SOLDADURA ELÉCTRICA. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Soldar es unir dos o más metales, asegurando la continuidad de la materia. Para realizar este proceso es necesario producir calor a través del paso de una corriente eléctrica que genera un arco entre el electrodo y la pieza, alcanzando una temperatura que varía entre 4000 y 5000 °C. Existen dos tipos de soldadura, homogénea, la cual se realiza cuando el metal de aporte es igual al metal de base y, heterogénea, cuando el metal de aporte es diferente al metal de base. El arco produce la unión del metal de aporte en forma instantánea y progresiva y del metal base. Durante esta tarea, si se quiere calentar más se aportara más metal y no abra calentamiento sin aporte. En soldadura un circuito simple está formado por una máquina de soldar con dos terminales, uno que corresponde a un porta electrodo y el otro a tierra. La corriente circula a través del cable porta electrodo, el electrodo forma el arco y retorna por el cable de tierra cerrando el circuito. Luego de encender la maquina soldadora se establece un contacto entre el electrodo y la pieza. En ese momento se produce un corto circuito luego se genera el arco moviendo el electrodo hasta que la distancia entre este y la pieza mantenga un arco estable. Posteriormente el arco fundirá progresivamente el electrodo y la pieza hasta llegar a la unión completa del mismo. Todas las instalaciones deben cumplir con cinco puntos: Reducir la tensión de la red de alimentación 250V 50. Permitir la regulación de la intensidad de corriente de soldadura. En ciertos casos, permitir la tensión de cebado (dinamos y rectificadores). Asegurar en forma automática la regulación de la tensión en el momento en que desciende el arco. Asegurar un arco estable. Para un diámetro determinado de electrodo, la velocidad de fusión y el volumen de metal aportado, dependen de la intensidad de corriente de soldadura. Todos los equipos de soldadura poseen dos tensiones diferentes, una que corresponde al momento en que esta encendido sin soldar, que va desde 45 a 100V. La segunda durante el mantenimiento del arco cuando se trabaja que va desde 15 a 45V.

MATERIALES FERROSOS

Introducción

Los metales son aleaciones que se encuentran en la corteza terrestre en forma de minerales.
Definición de Mineral: Combinación química espontánea de varios elementos de origen inorgánico.







Esquema de una cantera de extracción.


La producción de metales a partir de los minerales es la METALURGIA. Las excepciones son el oro, la plata y el platino que se encuentran en estado libre en la naturaleza.


Definición de Metal Ferroso: es aquel cuyo mineral de origen es el óxido de hierro.


Definición de Materiales aleados: fundamentalmente el carbono. Otros: silicio, manganeso, azufre, fósforo.


Tenor de Carbono:
Mayor a 2%: hierro de fundición
Menor a 2%: acero.


Producción


1. Fundición


Preparación y enriquecimiento de los minerales:
Trituración: Procesa el tamaño en molinos de mandíbula.
Clasificación: Separación por cribado de gruesos y finos.
Calcinación: Eliminación de impurezas por calor.
Lavado: Eliminación de impurezas (arcillas y arena) por chorro de agua.
Separación: Se extrae el mineral de hierro mediante electroimanes.
Tostado: Aglomeración de las partículas del mineral mediante calor, dándole porosidad y dejándola en condiciones del proceso de fusión.


El combustible usado es el carbón mineral (coke)


Los fundentes son sustancias minerales usadas para combinarse con la ganga* y las cenizas del combustible para producir escorias.


* La ganga suele ser una fracción de silicatos o de otros minerales sin interés económico que acompaña al mineral .


2. Instalación del alto horno:







Esquema de instalación para altos hornos. 

Posee una producción continua con una media de 2000 t de hierro cada 24 hs.

Componentes:

Tragante y cuba (temp. menor a 400ºC). Secado del material.

Cuba inferior y vientre (de 400º a 900ºC). Soldado de partículas formando hierro esponjoso.

Etalaje (hasta 1200ºC). Se forma el carburo de hierro, que en combinación con el hierro esponjoso forma el hierro fundido.

Crisol (hasta 1750ºC). Se extraen el hierro y las escorias.

Tipos de productos

Hierro fundido 

Fundición Gris: se usa para moldeo. El nombre se debe al color de fractura que le otorga el grafito.
Fundición Blanca o Arrabio: se obtiene el carburo de hierro y se usa para la producción de Acero.
Ferroaleaciones: alto contenido de silicio y magnesio. Son usados como aditivos en fundiciones.

Escorias

Son residuos ácidos con alto contenido de sílice. Se usan como ladrillo o polvo en aislaciones térmicas - Gas: El gas del tragante se recicla y se le usa como combustible industrial.

Acero común

Producto descarbonatado y libre de impurezas obtenido a partir del arrabio.

Aceros de alta resistencia

Estos se obtienen a través de procedimientos destinados a lograr una elevación del límite elástico y la desaparición del límite de fluencia.

Aceros de dureza natural

Se obtienen por laminado en caliente modificando la composición química del material con la elevación del tenor de carbono y la adición de manganeso y silicio. La elevación del límite elástico obliga a conferirle una textura con resaltos a efectos de asegurar el fenómeno de adherencia con el hormigón.

Aceros endurecidos en frío
Se obtienen por el estirado en frío del acero ordinario conjuntamente con el retorcido que le confiere el espiral de adherencia necesario.

Acero inoxidable

Son aleaciones de hierro y cromo principalmente, capaces de presentar un amplio rango de resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y posibilidades de ser trabajado.

Acero galvanizado
Tratamiento realizado sobre el acero en base a un baño electrolítico. Las propiedades protectoras de este procedimiento son muy eficientes y su tecnología muy simple.

SOLDADURAS Y TRATAMIENTOS TERMICOS

Soldabilidad

Es la propiedad del metal de dejarse unir en forma indivisible mediante aumento de la temperatura a lo largo de la superficie de contacto.

Tipos de soldadura

Soldadura plástica. El material en estado plástico se une por los bordes mediante una fuerza exterior. No hay cambios importantes en la estructura interna.

Soldadura por fusión. El material en estado de fundición se une por los bordes endureciéndose el baño de metal para formar la soldadura. Es más económico y versátil pero genera modificaciones químicas y en la estructura de la unión.

Arco eléctrico. Se basa en el calor producido (6000º C) por un arco eléctrico para producir la fusión, en puntos concentrados, de una varilla de carbono llamada electrodo.

Soldadura por contacto. Se basa en el pasaje de corriente eléctrica a través de la zona a soldar. Cuando se obtiene el calor de soldadura los metales se empalman mediante aplicación de una fuerza exterior. Método de mayor precisión, usado para la producción industrial en serie.

Soldadura autógena. Se unen los bordes con un material de adición fundido por exposición de llama directa producida por una combustión de oxígeno con acetileno. El material fundente (alambres de carbono) se mezcla con el metal básico, asegurando el llenado de los bordes.






Tipo de uniones soldadas

a. a tope

b. por solapado

c. en T

d. en ángulo

e. de borde





Formas de uniones soldadas.


Tratamientos térmicos

Estos producen sensibles modificaciones en las propiedades mecánicas.


Recocido. Elimina defectos producidos en el enfriamiento. Se lleva el material hasta los 700º C, lo cual provoca fenómenos de recristalización.

Temple. Calentamiento con enfriamiento rápido. Aumenta la atracción molecular interna.

Bonificación. Se denomina así cuando a la operación de templado le sigue un proceso de calentamiento que elimina el estado tensional, reduce la dureza y eleva la resiliencia, el cual se conoce como Revenido.