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La soldadura por resistencia eléctrica ( ERW ) es un proceso de soldadura en el que las partes metálicas en contacto se unen permanentemente calentándolas con una corriente eléctrica, derritiendo el metal en la unión. [1] La soldadura por resistencia eléctrica se utiliza ampliamente, por ejemplo, en la fabricación de tubos de acero y en el montaje de carrocerías para automóviles. [2]La corriente eléctrica puede suministrarse a electrodos que también aplican presión de sujeción, o puede ser inducida por un campo magnético externo. El proceso de soldadura por resistencia eléctrica se puede clasificar adicionalmente por la geometría de la soldadura y el método de aplicación de presión a la junta: soldadura por puntos, soldadura por costura, soldadura por destello, soldadura por proyección, por ejemplo. Algunos factores que influyen en el calor o las temperaturas de soldadura son las proporciones de las piezas de trabajo, el recubrimiento metálico o la falta de recubrimiento, los materiales del electrodo, la geometría del electrodo, la fuerza de presión del electrodo, la corriente eléctrica y la duración del tiempo de soldadura. Se forman pequeños charcos de metal fundido en el punto de mayor resistencia eléctrica (las superficies de conexión o "unión") como una corriente eléctrica (100 a 100 000 A) pasa a través del metal. En general, los métodos de soldadura por resistencia son eficientes y causan poca contaminación, pero sus aplicaciones se limitan a materiales relativamente delgados.
Soldadura por puntos [ editar ]
La soldadura por puntos es un método de soldadura por resistencia que se utiliza para unir dos o más láminas de metal superpuestas, postes, proyecciones, soportes de cableado eléctrico, algunas aletas de intercambiador de calor y algunos tubos. Por lo general, las fuentes de energía y los equipos de soldadura se dimensionan para el grosor específico y el material que se suelda entre sí. El espesor está limitado por la salida de la fuente de poder de soldadura y por lo tanto el rango del equipo debido a la corriente requerida para cada aplicación. Se tiene cuidado de eliminar los contaminantes entre las superficies de contacto. Por lo general, dos electrodos de cobre. se utilizan simultáneamente para sujetar las láminas de metal y hacer pasar la corriente a través de las láminas. Cuando la corriente pasa a través de los electrodos hacia las láminas, se genera calor debido a la mayor resistencia eléctrica donde las superficies se contactan entre sí. Como la resistencia eléctrica del material provoca una acumulación de calor en las piezas de trabajo entre los electrodos de cobre, el aumento de temperatura provoca una resistencia creciente y da como resultado un baño de fusión contenido la mayor parte del tiempo entre los electrodos. A medida que el calor se disipa por toda la pieza de trabajo en menos de un segundo (el tiempo de soldadura por resistencia generalmente se programa como una cantidad de ciclos de CA o milisegundos), el estado fundido o plástico crece para encontrarse con las puntas de soldadura. Cuando se detiene la corriente, las puntas de cobre enfrían la soldadura por puntos, lo que hace que el metal se solidifique bajo presión.Los electrodos de cobre refrigerados por agua eliminan el calor de la superficie rápidamente, acelerando la solidificación del metal, ya que el cobre es un excelenteconductor . La soldadura por puntos por resistencia normalmente emplea energía eléctrica en forma de corriente continua , corriente alterna , corriente continua de media onda de frecuencia media o corriente continua de media onda de alta frecuencia.
Si se aplica calor excesivo o se aplica demasiado rápido, o si la fuerza entre los materiales base es demasiado baja, o el recubrimiento es demasiado grueso o demasiado conductor, entonces el área fundida puede extenderse al exterior de las piezas de trabajo, escapando de la fuerza de contención. de los electrodos (a menudo hasta 30.000 psi). Esta explosión de metal fundido se llama expulsión, y cuando esto ocurre, el metal será más delgado y tendrá menos resistencia que una soldadura sin expulsión. El método común para verificar la calidad de una soldadura es una prueba de pelado. Una prueba alternativa es la prueba de tracción restringida, que es mucho más difícil de realizar y requiere equipo calibrado. Debido a que ambas pruebas son de naturaleza destructiva (lo que resulta en la pérdida de material vendible), los métodos no destructivos, como la evaluación por ultrasonido, se encuentran en varios estados de adopción temprana por muchos fabricantes de equipos originales.
Las ventajas del método incluyen el uso eficiente de la energía , la deformación limitada de la pieza de trabajo , las altas tasas de producción, la fácil automatización y la ausencia de materiales de relleno necesarios. Cuando se necesita una alta resistencia al cizallamiento , se usa la soldadura por puntos en lugar de la fijación mecánica más costosa, como el remachado . Si bien la resistencia al corte de cada soldadura es alta, el hecho de que los puntos de soldadura no formen una costura continua significa que la resistencia general es a menudo significativamente menor que con otros métodos de soldadura, lo que limita la utilidad del proceso. Se usa ampliamente en la industria automotriz : los automóviles pueden tener varios miles de puntos de soldadura. Un proceso especializado, llamadosoldadura por granalla , se puede utilizar para soldar por puntos acero inoxidable .
Hay tres tipos básicos de uniones de soldadura por resistencia: estado sólido, fusión y soldadura fuerte por reflujo. En un enlace de estado sólido , también llamado enlace de termocompresión, materiales diferentes con estructura de grano diferente, por ejemplo, molibdeno a tungsteno, se unen usando un tiempo de calentamiento muy corto, alta energía de soldadura y alta fuerza. Hay poca fusión y un crecimiento mínimo del grano, pero una unión definida y una interfaz entre el grano. Por lo tanto, los materiales se unen realmente mientras aún están en estado sólido. Los materiales aglomerados exhiben típicamente una excelente resistencia al cizallamiento y tracción, pero poca resistencia al desprendimiento. En un enlace de fusión, materiales similares o diferentes con estructuras de grano similares se calientan hasta el punto de fusión (estado líquido) de ambos. El subsiguiente enfriamiento y combinación de los materiales forma una aleación "pepita" de los dos materiales con mayor crecimiento de grano. Normalmente, para producir uniones por fusión se utilizan energías de soldadura elevadas en tiempos de soldadura cortos o largos, según las características físicas. Los materiales aglomerados generalmente exhiben excelentes resistencias a la tracción, al pelado y al cizallamiento. En un enlace de soldadura fuerte por reflujo, se utiliza un calentamiento por resistencia de un material de soldadura fuerte a baja temperatura, como oro o soldadura, para unir materiales diferentes o combinaciones de materiales gruesos / finos muy variados. El material de soldadura debe "mojarse" en cada parte y poseer un punto de fusión más bajo que las dos piezas de trabajo. El enlace resultante tiene interfaces definidas con un crecimiento de grano mínimo. Normalmente, el proceso requiere un tiempo de calentamiento más largo (2 a 100 ms) con baja energía de soldadura. La unión resultante exhibe una excelente resistencia a la tracción, pero poca resistencia al pelado y al cizallamiento.
Soldadura de costura [ editar ]
La soldadura por costura por resistencia es un proceso que produce una soldadura en las superficies de contacto de dos metales similares. La costura puede ser una junta a tope o una junta superpuesta y suele ser un proceso automatizado. Se diferencia de la soldadura rápida en que la soldadura rápida normalmente suelda toda la unión de una vez y la soldadura por costura forma la soldadura progresivamente, comenzando por un extremo. Al igual que la soldadura por puntos, la soldadura por costura se basa en dos electrodos, generalmente hechos de cobre, para aplicar presión y corriente. Los electrodos suelen tener forma de disco y giran a medida que el material pasa entre ellos. Esto permite que los electrodos permanezcan en contacto constante con el material para realizar largas soldaduras continuas. Los electrodos también pueden mover o ayudar al movimiento del material.
Un transformador suministra energía a la junta de soldadura en forma de corriente alterna de baja tensión y alta corriente. La unión de la pieza de trabajo tiene una alta resistencia eléctrica en relación con el resto del circuito y se calienta hasta su punto de fusión por la corriente. Las superficies semifundidas se presionan juntas por la presión de soldadura que crea una unión por fusión, lo que resulta en una estructura soldada uniformemente. La mayoría de los soldadores de juntas utilizan refrigeración por agua a través de los conjuntos de electrodo, transformador y controlador debido al calor generado.
La soldadura por costura produce una soldadura extremadamente duradera porque la unión se forja debido al calor y la presión aplicados. Una junta correctamente soldada formada por soldadura por resistencia puede ser fácilmente más fuerte que el material del que está formada.
Un uso común de la soldadura por costura es durante la fabricación de tubos de acero redondos o rectangulares. La soldadura por costura se ha utilizado para fabricar latas de acero para bebidas, pero ya no se utiliza para esto, ya que las latas de bebidas modernas son de aluminio sin costura.
Hay dos modos de soldadura de costura: intermitente y continuo. En la soldadura de costura intermitente, las ruedas avanzan a la posición deseada y se detienen para realizar cada soldadura. Este proceso continúa hasta que se alcanza la longitud deseada de la soldadura. En la soldadura de costura continua, las ruedas continúan rodando a medida que se realiza cada soldadura.
Soldadura por resistencia eléctrica de baja frecuencia [ editar ]
La soldadura por resistencia eléctrica de baja frecuencia, LF-ERW , es un método obsoleto para soldar uniones en oleoductos y gasoductos . Se eliminó gradualmente en la década de 1970, pero a partir de 2015 algunas tuberías construidas con este método permanecieron en servicio. [3]
Los tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW) se fabrican moldeando en frío una hoja de acero en forma cilíndrica. A continuación, se pasa corriente entre los dos bordes del acero para calentar el acero hasta un punto en el que los bordes se unen para formar una unión sin el uso de material de relleno de soldadura. Inicialmente, este proceso de fabricación utilizaba corriente alterna de baja frecuencia para calentar los bordes. Este proceso de baja frecuencia se utilizó desde la década de 1920 hasta 1970. En 1970, el proceso de baja frecuencia fue reemplazado por un proceso ERW de alta frecuencia que produjo una soldadura de mayor calidad.
Con el tiempo, se descubrió que las soldaduras de la tubería ERW de baja frecuencia eran susceptibles a la corrosión selectiva de las costuras, las grietas en forma de gancho y la unión inadecuada de las costuras, por lo que las ERW de baja frecuencia ya no se utilizan para fabricar tuberías. El proceso de alta frecuencia todavía se utiliza para fabricar tuberías para su uso en la construcción de nuevas tuberías. [4]
Otros métodos [ editar ]
Otros métodos ERW incluyen la soldadura por destello , la soldadura por proyección de resistencia y la soldadura por distorsión . [5]
La soldadura rápida es un tipo de soldadura por resistencia que no utiliza metales de aportación . Las piezas de metal que se van a soldar se separan a una distancia predeterminada basada en el grosor del material, la composición del material y las propiedades deseadas de la soldadura terminada. Se aplica corriente al metal y el espacio entre las dos piezas crea resistencia y produce el arco necesario para fundir el metal. Una vez que las piezas de metal alcanzan la temperatura adecuada, se presionan juntas, forjándolas efectivamente soldando juntas. [6]
La soldadura por proyección es una modificación de la soldadura por puntos en la que la soldadura se localiza mediante secciones elevadas, o salientes, en una o ambas piezas de trabajo a unir. El calor se concentra en las proyecciones, lo que permite la soldadura de secciones más pesadas o el menor espaciado de las soldaduras. Los salientes también pueden servir como medio para colocar las piezas de trabajo. La soldadura por proyección se utiliza a menudo para soldar espárragos , tuercas y otras piezas roscadas de la máquina a la placa de metal. También se utiliza con frecuencia para unir alambres y barras cruzadas. Este es otro proceso de alta producción, y se pueden arreglar múltiples soldaduras de proyección mediante un diseño y jigging adecuados. [7]
Ver también [ editar ]
- Lista de procesos de soldadura
Referencias [ editar ]
- ^ https://www.aws.org/rwma/page/resistance-welding
- ^ "Ventajas y desventajas de ERW, tubería de acero LSAW" . PR Fire . Consultado el 18 de febrero de 2021 .
- ^ Elizabeth Douglass (22 de enero de 2015). "El oleoducto de Yellowstone roto se construyó con una soldadura defectuosa en la década de 1950 La mala seguridad, los defectos pueden haber agregado riesgos al oleoducto que derramó hasta 40.000 galones de petróleo en el río Yellowstone" . InsideClimate News . InsideClimate News . Consultado el 25 de enero de 2015 .
- ^ "Hoja de datos: proceso de fabricación de tubos" . primis.phmsa.dot.gov . Administración de Seguridad de Materiales Peligrosos, Tuberías y Transporte de EE. UU . Consultado el 25 de enero de 2015 .
Con el tiempo, se descubrió que las soldaduras de la tubería ERW de baja frecuencia eran susceptibles a la corrosión selectiva de las costuras, las grietas en forma de gancho y la unión inadecuada de las costuras, por lo que las ERW de baja frecuencia ya no se utilizan para fabricar tuberías.
- ^ Weman 2003 , págs. 80-84.
- ^ Ziemian, Constance W .; Sharma, Mala M .; Whaley, Donald E. (2012). "Materiales y Diseño". Materiales y Diseño . 33 : 175-184. doi : 10.1016 / j.matdes.2011.07.026 .
- ^ Kugler, AN (1977). Fundamentos de la soldadura . Escuelas por correspondencia internacional. LCCN 77360317 .
Bibliografía [ editar ]
- Weman, Klas (2003), manual de procesos de soldadura , CRC Press, ISBN 0-8493-1773-8.
Lectura adicional [ editar ]
- O'Brien, RL (Ed.) (1991). Manual de soldadura vol. 2 (8ª ed.). Miami: Sociedad Estadounidense de Soldadura. ISBN 0-87171-354-3
Enlaces externos [ editar ]
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Soldadura por resistencia . |
- Alianza de fabricación de soldadura por resistencia
- "Haciendo más segura la soldadura por puntos por resistencia", de Welding Journal
- "Soldadura por resistencia eléctrica de alta frecuencia: descripción general", de The Fabricator
- Video en YouTube de American Welding Society
