Universitat Politècnica de València

Transcripción

1 metálicos. 111 Extrusión. Este tipo de proceso se basa en la aplicación de un esfuerzo de compresión sobre el material para que éste fluya a través de una matriz que le da forma a su sección transversal. metálicos. 112 Extrusión. El desarrollo actual de esta técnica permite la obtención de piezas con formas transversales muy variadas y complejas, con tolerancias muy estrechas (especialmente en frío) y con muy poco desperdicio de material.

2 metálicos. 113 Extrusión. El elemento principal que genera la forma final del producto es la matriz, cuyo diseño debe contemplar tanto la geometría exterior del producto como la de los huecos que se desean generar en el mismo. Los materiales empleados más comúnmente en este proceso son aquellos que presentan una adecuada ductilidad (aluminio, cobre, magnesio y sus aleaciones, acero y acero inoxidable). metálicos. 114 Extrusión. El proceso básico de extrusión genera un cambio de sección tal y como se muestra en la siguiente figura: Material Ángulo, α Matriz Presión Sección inicial, A o Sección final, A f Cilindro Material Bastidor Cilindro Matriz Pistón Soporte matriz Material extruido Cierre

3 metálicos. 115 Extrusión. El esfuerzo necesario para deformar el material es función de: la deformación que éste sufre (en el caso del conformado en caliente, depende también de la velocidad de deformación). el ángulo de la matriz. el rozamiento con las paredes del cilindro y con la matriz. La expresión que estima la presión necesaria para deformar el material es: A o p = Y c + 1 ln c2 Af Donde c 1 es función de las condiciones de rozamiento en la matriz y del ángulo de la misma (1,2 1,5), y c 2 depende del rozamiento con las paredes del cilindro ( 0,8). metálicos. 116 Extrusión. En el caso de la extrusión en caliente, el material es sensible a la velocidad de deformación, de forma que un incremento de la velocidad de extrusión significa un incremento en la presión necesaria. Asimismo y puesto que la energía mecánica que se aplica al material se transforma en calor, puede darse el caso de que, ante velocidades elevadas de extrusión, se incremente la temperatura del material produciendo fusiones localizadas del material que generan piezas defectuosas. En este tipo de extrusión, los efectos de rozamiento son despreciables y la expresión de cálculo se simplifica a: Ao p = K e ln A Siendo K e una constante experimental que depende del material y la temperatura. f

4 metálicos. 117 Extrusión directa. Es el tipo de extrusión más empleado, de forma que el material fluye en el mismo sentido que el pistón de compresión. Mediante esta técnica se fabrican la gran mayoría de perfiles. Cilindro Material Matriz Soporte matriz Bastidor Pistón Material extruido Cierre metálicos. 118 Extrusión hidrostática. Es una variante del proceso anterior, en la que el esfuerzo de compresión se transmite al material a través de un fluido, por lo que los sobreesfuerzos debidos al rozamiento se reducen notablemente. Matriz Cierre Pistón Material Cilindro Material extruido Soporte matriz

5 metálicos. 119 Extrusión inversa. En este tipo de proceso el material fluye en sentido contrario al de actuación del pistón de compresión, de forma que el material debe salir a través de este último. Material Cierre Cilindro Pistón Soporte cierre Bastidor Material extruido Matriz metálicos. 120 Extrusión por impacto. Esta variante es un tipo de extrusión inversa en la que un punzón actúa a gran velocidad sobre el material, de manera que se genera una pieza hueca cuyo espesor depende de la holgura entre matriz y punzón. Punzón Material extruido Matriz Material Extractor

6 metálicos. 121 Trefilado. Este tipo de operación consiste en reducir o cambiar la sección transversal del material al someterlo a un esfuerzo de tracción cuando atraviesa una matriz. metálicos. 122 Trefilado. El proceso es similar al de extrusión con la diferencia de estar sometiendo al material a un esfuerzo de tracción. Con este tipo de proceso se fabrican todo tipo de alambres, barras y varillas, distinguiéndose entre ellos en función del diámetro final alcanzado con el producto. También se pueden fabricar perfiles huecos.

7 metálicos. 123 Trefilado. El proceso de trefilado se observa en la siguiente figura: Matriz Material Sección final, A f Sección inicial, A o F Ángulo, α L c Material estirado metálicos. 124 Trefilado. El esfuerzo necesario para deformar el material es función de: la deformación que éste sufre. el ángulo de la matriz. el rozamiento con las paredes del cilindro y con la matriz. La expresión que estima la fuerza necesaria para deformar el material es: F = Af Y 1+ tg µ α A ϕ ln A Donde φ es un factor que considera la deformación no homogénea, que en secciones circulares es: D ϕ = 0,88 + 0,12 L medio c o f

8 metálicos. 125 Trefilado. La variante de este proceso para la fabricación de perfiles huecos puede emplear mandriles interiores para garantizar la forma interior del hueco. Matriz Mandril fijo Matriz Matriz Matriz Mandril flotante Mandril móvil metálicos. 126 Trefilado. El proceso de trefilado se efectúa normalmente con diversas etapas, ya que existe un límite en la reducción de sección máxima que el material puede sufrir. Aunque teóricamente ésta sólo puede ser de un 63,2%, en la práctica no se supera el 50% en el caso de estirado simple de barras y el 30% en el caso de estirado múltiple de alambres. Rodillo de control de velocidad Recipiente con lubricante y matriz Tambor

9 metálicos. 127 Conformado de chapa. Este conjunto de procesos de conformado por deformación plástica es específico para el procesado de láminas delgadas de metal con espesores típicos que oscilan entre 0,4 y 6 mm. La materia prima de estos procesos procede de un proceso de laminación y ésta se procesa normalmente en frío; aunque en el caso de grandes espesores, materiales frágiles o deformaciones significativas se procesa a temperaturas más elevadas pero siempre por debajo de recristalización. Este tipo de procesos se clasifican globalmente en tres grupos: Corte Troquelado Punzonado Cizallado Doblado Doblado Rebordonado Redondeado Embutición metálicos. 128 Troquelado, punzonado. Este tipo de procesos se basan en la generación de una geometría plana sobre una chapa de metal mediante el corte del perfil de la misma con una matriz (troquel, punzón).

10 metálicos. 129 Troquelado, punzonado. Aunque el principio del proceso es el mismo, se habla de troquelado cuando se genera el corte a lo largo de una línea cerrada para separar la pieza del material circundante, y se habla de punzonado cuando el material cortado es el que se desecha y el que permanece es la pieza deseada. Desperdicio Pieza Pieza Desperdicio metálicos. 130 Troquelado, punzonado. El proceso de corte que se produce se muestra en la siguiente figura: zona de corte punzón chapa espesor, e zona de corte holgura, c matriz

11 metálicos. 131 Troquelado, punzonado. La holgura entre matriz y punzón oscila entre el 2% y 8% del espesor de la chapa como término general, y depende del material considerado. La fuerza requerida para el corte se estima con la expresión: F = 0,7 e L Y última Siendo e el espesor de la chapa, L la longitud del perfil cortado y Y última la tensión última del material. metálicos. 132 Cizallado. El cizallado consiste en el corte de una lámina a través de una línea recta abierta. En este caso, la diferencia con las variantes anteriores sólo reside en la geometría del corte. F, v F, v Cizalla Base

12 metálicos. 133 Doblado. Esta técnica es una de las más comunes en el conformado por deformación, y atiende a la deformación del material alrededor de un eje recto. metálicos. 134 Doblado. El doblado de chapas se puede efectuar de diversas formas, siendo las más común el doblado en V. Punzón Matriz b matriz b matriz Doblado en V Rodillo ajustable Doblado con matriz deslizante Punzón Matriz Rodillos conducidos Doblado con rodillos Doblado al aire

13 metálicos. 135 Doblado. Las diferentes variantes del proceso de doblado surgen como combinación de las anteriores, dando como resultado diferentes tipos de productos. Matriz Doblado de formas Rebordeado Doblado con varias matrices metálicos. 136 Doblado. El mecanismo de doblado se observa en la siguiente figura: b Material traccionado Plano del eje neutral α R e Eje neutral Eje de doblado α Material comprimido La tolerancia de doblado (longitud del eje neutral en la doblez) se estima con la expresión: π α L d = ( R + k e) 180 Siendo k una constante que varía entre 0,33 (si R < 2e) y 0,5 (si R >> 2e).

14 metálicos. 137 Doblado. En dicho proceso el radio mínimo que se puede obtener es función del tipo de material, su anisotropía y el grado de doblado que sufre. Dicho valor se expresa en función del espesor con la expresión: R min = K e Condición de plegado (a temp. ambiente) Metal / Aleación Suave Grande Aleaciones de aluminio 0 6 Cobre-Berilio 0 4 Bronce 0 2 Magnesio 5 13 Acero inoxidable austenítico 0,5 6 Acero no aleado 0,5 4 Titanio 0,7 3 Aleaciones de titanio 2,6 4 metálicos. 138 Doblado. Dicho proceso también presenta el fenómeno de recuperación elástica, que supone (por efecto del comportamiento del material) un ángulo de doblado final de la pieza inferior al de ejecución. Este efecto se elimina produciendo un doblado en exceso del material. El esfuerzo necesario para generar el doblado del material depende de la geometría de la matriz de doblado y se estima con la expresión: Y F = k fluencia b L e matriz Siendo Y fluencia el límite de fluencia del material, y k una constante que es función del tipo de doblado: 0,3 para el doblado con matrices deslizantes; 0,7 para el doblado en U; 1,3 para el doblado en V. 2

15 metálicos. 139 Embutición Este proceso permite la obtención de piezas huecas de diversa forma (acopada, de caja, etc.). El principio básico consiste en empujar el material en forma de lámina sobre la cavidad de una matriz mediante un punzón. metálicos. 140 Embutición El esquema del proceso se muestra en la siguiente figura: Punzón Placa de presión Chapa Placa de sujeción Matriz Anillo elástico Fuerza de sujeción Placa de sujeción Chapa Punzón h R p D o R m D punzón e Matriz

16 metálicos. 141 Embutición Para que el proceso se produzca es necesario que exista una holgura entre el punzón y matriz que permite la fluencia de la chapa. Esta holgura es del orden de un 10% superior que el espesor de la chapa. La severidad de la operación se establece con la relación existente entre la dimensión de la chapa inicial y la dimensión del punzón. Do Relación de embutido = Dp El valor límite típico de dicha relación es de 2, aunque depende de los radios del punzón y de la matriz (R p y R m ), de las condiciones de fricción, de la profundidad del embutido y de las características del material (ductilidad, anisotropía). metálicos. 142 Embutición Otro parámetro a controlar en el proceso es la relación entre el espesor y la dimensión original de la chapa. Es recomendable que esta relación sea superior al 1%, ya que si el valor es inferior se aumenta la tendencia al arrugado del material. e Do > 1% Las fuerza máxima necesaria para la operación en el caso de un disco de chapa se puede estimar con la expresión: Do F = π D 0, 7 p e Yúltima Dp Aunque debe tenerse presente que la fuerza varía en función del desplazamiento del punzón y alcanza el valor máximo a 1/3 del recorrido.

17 metálicos. 143 Embutición Este proceso puede efectuarse en etapas sucesivas (sobre todo cuando no se cumplen las condiciones antes citadas), con el objeto de obtener la pieza definitiva. Estas operaciones reciben el nombre de reembutición. metálicos. 144 Embutición También puede efectuarse sin placa de sujeción, siempre y cuando no existe riesgo de arrugamiento del material, lo cual simplifica el equipo necesario y los costes. Punzón Matriz

18 metálicos. 145 Embutición Una última variante de este proceso consiste en emplear un cojín de caucho para conformar la chapa sobre una matriz, lo cual disminuye los costes de producción metálicos. 146 Embutición Un proceso que comparte las características de la embutición y la forja con estampa es el estampado de chapa, que permite el grabado de indentaciones, la generación de muescas, cortes, etc.

19 metálicos. 147 Conformado por eliminación de material. Este tipo de conformado de metales se basa en la eliminación del material sobrante de una pieza, de forma que el material restante configure la geometría de la pieza final deseada. Este tipo de procesos se clasifican en dos grandes grupos: Procesos de arranque de material. Son aquellos en los que se emplea una herramienta de corte para producir la separación del material. Procesos no convencionales. Son aquellos en los que se usa una técnica de eliminación de material sin herramienta de corte. metálicos. 148 Conformado por arranque de material. Este conjunto de técnicas se basan en provocar con una herramienta de corte una deformación plástica sobre el material de la pieza para conseguir su separación física (viruta) y generar una nueva superficie en la misma. Estas técnicas presentan las siguientes características: Permiten la obtención de cualquier geometría regular (superficies planas, agujeros redondos, etc.). La combinación de varios procesos permite generar piezas de geometría compleja. La tolerancias que se alcanzan pueden ser muy estrechas (del orden de 0,025 mm en mecanizados convencionales; 0,001 mm en mecanizados con abrasivos). Los acabados superficiales pueden ser muy finos (del orden de 0,4 µm en mecanizados convencionales; 0,025 µm en mecanizados con abrasivos).

20 metálicos. 149 Conformado por arranque de material. Este tipo de proceso se puede clasificar en dos grandes grupos: Procesos convencionales, en los que se emplea una herramienta con uno o varios filos para generar el arranque de material. Torneado Fresado Mandrinado Taladrado Limado Procesos de mecanizado con abrasivos, en los que se usa una herramienta con un número indeterminado de filos, pero que sólo retira pequeñas cantidades de material de la pieza. Rectificado Lapeado Pulido Superacabado Bruñido metálicos. 150 Conformado por arranque de material. En todos los procesos de arranque de material, la herramienta genera la separación del material por medio de un movimiento relativo entre ésta y la pieza (movimiento de corte). No obstante, se requiere de un segundo desplazamiento relativo entre pieza y herramienta (movimiento de avance) para extender el movimiento de corte a toda la superficie a mecanizar. En función del modo en que se realizan los movimientos anteriores (lineal, circular), de qué elementos los efectúa (herramienta, pieza) y del número de filos de corte de las herramientas se pueden distinguir las distintas variantes de este grupo de procesos.

21 metálicos. 151 Conformado por arranque de material. En el proceso de arranque de material por métodos convencionales, la herramienta de corte actúa sobre el material tal y como se observa en la siguiente figura: Superficie rugosa Espesor de viruta, h f Superficie fina Viruta - + Cara de desprendimiento Herramienta Espesor inicial, h o γ α Cara de incidencia Plano de cizallamiento Ángulo de cizallamiento, φ metálicos. 152 Conformado por arranque de material. Este arranque de material lleva asociados dos efectos que pueden influir en las características finales del material. El calentamiento provocado por el efecto de disipación de la energía mecánica de deformación y de fricción entre pieza y herramienta. Este efecto depende directamente de las velocidades de avance y de corte. El desgaste sufrido por el material de la herramienta. Este efecto depende del material de la herramienta, del material de la pieza y de la velocidad de corte.

22 metálicos. 153 Torneado. En el proceso de torneado, la herramienta monofilo actúa y se desplaza sobre el material (movimiento de avance), mientras éste gira sobre sí mismo (movimiento de corte). metálicos. 154 Torneado.

23 metálicos. 155 Torneado. En este proceso la velocidad de corte se determina con: π Dpieza n vc = 1000 Siendo D pieza el diámetro de la pieza (mm), n la velocidad de giro de la misma (rpm) y v c la velocidad de corte (m/min). En cuanto a la velocidad de avance, se calcula con: = a n v a Siendo a el avance de la herramienta por revolución (mm/rev) y n la velocidad de giro de la pieza (rpm). Otro parámetro a determinar es la profundidad de pasada, p, que se calcula cómo la distancia existente entre la superficie original y la superficie final tras el mecanizado. metálicos. 156 Torneado. La evaluación de la potencia necesaria en máquina en función de las condiciones de mecanizado se calcula con la expresión: P = F v = K a p v c c Siendo K s la presión específica necesaria para provocar el arranque del material. Esta presión depende del material de la pieza y del espesor de la viruta. Su valoración se puede calcular con la expresión: K = K s s REF s h h En la que se parte de los valores de referencia K s REF y h REF, siendo h el espesor de la viruta antes de ser deformada. REF a c

24 metálicos. 157 Torneado. La operación de torneado puede efectuarse tanto en la superficie exterior de la pieza como en su interior, y, dependiendo de la geometría de la herramienta, se puede realizar diferentes tipos de operaciones. Desbaste Acabado Cilindrado Refrentado Ranurado Tronzado Roscado metálicos. 158 Torneado.

25 metálicos. 159 Mandrinado. En el proceso de mandrinado, la herramienta monofilo se desplaza sobre el material (movimiento de avance) y gira entorno a un eje (movimiento de corte) para generar el mecanizado, de forma que la pieza está inmóvil. metálicos. 160 Mandrinado.

26 metálicos. 161 Mandrinado. Desde el punto de vista operativo, el principio de funcionamiento es similar al del torneado. Por este motivo se aplican las mismas expresiones que en aquel caso, con la salvedad de que la velocidad de corte viene dada por el diámetro de la trayectoria de giro que describe la herramienta. Este tipo de operación permite generar agujeros cilíndricos en piezas de grandes tamaños, con mejores tolerancias y acabados que en el proceso de taladrado. metálicos. 162 Mandrinado. Una variante de este proceso cuyo principio se asemeja a un torno con eje vertical es el mandrinado vertical, cuya capacidad permite también efectuar operaciones de cilindrado a piezas de grandes tamaños.

27 metálicos. 163 Fresado. En el proceso de fresado, la herramienta que puede ser monofilo o multifilo (caso más común) se desplaza sobre el material (movimiento de avance) y gira entorno a un eje (movimiento de corte) para generar el mecanizado, de forma que la pieza permanece inmóvil. metálicos. 164 Fresado.

28 metálicos. 165 Fresado. La operación de fresado puede de dos modos distintos, en función del sentido de avance de la fresa o pieza: en concordancia o en oposición. Fresado en oposición Fresado en concordancia metálicos. 166 Fresado. También, y dependiendo de la disposición de la fresa con respecto a la pieza, se clasifica el fresa en dos tipos: periférico o frontal. Fresa Fresa Profundidad de pasada, p Profundidad de pasada, p Pieza Pieza Fresado periférico Fresado frontal

29 metálicos. 167 Fresado. En este proceso la velocidad de corte se determina con: π Dfresa n vc = 1000 Siendo D fresa el diámetro de la fresa (mm), n la velocidad de giro de la misma (rpm) y v c la velocidad de corte (m/min). En cuanto a la velocidad de avance, se calcula con: v = a z n a Siendo a z el avance por filo de la herramienta (mm/filo), z el número de filos de la herramienta y n su velocidad de giro (rpm). La profundidad de pasada, p, se calcula también cómo la distancia existente entre la superficie original y la superficie final tras el mecanizado. z metálicos. 168 Fresado. La evaluación de la potencia necesaria en máquina en función de las condiciones de mecanizado se calcula con la expresión: P = K s med b p v Siendo K s med la presión específica media necesaria para provocar el arranque del material y b el ancho de corte que abarca la fresa. La valoración de la presión específica media se puede calcular con la expresión: K = K s s REF h h En la que se parte de los valores de referencia K s REF y h REF, siendo h med el espesor medio de la viruta antes de ser deformada. REF med a a

30 metálicos. 169 Fresado. Las operaciones de fresado también se pueden clasificar en función de la geometría de la herramienta, pudiéndose realizar diferentes tipos de operaciones. Desbaste Acabado Planeado Contorneado Ranurado Vaciado metálicos. 170 Taladrado. En el proceso de taladrado, la herramienta multifilo se desplaza penetrando en el material (movimiento de avance) y gira entorno a un eje (movimiento de corte) para generar un agujero en el mismo, de forma que la pieza permanece inmóvil.

31 metálicos. 171 Taladrado. metálicos. 172 Taladrado. La herramienta de taladrado (broca) presenta una geometría específica para facilitar la salida de la viruta desde el interior del agujero, así como para penetrar en el material y generar el arranque de éste. Ahusamiento Cuello Ángulo de hélice Ranura Ángulo de punta, χ Ranura Filo de corte Filo transversal Diámetro broca Vástago Cuerpo Filo lateral

32 metálicos. 173 Taladrado. En este proceso la velocidad de corte se determina con: π Dbroca n vc = 1000 Siendo D broca el diámetro de la broca (mm), n la velocidad de giro de la misma (rpm) y v c la velocidad de corte (m/min). En cuanto a la velocidad de avance, se calcula con: v = a z n a Siendo a z el avance por filo de la broca (mm/filo), z el número de filos de la misma y n su velocidad de giro (rpm). z metálicos. 174 Taladrado. La evaluación de la potencia necesaria para el proceso hay que considerar que se requieren dos esfuerzos: uno de corte y otro de penetración. Respecto el esfuerzo de corte, la expresión de cálculo es: D F = K c s broca D 2 filo transversal Siendo K s la presión específica necesaria para provocar el arranque del material (calculada como en el caso del torneado) y a el avance por revolución. a La potencia de corte necesaria se calcula con: Dbroca + Dfilo transversal 2 π n P = Fc 4 60

33 metálicos. 175 Taladrado. La fuerza de penetración necesaria para generar el taladrado del material se calcula con: F = 0,5 K p s D broca D 2 filo transversal χ a sen 2 Siendo χ el ángulo de punta de la broca. Debe tenerse presente que esta componente del esfuerzo no consume apenas potencia, ya que la velocidad de penetración es pequeña con respecto a la de corte. metálicos. 176 Taladrado. Existen una serie de variantes del proceso de taladrado básico, que persiguen mejorar algún aspecto (calidad, rapidez) del proceso. Retaladrado Lamado Escariado Trepanado Roscado Taladrado Retaladrado Taladrado escalonado Lamado Avellanado Escariado Punteado Taladrado profundo Entrada refrigerante

34 metálicos. 177 Conformado por soldadura. La soldadura es un proceso de conformado por unión en el que se funden las superficies de contacto de dos o más piezas mediante la aplicación de calor y/o presión. En ciertos casos es necesario agregar un material de aporte para facilitar la fusión y la unión entre piezas. Las características fundamentales de este tipo de proceso son: Proporciona una unión permanente, haciendo de las piezas una única unidad. La unión soldada puede presentar características mecánicas superiores a las de los materiales originales de las piezas. Es la forma más económica de unir componentes metálicos. Puede ser aplicada tanto en planta como en campo. metálicos. 178 Conformado por soldadura. Las limitaciones más significativas de este tipo de proceso son: Es necesario en la mayor parte de los casos que el proceso se efectúe de forma manual, limitando su automatización a aplicaciones muy concretas. Se requiere del uso de una gran cantidad de energía para efectuar el proceso, lo que aumenta los riesgos personales. Es un proceso irreversible, en tanto en cuanto no permite el desensamblado de las piezas unidas. La defectología inherente al tipo de proceso presenta, en un gran número de caso, una gran dificultad de detección, aumentando el riesgo de obtención de piezas defectuosas.

35 metálicos. 179 Conformado por soldadura. Los procesos de unión por soldadura se clasifican en dos grandes grupos: Por fusión En estado sólido Por arco eléctrico Oxiacetilénica Por resistencia eléctrica Por difusión Por ultrasonidos Por fricción metálicos. 180 Conformado por soldadura. La selección de un determinado tipo de proceso por soldadura depende de: el uso o aplicación de la unión soldada. el diseño de la unión soldada (geometría). el tipo de material. la forma, espesor y tamaño de los componentes. la localización de la unión en el seno del producto final. el número de componentes. el nivel de destreza requerido por el operador.

36 metálicos. 181 Conformado por soldadura. metálicos. 182 Soldadura por arco eléctrico. Este tipo de soldadura se basa en la fusión del material por efecto del calor generado de forma localizada a través de un arco eléctrico entre un electrodo y la pieza (o piezas) a soldar. Electrodo (consumible o no consumible) Dirección de soldeo Metal base Arco eléctrico Baño de soldadura Pinza Aporte Soporte del electrodo Metal soldado Cable del electrodo Cable de pinza Transformador de corriente (alterna o continua)

37 metálicos. 183 Soldadura por arco eléctrico. Los electrodos empleados pueden ser consumibles o no consumibles, en función de si el material del electrodo se aporta a la zona de unión para formar parte de la pieza acabada o si solamente actúa como polo para generar el arco eléctrico. Los electrodos consumibles adoptan la forma de varillas (que requieren de su reposición periódica) o alambres (de alimentación continua). Los electrodos no consumibles están fabricados de materiales resistentes a la fusión (tungsteno o carbono) y sólo sufren un desgaste progresivo muy lento. En este caso, el material de aporte debe ser suministrado mediante varillas por separado. metálicos. 184 Soldadura por arco eléctrico. El proceso de fusión y las altas temperaturas generadas en el arco eléctrico provocan la reacción de los metales con el oxígeno, nitrógeno e hidrógeno del aire, por lo que se requiere de una atmósfera protectora que evite el deterioro del metal base. Dicha atmósfera protectora puede generarse mediante: el uso de gases de protección inertes (Ar, He) o activos (CO2), que se aportan junto con el electrodo. el uso de fundentes, cuya fusión provoca una escoria líquida sobre el baño de metal fundido que lo cubre y protege, al tiempo que estabiliza el arco y evita las salpicaduras.

38 metálicos. 185 Soldadura con electrodo revestido. En este proceso se emplea un electrodo consumible en forma de varilla, recubierto con un revestimiento que proporciona el fundente y la protección. Varilla consumible Revestimiento del electrodo Atmósfera protectora generada Capa de escoria protectora Metal soldado Metal base Baño de soldadura metálicos. 186 Soldadura con electrodo revestido. Este tipo de soldadura se efectúa normalmente de forma manual y se emplea en las aplicaciones más comunes (tuberías, estructuras de maquinaria, embarcaciones, reparación, ). Los metales más usuales sobre los que se emplea este proceso son los aceros de baja aleación, aceros inoxidables, fundición de hierro y ciertas aleaciones no férreas (excluido aluminio, cobre y titanio).

39 metálicos. 187 Soldadura con electrodo consumible y atmósfera protectora. En este proceso se emplea un electrodo consumible en forma de alambre alimentado de forma continua y automática, que se protege mediante el uso de un gas inerte o activo. Alimentación continua del electrodo Entrada de gas protector Electrodo consumible (alambre) Boquilla Atmósfera protectora aportada Metal soldado Metal base Baño de soldadura metálicos. 188 Soldadura con electrodo consumible y atmósfera protectora. Los metales más usuales sobre los que se emplea este proceso son los aceros de baja aleación, aceros inoxidables y aleaciones de aluminio. Es un proceso susceptible de automatización y, desde el punto de vista económico, minimiza los gastos con respecto a la soldadura con electrodo revestido por su menor desperdicio y mayor rapidez.

40 metálicos. 189 Soldadura con electrodo no consumible y atmósfera protectora. Este proceso es similar al anterior en cuanto a esquema de funcionamiento, pero se diferencia en el uso de un electrodo no consumible, de forma que el material de aporte (si es necesario) se alimenta manualmente en forma de varilla. Entrada de gas protector Electrodo no consumible Boquilla Material de aporte (varilla) Atmósfera protectora aportada Metal soldado Metal base Baño de soldadura metálicos. 190 Soldadura con electrodo no consumible y atmósfera protectora. Los metales más usuales sobre los que se emplea este proceso son los aceros inoxidables y aleaciones de aluminio, y, en menor medida, aceros de baja aleación, por su mayor lentitud. El electrodo empleado es de tungsteno por elevada resistencia a la fusión, mientras que los gases de protección son inertes (He, Ar).

41 metálicos. 191 Soldadura con electrodo sumergido. En este proceso se emplea un electrodo de alambre desnudo, alimentado de forma continua, cuyo arco se protege mediante un recubrimiento de fundente granular que se deposita a su alrededor. Entrada de fundente Electrodo consumible Recuperación del fundente no empleado Boquilla Escoria Metal base Metal soldado Atmósfera protectora generada con el fundente derretido Baño de soldadura metálicos. 192 Soldadura con electrodo sumergido. Los metales más usuales sobre los que se emplea este proceso son los aceros de baja aleación y aceros inoxidables. Es un proceso automatizado, aunque requiere de su operación en posición horizontal y, en ocasiones, de placas de respaldo.

42 metálicos. 193 Soldadura por resistencia eléctrica. Este tipo de soldadura se basa en la fusión del material por efecto del calor y presión generados de forma localizada, siendo la fuente de calor un flujo de corriente eléctrica en la zona de unión de las piezas a soldar. Fuerza Electrodo Zona de unión Láminas a soldar Electrodo Fuerza metálicos. 194 Soldadura por resistencia eléctrica. A diferencia de la soldadura por arco eléctrico, no se emplean gases protectores, fundentes ni material de aporte, mientras que los electrodos actúan como simples conductores de electricidad y no se consumen. En este tipo de soldadura, las intensidades de corriente empleadas son muy altas (5.000 a A), con tensiones bajas (inferior a 10 V) para generar el calor necesario de acuerdo con la ley de Joule. Es importante en este proceso controlar el área de contacto entre electrodo y metal (tamaño y forma del electrodo) y las condiciones de las superficies unidas (limpieza, presencia de pinturas, óxido), ya que ello condiciona la resistividad del material y, por tanto, las condiciones del proceso.

43 metálicos. 195 Soldadura por resistencia eléctrica. metálicos. 196 Soldadura por puntos. Es el tipo de soldadura más común, siendo empleado de forma convencional para unir chapas de 3 mm o menos de espesor. (1) (2) (3) (4) (5) Electrodo Fuerza Fuerza Fuerza Metal fundido Zona de unión Fuerza Fuerza Fuerza Fuerza Corriente (1) (2) (3) (4) (5) Ciclo de soldadura t

44 metálicos. 197 Soldadura por puntos. Los electrodos están fabricados con aleaciones de cobre y materiales refractarios basados en cobre y tungsteno, de menor desgaste. Es un sistema que permite tanto su uso manual como automatizado. metálicos. 198 Soldadura por roldanas. Esta variante sustituye los electrodos por ruedas que permiten la unión de forma continua de las láminas, generando uniones herméticas pero de geometrías sencillas. Electrodo giratorio Láminas a soldar Desplazamiento de las piezas

45 metálicos. 199 Soldadura por roldanas. En este tipo de proceso se requiere un soporte adecuado de las piezas para evitar las deformaciones, así como la refrigeración de los electrodos y pieza debido a la acumulación de calor provocada por el proceso. El espaciado entre zonas de unión depende del movimiento y de la forma de aplicación de la corriente. La forma usual de operación consiste en movimiento de velocidad constante de las piezas y aplicación a intervalos con frecuencia constante de la corriente, coincidiendo con el espaciado deseado. Una variante consiste en la aplicación de movimiento intermitente, de forma que la rueda se detiene al tiempo que se aplica la corriente. metálicos. 200 Soldadura oxiacetilénica. Bajo este nombre se incluyen todos los procesos de unión que emplean combustibles mezclados con oxígeno para generar el calor necesario para fundir el metal por combustión. Mezcla combustible + oxígeno Material de aporte Metal base Soplete Llama de combustión Metal soldado Baño de soldadura

46 metálicos. 201 Soldadura oxiacetilénica. Existen diferentes tipos de combustible empleados para este proceso, aunque el más usual es el acetileno, dado que posee un calor específico y temperatura de combustión más elevados. Combustible Temperatura [ºC] Calor de combustión [kj/m3] Acetileno Hidrógeno Propileno Propano Gas natural metálicos. 202 Soldadura oxiacetilénica. El metal de aporte empleado adopta la forma de varillas sin recubrimiento o con recubrimiento de fundente que facilita la limpieza de superficies y evita la oxidación del metal. El equipo de soldadura es relativamente barato y portátil, por lo que es apto para producciones bajas y trabajos de reparación.