ESQUEMA de PROCESOS UNIONES ADHESIVAS. Sistemas de Unión - Alcances PROCESOS DE UNIÓN DE MATERIALES DISEÑO DE UNIONES ADHESIVAS

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1 ESQUEMA de PROCESOS PROCESOS DE UNIÓN DE MATERIALES Gravedad Presión Moldeo Polímeros Vidrios Deformación Laminación, Forja, Extrusión, etc. Polvos Presión y Sinterización Otros Depositación Electroformado CÓMO UNIR? METALES POLÍMEROS CERÁMICOS Remoción de Material Fresado, torneado, cepillado, rectificado, pulido, etc. Tratamiento Térmico Temple, Recocido, alivio de tensiones, envejecimiento Unión de Materiales Remachado, soldadura fuerte, blanda, con fusión, adhesivos-pegamentos, por disolución METALES POLÍMEROS Welding Brazing Soldering Electrofusión Fricción Ultrasónico Pegado Terminación Decapado, Departamento anodizado, pulido, de Ciencia recubrimientos de Materiales(zincado, Universidad estañado), Técnica pinturas, Federico granallado Santa María... CERÁMICOS Pegamentos Sistemas de Unión - Alcances Los sistemas de unión n cubren los procesos de soldadura,, desde aquellos con fusión del metal base (welding) hasta los con aporte y sin fundir el metal base (brazing - soldering ing).. Consideran también n las uniones con adhesivos y las uniones mecánicas nicas. Welding, Brazing, and Soldering permanentes. se usan en general para uniones Uniones mecánicas y por adhesivos son a menudo (pero no siempre) usadas para producir uniones temporales o semipermanentes. Las uniones mecánicas y por adhesivo, generalmente, NO causan alteraciones metalúrgicas, ni reacciones entre los materiales que forman la unión. Por ello estos métodos son preferidos para uniones de materiales disímiles o combinación de materiales. UNIONES ADHESIVAS Historia: utilizados desde épocas antiguas (AC), por diversas civilizaciones. Pegado: Se cree que fue el primer método de unión permanente. Al comienzo se utilizaban productos naturales como: goma de árboles, cera de abejas, betún natural y otros. Épocas más recientes: Los adhesivos se han convertido en un importante proceso de unión de materiales similares y diferentes, como: metales, plásticos, cerámica, madera, papel y cartón. Unión de partes: El material de relleno, que une las partes, es el adhesivo. Éste es una sustancia no metálica, generalmente un polímero. DISEÑO DE UNIONES ADHESIVAS DIVERSOS DISEÑOS DE UNIONES Principios que se deben aplicar al diseño de uniones: 1. Se debe maximizar el área de contacto de la unión. 2. Los pegados son más resistentes a la tracción y al cizalle. Por lo tanto, se deben diseñar para soportar estas solicitaciones. 3. Por el contrario, son más débiles en hendiduras (c) y desprendimientos (d), los que se deben evitar. (c) (d) Diseños: a (d) Departamento uniones empalmadas de Ciencia de Materiales - (e) y (f) uniones en T (g) a Universidad (j ) uniones Técnica de esquina. Federico Santa María 1

2 UNIONES MECÁNICAS ROSCADAS DIVERSAS UNIONES ROSCADAS Tornillos y pernos, algunos de los tipos de cabeza que se suelen utilizar: Perno Otros elementos de unión Espárrago, elemento sin cabeza, uniones varias. DIVERSAS UNIONES REMACHADAS Soldadura Diversos Procesos DE ESTADO SÓLIDO CON GAS COUSTIBLE Y OXÍGENO POR RESISTENCIA ROCIADO TÉRMICO CORTE CON OXÍGENO OTROS TIPOS DE CORTE AL ARCO PROCESOS DE PROCESOS ALIADOS FUERTE (BRAZING) BLANDA (SOLDERING) UNIÓN ADHESIVA - CARTA MAESTRA CORTE De la gran cantidad de alternativas de TÉRMICO unión de aceros se destaca el proceso de arco manual con electrodo revestido Shielded Metal Arc Welding (SMAW). Este es usado en todo el espectro industrial como proceso de unión, Departamento CORTE de Ciencia CONde Materiales reparación, recubrimiento o relleno. Universidad Técnica ARCO Federico Santa María Soldadura: Alcances del Tema Método de unión n de Materiales Sistema de recuperación n de partes desgastadas Sistema de reparación n de defectos de fundición Sistema de recubrimiento con aleaciones metálicas, polímeros y cerámicas (Thermal Spray - Rociado térmico) t Tema que cubre desde metales hasta polímeros y cerámicas Debe analizarse como procedimiento de calidad que debe calificarse. Sistema de calidad en soldadura Procedimiento de Soldadura Debe ser evaluado previamente. Incluye: Certificación n de materiales, especificación n de proceso a emplear Soldador calificado Tratamientos previos de materiales a unir e insumos Control del proceso de unión n de acuerdo a especificación Tratamiento posterior de la unión Inspección: n: Partículas magnéticas Líquidos penetrantes Ultrasonido Radiografía Otros 2

3 Metal Base () ADHESIÓN Unión n Soldada No hay fusión del metal base SOLDERING: Soldadura Blanda (T <450 0 C) BRAZING: Soldadura Fuerte (T >450 0 C) BLANDA: SOLDERING La soldadura blanda (Soldering) está formada normalmente por aleaciones Pb-Sn, cuya temperatura de fusión es menor a 300 ºC. Entre otras aplicaciones, suele usarse en circuitos electrónicos con base cobre. En la práctica, se obtiene buena adherencia, conductividad y sellado, pero baja resistencia mecánica. FUSIÓN N (WELDING) Zona fundida: ZF METAL BASE + APORTE ZAT ZAT Hay fusión del metal base, mezcla de METAL BASE + APORTE Hay una Zona Afectada Universidad Técnica por el Federico Calor Santa (ZAT) María en el metal base UNIONES BLANDA UNIONES DE ALARES Refuerzos mecánicos en uniones de soldadura blanda, con el objeto de aumentar su resistencia. Se suelen utilizar ciertas técnicas para asegurar la unión por medios mecánicos antes de realizar la soldadura blanda. Uniones de alambres, ejemplos: a) Alambre enganchado en terminal plana b) Alambres entrelazados FUERTE: BRAZING UNIONES FUERTE La soldadura fuerte (Brazing) es un proceso de producción de amplio uso en diversas industrias: automotriz, equipos eléctricos, herramientas de corte, joyería... Uniones empalmadas para soldadura fuerte Los metales de aporte para soldadura fuerte (Brazing) comprenden aleaciones de aluminio, cobre, plata y otros. Para aceros se suele utilizar latón (Cu-Zn) Uniones sobrepuestas, planas y cilíndricas 3

4 APLICACIÓN DEL METAL DE APORTE UNIONES SOLDADAS: WELDING SMAW Shielded Metal Arc Welding (SMAW o MMA) Electrodo Metálico con recubrimiento, en plena acción Ejemplo de técnicas para aplicar el metal de aporte en la soldadura fuerte: Soplete y varilla de aporte Anillo de metal de aporte Departamento a la entrada de Ciencia de de la Materiales separación Gas Metal Arc Welding (GMAW) En el proceso de soldadura metálica, con arco eléctrico y gas, el electrodo consumible es un alambre metálico desnudo y la protección se logra inundando el arco eléctrico con un gas protector, Argón, CO 2 o mezcla de ambos. El alambre desnudo se alimenta en forma continua y automática desde una bobina, a través de la pistola de soldadura. Electrogas Welding (EGW) Soldadura metálica con arco eléctrico que usa un electrodo consumible continuo, ya sea alambre con núcleo de fundente o alambre desnudo con gases protectores y zapatas refrigeradas de moldeado, para contener el metal fundido. Universidad Metal Técnica Inert Federico Gas Santa welding María (MIG) Sumerged Arc Welding (SAW) El proceso de soldadura con arco sumergido usa un electrodo consumible continuo de alambre desnudo. El arco eléctrico se protege mediante una cobertura de fundente granular. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) Este proceso usa un electrodo de tungsteno no consumible y un gas inerte, Argón o Helio, para proteger el arco eléctrico. La soldadura se puede realizar con o sin metal de aporte. Tungsten Inert Gas (TIG) 4

5 Oxyfuel Gas Welding (OFW) Los procesos de soldadura con oxígeno y gas combustible emplean diversos tipos de gases, lo que establece ciertas diferencias entre ellos. El oxígeno y el gas combustible se usan también en sopletes, para corte de placas metálicas. OxyAcetylene Welding (OAW) El proceso más importante de soldadura con oxígeno y gas combustible es la soldadura con oxiacetileno. Es un proceso de soldadura por fusión producida por una llama de alta temperatura producto de la combustión del acetileno y el oxígeno. A Tope o Empalmada Tipo T Esquina TIPOS DE UNIÓN Filete Cuadrada Bisel Único V Traslape o Sobrepuesta J Borde Departamento U de Ciencia de Materiales Problemas asociados a soldadura de aceros Agrietamiento de la soldadura (1) Agrietamiento en la ZAT (2) Fisuración en la Zona Fundida (3) Fisuración en la Zona Fundida Fragilidad o fisuración n en caliente Fragilidad en Frío Otros 1.- Grietas de Cráter 2.- Grietas de Cara 3.- Grietas de la ZAT 4.- Rasgaduras Laminares 5.- Grietas Longitudinales 6.- Grietas de Raíz 7.- Grietas de Superficie de Raíz 8.- Grietas de Garganta 9.- Grietas de Borde 10.- Grietas Transversales 11.- Grietas Bajo Cordón 12.- Grietas en Interfase del Cordón Tipos y ubicación de grietas 13.- Grietas del Metal más frecuentes Soldado PROCESOS DE VENTAJAS La soldadura proporciona una unión permanente. Las partes soldadas se transforman en una sola unidad. La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales. Esto depende del material de aporte y de las técnicas empleadas. En general, la soldadura es la forma más económica de unir componentes, en términos de uso de materiales y costos de fabricación. La soldadura no se limita al ámbito de las fábricas o de los talleres. También puede realizarse en operaciones de terreno. PROCESOS DE DESVENTAJAS La mayoría de las operaciones de soldadura se realizan en forma manual y sus costos son elevados en términos de la mano de obra. Casi todos los procesos de soldadura implican un uso importante de energía y, por lo tanto, son peligrosos. Problemas de seguridad. Dado que la soldadura produce una unión permanente entre los componentes, no permite un desensamble fácil, por lo tanto no debe usarse para situaciones que requieran esta operación. La unión puede quedar con defectos, los cuales son difíciles de detectar y éstos pueden reducir su resistencia. 5