Soldadura por puntos de resistencia. Multifuncion.

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 0,5mm y 3mm de espesor. El soldeo por puntos es el más común y simple 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.

El principio de funcionamiento de este proceso consiste en hacer pasar una corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales que se van a unir. Como en la unión de los mismos la resistencia es mayor que en el resto de sus cuerpos, se genera el aumento de la temperatura en juntura, Efecto Joule (Q = I^2 R t).Aprovechando esta energía y con una determinada presión se logra la unión. Solamente se obtienen soldaduras uniformes si las chapas a soldar están limpias, los óxidos superficiales son causa de variaciones en el tamaño y resistencia de los puntos de soldadura. Esto es especialmente cierto en el aluminio. La presencia de óxidos o suciedad puede aumentar diez veces o mas la resistencia total entre los puntos de los electrodos.

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.

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.

Los electrodos utilizados son de una aleacion de cobre y cromo

Ahora se realizara una breve explicacion sobre las fases de la soldadura por puntos:

Una mala soldadura puede producir defectos que son debidos principalmente a las siguientes causas:

Intensidad demasiado alta debido a esto se puede ocasionar produccion de salpicaduras y una penetracion demasiado profunda.

Intensidad demasiado baja esto produce una baja resistencia en la union y pegaduras.

Presion de apriete demasiado alta se producen manchas profundas en las chapas y salpicaduras por expulsion del nucleo entre las chapas.

Presion de apriete demasiado baja esto produce salpicaduras, agujeros y un deteriodo de los electrodos por inclusion de material.

Tiempo de soldadura demasiado largo se puede producir un calentamiento excesivo de la chapa y una disminucion de la calidad del punto.

Tiempo de soldadura demasiado corto se producen pegaduras y una pequeña penetracion.

Utilizacion de la soldadura por puntos en la reparacion de carrocerias:

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.

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.

Soldadura por puntos en la reparación de vehículos:

Para la soldadura en las reparaciones de vehículos se usan máquinas portátiles de soldadura por puntos de resistencia muy sofisticadas. Éstas son prácticamente automáticas aunque para una mayor versatilidad se pueden ajustar los parámetros manualmente. Opcionalmente podemos disponer de un equipo multifunción en este tipo de máquinas de soldadura.

Maquina multifuncion

La máquina de soldar multifunción nos es de gran ayuda cuando tenemos que realizar reparaciones en la carrocería y no podemos acceder a la parte interna del impacto. Gracias a sus múltiples funciones podemos reparar gran variedad de golpes en la carrocería siguiendo los siguientes pasos: 

-Para reparar una abolladura: 

1. Se examina el impacto y se aborda de la manera más inteligente posible. 

2. Se limpia la zona del golpe y se descubre la chapa. 

3. Con la máquina de soldar multifunción, soldamos anillas en la zona que deseamos levantar. 

4. A continuación, con en martillo de inercia actuamos sobre las anillas antes soldadas. De este modo intentamos que la chapa vuelva a su estado inicial. 

5. Por último quitamos las anillas soldadas, limpiamos la zona de trabajo y pasamos a dar masilla y a pintar la zona afectada. 

-Para recoger chapa: 

1. A igual que en el caso anterior, lo primero es examinar el impacto y planificar el proceso de reparación a seguir. 

2. Se descubre la chapa quitando la pintura y se limpia la zona afectada. 

3. Teniendo a mano un trapo húmedo, calentamos la chapa con la multifunción y seguidamente la enfriamos con el trapo. Este proceso debe repetirse varias veces para llevar la chapa a la forma deseada. 

4. Por último, limpiamos la zona, damos masilla y pintamos la zona afectada.

Soldadura de hilo continuo. MIG/MAG

Empezamos diferenciando los tres sistemas de entrada de la máquina que confluirán posteriormente para dar como resultado la soldadura semiautomática.

Para la alimentacion electrica se necetita un transformador y un rectificador.

Transformador:La fuente de potencia eléctrica que se encarga de suministrar la suficiente energía para poder fundir el electrodo en la pieza de trabajo. Son de tipo DC (corriente directa) con característica de salida de Voltaje Constante (CV). Tiene la función de reducir la tensión alterna de la red de consumo a otra apta para la soldadura. Principalmente un transformador esta formado de un núcleo constituido por chapas magnéticas apiladas en cuyas columnas se devanan dos bobinas. En la primera de ellas consta del circuito primario formado por un número de espiras superior a la segunda y con una sección inferior a esta. En la segunda se forma el circuito secundario, formado por lo cual con un menor número de espiras y mayor sección.Rectificador:Este elemento convierte la tensión alterna en continua, la cual es muy necesaria para poder realizar la soldadura MIG/MAG. El rectificador está constituido de semiconductores de potencia (diodos de silicio), normalmente colocados sobre aleteas con el objetivo de aumentar su refrigeración.

Alimentacion de gas:

En la variante MIG (Metal Inert Gas), el gas de protección es inerte (no actúa activamente en el proceso de la soldadura) siendo muy estable. Por otro lado en la soldadura MAG (Metal Activ Gas), el gas de protección se comporta de forma inerte en la contaminación de la soldadura pero por el otro lado interviene termodinámicamente en ella.

Soldadura MIG: Dentro de los gases inertes disponibles en Europa el más empleado es el argón.El argón con altas purezas sólo es utilizado en soldadura de titanio, aluminio, cobre y níquel. Para la soldadura de acero se tiene que aplicar con cantidades inferiores al 5% de mezcla con oxígeno ya que el argón puro produce mordeduras y cordones irregulares. Así se mejora la penetración y ensanchamiento de la parte inferior del cordón. La utilización de helio produce cordones más anchos y una penetración menos profunda que la producida por el argón.

Soldadura MAG: El CO2 es uno de los gases empleados en este tipo de soldadura.Es un gas mucho más barato que el argón, capaz de producir penetraciones mucho mas profundas y anchas que éste. También se tiene la ventaja que reduce el riesgo de mordeduras y faltas de fusión.

Alimentacion de hilo:

Los diámetros de los hilos de soldadura mas utilizados en este tipo de soldadura son 0,8; 1,0; 1,2; 1,6 mm y en algunos casos 2,4 mm. La elección de uno de estos diámetros a la hora de trabajar es muy importante ya que para grandes diámetros se utilizan grandes intensidades y se producen grandes penetraciones, pudiendo producirse perforaciones en la piezas. Por el otro lado para diámetros pequeños se aplican bajas intensidades y se consiguen bajas penetraciones, pudiendo ocurrir que la penetración en la pieza sea demasiado pequeña. El formato estándar del hilo son bobinas de diferentes grandarías. Los hilos suelen ir recubiertos de cobre para que la conductividad del hilo con el tubo de contacto sea buena, además de disminuir los rozamientos y para que no aparezcan oxidaciones. También se utiliza hilo tubular, los cuales van rellenos de polvo metálico o flux.

Ahora vamos a diferenciar las partes de la maquina que son las siguientes:

1 Caudalímetro: instrumento de medición de cuadal.

2 Antorcha o pistola de soldadura: consta de un mango y un gatillo, y dirige el alambre, el gas protector y la corriente hacia la zona de soldadura. En su extremo contiene una boquilla o tubo de contacto (intercambiable para cada tipo de alambre) rodeada de una tobera.

3 Regulador de presión: los reguladores de presión son los instrumentos que nos permiten trabajar en una determinada presión, regulando la presión de salida (los reguladores de presión en este caso no nos permiten aumentar la presión, sino que siempre servirán para disminuir la presión de entrada a la válvula).

4 Cilindro de gas protector: contiene el gas a alta presión y está provisto de un regulador que permite medir el flujo gaseoso. Dependiendo del método (MIG o MAG) y del metal a soldar, el gas más económico y usado es el dióxido de carbono (MAG) y luego le siguen argón (MIG), helio (MIG). También son comunes las mezclas de CO2 con gases inertes para soldaduras MAG.

5 Manguera de suministro de gas

6 Electrodo (hilo): la soldadura MIG/MAG tampoco necesita que nos detengamos para cambiar los electrodos, así que podemos concentrarnos muy bien en lo que estamos haciendo.

7 Fuente de energía: aporta la energía suficiente para fundir el alambre en la pieza de trabajo.

8 Amperímetro: nos permite medir la intensidad de la corriente.

9 Voltímetro: la escala es graduada en voltios.

10 Cable de potencia

11 Cable de retorno

12 Pinza de masa

13 Alimentador del alambre consumible: consta de un motor y rodillos impulsores, y permite el desplazamiento continuo del alambre a través de la pistola para llegar a la zona donde se produce el arco de soldadura. En algunos equipos, el alimentador del alambre viene incorporado directamente en la pistola.

Para realizar una buena soldadura hay que tener en cuenta una serie de parametros. Estos parámetros son:

Intensidad de corriente: controla el aporte de calor, el tamaño de la soldadura y la profundidad de penetración.

Voltaje del arco: controla el perfil de la soldadura.

Velocidad de alimentación del alambre: controla la intensidad de la soldadura.

Diámetro del alambre: depende de su velocidad de alimentación, de la intensidad de corriente, del gas protector y del material a soldar.

También debemos tener en cuenta el flujo o caudal de gas protector (depende del material y del alambre utilizado), la longitud del extremo libre del alambre y la velocidad de soldeo.
Tambien hay que tener en cuenta los parametros de soldeo:

La velocidad de avance del alambre es también muy importante para obtener una buena soldadura con el calor y la penetración adecuados. El ajuste de la velocidad no es complicado. Simplemente hay que escuchar el sonido que el equipo está haciendo mientras se deposita un cordón recto. Si la velocidad es demasiado rápida, la mayor parte del alambre que sale de la tobera estará al rojo vivo y habrá un crujido fuerte. Por lo tanto, hay que ajustar gradualmente la velocidad hasta que obtener un sonido de chisporroteo constante.

Posición de la pistola: La que más se recomienda es la posición horizontal o casi horizontal, ya que permite un mejor control del charco, pueden obtenerse cordones lisos y de buen aspecto y optimiza la acción del gas protector sobre el charco. Sin embargo, hay casos en que resulta conveniente soldar sobre piezas inclinadas unos 10 o 20 grados. De ser así, la soldadura se realiza en descendente. Con este método se consiguen cordones más planos y se aumenta la velocidad de soldadura.

Sistema Brazing

La soldadura fuerte bajo atmósfera de gas protector(Brazing), ha adquirido un gran significado en los últmios años. En la actualidad son numerosas las fábricas que no pueden prescindir de este sistema en sus programas de fabricación. Con la ayuda de ese método es posible soldar piezas de secciones diversas y variadísimas formas, obteniendo partes constructivas de gran valor, mediante un sencillo proceso de trabajo. Los puntos de soldadura en las piezas se situan de tal modo, que las partes simples pueden ser fabricadas del material más apropiado, con arreglo al proceso de fabricación más favorable según la forma, como embutición profunda, estampado, prensa de extrusión en frío, torneado, etc. Gracias a ello y a la posibilidad de utilizar ampliamente semiproductos, se pueden ahorrar costes de material, maquinaria y mano de obra. Las piezas soldadas abandonan el horno completamente libres de óxido y grasa y pueden someterse de inmediato al pintado, zincado o cualquier otro tipo de recubrimiento superficial o tratamiento térmico ( templado, cementado, nitrurado, etc.)

Soldadura con Hilos Tubulares (FCAW)

La soldadura con hilos tubulares, es muy parecida a la soldadura MIG/MAG en cuanto a manejo y equipamiento se refiere. Sin embargo, el electrodo continuo no es sólido si no que está constituido por un tubo metálico hueco que rodea al núcleo, relleno de flux. El electrodo se forma, a partir de una banda metálica que es conformada en forma de U en una primera fase, en cuyo interior se deposita a continuación el flux y los elementos aleantes, cerrándose después mediante una serie de rodillos de conformado.Como en la soldadura MIG/MAG, el proceso de soldadura con hilos tubulares depende de un gas de protección, para proteger la zona soldada de la contaminación atmosférica. El gas puede ser aplicado ó bien de forma separada, en cuyo caso el hilo tubular se denomina de protección gaseosa, o bien, se genera por la descomposición de los elementos contenidos en el flux, en cuyo caso hablaremos de hilos tubulares autoprotegidos. Además del gas de protección, el núcleo de flux produce una escoria que protege al metal depositado en el enfriamiento. Posteriormente se elimina la escoria.

Reparacion de golpe con maquina multifuncion.

La practica se realizo en un Renault 21. Empezamos limpiando la zona a trabajar con la lijadora.

Ponemos la masa de la multifuncion sujetandola con una presilla. Hecho esto regulamos la maquina, en este caso utilizamos el martillo de inercia poniendole en la punta un triangulo de cobre. Con esto damos pequeños puntos de soldadura y vamos sacando la abolladura hacia fuera. Se empieza a trabajar por los laterales donde el golpe es mas pequeño y en circulo.

Sacado el golpe tenemos que alisar los puntos y para ello regulamos la maquina a esta funcion. Esta funcion puede hacer algun agujero. Tambien se habian producido agujeros por la abolladura y por la corrosion. Procedemos a taparlos con la maquina de soldar MIG haciendo su correcta regulacion para ello. Despues quitamos la soldadura sobrante con una rotaflex. Por ultimo para que el golpe quede bien liso soldamos estaño en la zona, esta operacion se raliza de la siguiente forma: echamos en la zona decapante, con un soplete vamos fundiendo una varilla de estaño y lo pegamos en la zona que queremos alisar. Aplicamos cera en una espatula ( a poder ser de madera) y con ella trabajamos sobre el estaño aplicado calentando el estaño de nuevo. Con una lima de chapista quitamos el estaño sobrante. Esta operacion requiere mucha paciencia y habilidad. Herramientas utilizadas: lijadora, maquina multifuncion, maquina de soldar MIG, rotaflex, soplete, espatula. En esta practica es muy importante la utilizacion de los EPIs ya que se producen saltos de chispas. Los Epis utlizados han sido los siguientes: gafas de seguridad, mascara de soldar, guantes, botas de seguridad. 

Uniones soldadas. Clasificacion y breve explicacion.

En esta entrada se hablara principalmente de dos tipos de soldadura que tiene mucho uso en el mundo de la automocion: la soldadura Smaw y la soldadura Tig. Primero haremos una breve explicacion de la soldadura semiautomatica.

La soldadura MIG/MAG es un proceso de soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible, el arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo y las piezas a unir, quedando este protegido de la atmosfera circundante por un gas inerte (soldadura MIG) o por un gas activo (soldadura MAG).

1. Dirección de la soldadura 2. Tubo de contacto 3. Hilo 4. Atmósfera de gas protector 5. Baño de fusión 6. Cordón de soldadura 7. Metal de base.

Soldadura Smaw: La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y un electrodo metálico recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material base. Además los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de soldadura, una capa protectora del metal fundido.

Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento.

El alma o varilla es alambre (de diámetro original 5.5 mm) que se comercializa en rollos continuos. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el óxido y aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro.

El revestimiento se produce mediante la combinación de una gran variedad de elementos (minerales varios, celulosa, mármol, aleaciones, etc.) convenientemente seleccionados y probados por los fabricantes, que mantienen el proceso, cantidades y dosificaciones en riguroso secreto.

La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está regulada por AWS (American Welding Society), organismo de referencia mundial en el ámbito de la soldadura.

Electrodos revestidos

Este tipo de soldaduras pueden ser efectuados bajo corriente tanto continua como alterna. En corriente continua el arco es más estable y fácil de encender y las salpicaduras son poco frecuentes; en cambio, el método es poco eficaz con soldaduras de piezas gruesas. La corriente alterna posibilita el uso de electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a mayor escala también aumenta. En cualquier caso, las intensidades de corriente oscilan entre 10 y 500 amperios.

El factor principal que hace de este proceso de soldadura un método tan útil es su simplicidad y, por tanto, su bajo precio. A pesar de la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, la soldadura con electrodo revestido no ha sido desplazada del mercado. La sencillez hace de ella un procedimiento práctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de alimentación, cables, un portaelectrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la fuente y no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección. El procedimiento es excelente para trabajos, reparación, fabricación y construcción. Además, la soldadura SMAW es muy versátil. Su campo de aplicaciones es enorme: casi todos los trabajos de pequeña y mediana soldadura de taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se pueden hacer uniones de cualquier tipo.

Sin embargo, el procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su automatización o semiautomatización; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los electrodos es relativamente corta: de 230 a 700 mm. Por tanto, es un proceso principalmente para soldadura a pequeña escala. El soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares para cambiar el electrodo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar electrodo nuevo. Sin embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparación, un soldador eficiente puede ser muy productivo.

Soldadura Tig

El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con la misma característica del metal base. Este resultado sólo puede obtenerse si el baño de fusión está completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo. De no ser así, tanto el oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la soldadura quedará porosa y frágil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección un chorro de gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por electrodo no consumible, también llamada soldadura TIG , se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente que normalmente, como indica el nombre, es de tungsteno.

A diferencia que en las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a no ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea necesario. El metal de aportación debe ser de la misma composición o similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las propias chapas a soldar.

La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una canalización que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí, repasar la terminación en punta, ya que una geometría poco adecuada perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas, los más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El argón utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de soldadura con características intermedias entre los dos.

La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente continua y polaridad directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización se consigue mayor penetración y un aumento en la duración del electrodo. Con polarización inversa, el baño de fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades oscilan entre 5 y 60 A. La corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en contra da un arco poco estable y difícil de cebar.

La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco con protección gaseosa es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.

Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.