Soldadura QUÍM.

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Química

Técnica de unión de materiales, generalmente metálicos; también los polímeros (materiales llamados plásticos, v. PoLIMERIZACIóN) pueden soldarse, pero, para éstos, y para el resto de los materiales útiles (madera, cerámica, etc.), la técnica de unión suele ser la pegadura, que ha adquirido un gran desarrollo con los nuevos adhesivos y pegamentos. La necesidad de unir dos piezas para obtener un todo físicamente continuo se le ha presentado al hombre, y sigue presentándosele, desde que empezó a dar formas útiles a los materiales y se encontró o con las limitacionesde forma y tamaño en las piezas obtenidas de manera directa, o con el accidente, siempre posible, de la rotura. Soldadura por forja. La s. del hierro o del acero por forja es acaso la manifestación más primitiva de esta técnica, que aún emplean, con especial pericia, los buenos artesanos. Los extremos de las piezas a unir se calientan a temperatura suficientemente alta para que adquieran plasticidad y se someten a intensa deformación local (martillado o prensado), que expulsa los óxidos superficiales y pone en contacto superficies limpias, cuyos granos (v. METALES) se unen y recristalizan, dando continuidad metálica a la unión. En algunos metales, como el aluminio, se puede lograr este tipo de s. sin necesidad de calentar, presionando y deformando en frío o por explosión.

El calentamiento local que facilita este tipo de unión se logra también haciendo pasar una corriente eléctrica por las piezas en contacto debidamente dispuestas (fig. 1); la mayor resistencia en esta parte del circuito eleva la temperatura en la zona de la unión, y si, alcanzado el valor adecuado, se ejerce una presión (empuje), se produce la unión. Recientemente ha aparecido, en esta línea, la s. por fricción, que utiliza el calor producido por frotamiento para alcanzar, en la zona de unión, la temperatura precisa. Este procedimiento ha resuelto satisfactoriamente la unión entre metales diferentes.

Soldadura por fusión. La llama oxiacetilénica y el arco eléctrico son dos fuentes de calor intenso que, aplicadas a un metal, pueden producir una fusión local. Esta fusión hace posible la unión entre dos piezas a través de un mismo baño fundido. este es el tipo más conocido de soldadura. Las partes a unir, debidamente preparadas, se presentan una frente a otra, en la forma que deban quedar después de soldadas. La preparación de la unión depende del espesor de las piezas a unir, y se hace de tal manera que el baño fundido penetre en toda la profundidad por el espacio que las separa; para ello se hace necesario, a veces, achaflanar los bordes, lo cual requiere, al soldar, rellenar el chaflán con material que se aporta en forma de varillas, electrodos, pletinas, etc. Cuando se suelda por fusión, pues, se calientan localmente las partes a unir hasta que funden, y a ese baño fundido se incorpora el metal de aportación.

Al desplazarse la llama, o el arco, a lo largo de la unión, se funden nuevos materiales, que dejan tras de sí la s. ya realizada, que se enfría, sobre todo por conducción de calor al resto de la pieza metálica, formándose, al solidificar lo que estuvo fundido, lo que se conoce como cordón de soldadura. Cuando un metal no noble se fundeSOLDADURAo se calienta en la atmósfera, se oxida; para evitar esa oxidación ~(v.) y para retirar los óxidos formados -además de facilitar la descarga del arco en su caso- se utilizan, en la s. por fusión, fundentes o gases inertes (fig. 2). Los fundentes desoxidan el baño de fusión y lo protegen formando una escoria; se incorporan al proceso con la varilla o el electrodo (recubrimiento). Los gases inertes (gases nobles, C02, N2, o mezclas de ellos) protegen al baño, llegando hasta él desde una boquilla que rodea al electrodo.

Los procedimientos con formación de escoria van desde el bien conocido de los electrodos cortos, unitarios, al llamado de electroescoria, en el que múltiples electrodos funden bajo escoria en el espacio que han de rellenar; por este procedimiento se pueden soldar chapas de muchos centímetros de espesor de acero. En cuanto a los de arco protegido por atmósferas inertes son muy variados, debido a la enorme versatilidad del arco. El arco puede saltar entre: a) un electrodo infusible (wolframio) y la pieza, procedimiento TIG (Tungsten Inert Gas); b) entre un electrodo (varilla en rollo) que se consume, y la pieza, procedimiento MIG (Metal Inert Gas); c) entre el electrodo infusible y otra pieza metálica que lo rodea, en lamisma boquilla, produciendo una atmósfera ionizada, conocida como plasma (v.), que puede alcanzar temperaturas de muchos miles de grados, pero cuyas condiciones de trabajo se ajustan con tal precisión que pueden soldarse piezas de espesores muy pequeños (fig. 3).

Soldadura por resistencia. La elevación local de temperatura, en la zona de contacto, entre dos piezas, a través de cuyo contacto se hace pasar la debida intensidad de corriente, es el fundamento de los variadísimos procedimientos de s. eléctrica por resistencia, con una amplísima gama de aplicaciones.

Nuevos procedimientos. Recientemente se está aplicando con gran éxito la energía de un haz de electrones acelerados, entre diferencias de potencial de miles de voltios, que propagándose en el vacío y focalizados sobre la pieza pueden penetrar en ella, fundiendo, hasta 20 cm. en acero (fig. 4). La energía de la radiación luminosa en los rayos laser (v.) se aplica también para soldar y cortar materiales. La s. de microcomponentes, muy necesaria en la construcción de circuitos y sistemas electrónicos, se ha desarrollado en técnicas muy ingeniosas y científicamente elaboradas, p. ej., en la fabricación de transistores (v.). También en las tecnologías nuclear y espacial se han necesitado s.

SOLDADURA - SOLEDADseguras en materiales muy variados y en condiciones que incluyen, p. ej., el vacío absoluto.

Sueldas duras y blandas. Cuando se desea soldar sin que funda el metal base, se realiza la unión por intermedio de un segundo o tercer metal, o aleación (v.), que funde a temperaturas más bajas y se extiende, "mojando", entre las superficies a unir. Éstas son las llamadas sueldas fuertes o blandas, según, su temperatura de fusión más o menos elevada. Es procedimiento muy apto para uniones heterogéneas (entre metales distintos).

Aspectos metalúrgicos. Todos los metales y aleaciones son sensibles, en mayor o menor grado, a los tratamientos térmicos. El calentamiento local, con fusión o sin ella, que requiere toda s., salvo en las obtenidas en frío por presión, supone un tratamiento térmico, caracterizado, en general, por: a) grandes velocidades de calentamiento y de enfriamiento; b) tiempos cortos a las temperaturas máximas alcanzadas; c) un gradiente de temperaturas en la llamada zona afectada por el calor, próxima a la soldadura. Ello da lugar a unos importantes cambios o transformaciones microestructurales, que suponen una modificación en las propiedades mecánicas. La unión soldada (fig. 2), que representa la continuidad material entre dos piezas antes separadas, es una parte estructuralmente compleja desde el punto de vista microestructural, en la que se han producido cambios notables en sus propiedades. En toda unión soldada puede distinguirse: a) el cordón (cuando hubo fusión) con estructura de colada; b) la zona afectada por el calor, metalúrgicamente muy compleja, debido a los muy diversos ciclos térmicos que experimentó según las condiciones en que se realizó la unión y la distancia del punto considerado a la zona fundida; y c) el material base sin afectar. La fig. 3 da una idea de la complejidad metalúrgica de la unión soldada.

Estos cambios, asociados a las tensiones residuales que, también de forma inevitable, quedan en el material como consecuencia de la s., pueden dar lugar a grietas en el cordón o en la zona afectada por el calor que son, sin duda, el defecto más peligroso (fig. 5). Teóricamente, todos los metales podrían soldarse. Los procedimientos actuales, cada vez más próximos a las condiciones ideales, van haciendo de la s. una técnica científica, fiable inclusoen la unión de metales preparados para trabajar en las condiciones más exigentes.

V. t.: ALEACIONES; METALES; METALOGRAFíA.

FELIPE A. CALVO.

BIBL.: F. A. CALVO, Por qué sueldan y por qué no sueldan los metales, "Química e Industria" 3 (1970); íD, Metalurgia de la soldadura del acero, "Ciencias y técnica de la soldadura" 64-67 (1962); D. SEFERIAN, Las soldaduras, Bilbao 1965; F. 1. BAKKER y A. 1. W. HOVESTREIlDT, Soldadura por arco, Madrid 1968; LHEREUX, Soldadura por resistencia, Barcelona 1969; E. RINALDI, Tratado moderno de soldadura, Barcelona 1968; B. SAHLING y OTROS, La técnica de la soldadura en la ingeniería de construcción, Barcelona 1970.