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I n s t i t u to P o l i t é c n i c o N a c i o n a l
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Profesional Azcapotzalco
Tesis:P r o c e s o d e s o l d a d u r a p o r e l
m é t o d o d e r e s i s t e n c i a p a r a l am a n u f a c t u r a d e c h a s i s e n l a
i n d u s t r i a a u t o m o t r i z .
Para obtener el ti tulo de:Ingeniero en Robótica Industrial
PRESENTA:Luis Alberto Esquivel Hernández
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DEDIC TORI S
A mis PADRES:
A quienes me dieron dos grandes regalos: la vida y la libertad de vivirla.
A quienes me hicieron aprender que el amor el trabajo y el conocimiento debe
ser parte de mi existencia.
Y decisión a quienes me mostraron que la consumación plena de mi existencia se
logra con la fe puesta en lo que soy y puedo y hago
Y quienes me han enseñado con sus hechos y convicciones que existir es
cambiar.
Cambiar es madurar y madurar res crecer a si mismo.
A mis hermanos:
Que aunque no les demuestro mi agradecimiento siempre han confiado en mí
con sus pequeños y grandes detalles.
Y que con una sola palabra me dan ánimo para seguir adelante.
Al Instituto Politécnico Nacional:
Pues gracias a sus planes y programas de estudios México puede ser un país
con gran calidad humana y tecnológica pues de el emanan los mejores
investigadores y catedráticos siendo una institución con sus principios
ideológicos adecuado a la sociedad actual.
AGRADECIMIENTO
AL ESIME Azcapotzalco donde realice mis estudios de Ingeniería donde me
brindaron sus conocimientos todos sus profesores y donde en esos laboratorios
done aprendí los principios fundamentales en los que se basa mi carrera.
Y finalmente a los:
Ing. José Luis Gonzáles y Ing. Dagoberto García Alvarado
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CONTENIDO
ÍNDICE..................................................................................................... I
JUSTIF ICACIÓ N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI
Capítulo I . Generalidades de la soldadura por puntos yfactores que intervienen en la formación de un puntode soldadura.
1.1 Introducción1.2 Reseña histórica
……………………………………………....
1.3 Soldadura a gas………………………………………1.4 Tipos de soldaduras y de juntas…………………….1.5 Simbología utilizada en la soldadura……………….1.6 Material de aporte…………………………………...1.7 Fundamentos de la soldadura por resistencia……..1.8 Soldadura a puntos de resistencia………………….1.9 Como se produce un punto de soldadura…………..1.10 Tiempo de compresión……………………………..1.11 Tiempo de soldadura……………………………….1.12 Tiempo mantenido de la presión…………………..1.13 Tiempo de enfriamiento……………………………
Capítulo II . Como se hace un punto de soldadura yrecomendaciones para obtenerla en forma adecuada.
24
9101216212323
28303132
3435
…………………………………………..
2.1 Las piezas a soldar…………………………………..2.2 Aspectos y características…………………………...
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Capítulo III . Soldadura por protuberancia y soldadura
Tope.
3.1 Soldadura por partes salientes……………………...3.2 Fundamentos se soldadura de partes salientes…….3.3 Formas de protuberancias………………………......3.4 Materiales que suelda……………………………......3.5 Preparación de un proceso de soldeo……………….3.6 Detalles prácticos para este tipo de soldadura…......3.7 Soldadura Tope……………………………………...3.8 Procedimiento para soldar a tope…………………..3.9 A tope simple…………………………………………3.10 Por centello directo………………………………...3.11 Por centello con precalentamiento………………..
3.12 Fijación de parámetros……………………………3.13 Como obtener buena soldadura…………………..
Capítulo IV . Características de construcción especificade las maquinas de soldar y células robót icas.
4.1 Definición………………………………………….....4.2 Generalidades………………………………………..4.3 Control básico……………………………………......4.4 Ciclo único simple……………………………………4.5 Funciones y secuencias………………………………4.6 Secuencia muestra…………………………………...
4.7 Otras funciones operativas……………………….....4.8 Corriente de soldeo………………………………......4.9 Tiristores SCR…………………………………….....4.10 Bastidor……………………………………………..4.11 Soldadura por puntos……………………………...
4848515455585959606062
6264
676768696970
7374757678
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4.22 Circuitos de alta intensidad……………………......4.23 Empalmes y uniones en general...............................4.24 Sistemas de enfriamiento y refrigeración…………4.25 La refrigeración de los SCR……………………….4.26 Cilindro neumático……………………………........4.27 Regulador de presión………………………………4.28 Filtro y deshumificador……………………………4.29 Lubricador……………………………………….....
4.30 Electroválvulas de tres o de cinco vías……………4.31 Electroválvulas proporcionales……………………4.32 Transductores de presión con señal eléctrica….....4.33 Regulador de caudal……………………………......4.34 Silenciadores………………………………………..4.35 Instalación…………………………………………..4.36 Circuitos neumáticos……………………………….4.37 Circuito con doble carrera…………………….......4.38 Material……………………………………………..4.39 Dimensiones…………………………………….......4.40 Formas…………………………………………........4.41 Ciclos de vida de un electrodo……………………..4.42 Instalaciones robotizadas………………………......
4.43 El robot……………………………………………...4.44 Pinzas al suelo………………………………………4.45 Pinzas de soldadura especiales para robots………4.46 Particularidades en su trabajo…………………….4.47 Detalles constructivos………………………………
Capítulo V . Conceptos para la adquisición de equipo.
5.1 Compra……………………………………………….5.1.1 Recopilación de datos para propósito de compra........ 5 1 2 Información sobre el trabajo
8890
919595969697
979797979798100
100103106107113115
115117117117118
121121121
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5.5 Red y cables de alimentación……………………….5.5.1 Sección de los conductores………………………...5.6 Instalación neumática……………………………….5.7 Características……………………………………….5.8 Costos del proceso de soldadura……………………5.8.1 Costos directos……………………………………..5.8.2 Agua………………………………………………...5.8.3 Aire…………………………………………………
5.8.4 Consumo de electrodos o útiles para soldar……...5.8.5 Mano de obra empleada en la soldadura…….......5.8.6 Costos indirectos…………………………………...5.8.7 Amortización de la instalación eléctricaneumática de refrigeración y de la maquina………….5.8.8 Amortización del fixtur de fijación de lasPiezas……………………………………………………..5.8.9 Contribución al gasto de los equipos demantenimiento…………………………………………...
131131133133135136136138
138138139
139
139
140
Conclusiones................................................................... . VII
Bibliografía..................................................................... . VIII
Anexos............................................................................... IX
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Justificación
El propósito de este trabajo es con el fin de poder ayudar de manera más práctica y
objetiva a estudiantes que inicien su carrera profesional en el área de soldadura por
resistencia.
Encontrando en este material ayuda para conocer este tipo de soldadura y de facilitar
una recopilación de tablas y de datos que conjuntamente con las recomendaciones
practicas, permitan una elección apropiada de los elementos necesarios para la
realización de un proceso de soldadura y puesta a punto del mismo.
Ya que dentro del área automotriz donde se tiene una mayor aplicación de estos
procesos, y que es necesario cumplir con un sistema de calidad, que reúnan todos losrequerimientos, normas y especificaciones que requiere la ingeniería del producto.
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Soldadura por resistencia
apitulo I
Generalidades de la
soldadura por puntos yfactores que intervienenen la formación de un
punto de soldadura
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Soldadura por resistencia
1.1 Introducción
El termino soldadura lo podemos definir como la unión mecánicamente resistente de
dos o mas piezas metálicas diferentes. La primera manifestación de ello, aunque tiene
que ver con los sistemas modernos, se remonta a los comienzos de la fabricación de
armas. Los trozos de hierro por unir eran calentados hasta alcanzar un estado plástico,
para ser así fácilmente deformados por la acción de golpes sucesivos. Mediante un
continuo golpeteo se hacia penetrar partes de una pieza dentro de la otra. Luego de
repetitivas operaciones de calentamiento seguidos de un martilleo intenso, se lograba
una unión satisfactoria. Este método, denominado “caldeo”, se continuo utilizado hastano hace mucho tiempo, limitado su uso a piezas de acero forjable, de diseño sencillo y
de tamaño reducido.
Los diversos trozos o piezas metálicas que se deseen fijar permanentemente entre si,
deben ser sometidas algún proceso que proporcionen uniones que resulten lo mas fuerte
posibles. Es aquí cuando para tal fin, los sistemas de soldadura juegan un papel
primordial.
El calor necesario para unir dos piezas metálicas puede obtenerse a través de distintos
medios. Podemos definir dos grandes grupos. Los sistemas de calentamiento porcombustión con oxigeno de diversos gases (denominados soldadura por gas), y los
calentamiento mediante energía eléctrica (por inducción, arco, punto, etc.). Como lo
muestra la siguiente figura 0.1
Las uniones logradas a través de una soldadura de cualquier tipo, se ejecutan mediante
el empleo de una fuente de calor (una llama, un sistema de inducción, un arco eléctrico,
etc.).
Para rellenar las uniones entre las piezas o partes a soldar, se utilizan varillas de relleno,denominadas material de aporte o electrodos, realizadas con diferentes aleaciones, en
funciones de los metales a unir. En la soldadura las dos o mas piezas metálicas son
calentadas junto con material de aporte a una temperatura correcta, entonces fluyen y se
funden conjuntamente, cuando se enfrían, forman una unión permanente. La soldadura
así obtenida, resulta tan fuerte que el material original de las piezas, siempre y cuando la
misma este realizada correctamente.
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Soldadura por resistencia
Soldadura con hidrogeno atómico AHW
Soldadura de arco metálico con
electrodo desnudo BMAW
Soldadura con arco de carbón CAW
Con gas CAW-S
Con arco protegido CAW-S
Con arcos gemelos CAW-T
Soldadura con arco con núcleo
de Fundente FCAW
Electro gras FCAW-EG
Soldadura con hidrogeno atómico AHW
Soldadura de arco metálico con
electrodo desnudo BMAW
Soldadura con arco de carbón CAW
Con gas CAW-S
Con arco protegido CAW-S
Con arcos gemelos CAW-T
Soldadura con arco con núcleo
de Fundente FCAW
Electro gras FCAW-EG
Soldadura con arco metálicos y gas GMAW
Electro gas GMAW-EG
Arco pulsado GMAW-P
Arco de corto circuito GMAW-S
Soldadura de tungsteno y gas GTAW
Arco pulsado GTAW-P
Soldadura de arco con plasma PAW
Soldadura de arco metálico protegido SMAW
Soldadura de arco de espárragos SW
Soldadura de arco sumergido SAW
En serie SAW-S
Soldadura en frío CW
Soldadura por difusión DEW
Soldadura por explosión EXW
Soldadura por forjado FOW
Soldadura por fricción FRW
Soldadura por presión en
Caliente HPW
Soldadura con rodillos ROW
Soldadura ultrasónica USW
Soldadura fuerte de arco ABSoldadura fuerte de bloque BB
Soldadura fuerte por difusión DFB
Soldadura fuerte por inmersión DB
Soldadura fuerte de flujo FLB
Soldadura fuerte en horno FB
Soldadura fuerte por inducción IB
Soldadura fuerte infrarroja IRB
Soldadura fuerte por resistencia RB
Soldadura fuerte a soplete TB
Soldadura fuerte con arco de carbones TCAB
Soldadura
De arco
(AW)
Soldadura
De arco
(AW)
Procesos
De
soldadura
Procesos
De
soldadura
Soldadurade estado
(ssw)
Soldadura
fuerte B
Soldadura blanda porinmersión DSSoldadura blanda en hornoFS
Soldadura blanda porinducción ISSoldadura blanda porinfrarrojo IRSSoldadura blanda porcautín soldador INS
Soldadura blanca porresistencia RS
Soldadura blanda consoplete TSSoldadura blanda por
ondas WS
Soldadura por haz deelectrones
EBWSoldadura de
electro escoriaESWSoldadura de flujoFLOW
Soldadura por inducciónIW
Soldadura por haz derayos láserLBW
Soldadura por termitaTW
Soldadura blanda
(S)
Otras
Soldaduras
Soldadura por arco con
presión Soldadura con aire y
acetileno
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Soldadura por resistencia
1.2 Reseña histórica
Resulta dificultoso determinar con exactitud en que país y en que momento se han
desarrollado ciertas técnicas de soldadura en particular, ya que la experimentación ha
sido simultanea y continua en diversos lugares. Aunque los trabajos con metales han
existido desde hace siglos, los métodos tal cual como los conocemos hoy, datan desde el
principio de este siglo.
En 1801, El ingles Sir H. Davy descubrió que se podía generar y mantener un arco
eléctrico entre las terminales.
En 1835, E. Davey, en Inglaterra, descubrió el gas acetileno, pero para dicha época sufabricación resultaba muy costosa. Recién 57 años después (1892), el canadiense T. L.
Wilson descubrió un método económico de fabricación. El Frances H.E Chatelier, en
1895, descubrió la combustión del oxigeno con acetileno, y en 1900, los también
franceses E. Fouch y F. Picard desarrollaron el primer soplete oxiacetileno.
En el año 1881, el francés de Meritéis logro con éxito soldar diversas piezas metálicas
empleando un arco eléctrico entre carbones, empleando como suministro de corriente
acumuladores de plomo. Este fue el puntapié inicial de muchas experiencias para
intentar reemplazar el caldeado en fragua por este nuevo sistema. La gran dificultadhallada para forjar materiales ferrosos con elevado contenido de carbón (aceros),
motivos diversos trabajos de investigación de partes de los ingenieros rusos S.
Olczewski y F Bernardos, los resultados exitosos recién en el año 1885. En dichos años
se logro la unión en punto definido de dos piezas metálicas por fusión. Se utilizo
corriente continua, produciendo un arco desde la punta de una varilla de carbón
(conectada al polo positivo) hacia las piezas a unir (conectadas al polo negativo). Dicho
arco producía suficiente calor como para provocar la fusión de ambos metales en el plano de unión, que al enfriarse quedaban mecánicamente unidos.
El operario comenzaba el trabajo de soldadura apoyando el electrodo de carbón, el que
estaba provisto de un mango aislante, sobre la parte por soldar hasta producir
chisporroteo, y alejándose de la pieza hasta formar un arco eléctrico continuo. Para
lograr dicho efecto, se debía aplicar una diferencia de potencial suficiente para poder
mantener el aro eléctrico a una distancia relativamente pequeña. Una vez lograda la
fusión de los metales en el punto inicial de contacto, se comenzaba el movimiento de
traslación del electrodo hacia el extremo opuesto, siguiendo el contorno de los metales por unir, a una velocidad de traslación uniforme y manteniendo constante la longitud
ente el electrodo y la pieza.
Las experiencias que necesariamente se realizaron para determinar las condiciones
óptimas de trabajo para lograr una unión metálica sin defectos, permitieron verificar
desde aquel entonces que con el arco eléctrico se podía cortar metal o perforarlo en
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Soldadura por resistencia
eléctrico por arco soplado, encontrándose interesantes aplicaciones en procesos
automáticos para chapas de poco espesor. El flujo del arco se regulaba con facilidad,
variando el campo magnético produciendo (Fig. 0.2). El arco eléctrico resultante era degran estabilidad. Los dos electrodos de carbón (1), y el electroimán (2), eran parte de un
solo conjunto portátil.
El metal utilizado como aporte surgía de una tercera varilla metálica (3), la cual se ubica
por debajo del arco, más cerca de la pieza. Con el calor producido, se fundía el metal de
base (5), conjuntamente co el aporte de la varilla, generando la unión. (4)
Fig.0.2
Este sistema fue utilizado industrialmente por primera vez en el año 1899 por la firma
Lloyd & Lloyd de Birmingham (Inglaterra), para soldar caños de hierro de 305mm de
diámetro, los que luego de soldados eran capaces de soportar una prueba hidráulica de
56 atmósferas.
Soldadura por arco soplado (método zerener)
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Soldadura por resistencia
Se trabajaban empleando 3 dinamos de 550 amperes cada uno y con un potencial de 150
volts, los cuales cargaban una batería de 1.800 acumuladores plante, destinados a
proveer una fuerte corriente en un breve lapso de tiempo.En los estados unidos, en 1902, la primera fabrica que comenzó a utilizar
industrialmente la soldadura por arco con electrodos de carbón fue de Baldwin
locomotive Works. El excesivo consumo de electrodos de carbón y el deseo de
simplificar los equipos de soldadura, hicieron que en el año 1891, el ingeniero ruso N.
slavianoff sustituyera los electrodos de carbón por electrodos de metal (Fig.0.3). Este
cambio produjo mejoras en las uniones de los metales al evitar la inclusión de partículas
de carbón dentro de la masa de metales fundidos y luego retenidas en la misma al
solidificarse. El método Slavianoff, con algunas mejoras técnicas implementadas en1892 por el estadounidense C. L. COFFIN (quien logro desarrollar el método de
soldadura por puntos), ha sido usado hasta la fecha y es la soldadura por arco conocida
en la actualidad. A partir de las determinaciones de Slavianoff se continuaron empleado
indistintamente electrodos de carbón y /o metálicos.
Soldadura por arco con atmosfera de gas
Fig. 0.4En el año 1910 se abandono definitivamente el electrodo de carbón. Se comenzaron a
utilizar de hierros sin recubrir, pero se obtuvieron resultados deficientes debido a la
poca resistencia a la tracción y a su reducida ductibilidad.
La nociva acción de la atmosfera (oxidación acelerada por el calentamiento) sobre los
electrodos sin recubrir durante la formación del arco llevo a los investigadores a tratar
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Soldadura por resistencia
Fig.0.5
Protección contra el oxigeno del ambiente en la etapa de enfriamiento. En 1908, N.
bernardos desarrollo un sistema de electro escoria que se volvió muy popular en su
momento. Los electrodos fusionables, fueron mejorados nuevamente en 1914 por su
creador, el sueco O. Kjellberg junto El ingles A. P. Strohmenger. Quedaron constituidos
por una varilla de aleaciones metálicas (metal de aporte) y un recubrimiento especial a
base de asbesto, tal como los que se utilizaron en la actualidad. (Fig. 0.5)
Electrodo metálico con recubrimiento en plena acción
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Soldadura por resistencia
observa la fuente eléctrica (5), la provisión de hidrogeno a presión (4), los electrodos de
tungsteno (3), el material de aporte (2), y el material a soldar (1). Por acción térmica, el
hidrogeno molecular se descompone en hidrógeno atómico, el que vuelve a su estado primitivo una vez atravesando el arco, transfiriendo el calor de recombinación a las
piezas por soldar. Este método se emplea en la actualidad para soldar chapas delgadas.
Una variedad del sistema anterior, fue desarrollado en 1942 por el norteamericano R.
Meredith y en 1948 por diversos ingenieros incluyen las soldaduras por arco en
atmosfera de helio o argon, ambos gases inertes que alejan el oxigeno de la zona por
soldar, en estos casos, el gas rodea al electrodo de tungsteno, mientras un electrodo o
varilla provee el metal de aporte o de relleno Fig.0.7
Esquema de un proceso de soldadura bajo gas protectorFig.0.7
Este sistema se utiliza para soldar con éxito aleaciones de magnesio y algunas
aleaciones livianas.
Los progresos en la industria electrónica, permitiendo utilizar dichos adelantos para
desarrollar así la soldadura por resistencia (a tope, continua y por puntos); la soldadura
por inducción para materiales conductores del calor; la soldadura dieléctrica para los no
conductores y, finalmente, la aluminio-térmica, que resulta una combinación de un
sistema de calentamiento con el procedimiento Slavianoff.La variedad de aplicaciones industriales de los sistemas de soldadura llegaron a un
grado tal que inclusive han sustituido en la mayoría de los casos al tradicional forjado y
remachado. No solamente del remachado permitió reducir el peso de las construcciones
metálicas, al simplificar sus estructuras. La soldadura asegura una reducción de costo
apreciable con respecto a los métodos de construcción y reparación empleados
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Soldadura por resistencia
1.3 Soldadura a gas
La soldadura a gas, o soldadura a llama, utiliza una llama de intenso calor producida por
la combinación de un gas combustible con aire u oxigeno. Los gases combustibles de
uso más común son el acetileno, el gas natural, el propano y el butano. Muy a menudo,
los combustibles se queman con oxigeno, lo que permite obtener temperaturas de
combustión mucho mayores.
La soldadura oxiacetilénica. Fig. 0.8. Es el proceso más común de soldadura a gas. El
oxigeno y el acetileno, combinados en una cámara de mezclado, arden en la boquilla delsoplete produciendo la temperatura de llama más elevada (alrededor de 6000ºf la cual
rebasa el punto de fusión de la mayoría de los metales). Por tanto, la operación de soldar
puede realizarse con o sin metal de aporte. Las partes pueden fundirse y ponerse en
contacto a medida que se va realizando la operación de fusión con el soplete; al retirar el
soplete, las partes metálicas quedan unidas al enfriarse. Si se necesita metal de aporte
para realizar una soldadura, se selecciona la varilla de soldadura atendiendo las
especificaciones del trabajo, y se funden con el calor del soplete. La selección de las
varillas de soldadura apropiada, de las boquillas para soplete, los ajustes del regulador
para la alimentación del oxigeno y el acetileno y la posición para soldar, constituyen
aspectos de las experiencias y el conocimiento aplicado al proceso. Las desventajas de
la soldadura con gas combustible giran en torno al hecho de que ciertos metales
reaccionan desfavorablemente, y hasta violentamente, en presencia del carbón, el
hidrogeno o el oxigeno, todos ellos presentes en el proceso de soldadura con gas
combustible. La soldadura a gas es también mas fría, mas lenta y mas deformante que la
soldadura con arco. Sin embargo, para aplicar soldadura en lugares difíciles de alcanzar,o con metales que tienen puntos de fusión más bajos tales como el plomo o metales en
lámina delgada, la soldadura a gas es con frecuencia más eficaz que los demás procesos.
En combinación con una corriente de oxigeno o de aire, el soplete oxiacetilenito es
también un medio excelente para el corte y ranurado tipo gubia.
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Soldadura por resistencia
1.4 Tipos de soldaduras y de juntas
Uno de los aspectos del diseño de juntas es el correspondiente al tipo de soldadura quese utiliza en la junta. Existen cinco tipos básicos de soldadura: la de cordón, la ondeada,
la de filete, la de tapón y la ranura. La selección del tipo de soldadura esta tan ligada a la
eficiencia de la junta como diseño mismo de esta. Se elige un tipo de soldadura con
preferencia sobre otro por razón de su relación específica con la eficiencia de la junta.
Las soldaduras de cordón: se hacen en una sola pasada, con el metal de aporte sin
movimiento hacia uno u otro lado. Esta soldadura se utiliza principalmente para
reconstruir superficies desgastadas. Fig. 0.9Las soldaduras de filete: son similares a las de ranura, pero se hacen con mayor rapidez
que estas, y a menudo se la prefiere en condiciones similares por razones de economía.
Fig.0.9
Las soldaduras de tapón y de agujero alargado sirven principalmente para hacer las
veces de los remaches, se emplea para unir por fusión dos piezas de metal cuyos bordes,
por alguna razón, no pueden fundirse. Fig.0.9.
Las soldaduras de ranura (de holgura entre bordes de piezas) se hacen en la ranura que
queda entre dos piezas de metal. Esta soldadura se emplea en muchas combinaciones,dependiendo de la accesibilidad de la economía del diseño y del tipo de proceso de
soldadura que se aplique. Fig.0.9
Fig 0 9
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Soldadura por resistencia
Fig.0.10Ilustración acerca de 5 tipos de uniones para SMAW
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Soldadura por resistencia
Fig.0.12Diseño de uniones habituales en soldadura
Fuera de las soldaduras efectuadas en la posición plana y horizontal, las que se deban
ejecutar en otra posición (vertical y sobre la cabeza) resultaran bastante mas
complicadas si no se experimenta y practica. Siempre que se pueda, trata de ubicar las
piezas en posición plana. De no ser esto posible, se deberá soldar en la posición en que
las piezas se encuentren.
Para soldar verticalmente, se deberá experimentar con práctica intensiva para que la
fuerza de gravedad no haga caer o derramar el metal fundido. Teniendo en cuenta esto y
sabiendo como ya dijimos que la punta del electrodo empuja, se deberá poner este en unángulo ligeramente negativo respecto a la horizontal. Si la soldadura a realzar es vertical
ascendente, el electrodo se moverá hacia arriba, alejándolo y acercándolo de la pieza
cada 10 o 15mm de recorrido. Esto se realiza para permitir que el metal fundido se
solidifique.
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Soldadura por resistencia
El punto en donde se debe hacer la soldadura
Que la soldadura va ser de filete en ambos lados de la uniónUn lado será una soladura de filete de 12mm; el otro lado una soldadura de 6mm.
Ambas soldaduras se harán con un electrodo E6014.
La soldadura de filete de 12mmse esmerilara con maquina de desaparezca.
Para dar toda esta información el diseñador solo dispone el símbolo en el lugar
correspondiente en el plano para transmitir la información de soldadura. Fig.013
Fig.0.12
Los símbolos de la soldadura son tan esenciales en el trabajo del soldador como correr
Un cordón o llena una unión, la American Welding Society (AWS) ha establecido un
grup de símbolos estándar utilizado en la industria para indicar e ilustra toda la
información para soldar en los dibujos y planos de ingeniería,
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Soldadura por resistencia
Las normas A.W.S también incluyen una serie de símbolos para información técnica
que no siempre es necesaria, pero que en algunos casos si la es, estos símbolos
suplementarios se entregan en la siguiente tabla.
Denominación Símbolo Significado
PERIFÉRICA
Soldar completamente alrededor de la junta
OBRA Soldar en montaje o terreno.
PLANA
Soldar a ras de la pieza, si recurrir a medios mecánicos.
CONVEXA
El cordón debe quedar reforzado.
CÓNCAVA
El cordón debe ser acanalado
CINCELADO El acabado debe ser a cincel.
ESMERILADO
El acabado debe ser a esmeril.
MAQUINADO
El acabado debe ser a maquina.
Para utilizar los símbolos anteriormente nombrados se dibuja un símbolo de soldadura
que este compuesto de una línea de referencia, una flecha y una cola, en la que se
entrega la información necesaria para realizar la unión.
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Soldadura por resistencia
El símbolo no sugiere el proceso de soldadura a ejecutar. Los símbolos elementales se
muestran en la siguiente tabla.
Nº Designación Símbolo
1 Soldadura de tope con bordes levantados (bordes completamente
fundidos) *
2
Soldadura de tope a escuadra
3 Soldadura de tope en V
4 Soldadura de tope con bisel simple
5 Soldadura de tope en Y
1.6 Materiales de aporte
En la soldadura, la relación entre la tensión o voltaje aplicado y la corriente circulante es
la suma importante. Se tiene dos tensiones, una es la tensión en vacío (sin soldar), la que
normalmente esta entre 70 a 80. La otra es la tensión bajo carga (soldando), la cual
puede poseer valores entre 15 a 40 volts. Los valores de tensión y de corriente varían en
función de la longitud del arco. A mayor distancia menor corriente y mayo tensión, y a
menor distancia, mayor corriente con tensión mas reducida.
Equipo de soldadura de CA o CC
Mango porta electrodos
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Soldadura por resistencia
cumpliendo el mismo principio que en los semiconductores, produciendo una corriente
de electrones (cargas negativas) y una contracorriente de huecos (cargas positivas). El
plasma es una mezcla de átomos de gases neutros y excitados. En la columna central del plasma los electrones iones y átomos se encuentra en un movimiento acelerado,
chocando entre si en forma constante. La parte central de la columna de plasma es la
más caliente ya que el movimiento es muy intenso. La parte externa es mas fría, y esta
conformada por la combinación de moléculas de gas que fueron disociadas en la parte
central de la columna.
Los primeros equipos para soldadura por arco eran del tipo de corriente constante. Han
sido utilizados durante muchos tiempos, y aun se utilizan para soldadura con metal y
arco protegido (SMAW siglas en ingles shielded metal arc welding) y en soldadura dearco de tungsteno con gas GTAW porque en estos procesos es muy importante tener
corriente estable. Para lograr buenos resultados, es necesario disponer de un equipo de
soldadura que posea regulación de corriente, que sea capaz de controlar la potencia y
que resulte de un manejo censillo y seguro. Podemos clasificar los equipos para
soldadura por arco en tres tipos básicos:
1.- equipo de corriente alterna
2.- equipo de corriente continua
3.- Equipo de corriente alterna y continua combinada
Es importante en el momento de decidor por un equipo de soldadura, tener en cuenta
una serie de factores importantes para su elección. Uno de dichos factores es la corriente
de salida máxima, la que estará ligada al diámetro máximo de electrodo a utilizar. Con
electrodos de poco diámetro, se requiere de menor amperaje que con electrodos demayor diámetro. Una vez elegido el diámetro máximo de electrodo, se debe tener en
cuenta el ciclo de trabajo para el cual fue diseñado el equipo. Por ejemplo, un equipo
que posee un ciclo de trabajo del 30% nos indicado que si se opera a máxima corriente,
en un lapso de 10minutos, el mismo trabajara en forma continua durante 3 min. Y
deberá descansar los 7 min. Restantes. En la industria, el ciclo de trabajo más habitual
es de 60%
PinzaPorta electrodos
V ill
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Soldadura por resistencia
Se deberá tener en cuenta que al trabajar con bajas tensiones y muy altas corrientes,
todos los posibles falsos contactos que existan en el circuito, se traducirá en
calentamiento y perdida de potencia. Para evitar dichos inconvenientes, se menciona posible defectos a evitar, a saber:
1. Defectos en la conexión del cable del electrodo al equipo
2. sección del cable de electrodo demasiado pequeña, ocasionando
sobrecalentamiento del mismo
3.
fallas en el conductor
4. defectos en la conexión del cable de equipo al porta electrodo.
5. porta electrodo defectuoso
6.
falso contacto entre porta electrodo y electrodo7. sobrecalentamiento del electrodo
8. longitud incorrecta del electrodo
9. falso contacto entre las partes o piezas a soldar
10. conexión defectuoso entre la pieza de tierra y la pieza a soldar
11.
sección del cable de tierra demasiado pequeña
12. mala conexión del cable de tierra con el equipo.
Una vez analizados hasta aquí los aspectos eléctricos, veremos ahora las características
de los electrodos.
Fig.016
La medida del electrodo a utilizar depende de os siguientes factores:
1. espesores del material a soldar
2. preparación de los bordes o filos de la unión a soldar.
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Soldadura por resistencia
se le aplicara al mismo. Las especificaciones requieren que el diámetro del núcleo
del alambre no deberá variar más de 0.05mm de su diámetro y el recubrimiento
deberá ser concéntrico con el diámetro del alambre central. Durante años el sistemade identificación fue utilizar puntos de colores cerca de la zona de amarre en el porta
electrodo. En la actualidad, algunas especificaciones requieren de un número
clasificatorio o código, el que se imprime sobre el revestimiento la cobertura, cerca
del final del electrodo.
Fig.0.18
Grupo de color
Punto de colorColor final
Electrodo con identificaciones de color y código impreso
A pesar de ello, el código de colores se encuentra aun en uso en electrodos de poco
diámetro, en los que no permiten imprimir códigos por no tener el espacio suficiente, o
en electrodos extrudados con alta velocidad de producción. Todos los electrodos para
hierro, acero al carbón y acero aleado son clasificados con números de 4 o de 5 dígitos,
antepuestos por la letra E. los primeros números indican la resistencia al estiramiento
minima del metal depositado en miles de PSI. El tercer digito indica la posición en el
cual el electrodo es capaz de realizar soldaduras satisfactorias:
(1) cubre todas las posiciones posibles
(2) para posiciones plana y horizontal únicamente
El último digito indica el tipo de corriente que debe usarse y el tipo de cobertura. Todosestos datos se detallan en forma grupal en la tabla
Por ejemplo, un electrodo identificado co E7018 nos esta indicando una resistencia al
estiramiento de 70.000psi mínimo, capaz de poder utilizar en todas las posiciones de
soldadura con CC o CA. Teniendo una cobertura compuesta de polvo y hierro y bajo
hidrogeno. En el caso de números idénticos de cinco cifras, daremos el ejemplo: de
E11018, en el cual los tres primeros números indican la resistencia al estiramiento
minima, que en este caso es de 110000psi. Se puede tener una propuesta de una letra y
un numero (por ejemplo A1; B2; C3; ETC.), la cual indica aproximadamente el
contenido de la aleación del acero depositado mediante el proceso de soldadura. Este
valor también se encuentra detallado en la tabla. La forma de clasificar los electrodos es
la norma AWS A5.1. Esta norma utiliza medida inglesa. La norma CSA W48-1M1980
utiliza como medidas el sistema internacional si. Por lo tanto, la resistencia a la fracción
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Soldadura por resistencia
Expresa como E48024. En ambos casos, la característica del electrodo deberá ser las
mismas. La diferencia en las nomenclaturas responde a distintos tipos de unidades entre
las normas AWS Y CSA.
S ld d i i
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Soldadura por resistencia
en una designación de electrodos de cuatro números (el cuarto y el quinto en una de
cinco números) le informa al soldador experimentado sobre las características de uso.
Las funciones de la cobertura de un electrodo son las siguientes, a saber:
1. proveer una mascara de gas de combustión que sirva de protección al metal
fundido para que no reaccione con el oxigeno y el nitrógeno del aire
2. proveer un pasaje de iones para conducir corriente eléctrica desde la punta del
electrodo a la pieza, ayudando al mantenimiento del arco.
3. proveer fundente para la limpieza de la superficie metálica a soldar eliminando a
los óxidos en forma de escoria que serán removidas una vez terminada la
soldadura.4. controlar el perfil de la soldadura, en especial en las soldaduras de filete o
esquineras.
5. controlar la rapidez con el aporte del electrodo se funde.
6. controlar las propiedades de penetración del arco eléctrico
7.
proveer material de aporte el cual se adiciona al que se aporta del núcleo del
electrodo
8.
adicionar materiales de aleaciones en caso que se requiera una composición
química determinada.
Algunos de los componentes de la cobertura del electrodo que producen vapores o
gases de protección bajo la acción del calor del arco eléctrico son materiales
celulósicos, como algodón de celulosa o madera en polvo. Los gases producidos son
dióxidos de carbón, monóxido de carbono hidrogeno y vapor de agua.
Los componentes de la cobertura que tiene por finalidad evitar los óxidos en la
soldadura son el manganeso, el aluminio y el silicio.
Las coberturas son aprovechadas para incluir elementos en aleación con materiales
de aporte o de relleno. De hecho, el polvo de hierro es muy utilizado en las
coberturas de los electrodos para soldadura por arco.
1.7 Fundamentos de la soldadura por resistencia
La soldadura por resistencia se realiza mediante un grupo de procedimientos en lo
cuales emplea la resistencia propia de los materiales al paso de una corriente eléctrica
para generar el calor necesario. Difiere de los procesos de soldadura por fusión en que
requiere, además de calor, la aplicación de presión mecánica para unir las partes por
f j d E ld d d l ti tó l ió t l i
S ld d i t i
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Soldadura por resistencia
Las normas ISO, y otras como DIN, AFNOR, etc. Tiene clasificaciones muy complejas
y exhaustivas con todas las variantes posibles en este tipo de maquinas para soldar;
pero, para facilitar el manejo y compresión de estas técnicas vamos a clasificar en tresgrupos principales según como se realiza. (Fig. 1.1)
Fig.1.1
Soldadura por salientes
Soldadura por puntos
Soldadura tope
1. Por resistencia.
2.
Por salientes.
3. Soldadura a Tope.
También existe otros métodos de soldadura por resistencia que son: por percusión por
puntos en rodamientos, por costura y soldadura por arco con presión. Que no tocares
por este momento pero si es importante mencionarlos.
Soldadura por resistencia
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Soldadura por resistencia
1.8 Soldadura a puntos de resistencia
El soldado por puntos es el proceso de soldadura por resistencia mas usado para launión de piezas formadas con chapa y laminas de espesores pequeños o medianos.
En su aplicación mas simple la soldadura por puntos consiste simplemente en prensar
dos o mas piezas de metal laminado entre dos electrodos de soldar, de cobre o de una
aleación de cobre, y pasar una corriente eléctrica de suficiente intensidad por las piezas,
para dar lugar a su soldadura por unión. Fig.1.2
Fuerza Soldadura por puntos
de resistencia
Corriente
Corriente
Fuerza
Fig. 1.2
1.9 Como se produce un punto de soldadura
Una corriente eléctrica (que medimos en amperios) circula desde un electrodo al otro
atravesando las laminas a ser soldadas y en su camino encuentra unas resistencias a su
paso, las cuales disipan una energía que se convierte en calor. El calor producido es
directamente proporcional al valor de la resistencia y aumentaron el cuadro de los
valores de la intensidad, o sea, con doble de resistencia doble calor y con doble
intensidad, cuatro veces más calor. Este cálculo es la aplicación de la ley de joul que seexpresa con la siguiente formula:
E = RI2T
Soldadura por resistencia
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Soldadura por resistencia
Observamos que al inicia el proceso de soldadura los amperios pasan a través de cinco
diferentes resistencias generadoras de calor. Fig.1.3
Fig.1.3
Rp.- esta es la resistencia de contacto entre las piezas a soldar y donde nos convendría
que se depositase toda la energía, el calor, durante el proceso. El esfuerzo aplicado a la
soldadura reduce su valor. Tabla 1.1
RC1
RM1
Rp
Rm2
Rc2
Electrodo superior
Electrodo inferior
Fuerza
Fuerza
Soldadura por resistencia
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Soldadura por resistencia
pequeño que se multiplica por aprox. 10 al aumentar la temperatura generando un calor
inevitable y necesario que poco después de iniciar el proceso será el principal
componente del calor aplicado a la soldadura.
Rc1 y Rc 2.- Estas son las resistencias de contacto del electrodo con la pieza. La energía,
el calor, que se deposita en esas zonas debido a esas resistencias es la principal causa de
problemas. Reducir esta resistencia es primordial para alargar la vida de los electrodos y
reducir las huellas en la superficie de las piezas. El esfuerzo aplicado a la soldadura
reduce su valor en mayor proporción que el de la Rp.
Tabla.1.2. variación de la resistencia Rc al aumentar la presión aplicada
Estas curvas son orientadas, pues, la variaciones en el material de las piezas de loselectrodos o variaciones en los estados superficiales de ambos producen resultados
diferentes.
Resistencia
Soldadura por resistencia
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Iniciosoldadura
Resistencia contacto
entre piezas Rp.
Inicio formaciónlenteja
Finsoldadura
Final hermanamientosuperior de contacto
Iniciosoldadura
Final hermanamiento
superficie de contacto
Inicio formaciónlenteja
Finalsoldadura
Resistencia de los metales a
soldar Rm1 +Rm2. aumenta
por efecto de la temperatura
Soldadura por resistencia
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Las magnitudes de todas estas resistencias eléctricas varían en un proceso dinámico
continuo tabla. 1.3 durante el tiempo que ocupa el proceso de soldeo y cada una de ellas
lo hace por causas y en proporciones diferentes como por ejemplo la Rp, que desaparece
al iniciarse la forma de la lenteja Fig. 1.4 produciendo el calor todavía necesario para la
soldadura por la acción de las resistencias Rm1 y Rm 2 ya convertidas en una sola, y el
resto, inevitablemente, en las Rc1 y Rc 2 cuyo valor ha disminuido significativamente al
mejorar el contacto electrodo pieza.
Fig.1.4
Hasta ahora lo explicado ha partido de la premisa de que el valor de las resistencias en
juego es simétrico respecto al plano de soldadura, para obtener una buena soldadura es
preciso que el centro del calor, donde se produce la fusión y la lenteja, coincida con la
superficie de contacto entre las piezas a soldar, y esto no siempre es así como en los
casos, por ejemplo, de la soldadura diferentes materias les y de conductividad diferentevemos en la necesidad de usar electrodos con caras diferentes auque las chapas sean
iguales Fig.1.5 y Fig. 1.6
Rc1
Rm1
Rp
Rc2
Rm
Rc1
Rm1+Rm2
Rc2
Al iniciarsela soldadura
Al formarsela lenteja
Rm1
Rm1
Rc1
Rc1
Fe
Fe
Rm1>Rm2
Rm1
Rm2
Rc1
Rc2
Rm1 + Rc 1 =Rm 2 + Rc 2
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Rc1
Rp
16
50
Resistencia
50
75
50%daN
Rv
Rp
100% daN
Fig.1.7
Al aumentar la presión al doble se observa que disminuimos en un 70% las resistencias
de contactos y tan solo en un 33% la de contacto entre planchas. Obtendremos menos
huella pero la energía en la zona de la soldadura es también el 33% inferior por lo que
es aconsejable trabajar con una I un 22% mas alta y el calentamiento se distribuirá de
formas mas apropiadas a la que nos conviene
En principios, las soldaduras de mayor calidad se consiguen con presiones elevadas, con
lo cual reducimos las resistencias Rc1 y Rc2, produciendo huellas menores y mayor
duración de los electrodos. Al mismo tiempo disminuye, aunque se en menor
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1.11 Tiempo de soldadura.
Debe de tenerse claro que lo que suelda, lo que genera de calor, lo que se aconseja en
las tablas para cada tipo de soldadura son los amperios y el tiempo y el como se aplica y
no los Kva. Si el control de la maquina no mide la corriente de soldadura, es muy
conveniente disponer de un amperímetro para la puesta a punto de los procesos.
Los amperios que se recomienda en las diferentes tablas y publicaciones para cada tipo
de soldadura siempre van acompañadas del diámetro de la cara activa del electrodo a
emplear, y, se tiene que saber que lo realmente importante es la densidad eléctrica, es
decir, los A/mm2 que circulan por la cara activa del electrodo para formar la lenteja.
δ= A/ (Dca2 (π/4)) δ= densidad eléctrica.Dca = diámetro de la cara activa.
A= intensidad de la soldadura.
Como orientación rápida antes de acudir a las tablas y curvas de soldabilidades, estasdensidades eléctricas pueden ser del orden de 220 A/mm2 a 320 A/mm2.
El objetivo del paso de la corriente es fundir y alcanzar la temperatura de forja en las
zona donde se debe crear la lenteja de soldadura por lo que si se aplica un exceso de
corriente y o de tiempo se produce una fusión de material superrío a la necesaria, se
produce proyecciones de chispas, vaciado de la soldadura, Fig.1.8 y destrucción de la
cara activa del electrodo por haberse producido mayor aportación de calor de la
necesaria.
Fig.1.8
El campo magnético, creado por la
circulación de la corriente a través de
los electrodos, expulsa el metal
fundido a cierta distancia. Todo el
metal fundido salvo una columna en
el centro del electrodo será
expulsado; esto es el chispeo quedebe siempre ser evitado
Soldadura por resistencia
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1.12 Tiempo mantenido de la presión
Durante el proceso de soldadura, al iniciarse el paso de la corriente, se inicia un ligero
aplastamiento por contacto de superficies, que el eléctrodo debe seguir sin que se pierda
la presión en la soldadura, Fig.1.9, y a continuación al dilatarse el material por defecto
del calor, aumenta el grueso del material el cual desplaza al electrodo y, al iniciarse la
fusión, que formara la lenteja, vuelve a disminuir el grosor. El conjunto de esos
movimientos es lo que se llama tiempo mantenido.
D e s p l a z
a m i e n t o
D i l a
t a c i ó
n
Lenteja
10% perdida deespesor
Zona de
hermanamiento inicial de lasuperficies
Zona de
dilataciónprevia alinicio de laformación dela lenteja
El material sefunde y crecela lenteja
La presión continuaapretando en elmaterial pastoso ycrea el reborde delpunto.
D e s p l a z
a m i e n t o
D i l a
t a c i ó
n
Lenteja
10% perdida deespesor
Zona de
hermanamiento inicial de lasuperficies
Zona de
dilataciónprevia alinicio de laformación dela lenteja
El material sefunde y crecela lenteja
La presión continuaapretando en elmaterial pastoso ycrea el reborde delpunto.
Fig 1 9
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importancia que estos ligeros desplazamientos tiene para la soldadura. En la soldadura
de aluminio es de vital importancia esta observación
1.13 Tiempo de enfriamiento.
El agua no es tan solo para enfriar el cobre del electrodo y evitar su aplastamiento, sino
que también tiene como misión, importante e indispensable, el enfriamiento de la pieza
a soldar en la zona de contacto con el electrodo para que solidifique la lenteja fundida
bajo presión durante el tiempo de mantenimiento inmediato posterior al de soldadura.
Mal Correcta MalFig. 1.10
El agua debe llegar al electrodo (Fig.1.10), siempre, por el conducto central del porta
electrodo y tiene que circular un caudal de 4 a 8 litros por minuto.
No basta que la maquina este conectada a la red de agua, tenemos que estar seguros de
que circula el caudal suficiente por los electrodos que llegan a estos de forma correcta yque la superficie activa, diámetro de la punta del electrodo que contacta con la pieza, se
corresponda con los amperios y esfuerzos que vamos a usar en el soldeo.
Un circuito de agua defectuoso, aun cuado circule el caudal correcto en frío, produce
bolsas de vapor en los puntos calientes, especialmente en los electrodos en el momento
d ld f iá d j t d i
Soldadura por resistencia
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apitulo II.
Como se hace un punto desoladura y
recomendaciones paraobtenerla en forma
adecuada
Soldadura por resistencia
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2.1 Las piezas a soldar
Para unir las piezas con unos puntos de buena calidad también deben exigírseles a estasciertas condiciones en cuanto a formas, dimensiones y situaciones de los puntos en ellas
y, de no poderlos conseguir totalmente se tendrá que estudiar la mejor forma de
compensar esa falta de colaboración de las piezas. La distancia entre puntos y hasta los
bordes de piezas debe cumplir una determinadas condiciones que en las tablas de
valores aconsejados. Para el soldeo ya vienen indicados. A falta de ese dato prever que
el centro de la lenteja este, como mínimo, a una distancia del borde mas próximo
equivalente de 1.1 a 1.3 veces su diámetro o el de la cara activa del electrodo. Fig. 1.11.
1,1 a 1,3 Dca
LB
1,1 a 1,3 Dca
LB
LB
LB
LB
LB
LP LPLP LP LDLD
Fig. 1.11
LD es la fusión del espesor del material
Tiene que venir debidamente conformadas en operaciones anteriores pues las maquinas
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El fuerte campo electromagnético que producen la corriente durante el soldeo puede
mover la pieza si esta no esta previamente sujeta, con lo que se puede producir un
desgaste de electrodo y un mal resultado en la soldadura o en la geometría de la pieza
final. Las piezas tienen que presentarse limpias, sin pintura, arenillas, aceites no
conductores, etc.…
A evitar Aconsejado
Fig. 1.12
2.2 Aspectos y características
El resultado óptimo a conseguir es una lenteja entre las dos piezas a unir formada por un
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Figura. 1.13
La zona central de la huella tiene que tener un color mas claro que la periferia pues el
electrodo la enfría y por lo tanto se oxida menos que esa periferia que no esta en
contacto con el electrodo.En chapas y laminas delgadas < 2.5mm un punto bien realizado y roto por tracción. Fig.
1.14., rompe dejando un botón y agujeros en las piezas
Zona con cambio de estructura por
haber alcanzado 500º a 800ºZona sólida
Zona fundida
Zona con cambio de estructura por
haber alcanzado 500º a 800ºZona sólida
Zona fundida
Separación
entre laminas
Espesor de la
lenteja
Altura de resalte
Ø huella
Profundidad de la huella
Separación
entre laminas
Espesor de la
lenteja
Altura de resalte
Ø huella
Profundidad de la huella
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Los bordes cortantes e irregulares solo se producen cuando la fusión ha alcanzado el
exterior y ha habido fundición irregular con salida de material fundido al exterior.
El espesor más elevado que no dejan botón, la rotura debe ser homogénea y regula, sin
cavidades ni defectos.Estamos ante un punto defectuoso si la huella tiene rebordes irregulares, cortantes, que
indica que la fusión del material ha alcanzado al electrodo y la superficie exterior de la
pieza. También unos bordes muy irregulares con puntas muy oxidadas indican que ha
habido proyección de material fundido. Proyección de chispas y por tanto vaciado de
materia y mala calidad. Fig.1.15
Una huella que parece correcta pero con su centro ennegrecido muestra que el electrodo
no ha enfriado lo suficiente la superficie después de realizar la soldadura.En la zona Inter-planchas Fig. 1.16, junto a la lenteja y para espesores superiores a
1.5mm queda una pequeña separación debido a que el empuje que produce el material al
dilatarse por el calor se pude actuar lateralmente.
Fig. 1.15 Fig. 1.16.
Este efecto es mas acusado cuanta menos conductividad térmica tenga los materiales,
como es el caso del acero inoxidable o cuando son de baja resistencia mecánica como es
el caso de aluminio. Es difícil de eliminar pero reduce empleando programas de
soldadura que proporciona un calentamiento post soldadura para reducir grietas yoquedades simultaneo a la aplicación de un esfuerzo que alcanza a ser del orden del
250% del empleado para soldar.
Para el ¿como se hace? El punto de soldadura nos remitimos a la secuencia Fig. 1.17
que debe de estudiarse con atención y ser comprendida por ser básica para el
Incorrecto
Correcto
Incorrecto
Correcto
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Con toda la presión ya ha mejorado
la zona de contacto.
Al inicio del paso de corriente
se centra el calor en las zonas
de contacto.
Ya se ha formado la lenteja y parte de
la huella hay reducción de perdidas
en las zonas de contacto y mayor
aportación de calor en el material.
A la superficie de la pieza se le tiene
que robar calor a través del cobre del
electrodo y formar una piel que
contiene un crisol de metal fundido el
cual no debe entrar en contacto con
los electrodos.
2º
6º
4º5º
3º
7º
Soldadura por resistencia
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2.3 Preparación de equipo para antes de soldar
Básicamente tenemos que conocer las regulaciones de tiempos corrientes y presiones
que nos piden la hoja de proceso de la pieza, y en el caso de no disponer de dichos datos
acudir con las características de la pieza a las tablas de parámetros aconsejados y
determinar aquellas que creamos mas adecuadas dentro de los que pueda suministrar la
maquina a utilizar.
No obstante la existencia de maquinas que no emplean aire comprimido como fuente de
energía para generar los esfuerzos necesarios, nos referimos siempre a maquinas que
usen el aire comprimido por ser así la inmensa mayoría de las actualmente enfuncionamiento.
Una premisa básica es que salvo para trabajos cortos o esporádicos los brazos, porta
brazos, porta eléctrodos, electrodos etc. Tiene que ser los apropiados para el trabajo a
realizar procurando un trabajo cómodo para el operario, una buena accesibilidad para la
pieza y que abarquen la minima área posible. Fig. 1.18
Piezas pequeñas
brazos Cortos.
Pieza grandes
brazos largos
Piezas con separación
de brazos regulables
Fig. 1.18
Debe de evitarse la mala costumbre de utilizar siempre la maquina para cualquier tipo
de trabajo con la conformidad del 1ª día de uso.
En las maquinas con brazo y de esta especialmente en las piezas es muy necesario
Soldadura por resistencia
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Fig.1.19
Soldadura por resistencia
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Se comprueba el circuito de agua de refrigeración, con especial atención con los tubos
que se enfrían de los electrodos. Fig.1.21., y se hace circular el agua comprobado que
circulen correctamente.
Fig. 1.21
1 0 mm......
d
d
1 0 mm......
d
d
Se pone al control en la posición no soldar, se programa todos los tiempos del ciclo de
soldadura previsto y se programa que las soldaduras sean de ciclo único, punto a punto.
Todavía sin conectar el aire se comprueba que el programa corra bien, se conecta el aire
y se regula la presión del manó reductor para disponer de la fuerza que deseamos en la
soldadura. Para conocer la fuerza aplicada a la soldadura, las maquinas solo tiene la
indicación de la presión de entrada de aire, la cual para cada maquina tiene una relación
constante con la fuerza que puede aplicar, no obstante, como un manómetro puede
averiarse y también las juntas o guías de un cilindro neumático es muy conveniente
disponer de un medido de esfuerzo para comprobar si estamos aplicando el correcto,
cuando nos encontramos con alguna soldadura con problemas.
Todavía con el control en la posición no soldar se colocan las piezas en la misma forma
y en posición que queremos utilizar durante la producción y se comprueba si al aplicarla presión se provoca movimientos que perjudique la maniobra o sea peligrosos para el
operador o parel fixture de carga, y, repitiendo varias veces seguidas el ciclo, se
comprueba si no cae la presión de la red de aire y el esfuerzo soldando se mantiene.
Nos procuramos unos cuantos recortes de lámina o chapas del mismo espesor y acabado
Soldadura por resistencia
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un tiempo prudencial a es valor 3 o 4 ciclos, y se comprueba varias veces que no
chispea y a ese calor lo dejamos regulado.
Ahora ya podemos soldar y para ello iremos aumentando gradualmente el tiempo hasta
llegar cerca del teóricamente previsto según las tablas y a partir de ese valorempezaremos a aumentar la corriente hasta que combinando los dos mandos de
regulación, tiempo y corriente, alrededor de los valores previstos obtengamos soldadura
satisfactorias lo cual comprobaremos con pruebas destructivas
El tiempo de mantenimiento debe garantizar que la soldadura se enfríe bajo presión a
través del electrodo refrigerando y es suficiente cuando la huella de la soldadura es
menos oscura en el centro que la periferia como calor orientado puede regularse en 5 periodos para espesores de .8mm., 10 periodos para las de 1.6mm... y unos 30 para las
de 3.3mm.
Y ya podemos probar con las piezas a soldar, lo cual puede exigir un ligero ajuste
posterior. El ciclo automático, si es necesario, se emplearan después de una corta serie
de soldeos realizando punto a punto satisfactoriamente y cuando el operador tenga la
practica necesaria.
Cuando se trata de utilizar ciclos mas complejos los pasos a realizar son los mismos pero tiene que preverse el tiempo necesario, horas e incluso días para afinar el uso de
impulsos, pendiente, incrementos escalonados de corriente, recocidos forjas, etc.…etc.
2.4 Esfuerzo
Cuando una soldadura marca mucho, generalmente no se le debe quitar presión a los
electrodos, si no añadirle, pues la huella excesiva se ha producido porque la Rc esdemasiado grande, se deposita allí mucha energía y el material se reblandece o funde en
esa zona de contacto, la cual debería ser la zona mas fría de la soldadura.
Recordemos que con la presión que se aplica entre electrodos estos no llega a ni a
marcar el hierro en frío.
En algunos casos ese exceso de marca o huella puede ser debido a unos valores
excesivos de la corriente o del tiempo que han llevado la fusión de la lenteja interior
hasta la superficie externa. Para la obtención de buena soldadura los daN/mm2aplicados son tan importantes como la corriente de paso de esta.
2 5 Agua
Soldadura por resistencia
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2.6 Corriente
Cuando la maquina disponga de tomas de regulación en el transformador conviene usar
la de menor tensión posible y emplear el regulador electrónico de intensidad cerca de su
máximo. Cuando dentro del área que abarca los brazos queda situada por necesidad del
trabajo una apreciable cantidad de hierro de las piezas o fixture, los amperios con que se
efectuara esa soldadura será menores que los de soldadura en que utilizar esa soldadura
será menores que los de soldadura en que no ocurra esa circunstancia, por lo que puedes
tenerse que utilizar un programa distinto con otros parámetros, para soldadura iguales
Es importante estudiar y saber aprovechar las posibilidades que ofrezca el control
electrónico de la maquina para dosificar de forma apropiada la forma de paso de lacorriente.
2.7 Situación de los puntos
El punto de soldadura debe darse a una distancia del borde de la pieza, Fig. 1.22
Que evite el vaciado de la lenteja.
Si no se puede respetar las distancias aconsejadas pruebe el soldeo con
calentamiento previo (solo como orientación, con un 50% de tiempo y de la corriente
prevista) para que adapte muy bien las superficies a soldar, y, después de un breve
tiempo frío, del orden de tres periodos, soldar con tiempo muy corto, elevada presión y
Flujo de calor.
Fig. 1.22
Soldadura por resistencia
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Los puntos de soldadura tienen que estar suficientemente separados para que la
corriente eléctrica que se desvía y pasa por el punto ya soldado no sea significativa. Si
no se puede respetar esa distancia, Fig.124., es necesario que el punto dado
posteriormente se realice con unos parámetros distintos de corriente y tiempo, para lo
cual llamaremos a otro programa de control electrónico.
En bastantes casos es muy importante el orden en que se dan los puntos, Fig.1.25.,
pues pueden quedar mal presentadas las piezas
Fig.1.25
Se tiene que asegura que la posición de trabajo que permita que la punta del electrodo y
la pieza a soldar establezcan contacto en toda su superficie, pues de no ser así la
elevadísima densidad de corriente en la pequeña zona del electrodo que toca la pieza.
Fig.1.26., al principio de la soldadura, daña al electrodo y a la pieza y provoca muchas
Fig. 1.23
1er punto a dar para el resto
debe utilizarse otro
programa
Fig.1.24
Soldadura por resistencia
2 8 Pi
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2.8 Piezas
Las superficies de contacto electrodo pieza y entre piezas, tiene que estar limpias de
pintura, aceites, tierra, etc. Y de no estarlo puede necesitarse un precalentamiento, o aun
pendiente de subida de la corriente que asegure un posterior pleno contacto.
La chapa no entra encontacto en el área de los
electrodos a esar de la
Con un precalentamiento
calentamos las piezas
Después del precalentamientose precisa un tiempo frío para
permitir que el espacio entrelas chapas se cierre debido a la
presión ejercida sobre el metal
Una vez en contacto las planchas enla zona de la soldadura se procede a
un soldeo con valores normales
Mismo tratamiento peroempleado los tiempos más
cortos para evitar vaciado
Fig.1.26
Soldadura por resistencia
periodos de tiempo caliente con una corriente de un aprox El 50% de la soldadura
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periodos de tiempo caliente con una corriente de un aprox. El 50% de la soldadura,
otros dos periodos de tiempo frío e iniciar ya la soldadura con sus valores correctos.
Algunos controles disponen una opción en la que el tiempo de soldadura empieza a
contar cuando la corriente de soldadura ha sobrepasado un determinado umbral y por lotanto ya hay seguridad de contacto aceptable entre las piezas. Estas opciones es muy útil
en determinar casos de oxidación o suciedad.
Si por motivos de forma de la pieza o de los brazos de la pistola de soldadura ocurre que
la pieza y los brazos entran en contacto, tiene que aislarse esos posible puntos de
contacto con una cinta aislante especial para ello o por cualquier otro medio pues la
corriente que se derivador esos contactos se resta de la de soldadura pudiendo resultar
puntos defectuosos por esta causa.
Normalmente los tiempos o corrientes de precalentamiento para acondicionar las
superficies o las piezas no las tiene que sustraer de las cantidades aconsejadas en las
tablas para la soldadura.
2.9 Electrodos
A medida que se van efectuando soldadura el diámetro de la punta del electrodo en
contacto con la pieza, la cara activa, va aumentando y a su vez se ensucia con oxido eincrustaciones metálicas. Este inevitable deteriore debe corregirse antes de que
produzca soldadura de mala calidad. Parece correcta la teoría que sostiene que no es
conveniente rebajar el material de la punta del electrodo hasta llegar al cobre limpio si
no simplemente rebajar la periferia hasta llegar al diámetro deseado y limpiar de
incrustaciones la superficie de la punta. Esto se puede realizar a mano usando una fresa
portátil especial o automática o cambio el electrodo por otro y hacer las caras activas de
los electrodos usados, generalmente por lotes, en una maquina o herramienta adecuada.El reavivar los electrodos a mano con una lima sobre la maquina es una mala practica a
evita.
Conviene usar, siempre que esa posible, electrodos normalizados y evitar los especiales.
Si las características dimensiónales de las piezas a soldar nos obligan a tener que diseñar
algún electrodo especial, es muy importante saber con que fuerza tenemos que soldar
para que su forma le permita soportarla sin deformarse, y , comprobar que la distancia
hasta el agua de refrigeración desde la cara activa del electrodo sea similar a la que se
emplea en los electrodos normalizados del orden de los 10mm con el electrodo nuevodurante el soldeo se produce un importante campo electromagnético debido al paso de
las fuertes intensidades usadas. Este campo además de lanzar a distancia la partícula de
hierro en forma de chispas somete a esfuerzos mecánicos importante el circuito de
brazos porta electrodos y electrodos Tiene mucha importancia en la vida de un
Soldadura por resistencia
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apitulo III.
Soldadura porprotuberancia y soldadura
Tope
Soldadura por resistencia
3 1 Soldadura por partes salientes
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3.1 Soldadura por partes salientes
En el proceso de partes salientes la corriente y el flujo de calor se localiza en un punto o
en puntos determinados por el diseño o configuración de unas de las dos partes que
deban soldarse. Se emplean salientes esféricas para soldar conjuntos hechos de lamina y
placa de acero. Las salientes pueden también acuñarse o forjarse en los extremos o en
las caras de tornillos, tuercas y elementos similares de sujeción. A menudo se emplean
salientes alargadas en vez de salientes esféricas, cuando la forma de las partes hace que
sea mas adecuada una soldadura alargada, y cuando las soldaduras hechas con salientes
esféricas no satisfacen los requerimientos de resistencia.
3.2 Fundamentos se soldadura de partes salientes
Las piezas se unen, se sueldan, mediante unas lentejas como las que se obtiene en la
soldadura por puntos, formadas por el material fundido y forjando de ambas.
En lugar donde se produce esa lenteja esta determinada por una protuberancia creada
artificialmente en la pieza en un proceso previo, o por un borde o resaltante natural de la
pieza, Fig. 2.1. O sea, ahora no es el electrodo el que determina donde se suelda ni quienobliga a pasar la corriente y la presión mecánica las reciben las piezas en toda su
superficie posible y se concentran en los únicos lugares donde se establecen contacto
entre estas dos chapas o piezas a soldar, que son esas protuberancias o resaltes situados
en una de las dos piezas.
Soldadura por resistencia
Enguanto se produce el aplastamiento de la protuberancia ya desaparece prácticamente
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Enguanto se produce el aplastamiento de la protuberancia ya desaparece prácticamente
todas las resistencias concentradas y de continuar la maquina en tensión, aumenta algo
la lenteja y se calentara toda la pieza.
Fig.2.2
El aplastamiento se puede producir formando la lenteja deseada; pero también se puede
producir sin que se produzca la lenteja cuando la protuberancia se funde y se
desparrama debido a que la zona de contacto de la otra pieza con ello no ha llegado a
alcanzar la temperatura de fusión. Fig.3.3
Soldadura por resistencia
Como en la soldadura por puntos también necesitamos un esfuerzo de forja cuyo valor
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p p j y
dependerá de los milímetros cuadrados de la sección soldada a conseguir, sea con una o
con varias protuberancias a la vez.
También necesitamos que pasen los amperios suficientes para que se produzca la fusiónde los puntos de contacto y se formen las lentejas de tamaño correcto, y, naturalmente,
precisaremos poder dosificar y modular esas corrientes de presión con unos tiempos y
valores predeterminados para obtener los resultados deseados.
Para que las piezas de chapas queden en íntimo contacto sin rebabas de material fundido
entre ellas, Fig. 2.4, el volumen de material de la protuberancia tiene que rellenar el
hueco posterior que se produjo al formar la protuberancia, pues las chapas son de un
espesor superior a los 3mm. El calor producido al fundirse la protuberancia no tiene
tiempo suficiente para que todo el espesor de la chapa adquiera la fluidez necesaria para
rellenar ese hueco y necesitamos u hueco suplementario que se le da al conformador de
la protuberancia. Fig.2.4
Fig. 2.4
En chapas de 6mm. Ya necesitamos que los 2/3 del volumen de la protuberancia que
sobresale de la chapa, al fundirse se acomode en ese hueco suplementario y cuando se
trata de protuberancias naturales o formadas en macizos mecanizados, que deberá
tenerse en cuenta que el material fundido no desaparece y aunque en algunos casos no
importante en otros se deberá preverse su reubicación. Fig.2.5
Soldadura por resistencia
Debe evitarse situar protuberancias cercas de los bordes o en lugares en que el material
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p g q
fundido se vacíe o sobresalga por el exterior. Fig. 2.6, y por ello deben respetarse las
distancias aconsejadas.
Fig. 2.6
Las protuberancias que deban hacerse en chapas de espesor .8mm o inferior resultandébiles y a veces es conveniente sustituir varias protuberancias por un anular, que no
precisa un ajuste de parámetros de soldadura tan rígidos como las otras.
3.3 Formas de protuberancias
Las protuberancias pueden ser artificiales o naturales. Las artificiales son aquellas que
se realizan en las piezas con el exclusivo objetivo de posibilitar su soldadura. Fig. 2.7. Alo largo del tiempo se han ido recomendando diferentes formas de protuberancias con
diferentes radios y medidas y las recomendadas por la RWMA se han aplicado durante
muchas décadas y se siguen aplicando con éxito. Con todas se puede soldar y un buen
ejemplo de ello es que con las naturales que no siguen norma alguna se obtiene
resultados excelentes. No obstante creemos que es mejor adaptarse siempre que sea
posible a una norma concreta y creemos que la ISO 8167 cubre un buen campo de
necesidades.
Soldadura por resistencia
Esta norma ISO 8167 para protuberancias semiesféricas de hasta 10mm de diámetro de
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la base, aplicables hasta chapas de acero de 3mm y mas gruesas, define las dimensiones
de las protuberancias para espesor de chapas e incluso del fixture a emplear para realizar
estas protuberancias. Fig.2.8
Fig. 2.8
En principio la corriente y la presión que se necesita para una protuberancia es la que se
necesitara para una lenteja equivalente realizada con soldadura por puntos.
Para chapas mas gruesas se puede emplear diversas formas de protuberancias y aunque
cada usuario puede crear la mejor se le adapte a la pieza o, a, los medios de fabricación
de que dispone es aconsejable adaptarse a recomendaciones tan acreditadas como las de
la RWMA.
Puntas o espigas redondeadas, tornillos,
pernos, son igualmente adecuados para sersoldados por protuberancias sin necesitas
de ser preparados anteriormente.
Soldadura por resistencia
Cuando no se trata de chapas, también puede necesitarse producir unas protuberancias
i l ld d i l d ill
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que permitan la soldadura. Fig. 2.8., y en el caso de tuercas y tornillos se encuentra
actualmente una buena variedad de formas con resultados similares Fig. 2.9
Las protuberancias naturales son aquellos bordes, cantos, resaltes, etc.…, que puedenser utilizados para la soldadura. Fig. 2.10
Fig.210
También pueden considerarse protuberancias las aristas o generatrices de perfiles
laminados o extrusionados. Fig. 2.11
Fig. 2.11
Soldadura por resistencia
3.4 Materiales que suelda
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q
Muy apto para chapas con recubrimiento, emplomadas, galvanizadas, aluminizados, etc.Auque requiere especial atención el posible problema de encolado por derrame de las
protuberancias. Fig.2.12
Fig.2.12
Suelda piezas de distintas composición, acero con latón, o bronce, piezas de material
sinterizado, etc.…
No se consigue soldar cobre y raramente se aplica en el aluminio donde solo sueldaaluminio de elevada aleación y resistencia mecánica.
El soldar chapas de acero de poco espesor y protuberancias débiles es posible con el
empleo de técnicas y medios adecuados; pero, cuando además de ser de poco espesor,
igual o menor de 0 6mm tiene recubrimiento de Zn Pb O Al aconsejamos se suelde por
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3.5 Preparación de un proceso de soldeo
Aunque parezca una afirmación innecesaria tenemos que hacer hincapié en que lo
primero que se necesita par este tipo de soldadura es una buena prensa de soldadura.,
Fig.2.13., pues con este tipo de soldadura no ocurre como en la de puntos donde con
una maquina regular donde también se suelda aceptablemente.
Fig.2.13
Unos cuantos conceptos sencillos y claros ayudan mucho a obtener buenos resultados.Las normas y tablas, basadas en la experiencia, nos indican el tamaño y forma y
dimensiones de las protuberancias aconsejadas para cada espesor de chapa y en función
de la forma de las piezas y resistencia mecánica exigida, determinaremos la cantidad y
situación de las protuberancias
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Fig.2.14
Par obtener un equilibrio térmico cuando se sueldan laminas de diferentes espesor las
protuberancias deben estar situadas en laminas mas gruesas, (Fig.2.14) y sus
dimensiones pueden ser las que correspondan a esa lamina gruesa, salvo en su altura,
que no debe ser superior al espesor de la lamina delgada.
También es común aplicar las dimensiones que corresponda a las protuberancias para la
chapa delgada; pero, siempre en la chapa de mayor espesor.
En el caso de materiales de distinta conductibilidad eléctrica las protuberancias tienen
que estar en la mayor conductibilidad.
Habremos observado que en el la soldadura por protuberancias todas la importancia y la
atención se le da a la pieza y al fixture mientra que la soldadura por puntos se le da alelectrodo. Es especialmente importante en este tipo de soldadura que acostumbra a
exigir intensidades y esfuerzos importantes, el comprobar que la prensa esta conectada a
unas redes de aire, agua y electricidad que puedan suministrar lo que la prensa necesita
en el momento de soldadura. También debe comprobarse la limpieza del dispositivo de
soldadura y el buen contacto de sus cobres con la pieza en la zona donde esta situada las
protuberancias, así como la buena circulación del agua de refrigeración.
Un utillaje o dispositivo bien diseñado y fabricado y bien montado en la prensa de
soldadura., Fig.2.15., es indispensable antes de iniciar los ajustes de parámetrosnecesarios, pues los defectos de alineación difícilmente se pueden corregir mediante los
mandos de control.
Soldadura por resistencia
Una vez completa la operación anterior se coloca las piezas y se comprueba que quedan
en su posición univoca y fija
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en su posición univoca y fija.
Se hace descender la parte superior a baja presión y procederemos a comprobar si todas
las protuberancias se marcan o deforman en igual medida primero con poca presión y posteriormente con la presión de trabajo. Es importante que el descenso sea muy lento
pues un impacto fuerte entre las dos partes falsearía las observaciones.
Si la prensa lo dispone de los medios necesarios hemos de reducir la distancia entre las
plataformas a lo mínimo necesario para que la carga y descarga de las piezas sea
cómoda pues si reducimos la carrera de descenso.
Con el fixture instalado en perfectas condiciones mecánicas ya iniciamos la
introducción de parámetros en el control.
El acercamiento tiene que ser lo suficiente largo para asegurar que tenemos la presión
deseada en el inicio del paso de corriente. El procedimiento práctico recomendado en el
caso de soldadura por puntos para determinar el tiempo de acercamiento necesario, no
es generalmente aplicable en la soldadura por protuberancia por lo que en principio
conviene aplicar un tiempo generoso dado su muy escasa influencia sobre el tiempo
total del ciclo de soldadura que incluye la carga y descarga de las piezas.
Si el circuito neumático de la prensa lo permite es importante realizar el movimiento de
descenso a baja presión para evitar deformar la protuberancia con el impacto dinámicoelevándolo seguidamente hasta la presión de soldeo y establecer el paso de corriente una
vez alcanzada esta.
Los amperios y los daN necesarios para el soldeo viene determinados por el numero de
protuberancias, su tamaño y los espesores de las laminas, teniendo que acudir a las
tablas o a la experiencia propia para fijar los valores iniciales de ajuste.
Leves variaciones en las dimensiones de las protuberancias respecto a las indicadas en
las tablas o especial distribución de ellas en la pieza o el diseño del fixture puede
significar variaciones apreciables entre que se determina necesario y lo que se preveíainicialmente según las tablas.
En el caso de soldaduras múltiples y próximas la presión y corriente son inferiores al
total del producto del número de protuberancias por la necesidad de una sola.
Aconsejamos inicia el ajuste soldando con 80% del valor de intensidad previsto e ir
aumentando paulatinamente y en cuanto al tiempo, fijarlo en el valor mas corto
aconsejable e irlo aumentando después.
Transcurrido el paso de corriente debe continuar la presión durante al menos seis u ocho periodos para garantizar el enfriamiento bajo presión y si la prensa y su control lo
dispone de la posibilidad de variar la presión durante el ciclo de soldadura, es
conveniente aplicar una sobre presión durante o al finalizar la soldadura.
En este tipo de soldadura no se aplica el sistema de corriente constante aunque el
Soldadura por resistencia
3.6 Detalles prácticos para este tipo de soldadura
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Preste atención a que las protuberancias sean regulares, de la misma altura y que tengan
las dimensiones correctas y que no vayan degenerando con el tiempo por desgaste de las
matrices. En el caso de soldar tuercas con protuberancias adquiridas en el mercado
prestar especialmente atención para utilizar solo las que tengan medidas homogéneas. El
paralelismo de las plataformas debe conservarse cuando se aplica toda la presión.
En algunos casos en que es difícil conseguir una perfecta regularidad en el contacto
inicial protuberancia-pieza puede aparecer un chispeo al iniciar la soldadura. En este
caso es aconsejable que la corriente este programada con una corta pendiente de subida
de uno a tres periodos.En algunos casos cuando las protuberancias son muy débiles, de muy poca sección, las
pendientes de subida slope, de la corriente de soldadura, es un grave inconveniente.
Pudiendo llegar a no ser tan aconsejable el uso de corriente trifásica de la red rectificada
por su slope mínimo inevitable. El impacto que se produce al finalizar el descenso y
entrar en contacto con la pieza no debe de deformar ni a estas ni alas protuberancias.
Para corrientes de mas 50.000 amperios esa actualmente muy ventajoso utilizar
maquinas alimentadas con la corriente trifásica de la red y soldando con corriente
continua, que permita un