El proceso tecnológico de crear una conexión permanente de materiales homogéneos debido a la formación de enlaces atómicos se denomina soldadura. En este caso, en el punto de contacto se produce una fusión densa de dos materiales en uno. A pesar de que dicha conexión se ha utilizado durante mucho tiempo, la soldadura moderna de metales, los tipos y la tecnología de su implementación se mejoran constantemente, lo que permite unir varios productos con mayor confiabilidad y calidad.
Características de la soldadura superficial
Todo el proceso de soldadura de metales se desarrolla en dos etapas. Primero, las superficies de los materiales deben estar más cerca entre sí por la distancia de las fuerzas de cohesión interatómica. A temperatura ambiente, los metales estándar no pueden unirse incluso cuando se comprimen con una fuerza significativa. La razón de esto es su dureza física, por lo que el contacto al acercarse a dichos materiales ocurre solo en algunos puntos, independientemente de la calidad del tratamiento de la superficie. Es la contaminación superficial la que afecta significativamente la posibilidad de adhesión de los materiales, porque en condiciones naturales siempre están presentes películas, óxidos y capas de átomos de impurezas.
Por lo tanto, crear contacto entre los bordes de las partespuede lograrse debido a las deformaciones plásticas que se producen como resultado de la presión aplicada, o en el caso de la fusión del material.
En la siguiente etapa de la soldadura de metales, se lleva a cabo la difusión de electrones entre los átomos de las superficies unidas. Por lo tanto, la interfaz entre los bordes desaparece y se obtiene un enlace atómico metálico o enlaces iónicos y covalentes (en el caso de semiconductores o dieléctricos).
Clasificación de tipos de soldadura
La tecnología de soldadura mejora constantemente y se vuelve más diversa. Hasta la fecha, existen alrededor de 20 tipos de soldadura de metales, que se clasifican en tres grupos:
- La soldadura a presión se realiza mediante la aplicación de energía mecánica, cuando las uniones entre los cristales se obtienen por el método de deformación plástica del material. Como resultado, el metal comienza a fluir, moviéndose a lo largo de la línea de unión de las piezas, llevándose consigo una capa de impurezas contaminadas. El proceso de deformación y unión de superficies sin precalentamiento se denomina soldadura en frío para metal. En este caso, se forman enlaces interatómicos, lo que conduce a un acoplamiento estrecho de las partes.
- La soldadura por fusión se realiza conectando productos sin aplicar presión. Las fuentes de calor en dicha soldadura de metales son llamas de gas, arco eléctrico, energía tipo haz. Durante la soldadura, las superficies se calientan y se derriten, formando enlaces interatómicos entre los dos metales y el electrodo, uniéndose en un baño de soldadura común. Después del enfriamiento y la solidificación de la composición, una colada continuacostura.
- La soldadura termomecánica del metal se realiza mediante calor y presión. El lugar de unión del material primero se calienta y luego se presiona. Calentar la pieza le da la plasticidad necesaria y la acción mecánica combina las partes del producto en una conexión monolítica.
Soldadura por fusión
Este tipo de soldadura es muy utilizada tanto en condiciones industriales como en la vida cotidiana. La unión por fusión de metales incluye:
- Soldadura por arco. Se produce creando un arco eléctrico de alta temperatura entre el metal y el electrodo.
- En la unión por plasma, la fuente de calor es un gas ionizado que pasa a alta velocidad a través de un arco eléctrico.
- La soldadura con escoria se realiza calentando el fundente fundido (escoria) con corriente eléctrica.
- La unión por láser se produce procesando la superficie metálica con un rayo láser.
- En la soldadura por haz de electrones, la unión se calienta por la energía cinética de los electrones en movimiento en el vacío bajo la influencia de un campo eléctrico.
- La soldadura de metales con gas se basa en calentar el punto de conexión con una corriente de fuego que se forma durante la combustión de oxígeno y gas.
Junta de soldadura por arco
La soldadura por arco implica el uso de una fuente de corriente con un valor nominal grande, mientras que la máquina tiene un voltaje pequeño. El transformador está conectado simultáneamente al metal.pieza de trabajo y electrodo de soldadura.
Como resultado de la soldadura de metal con un electrodo, se forma un arco eléctrico, debido al cual se funden los bordes de las piezas a unir. En la zona de acción del arco se crea una temperatura de unos cinco mil grados. Tal calentamiento es suficiente para derretir cualquier metal.
Durante la fusión del metal de las piezas a unir y el electrodo, se forma un baño de soldadura, en el que tienen lugar todos los procesos de adhesión. La escoria sube a la superficie de la composición fundida y forma una película protectora especial. En el proceso de soldadura por arco metálico se utilizan dos tipos de electrodos:
- no se derrite;
- derretiéndose.
Cuando se utiliza un electrodo no consumible, es necesario introducir un cable especial en la zona del arco eléctrico. Los electrodos consumibles se sueldan de forma independiente. Se agregan aditivos especiales a la composición de dichos electrodos, que no permiten que el arco se apague y aumentan su estabilidad. Pueden ser elementos con un alto grado de ionización (potasio, sodio).
Métodos de conexión de arco
La soldadura por arco se realiza de tres formas:
- Método manual. En este caso, todos los pasos de unión se realizan manualmente, mediante soldadura por arco eléctrico simple.
- Más productiva es la soldadura semiautomática de metales. Con este método, la soldadura se realiza manualmente y el alambre de relleno se alimenta automáticamente.
- Se supervisa la soldadura automáticaoperador, y todo el trabajo lo realiza la máquina de soldar.
Tecnología de soldadura por gas
Este tipo de soldadura le permite conectar varias estructuras metálicas no solo en empresas industriales, sino también en el hogar. La tecnología de soldadura de metales no es muy complicada, la mezcla de gases durante la combustión funde los bordes de la superficie, que se rellenan con alambre de relleno. Cuando se enfría, la costura se cristaliza y crea una conexión fuerte y confiable de materiales.
La soldadura con gas tiene muchos aspectos positivos:
- La capacidad de conectar varias partes fuera de línea. Además, este trabajo no requiere una poderosa fuente de energía.
- Un equipo de soldadura a gas simple y confiable es fácil de transportar.
- La capacidad de llevar a cabo un proceso de soldadura ajustable, ya que es fácil cambiar manualmente el ángulo del fuego y la velocidad de calentamiento de la superficie.
Pero también hay desventajas en el uso de tales equipos:
- El área calentada tiene un área grande, lo que afecta negativamente a los elementos vecinos de la pieza.
- Incapacidad para automatizar el proceso de soldadura.
- La necesidad de observar estrictamente las medidas de seguridad. Trabajar con una mezcla de gases tiene un alto grado de riesgo de explosión.
- El espesor del metal para una conexión de calidad no debe superar los 5 mm.
Escoriasoldadura
Este tipo de conexión se considera una forma fundamentalmente nueva de obtener una soldadura. Las superficies de las piezas a soldar se cubren con escoria, que se calienta a una temperatura superior a la de fusión del alambre y el metal base.
En la etapa inicial, la soldadura es similar a la soldadura por arco sumergido. Luego, después de la formación de un baño de soldadura de escoria líquida, el arco deja de arder. Se lleva a cabo una mayor fusión de los bordes de la pieza debido al calor que se libera durante el flujo de corriente. Una característica de este tipo de soldadura de metales es la alta productividad del proceso y la calidad de la soldadura.
Junta de soldadura a presión
La unión de superficies metálicas por deformación mecánica se lleva a cabo con mayor frecuencia en la producción industrial, ya que esta tecnología requiere equipos costosos.
Para soldadura a presión, incluya:
- Acoplamiento ultrasónico de piezas metálicas. Realizado por vibraciones de frecuencia ultrasónica.
- Soldadura en frío. Se lleva a cabo sobre la base de la conexión interatómica de dos partes creando una gran presión.
- Método de forja-forja. Conocido desde la antigüedad. El material se calienta en un horno y luego se suelda mediante forja mecánica o manual.
- Soldadura a presión de gas. Muy similar al método del herrero, solo se utiliza equipo de gas para calentar.
- Contacto conexión eléctrica. Se considera uno de los tipos más populares. Con tal soldadura, el calentamiento del metal se lleva a cabo haciendo pasar una corriente eléctrica a través de él.
- En la soldadura por difusión, la fuerza de presión sobre el metal es baja, pero se requiere una alta temperatura de calentamiento de la junta.
Soldadura por puntos
Las superficies a unir en dicha soldadura se encuentran entre dos electrodos. Bajo la acción de la prensa, los electrodos comprimen las piezas, después de lo cual se aplica voltaje. El sitio de soldadura se calienta por el paso de la corriente. El diámetro del punto de soldadura depende completamente del tamaño de la placa de contacto del electrodo.
Según la ubicación de los electrodos en relación con las piezas a unir, la soldadura por contacto puede ser unilateral o bilateral.
Hay muchos tipos de soldadura por resistencia que funcionan con un principio similar. Estos incluyen: soldadura a tope, soldadura de costura, soldadura de capacitores.
Seguridad
Trabajar con equipos de soldadura está asociado con muchos factores peligrosos para la salud del operador. Las altas temperaturas, los entornos explosivos y los vapores químicos nocivos requieren que una persona observe estrictamente las medidas de seguridad:
- Todos los equipos y dispositivos eléctricos deben estar correctamente conectados a tierra y aislados.
- Es necesario trabajar con overol seco y guantes. Para proteger la piel de la cara y los ojos, asegúrese de usar una máscara con vidrio oscuro.
- Debe haber un botiquín de primeros auxilios y un extintor de incendios en el lugar de trabajo del soldador.
- La sala donde se realizan los trabajos de soldadura debe estar bien ventilada.
- No se debe trabajar cerca de objetos inflamables.
- No deje las botellas de gas desatendidas.
Hay una gran cantidad de tipos de soldadura de metal, cuál decide elegir el soldador, según la disponibilidad del equipo y la capacidad para lograr el resultado deseado del trabajo. El soldador debe conocer el dispositivo y los principios de trabajo en ciertos equipos.
