Depósito de Cordones

Unidad Didactica

Depósito de Cordonesen la Soldadura

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En una operación de soldadura nos podemos encontrarcon varias formas de depósito o transferencia del metalfundido, que nos van a determinar los tipos básicos desoldeo.Igualmente es necesario saber qué alteraciones sufrenlas zonas próximas a la unión soldada, fundamental-mente en soldaduras de responsabilidad.Por último, en la soldadura por arco eléctrico, es nece-sario proteger este arco de los gases nocivos que actúanperjudicialmente en la fusión del metal. Esta circuns-tancia da lugar a una variedad en los métodos actualesde soldadura que el soldador debe conocer.A lo largo de esta unidad se desarrollarán los siguientes contenidos:� El cordón de soldadura: tipos de soldadura.� Zona afectada térmicamente.� Protección del arco eléctrico: variedades.

Depósito de Cordones en la Soldadura 3

Unidad Didáctica Depósito de Cordones en la Soldadura

Al finalizar esta unidad, deberías ser capaz de:� Aplicar el término "cordón de soldadura".� Identificar los tipos de soldadura, en función del depósito delcordón.� Explicar cómo afecta la soldadura a la zona anexa al cordóndepositado.� Distinguir los métodos de soldadura que han originado los siste-mas de protección del arco eléctrico.

En el estudio, la comprensión es imprescindible. Si no existe com-prensión, no existe aprendizaje. Para que tu estudio sea eficaz, esnecesario que comprendas los textos escritos e interpretes lo que elautor quiere transmitirte.El proceso de comprensión lectora es complejo. En ocasiones, lalectura se realiza mecánicamente y se cometen graves errores deinterpretación.Cuando te enfrentes a textos escritos, como lo estás haciendoahora, te recomendamos que lo hagas con una actitud de bús-queda de ideas. Lee el texto con la intención de detectar ideas, dedistinguir conceptos importantes de otros que no lo son. Intentadescubrir el esqueleto, la estructura en torno a la cual se organizanlos contenidos del apartado. Si lo haces de este modo, la compren-sión y el recuerdo serán más eficaces.

4 Depósito de Cordones en la Soldadura

Consejos de estudio

Tus objetivos

El cordón de soldadura se define como la forma que adquiere elmetal fundido tras un proceso de soldeo, provocando la unión y/oel recargue de la junta soldada.

Fig. 1: Cordón de soldadura.

Tipos de soldaduraLa junta del metal base se presenta generalmente de tres formasque definen los tipos básicos de soldadura, clasificándose de lasiguiente manera:Unión a topeSe presenta cuando la junta es el resultado de dos planchasenfrentadas una a la otra, obteniéndose una gran resistencia alproducirse una buena continuidad en los esfuerzos.Pueden presentarse con o sin separación, dependiendo del espe-sor de los elementos que se van a unir.

Fig. 2: Unión a tope.


El cordón de soldadura

Unión en ánguloNos encontramos con una unión en ángulo cuando las planchas aunir se presentan cara contra canto, a modo de esquina interna.Al igual que la soldadura a tope, ésta se puede realizar con o sinseparación, dependiendo de los espesores presentados.

Fig. 3: Unión en ángulo.

Unión a solapeSe presenta cuando las planchas a unir se encuentran superpues-tas, procediéndose a la unión en el contorno entre ambas.

Fig. 4: Unión a solape.Cuando los espesores de las uniones sobrepasan los diez milíme-tros, se hace necesaria la preparación de la unión. Es de granimportancia, pues de una correcta preparación depende en granparte la resistencia de la soldadura. La preparación de estas unio-nes se desarrollará convenientemente en próximas unidades.


Estos tipos de unión se clasifican dependiendo de la posición en laque se encuentre, dando lugar a las siguientes variedades:� Soldadura en posición horizontal: es la resultante al presen-tarse la unión sobre el plano horizontal o de la mesa.� Soldadura en posición vertical: se presenta cuando la unión serealiza sobre el plano vertical o pared, pudiendo ser ascen-dente o descendente.� Soldadura en posición cornisa: se presenta en el mismo planoque la posición vertical, realizándose la soldadura en sentidotransversal.� Soldadura en posición techo: es la posición de soldadurainversa a la horizontal, contraria a la gravedad.

Fig. 5: Variedades de unión.



ACTIVIDAD 1Define el tipo y posición de los ejemplos que aparecen a continuación:1. Nos encontramos con una soldadura donde las planchas están situadas caracontra canto, en el plano vertical, desarrollándola hacia arriba.2. Estamos ante una unión a soldar con las planchas enfrentadas canto a canto, enun plano vertical y en sentido transversal.3. Unión a soldar con las planchas enfrentadas por los cantos, en el plano depared y hacia abajo.4. Unión a soldar con las planchas enfrentadas por los cantos y en el plano del techo.

En una unión soldada, el aporte de calor es inmenso: recordemosque la llama oxiacetilénica alcanza los 3.200 ºC, o que en elarco eléctrico se alcanzan temperaturas de 3.500 ºC, necesariaspara fundir un electrodo sobre una unión previamente preparada.El metal fundido del electrodo es transferido al soporte que formala unión, cediéndole a ésta una gran cantidad de calor. Recorde-mos que una de las propiedades que tienen los metales es la deser unos buenos conductores de calor, por lo que se tiende alequilibrio de temperaturas entre el cordón de soldadura y la zonaque está íntimamente en contacto con este cordón.El efecto de este equilibrio térmico hasta conseguir el enfria-miento tiene una gran importancia a la hora de determinar laresistencia de la unión, pues se han alterado las estructuras inter-nas del material.Recordemos que el acero es una aleación férrea donde los consti-tuyentes son el hierro y el carbono. La presencia del carbono tienela finalidad de anular lo blando y dúctil que es el hierro puro.Observemos la figura 6:

Fig. 6: Cordón de soldadura y temperaturas alcanzadas durante la unión soldada.En ella se puede apreciar el cordón de soldadura, y las temperatu-ras que se han alcanzado durante la unión. También podemosobservar que la zona (1) ha estado más próxima a la soldadura,llegando a alcanzar los 900 ºC. El acero cambia su estructurainterna con la temperatura, esta zona (1) se ha alterado y el car-bono que formaba parte de la aleación se ha desplazado, llamán-dose a esta nueva formación estructural ferrita. La ferrita, por suausencia de carbono, presenta una gran ductilidad, convirtién-dose en una parte blanda.


Zona afectada térmicamente

En esta figura se muestra la ferrita a través de un microscopiometalográfico*.

Fig. 7: Ferrita.Si continuamos estudiando las zonas, observamos que tras estaformación de ferrita, aparece la (2) que se ha visto alcanzada poruna temperatura que ronda los 750 ºC. En esta zona quedan res-tos de ferrita y además aparece el acero con otra estructura dife-rente (3), a la que llamamos martensita. La martensita tiene unagran dureza, que, como veíamos en la unidad 2, se define comola resistencia de un material a ser rayado. Sin embargo, a la vez,ha visto aumentada su fragilidad. Por último, llegamos a la zona(4) donde la temperatura alcanzada no llega a alterar la estructuradel metal.

Fig. 8: Formación de la martensita.Al haberse formado zonas blandas y zonas duras, se originan ten-siones que tienden al equilibrio interno del material. Cuando estabúsqueda de equilibrio interno está descompensada, aparecen lasgrietas en las zonas próximas a la unión o en el mismo cordón dela soldadura.Esta alteración de la estructura interna se puede aliviar calentandopreviamente las zonas que van a estar alcanzadas por el calor de lasoldadura. A esta operación la llamamos precalentamiento, y esimprescindible en determinadas aleaciones y en fundiciones férreas.


En resumen, podemos decir que no son muy probables las grietascuando el cordón y el metal próximo se mantienen dúctilesdurante el proceso de soldadura. Por el contrario, si se formamartensita, es muy probable la aparición de grietas. Estas grietas,en un principio, pueden ser microscópicas, pero con el tiempo y lafatiga* del material se van agrandando.

En la unidad anterior estudiamos el principio de esta forma deaporte de calor en soldadura de una forma teórica. En la prácticase plantea un inconveniente que afecta al propio cordón de solda-dura, y consiste en la aparición de porosidades* y discontinuidadesen su aspecto, convirtiendo a la unión en frágil e inútil.Este inconveniente se origina en el mismo seno del arco eléctricoy como consecuencia de la ionización* del aire que lo rodea.¿Qué quiere decir esto? Lo aclararemos a continuación.


ACTIVIDAD 2Completa las frases que aparecen a continuación con las siguientespalabras:martensita, transmite, estructura, precalentamiento, transmisores eléc-tricos, ferrita.

1. En una unión soldada el calor se ....................... a las zonas anexas gracias ala propiedad de los metales de ser buenos ................................. .2. La zona más próxima al cordón es la más afectada por la temperatura, alte-rándose la ......................... interna del metal, originando la .................. .3. La posibilidad de fragilidad de la unión soldada es consecuencia de la forma-ción de ..................................... .4. Se previene la aparición de grietas en la soldadura de fundiciones, aplicandoun proceso de ............................ .

Protección del arco eléctrico. Procedimientos

El aire de la atmósfera está compuesto por gases en porcentajesdesiguales. Estos gases son, entre otros: oxígeno, nitrógeno,dióxido de carbono (dependiendo de la contaminación), y, enmenor proporción, hidrógeno, helio, etc.Al estar en contacto con el arco eléctrico, reciben el calor que segenera, cargándose eléctricamente y provocando desviaciones enel arco eléctrico.La solución a este inconveniente pasa por aislar adecuadamenteel arco de la atmósfera circundante. A lo largo de los últimos añosse han investigado distintas posibilidades de aislar estos gases,dando lugar a varios métodos diferentes de soldadura.Procedimientos de soldaduraPor lo tanto, los procedimientos de soldadura al arco se diferen-cian en el método que emplean para aislar el arco eléctrico.La protección empleada puede dar lugar a los siguientes procedi-mientos de soldadura:Soldadura al arco con electrodo revestidoEl electrodo tiene una envoltura o recubrimiento que se funde almismo tiempo que la propia varilla. Al fundirse esta envoltura seforma un manto que aísla el arco de los gases de la atmósfera, yque, por su baja densidad, queda sobre el cordón de soldaduraen forma de escoria, pudiéndose retirar al enfriarse con el auxiliode una piqueta*. Es muy empleado en soldadura manual y estámuy extendido por su sencillez y manejabilidad.

Fig. 9: Soldadura al arco con electrodo revestido.


Soldadura al arco con protección gaseosaDentro de este sistema de protección existen varias formas dife-rentes de aplicación. Vamos a desarrollar las más cotidianas:� Soldadura M.I.G. (Metal Inerte Gas): el electrodo es uncarrete de hilo continuo, produciéndose el arco entre el extremode éste y el metal base. La protección se consigue mediante elaporte de un chorro continuo de gas inerte* (argón o helio)que incide sobre el arco, aislándolo de la atmósfera.

Fig. 10: Soldadura M.I.G.� Soldadura M.A.G. (Metal Activo Gas): mismo procedimientoque el anterior. La única diferencia es el empleo de un gasactivo* (CO2).� Soldadura T.I.G. (Tungsteno Inerte Gas): el arco se consigueentre el metal base y un electrodo de tungsteno que no se con-sume, aportándose el material a la unión mediante una varilla. Elarco se protege bajo la acción de un chorro continuo de gas inerte.

Fig. 11: Soldadura T.I.G.


Soldadura con arco sumergidoEste método de protección del arco se basa en mantenerloenvuelto en material fundente pulverizado. Se emplea en procedi-mientos automáticos y ofrece un gran rendimiento.El arco se establece entre el extremo de un electrodo, que sesuministra en rollos, y el metal base. El material fundente de pro-tección llega hasta el arco a través de un conducto unido a unatolva de almacenamiento.

Fig. 12: Soldadura con arco sumergido.

Si consideras que has concluido el estudio de esta unidad, pasa aresponder a las siguientes cuestiones de autoevaluación.


ACTIVIDAD 3Confecciona un esquema donde se clasifiquen los procedimientos de soldadura enfunción del método de protección del arco.


Cuestiones de autoevaluación1 Completa:

Las uniones soldadasse clasifican en fun-ción del depósito delcordón con respectoal metal base, siendoéstas...

2 Completa:En función de laposición en que serealice este depósitode cordón en elmetal base, las unio-nes soldadas puedenestar en...

3 En esta figura, dondese aprecia la zonaafectada térmica-mente, indica quécaracterísticasadquiere cada una delas zonas marcadas.Especifica las causas.

4 ¿Qué diferenciaexiste entre el proce-dimiento de solda-dura M.I.G. y elM.A.G.?¿Y entre estos doscon el T.I.G.?


Respuestas a las actividades

1. Soldadura en ángulo vertical ascendente.2. Soldadura a tope en cornisa.3. Soldadura a tope vertical descendente.4. Soldadura a tope en techo.

ACTIVIDAD 1REl texto queda como sigue:1. En una unión soldada el calor se transmite a las zonas anexas graciasa la propiedad de los metales de ser buenos transmisores térmicos.2. La zona más próxima al cordón es la más afectada por la temperatura,alterándose la estructura interna del metal, originando la ferrita.3. La posibilidad de fragilidad de la unión soldada es consecuencia dela formación de martensita.4. Se previene la aparición de grietas en la soldadura de fundiciones,aplicando un proceso de precalentamiento.

ACTIVIDAD 2R

� Electrodo revestido.� Protección gaseosa:1. T.I.G.2. M.I.G.3. M.A.G.� Arco sumergido.

ACTIVIDAD 3R

� Uniones a tope.� Uniones en ángulo.� Uniones en solape.� Posición horizontal.� Posición vertical.� Posición cornisa.� Posición techo.1. Por la elevada temperatura se origina la formación de ferrita,con una casi nula aparición de carbono. Zona más blanda ydúctil.2. Zona con temperatura media donde se origina la martensita.Ésta propicia la fragilidad, y, por tanto, el agrietamiento.3. Zona donde el metal no se ve afectado por el calor.La diferencia existente entre el procedimiento M.I.G. y M.A.G. secentra en el distinto gas de protección que utiliza cada sistema.Mientras que el primero utiliza un gas inerte, el segundo empleaun gas activo.Sin embargo entre estos dos y el procedimiento T.I.G. la diferen-cia se encuentra en la forma de aporte de metal, pues en T.I.G. serealiza mediante una varilla que se acerca al arco eléctrico y enM.I.G. - M.A.G. el aporte es mediante un carrete de hilo continuoque es el propio electrodo.


Respuestas a las cuestiones de autoevaluación 123

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La soldadura se puede depositar de tres formas diferentes dandolugar a los tres siguientes tipos: � Soldadura a tope.� Soldadura en ángulo.� Soldadura a solape.

Cada una de estos tipos lo podemos realizar en cuatro posicionesdiferentes de soldadura:� Posición horizontal.� Posición vertical.� Posición cornisa.� Posición techo.

Existe una influencia clara del calor sobre el metal base, que llegaa alterar la estructura interna, formándose ferrita y martensita.Esta circunstancia puede provocar agrietamientos en el metal,sobre todo si éste es de fundición. A la zona de metal base dondese produce este efecto se le denomina Zona Afectada Térmica-mente (ZAT).Es necesario aislar el arco eléctrico del aire de la atmósfera que lorodea para evitar defectos en la soldadura. Para ello existen tresformas básicas de protección que dan nombre a distintos procedi-mientos de soldadura:� Soldadura por arco con electrodo revestido.� Soldadura por arco con protección gaseosa.

1. Soldadura M.I.G.2. Soldadura M.A.G.3. Soldadura T.I.G.� Soldadura por arco sumergido.

Tipos de soldadura

Posiciones

Protección del arco

Resumen de Unidad


Notas

VocabularioFatiga: determina, en un metal, el límite por encima del cual está expuesto a rotura,como consecuencia de estar sometido a esfuerzos.Gas activo: gas que produce reacción en el arco eléctrico.Gas inerte: gas que no produce reacción en el arco eléctrico.Ionizar: cargar eléctricamente las partículas de un gas por efecto de una elevada tempe-ratura.Microscopio metalográfico: instrumento de observación óptica que permite la visuali-zación de metales con gran aumento.Piqueta: útil herramienta del soldador para eliminar la escoria de la soldadura.Porosidad: defecto del cordón de soldadura con aspecto de pequeñas cavidades.

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