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¡Descarga La soldadura......................................... y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Mecánica solo en Docsity! Metalurgia de la soldadura ¿Qué es la soldadura? La soldadura es un proceso de unión que une de forma permanente a dos componentes separados mediante el calor, la presión o la combinación de ambos para convertirlos en una nueva pieza. ¿Qué es la metalurgia? Es una ciencia compuesta por técnicas y operaciones industriales especializadas que se destinan tanto a la obtención como al tratamiento de los metales que se encuentran en los minerales metálicos. Metalurgia química. Importancia de la metalurgia La metalurgia se emplea para realizar la preparación, el tratamiento físico o químico, la producción y la aleación de metales según sea su utilización. En este sentido, en la metalurgia es de suma importancia que las técnicas sean aplicadas correctamente para obtener un metal en óptimas condiciones. La metalurgia se lleva a cabo desde hace muchos siglos con el fin de elaborar herramientas más fuertes y duraderas, así como para la construcción. En la actualidad su aplicación se extiende a diversas áreas. De allí que los metales estén presentes en las actividades cotidianas de las personas, en los objetos que utilizamos, en los espacios en los que nos encontramos, entre otros. Metalurgia en la soldadura La metalurgia de la soldadura se enfoca en el análisis de los procesos de calentamiento, fusión, solidificación y enfriamiento que giran en torno a la soldadura, este proceso es uno de los métodos más usados actualmente para la unión de materiales metálicos, a la vez es el más complejo desde el punto de vista metalúrgico. En esta podemos observar los siguientes fenómenos metalúrgicos:  Fusión.  Solidificación.  Reacciones gas-metal.  Fenómenos de superficie.  Reacciones en estado sólido. 2 Direcciones de crecimiento de granos El crecimiento de los cristales se da con la misma orientación cristalina que los granos de metal base parcialmente fundidos. Este fenómeno recibe el nombre de crecimiento epitaxial. La solidificación epitaxial es el mecanismo común a todos los procesos de soldadura por fusión, posibilitando la coalescencia buscada para tener continuidad entre el metal base y el metal de soldadura. Este crecimiento depende también de la pileta líquida a la hora de hacer la soldadura, la forma de la pileta líquida determina la dirección de crecimiento de los granos, así como la velocidad de crecimiento y el gradiente térmico en el líquido. Cuando la pileta de fusión tiene forma de gota, el gradiente térmico máximo permanece casi invariable en su dirección en todos los puntos del frente de solidificación y cuando la pileta de fusión es elíptica, la dirección de gradiente máximo cambia continuamente desde el borde hacia el centro del cordón. 5 En esta figura se representa el esquema de crecimiento epitaxial de los cristales a solidificar. Ejemplos de estructuras primarias 3. Ledeburita: 6 En esta figura se observan modelos de crecimiento competitivo en función del gradiente térmico. 2. Martensita:1. Cementita: Estructura secundaria Las velocidades de enfriamiento involucradas determinan que las condiciones para las transformaciones de fase mencionadas sean de no equilibrio, por esta razón, no es posible utilizar los diagramas de fase de equilibrio, se recurre entonces a los diagramas TTT (temperatura-transformación-tiempo). Diagramas TTT (temperatura-transformación-tiempo) Se denomina curva TTT al diagrama que relaciona el tiempo (normalmente en escala logarítmica) y la temperatura requeridos para una transformación a temperatura constante. 7 El precalentamiento es un factor importante para obtener una ZAC óptima. Esta operación consiste en el calentamiento de la junta previo a la soldadura, su principal efecto es reducir la velocidad de enfriamiento de la unión soldada. Tiene como ventajas:  Evitar el templado.  Aumentar la difusión de hidrógeno en la junta. 10 Soldadura MIG Clasificación  Soldadura por arco Este tipo de soldadura, popular por su bajo costo, recibe este nombre debido a que se crea un arco voltaico entre el metal que se está soldando originado durante el proceso y el electrodo del soldador, creado por una fuente de alimentación para soldadura. Este arco voltaico va a calentar el metal hasta que llegue a su punto de fusión. Entre los tipos de soldadura de arco que podemos encontrar, están:  Arco eléctrico  Arco blindado del metal  Soldadura MIG  Flujo tubular  Gas inerte de Tungsteno  Soldadura de arco sumergida 11 Proceso de soldadura por arco.  Soldadura con energía Este tipo de soldadura moderno también es conocido como soldadura de electrones o haz láser. Se trata de un proceso de soldadura fácil de automatizar, además de rápido, permitiendo que sea ideal para fabricar a alta velocidad. Las soldaduras de haz de electrones o rayo láser utilizan láser o haz electrónico altamente enfocados. Además, este tipo de soldadura es propenso al agrietamiento térmico, algo que ocurre cuando exponemos el metal a cambios de temperatura muy extremos.  Soldadura con gas También es llamada soldadura oxiacetilénica, y es uno de los tipos de soldadura más comunes y viejos. Este tipo de soldadura es utilizado para múltiples usos industriales, y además tiene la ventaja que es bastante barata, aunque ha sido algo olvidado para la soldadura de arco, antes mencionada, especialmente en procesos industriales y de fabricación, debido a una de sus grandes desventajas, que no es otra que la soldadura de gas tarda bastante más en enfriarse. 12 Croquis de una boquilla láser en el momento de soldar. En cuanto a los posibles inconvenientes que encontramos en este tipo de soldadura, está que requiere una gran preparación de la superficie del metal, para conseguir poder comenzar la soldadura de estado sólido, con lo que representará esto en los costes.  Soldadura de forja En este caso la soldadura de forja se trata del tipo de soldadura más antiguo, ya que ha sido el tipo de soldadura utilizado por los herreros. Este tipo de soldadura se realiza calentando dos pedazos de acero con poco carbono, calentándolos a 1.800 grados Fahrenheit (982,22 ºC) y martillándolos juntos. La ventaja que podemos encontrar en este tipo de soldadura es su versatilidad, ya que puede ser utilizada para fabricar una alta gama de productos. Pero lamentablemente, también cuenta con numerosas desventajas, ya que soldar el metal así lleva bastante más tiempo que los tipos de soldadura modernos, únicamente el acero con poco carbono puede ser soldado así, y además la soldadura puede ser afectada por el carbón que es utilizado para calentar el horno. 15 Herreros forjando. Tipos de soldadura para materiales metálicos Si hacemos la categorización en lo que respecta a tipos de soldadura para materiales metálicos, tenemos dos tipos según el material de aportación:  Soldadura homogénea En este caso el material de aportación es de la misma naturaleza o material que las piezas a unir o incluso no se utiliza.  Soldadura heterogénea Como soldadura heterogénea entendemos aquella que ha sido efectuada entre materiales que tienen diferente naturaleza, tanto con metal de aportación, como sin él, es decir, en el caso de que se necesite metal de aportación los metales pueden ser de igual naturaleza, pero en el caso de no utilizarlo los metales a unir deberán ser de diferente material para considerarse soldadura heterogénea. 16 Soldadura heterogenea Soldadura heterogenea 17