procesos de union original

PROCESOS DE UNIÓN

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PROCESOS DE REMACHE –

ATORNILLADO – SOLDADURA -

PEGADO

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES PROCESOS DE UNIÓN

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DEDICATORIA

El presente trabajo lo dedicamos a nuestros

padres a quienes les debemos todo lo que

tenemos en esta vida. a dios, ya que gracias a

el tenemos esos padres maravillosos, los

cuales nos apoyan en nuestras derrotas y

celebran nuestros triunfos. a nuestros

docentes quienes son nuestros guías en el

aprendizaje dándonos lo ultimo.


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INDICE

1. Introducción ………………………………………………………………………………4

2. Resumen ……………………………………………………………..………………… 5

1. Generalidades…………………………………………………………………………… 6

Evolución histórica

Comportamiento de las uniones

Clasificación de las uniones metálicas

Uniones viga – soporte

Uniones viga – soporte soldadas articuladas Uniones viga – soporte atornilladas articuladas

Uniones viga – soporte sobre casquillos

Uniones rígidas viga – soporte soldadas

Uniones resistentes a tracción

Uniones resistentes a compresión

3. Capitulo I : UNION POR REMACHE………………………………………………….14

Definición

Máquina remachadora

Desventajas

Ventajas

Clasificación

Aplicaciones de los remaches

4. Capitulo II : UNION POR ATORNILLADO ………………………………..…………19

Introducción

Breve historia de los tornillos roscados

Propósito de los tornillos

Tornillos

5. Capitulo III : UNION POR SOLDADURA ……………………………………………..27

La soldadura como unión metálica

Definición

Clasificación de los tipos de soldadura según la naturaleza de los materiales

Aplicaciones de la soldadura

6. Capitulo IV : UNION POR PEGADO …………………………………………………..51

Definición

Mojado de un pegamento al solido Conexión del pegamento al solido 7. Bibliografia ………………………………………..………………………………………54


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8. INTRODUCCIÓN

En todo tipo de construcción metálica, y más concretamente en el caso de las estructuras metálicas de edificación resulta necesario enlazar entre si perfiles simples para formar barras compuestas, como también es necesario fijar las barras, ya sean simples o compuestas, en su posición definitiva dentro del conjunto de la construcción. Denominamos uniones, o costuras de fuerza, a las que tienen por misión fundamental la transmisión de cargas de un perfil a otro, o de una barra a otra, y uniones o costuras de simple acoplamiento a aquellas cuya misión principal es la de mantener unidos entre si los perfiles que forman una barra compuesta. Los empalmes empleados en las uniones de barras o perfiles en prolongación se consideran, a todos los efectos, como uniones de fuerza. Cualquier unión es siempre un punto delicado en una estructura metálica y por ello es necesario preverlas todas en el proyecto, no autorizando durante su ejecución más empalmes y uniones que aquellos que se especifiquen, y en los sitios que se hayan definido. Como es natural, esta recomendación es fundamental para los empalmes, ya que las uniones entre barras, dan lugar a los nudos y estos siempre deben tener una situación clara y perfectamente definida. Debido a que hemos definido las uniones como puntos críticos de una estructura, su número debe reducirse al mínimo necesario, así como tratar de ejecutarlas con toda clase de garantías. La garantía de calidad es mayor al realizar las uniones en taller, frente a la obra, por lo que se procurará reducir al mínimo las que hayan de efectuarse en el tajo, siendo para esto muy importante una buena coordinación entre el proyectista y el constructor de la estructura. El peligro de defectos es mayor, para las uniones de obra, cuando se utiliza la soldadura como medio de unión, frente a otros sistemas, por lo que resulta muy recomendable hacer las uniones de montaje mediante atornillado, ya que así se asegura una mayor calidad, sin que sea necesario depender de una mano de obra muy cualificada. Para calcular los elementos de unión se determinarán las solicitaciones que sobre ellos actúan y se acomodaran a las mismas hipótesis consideradas en el cálculo del conjunto de la estructura o de sus elementos. En cada unión se estudiará la forma de realizarla con el menor número de elementos, de forma que la transmisión de esfuerzos se verifique correctamente y se reduzcan al mínimo los esfuerzos secundarios. En cuanto al coeficiente de seguridad que se aplique a la unión, este deberá ser el mismo que se ha adoptado para el cálculo de la estructura, o bien para las barras a que sirva de enlace. Únicamente en uniones de montaje, que deban realizarse en condiciones difíciles, deberá aumentarse prudencialmente el coeficiente de seguridad, para así prever posibles defectos en su ejecución. Cuando las barras estén comprimidas puede permitirse que la transmisión de esfuerzos se realice por contacto directo, siempre que las superficies que hayan de estar en contacto estén debidamente mecanizadas para así asegurarlo y evitar concentraciones de tensiones que aparecerían de otra forma. Cuando se dispongan empalmes de barras, que en general deben evitarse, salvo que sean necesarios y estén previstos en el proyecto, los elementos y medios de unión que hayan de constituir dicho empalme se tienen que dimensionar para que resistan el esfuerzo que ha de transmitirse a través de la unión, o bien para que puedan transmitir el esfuerzo máximo que la sección de la pieza empalmada puede aceptar en tal punto. En general, en los empalmes, cuando los cubrejuntas o elementos análogos posean, como mínimo, los mismos valores estáticos que la barra empalmada, no se hace necesaria la


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comprobación del empalme en cuanto a tales elementos se refiere, aunque sí es necesario comprobar los medios de unión en sí. RESUMEN

La presente ponencia versa sobre los diferentes métodos empleados en la unión de estructuras metálicas a lo largo de la historia de estas. La casi totalidad de las estructuras metálicas están formadas por diferentes elementos, o perfiles simples, que se unen entre sí para formar las estructuras. Esta resistencia global solo se podrá lograr si garantizamos la correcta unión de los elementos y la transmisión de esfuerzos de unos a otros. Se analizan diversos tipos de unión, tanto de carácter fijo, como remaches y soldaduras, y otros desmontables; tornillos. Los remaches han sido el elemento de unión más empleado, pero sustituido hace tiempo por la unión mediante soldadura. Los tornillos son empleados generalmente en uniones provisionales y de montaje, o en lugares donde no se dispone de la energía eléctrica necesaria para la ejecución de las soldaduras. Cabe por último indicar otro tipo de unión, que es el de los tornillos de alta resistencia. Es el método de unión aparecido más recientemente y aunque semejante a las uniones remachadas y/o atornilladas resulta diferente en lo que respecta a la forma de transmisión de esfuerzos. En la ponencia se desarrollan la historia, las características, los comportamientos y algunos detalles constructivos de cada una de las uniones citadas anteriormente.


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GENERALIDADES

Evolución histórica

En la actual construcción metálica los tornillos de alta resistencia constituyen el medio más extendido de unión en obra, junto con la soldadura. Su técnica está bastante estudiada y sigue en experimentación continua, pero como ya se ha dicho, es una técnica de enlace solo "relativamente" nueva. Existe otra técnica de unión de estructuras metálicas, que solamente se ha empleado en plan experimental, que es la unión por encoladura de piezas metálicas mediante el empleo de adhesivos. Las características de las uniones así logradas auguran un gran éxito a esta técnica. Se utilizó por primera vez en gran escala en las estructuras de construcciones aeronáuticas en aleaciones ligeras. Desde ahí se ha pasado a utilizar en uniones entre piezas de acero. La ventaja que presenta, respecto a la soldadura, es que no produce modificaciones estructurales en el metal de base; con respecto al remachado, su ventaja es la de aprovechar la sección completa de las piezas. Como ventaja presenta también una buena uniformidad en la distribución de tensiones a lo largo de la junta. Entre los inconvenientes, quizás el principal sea el de su falta de resistencia a temperaturas superiores a 250 Los medios de unión han marcado, de manera importante, el avance que ha experimentado la construcción de estructuras metálicas desde que se empezó a utilizar el acero laminado en 1856 hasta nuestros días. El primer medio de enlace que aparece es el roblón, elemento que trabaja a cortadura y aplastamiento. En la actualidad es muy raro, por no decir que imposible, encontrar esta técnica de unión en construcción de estructuras. Ha quedado apartada a causa de los inconvenientes que presenta; mala distribución tensional en la junta, mal aprovechamiento de los materiales en piezas traccionadas, poca seguridad de rigidez en las uniones, ya que los roblones pueden quedar "sueltos" e imposibilidad de realizar un cálculo exacto, así como medios de construcción costosos. Tras los roblones se desarrollaron las uniones mediante los tornillos, en sus modalidades de tornillos ordinarios y calibrados. Su finalidad fundamental era obtener uniones desmontables. Sus inconvenientes son análogos a los de las uniones roblonadas y, por tanto, su empleo no es muy extenso en edificación, donde se buscan uniones estructurales permanentes. En 1910 irrumpe en el mundo de la construcción metálica una nueva técnica de enlace: La soldadura. Conocida desde antes, no hace su entrada hasta ese año porque entonces se desarrollan los electrodos revestidos que depositan un metal de altas características mecánicas. Esta técnica de enlace va, poco a poco, sustituyendo al remachado hasta hacerlo desaparecer casi por completo. Las ventajas que presenta son claras, y de entre ellas las


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más importantes, son la de poder utilizar todo el material para piezas traccionadas; posibilidad de uniones a tope con una mejor distribución tensional en la misma y, como consecuencia de todo esto, proyecto de estructuras más ligeras; posibilidad fácil de formación de sólidos de igual resistencia; posibilidad de formación de uniones rígidas y estructuras homogéneas y continuas, etc. También tiene inconvenientes, principalmente los peligros de introducción de tensiones internas (producto del ciclo térmico del soldeo), y de rotura frágil y por fatiga, ésta última se produce en piezas solicitadas por cargas dinámicas. Los tornillos hacen de nuevo su aparición en el campo de las construcciones metálicas en su modalidad de tornillos de alta resistencia, pretensados. Dado el concepto de su utilización, puede considerarse como una técnica de enlace relativamente nueva. Una junta de este tipo hace trabajar al tornillo a tracción y a la junta en sí por rozamiento, a causa de la gran presión de contacto que engendra la apretadura del tornillo. Se producen uniones aptas para resistir toda clase de solicitaciones, incluso momentos, y por tanto pueden utilizarse para la formación de nudos rígidos. Todos los tornillos que forman la junta trabajan simultáneamente, ya que, como se ha dicho, las solicitaciones quedan resistidas por el rozamiento entre las chapas. Por esta razón pueden emplearse en uniones mixtas, en combinación con soldadura y en caso de reparación y refuerzo de estructuras ya existentes. ºC. COMPORTAMIENTO DE LAS UNIONES

Como ya se mencionó al inicio, las uniones tienen, dentro de los proyectos de las construcciones metálicas, especial importancia y dificultad. Cualquier unión es una zona particularmente peligrosa y la mayoría de los accidentes son debidos a uniones mal proyectadas o mal ejecutadas. Es muy sintetizar todos los modelos de unión que pueden presentarse. Los criterios de proyecto y ejecución evolucionan constantemente y dependen, además, del proceso de fabricación, transporte y montaje. Dada su importancia conceptual y económica, ya que aproximadamente representan el 40% del importe de la estructura, han de concebirse del modo más sencillo posible, eliminando elementos innecesarios y procurando unificar y tipificar al máximo los diferentes modelos.

Puede resultar extraño a primera vista indicar que detalles constructivos con mayor cantidad de acero pueden resultar más económicos que otros, con menos, pero con


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mayores exigencias de mano de obra. Una basa de un pilar formada por una sola placa gruesa sin cartelas puede ser más económica que la de otra basa fina cartelada. El análisis de las uniones, posiblemente, sea la parte más difícil de la construcción metálica. En ellas hay una concentración de esfuerzos muy importantes y la evaluación de las tensiones y deformaciones que se presentan solamente pueden obtenerse mediante el análisis experimental, o utilizando métodos numéricos en el campo elastoplástico. De los resultados obtenidos se desprenden procedimientos simplificados que son los que normalmente se utilizan en la práctica. El estudio de una determinada unión comprende su diseño, el análisis de los esfuerzos que ha de resistir y, en función de éstos, el cálculo de los elementos y medios de unión que la componen, tales como cartelas, casquillos, cordones de soldadura o tornillos. CLASIFICACIÓN DE UNIONES METÁLICAS

En función de su capacidad de resistencia tenemos:

Uniones de resistencia total, en las que su capacidad de carga es igual o superior a la del elemento más débil de la unión.

Uniones de resistencia parcial, aquellas que su capacidad de carga es inferior a la del elemento más débil de la unión pero, lógicamente, superior a los esfuerzos de cálculo.

Las uniones resistentes a esfuerzo de flexión podemos clasificarlas como:

Rígidas, las que mantienen los ángulos que forman entre sí las piezas enlazadas. El giro del nudo es igual al de las barras a él unidas.

Semirrígidas, son las uniones flexibles en las que se produce un giro relativo entre las barras enlazadas en el nudo, pero existiendo una transmisión de momentos. Para modelizar este tipo de enlace se une las barras a los nudos mediante muelles que coartan el giro.

Simples, son enlaces que se comportan como uniones articuladas, en los que la barra se une al nudo sin coartar sus giros.

Todas las uniones tienen que tener un comportamiento suficientemente dúctil, capaz de desarrollar su capacidad resistente en el rango plástico sin que se presente un fallo prematuro motivado por una deformación excesiva. En la figura siguiente se muestran tres diferentes uniones de una barra traccionada, formada por dos perfiles UPN, enlazada a dos cartelas.


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a) La unión soldada es totalmente resistente. La curva carga - desplazamiento alcanza prácticamente la deformación máxima coincidiendo con la plastificación de la sección.

b) La unión atornillada desarrolla también la totalidad de la capacidad de carga de la barra, pero su comportamiento, al cortarse la barra por la sección debilitada por los taladros, es frágil. En este caso no es posible aprovechar la capacidad plástica de los elementos enlazados, ni realizar un cálculo plástico con la redistribución de esfuerzos que conlleva.

c) La otra unión atornillada es parcialmente resistente y por lo tanto un punto débil en la estructura. El fallo de la unión no permite desarrollar, siquiera, la capacidad de carga de la barra cuya tensión no alcanza el límite elástico, ya que antes se presenta el fallo de la unión.

UNIONES VIGA – SOPORTE

Son las uniones que se producen entre un elemento estructural, trabajando a flexión y cortadura, que transmite sus cargas a otro, sometido principalmente a compresión. El Código Técnico de la Edificación clasifica las uniones en función de su rigidez y de su resistencia, así tendremos: En función de su rigidez:

Nominalmente articuladas; son aquellas en las que no se desarrollan momentos significativos que puedan afectar a los miembros de la estructura. Tienen que ser capaces de transmitir las fuerzas y de soportar los giros de cálculo.

Rígidas; aquellas cuya deformación no tiene influencia significativa sobre la distribución de esfuerzos en la estructura, ni sobre su deformación global. Tienen que ser capaces de transmitir las fuerzas y momentos de cálculo.

Semirrígidas; las que no son rígidas ni nominalmente articuladas.

En ausencia de análisis precisos se pueden considerar como:

Articuladas; las uniones “por soldadura” del alma de una viga metálica en doble T sin unión de las alas al pilar. Nótese que aunque el Código Técnico indica únicamente la unión mediante soldadura, el medio puede ser otro (uniones atornilladas).


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Rígidas; Las uniones “soldadas” de vigas en doble T a soportes en las que se materialice la continuidad de las alas a través del soporte mediante rigidizadores de dimensiones análogas a las de las alas.

Otra clasificación, como he indicado, es en función de su resistencia:

Nominalmente articuladas; aquellas capaces de transmitir los esfuerzos obtenidos en el análisis global de la estructura y su resistencia de cálculo a flexión no es mayor de la cuarta parte del momento resistente plástico de cálculo de la pieza de menor resistencia unida y siempre que exista una capacidad de giro suficiente.

Totalmente resistentes o de resistencia completa; su resistencia es igual o superior que la de los elementos que conecta.

Parcialmente resistentes; su resistencia es inferior que la de los elementos unidos, pero siempre debe ser capaz de transmitir las fuerzas y momentos obtenidos en el análisis de la estructura.

UNIONES VIGA – SOPORTE SOLDADAS ARTICULADAS

Es conveniente realizar la unión por medio de angulares, debido a la dificultad de conseguir la necesaria exactitud dimensional. Nunca deben soldarse las alas y, además, la longitud de los cordones debe ser la requerida estrictamente por el cálculo.

Si la unión se realiza soldando directamente el alma de la viga a la columna mediante cordones en ángulo la disposición será la de la figura inferior, recomendándose como valor de la longitud del cordón de soldadura, lv , el comprendido entre la mitad y dos tercios de la altura útil del alma. Una longitud de soldadura superior a este valor hace que esta unión no sea considerable como articulada, ya que se crea un momento de empotramiento que, al no ser despreciable, puede originar el agrietamiento de la soldadura.

UNIONES VIGA – SOPORTE ATORNILLADAS ARTICULADAS


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Es, posiblemente, la unión más aconsejable si la unión se tiene que realizar en obra. La unión al pilar y el juego que proporcionan los tornillos permiten considerar este enlace como una articulación. La unión se ejecuta enlazando el alma de la viga con dos angulares con el ala o alma del pilar.

UNIONES VIGA – SOPORTE SOBRE CASQUILLOS

Otro tipo de uniones son las que emplean un casquillo de apoyo sobre el que descansa la viga. Cuando en el enlace viga-columna se dispone un angular de asiento, este se deforma quedando solicitado bajo tensiones de flexión provocadas por la carga de la viga. Con ángulos de reducido espesor la parte superior de la unión tiende a fallar por flexión.

UNIONES RÍGIDAS VIGA – SOPORTE SOLDADAS

Las vigas se unen a los soportes mediante cordones soldados a tope, realizándose en taller la preparación de los bordes de las alas de la viga, para no tener que realizar en obra cordones de soldadura de techo. Además se disponen casquillos angulares para la fijación provisional de la viga. En el pilar, para transmitir adecuadamente las fuerzas de compresión y de tracción transmitidas por las cabezas de la viga se disponen rigidizadores. Si por razones de montaje, la viga no ajusta perfectamente sobre la cara de la columna, la unión de las cabezas se efectúa suplementando chapas de igual sección que las alas de la viga, soldadas también a tope al ala del soporte. El esfuerzo cortante es resistido por el casquillo de apoyo o el angular que une el alma del perfil al pilar.


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En la figura a) el nudo llega a obra ya ejecutado, y en esta se realiza el empalme de la viga utilizando cubrejuntas atornillados.

La figura b) dispone una placa de testa en el extremo de la viga, para unirse al pilar mediante tornillos de alta resistencia.

En la figura c) se ejecutan en taller los cubrejuntas de alas de la viga y casquillo de placa. Esta disposición puede presentar problemas de desgarro laminar, y también es posible que, como consecuencia de un mal transporte del pilar, las chapas voladas sufran torceduras.

En la figura d) se sustituye el cubre juntas inferior por un casquillo de apoyo y un taco ajustado.

En la figura e) las posibles dificultades .surgidas de un mal transporte desaparecen al incorporarse al nudo cubrejuntas atornillados, formados por medios perfiles de sección en doble T.

UNIONES RESISTENTES A TRACCIÓN

Las uniones de piezas solicitadas a tracción se pueden realizar según los esquemas de la figura siguiente.

La figura a) representa un empalme por soldadura “a tope”, la b) uno con cubrejuntas soldados

La figura c) mediante cubrejuntas atornillados.

En el caso de los cubrejuntas sus superficies se distribuyen de manera proporcional a las áreas de los elementos que componen los perfiles de base. En estos tipos de enlaces a tracción es preferible el uso de los empalmes soldados, debido a que las uniones atornilladas pueden fallar frágilmente a lo largo de la sección neta. UNIONES RESISTENTES A COMPRESIÓN Para realizar los empalmes de piezas comprimidas se usan habitualmente nudos similares a los de la figura inferior. Para las uniones sometidas a estos esfuerzos, el Código Técnico indica que se admitirá la transmisión por contacto en elementos comprimidos únicamente si las superficies en cuestión se han preparado para resultar suficientemente planas y se evita toda posibilidad de desplazamiento en cualquier situación de dimensionado. En este caso, el empalme


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asegurará la continuidad de rigidez. Si los elementos no se han preparado para transmitir los esfuerzos por contacto, se dimensionarán los elementos de empalme para que sean capaces de transmitir las fuerzas y momentos existentes en la sección de la unión. Se mantendrá la alineación de los extremos enfrentados mediante platabandas u otros medios. En las estructuras de edificación soldadas los enlaces en obra entre pilares se realizarán por encima del nivel de las alas superiores de las vigas.


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CAPITULO I

UNIÓN POR REMACHE

DEFINICION

Un roblón o remache es un elemento de fijación

que se emplea para unir de forma permanente

dos o más piezas. Consiste en un tubo cilíndrico

(el vástago) que en su fin dispone de una cabeza.

Las cabezas tienen un diámetro mayor que el

resto del remache, para que así al introducir éste

en un agujero pueda ser encajado. El uso que se

le da es para unir dos piezas distintas, sean o no

del mismo material.

Aunque se trata de uno de los métodos de unión más antiguos que hay, hoy en día su

importancia como técnica de montaje es mayor que nunca. Esto es debido, en parte, por

el desarrollo de técnicas de automatización que consiguen abaratar el proceso de unión.

Los campos en los que más se usa el remachado como método de fijación

son: automotriz, electrodomésticos, muebles, hardware, industria militar, metales

laminados, entre otros muchos.

Existe un pequeño matiz diferenciativo entre un roblón y un remache. Los roblones están

constituidos por una sola pieza o componente, mientras que los remaches pueden estar

constituidos por más de una pieza o componente. Es común denominar a los roblones

también remaches, aunque la correcta definición de roblón es para los elementos de

unión constituidos por un único elemento.

MÁQUINA REMACHADORA

Las máquinas remachadoras pueden ser manuales, de accionamiento neumático o de batería, y han sido especialmente desarrolladas para realizar trabajos de reparación en el sector de la automoción. En las neumáticas, cada juego de herramientas consta de una bomba hidráulica de accionamiento neumático, así como del estribo de remache con cilindro hidráulico. Todas ellas disponen de los mandriles y matrices de remache idóneos para los remaches correspondientes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Cabeza

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Automotriz&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Hardware


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VENTAJAS

Las ventajas de las uniones remachadas/roblonadas son:

Se trata de un método de unión barato y automatizable.

Las piezas no se deforman.

los materiales no pierden rigidez

No hay peligro de corrosión por altas temperaturas.

La unión presenta una elevada resistencia a la tracción.

No se necesita un equipo muy caro.

Es una técnica muy ecológica,

Ofrece un desmontaje sencillo

Es válido para unión de materiales diferentes y para dos o más piezas.

Existe una gran variedad de modelos y materiales de remaches, lo que permite

acabados más estéticos que con las uniones atornilladas.

Permite las uniones ciegas, es decir, la unión cuando sólo es accesible la cara

externa de una de las piezas.

DESVENTAJAS

Como principales inconvenientes destacar:

No es adecuado para piezas de gran espesor.

La resistencia alcanzable con un remache es inferior a la que se puede

conseguir con un tornillo.

La unión no es desmontable, lo que dificulta el mantenimiento.

La unión no es estanca.

CLASIFICACION

Roblones


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Un roblón es un elemento de acero, empleado para materializar la unión de estructuras metálicas.

La forma del roblón es similar a la de un tornillo, pero sin rosca. La Norma EA-95 distingue tres

clases:

Clase E: roblones de cabeza esférica.

Clase B: roblones de cabeza bombeada.

Clase P: roblones de cabeza plana.

El roblón se introduce en los agujeros de las chapas metálicas de la unión a realizar.

Posteriormente, la punta del mismo (parte opuesta a la cabeza), se calienta hasta alcanzar una

temperatura suficiente para moldearla, dándole, generalmente, la misma forma que la cabeza. De

esta forma las chapas metálicas quedan unidas.

a) Roblón Sólido

b) Roblón Semitubular

c) Roblón Tubular

d) Roblón Bifurcado

e) Roblón para uniones estancas

Remaches

a) Remaches de compresión

b) Remaches ciegos

c) Remache ciego con mandril de estiramiento

d) Con pasador guiado

e) Roscados

f) Expandidos químicamente

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero

http://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo

http://es.wikipedia.org/wiki/Robl%C3%B3n_S%C3%B3lido

http://es.wikipedia.org/wiki/Remache_ciego_con_mandril_de_estiramiento

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rivet01.jpg


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APLICACIONES DE LOS REMACHES

Abierto: para una amplia gama de aplicaiones. Disponibles en diferentes materiales en combinación

con tres tipos de cabeza: alomada, avellanada y ala ancha. Remaches de Monel especiales para la marina o ambientes corrosivos.

Estanco: exclusivo diseño que evita fugas de vapores o líquidos a través del remache. Retención

100% de la cabeza del mandril en el interior del cuerpo del remache. Alta resistencia la vibración. Disponible en diferentes materiales en combinación con cabeza alomada, avellanada y ala ancha.

Multigrip: su rango de agarre abarca tres tamaños de remache. Alta retención de la cabeza del mandril en el interior del cuerpo del remache. Resistente a las vibraciones y a la humedad. Se adapta a orificios irregulares. Disponible con cabeza alomada, avellanada y ala ancha.

LSR-Trébol: específicamente diseñados con el fin de realizar una fijación segura en materiales

blandos, quebradizos y de espesores delgados (plástico, fibra de vidrio,...). Disponibles en diferentes materiales en combinación con cabeza alomada y ala ancha.

Acanalado: su diseño permite fijaciones en materiales blancos como la madera. Disponible con cabeza alomada.


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Flor: utilizados para el ensamblaje de caravanas, trailers, muebles asi como materiales blancos

(plástico, caucho, maderas y laminados). En la colocación, el cuerpo se separa en cuatro pétalos que se resisten a grandes fuerzas de tracción. La fuerza de sujeción se extiende por una amplia zona evitando dañar materiales vulnerables. Disponible con cabeza alomada.

TVD: estanco mejorado de acero inoxidable. Ideal para fijaciones con materiales débiles como

plásticos, fibra de vidrio. La expansión del lado ciego asegura una fijación fuerte.


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CAPITULO II

UNION POR ATORNILLADO

INTRODUCCIÓN

Existen varios métodos para unir dos o más materiales: atornillado, remachado,

soldadura, pegado, etc.

El proceso de atornillado es método más usado en el mundo, por que permite el

desensamble y re-ensamble de los materiales sin dañar las partes, en consecuencia es el

más económico.

Hoy en día, hay miles de millones de tornillos roscados utilizados en muy diversas

aplicaciones a lo largo y ancho del mundo, por ejemplo: Para ensamblar un automóvil se

usan de 2,500 a 3,500 tornillos.

Al proceso de atornillado muchas veces se le sub-estima y se ve como solo “dar vueltas a

un tornillo, hasta que la pieza quede firme” o “darle solo el torque especificado” incluso los

diseñadores de “juntas” muchas veces no consideran factores importantes al determinar

las especificaciones para este tipo de ensambles.

Hay muchas variables y factores que intervienen para lograr una buena calidad de

ensamble y muchas veces por el desconocimiento nos provocan problemas y mal

entendidos entre las diferentes áreas de producción en una planta de ensamble, en el

proceso de atornillado existen más de 50 variables según un estudio realizado por la

NASA hace algunos años.

Hasta hace algunos años el torque era una variable poco atendida, pero hoy día con los

nuevos diseños, adelantos tecnológicos y búsqueda de ahorro en los procesos de

producción los requerimientos de calidad y precisión en el ensamble están tomando cada

vez mayor importancia.

BREVE HISTORIA DE LOS TORNILLOS ROSCADOS

Los tornillos roscados han sido usados por cientos de años. Posiblemente fueron

inventados por herreros hace unos 500 a 800 años atrás como un mejor método a los

clavos, pernos, remachado o soldado para sujetar partes dos o más materiales en lo que

llamamos ““juntas””.

Los tornillos roscados utilizan una espiral en un plano inclinado. Arquímedes es a quien se

le atribuye haber utilizado por primera vez este diseño; sin embargo, hay reportes que

indican que se utilizaba éste diseño para elevar agua para riegos. Con el tiempo la espiral

en plano inclinado se incorporo a los tornillos, probablemente como una fuerza

multiplicadora o como un mecanismo reversible y reutilizable.

Algunas de las primeras “Maquinas” en usar tornillos roscados fueron el “apretador de

cabezas” y “el sujetador de brazos”, ambos implementos de tortura. Durante los siglos


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XII y XIII, Francia, Alemania e Inglaterra desarrollaron estas maquinas que usaban la

espiral de plano inclinado. Al final del siglo XIII los primeros tornillos aparecieron en

relojes y maquinaria de relojes.

Conforme los tornillos roscados ganaban popularidad en su uso, se hizo necesario

fabricarlos consistentemente. Henry Maudslay, David Wilkerson y Eli Whitney

desarrollaron maquinaria para roscar con capacidad de repetir el mismo diseño y con

partes intercambiables. Estos señores son reconocidos como los padres de los tornillos

roscados y la industria moderna de las herramientas.

PROPÓSITO DE LOS TORNILLOS

El tornillo roscado actúa como un perno o como un dispositivo de clampeo, por lo tanto es

un miembro activo de la “junta”.

Cuando actúa como perno solamente está evitando que los miembros de la “junta” se

muevan transversalmente.

Cuando actúa como un dispositivo de clampeo el tornillo roscado mantiene a los

miembros de la “junta” unidos y previene la separación.

La cabeza del tornillo actúa como un ancla de un lado de la “junta” y la rosca o tuerca

ancla del otro lado de la “junta”. Conforme se le aplica torque o torsión al tornillo a través

de la cabeza o tuerca, la tuerca normalmente gira en las cuerdas que se han maquinado

al perno o varilla. Esta rotación estira el tornillo causando tensión y el correspondiente

estrés que ejerce una fuerza de compresión (fuerza de clampeo) entre los materiales a

unir en la “junta”.

Los tornillos roscados son mecanismos simples, pero entender, predecir y/o controlar la

fuerza de carga con tornillos no es sencillo.

Para entender de una forma sencilla el proceso de atornillado; iniciaré por definir las tres

variables más usadas y conocidas en el proceso de atornillado:

Torque: también conocido como momentum o momento de fuerza o par de apriete o

brazo de palanca es “Un Momento de Torsión”, es el producto de la Fuerza multiplicado

por la distancia. La definición según el diccionario WEBSTER dice que es: un efecto de

Diseño de Arquímedes


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torsión aplicado a un cuerpo (para nosotros, tornillo o tuerca) por una fuerza a una

distancia. Es igual a la fuerza por la distancia desde el centro de rotación.

Usamos el torque como un método de control para generar carga y fuerza de clampeo en

tornillos y los miembros de una “junta”. El Torque es el método más común; sin embargo,

no es el único método que tenemos.

Otros métodos para controlar la carga en el tornillo y la carga de clampeo son:

torque/tiempo, torque/giro, elongación o medición de cargas. Estos métodos pueden ser

caros y tardados por lo que son menos comunes, mas adelante nos ocuparemos de cada

uno de éstos.

Angulo de apriete: es el desplazamiento angular que sufre el tornillo o tuerca después de

aplicarle un torque o giro a partir del asentamiento o “snug”.

Tiempo: Es el tiempo total que dura el proceso de atornillado.

La “junta” roscada: Los elementos que forman una “junta” roscada son: dos o más

materiales que serán unidos; por un tornillo un tornillo y una tuerca externa o intrínseca en

uno de los materiales.

El tornillo roscado y la “junta” se comportan como resortes; es decir, cuando aplicamos

fuerza de torsión al tornillo lo estiramos y simultáneamente se comprime la “junta”

formándose entre los materiales una fuerza de clampeo o de amarre suficiente para evitar

el desplazamiento de las piezas.

TORNILLOS

Se les denomina tornillos a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza,

generalmente metálico, también pueden ser de madera ó plástico utilizado en la fijación

temporal de unas piezas con otras, que está dotada de una caña roscada con rosca

triangular que, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave

adecuada ó con un destornillador, se puede introducir a un agujero roscado a su medida ó

atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

Clase T: Tornillos ordinarios según NBE-EA-95 (2.5.3)

Estos tornillos se emplean con productos de acero de tipos A37 y A42.

Los aceros de los tornillos ordinarios son los llamados A4t, con una resistencia a la

tracción comprendida entre 34 y 55 kg/mm2.

Clase TC: Tornillos calibrados según NBE-EA-95 (2.5.4)

Estos tornillos se emplean con aceros de tipos A37, A42 y A52.

Los aceros de los tornillos calibrados son los llamados A4t y A5t. El acero A5t tiene una

resistencia a la tracción comprendida entre 50 y 70 kg/mm2

Clase TR: Tornillos de alta resistencia NBE-EA-95 (2.5.7)


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Estos tornillos se emplean con aceros de cualquier tipo.

Los aceros de los tornillos de alta resistencia son los llamados A6t, con una resistencia a

la tracción comprendida entre 60 y y 80 kg/mm2; A8t, con resistencia a la tracción entre 80

y 100 kg/mm2 y A10t, con resistencia a la tracción entre 100 y 120 kg/mm2.

Marcas en los Tornillos

Los tornillos ordinarios y los calibrados de acero A5t, poseen esta sigla marcada en

relieve en sus cabezas.

Los tornillos de alta resistencia poseen la sigla TR en relieve sobre su cabeza y la sigla

correspondiente al acero con que están fabricados.

Tuercas y Arandelas para Tornillos Ordinarios y Calibrados

Las tuercas se designan con la letra M, su diámetro nominal y el tipo de acero.

Las arandelas (pueden ser negras o pulidas), se designan con las siglas A (arandela

negra) y AP (arandela pulida) y el diámetro nominal del tornillo.

Las tolerancias se indican en NBE-EA-95, tabla 2.5.5.

Tuercas y Arandelas para Tornillos de Alta Resistencia

Las tuercas se designan con la sigla MR, su diámetro nominal y el tipo de acero.

Las tuercas para tornillos de alta resistencia llevan los bordes del agujero roscado

biseladas.

Las tolerancias para dimensiones se encuentran indicadas en la tabla 2.5.8.

Las arandelas también llevan los bordes biselados y se designan con la sigla AR y el

diámetro nominal del tornillo.

Estas arandelas se colocan con su cara biselada en contacto con la tuerca o con la

cabeza del tornillo.

Según su forma:

Tornillo Hexagonal: este tornillo es el más utilizado. Se caracteriza por tener una cabeza

en forma de hexágono y generalmente se los utiliza para unir piezas metálicas. Según la

forma que posea el extremo de la espiga se pueden utilizar para fijación, montaje o

presión.


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Tornillo Allen: estos tornillos se utilizan cuando se precisan superficies lisas. Sus fuerzas

de apriete son bajas y tienen una cabeza cónica o cilíndrica, son tornillos avellanados y

para colocarlos se recurre a una llave Allen. Esta se encaja en el orificio de forma

hexagonal que contiene la cabeza.

Tornillo de cabeza ranurada: estos presentan en la superficie de su cabeza una ranura

recta que permite el uso de destornilladores de cabeza plana para su manipulación.

Tornillo para perno: estos tornillos se utilizan siempre junto con una tuerca. Estos no

pueden girar ya que la forma de su cabeza o del principio de su perno es tal que quedan

totalmente encajados en el orificio del montaje.

Varillas roscadas: estos, también conocidos como prisioneros, se enroscan por uno o

ambos extremos en el orificio, quedando ocultos y siempre van acompañados por rosca.


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Tornillo de mariposa: la cabeza de estos es similar a las alas de una mariposa, que

permite apretar al tornillo de forma manual, sin recurrir a destornilladores.

Tornillos con ojal: la cabeza de este tornillo tiene forma circular y en su centro un orificio,

de allí su nombre. Estos permiten la construcción de articulaciones entre los materiales

unidos.

Cáncamos: por medio de estos se logran sujetar argollas en carcasas para luego poder

ser desplazadas con puentes grúas o aparatos de elevación.


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Tornillos de bloqueo: estos actúan como elementos de presión y se caracterizan por

tener forma de T. A estos se les coloca un patín en su extremo que es deslizable.

Tipos de Tornillos

TORNILLO CABEZA DE LENTEJA Nº 8 - Para fijación de metal con metal, de solera con los montantes, bajo el revestimiento TORNILLO DE CABEZA HEXAGONAL Nº 10 Y 12 - Para fijación de metal con metal TORNILLO de CABEZA TROMPETA Nº 6 - Para usar en uniones de revestimientos y soleras de madera. TORNILLO de CABEZA TROMPETA Nº 6 - Para fijación de paneles de revestimiento de yeso, aislamiento y otros a perfiles montantes y soleras TORNILLO de CABEZA TROMPETA Nº 8 - Para fijación de paneles de revestimiento de tipo madera a perfiles montantes y soleras TORNILLO de CABEZA PLANA Nº8 - Para fijación de paneles de fibrocemento o metal a montantes y soleras

Las Uniones Atornilladas se realizan en dos operaciones, a saber:

Perforación de los Agujeros


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Colocación de los Tornillos.

Perforación de los Agujeros

La perforación de los agujeros se efectúa de acuerdo a lo indicado en la NBE-EA-95,

apartado 5.3.6.

En cada estructura conviene utilizar dos tipos de tornillos, como máximo tres, siempre que

estén bien diferenciados sus diámetros.

Salvo alguna excepción, los diámetros deben respetar los límites expresados en la

siguiente tabla.

Los valores de la Tabla están expresados en milímetros (mm).

Diámetro del

Agujero

Espesores de cada Pieza (mín.

y máx.)

Suma Máxima Espesores de

Piezas Unidas

11 entre 4 y 10 mm 45

13 entre 4 y 12 55

15 entre 5 y 14 65

17 entre 6 y 16 70

19 entre 7 y 18 80

21 entre 8 y 20 90

23 entre 10 y 24 100

25 entre 12 y 28 115

28 entre 14 y 36 130


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UNION POR SOLDADURA

DEFINICION

La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción del calor, con o sin

aportación de material metálico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos.Es

necesario suministrar calor hasta que el material de aportación funda y una ambas

superficies, o bien lo haga el propio metal de las piezas. Para que el metal de aportación

pueda realizar correctamente la soldadura es necesario que «moje» a los metales que se

van a unir, lo cual se verificará siempre que las fuerzas de adherencia entre el metal de

aportación y las piezas que se van a soldar sean mayores que las fuerzas de cohesión

entre los átomos del material añadido.

Los efectos de la soldadura resultan determinantes para la utilidad del material soldado.

El metal de aportación y las consecuencias derivadas del suministro de calor pueden

afectar a las propiedades de la pieza soldada. Deben evitarse porosidades y grietas

añadiendo elementos de aleación al metal de aportación, y sujetando firmemente las

piezas que se quieren soldar para evitar deformaciones. También puede suceder que la

zona afectada por el calor quede dura y quebradiza. Para evitar estos efectos

indeseables, a veces se realizan precalentamientos o tratamientos térmicos posteriores.

Por otra parte, el calor de la soldadura causa distorsiones que pueden reducirse al mínimo

eligiendo de modo adecuado los elementos de sujeción y estudiando previamente la

secuencia de la soldadura.

1. LA SOLDADURA COMO UNIÓN METÁLICA

El primer paso para la comprensión de los procesos de soldadura lo constituye el análisis

de los fenómenos, que intervienen cuando se producen el contacto de dos superficies

sólidas.

Para ello recordamos que los materiales están constituidos por granos. Cada uno de

éstos es a su vez un arreglo periódico especial de átomos, que da origen a lo que

conocemos como retícula cristalina.

El tamaño medio de estos granos es variable y cada grano está separado se sus vecinos

por una zona de transición, que se conoce como límite de grano desempeñan un papel

importante en la determinación de las propiedades mecánicas de un metal.

Si consideramos ahora un átomo cualquiera en el interior de un grano, el mismo se halla

ligado a sus vecinos por fuerzas de enlace, que caracterizan a éstos sólidos. Sin

embargo, resulta evidente que los átomos metálicos, que se encuentran en la superficie

libre, no podrían completar sus enlaces. Si en éstas condiciones ponemos en adecuado

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contacto dos superficies de este tipo, se establecerán dichos enlaces, constituyendo la

superficie así formada algo equivalente a un límite de grano. Es la posibilidad de

reproducir éste fenómeno en forma controlada lo que da origen a los procesos de solda


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CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE SOLDADURA SEGÚN LA NATURALEZA DE LOS

MATERIALES

Se pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura:

SOLDADURA HETEROGÉNEA

Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación: o entre

metales iguales, pero con distinto metal de

aportación. Puede ser blanda o fuerte.

Soldadura blanda

Esta soldadura de tipo heterogéneo

se realiza a temperaturas por

debajo de los 400 C°. El material

metálico de aportación más

empleado es una aleación de

estaño y plomo, que funde a 230 C°

aproximadamente.

Procedimiento para soldadura blanda

1. Lo primero que se debe hacer es limpiar las superficies, tanto

mecánicamente como desde el punto de vista químico, es decir,

desengrasarlas, desoxidarlas y posteriormente recubrirías con una capa

de material fundente que evite la posterior oxidación y facilite el

«mojado» de las mismas.

2. A continuación se calientan las superficies con un soldador y, cuando

alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación, se aplica

éste; el metal corre libremente, «moja» las superficies y se endurece

cuando enfría.

3. El estaño se une con los metales de las superficies que se van a soldar.

Comúnmente se estañan, por el procedimiento antes indicado, ambas

caras de las piezas que se van a unir y posteriormente se calientan

simultáneamente, quedando así unidas.

En muchas ocasiones, el material de aportación se presenta en forma de

hilo enrollado en un carrete.


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En este caso, el interior del hilo es hueco y va relleno con la resma

antioxidante, lo que hace innecesario recubrir la superficie.

Tiene multitud de aplicaciones, entre

las que destacan:

- Electrónica. Para soldar

componentes en placas de circuitos

impresos.

- Soldaduras de plomo. Se usan en

fontanería para unir tuberías de plomo,

o tapar grietas existentes en ellas.

- Soldadura de cables eléctricos.

- Soldadura de chapas de hojalata.

Soldadura fuerte

También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan

temperaturas de hasta 800 C°. Como metal de aportación se suelen usar

aleaciones de plata, y estaño (conocida como soldadura de plata); o de cobre y

zinc. Como material fundente para cubrir las superficies, desoxidándolas, se

emplea el bórax. Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión.

La soldadura se efectúa generalmente a tope, pero también se suelda a solape

y en ángulo.

Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una resistencia

considerable en la unión de dos piezas metálicas, o bien se trata de obtener

uniones que hayan de resistir esfuerzos muy elevados o temperaturas

excesivas. Se admite que, por lo general, una soldadura fuerte es más

resistente que el mismo metal que une.

Aunque la soldadura blanda es muy fácil de realizar, presenta el inconveniente de

que su resistencia mecánica es menor que la de los metales soldados; además, da

lugar a fenómenos de corrosión.


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SOLDADURA HOMOGÉNEA.

Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma

naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si

no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas.

Nota:

Soldaduras Autógenas

Por soldadura autógena se entiende aquélla que se realiza sin metal de aportación, de

manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusión de los mismos;

así, al enfriarse, forman un todo único.

Etimológicamente, esta expresión quiere decir «engendrada o efectúa da por sí misma».

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Una forma de lograr el contacto de dos superficies metálicas para la producción de una

soldadura, es someter las mismas a una presión recíproca. Si ésta es de una magnitud

adecuada, será capaz de romper las capas de óxido y humedad y deformar la superficie,

Una confusión bastante extendida, que es importante aclarar, es la de denominar como

soldadura autógena a la oxiacetilénica, que sólo lo será cuando se realice sin metal de

aportación.


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logrando así el contacto necesario. Esto da origen a lo que se conoce como soldadura a

presión.

Este proceso puede o no ser asistido por energía térmica, pero debe tenerse en cuenta,

que cuando así ocurre, la temperatura del proceso debe mantenerse por debajo del punto

de fusión de los materiales que intervienen. El principal efecto del uso de energía es el de

reducir la tensión de fluencia de los materiales que se sueldan, así como disociar los

óxidos y volatilizar la humedad.

Otro camino para lograr la soldadura, es emplear energía térmica para fundir localmente

a los metales que se deben unir y, de esta manera, lograr la eliminación de las capas

mencionadas y el íntimo contacto con las piezas por la fusión y solidificación de los

materiales en contacto. Generalmente este proceso se conoce como soldadura de fusión.

Son múltiples las posibilidades de aplicación de estos procesos de soldadura. Su campo

de aplicación depende entre otras cosas, del material a soldar, de su espesor, de los

requisitos que debe satisfacer la costura, y de la construcción. La multiplicidad de la

ejecución de la costura, tanto en la forma como en el método de las aplicaciones, ha

conducido al desarrollo se muchos procesos en esta técnica. La selección de proceso

más favorable, adecuado económico de soldadura presupone del conocimiento de la

manera de ejecutarla y sus peculiaridades.

En el presente capítulo hacemos una breve descripción de los procesos de arco eléctrico

mas empleados en el país y también de proceso oxi- gas.


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SOLDADURA POR FUSION

2.1 LA SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO:

En la actualidad, la soldadura eléctrica resulta indispensable para un gran número de industrias. Es un sistema de reducido costo, de fácil y rápida utilización, resultados perfectos y aplicables a toda clase de metales.

DEFINICION.

Es un proceso de soldadura, donde la unión es producida por el calor generado por un arco eléctrico, con o sin aplicación de presión y con o sin metal de aporte. La energía eléctrica se transforma en energía térmica, pudiendo llegar hasta una

temperatura de hasta 4000 C°. La energía eléctrica es el flujo de electrones a través de un

circuito cerrado.

Cuando ocurre una pequeña ruptura dentro de cualquier parte, o apertura del circuito, los

electrones se mueven a gran velocidad y saltan a través de un espacio libre entre los dos

terminales, produciendo una chispa eléctrica, con la suficiente presión o voltaje para hacer

fluir los electrones continuamente. A través de esta apertura, se forma el arco eléctrico,

fundiéndose el metal a medida que se avanza.

El arco eléctrico es, por lo tanto, un flujo continuo de electrones a través de un medio

gaseoso, que genera luz y calor.

PROCESO DE LA SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO

El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes que

se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico. Los bordes

en fusión de las piezas y el material fundido que se separa del electrodo se mezclan

íntimamente, formando, al enfriarse, una pieza única, resistente y homogénea.

Al ponerse en contacto los polos opuestos de un generador se establece una corriente

eléctrica de gran intensidad.

Si se suministra la intensidad necesaria, la sección de contacto entre ambos polos -por

ser la de mayor resistencia eléctrica- se pone incandescente.

Esto puede provocar la ionización de la atmósfera que rodea a la zona de contacto y que

el aire se vuelva conductor, de modo que al separar los polos el paso de corriente

eléctrica se mantenga de uno a otro a través del aire.

Antes de iniciar el trabajo de soldadura se deben fijar las piezas sobre una mesa o banco

de trabajo, de manera que permanezcan inmóviles a lo largo de todo el proceso. Durante

la operación, el soldador debe evitar la acumulación de escoria, que presenta una

coloración más clara que el metal. El electrodo ha de mantenerse siempre inclinado,

formando un ángulo de 15º aproximadamente sobre el plano horizontal de la pieza, y


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comunicar un movimiento lento en zigzag -de poca amplitud-, para asegurar una

distribución uniforme del metal que se va desprendiendo del electrodo.

PROCESO DE LA SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO

2.1.2 DIVISIÓN DELA SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO.


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Entre las principales tenemos:

1. Electro manual.

2. Arco sumergido.

3. Arco abierto.

4. Soldadura con atmosfera inerte

o MIG

o MAG

o TIG

5. Hidrógeno atómico

6. Plasma.

2.1.2.1 SOLDADURA ELECTRO MANUAL

Soldadura Por Arco Eléctrico Manual Con Electrodo Metálico Revestido.

Ideal del proceso

La soldadura por arco eléctrico manual con electrodo revestido o simplemente “soldadura

eléctrica”, como la conocemos en nuestro medio, es un proceso de en unión, por fusión

de piezas metálicas.

Para lograr la unión, se concentra el calor de un arco eléctrico establecido entre los

bordes de las piezas a soldar y una varilla metálica, llamada electrodo, produciéndose una

zona de fusión que, al solidificarse, forma la unión permanente.


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El arco eléctrico es muy brillante y despide rayos visibles e invisibles, algunos de los

cuales causan lesiones a la piel y dolores temporales a los ojos, si es que no se les

protege debidamente.

Función del arco eléctrico

El calor del arco funde la plancha o metal base y la excava, como si fuera un chorro de

agua en tierra floja; la profundidad se excavación determina la penetración.

El metal base fundido por arco forma una pequeña laguna o “cráter”, y en él se deposita

metal fundido del electrodo, que gota a gota va cayendo impulsado por la fuerza del arco.

APLICACIONES DE LA SOLDADURA

1. En acero

En general, si el acero es de composición fácilmente reconocible, pueden utilizarse los

electrodos de rutilo, por su mayor facilidad de cebado, de soldadura y por la buena

estética del cordón.

En la práctica, la soldadura de los aceros con un

nivel medio o elevado de carbono (>0.25%) puede

provocar la formación de defectos estructurales.

Se aconseja la aplicación del procedimiento por

electrodo sobre todo para la soldadura de juntas

con espesores medios-grandes y utilizando

electrodos básicos. En estos casos se obtiene

una alta calidad de la soldadura junto a una

buena resistencia a la rotura.

La soldadura de tubos de acero se ejecuta

utilizando electrodos celulósicos, donde es

necesaria una elevada penetración y que sea fácil

trabajar el electrodo. Se aconseja siempre el

biselado, con ángulo de bisel suficiente para una

casi completa introducción del electrodo en la

ranura de soldadura.

2. En materiales especiales

En relación a los materiales especiales, como aceros inoxidables, aluminios y sus

aleaciones, y fundición, se utilizan electrodos específicos.


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- Los aceros inoxidables se sueldan en corriente continua (CC) con polaridad inversa. Se

utilizan electrodos específicos que se diferencian por la composición metalúrgica del

material a soldar (presencia de cromo (Cr) y de níquel (Ni) en porcentajes variables).

- El aluminio y las aleaciones ligeras se sueldan en corriente continua (CC) con polaridad

inversa. La máquina debe estar dotada de una dinámica de cebado más bien elevada

para garantizar el encendido del electrodo. Se utilizan también en este caso electrodos

especiales, que se diferencian por la composición metalúrgica del material a soldar

(presencia de magnesio (Mg) y del silicio (Si) en porcentajes variables).

- La fundición se suelda en corriente continua (CC) con polaridad inversa. La mayor parte

de las estructuras y órganos mecánicos en fundición se obtienen por fusión, por lo tanto,

la soldadura se usa para corregir posibles defectos de fusión y para reparaciones. Se

utilizan electrodos especiales y el material base debe calentarse adecuadamente antes de

la utilización.

2.1.2.2 SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

DEFINICIÓN

Este tipo de soldadura utiliza un electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se

produce entre el alambre y la pieza bajo una capa de fundente granulado que se va

depositando delante del arco.

Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operación.

PROCESO DE LA SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

En sus fundamentos físicos es similar a la

soldadura por arco eléctrico manual. En su

operación, el electrodo es reemplazado por un

alambre desnudo que a medida que se

consume es alimentado mediante un

mecanismo automático. El arco es cubierto y

protegido por un polvo granular y fusible,

conocido como fundente o flujo, el mismo que

es un compuesto de silicatos y minerales.

El flujo cumple el mismo papel que el

revestimiento de los electrodos, desde el punto

de vista físico y metalúrgico. Físicamente,

haciendo que la escoria proteja al baño de

soldadura de la acción de los gases

atmosféricos, formando un cordón libre de poros

e impidiendo una pérdida de calor demasiado


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rápida. Metalúrgicamente, impidiendo pérdidas de aleación, compensando o agregándole

el metal depositado.

El arco eléctrico que se forma produce el calor necesario para fundir el metal base, el

alambre y el flujo que cae por gravedad cubriendo la zona de soldadura.

Como el arco es invisible por estar cubierto, el proceso se le denomina Soldadura de arco

sumergido, no observándose durante la operación de soldar ni el arco, ni las chispas o

gases. El alambre es alimentado desde un rollo.

APLICACIÓN:

Las características ventajosas del proceso por arco sumergido son:

Alta deposición del metal.

Penetración profunda.

Vistoso aspecto delos cordones.

Soldadura de calidad a prueba de rayos X.

Escoria fácilmente desprendible.

Aplicable a un amplio rango de espesores.

La soldadura se realiza en la posición plana y horizontal. El proceso se emplea para

soldar aceros de carbono, aceros de baja aleación y alta resistencia, aceros templados y

enfriados por inmersión y en muchos tipos de aceros inoxidables. También se aplica par

recubrimientos duros y reconstrucción de piezas. Son soldables espesores dese el calibre

½ pulg. Sin preparación de bordes; y con preparación de bordes en múltiples, con un

apropiado diseño de la junta y sin refuerzo. El espesor máximo es prácticamente ilimitado.

El alambre

Para la soldadura por arco sumergido se usa un alambre como electrodo. Estos alambres

son sólidos y desnudos, con excepción de un delgado recubrimiento protector en la

superficie – generalmente cobre- para impedir la oxidación. También existen alambres

tubulares con flujo interior. El alambre contiene desoxidantes especiales, que ayudan a

afinar el metal de aporte para producir soldaduras de buena calidad.

También se puede incluir elementos aleantes en el alambre, para dar al metal de aporte

resistencia adicional. La composición del alambre debe estar de acuerdo con el metal

base, pero tiene que ser empleado también con el flujo apropiado de arco sumergido.


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2.1.2.4 SOLDADURA POR ARCO CON ALAMBRE TUBULAR

Descripción del proceso.

Es un proceso de soldadura, en el que la fusión se logra mediante un arco producido

entre un electrodo tubular (alambre consumible) y la pieza. La protección se obtiene de un

flujo contenido dentro del alambre tubular. Protección adicional de un gas suministrado

externamente no es necesaria.

Características del proceso

Con la protección exterior del gas, las ventajas del proceso son:

Soldadura suave y sana.

Penetración profunda.

Buenas propiedades para radiografía.

Ofrece las siguientes ventajas:

Eliminación del gas externo de protección.

Penetración moderada.

Posibilidad de soldar en corriente se aire.

Metal depositado de alta calidad.


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Tiene las siguientes características:

El operador puede ver el arco.

La soldadura es posible en toda las posiciones lo que depende del diámetro

del alambre empleado.

Se puede hacer cualquier tipo de junta.

ALAMBRE (electrodo)

Hay que seleccionar el tipo de alambre tubular de acuerdo a la aleación,

composición y nivel de resistencia del metal base a soldarse. Están disponibles

varios diámetros para permitir la soldadura en diferentes posiciones. Los alambres

están disponibles en carretes y bobinas y están empaquetados en recipientes

especiales para protegerlos de la humedad.


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2.1.2.5 SOLDADURA POR ARCO EN ATMÓSFERA INERTE

Este procedimiento se basa en aislar el arco y el me tal fundido de la atmósfera,

mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno, anhídrido carbónico, etc.).

Existen varios procedimientos:

- Con electrodo consumible (método MIG y MAG).


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Aquí se sustituye el electrodo refractario de wolframio por un hilo de

alambre continuo y sin revestimiento que se hace llegar a la pistola junto

con el gas.

Según sea el gas así recibe el nombre, (MIG = Metal Inert Gas) o MAG si

utiliza anhídrido carbónico que es más barato.

- Con electrodo refractario (método TIG).

SOLDADURA MIG/ MAG

Descripción del proceso

En la soldadura por caco metálico con gas, conocido como Proceso MIG/MAG, la fusión es producida por un arco que se establece entre el extremo del alambre aportado

continuamente y la pieza a soldar.

La protección se obtiene íntegramente de los gases suministrados simultáneamente con

el metal de aporte.

Existen dos clasificaciones en este proceso, las cuáles son en función del tipo de gas

protector:

MIG: El cual emplea la protección de un gas puro, inerte (helio, argón, etc.)

MAG: El cual hace uso del dióxido de carbono, como gas protector.

La tarea que se cumplen los gases protectores arriba mencionados, es la de proteger al

arco, al baño de fusión y al material de aportes contra el peligroso acceso de los gases de

la atmosfera.

Este proceso de soldadura puede ser automático o semiautomático, siendo el método

automático el de mayor aplicación.

Las principales ventajas que ofrece el proceso MIG/MAG son:

Se puede soldar en todas las posiciones

Ausencia de escoria para retirar

Buena apariencia o acabado (pocos salpicados)

Poca formación de gases contaminantes y tóxicos

Soldadura de buena calidad radiográfica

Soldadura de espesores desde 0,7 a 6 mm sin preparación de bordes

Proceso semiautomático o automático (menos dependiente de la habilidad de

operador)

Alta productividad o alta tasa de metal adicionado (principal ventaja)


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Las principales bondades de este proceso son la alta productividad y excelente

calidad; en otras palabras, se puede depositar grandes cantidades de metal (tres

veces más que con el proceso de electrodo revestido), con una buena calidad.

Cuando se hace uso del co2 (MAG), es para soldar aceros de carbono y aceros de

bajas aleación, empleando el alambre adecuado.

Cuando se hace uso del argón o helio (MIG), es para soldar aceros inoxidables y

resistentes al calor, así como materiales no ferrosos, aluminio cobre- magnesio,

etc.

Tanto el MIG/MAG y TIG son procedimientos que se basa en aislar el arco y el me

tal fundido de la atmósfera, mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno,

anhídrido carbónico, etc.).


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SOLDADURA TIG

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La soldadura por arco de tungsteno con gas (TIG) es un proceso, en que la fusión es

producida por el calor de un arco que se establece entre un electrodo de tungsteno no

consumible y la pieza. LA protección se obtiene de un gas inerte (argón y helio).

Existen varios procedimientos:

- Con electrodo refractario (método TIG).

El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungsteno (que no se consume) y la

pieza, el metal de aportación es una varilla sin revestimiento de composición

similar a la del metal base.


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2.2 SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA O CON TERMITA

Utiliza como fuente de calor para fundir los bordes de las piezas a unir y metal de aportación el hierro líquido y sobrecalentado que se obtiene de la reacción química se produce entre el óxido de hierro y el aluminio de la cual se obtiene la alúmina (óxido de aluminio), hierro y una muy alta temperatura.

La alúmina forma una escoria en la parte superior de la unión evitando la oxidación. Para efectuar la soldadura se realiza un molde de arena alrededor de la zona de soldadura y se vierte el metal fundido en él.

PROCEDIMIENTOS DE ENERGÍA RADIANTE

Un reducido número de procesos utilizan para la soldadura energía radiante. Su importancia, dentro del volumen total del producto industrial es todavía muy reducida; pero merecen ser destacados por lo que aportan de perspectiva de futuro. Lo que caracteriza a estos procedimientos es su extraordinario poder para aportar la energía en la zona exacta donde se necesita, mediante e enfoque de la fuente radiante sobre el objeto que se va a soldar. Como consecuencia se reduce al mínimo la zona afectada por la unión, no produciendo deformaciones apreciables. Por todo ello, y como excepción en los procesos de soldadura, estos procedimientos aparecen como procesos de acabado, ejecutados como últimos pasos de la fabricación.

3 Fe3O4 + 8 Al 4 Al2O3 + 9 Fe + calor


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De todos ellos, el único que ya ha tomado forma de procedimiento industrial es la soldadura por haz de electrones. El procedimiento se basa en aprovechar la energía cinética de un haz de electrones para bombardear la pieza en la zona que se desea fundir. El proceso tiene lugar en una cámara de vacío a partir de un cañón de electrones.


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2.3 SOLDADURA OXIACETILÉNICA (CON GASES AL SOPLETE)

El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del

acetileno (C2H2): que resulta ser fuertemente exotérmica, pues se alcanzan temperaturas

del orden de los 3500 C°.

En la llama se distinguen diferentes zonas, claramente diferenciadas: Una zona fría a la

salida de la boquilla del soplete sonde se mezclan los gases, a continuación el dardo que

es la zona más brillante de la llama y tiene forma de tronco de cono, posteriormente se

encuentra la zona reductora que es la parte más importante de la llama, donde se

encuentra la mayor temperatura (puede llegar a alcanzar los 3150 ºC) y por último el

penacho o envoltura exterior de la llama.

2C2H2 + 502 -> 4C02 + 2H20


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2.4 SOLDADURA POR RESISTENCIA ELÉCTRICA

Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor

desprendido viene dado por la expresión:

Siendo: Q = calor (en calorías). I = intensidad de corriente eléctrica (en amperios).

R = resistencia (en ohmios) al paso de la corriente eléctrica. t = tiempo (en segundos).

La soldadura por resistencia puede realizarse de las siguientes maneras: POR PUNTOS. Las piezas -generalmente chapas- quedan soldadas por pequeñas

zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa

pequeñez, se denominan puntos. Las chapas objeto de unión se sujetan por medio de los electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que funda los puntos. Cuando se solidifican, la pieza queda unida por estos

puntos, cuyo número dependerá de las aplicaciones y de las dimensiones de las chapas que se unen.

Este tipo de soldadura por puntos tiene gran importancia en la industria moderna, sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de

Q = 0,24 . I2. R . t


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automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, neveras), y en las industrias eléctrica

y de juguetería. Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, por puntos múltiples, bilateral, unilateral, etc.

Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, por puntos múltiples, bilateral, unilateral, etc.

POR COSTURA.

La soldadura

eléctrica por

costura se basa en el mismo principio que

la soldadura por puntos, pero en este caso

las puntas de los electrodos se sustituyen

por rodillos, entre los cuales y, presionadas

por el borde de éstos, pasan las piezas a

soldar. De esta manera se pueden

electrodos mientras pasa la corriente eléctrica.

A TOPE.

Las dos piezas que hay que soldar

se sujetan entre unas mordazas por

las que pasa la corriente, las cuales

están conectadas a un

transformador que reduce la tensión

de red a la de la soldadura. Las

superficies que se van a unir, a


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consecuencia de la elevada resistencia al paso de la corriente que circula por las piezas,

se calientan hasta la temperatura conveniente para la soldadura.

En este momento se interrumpe la corriente, y se aprietan las dos piezas fuertemente una

contra otra. Una variante de este método es no ejercer presión sino dejar que entre las

piezas se realicen múltiples arcos eléctricos, llamado por chisporroteo.

Durante la soldadura conviene refrigerar las mandíbulas de las mordazas.

También se puede realizar el calentamiento de las zonas a unir con gases y

posteriormente ejercer presión (a tope con gases)

SOLDADURA POR PRESIÓN

La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se produce

sin aportación de calor. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que sea

fundamental no alterar la estructura o las propiedades de los materiales que se unen. Se

puede realizar de las siguientes maneras:

Por presión en frio o en caliente. Consiste en limpiar

concienzudamente las superficies que hay que unir; y, tras

ponerlas en contacto, aplicar una presión sobre ellas hasta

que se produzca la unión.

Por fricción. Se hace girar el extremo de una de las piezas

y, después, se pone en contacto con la otra. El calor

producido por la fricción une ambas piezas por deformación

plástica.


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UNIÓN POR PEGADO DEFINICION

El pegado es una conexión fija e indisoluble de superficies a través de una capa de adhesivo. Los adhesivos son materiales no metálicos, líquidos o sólidos, que unen piezas de ensamblaje mediante dos tipos de fuerzas, la adhesión entre superficies y una cohesión interna entre las moléculas que lo componen. ■Por adhesión se entiende el conjunto de fuerzas que se establecen entre el adhesivo y el propio material . Por ello, se deben limpiar y desengrasar correctamente las superficies a unir para garantizar una correcta adhesión. ■ La cohesión es la consistencia que existe entre las moléculas del adhesivo. Es importante para la estabilidad y la resistencia de la unión de pegado. Se alcanza cuando el adhesivo cura por completo. Cuanta más alta es la cohesión, mayor es la resistencia del adhesivo.

Por ejemplo en las figuras se muestran objetos unidos mediante el pegado:

El proceso del pegado comprende fundamentalmente las siguientes etapas:

a) Introducción del pegamento, en fase liquida, entre los espacios permitidos de las piezas a unir.

CAPITULO IV


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b) Solidificación por polimerización, del pegamento liquido hasta adquirir la rigidez necesaria para la transmisión de tenciones que fundamentalmente son:

Cortante

Pelado o desgarro

Del proceso citado desprenden los requisitos básicos del pegamento:

a. Buenas características de adherencia, o mojado, entre las partes a unir b. Buenas características cohesivas del pegamento solidificado con las partes, lo que

se trata a continuación

MOJADO DE UN PEGAMENTO AL SOLIDO El problema que se plantea es la facultad de un líquidos de mojar la superficie de un solido, o de otro modo rellenar el espacio libre de la unión. La característica de mojar un líquido a un solido esta controlado por las variaciones de energías interfaces superficiales existentes entre líquido y solido. Tomando como ejemplo una gota liquida sobre una superficie solida podemos clasificar:

a. Energía superficial de la interface solido- vapor. Corresponde a la mayor energía libre desarrollada por los átomos superficiales no unidos a su propia estructura cristalina, en conexión con la atmosfera. Se extiende a la superficie s

CONEXIÓN DEL PEGAMENTO AL SOLIDO

La segunda condición de un buen pegamento es la resistencia que opera al deslizamiento de las partes, fundamentada en las facultades de adhesión del pegamento solidificado a las caras del solido a unir. El análisis de la interface pegamento-solido es de la mayor importancia para justificar su adherencia y para mejorarla.


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