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2.5. Soldabilidad de los latones

El latón es una aleación de cobre y cinc. Este metal puede ser soldado por arco eléctrico, pero presenta algunas dificultades originadas por la tendencia que posee el cinc a evaporarse cuando se calienta la pieza. Con los gases que se desprenden, se dificulta la visión y la operación de soldeo.

Consejo

La ventilación en la zona de la soldadura es primordial para evitar las concentraciones peligrosas de humos ricos en óxido de cinc.

En el proceso de soldeo del latón se utilizan electrodos de bronce fósforo, de revestimiento muy grueso.

Sabía que...

El latón también se puede soldar por capilaridad. En tuberías, algunos accesorios son de latón y se unen a las tuberías de cobre con estaño como metal de aportación.

Si se quiere conseguir una soldadura homogénea, es necesario realizarla en forma de pequeñas aportaciones de material.

2.6. Soldabilidad de los plásticos

Los plásticos, a diferencia de los metales, no funden a determinadas temperaturas, sino que se reblandecen hasta alcanzar cierto grado de reblandecimiento. Debido a esto, cuando se realiza el proceso de soldadura, hay que aplicar una cierta presión en el material de aporte contra el material base, que será previamente calentado hasta el estado pastoso. Los márgenes de temperatura son más estrechos que en la soldadura de metales.

Hay que distinguir dos tipos de plásticos:

Termoestables

Son aquellos que, una vez modelados y adquirida su dureza normal, no se reblandecen por la aplicación posterior de calor. Por ello, no son soldables. Estos son los fenólicos, ureas, poliéster, siliconas, melamina, epóxidos y uretano.

Termoplásticos

Sí se ablandan al calentarlos, recuperando posteriormente su dureza inicial. Por lo tanto, son soldables y este proceso puede repetirse numerosas veces. Existen multitud de productos termoplásticos, tales como poliamidas, acrílicos, polifluoruros, hidrocarburos, vinílicos, etcétera.

Los más empleados y más usualmente soldables son el polietileno reticulado, el cloruro de polivinilo y el polipropileno.

En el siguiente esquema, se detallan las técnicas más usadas para soldar plásticos.

Nota

En la soldadura de estos plásticos, se obtiene una resistencia igual o mayor que la del material base.

Aplicación práctica

Suponga que la empresa para la que está trabajando le envía a una industria bodeguera, donde se realiza el trasvase de los licores desde el tanque de almacenamiento a los enfriadores. Se ha producido una rotura de tubería, el encargado tiene poca experiencia en el proceso de soldadura y usted debe aconsejarle sobre la soldabilidad y el tipo de material para solucionar dicha avería.

SOLUCIÓN

Hay que explicarle al encargado que ese tipo de tubería se puede arreglar, porque el material es soldable, por procedimientos de TIC, MIG y arco eléctrico. El tipo de material empleado en la bodega para el trasvase de los licores se hace con tuberías de acero inoxidable del tipo austenítico. Como es una industria química alimentaria del sector de las bebidas, los aceros más empleados son el AISI 304 y el AISI 316L. Para diferenciar este tipo de aceros existen unos líquidos específicos que suministran los fabricantes.

3. Normas sobre los procesos de soldeo

Se ha estudiado la soldabilidad de los diferentes tipos de materiales que se pueden unir de esta manera, pero para establecer unas normas que todos puedan entender, en el paso del diseño al taller se estableció una simbología para que se entendieran todas las personas que trabajaban en el sector industrial. Esta norma se llamó ANSI/AWS y a raíz de ella aparecieron las normas UNE, aplicadas en gran parte de los trabajos que realizan las empresas de transformación metálica.

Ejemplo

Las normas UNE se siguen en construcción naval, plataformas off-shore, oleoductos, centrales térmicas, etcétera.

3.1. Norma UNE 14009

La norma UNE 14009 es la representación simbólica de la soldadura en Europa. Estas representaciones aportan toda la información necesaria recogida en el plano de la pieza, sin llegar a sobrecargar el dibujo, pero con toda la información básica de la unión.

Los símbolos contienen lo siguiente:

1 Tipos de junta y sus bordes.
2 Acabado de la superficie del cordón de soldadura.
3 Posición del símbolo de la soldadura.
4 Dimensiones de la soldadura.
5 Otras indicaciones que caracterizan a la soldadura.

Las uniones en soldadura vienen descritas por la posición de la pieza, como se verá más adelante. Los bordes de las juntas tienen que ser tratados por diferentes procesos de mecanizado para adaptar la soldadura al espesor de las piezas y que, de esta forma, la penetración sea completa.

Símbolos equivalentes a la preparación de los diferentes bordes
N°	Designación	Ilustración	SIM	N°	Designación	Ilustración	SIM
1	Bordes levantados			5	En Y
2	Bordes rectos			6	En semi Y
3	En V			7	En U
4	En semi-V			8	En semi U

Los planos recogen toda la información del cordón, lo que implica el acabado de la soldadura, que puede ser plana, convexa, o cóncava, como viene determinado por la siguiente simbología.

Importante

Hay que tener en cuenta que el espesor de las costuras no puede ser excesivo, debido a que se pueden acumular las tensiones soportadas por la estructura y esto no le da continuidad a las líneas de fuerzas.

Tipo de soldadura	Ilustraciones	Símbolos
En V plana
En doble V convexa (en X)
En ángulo cóncava
En V plana con repaso plano al dorso

La unión soldada en los planos está descrita por una línea continua que describe el largo de la junta. Sobre esta, se posiciona una flecha que recoge todos los datos concernientes a la unión, como los descritos anteriormente. En la siguiente figura se muestra cómo es la representación.

Como se muestra en la figura, la línea horizontal describe la longitud de la unión soldada, la flecha representa el símbolo donde está la soldadura y la posición de la “V” indica si la unión es por delante o por detrás y que la preparación del borde es en “V”.

En caso de que sea necesario especificar una cota transversal de la unión, esta se dibujará a la izquierda del símbolo que representa el tipo de borde.

Las cotas longitudinales definen el largo del cordón de soldadura, pero estos pueden no ser continuos. Si no se especifica nada, quiere decir que la unión es continua a lo largo de la pieza. Pero si va punteada, primero se indica el largo la zona punteada y después la distancia entre centros (L-P).

A continuación, se van a describir los símbolos mediante la norma ANSI/ AWS. La siguiente imagen recoge todos los parámetros que puede recoger una sola simbología.

Nota

Con un poco de observación, se aprecia la gran similitud entre las dos normas. Esto es debido a que las normas UNE están basadas en esta.

En la siguiente figura, se muestran algunos símbolos que pueden adjuntarse en la misma flecha y definen otros aspectos de la soldadura, como operaciones previas, cómo realizarla o el acabado superficial del cordón.

Símbolos supletorios de la soldadura
Soldar alrededor	Soldar en obra	Fundido	Insertar consumir	Con respaldo	Contorno
					Plano	Convexo	Cóncavo

La siguiente imagen explica la identificación del lado en el cual hay que realizar la soldadura y cómo se efectuaría la posición de los símbolos.

Lado de soldadura y su opuesto
Junta a tope	Junta en esquina

Junta en T	Junta a solape

Junta en ángulo exterior	Otras juntas

Los siguientes símbolos son los básicos usados en los planos para designar el tipo de junta y otros términos que se pueden encontrar en los procesos de soldeo.

Símbolo para los tipos de bordes
Ubicación	Sin chaflán	V	Bisel	D	H	V doblada	Bisel doblado	Empalme
Lado cercano a la flecha
Lado opuesto a la flecha
Ambos lados
No tiene importancia el lado

Símbolo usados en los procesos de soldeo
Ubicación	En ángulo	De tapón De ranura	Punteado	Injerto	Costura	Cordón de respaldo	Recargue	Esquina	Bordes levanta
Lado cercano a la flecha
Lado opuesto a la flecha
Ambos lados
No tiene importancia el lado

En la siguiente imagen, se muestran los símbolos más usados en la soldadura, además de explicar un poco los parámetros más comunes en la interpretación de planos.

Ejemplo

En la siguiente figura se representa una unión soldada en ángulo por las dos caras, la longitud del cordón es de 2 mm y la distancia entre el centro de los cordones es 5 mm.

EJEMPLO DE SÍMBOLOS USADOS EN SOLDADURA

Símbolo de soldadura para toma de raíz

Símbolo de soldadura para recargues

Símbolo de soldadura en ángulo por las dos caras

Símbolo de soldadura en ángulo, por las dos caras, intermitente

Símbolo de soldadura a tope achaflanado

Ejemplo

La figura muestra una unión soldada en ángulo por las dos caras de longitud y separación de soldaduras intermitentes alternadas por ambas caras. La longitud de los cordones es de 3 mm, la distancia entre ejes de la soldadura es de 10 mm, lo que dice que son dos cordones alternados con los superiores 5 mm y viceversa.

Aplicación práctica

Estas trabajando en la empresa Frío Jaén, SL y le llega un plano con el siguiente símbolo, ¿cómo lo interpretaría?

SOLUCIÓN

La figura representa dos piezas. La pieza superior es una soldadura en ángulo por las dos caras continua a todo lo largo de la unión.

La segunda pieza es la inferior, es la unión de dos llantas soldadas de diferentes espesores. La llanta superior lleva una soldadura en ángulo continua por las dos caras. La llanta inferior está unida por una soldadura en ángulo continua por la cara de la izquierda, como se representa en la siguiente figura.

4. Tipos de junta y posiciones de soldadura

El proceso de diseño de juntas o uniones en soldadura pasa por diferentes aspectos a tener en cuenta, como son los costos de preparación, la facilidad de acceso, la adaptación de la junta al tipo de producto que se quiere fabricar y los tipos de cargas que debe soportar la soldadura.

A continuación, en la siguiente imagen, se pueden ver los diferentes tipos básicos de uniones.

Se parte de la base de que, para uniones de estructuras soldadas, el diseño lo realizará un ingeniero o proyectista, pero el soldador no solo debe conocer los tipos de uniones, sino también las ventajas y limitaciones de cada unión, porque estas no van a depender solamente del diseño de las mismas.

Nota

La destreza del soldador es otro aspecto para depositar un cordón de calidad y dar la mayor resistencia posible con el mínimo costo de operación.

Son tan importantes los tipos de uniones como los tipos de soldaduras a realizar en las juntas.

Como se ve en la imagen siguiente, la soldadura de recargue consiste en añadir material de aportación mediante cordones depositados en una superficie, con el fin de conseguir unas dimensiones o características superficiales determinadas.

Los cordones en ángulos son empleados para obtener uniones a solape, en ángulo interior y en ángulo exterior. La forma que presenta el cordón es triangular y se deposita entre dos superficies, formando un ángulo recto.

La soldadura a tope se utiliza en prolongaciones de piezas y el cordón se deposita entre medio de las piezas a soldar.

Nota

Los bordes que se utilizan se estudiarán más adelante, pero para que vayan conociéndose, son en X, en U, en doble U, en J y en doble J.

La soldadura de entalla o de tapón es la que se ejecuta para la unión de piezas solapadas mediante la aportación de un cordón en el interior de las ranuras o agujeros realizados sobre una de las piezas.

4.1. Posiciones de soldeo

La forma más representativa de ver las posiciones de soldeo es gráficamente, aunque antes se van a enunciar los cuatro tipos que existen:

1 Horizontal: es la posición más empleada en soldadura debido a su comodidad y sencillez.
2 Vertical: este tipo de soldadura puede realizarse ascendente, desde abajo hacia arriba, o descendente, desde arriba hacia abajo, sobre todo para espesores muy finos.
3 Cornisa: la dificultad de este tipo de soldadura radica en que no se descuelgue el baño de fusión. Se necesita mucha práctica.
4 Techo: como pasaba anteriormente, el baño de fusión por efecto de la gravedad tiende a caerse, por lo que se requiere una destreza considerable para asegurar un cordón uniforme y con penetración correcta.

4.2. Terminología en soldadura

Para introducirse un poco más en el mundo de la soldadura, es conveniente aprender cierta terminología, como la que se cita a continuación.

1 Electrodo: varilla metálica utilizada como aportación para llenar las juntas a soldar, recubierta con una sustancia para crear una atmósfera óptima para la soldadura.
2 Metal base: son las piezas a soldar.
3 Cordón de soldadura: capas de metal depositadas en el metal base al fundir el electrodo.
4 Aguas del cordón: aspecto superficial del cordón de soldadura como consecuencia del movimiento del electrodo.
5 Pasada estrecha: metal depositado sin balanceo lateral del cordón.
6 Pasada ancha: metal depositado con balanceo lateral del electrodo.
7 Pasada: cada uno de los cordones depositados sobre el metal base, ya sean anchos o estrechos.
8 Penetración: profundidad que alcanza la fusión en el metal base.
9 Sobreespesor: material del cordón que sobresale a la superficie de la pieza a soldar, sobre todo en las uniones a tope.
10 Remate: punto de enlace entre el material base y el de aportación.
11 Cara del cordón: superficie exterior de los cordones en ángulo.
12 Raíz: punto del cordón opuesto a la superficie exterior del mismo.
13 Talón: parte recta en la zona inferior de los bordes achaflanados.
14 Garganta o cuello: distancia desde la superficie exterior hasta la raíz del cordón.
15 Anchura del cordón: distancia entre remates, medida sobre la superficie exterior del cordón.

5. Normas sobre preparación, separación y nivelación de bordes

Es fundamental para ejecutar correctamente una unión soldada estudiar previamente los esfuerzos que va a soportar, cómo realizar los cordones de soldadura para soportar las solicitaciones. La nivelación de los bordes es importante para la distribución de esfuerzos a través de la junta y la separación es necesaria para conseguir una buena penetración en la costura.

5.1. Preparación

La elección del tipo de junta depende del diseño de la estructura, por lo que el proyectista debe de haber especificado el tipo de borde a utilizar en cada proceso de soldadura.

Recuerde

Para una buena ejecución de la soldadura, es necesario que el soldador conozca las consideraciones básicas para la selección de cualquier junta soldada.

El soldador tendrá en cuenta las siguientes consideraciones:

1 Si el esfuerzo es de tracción, compresión, flexión, fatiga o choque.
2 Si la carga es estática, de impacto o variable.
3 Dirección de la carga con relación a la junta.
4 Espesor de la pieza.
5 Costos de preparación de la junta.

5.2. Separación y nivelación de bordes

La geometría es esencial para una buena distribución de los esfuerzos de las estructuras.

Nota

Alinear las uniones de soldadura implica la continuidad de la pieza diseñada.

La separación y nivelación de las uniones no influyen solo en la geometría del diseño, sino que facilitan la labor del soldador y, para ello, hay que tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

1 Los bordes deben estar alineados a lo largo de toda la junta a soldar, ya sea solape, a tope o en ángulo. Es importante para conseguir una buena penetración en los bordes de los chaflanes y la separación entre piezas que sea uniforme a lo largo de todas las uniones, sobre todo a tope. La falta de uniformidad en la unión obligará al soldador a variar su velocidad de soldeo y adoptar diferentes posiciones para adaptarse a la unión.
2 Realizar un chaflán con ángulo adecuado en el borde de la junta, para conseguir un buen cordón de penetración. Si el ángulo no es el suficiente, el electrodo no llega al fondo de la junta y eso provoca falta de penetración en la soldadura, lo que puede ocasionar un defecto por fisuración en la pieza.
3 Dotar el borde de la junta de un chaflán demasiado abierto provoca que los tiempos de soldadura aumenten y la aportación de material para su relleno será mayor, lo que repercute en el coste de fabricación de la pieza.
4 La separación de los bordes en las piezas a soldar también es importante para el proceso de soldadura. Si la separación no es la suficiente, la penetración del electrodo en la pieza aporta poco material en el talón, lo que debilita la soldadura, que no soporta los esfuerzos para los que fue diseñada. La separación de bordes suele ser de unos 2 o 3 mm.
5 En los bordes de las juntas es tan importante la separación como el talón. Este debe efectuarse de manera que tenga unos 3 mm, si no, hay que utilizar un soporte de reverso. En los bordes en X, se puede prescindir del talón, dejando una separación de bordes algo menor (2 mm en vez de 3). La ejecución del talón hace menos costosa la soldadura, debido a que la penetración se realiza con mayor facilidad.

Aplicación práctica

Imagine que trabaja en un taller en el cual se realizan tuberías para la Confederación Hidrográfica. La oficina técnica de la empresa ha decidido construir una tubería de 15 mm de espesor en acero inoxidable AISI 304. La tubería se realizará a partir de un proceso de curvado de chapa y posterior soldeo de la junta. ¿Cuándo se realizaría el borde de la junta, antes o después del curvado de la chapa, y qué tipo de borde sería? ¿Cómo puntearía la tubería antes de soldar?

SOLUCIÓN

Lo primero en un proceso de fabricación de tuberías, una vez establecidas las dimensiones de la chapa a utilizar, es proceder al corte de la misma. Posteriormente, se realizan los bordes, que van a servir de unión para la costura de la tubería. El siguiente paso es curvar la chapa hasta conseguir un tubo.

El procedimiento del punteado se realizará sin extraer la tubería de la curvadora, procediendo al punteo de la misma.