plástico en un cierto volumen de material.
Soldadura por fricción y agitación.
En la soldadura por fricción convencional, el calentamiento de las interfaces se logra
mediante fricción por frotamiento entre dos superficies en contacto.
Soldadura por resistencia
La soldadura por resistencia, SR (en inglés resistancewelding, RW), es un grupo de
procesos soldadura por fusión que utiliza una combinación de calor y presión para
obtener una coalescencia.
Soldadura de puntos por resistencia
Los materiales usados para los electrodos en la SPR consisten en dos grupos
principales: 1) aleaciones basadas en cobre. Los electrodos son usados de cobre,
porque, comparado con la mayoría de los metales, el cobre tiene una resistencia
eléctrica más baja y una conductividad térmica más alta, esto asegura que el calor será
generado en la pieza de trabajo y no en los electrodos 2) compuestos de metales
refractarios, tales como combinaciones de cobre y tungsteno. El segundo grupo tiene
una mayor resistencia al desgaste. Igual que en la mayoría de los procesos de
manufactura, las herramientas para la soldadura de puntos se desgastan gradualmente
con el uso.
Soldadura de costura por resistencia
Mediante el uso de una fuente de potencia de CA continua, los rodillos conductores
eléctricos producen una soldadura por puntos cada que la corriente alcanza un nivel
suficientemente elevado en el ciclo de la CA. Con una frecuencia elevada o una
velocidad transversal lo suficientemente lenta, en realidad estos puntos de soldadura se
traslapan y forman una costura continua, que produce una unión hermética a líquidos y
gases.
Soldadura por resistencia de alta frecuencia
Es un proceso un proceso en el cual se usa una corriente alterna de alta frecuencia para
el calentamiento, seguido de la aplicación rápida de una fuerza de recalcado para
producir coalescencia. Cuando las superficies empalmantes se han calentado a una
temperatura conveniente abajo del punto de fusión, se aumenta la fuerza que presiona
a las partes una contra otra para producir el recalcado y la coalescencia en la región de
contacto.
Soldadura a tope por presión
El calentamiento en la UW se obtiene completamente mediante resistencia eléctrica
generada en las superficies que hacen contacto; no se producen arcos eléctricos.
Soldadura por percusión
El calentamiento se obtiene rápidamente a través de las veloces descargas de energía
eléctrica entre las dos superficies que se van a unir, para continuar con la percusión
inmediata de una parte contra la otra para formar la soldadura
Soldadura por explosión
Al momento de la explosión la placa de revestimiento alcanza una velocidad de entre
250 a 500 m/s y una velocidad de colisión de 1500 a 3500 m/s, esto es un 120% de la
velocidad del sonido, por otro lado el ángulo de choque varía entre 5° y 20°. Con
respecto a los explosivos utilizados, estos se ubican en la parte superior de la superficie
del material con el cual se revestirá la placa base, los explosivos se utilizan de forma
granular o líquidos. Las empresas encargadas de este tipo de soldadura utilizan varias
mezclas de explosivos para lograr una gran gama de detonaciones dependiendo del
material que deseen soldar, dentro de estos explosivos utilizados también se pueden
encontrar algunos comerciales como por ejemplo la Dinamita, Amatol y NCN.
Unión por difusión
La soldadura por difusión (difusión welding, DFW) es un proceso de unión en estado
sólido resultado de la aplicación de calor y presión, por lo general en una atmósfera
controlada y durante un tiempo suficiente para que ocurra la difusión y la coalescencia.
Las temperaturas son bastante menores que los puntos de fusión de los metales a unir
y la deformación plástica en la superficie es mínima.
Los dos materiales se deben presionar simultáneamente, a una temperatura por lo
general entre el 50 y el 70% del punto de fusión.
31.17 Comente la viabilidad de aplicar soldadura por explosión en el ambiente
fabril.
La soldadura por explosión es peligrosa, por lo que requiere un manejo seguro por
personal bien capacitado y con experiencia. Además, que se ve afectada por el espacio
y tiempo. El espacio que debe tener la instalación de una cámara para que la soldadura
por explosión debe ser grande y estar como se vio en los videos debajo de grandes
Cantidades de arena o tierra por eso es conveniente que la soldadura por explosión no
se lleve a cabo en un ambiente fabril.
Camara para soldadura por explosion
Otro aspecto a considerar es que la soldadura por explosión es que general gases y
polvo que evitan que los operarios y trabajadores puedan entrar a la cámara para poder
extraer la nueva placa soldada hasta después de 18 hrs.
Considerando esto la soldadura por explosión no es viable para un ambiente fabril ya
que tiene que estar alejada de todo tipo de equipos de manufactura y también de
personal fabril.
31.18 ¿Se puede aplicar el proceso de unión por rodillos a varias configuraciones
de partes? Explique su respuesta.
La soldadura por rodillo también conocida como soldadura de costura en la que se
produce una serie de soldaduras de puntos traslapadas por medio de electrodos
rotatorios, haciendo girar la pieza de trabajo, o por ambos métodos. Así que tiene una
gran gama de configuraciones a la que puede ser aplicada. Ejecución de una
soldadura longitudinal en lámina metálica o en tubo.
El rodillo superior gira, generalmente, gracias a una fuerza motriz y el inferior, que va
montado sobre un eje, gira libremente. Después de sujetar el material con los rodillos,
se conecta la corriente y la soldadura se efectúa según la línea generatriz de los rodillos.
La soldadura puede ser continua o intermitente. Para soldar (con intervalos) se emplean
interruptores de corriente. La soldadura intermitente asegura una alta calidad de la unión
soldada, sin embargo, la unión es de peor pureza que la de la soldadura continua.
31.19 ¿Por qué la unión por difusión es un proceso atractivo de fabricación
(cuando se combina con el formado superplástico de láminas metálicas)? ¿Tiene
alguna limitación?
Se pueden fabricar estructuras de láminas metálicas mediante la combinación de la
unión por difusión con el formado superplástico En la figura se muestran estructuras
típicas en las que algunas láminas, por lo general planas, se unen por difusión y se
forman.
Después de la unión por difusión de las áreas seleccionadas en las láminas, se dilatan
en un molde las regiones no unidas (bloqueadas) por medio de aire o fluido a presión.
Estas estructuras son delgadas y tienen grandes relaciones de rigidez a peso, de ahí
que sean muy útiles en aeronaves y aplicaciones aeroespaciales. Este proceso mejora
la productividad al eliminar el número de partes en una estructura, sujetadores
mecánicos, mano de obra y costo.
Produce partes con buena precisión dimensional y con esfuerzos residuales bajos.
Desarrollada por primera vez en la década de 1970, en la actualidad esta tecnología
está muy avanzada para estructuras de titanio y aluminio (que suelen utilizar Ti-6Al-4V
y 7475-T6, respectivamente) y diversas aleaciones para aplicaciones aeroespaciales.
Este proceso cuenta con limitaciones
Una de estas es que este método de unió se basa en la ductilidad de ,los metales solo
se aplica a metales extremadamente dúctiles debido a que se obtiene esas formas casi
acabadas debido a su deformación plástica
Solo se puede usar este proceso con materiales superclásicos debido a que un material
superclásico es un material con gran ductilidad
31.20 Describa las características de un botón de soldadura. ¿De qué depende su
resistencia?
Estas son las características de un botón de soldadura:





Es un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión del metal base
a soldar, se considera un proceso en el cual los electrodos utilizados no son
consumibles, además no se necesita material de aporte para que se produzca la
unión entre las dos piezas, se considera un tipo de soldadura rápida, limpia y
fuerte.
Se aplica presión hasta que se corta la corriente y la soldadura ha solidificado.
Los electrodos suelen fabricarse con aleaciones de cobre y deben tener
suficiente conductividad eléctrica y resistencia en caliente para mantener su
forma.
Se puede realizar mediante un solo par de electrodos o por múltiples pares de
electrodos y la presión requerida se provee por medios mecánicos o neumáticos.
La forma y las condiciones de la superficie de la punta del electrodo y la
capacidad de acceso al sitio son factores importantes en la soldadura por puntos.

Se utilizan varias formas de electrodos para soldar áreas por puntos a las que
es difícil tener acceso.
La soldadura de botón depende del control exacto y la sincronización de la
corriente y de la presión.
31.21 Liste algunos productos que se puedan fabricar mediante procesos de
soldadura por resistencia.

Carrocerías de autos en general la soldadura por puntos es muy utilizada en la
industria automotriz

Calaminas para techos

Tubos para escape de autos

En general para todo tipo de chapas metálicas o unión de laminas
31.22 Dé algunas razones por las que suele utilizarse la soldadura por puntos en
las carrocerías automotrices y en artículos domésticos.
Este tipo de soldadura es muy fácil de realizar.
Se puede realizar desde una simple unión (botón de soldadura) a la vez se pueden
realizar múltiples de estos al mismo tiempo.
Múltiples pares
de electrodos.
Como solo puede unir planchas de 6 a 10 mm esto funcionara adecuadamente para
soldar varios objetos que solo necesiten un botón de soldadura.
La misma idea se aplicara al unir las partes hechas en planchas metálicas del automóvil
así es como se puede unir toda la estructura.
También se cuenta con varios tipos de electrodos (formas) que facilitan la soldadura en
lugares de difícil acceso, además este proceso tiene una automatización muy elevada
lo que favorece a la producción de automóviles que necesitan un trabajo continuo por la
producción en cadena que presenta.
31.23 Explique la importancia de la magnitud de la presión aplicada mediante los
electrodos durante una operación de soldadura por puntos.
Es muy importante la presión en la soldadura, porque con la fuerza aplicada llegamos a
cortar la corriente para que este se solidifique, en caso de que no se le aplique la fuerza
necesaria este no llegaría a cortarse la corriente y tampoco llegaría solidificarse.
Además, que es necesario un control y una sincronización de corriente y una presión
correcta para realizar la soldadura.
También podemos decir que las presiones excesivamente bajas son consecuencia de
una forja deficiente además de altas resistencias de contacto produciendo salpicaduras,
proyecciones, cráteres y pegaduras. Por el contario, una presión excesivamente alta
puede producir una expulsión del metal fundido y una disminución de la resistencia,
además de esto también puede producir, una baja resistencia de contacto, huellas
profundas en la chapa, partículas de materiales de electrodo desprendidas y una
deformación plástica de los elementos.
31.24 Sugiera algunas aplicaciones para (a) soldadura a tope por presión; (b)
soldadura de pernos, y (c) soldadura por percusión.
Proceso de soldadura
Soldadura a tope por presión
Aplicaciones
El proceso de soldadura a tope por
presión es adecuado para la unión de
láminas extremo con extremo, u orilla
con orilla, de metales similares o
disímiles de 0.2 mm a 25 mm de
espesor (0.01 a 1 pulgada), y para la
unión a tope de barras de 1 mm a 75
mm (0.05 a 3 pulgadas) de diámetro.
Las secciones más delgadas tienden
a pandearse bajo la fuerza axial
aplicada durante la soldadura.
También se pueden soldar a tope por
presión anillos. Asimismo, se puede
utilizar este proceso para reparar
hojas rotas de sierras de banda con el
uso de soportes que se montan sobre
la estructura de la sierra banda. El
proceso de soldadura a tope por
presión se puede automatizar para
lograr operaciones reproducibles de
soldadura.
Las
aplicaciones
características son la unión de tubos
y de formas tubulares para muebles y
ventanas metálicas. También se usa
para soldar los extremos de láminas o
rollos de alambre en los molinos de
laminación de operación continua y
en la alimentación de equipo para
estirado de alambre
Es similar a la soldadura a tope por
Soldadura de pernos por presión y alta presión. El perno (que puede ser una
parte pequeña, o más comúnmente,
corriente
una barra roscada, un colgante o una
manija) Las aplicaciones típicas de la
soldadura ya descrita incluyen las
carrocerías automotrices, tableros
eléctricos y construcción de barcos;
se utiliza además en la construcción
de edificios.
La soldadura por percusión utiliza
esta última técnica, en la que la
potencia se descarga en un periodo
de 1 a 10 milisegundos para
desarrollar
un
calor
elevado
Soldadura por percusión
localizado en la unión. Este proceso
es útil donde debe evitarse el
calentamiento de los componentes
adyacentes a la unión, como en los
ensambles
electrónicos
y
alambres eléctricos.
31.25 Analice la necesidad y el papel de los soportes fijos para sujetar piezas de
trabajo en las operaciones de soldadura descritas en este capítulo.
Para poder ver si es necesario un soporte debemos tener en cuenta primeramente que
tipo de soldadura estamos usando para desacuerdo a ello por definir si es necesario un
soporte en la mayoría de los casos si se lo necesita porque en es muy necesario para
poder soldar pero esto a su vez no nos benefició ya que en ciertos casos nos perjudica
en vez de ayudarnos la soldadura a mano es una de las que no requiere un soporte
extra del que esta de bajo de pieza soldada dónde e lo que lo hace más sencillo de
soldar.
31.26 Revise la figura 31.4 y explique por qué se desarrollan esas formas
particulares de zona de fusión en función de la presión y la velocidad. Comente la
influencia de las propiedades de los materiales.
Al inspeccionar las zonas de fusión en la figura 31.4, es obvio que las fuerzas y
velocidades más altas dan como resultado zonas de fusión más pronunciadas. Las
propiedades relevantes del material son la resistencia a temperaturas elevadas y
propiedades físicas como la conductividad térmica y el calor específico. Debido a que
todos los materiales se ablandan a temperaturas elevadas, cuanto más caliente es la
interfaz, más pronunciada es la zona de fusión. se toma en cuenta también que se puede
obtener una zona uniforme con el control adecuado de los parámetros más importantes.
31.27 Discuta sus observaciones relativas a los lineamientos de diseño de
soldaduras ilustrados en la figura 31.14d y e.
Se tiene que tomar en cuenta las dimensiones de la pieza que se soldara, en la imagen
se puede mostrar la forma deficiente en la cual las dos piezas tienen distinta forma
transversal eso es lo que se tiene que evitar a la hora de soldar, será complicado casi
imposible que esto suceda solo se terminara dañando ambas piezas.
Como se puede observar en la forma eficiente ambas piezas tienen una área transversal
idéntica esto posibilitara la soldadura y evitara fallas como el pandeo de una de las
piezas.
31.28 ¿Se puede soldar por fricción si una de las piezas a soldar no es circular?
Explique y dé algunos ejemplos
La soldadura por fricción es aquella en la que dos piezas (metales) a unir giran una
en relación con la otra aplicando una fuerza de alta presión de una de las piezas
contra la otra. Este movimiento crea fricción (rozadura o frotamiento) entre las dos
piezas calentando los materiales en las superficies de contacto hasta que se
completa el ciclo de soldadura. La rotación de la pieza giratoria la produce una
máquina.
El proceso de soldadura por fricción obtiene el calor para la unión por medio de las dos
piezas y de la resistencia causada por el movimiento de una pieza contra la otra pieza
fija bajo una presión extrema. Por ejemplo, el calor de fricción creado en el acero esta
generalmente entre los 900 y los 1300 grados centígrados. Una vez que se alcanza la
temperatura adecuada, se aplica cada vez más fuerza de presión externa hasta que las
piezas
forman
una
junta
de
soldadura
permanente.
Es un proceso de unión de metales en estado sólido capaz de unir muchos metales
y combinaciones de metales. En la mayoría de los metales, las soldaduras producidas
por el proceso son completamente resistentes y repetibles. Esta tecnología fue
desarrollada a principios de los años 60 por Caterpillar Tractor Company y lleva
utilizándose en los Estados Unidos y Europa durante más de 50 años.
31.29 ¿Podría el proceso mostrado en la figura 31.12 aplicarse también a formas
de partes diferentes de las redondas? Explique su respuesta y dé ejemplos
específicos.
No es posible aplicar a formas diferentes de las redondas, este proceso es sola mete
para piezas redondas, además que las herramientas están diseñadas para realizar el
doblado de formas redondas.
Mediante esta operación se puede formar secciones estructurales soldando las almas y
alas fabricadas con piezas largas y planas. También es posible fabricar tubos y tuberías
espirales, tubos aletados para intercambiadores de calor y ruedas para neumáticos por
medio de estas técnicas.
31.30 ¿Qué aplicaciones serían adecuadas para el proceso de soldadura por
puntos por rodillos mostrado en la figura 31.11?
Las aplicaciones adecuadas para el proceso de soldadura por puntos por rodillo son las
siguientes:


Este proceso se utiliza para producir láminas metálicas soldadas a la medida.
El proceso RSEW se utiliza para efectuar la costura longitudinal (lateral) de las
latas para productos domésticos, silenciadores o “mofles”, tanques para
gasolina.

También puede realizarse revestimientos con acero inoxidable para aleaciones
medias o bajas para conseguir resistencia a la corrosión, la fabricación de tiras
bimetálicas para medir la temperatura y la producción de monedas acuñadas.
31.31 Investigue en la bibliografía técnica disponible sobre soldadura por fricción
y elabore una tabla de los metales similares y disímiles, así como de los materiales
no metálicos que se pueden soldar por fricción.
Cada material tiene diferentes propiedades y por lo cual es necesario aplicar diferentes
magnitudes en presión, tiempo y velocidad, por esto, es necesario conocer y manipular
estos parámetros para asegurar una buena unión y repetitibilidad del proceso.
Para comprobar y conocer los resultados obtenidos en las pruebas de unión, se utilizan
ensayos metalográficos, esto que quiere decir de alguna u otra forma la soldabilidad del
material dependerá de los ambientes y capacidad de trabajo.
Algunos metales que se pueden soldar bajo ciertas condiciones:
31.32 ¿Podrían fabricarse las partes soldadas por proyección y mostradas en la
figura 31.13 por cualquiera de los procesos descritos en otros capítulos de este
libro? Explique su respuesta.
No es posible fabricar esta pieza por los procesos anteriores, esto es porque en la
imagen vemos que son barras que luego se van a unir por el proceso de proyección, por
el meto fundición sería demasiado costoso realizas l molde además de que
presenciaríamos de puchas partes sin llenado en caso de que las barras sean de aun
diámetro muy pequeño, por la forja seria imposibles, por este proceso no podemos unir
las barras con solo golpes, se necesita de un electrodo más para la unión, por el proceso
de laminado solo llegaríamos a obtener las barrillas, pero no podemos realizas la unión
de una con otra, en conclusiones el proceso más adecuado es el de soldadura por
proyecciones.
31.33 Explique la diferencia entre la soldadura de costura por resistencia y la
soldadura por resistencia por puntos.
La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos piezas
de un material, (generalmente metales otermoplásticos), usualmente logrado a través
de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo, se puede
agregar un material de aporte (metal o plástico), que al fundirse forma un charco de
material fundido entre las piezas a soldar (el baño de soldadura) y, al enfriarse, se
convierte en una unión fija a la que se le denomina cordón.
La soldadura por puntos es un método de soldadura por resistencia que se basa en
presión y temperatura, en el que se calienta una parte de las piezas a soldar por
corriente eléctrica a temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una presión entre las
mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas,
aplicable normalmente entre 0,5 mm y 3 mm de espesor.
El soldeo por puntos es el más difícil y complicado de los procedimientos de soldadura
por resistencia. Los materiales bases se deben disponer solapados entre electrodos,
que se encargan de aplicar secuencialmente la presión y la corriente correspondiente al
ciclo produciendo uno o varios puntos de soldadura.
31.34 En relación con la figura 14.11b, ¿se podría utilizar alguno de los procesos
descritos en los capítulos 30 y 31 para fabricar un perno largo soldando la cabeza
al zanco? Explique las ventajas y limitaciones de este método.
Como podemos ver la figura 14.11 los métodos que podríamos utilizar para hacer la
soldadura por presión ya que es la más adecuada porque puede formar geometrías
parecidas a las que se ven en la figura 14.11
Como podemos ver la siguiente figura de soldadura por presión la fabricación de pernos
es posible ya que la parte de la cabeza del perno se puede soldar al resto para poder
llegar al mismo resultado.
31.35 Se están soldando por puntos dos láminas planas de cobre (de 1.5 mm de
espesor cada una), utilizando una corriente de 7000 A y un tiempo de flujo de la
corriente de 0.3 s. Los electrodos tienen 5 mm de diámetro. Calcule el calor
generado en la zona de soldadura. Suponga que la resistencia es 200 uΩ
𝐻 = 𝐼 2 𝑅𝑡
Dónde: la bibliografía nos dice que I=corriente; R= resistencia; t= tiempo de flujo de
corriente
𝐻 = 70002 (0,0002)(0,3)
𝐻 = 2940𝐽
31.36 Calcule la elevación de temperatura en el problema 31.35, suponiendo que
el calor generado se confina al volumen del material, directamente entre los dos
electrodos redondos, y la temperatura se distribuye de manera uniforme.
Para el cálculo de la temperatura recurriremos a la fórmula de transferencia de calor por
conducción:
𝑄 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (∆𝑇)
Donde :
m = masa del solido
Cp = calor especifico del material
T = es el diferencial de temperatura
Hallamos la masa:
Datos :
D=5mm
Espesor de lamina
= 1.5 [mm]
Numero de laminas = 2
Densidad del material = 8.96 [g/mm3]
Calor especifico
= 0.385 [J/g*°C]
Entonces:
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 =
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 =
𝜋 ∗ 𝐷2
∗ℎ
4
𝜋 ∗ 52
∗ 3 = 58.9 𝑚𝑚3
4
𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑚𝑎𝑠𝑎 = 0.527 [𝑔]
Por tanto, reemplazando en la ecuación inicial tenemos:
𝑄 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (∆𝑇)
2940 = 0.527 ∗ 0.385 ∗ (∆𝑇)
(∆𝑻) = 𝟏𝟒𝟒𝟗𝟎 [°𝑪]
31.37 Calcule el intervalo de corrientes permisibles para el problema 31.35 si la
temperatura debiera estar entre 0.7 y 0.85 veces la temperatura de fusión del
cobre. Repita este problema para el acero al carbono.
Temperatura de fusión del cobre
= 1085 [°C]
Definiendo os intervalos de temperatura tenemos:
T1= 759.5 [°C]
T2= 922.25 [°C]
En definición estos valores serian nuestros cambios de temperatura de la ecuación de
conducción:
𝑄 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (∆𝑇)
𝑄1 = 0.527 ∗ 0.385 ∗ 759.5
𝑄1 = 154.0
𝑄2 = 0.527 ∗ 0.385 ∗ 922.25
𝑄2 = 187.1
Ya hallados el calor transferido hacemos relación con la ecuación inicial de la pregunta
31,15:
𝑄 = 𝐼 2 𝑅𝑡
𝑄
𝐼=√
𝑅∗𝑡
Entonces:
154.0
𝐼1 = √
0.0002 ∗ 0.3
𝐼1 = 1602.5 [𝐴]
187.1
𝐼2 = √
0.0002 ∗ 0.3
𝐼2 = 1765.9 [𝐴]
Por lo tanto, la corriente tiene que estar entre los valores de:
𝐼1 = 1602.5 [𝐴]
𝐼2 = 1765.9 [𝐴]
31.38 La energía aplicada en la soldadura por fricción está dada por la fórmula E
_ IS2/C, donde I es el momento de inercia del volante, S la velocidad del husillo en
rpm y C una constante de proporcionalidad (5873, cuando el momento de inercia
está dado en libras-pie2). Para una velocidad del husillo de 600 rpm y una
operación en laque se suelda tubo de acero (de 3.5 pulgadas de DE y 0.25 pulgada
de espesor de pared) a una estructura plana, ¿cuál es el momento de inercia
requerido en el volante si toda la energía se utiliza para calentar la zona de
soladura (alrededor de pulgada de profundidad y directamente debajo del tubo)?
Suponga que se necesita 1.4 pies-lbm para fundir el electrodo.
El momento de inercia del volante se puede calcular como:
𝐸=
𝐼𝑆 2
𝐶
Resolviendo para I:
𝐸=
𝐼𝑆 2 1.4 ∗ 5873
=
= 0.0228𝑙𝑏 − 𝑓𝑡 2
𝐶
6002
31.39 Se sabe que la energía requerida en la soldadura ultrasónica se relaciona
con el producto del espesor y la dureza de la pieza de trabajo. Explique por qué
existe esta relación.
Los factores necesarios para determinar la energía requerida son: la selección del
material (dureza), superficie de contacto (espesor), zona de soldado, el diseño de la
unión y la amplitud de la soldadura.
Los materiales termoplásticos transmiten ondas longitudinales con más facilidad que las
que son perpendiculares a la dirección de propagación del sonido. En una onda
longitudinal la dirección de vibración de las partículas individuales es la misma que la
dirección del movimiento de la onda. Es posible para una onda de sonido tener una
vibración de amplitud perpendicular a la dirección de propagación del sonido. Un tercer
tipo de onda ocurre cuando las partículas en la superficie del solido se mueven en una
trayectoria elíptica.
Esta energía vibratoria se transforma en calor de fricción al unir la interface entre los dos
componentes termoplástico las ondas longitudinales que se le proporcionan a las partes
se convierten en ondas de superficie en la unión y la energía causada por el contacto
de las superficies termoplásticas genera calor de fricción.
El derretimiento del material ocurre cuando es generada una suficiente cantidad de
calor, el soldado es el resultado de la energía térmica mecánica que agita las moléculas
durante la etapa de derretimiento. El soldado se forma en la unión una vez que se
detiene la energía, y las partes que se derriten se enfrían.
Analizando cómo funciona la soldadura ultrasónica podemos decir:
La energía vibratoria depende de la amplitud de la onda y esta depende del material en
el caso de los polímeros su dureza en el momento de ser soldado influencia la habilidad
de este para transmitir la energía ultrasónica para unir la interface, por lo general entre
más duro es el material, resulta mejor la capacidad de transmisión.
En el caso del espesor del material mientras más grueso más energía vibratoria se
requerirá para poder soldar la pieza.
31.40 Explique cómo fabricaría las estructuras mostradas la figura 31.19 mediante
métodos diferentes de la unión por difusión y formado superplástico
Unión por difusión y formado superplástico. Se pueden fabricar estructuras de láminas
metálicas mediante la combinación de la unión por difusión con el formado superplástico
En la figura 31.19 se muestran estructuras típicas en las que algunas láminas, por lo
general planas, se unen por difusión y se forman.
Después de la unión por difusión de las áreas seleccionadas en las láminas, se dilatan
en un molde las regiones no unidas (bloqueadas) por medio de aire o fluido a presión.
Estasestructuras son delgadas y tienen grandes relaciones de rigidez a peso, de ahí
que sean muy útiles en aeronaves y aplicaciones aeroespaciales.
Este proceso mejora la productividad al eliminar el número de partes en una estructura,
sujetadores mecánicos, mano de obra y costo. Produce partes con buena precisión
dimensional y con esfuerzos residuales bajos. Desarrollada por primera vez en la
década de 1970, en la actualidad esta tecnología está muy avanzada para estructuras
de titanio y aluminio (que suelen utilizar Ti-6Al-4V y 7475-T6, respectivamente) y
diversas aleaciones para aplicaciones aeroespaciales.
Secuencia de operaciones en la fabricación de una estructura mediante unión por
difusión y el formado superplástico de tres láminas originalmente planas. Fuentes: (a)
D. Stephen y S. J. Swadling. (b) y (c) Cortesía de RockwellInternational Corp.
31.41 Comente el tamaño de la pieza de trabajo y las limitaciones de forma (en su
caso) para cada uno de los procesos descritos en este capítulo.





Soldadura en frío y unión por laminación.
La soldadura en frío solo puede utilizarse para unir piezas de trabajo pequeñas
fabricadas con metales suaves y dúctiles. Las aplicaciones incluyen alambre
como materia prima y conexiones eléctricas.
La soldadura unión por laminación se utiliza también en piezas pequeñas, como
ser la moneda.
Soldadura ultrasónica.
En este proceso se puede trabajar con piezas de distintos tipos de tamaños.
Soldadura por fricción.
En la soldadura por fricción dependerá de los siguientes parámetros:
• La cantidad de calor generado.
• La conductividad térmica de los materiales.
• Las propiedades mecánicas de los materiales a temperatura elevada.
Soldadura por resistencia.
En este caso la resistencia de la unión depende de la rugosidad de la superficie
y la limpieza de las superficies coincidentes.
Se puede realizar piezas de todo tamaño.
Soldadura por explosión.

Adecuado para revestir una placa o planchón con un metal distinto y unión de
tubos.
Unión por difusión.
Solo para piezas medianas y que requieren una mayor precisión.
31.42 Describa las formas de las partes que no se pueden unir mediante los
procesos descritos en este capítulo. Dé ejemplos específicos.
Hay muchas piezas que no se pueden unir por soladura, esto no es porque no se pueda,
sino que no es necesario unir por soldadura, como ejemplo en el motor de una automóvil
hay piezas que solo están unidas por pernos y otras acopladas en ejes, el chasis de un
automóvil, este no podría soportar el peso de las piezas, accesorios, asientos, etc.
31.43 Elabore una tabla en la que se den las velocidades de soldadura (en función
de los parámetros relevantes) para los procesos descritos en los capítulos 30 y
31. Comente sus observaciones.
PROCESO DE
UNION
Arco metálico
protegido
Arco sumergido
Arco metálico y
gas
Arco de
tungsteno
Arco con núcleo
de fundente
Oxígeno y
combustible
gaseoso
Haz de
electrones, rayo
láser
En frio y
laminación
Ultrasónica
Por friccion
Por resistencia
Por explosión
Por difusion
OPERACION
POSICION DE
SOLDADO
COSTO
VELOCIDAD
Manual
todas
Bajo
Bajo
Automática
Plana y horizontal
Medio
Bajo
Semiautomática o
automática
todas
Medio
Bajo
Manual o
automática
todas
Medio
Medio
Semiautomática o
automática
todas
Medio
Medio
Manual
todas
Bajo
Bajo
Semiautomática o
automática
todas
Alto
Medio
Semiautomática o
automática
todas
Medio
Medio
Semiautomática o
automática
todas
Alto
Alto
Automática
plana
Medio
Medio
Automática
todas
Alto
Alto
Automática
plana
Alto
Bajo
Semiautomática o
automática
todas
Alto
Alto
Podemos observar que los equipos mas costosos tienen mas velocidad de soldadura,
esto se debe que la mayoría ya esta automatizado donde no se necesitan de operarios
para el trabajo designado.
31.44 Haga una descripción completa de este capítulo; incluya diagramas de
posibles diseños de uniones soldadas (distintas de las que ya se proporcionaron)
y de sus aplicaciones en ingeniería. Dé ejemplos específicos para cada tipo de
unión.
Los procesos de soldadura de estado sólido se refieren a los procesos de unión en los
cuales la fusión proviene de la aplicación de presión solamente, o una combinación de
calor y presión. Si se usa calor, la temperatura del proceso está por debajo del punto de
fusión de los metales que se van a soldar. No se utiliza un metal de aporte en los
procesos de estado sólido
Soldadura en frío de láminas: Este proceso es muy similar a la soldadura por puntos
de resistencia, donde dos láminas se unen de tal manera que la dirección del flujo de
material es perpendicular a la dirección de la presión. Debido a la presión ejercida se
puede observar claramente una disminución del espesor en la zona de unión.
Soldadura por fricción e inercia
El método FRW (Inertia – Drive Friction Rotary Welding) por inercia utiliza un tipo de
máquina similar a un torno, excepto el husillo que sostiene la pieza giratoria que está
unida a un volante.
Maquina soldadora por fricción
Diagrama de fases de la soldadura por fricción por inercia
Influencia de la velocidad de rotación en el proceso de soldadura por fricción por inercia.
Influencia de la presión axial en el proceso de soldadura por fricción por inercia.
Influencia del tamaño del volante en el proceso de soldadura por fricción por inercia.
Aplicaciones
Como se ha comentado anteriormente, la soldadura por fricción se suele emplear en
volúmenes cilíndricos como pueden ser los ejes de transmisión, turbocompresores o las
válvulas de coches, camiones o trenes.
Soldadura por fricción lineal.
Fase inicial: Los dos materiales se ponen en contacto bajo presión, las dos superficies
a unir son ásperas y el calor se genera de la fricción. El área de contacto verdadero
aumenta perceptiblemente a través de esta fase debido al desgaste de la parte áspera.
Si la velocidad de frotamiento es demasiado baja para una fuerza axial dada, el calor de
la fricción no será lo bastante elevado y se perderá a través de la conducción y de la
radiación. Esto conducirá a un insuficiente ablandamiento térmico.
Fase de transición: Si se ha producido el calor necesario durante la fase anterior para
ablandar la interfaz del material, las partículas grandes del desgaste comienzan a ser
expelidas de la interfaz y la zona afectada por el calor se amplía para seguir en la fase
III. El área de contacto alcanza el 100% del área seccionada transversalmente. La capa
plastificada (blanda) formada entre los dos materiales no puede soportar la carga axial.
Fase de equilibrio: Después de la etapa II, las piezas comienzan a disminuir de tamaño
como resultado del material expelido. El calor generado por los enlaces rotos y sus
cambios se transfiere lejos de la interfaz y una zona plástica aparece. En la capa
plastificada formada en la interfaz, el sistema local de tensiones con la ayuda del
movimiento oscilatorio saca el material de la interfaz en el flash o rebaba.
Las inestabilidades pueden aparecer en esta etapa, debido a la distribución desigual de
la temperatura. Si la temperatura aumenta excesivamente en una sección de la interfaz
lejos de la línea central de la oscilación, la capa plastificada crece en esa sección
generando una mayor cantidad material plástico extruido.
Fase de desaceleración: El movimiento de traslación cesa y las dos piezas a unir se
someten a un esfuerzo de forja mientras se enfría la unión, en esta fase se consolida la
soldadura.
Fases del proceso de soldadura por fricción lineal.
Piezas soldadas por el proceso de soldadura por fricción lineal.
Aplicaciones
Se aplica en los sectores de la alta velocidad, tanto ferroviaria como aeronáutica
Soldadura por fricción y agitación.
Proceso de soldadura por fricción - agitación.
Partes de la herramienta utilizada para la soldadura por fricción agitación.
Diseños de hombros para soldadura por ficción agitación.
Diseños de pin para soldadura por fricción agitación.
Industria naval y marina: Estas dos industrias fueron las primeras que adoptaron este
proceso de soldadura para sus aplicaciones comerciales (paneles para cubiertas,
tabiques, suelos, cascos y superestructuras, etc.). Gracias a la baja deformación y a los
buenos acabados se logró reducir los costes, minimizando el post-proceso de soldadura
de los componentes fabricados.
Industria aeroespacial: La soldadura por fricción-agitación ha sustituido al remachado
en la mayoría de las estructuras importantes de los aviones, como en alas, fuselajes y
colas de aviones además de tanques de combustible, ya que es aproximadamente 10
veces más rápido que el remachado manual y da lugar a una unión continua que mejora
la rigidez estructural. En lo referente a la industria espacial se utiliza en vehículos
lanzadera y también en los tanques de combustible, como vemos en la siguiente
imagen.
Transporte terrestre: La soldadura por fricción-agitación se está utilizando en la
actualidad en la industria del transporte. Se están desarrollando, por parte de varias
compañías, diferentes aplicaciones comerciales como motores y chasis, llantas (como
vemos en la figura), cuerpos de camiones, grúas móviles o caravanas
Soldadura de puntos por resistencia
Pasos en un ciclo de soldadura de puntos, y (b) gráfica de la fuerza depresión y la
corriente durante el Ciclo. La secuencia es: (1) partes insertadas entre los electrodos
abiertos, (2) los electrodos se cierran y se aplica una fuerza, (3) tiempo de soldadura
(se activa la corriente), (4) se desactiva la corriente, pero se mantiene o se aumenta la
fuerza (en ocasiones se aumenta una corriente reducida cerca del final de este paso
para liberar la tensión en la región de la soldadura) y (5) se abren los electrodos y se
remueve el ensamble soldado. Debido a su extenso uso industrial, hay disponibles
diversas máquinas y métodos para realizar las operaciones de soldadura de puntos. El
equipo incluye máquinas de soldadura de puntos con balancín y tipo prensa, así corno
pistolas portátiles para soldadura. Los soldadores de puntos de balancín.
Aplicaciones: La soldadura por puntos, se utiliza para cualquier tipo de chapa, pero la
más importante se encuentra en la producción masiva de automóviles. La soldadura por
puntos también se utiliza en la ciencia de la ortodoncia, donde el equipo utilizado es un
soldador por puntos pero pequeña escala ya que cambia el tamaño de metal. Otra
aplicación es la unión por correas en la soldadura de pilas.
Soldadura de costura por resistencia
El espaciamiento entre las pepitas de soldadura en la soldadura engargolada por
resistencia depende del movimiento de las ruedas de electrodos relacionado con la
aplicación de la corriente de soldadura. En el método usual de operación, denominado
soldadura de movimiento continuo, la rueda gira en forma continua a una velocidad
constante y la corriente se activa a intervalos de tiempo que coinciden con el
espaciamiento deseado entre los puntos de soldadura a lo largo del engargolado.
Normalmente, la frecuencia de las descargas de corriente se establece para que se
produzcan puntos de soldadura sobrepuestos. Pero si se reduce bastante la frecuencia,
habrá espacios entre los puntos de soldadura y este método se denomina soldadura de
puntos con rodillo. En otra variable, la corriente de soldadura permanece en un nivel
constante (en lugar de activarse y desactivarse), por lo que se produce un engargolado
de soldadura verdaderamente continúo. Estas variaciones se muestran en la figura
Aplicaciones: se usa para realizar, Uniones herméticas, Soldaduras de reborde,
Fabricación de piezas cilíndricas, cónicas o de caja abierta, como: contenedores,
radiadores, latas, o recipientes a presión, uniones de chapas para aumentar amplitudes
y longitudes, recubrimientos para motores e incluso componentes nucleares.
: Con respecto a la zona de unión, este tipo de soldadura es tradicionalmente reconocida
porque en la zona de unión se aprecia una ondulación característica de este proceso
Zona de unión en una soldadura por explosión
Existen dos configuraciones básicas para la realización de este proceso, la primera
es la unión en ángulo y la segunda es la unión de placas paralelas. La unión en
ángulo se utiliza normalmente para componentes de tamaños pequeños donde el
ancho de la base no exceda en 20 mm el espesor de la placa volante, la unión de
placas paralelas es aplicable para la soldadura de áreas más extensas y cilindros
concéntricos
Proceso de soldadura por explosión de placas paralelas
Aplicación: La soldadura es aplicable en una amplia gama de tamaños como por
ejemplo en componentes electrónicos de un ancho 0,5 mm como también para
revestimiento de planchas de 5 x 13 m, el espesor del revestimiento puede variar
desde 0,025 hasta 100 mm, y el espesor de la base del metal puede variar desde
0,025 mm hasta 1 m pero entre las reducidas aplicaciones de esta soldadura están
la calderería, para la fabricación de recipientes a presión, y la industria eléctrica,
para la fabricación de juntas de transición donde entran en juego materiales
difícilmente soldables entre sí como el aluminio y el cobre.

Unión por difusión
Aplicación: Algunos ejemplos de materiales que se pueden unir con este proceso
son el titanio, que a temperaturas superiores a 850 °C disuelve los óxidos presentes
en la superficie del material dejando el óxido fuera del alcance de la superficie de
unión, lo mismo sucede con la plata a temperaturas superiores a 190 °C. Otros
materiales empleados para este proceso por su alta solubilidad de contaminantes
son el tungsteno, cobre, hierro y circonio. Estos materiales son altamente utilizados
en la industria aeronáutica, aeroespacial y nuclear
31.45 Mediante una lupa, inspeccione la sección transversal de monedas (como
las de 5 y 10 centavos de dólar estadounidense) y comente sus observaciones.
5 centavos de dólar
10 centavos de dólar
Observaciones
Primeramente, se puede observar el diseño de las monedas el diseño tiene fa forma
de un rostro de algún personaje importante en EEUU usando la lupa se puede
observar los detalles de la figura como la complejidad de la figura los detalles que
tiene como la forma compleja y los detalles de relieve este tipo de detalles tanto
como la complejidad del a forma puedes ser fabricadas por laminación de dos capas
externas.
Para obtener una buena resistencia en la unión, las superficies de empalme se
limpian químicamente y se cepillan con alambre. Primero, las cintas se laminan una
segunda operación de laminación reduce el espesor. Entonces, el espesor de las
cintas sufre una reducción total de 82%.
Debido a que el volumen se mantiene constante en la deformación plástica, existe
un incremento importante en el área de la superficie entre las capas, lo que provoca
la generación de superficies interfaciales limpias.
Esta ampliación en el área de la superficie bajo la fuerte presión de los rodillos,
combinada con la solubilidad sólida del níquel en el cobre produce una unión fuerte.
31.46 En las pruebas de soldadura por puntos, ¿cuál sería la razón para que fallara
la soldadura en los lugares mostrados en la figura 31.10?
Analizando lo descrito en la bibliografía una de las razones de la falla que no se tuvo un
control adecuado de la presión con la que los electrodos trabajaran al momento de
realizar la fuerza para crear el botón de soldadura.
La corriente juega otro papel muy importante ya que si no se controla y no se suministra
lo adecuado se presentaran fallas.
El tiempo en el que se realiza la operación también juega un papel muy importante, se
tiene que tener un control riguroso respecto este aspecto.
Están son las variables que controlan una buena ejecución de este proceso de
soldadura debido a que la mano del operario no actúa de forma directa en el proceso
por el hecho de que este proceso presenta una automatización muy elevada.
Algunos defectos que se pueden mencionar en este proceso debido a estas variables y
saber el cómo se presentan se mencionan posteriormente.
Defectos de la soldadura.
Intensidad demasiado alta:
 Penetración demasiado profunda.
 Producción de salpicaduras.
Intensidad demasiado baja:
 Baja resistencia de la unión.
 Pegaduras.
Presión de apriete demasiado alta
 Marcas profundas en la chapa.
 Salpicaduras por expulsión del núcleo entre las chapas.
Presión de apriete demasiado baja:
 Salpicaduras.
 Agujeros.
 Deterioro de los electrodos por inclusiones del material.
Tiempo demasiado largo:
 Calentamiento excesivo de la chapa.
 Disminución de la calidad del punto.
Tiempo demasiado cortó:
 Penetración demasiado pequeña.
 Pegaduras.
Control de calidad.
Un especialista puede reconocer la calidad del punto de soldadura por su color, que
debería estar entre azul oscuro y azul violeta, con el centro blanco.
La mejor forma de evaluar la calidad de un punto es proceder a su rotura. Si se produce
un arrancamiento del material base, el punto está bien realizado; si se desprende
reventado, no se ha efectuado adecuadamente el trabajo. Para ello, bastará con soldar
unas probetas de chapa, de igual espesor y características que las de la chapa que hay
que soldar, y proceder después a su rotura. Esta prueba es muy útil para una primera
regulación del equipo cuando aún no se está familiarizado con él.
31.47 Describa los métodos que utilizaría para retirar las rebabas de las
soldaduras, como las mostradas en la figura 31.3. ¿Cómo automatizaría estos
métodos para obtener tasas de producción elevadas?
La rebaba se puede retirar con facilidad por medio de maquinado o rectificado.
Rectificado:
Mediante el proceso de rectificado podemos eliminar las rebabas de manera
automatizada como por ejemplo mediante una máquina de rectificado sin centros o un
rodillo como se puede ver en la figura. O también mediante un torneado que pude ser
un poco más complicado.
31.48 Para cada una de las operaciones descritas en este capítulo, elabore un
cartel en el que se den instrucciones efectivas y concisas para las prácticas de
seguridad en la soldadura. Consulte diversas publicaciones del Nacional Safety
Council (de Estados Unidos) y organizaciones similares.
Procesos de soldadura
Prácticas de seguridad
Para poder soldar de manera segura hay que seguir una
serie de pasos:
Lija la superficie a Soldar
Esto garantiza que se eliminan los posibles residuos,
impurezas y imperfecciones de la superficie que quieres
sellar, soldar, reparar o tapar. Recuerda que aunque no
Soldadura en frío y unión
sean visibles, existen y deben tratarse adecuadamente.
por laminación
Elimina los restos de óxido
Este paso es vital en piezas metálicas que tengan restos
de óxido por cualquier motivo. Es muy importante retirar
al máximo posible los restos de óxido de las piezas a
soldar. Para ello, lo ideal es disponer de un Cepillo de
Alambre, de una lija.
Limpieza de la zona a soldar
Una vez retirados los restos de óxido, e impurezas, se
debe limpiar la zona de posibles restos de material.
Debes asegurarte que la superficie que pretendes soldar
en frío está completamente limpia. Existen diferentes
productos de limpieza de superficies previo a una
soldadura en frío. Asegúrate de que son compatibles
con el material que vayas a soldar antes de su compra.
Preparación el producto y aplicación sobre la
superficie
El último paso y más importante es el preparar el
producto de soldadura fría, y su aplicación de soldadura
según las instrucciones del fabricante. En función del
material que quieras soldar tendrás que aplicar un
producto u otro. Si no tienes claro este punto, te
recomiendo que leas la siguiente sección, seguro que te
aclara las ideas.
Soldadura ultrasónica
Soldadura por fricción
No se necesita ningún equipamiento especial para este
tipo de soldadura salvo lo necesario en cualquier fabrica
de producción en serie como puede ser protección
auditiva gafas de seguridad y botas de seguridad, el
aparato para realizar la soldadura no requiere de una
preparación necesaria extra ya que el equipo es sencillo
y muy intuitivo
Las máquinas para soldadura por fricción son totalmente
automáticas y la habilidad requerida del operador es mínima,
una vez que se han ajustado en forma apropiada los ciclos
individuales de tiempo para la operación completa. No se
requieren gases protectores o limpieza superficial.
Desarrollados a principios del siglo XX, los procesos de
soldadura por resistencia requieren maquinaria
especializada. En la actualidad, muchas de ellas se
accionan mediante un control computarizado
programable. En general, la maquinaria no es portátil y
Soldadura
por
el proceso es fundamentalmente adecuado para usarse
resistencia
en plantas de manufactura y calor y, por lo tanto, con
poca distorsión y pequeños cambios micro
estructurales. No se requieren gases protectores o
limpieza superficial.
La soldadura por explosión es peligrosa, por lo que
Soldadura por explosión requiere un manejo seguro por personal bien capacitado
y con experiencia.
Aunque la DFW se utiliza para fabricar partes complejas
en cantidades pequeñas para las industrias
aeroespacial, nuclear y electrónica, se ha automatizado
a fin de hacerla adecuada y económica para la
producción de volúmenes moderados. A menos que el
Unión por difusión
proceso sea altamente automatizado, se requiere
capacitación y habilidad considerables del operador. El
costo del equipo se relaciona con el área unida por
difusión, y se encuentra en el intervalo de $3 a $6
dólares por mm2 ($2000 a $4000 dólares por pulg2).
31.49 En el proceso de unión por laminación mostrado en la figura 31.1, ¿cómo
haría para asegurar que las interfaces están limpias y no tienen contaminantes
para que se desarrolle una buena unión? Explique su respuesta.
Prepararía la superficie de la interfaz eliminando alguna grasa, tierra, sales que este
pueda tener mediante ya será un solvente o vapor y con una herramienta manual
eliminaría alguna presencia de óxido, pintura ya sea con una escobilla metálica, lijado
esmerilado.
31.50 Revise varios contenedores metálicos para productos domésticos y
alimentos y bebidas. Identifique aquellos en los que se haya utilizado alguno de
los procesos descritos en este capítulo. Describa sus observaciones.
En las siguientes imágenes mostramos lo que son los contenedores metálicos que
sirven para los alimentos, productos domésticos y bebidas. Podríamos usar muchos de
los procesos como ser la soldadura de pernos por presión y alta corriente o también la
soldadura por percusión.
31.51 Analice diversos procesos que se pueden utilizar para sujetar tubos a las
placas cabezales de las calderas.
El proceso que utilizaria para sujertar los tubos alas placas cabezales de calderas seria
soldadura a tope por presion ya que es adecuado para la unión de láminas extremo con
extremo, u orilla con orilla, de metales similares o disímiles de 0.2 mm a 25 mm de
espesor (0.01 a 1 pulgada), y para la unión a tope de barras de 1 mm a 75 mm (0.05 a
3 pulgadas) de diámetro.
El proceso de soldadura a tope por presión se puede automatizar para lograr
operaciones reproducibles de soldadura. Las aplicaciones características son la unión
de tubos y de formas tubulares para muebles y ventanas metálicas.
31.52 Describa diseños de partes que no se puedan unir mediante alguno de los
procesos de soldadura por fricción descritos en este capítulo.
Estos son las partes para el diseño por soldadura por fricción rotatoria, por inercia,
por fricción-agitación o incluso también llamada por fricción directa (todas estas
son la misma) y que es el tipo más utilizado. Después veremos la de fricción lineal,
la fricción orbital y la FSW o fricción-agitación, aunque los pasos casi sin los mismos en
casi
todas.
Primero, una pieza de trabajo se coloca en un mandril impulsado por un rotor que gira
por el movimiento de un motor, mientras que la otra se mantiene fija. El rotor permite
que
la
pieza
de
trabajo
montada
gire
a
altas
velocidades.
Mandril: Pieza
que
sujeta
el
metal
de
la
unión
que
rota.
Se aplica una fuerza de presión a la pieza de trabajo fija, que la pone en contacto con
la pieza de trabajo giratoria. Cuando las piezas de trabajo se tocan, se crea una alta
fuerza de fricción y genera un calor significativo en las superficies en contacto hasta que
los dos materiales se ablandan, también conocidos como plastificantes.
Una vez que los materiales alcanzan un estado plastificado, se aplica una mayor presión
de forjado a la pieza estática, lo que obliga a los dos materiales a fundirse.
Una vez que las partes se funden y la unión comienza a enfriarse, el rotor se detiene
una
vez
que
los
materiales
se
solidifican.
Podríamos
esquematizar
los
pasos
de
la
siguiente
forma:
Pre contacto: Una pieza de trabajo se fija en un dispositivo de sujeción fijo. La otra,
sujeta en un mandril de husillo, generalmente con volante de inercia (giratorio), se
acelera
rápidamente.
Fricción: Una vez que el volante alcanza una velocidad predeterminada, una parte se
empuja contra la otra pieza. La fricción entre las partes desacelera el volante,
convirtiendo la energía almacenada en la desaceleración en calor de fricción, lo
suficiente para suavizar, pero no derretir, las caras de las partes.
Fragua: Justo antes de que cese la rotación, las dos partes se unen. La energía restante
del volante activa la cara de metal, expulsando las impurezas o huecos y refinando la
estructura
del
grano.
Fin del Proceso: La soldadura se completa cuando el volante se detiene.
Soldadura por Fricción-Agitación (FSW): Se realiza con una herramienta cilíndrica
compuesta de dos cuerpos, el hombro y la espiga, la cual gira a un determinado
número de revoluciones. Esta herramienta es introducida lentamente por una fuerza
axial, entre la línea de unión de las dos chapas o placas a unir, las cuales se
encuentran dispuestas a tope una con otra (juntas o superpuestas).
El calor para la soldadura es generado por el contacto entre el hombro de la herramienta
con la superficie de las chapas a soldar y la deformación del material promovida por el
pin de la herramienta, que provoca un ablandamiento del material, sin llegar a la
fusión, favoreciendo la deformación del mismo. El movimiento de rotación y avance de
la herramienta promueve un flujo y mezclado del material desde un borde hacia el
otro de la soldadura, lo cual conduce a la unión, en estado sólido, entre las dos
piezas.
El diseño de la herramienta juega un importante rol en la calidad final de la soldadura,
como así también, en la velocidad de soldadura.
El calor para realizar la unión es generado por dos fenómenos, uno es el roce entre la
herramienta, principalmente el hombro, y el material, y el otro es el roce interno del
material debido a la deformación plástica que impone el pin.
31.53 Inspeccione la carrocería de lámina metálica de un automóvil y comente el
tamaño y la frecuencia de los puntos de soldadura aplicados. ¿Cómo haría para
calcular el número de soldaduras?
La soldadura por puntos en las carrocerías
En la fabricación de vehículos se utiliza habitualmente la soldadura por puntos de
resistencia para el ensamblado de las piezas de chapa de la carrocería. Este sistema
de soldadura también es utilizado en multitud de ocasiones para la reparación, debido
a que es una soldadura limpia (no requiere mecanización posterior) y que se puede
retirar con facilidad usando una despunteadora.
El sistema
Para realizar la soldadura por puntos se aplica sobre las chapas a unir una corriente
eléctrica. Esta corriente se transmite a través de unos electrodos con una determinada
presión lo que eleva la temperatura de los materiales en ese punto a un estado pastoso
en el cual se unen debido a la presión ejercida en el procedimiento (forja).
Para que la soldadura sea eficaz se deben tener en cuenta factores como:
PRESION: Ejercer la presión adecuada, alrededor de los diez kilogramos por milímetro
cuadrado según el espesor y el material a soldar (Para los aceros actuales este valor
incrementa).
INTENSIDAD: La intensidad de la corriente debe ser la máxima sin llegar a fusionar el
material.
Nota: Hay que utilizar una máquina de soldadura por puntos de 10.000 mil a 12 mil
amperios en adelante... Para poder soldar aceros de aleaciones de alta resistencia, ultra
alta resistencia, acero al boro, etc...
TIEMPO: El tiempo de soldadura debe ser corto y siempre dependiendo del espesor del
material.
El no necesitar material de aportación es una ventaja de este tipo de soldadura.
Esta soldadura es rápida, limpia y fuerte.
Soldadura por puntos en la fabricación de nuevos vehículos:
Los encargados de la soldadura por puntos de resistencia en la fabricación son los
robots, están programados mediante software con los parámetros para la soldadura
como la intensidad de corriente, el tiempo de soldadura, y la presión de apriete
dependiendo del grosor de las chapas y de los materiales a unir como describíamos
antes.
31.54 El material Alclad se fabrica con aleación de aluminio5182 y tiene ambos
lados recubiertos con una delgada capa de aluminio puro. El 5182 proporciona
alta resistencia, mientras que las capas exteriores de aluminio puro proporcionan
buena resistencia a la corrosión debido a su capa estable de óxido. Por esa razón
el Alclad suele utilizarse en aplicaciones estructurales aeroespaciales. Investigue
otros materiales comunes unidos por laminación y sus usos, y elabore una tabla
resumen.
Acero inoxidable sobre a cero dulce (para obtener resistencia a la corrosión una
aplicación común de la unión por laminación es la producción de cintas bimetálicas para
termostatos y controles similares utilizando dos capas de materiales con distintos
coeficientes de dilatación térmica.
31.55 Investigue en Internet acerca de las máquinas existentes para soldadura por
puntos, sus capacidades y sus costos. Describa sus observaciones.
SOLDADORA POR PUNTOS OPERADO POR PEDAL TIPO BALANCÍN
ESPECIFICACIONES:
Modelo:
MSP-6
Potencia Indicada a 50% Ciclo
6
de Trabajo (KVA):
Garganta (mm):
350
Garganta Nominal (mm):
220
Máx. 2 x
1.6
Chapa de mm
Acero
Min. 2 x
Suave
0.16
mm
Máx. 2 x
Capacidad
0.6
Chapa de mm
de Soldar
latón
/
en
Min. 2 x
bronce
0.1
Espesor
mm
Máx. 2 x
1.6
Chapa de mm
Acero
Inoxidable Min. 2 x 0.2
mm
Corriente de corto circuito min.
5
disponible (KA):
Clase de Aislamiento:
F
Fuerza de Electrodo Nominal
75
aproximado (kgf.):
Carrera máx. de Electrodo
40
(mm):
Voltaje:
415
Numero de Fases:
2
Tamaño del cable portador
8
(Cobre mm2):
Interruptor (A):
15
Fusible de acción retardo (A): 15
Agua a temperatura máx. de
2
30oC (Litros/minuto):
MSP-8
MSP-10
MSP-15
MSP-20
MSP-25
MSP-30
8
10
15
20
25
30
400
220
460
220
460
220
460
220
460
220
460
220
1.8
2.0
3.0
3.25
3.5
4.0
0.2
0.2
0.3
0.5
0.6
0.8
0.7
1.0
1.5
1.6
1.6
1.8
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.4
1.8
2.0
2.8
3.0
3.5
4.0
0.18
0.2
0.3
0.3
0.6
0.8
7
8
8
11
11
12
F
F
F
F
F
F
100 - 75
100 - 75
100
110
110
125
40
40
40
40
40
40
415
2
415
2
415
2
415
2
415
2
415
2
10
12
15
20
20
25
20
20
25
25
30
30
45
45
50
50
70
70
3
3
3
3.5
3.5
3.5
Soldadora por Puntos / a Proyección Operado por Neumático tipo Prensa
ESPECIFICACIONES:
Modelo:
MSP-15PR
Potencia Indicada a 50%
15
Ciclo de Trabajo (KVA):
Garganta (mm):
460
Garganta Nominal (mm): 220
Capacidad de Soldar en
Espesor: Chapa de Acero
3 - 0.3
Inoxidable / Acero Suave 2
x mm:
Corriente de corto circuito
8
min. disponible (KA):
Clase de Aislamiento:
F
Fuerza
de
Electrodo
Nominal
aproximado 1 - 2
(kgf.):
Carrera máx. de Electrodo
40
(mm):
Voltaje:
415
Numero de Fases:
2
Tamaño del cable portador
15
(Cobre mm2):
Interruptor (A):
40
Agua a temperatura máx.
3
de 30oC (Litros/minuto):
MSP-20PR MSP-30PR MSP-40PR MSP-50PR MSP-75PR MSP-100PR
20
30
40
50
75
100
460
220
460
220
460
220
460
350
460
350
400
350
3.25 - 0.32
3.75 - 0.6
4.0 - 0.8
4.5 - 1
4.5 - 1
6-1
9
12
14
20
24
28
F
F
F
F
F
F
1-3
1-4
2-4
2-5
2-5
2-5
40
40
40
50
50
50
415
2
415
2
415
2
415
2
415
2
415
2
20
25
25
50
50
100
50
75
100
150
200
250
3.5
3.5
4
4
4
5
Soldadora de Contacto para Contactador, Releí, etc. Operado por Neumático - Alta
Precisión - Montado sobre Banca
ESPECIFICACIONES:
Modelo:
MCW-3H
Potencia Indicada (KVA): 3
Garganta (mm):
150
Altura
de
Trabajo
750
aproximado (mm):
Carrera máx. de Electrodo
25
Superior (mm):
Ajusto Vertical del portaelectrodo inferior - arriba y 25
abajo (mm):
Corriente máx. disponible
3000
(corto circuito) (amperios):
Tamaño
Estándar
de
50
Cilindro (mm):
Fuerza máx. de electrodo
1.5
(Kg/cm2):
Consumo de Aire @ 100
operaciones por minuto 1.62
(Litros / Segundo):
Agua
para
Enfriar
3
requerido (Litros / minuto):
Interruptor (amperios):
15
Tamaño del cable portador
8
(Cobre mm2):
Peso Neto (kilos):
140
MCW-10H
10
150
MCW-15H
15
150
MCW-30H
30
150
750
750
750
50
50
50
50
50
50
8000
10000
12000
65
75
100
2
2.5
4
7.5
7.5
13
5
10
15
25
40
70
12
15
25
170
200
270
Soldadoras de Alta Precisión - Controlados Electrónicamente
ESPECIFICACIONES:
Modelo:
MSP-3
Potencia Indicada a
50% Ciclo de Trabajo 3
(KVA):
150 Garganta (mm):
200
mm
Altura de Garganta
100
(mm):
Boca de Electrodos 10 a 3
(mm):
mm
Corriente
máx.
disponible
(corto
3600
circuito) @ 15% Ciclo de
Trabajo (amperios):
Voltaje:
220
Numero de Fases:
1
Peso Neto (kilos):
110
Acero de Bajo
Acero
Carbono (Acero
Latón
Inoxidable
Suave)
SOLDABILIDAD
TPW*
TPW*
TPW*
CALIBRE por
CALIBRE por
CALIBRE por
minuto
minuto
minuto
Min.
56
43
58
43
58
10
Chapa
Máx. 16
7
16
10
28
4
Min.
30
56
26
66
20
20
Alambre
Máx. 12
5
20
28
14
11
31.56 ¿Qué tipo de aplicaciones podrían tener las estructuras mostradas en la
figura 31.19b y c? Explique su respuesta.
Son placas que conformaran piezas de aviones, estas son fabricadas por Rockwell
International Corp.
Podemos mencionar algunos diseños hechos por este proceso combinado como:
-
Mamparas de fuselaje de un avión
-
Aleta delantera del borde de ataque del ala de un avión
-
Ductos de intercambiador de calor
-
Ductos de salida del enfriador
-
Podría trabajarse con radiadores