PROCESOS DE MANUFACTURA

PRESENTADO POR

FABIAN ADOLFO GARCIA RIVERA

COD. 13744854

PRESENTADO A:

ALBERTO MARIO PERNETT

GRUPO 332571_13

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS DE TECNOLOGIA E INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

2014

Parte I Se sugiere consultar, dentro del vínculo Entorno de conocimiento en la bibliografía de la unidad 2 que aparece en este espacio, los siguientes temas:

Fundamentos de soldadura:

La soldadura es un proceso de unión permanente de materiales en el cual se funden las superficies de contacto de dos (o más) partes mediante la aplicación conveniente de calor, presión o ambas a la vez. La integración de las partes que se unen mediante soldadura se denomina un ensamble soldado. En algunos casos se agrega un material de aporte o relleno para facilitar la fusión. La soldadura se asocia por lo regular con partes metálicas, pero el proceso también se usa para unir plásticos. Nuestro análisis de la soldadura en presente capítulo se enfocará en la unión de metales. La soldadura es un proceso relativamente nuevo. Su importancia comercial y tecnológica se deriva de lo siguiente: La soldadura proporciona una unión permanente. Las partes soldadas se vuelven

una sola unidad. La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si se usa un

metal de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores a la de los materiales originales y se emplean las técnicas de soldadura adecuadas.

En general, la soldadura es la forma más económica de unir componentes, en término de uso de materiales y costos de fabricación, los métodos mecánicos alternativos de ensamble requieren alteraciones más complejas de las formas (por ejemplo, taladrado de orificios) y adición de sujetadores (remaches o tuercas). El ensamble mecánico resultante por lo general es más pesado que la soldadura correspondiente.

La soldadura no se limita al ambiente de fábrica. Puede realizarse en el campo.

Aunque la soldadura tiene las ventajas indicadas, también tiene ciertas limitaciones y desventajas (o desventajas potenciales): La mayoría de las operaciones de soldadura se realizan en forma manual y son

elevadas en términos de costo de mano de obra. Muchas operaciones de soldadura se consideran cuestiones especializadas y no son muchas las personas que las realizan.

Casi todos los procesos de soldadura implican el uso de mucha energía, y por consiguiente son peligrosos.

Dado que la soldadura obtiene una unión permanente entre los componentes, no permite un desensamble adecuado. Si se requiere un desensamble ocasional de producto (para reparación o mantenimiento), no debe usarse la soldadura como método de ensamble.

La unión soldada puede padecer ciertos defectos de calidad que son difíciles de detectar. Los defectos pueden reducir la resistencia de la unión.

Clasificación

Los procesos de soldadura se pueden dividir en dos grupos principales: Soldadura por fusión Soldadura de estado sólido

Soldadura por fusión

Usan calor para fundir los metales base. Generalmente se añade un metal de aporte a la combinación fundida para facilitar el

proceso y aportar volumen y resistencia a la unión soldada. La operación donde no se añade material de aporte se denomina autógena.

Soldadura por fusión Este tipo de proceso incluye los siguientes grupos: Soldadura con arco eléctrico, SAE (AW) Soldadura por resistencia, SR (RW) Soldadura con oxígeno y gas combustible, SOGC (OFW) Otros (Soldadura con haz de electrones y la soldadura con rayo láser)

Soldadura de estado sólido

Se refiere a los procesos de unión en los cuales la fusión proviene de la aplicación de presión solamente o una combinación de calor y presión.

Soldadura por difusión, SD (DFW) Soldadura por fricción, SF (FRW) Soldadura ultrasónica, SU (USW)

Aplicaciones Construcción Producción de tuberías, recipientes a presión, calderas y tanques de

almacenamiento. Construcción naval Industria aeronáutica y del espacio Automóviles y ferrocarriles

Automatización Soldadura con maquina Soldadura automática Soldadura robótica

Soldadura con máquina Es una soldadura mecanizada con equipo que realiza operación bajo la supervisión continua de un operador. Generalmente el movimiento realiza por medios mecánicos. El operador debe vigilar continuamente el proceso e interactuar con el equipo.

Soldadura automática El equipo es capaz de ejecutar la operación sin el ajuste de los controles por parte de un operador humano. Un operador siempre está presente para vigilar el proceso de detectar variaciones en las condiciones de operación. En este tipo de proceso un controlador se encarga de regular el movimiento del arco eléctrico y la posición de la pieza de trabajo

Soldadura robótica Se usa robot industrial o un manipulador programable que controla en forma automática el movimiento de la cabeza para soldar con respecto al trabajo. Se justifica para cantidades de producción relativamente bajas.

Características de una junta soldada por fusión

Soldadura por arco eléctrico: La soldadura con arco eléctrico (AW), es un proceso por fusión en el cual la unión de las partes se obtiene mediante el calor de un arco eléctrico entre un electrodo y el trabajo. Un arco eléctrico es una descarga de corriente eléctrica a través de una separación en un circuito. Se sostiene mediante la presencia de una corriente de gas térmicamente ionizada (Plasma) por la que circula la corriente. Se pueden obtener temperaturas localizadas hasta de 5500 ºC, por lo que cualquier material puede llegar a ser fundido.

Este tipo de soldadura es uno de los procesos de unión de metales más antiguos que existe, su inicio data de los años 90 de siglo XVIII. En la que se utilizaba un electrodo de carbón para producir el arco eléctrico, pero no es sino hasta 1907, cuando el fundador de ESAB1 Oscar Kjellber2 desarrolla el método de soldadura con electrodo recubierto, también conocido como método SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Fue el primer método aplicado con grandes resultados, no solo de orden técnico, sino también de orden económico, ya que este proceso permitió el desarrollo de procesos de fabricación mucho más eficaces, y que hasta hoy en día solamente han sido superados por modernas aplicaciones, pero que siguen basándose en el concepto básico de la soldadura al arco con electrodo auto protegido. Figura No. 1. Diagrama esquemático del proceso de soldadura 1-. Electrodo 2-. Atmosfera de protección 3-. Escoria 4-. Metal base 5-. Metal fundido del núcleo del electrodo 6-. Deposito de soldadura o cordón de soldadura El Proceso Consiste en la utilización de un electro con un determinado recubrimiento, según sea las características específicas, y que describiremos brevemente enseguida. A través del mismo se hace circular un determinado tipo de corriente eléctrica, ya sea esta de tipo alterna o directa. Se establece un corto circuito entre el electrodo y el material base que se desea soldar o unir, este arco eléctrico puede alcanzar temperaturas del orden de los 5500 ºC, depositándose el núcleo del electrodo fundido al material que se está soldando, de paso se genera mediante la combustión del recubrimiento, una atmosfera que permite la protección del proceso, esta protección se circunscribe a evitar la penetración de humedad y posibles elementos contaminantes. También se produce una escoria que recubre el cordón de soldadura generado. Lo anterior como podemos observar en la grafica 1.

En la grafica 2 se observa un operario de soldadura realizando el proceso. Puede notarse que se equipo de trabajo especial, el cual describiremos adelante. Figura No. 2. Metalización Fuente: METALIZACIÓN, SERVICIOS Y REPRESENTACIONES. Descargado de: http://www.metalizacion.com.mx/ El equipo Podemos observar en la figura 3 que el equipo es relativamente sencillo, y se compone básicamente de una fuente de poder, porta electrodo, y cable de fuerza. En la figura 4 vemos un equipo real y que puede comprarse en el mercado local. Para ver sus especificaciones, pueden accesar a la dirección indicada. Figura No. 3. Equipo Básico de Soldadura

Figura No. 4. Equipo de soldadura Fuente: INFRA. Descargado de: http://www.infra.com.mx/infrasoldadura/electrica/soldadoras/e_reve stido/th250.htm

El electrodo Como ya hemos visto, para poder realizar este proceso de soldadura al arco con electrodo recubierto, se dispone de una gran diversidad de tipos de electrodos, cada uno de ellos se selecciona en base al material de que está constituido su núcleo, así como por su tipo de recubrimiento y además por el diámetro del electrodo. La AWS. (Amercian Welding Societi) ha normalizado su diseño y utilización. Para efectos de identificación se utiliza las siguientes siglas. Como podemos ver en la figura 5. Esta identificación aparece en la parte superior de cada electrodo. Como una aclaración: diremos que la sigla de posiciones, se refiere a la posición en la que se coloca el electro a la hora de estar ejecutando el cordón de soldadura.

Soldadura por resistencia: En la soldadura por resistencia o presión las piezas de metal que van a unirse son presionadas juntas por los electrodos de la máquina soldadora de manera que hagan un buen contacto eléctrico. Entonces se pasa la corriente eléctrica a través de ellos, se los calienta hasta que empiecen a derretir en el punto donde están en contacto El metal fundido de las dos piezas fluye y las piezas se unen; entonces la corriente se apaga y el metal fundido se solidifica, formando una conexión metálica sólida entre las dos piezas. 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: Q = 0,24 x I2 x R x. t Siendo: Q = calor (en calorías). I = intensidad de corriente eléctrica (en amperios). R = resistencia (en ohms) al paso de la corriente eléctrica. t = tiempo (en segundos).

TIPOS DE SOLDADURA A RESISTENCIA. SOLDADURA POR PUNTO: Es un método de soldadura por resistencia que se basa en presión y temperatura, en el que se calienta una parte de las piezas a soldar por corriente eléctrica a temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una presión entre las mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas, aplicable normalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor. El soldeo por puntos es el más común y simple de los procedimientos de soldadura por resistencia. Los materiales bases se deben disponer solapados entre electrodos, que se encargan de aplicar secuencialmente la presión y la corriente correspondiente al ciclo produciendo uno o varios puntos de soldadura. 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 automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, heladeras), 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.

SOLDADURA POR ROLDANAS: Los electrodos suelen ser de aleación de cobre y aplican una fuerza constante a las superficies a unir a una velocidad controlada. La corriente de soldadura es normalmente emitida en impulsos para dar una serie de puntos discretos, pero puede ser continua para ciertas aplicaciones de alta velocidad donde las diferencias de otro modo podrían producir problemas. 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.

Los electrodos suelen ser de aleación de cobre y aplican una fuerza constante a las superficies a unir a una velocidad controlada. La corriente de soldadura es normalmente emitida en impulsos para dar una serie de puntos discretos, pero puede ser continua para ciertas aplicaciones de alta velocidad donde las diferencias de otro modo podrían producir problemas. Esta corriente de soldadura se puede aplicar cuando los electrodos están en movimiento o una vez están parados.

SOLDADURA A TOPE: Cuando en la unión de dos piezas toda la superficie en contacto entre ellas forma parte de la soldadura le llamamos soldadura a tope. Este tipo de soldadura tiene que cumplir el objetivo común de todos los procesos a soldar por resistencia. Llevar a las superficies a soldar hasta la temperatura de fusión y forja y aplicarles la presión de forja necesaria entre ellas según la sección a soldar. Se emplea principalmente para unir en prolongación o en Angulo perfiles laminados. Chapas, tubos y piezas especiales con secciones soldadas de hasta 12000 mm2 y compite con ventajas con otros procedimientos alternativos son más económicos y su presencia en el mercado está disminuyendo salvo para aplicaciones especificas. 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 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.

Soldadura con oxígeno y gas combustible: La soldadura con oxígeno y gas combustible, SOGC (en inglés oxyfuel gas welding, OFW}; es el término que se usa para describir el grupo de operaciones de fusión durante las cuales se queman diferentes combustibles mezclados con oxígeno para ejecutar la soldadura. Los procesos de soldadura con oxígeno y gas combustible emplean varios tipos de gases, los cuales representan la principal diferencia entre los procesos de este grupo. El oxígeno y el gas combustible también se usan normalmente en sopletes de corte para separar placas metálicas y otras partes. El proceso mas importante de soldadura con oxígeno y gas combustible es la soldadura con oxiacetileno. Soldadura con oxiacetileno La soldadura con oxiacetileno, OAW (en inglés oxyacetylene welding, OAW), es un proceso de soldadura por fusión realizado mediante una flama de alta temperatura a partir de la combustión del acetileno y el oxígeno. La flama se dirige mediante un soplete de soldadura. En ocasiones se agrega un metal de aporte y se llega a aplicar presión entre las superficies de las partes que hacen contacto. La figura 4.32 muestra una operación de soldadura con oxiacetileno común. Cuando se usa metal de aporte, normalmente está en forma de varillas de 90 cm de longitud con diámetros que van desde 1.6 mm hasta 9.5 mm. La composición del aporte debe ser similar a la de los metales base. Con frecuencia se recubre el aporte con un fundente, lo cual ayuda a limpiar las superficies, evita la oxidación y se produce una mejor unión soldada. El acetileno (C2H2) es el combustible más popular entre el grupo de OFW porque soporta temperaturas más altas que cualquiera de los otros, hasta de 3480 oC. La flama en la soldadura con oxiacetileno se produce mediante la reacción química del acetileno y el oxígeno en dos etapas. La primera etapa se define mediante la reacción: C2H2 + 02 —> 2CO + H2 + calor 4.10a

de la cual sus dos productos son combustibles, lo que conduce a la reacción de la segunda etapa: 2C0 + H2 + 1.502 —> 2C 02 + H2O + calor 4.10b Las dos etapas de la combustión son visibles en la flama de oxiacetileno que emite el soplete. Cuando la mezcla de acetileno y oxigeno está en la razón 1:1, como se describe en las fórmulas de reacción química, la flama resultante es similar a la de la figura 4.33, y se denomina una flama neutral. La reacción de la primera etapa se aprecia como el cono interno de la flama (que tiene un color blanco brillante), en tanto que la reacción de la segunda etapa se exhibe en la cubierta externa (que casi no tiene color, pero posee matices que van del azul al naranja). La temperatura máxima se alcanza en la punta del cono interno; las temperaturas de la segunda etapa son, de algún modo, menores que las del cono interno. Durante la soldadura, la cubierta externa se extiende y protege de la atmósfera circundante las superficies de trabajo que se unen. El calor total liberado durante las dos etapas de la combustión es de 55 x 106 J/m3 de acetileno. Sin embargo, debido a la distribución de la temperatura en la flama, la forma en la que ésta se extiende sobre la superficie de trabajo y se pierde en el aire, así como las densidades de energía y las eficiencias de transferencia de calor en la soldadura con oxiacetileno son relativamente bajas: f1 = 0.10 a 0.30 EJEMPLO 4.5 Generación de calor en la soldadura con oxiacetileno Un soplete de oxiacetileno proporciona 0.3m3 de acetileno por hora y una razón igual de volumen de oxígeno para una operación de soldadura con oxiacetileno sobre acero de 5mm.. El calor generado mediante combustión se transfiere a la superficie de trabajo con una eficiencia f1 = 0.25. Si se concentra el 75% del calor de la flama en un área circular sobre la superficie de trabajo que tiene un diámetro de 10 mm. Encuentre: a) la razón de calor liberado durante la combustión, b) la razón de calor transferido a la superficie de trabajo y c) la densidad de energía promedio en el área circular. Solución: a) La razón de calor generado por el soplete es el producto de la razón de volumen de acetileno por el calor de combustión: HR = (0.3 pies3/hr.) (55*106J/mm3)= 4583.333 J/s.

b) Con una eficiencia de transferencia de calor f1 = 0.25 la cantidad de calor que recibe la superficie de trabajo es: b) Con una eficiencia de transferencia de calor f1 = 0.25 la cantidad de calor que recibe la superficie de trabajo es: c) El área del círculo en la cual se concentra el 75 %, de calor de la flama es: La densidad de energía en el círculo se encuentra al dividir el calor disponible por el área del círculo como observamos: La combinación del acetileno con el oxígeno es muy flamable y por tanto, el ambiente en el que se realiza la OAW es peligroso. Algunos de los peligros se relacionan específicamente con el acetileno. El C2H2 puro es un gas inodoro e incoloro. Por razones de seguridad, el acetileno comercial se procesa para que contenga un olor característico de ajo. Una limitación física del gas es su inestabilidad a presiones superiores alrededor de 1 atm. Por esta razón, los cilindros de almacenamiento de acetileno se empacan con un material poroso (tal como asbesto, madera de balsa y otros materiales) saturado con acetona (CH3COCH3). El acetileno se disuelve en acetona líquida; de hecho, la acetona disuelve alrededor de 25 veces su propio volumen en acetileno, lo que proporciona un medio relativamente seguro de almacenar este gas para soldadura. Algunas otras precauciones de seguridad en la soldadura con oxiacetileno incluyen protección para los ojos y la piel del soldador (lentes, guantes y ropas de protección), las cuerdas de los tornillos en los cilindros y mangueras de acetileno y oxígeno son distintas de las estándares, para evitar la conexión accidental de los gases incorrectos, y también es fundamental un mantenimiento adecuado del equipo. La soldadura con oxiacetileno usa equipo relativamente barato y portátil. Por tanto, es un proceso económico y versátil, conveniente para producción en bajas cantidades y trabajos de reparación. Rara vez se usa para soldar materia prima de láminas y placas más gruesas de 6.4 mm debido a las: ventajas de la soldadura con arco eléctrico en tales aplicaciones. Aunque la OAW puede mecanizarse, con frecuencia se ejecuta en forma manual y, por esta causa, depende de la habilidad del soldador producir una unión soldada de alta calidad.

Gases alternativos para la soldadura con oxígeno y gas combustible

comúnmente se limitan a la soldadura de láminas metálicas y metales con bajas temperaturas de fusión y soldadura fuerte. Además, algunos usuarios prefieren estos gases alternativos por razones de seguridad TABLA 4.7 Gases usados en la soldadura y corte con oxígeno y gas combustible, con temperaturas de flama y calores de combustión

a. Se comparan las temperaturas neutrales de flama, dado que esta es al flama que se usaría más comúnmente para soldadura.

b. MAPP es la abreviatura comercial para el metilacetileno-propadieno. c. El propileno se usa principalmente en el corte con flama.

El combustible que compite más estrechamente con el acetileno por la temperatura a la que arde y el valor de calentamiento es el metilacetileno y propadieno. Es un combustible desarrollado por la compañía Dow Chemical y su nombre comercial es MAPP (agradecemos a Dow que lo haya abreviado). El MAPP (C3H4) tiene características de calentamiento similares a las del acetileno y puede almacenarse bajo presión como un líquido, con lo que se evitan los problemas de almacenamiento especial asociados con el C2H2. Cuando se quema hidrógeno con oxígeno como combustible, el proceso se denomina soldadura de oxihidrógeno, SO (en inglés oxyhidrogen welding, OMW). Como se muestra en la tabla 4.7, la temperatura de la OMW es menor a la que se obtiene en la soldadura con oxiacetileno. Además, el color de la flama no se ve afectado por diferencias en la mezcla de hidrógeno y oxígeno, por tanto es más difícil que el soldador ajuste el soplete. Otros combustibles utilizados en la OFW incluyen el propano y el gas natural. El propano (C3H8) se asocia más estrechamente con operaciones de soldadura fuerte, soldadura blanda

y de corte que con la soldadura por fusión. El gas natural está formado principalmente de etano (C2H6) y metano (CH4). Cuando se mezcla con oxígeno produce una flama de alta temperatura, por esa causa se ha vuelto más común en talleres pequeños para soldadura por fusión. Soldadura por gas a presión Este es un proceso especial de la soldadura con oxígeno gas combustible (OFW), se distingue más por el tipo de aplicación que por el gas combustible. La soldadura con gas a presión, SGP (en inglés pressure gas welding, PGW), es un proceso de soldadura por fusión, mediante el cual se obtiene la coalescencia sobre todas las superficies de contacto de las dos partes, calentándolas con una mezcla de combustible apropiada (por lo general gas de oxiacetileno) y después aplicando presión para unir las superficies. La figura 4.34 muestra una aplicación común. Las partes se calientan hasta que empieza la fusión en las superficies. Después se retira el soplete de calentamiento, se oprimen las partes una contra la otra y se sostienen a presiones altas mientras ocurre la solidificación. En la PGW no se usa metal de relleno.

Es un grupo de operaciones de fusión durante las cuales se quema diferentes combustibles mezclados con oxigeno para ejecutar la soldadura. Los procesos de soldadura con oxigeno y gas combustible emplean varios tipos de gases, los cuales representan la principal diferencia entre los procesos de este grupo. El oxigeno y el gas combustible también se usa normalmente en sopletes de corte para separar placas metálicas y otras partes. El proceso más importante de soldadura con oxigeno y gas combustible es la soldadura con oxiacetileno.

La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura de fusión desarrollados

que demostraron ser aplicables a una extensa variedad de materiales y aleaciones. Durante

muchos años fue el método más útil para soldar metales no ferrosos. Sigue siendo un

proceso versátil e importante pero su uso se ha restringido ampliamente a soldadura

de chapa metálica, cobre y aluminio. El equipo de soldadura a gas puede emplearse también

para la soldadura fuerte, blanda y corte de acero.

Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros, o algún

suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo de una tubería de goma

hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases es regulado por medio de válvulas de

control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una boquilla. El caudal máximo de flujo de

gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la combustión de dicha mezcla por

medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por fricción) y la llama

resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones

dezinc, estaño, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a

soldar y es suministrado por el operador del soplete.

Las características térmicas de diversos gases combustibles se indican en la siguiente tabla:

El valor de una mezcla de gas combustible para el calentamiento depende de la temperatura

de la llama y la intensidad de la combustión.

En la práctica, esta soldadura es comúnmente usada con acetileno y oxígeno. El aspecto de

la llama resultado de esta combustión se muestra a continuación:

En el cono interno el acetileno, al ser oxidado, se transforma en hidrógeno y monóxido de

carbono según la siguiente reacción:

→

En la parte externa de la flama estos gases se combinan con el oxígeno de la atmósfera para

formar dióxido de carbono y vapor de agua. Para obtener una flama neutra, las escalas del

volumen del flujo de acetileno y de oxígeno son ajustadas hasta que el cono interno alcanza

su tamaño máximo con una frontera claramente definida. La composición de la envoltura

carece entonces de reacción a acero de bajo contenido de carbono. Si se suministra oxígeno

en dosis excesivas, el cono interno se hace más pequeño y puntiagudo y la flama resultante

descarburará el acero. Por otra parte, un exceso de acetileno hace que el cono desarrolle una

envoltura exterior en forma de pluma (como la de las aves) y la flama será carburante.

Para acero de alto contenido de carbono y en el tratamiento de superficies duras se utiliza

flama carburante, esto con el fin de evitar la descarburización y producir un depósito de

fundición de alto contenido de carbono en la superficie, que permitirá el enlace de la

aleación de superficie sin dilución excesiva. Es especialmente importante no soldar aceros

austeníticos inoxidables con una flama carburante ya que dará lugar a una subida de

carbono, en consecuencia, corrosión integranular.

Soldadura con oxígeno y gas combustible (OFW). Estos procesos de unión usan un gas de oxígeno combustible, tal como una mezcla de oxígeno y acetileno, para producir una flama caliente para fundir la base metálica y el metal de relleno, en caso de que se utilice alguno.

Soldadura fuerte:

La soldadura fuerte constituye una versátil técnica de unión. Se utiliza para unir la mayoría de los metales y aleaciones de uso más frecuente en metalurgia.

Es una técnica de unión térmica en la que un metal de aportación fundido penetra al interior de un huelgo capilar comprendido entre los metales a unir. Los metales de aportación para soldadura fuerte tienen una temperatura de fusión superior a 450 ˚C, pero siempre inferior a la de los metales que van a unirse.

Propiedades de una unión correcta por soldadura fuerte:

Fuerte y dúctil. – Las uniones por soldadura fuerte son, como mínimo, tan fuertes como los propios metales principales que se han unido y soportarán las más difíciles condiciones de trabajo.

Estanquidad a las fugas:- Los procedimientos seguidos para la soldadura fuerte resultan en uniones estancas que se utilizan extensamente en instalaciones de tuberías de gas y de líquidos.

Conductividad eléctrica:- Las uniones por soldadura fuerte presentan una buena conductividad eléctrica y se utilizan en aplicaciones en las que esta propiedad es importante.

Aspecto de la unión:- Las uniones por soldadura fuerte presentan cordones limpios y lisos.

Algunas características de la soldadura fuerte

Una de las más notables características de la soldadura fuerte es su capacidad para unir metales diferentes y componentes de masas y tamaños desiguales.

La soldadura fuerte es capaz, además, de unir carburo de tungsteno, cerámicas y materiales no metálicos similares.

La soldadura fuerte correcta de la plata se efectúa a temperaturas relativamente bajas (600 ˚C a 900 ˚C). A diferencia de la soldadura convencional, los materiales principales no se funden.

La técnica de soldadura fuerte

Las uniones por soldadura fuerte pueden realizarse siguiendo una amplia serie de métodos de calentamiento.

Los preparativos de la soldadura fuerte son sencillos y pueden lograrse buenos resultados si se observan y cumplen las técnicas correctas.

La soldadura fuerte constituye una técnica económica de unión que sirve tanto para unir pequeños números de componentes como su producción en masa.

Un gran número de los procesos de soldadura fuerte pueden automatizarse, lo que facilita la fiabilidad y el control, así como la reducción de los costes.

Procesos de unión térmica: El ámbito natural de la soldadura fuerte

La soldadura fuerte y la soldadura blanda Se trata de técnicas de unión térmica en las que el metal de aportación fundido se filtra al huelgo capilar comprendido entre dos superficies casantes que encajan en muy alto grado. Por definición:- Se denomina soldadura blanda la unión a temperaturas inferiores a 450 ˚C y soldadura fuerte la que se efectúa a temperaturas superiores a 450 ˚C. Ambas técnicas tienen lugar por debajo de la temperatura de fusión de los metales a unir.

Soldadura fuerte de la plata Un tipo de soldadura fuerte en la que se utilizan metales de aportación con contenido de plata y cuya temperatura de fusión está comprendida entre 600 ̊ C y 900 ˚C. ‘Soldadura de la plata / soldadura dura’ son términos sinónimos al de soldadura fuerte de la plata.

Soldadura por fusión Se trata de una técnica de unión térmica en la que las superficies casantes se ablandan o licuan por aplicación de calor o presión o ambas cosas. Puede o no añadirse un metal de aportación de composición similar a la del metal principal.

Soldadura de latón o de bronce Una técnica de unión térmica en la que se utiliza un soplete y metal de aportación cuya temperatura de fusión es inferior a la de los metales principales. Esta técnica utiliza metales de aportación con contenido de cobre que se funden a temperaturas superiores a los 850 ˚C y no depende de la atracción capilar.

Proyectos típicos de unión para soldadura fuerte en contraposición a la soldadura convencional (soldeo) Se indican seguidamente proyectos típicos de unión para componentes de soldadura fuerte y de soldeo.

Proyecto para soldadura fuerte

Proyecto para soldeo

Términos conexos a la técnica de soldadura fuerte y a los metales de aportación para la misma.

Aleación de soldadura fuerte / metal de aportación Un metal de aportación que se funde a temperaturas superiores a los 450 ˚C pero inferiores a las de los metales a unir.

Fundente Un compuesto químico aplicado a los metales principales para protegerlos de la formación de óxido durante el calentamiento y para fomentar el flujo y la humectación del metal de aportación de soldadura fuerte.

Metales principales Los materiales a unir por soldadura fuerte.

Humectación Una vez fundida, la aleación de soldadura fuerte fluye por los metales principales y se adhiere a ellos.

Huelgos de unión La separación entre los metales principales a unir con el metal de aportación de soldadura fuerte.

Atracción capilar La fuerza que atrae al metal de aportación de la soldadura fuerte al interior del huelgo de la unión.

Temperatura de solidificación La más alta temperatura a la que un metal de aportación se solidifica totalmente.

Temperatura de licuación La temperatura más baja a la que un metal de aportación se licua totalmente.

Gama de temperaturas de fusión La gama de temperaturas a las que se funden los metales de aportación.

Eutéctico Se denomina aleación eutéctica una aleación (metal de aportación) con un único punto de fusión y no con una gama de temperaturas de fusión.

Términos conexos a los problemas metalúrgicos en las uniones de soldadura fuerte

Temperatura de licuación Cuando un metal de aportación para soldadura fuerte con una amplia gama de temperaturas de fusión se calienta lentamente, la fase con la temperatura de fusión más baja es la primera en fluir. El material que queda tiene una composición diferente y una temperatura de fusión superior. No fluirá fácilmente. La consecuencia de la licuación es una unión poco segura y de mal aspecto.

Desgalvanización Un tipo de corrosión galvánica generalmente asociada con la aleación de latón de dos fases, en la que la fase rica en cinc sale del latón selectivamente por lixiviación, dejando una matriz esponjosa que es la fase rica en cobre. Esto puede ocurrir si la unión por soldadura fuerte queda expuesta a sal o agua marina.

Penetración intergranular El níquel y las aleaciones de níquel tienen tendencia a resquebrajarse durante la soldadura fuerte con metales de aportación que contienen plata. El agrietamiento se denomina penetración intergranular o por esfuerzos. Por lo general el agrietamiento sigue la línea de división granular cuando los componentes se someten a grandes esfuerzos del material o a técnicas de soldadura fuerte.

Corrosión de las fisuras en las superficies a soldar Cuando la unión de componentes de acero inoxidable por soldadura fuerte de la plata queda expuesta al agua o a la humedad durante su servicio, podrá fallar como consecuencia de un tipo específico de corrosión de las fisuras que se produce en las superficies a soldar a lo

largo de las superficies de unión entre el acero inoxidable y el metal de aportación de la soldadura fuerte.

Soldadura blanda: La soldadura blanda (“soldering”) es el proceso de unión de dos piezas mediante calor y un material de aportación que se funde a una temperatura por debajo de los 427 ºC (800 ºF) y por debajo del punto de fusión de las piezas a ser soldadas. El material de aportación utilizado en soldadura blanda varía en función del material de las piezas a unir. Las aleaciones que más se utilizan son de estaño-plomo, estaño-plata, estaño-zinc. El objetivo de este proceso de soldadura entre piezas de iguales o distintos materiales, es crear una unión permanente de alta resistencia, simplificar la operación mecánica y adoptar técnicas de producción sencilla, siempre compatible con las exigencias de la producción en cadena entre otros. Existen distintos métodos para realizar la soldadura blanda por ejemplo el soplete, resistencia eléctrica, ultrasonidos o por inducción entre otros. La soldadura blanda realizada por inducción presenta una serie de ventajas frente a estos otros métodos. Ventajas de soldadura blanda por inducción: Mayor eficiencia del proceso Calor rápido y localizado Control de temperatura Ahorro de energía La oxidación es menor Creación de juntas limpias, precisas y controlables Tecnología no contaminante, limpia y segura Conservación de recubrimientos de los materiales base El proceso elimina la deformación y otros cambios no deseados metalúrgicos en

diferentes regiones de las piezas a soldar Industrias relacionadas que utilizan este proceso son menaje, aplicaciones industriales, petróleo y gas y energías renovables.

Soldar, tecnológicamente hablando, es unir sólidamente dos piezas metálicas, fundiendo su material en el punto de unión, o mediante alguna sustancia igual o parecida a ellas. Las soldaduras pueden ser duras o blandas: entre las soldaduras duras se encuentran la soldadura eléctrica por arco, la soldadura eléctrica por puntos, la soldadura oxiacetilénica, etc. Entre las soldaduras blandas, es decir, las que funden a menos de 200 ºC, se encuentra la soldadura con estaño, que es la que nos interesa para su aplicación en Electrónica.

CARACTERÍSTICAS DE LA SOLDADURA DE ESTAÑO

La soldadura con estaño consiste en unir dos fragmentos de metal (habitualmente cobre, latón o hierro) por medio de un metal de aportación (habitualmente estaño) con el fin de procurar una continuidad eléctrica entre los metales que se van a unir. Esta unión debe ofrecer la menor resistencia posible al paso de la corriente eléctrica; para ello, la soldadura debe cumplir una serie de normas con el fin de conseguir una unión eléctrica óptima. Un factor fundamental es la calidad del estaño: éste debe tener una mezcla de 60-40, es decir, una aleación de 60% de estaño y 40% de plomo; se elige esta aleación por la siguiente razon: El estaño puro funde a 232 ºC y el plomo puro funde a 327 ºC; sin embargo una aleación de estos dos metales funde a una temperatura mucho menor, concretamente la proporción citada de 60-40 funde a una temperatura de 190 ºC. Otro agente de primordial importancia es la limpieza: para realizar una buena soldadura, los metales que se van a soldar deberán estar totalmente limpios de suciedad, grasa, óxido, etc. Para su limpieza existen diversos métodos, pero el más cómodo y limpio es el del estaño con alma de resina; se trata de un hilo de estaño suministrada en carretes, en cuyo interior se ha dispuesto uno o varios hilos de resina (Figura 6.1); esta resina, al fundirse con el calor del soldador, será la encargada de desoxidar y desengrasar los metales, facilitando enormemente la labor de soldadura con estaño.

Figura 6.1

Figura 6.2.a

CARACTERÍSTICAS DEL SOLDADOR.

El soldador utilizado en electrónica deberá ser de los denominados tipos lapicero; reciben este nombre porque para utilizarlos se toman con la mano como si se tratara de un lapicero. En la figura 6.2.a se muestra el despiece de un soldador de lapicero de los más utilizados en electrónica. En 6.2.b se ven los nombres de las partes que lo forman y en la figura 6.2.c se muestran varios tipos de puntas para soldadores de lapicero. La potencia del soldador no deberá ser mayor de 40 vatios (pues se podrían deteriorar los materiales o los componentes que se van a soldar) ni menor de 20 vatios (pues en algunos casos no

Figura 6.2.b

Figura 6.2.c

se conseguiría una buena soldadura). La tensión de funcionamiento deberá ser la disponible en el lugar utilizado, normalmente será 220 voltios. El cable de conexión a red será resistente y, a ser posible, con funda ignífuga (sin posibilidad de quemarse). Existen diversos tipos de puntas aptas para electrónica; la más conveniente es la punta fina o, en su defecto, la punta plana. Hay en el mercado puntas de larga duración; éstas se deben limpiar

con cuidado y no limarlas ni lijarlas, pues se eliminarían las capas de protección. En la figura 6.2.d se muestra una punta de este tipo, indicando las capas protectoras aplicadas. El

Figura 6.2.d

Soldador, sin llegar a ser una herramienta peligrosa, sí es preciso utilizarlo observando gran precaución, puesto que alcanza altas temperaturas y puede producir quemaduras a ciertos materiales o, lo que es peor, a los tejidos humanos.

CARACTERÍSTICAS DE UNA BUENA SOLDADURA.

Aunque para conseguir efectuar una buena soldadura lo mejor es la experiencia, para comenzar podrían seguirse los siguientes pasos:

Comprobar que el soldador ha adquirido la temperatura adecuada acercando el hilo de estaño a la punta: si aquél se funde con facilidad, el soldador está dispuesto para su utilización.

Preparar los elementos o piezas que se quieran soldar. Acercar la punta del soldador a la unión de ambas piezas, con el fin de caldearlas;

mantenerlo así durante unos segundos. Es conveniente que la punta del soldador tenga un poco de estaño, pues se facilita la transmisión de calor.

Transcurrido ese tiempo, acercar el hilo de estaño a la zona de contacto del soldador con las piezas que se van a soldar, comprobando que el estaño se funde y se reparte uniformemente por las zonas caldeadas.

Cuando se crea que es suficiente el estaño aportado, retirarlo, manteniendo el soldador unos segundos.

Transcurridos dos o tres segundos, retirar el soldador sin mover las piezas soldadas. Mantener las piezas inmovilizadas hasta que el estaño se haya enfriado y

solidificado; nunca se soplará la soldadura, pues sólo se conseguiría un enfriamiento prematuro que daría como resultado una soldadura fría, mate y, en definitiva, defectuosa.

Comprobar que la soldadura queda brillante, sin poros y cóncava. En caso de que cualquiera de estas condiciones no se cumplieran, limpiar de estaño las piezas y volver a comenzar el proceso.

En la figura 6.3 se pueden ver diferentes tipos de soldadura para diversas piezas: a la izquierda se han dibujado varias soldaduras correctas y a la derecha, varias incorrectas.

Figura 6.3

Soldadura por fricción: La soldadura por fricción es un proceso de fase total de penetración sólida, el cual puede ser implementado en la unión de laminas de metal (hasta ahora principalmente para aluminio) sin llegar a su punto de fusión. La soldadura por fricción, un cilindro de sección plana y un rotor perfilado, son suavemente aproximados a las áreas a juntar las cuales son enfrentadas de tope. Las partes tienen que ser aseguradas a una mesa de respaldo para evitar que sean separadas por la fuerza a la que son sometidas. El calor de la fricción entre el cilindro rotatorio de alta resistencia al desgaste y las piezas a ser soldadas causan que los materiales se suavicen sin llegar al punto de fusión permitiendo al cilindro rotatorio seguir la línea de soldadura a través de las piezas a trabajar. El material plastificado es transferido al riel de borde del cilindro y forjado por el contacto directo del soporte y el rotor perfilado. En el proceso de enfriamiento, el proceso deja a su paso un cordón de fase sólida entre las dos piezas.

La soldadura por fricción puede ser usada para unir láminas de aluminio y planchas sin la necesidad de usar material de aporte o ningún tipo de gases y materiales de un espesor de 1.6 hasta 30 mm pueden ser soldados con total penetración, sin porosidad o evasiones internas. Soldaduras altamente integrales y de muy baja distorsión pueden ser logradas con éxito en la mayoría de las aleaciones de aluminio, incluyendo aquellas consideradas “difíciles de soldar” con las técnicas regulares. La soldadura por fricción es un proceso de fase total de penetración sólida, el cual puede ser implementado en la unión de laminas de metal (hasta ahora principalmente para aluminio) sin llegar a su punto de fusión. "FSW" , la soldadura por fricción, un cilindro de sección plana y un rotor perfilado, son suavemente aproximados a las áreas a juntar las cuales son enfrentadas de tope. Las partes tienen que ser aseguradas a una mesa de respaldo para evitar que sean separadas por la fuerza a la que son sometidas. El calor de la fricción entre el cilindro rotatorio de alta resistencia al desgaste y las piezas a ser soldadas causan que los materiales se suavicen sin llegar al punto de fusión permitiendo al cilindro rotatorio seguir la línea de soldadura a través de las piezas a trabajar. El material pastificado es transferido al riel de borde del cilindro y forjado por el contacto directo del soporte y el rotor perfilado. En el proceso de enfriamiento, el proceso deja a su paso un cordón de fase sólida entre las dos piezas. La soldadura por fricción puede ser usada para unir laminas de aluminio y planchas sin la necesidad de usar material de aporte o ningún tipo de gases y materiales de un espesor de 1.6 hasta 30 mm pueden ser soldados con total penetración, sin porosidad o evasiones internas. Soldaduras altamente integrales y de muy baja distorsión pueden ser logradas con éxito en la mayoría de las aleaciones de aluminio, incluyendo aquellas consideradas "difíciles de soldar" con las técnicas regulares. Entre los materiales que han sido soldados exitosamente con Fricción hasta la actualidad se incluye una gran variedad de aleaciones de aluminio (las series 2xxx, 5xxx, 7xxxx, 8xxx) y las aleaciones Al-Li son las más recientes, la soldadura por fricción también ha demostrado ser efectiva en la unión de Plomo, Cobre, Magnesio y hasta aleaciones de Titanio

Soldadura ultrasónica: La soldadura ultrasónica es un proceso relativamente nuevo. Consiste en una máquina con punta de base plana, se colocan los materiales uno encima de otro y después se baja la punta de la máquina, esta emite una onda ultrasónica que mueve las moléculas de ambos materiales provocando que estas se fundan. Los parámetros deben de ser ajustados cada vez que se altera en espesor de pared de los materiales a fundir. Una ejemplo de su uso en la industria es la de soldar cables a terminales. Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusión, sino que se sueldan mediante la aplicación de presión y vibraciones mecánicas de alta frecuencia, las vibraciones mecánicas usadas durante la soldadura ultrasónica de metales se introducen en sentido horizontal. Durante la soldadura ultrasónica de metales, un proceso complejo que se activa participación de las fuerzas estáticas, fuerzas de cizallamiento oscilante y un aumento de la temperatura moderada en el área de soldadura. La magnitud de estos factores depende del grosor de las piezas, su estructura de superficie, y sus propiedades mecánicas. Las piezas se colocan entre un elemento de la máquina fija, es decir, el yunque y el sonotrodo, que oscila horizontalmente durante el proceso de soldadura a alta frecuencia (normalmente 20 o 35 o 40 kHz). Cuando se une materiales por medio de soldadura ultrasónica, a las partes a ser unidas se les aplican simultáneamente una fuerza estática, la cual mantiene en posición las piezas y facilita la unión, y una fuerza dinámica (vibración ultrasónica), la cual genera la fricción que produce el calor necesario para “soldar” los materiales a unir. Este procedimiento es usado en las industrias tanto para unir plásticos Soldadura Ultrasónica de Metales Mientras que en la unión ultrasónica de plásticos las vibraciones de alta frecuencia son usadas para incrementar la temperatura y así lograr la plastificación del material; la unión ultrasónica de metales es un proceso completamente diferente: las vibraciones mecánicas son introducidas horizontalmente, las partes a ser

soldadas no son calentadas hasta el punto de fusión, sino que son conectadas gracias a la planificación de presión y vibraciones mecánicas de alta frecuencia. Durante la soldadura ultrasónica de metales, un proceso completo es iniciado el cual involucra fuerzas estáticas, fuerzas cortantes de oscilación y un moderado incremento de temperaturas en el área a soldar. La magnitud de estos factores depende del grosor de las piezas a unir, de su estructura superficial y de sus propiedades mecánicas. Las piezas de trabajo son localizados entre una pieza fija, esto es, él yunque, y el dispositivo generador de las vibraciones ultrasónicas denominado “Sonotrode” o “horn” El Sonotrode y el yunque tienen superficies ásperas o tienen generalmente superficies fresadas con estrías cruzadas para apretar las piezas que se ensamblaran y prevenir deslizamientos indeseables. Se aplica presión estática perpendicularmente a la interfaz a soldar. Luego se sobrepone la fuerza La soldadura ultrasónica del metal es local y limitada a las fuerzas de corte y al desplazamiento de las capas intermedias. Sin embargo, una fusión no ocurre si la fuerza de presión, la magnitud y el tiempo de la soldadura son ajustados correctamente. La temperatura máxima obtenida depende de los ajustes que le hagan a los controles del equipo de soldadura. La soldadura ultrasónica de metales no produce una adhesión superficial en los metales. Se ha probado que las uniones son sólidas, homogéneas y duraderas. Si, por ejemplo, una hoja de aluminio fina se suelda ultrasónicamente a una hoja de cobre fina, puede ser observada fácilmente que después de cierto tiempo de soldado, las partículas de cobre aparecen en la cara opuesta a la unión de la hoja de aluminio, al tiempo que las partículas de aluminio aparecen en la cara opuesta a la unión de la hoja de cobre. Esto muestra que los materiales se han penetrado uno a otro, siendo este proceso conocido como difusión. Este proceso ocurre dentro de fracciones de segundo.

Ventajas y limitaciones Ventajas: La soldadura ultrasónica de metales une muchas combinaciones de metales

disimiles, como cobre con aluminio. Los tiempos usuales es alta y uniforme. Las ligas son normalmente más fuertes que

las juntas hechas con soldadura o por resistencia. No hay efectos adversos al ambiente. Necesidad moderada de habilidad y entrenamiento del operador para producir

uniones de lata calidad uniforme. La soldadura ultrasónica de metales no utiliza consumibles potencialmente

peligrosos, como soldadura o fundente. No hay acumulación de calentamiento ni fusión de modo que no se provoca

fragilización ni zonas afectadas por el calor. La conductividad eléctrica es normalmente superior que la obtenida con conexiones

trenzadas o soldadas. Cantidades moderadas de oxidación o contaminación superficial no afectan la

cantidad de la conexión. Limitaciones: La soldadura ultrasónica de metales se restringe a soldadura de solapa; no puede

hacer soldaduras de cordón. Sólo se pueden soldar piezas con espesores menores a 3mm. Sólo puede unir superficies planas o con curvatura mínima. Excepto para unir

alambres. No es adecuada para unir partes estañadas. El costo de capital es usualmente mayor que para el de soldadura ordinaria.

Soldadura por difusión: La soldadura por difusión, puede considerarse una extensión del proceso de soldadura por presión a temperatura elevada y larga duración. Es un proceso en estado sólido obtenido mediante la aplicación de calor y presión en medio de una atmósfera controlada con un tiempo lo suficientemente necesario para que ocurra la difusión o coalescencia. Dicha coalescencia se lleva a cabo mediante una difusión en estado sólido. El proceso de difusión es utilizado para unir metales de misma o diferente composición, para la obtención de difusión con metales de diferente composición se suele introducir con frecuencia entre los metales a unir una pequeña capa de relleno como por ejemplo níquel, para promover la difusión de los dos metales base.

La soldadura por difusión es un proceso de soldadura que utiliza las propiedades de limpieza (reducción) del hidrógeno de alta pureza para mejorar las características de flujo de la aleación de soldadura fuerte. La atmósfera de hidrógeno reduce los óxidos de la superficie del material de base, permitiendo que la aleación de soldadura fuerte fluya (húmeda) en forma más eficaz, para crear una junta de soldadura fuerte de alta integridad. Beneficios

Limpieza: la reducción de los óxidos de la superficie del material de base mejora la limpieza y la integridad de la unión soldada.

Más opciones de aleación de soldadura fuerte y materiales de base: permite el uso de aleaciones de soldadura de alta presión de vapor y materiales de base que no pueden soldarse dentro de una atmósfera de vacío.

Dispositivos médicos Dispositivos electrónicos Piezas aeroespaciales (componentes de acero inoxidable con mecanizado de precisión) Aleaciones de soldadura fuerte de alta presión de vapor (Cu, Ag, etc.) Conjuntos de gran limpieza

La soldadura por difusión se puede aplicar a una multitud de materiales, como el acero inoxidable, el cobre y algunas aleaciones basadas en níquel. Las aleaciones de titanio no pueden ser soldadas en una atmósfera de hidrógeno. La soldadura por difusión reduce los óxidos de superficie en las superficies de contacto, lo que resulta en una soldadura limpia y de gran integridad que mejora las características de servicio de la pieza acabada. La soldadura por difusion puede realizarse dentro de un horno de retorta sellado o un horno con cinta transportadora de ángulo convexo. Ambos tipos de hornos rodean la pieza que está siendo procesada dentro de una atmósfera de hidrógeno de alta pureza (típicamente con un punto de rocío inferior a 60 ºF). Como la carga del horno se calienta por encima de la temperatura líquida de la aleación de soldadura fuerte, la atmósfera de hidrógeno reduce los óxidos de superficie presentes en material de base y mejora las características de humectación de la aleación de soldadura fuerte. Método utilizado para unir materiales. Se efectúa en tres pasos. Primero, aplicando presión que deforma ambas superficies obligándolos a unirse, fragmentando las impurezas y produciendo una gran área de contacto átomo-átomo. Mientras las superficies se mantienen en compresión y a temperatura elevada, los átomos difunden a lo largo de los bordes de grano hacia las vacancias restantes, reduciéndose el tamaño de las vacancias en la interface (este paso es rápido). Finalmente, el crecimiento de los granos aleja los huecos remanentes de las fronteras de grano. El tercer paso implica la eliminación completa de los huecos para lo que deberá ocurrir la difusión volumétrica que es relativamente lenta. Este proceso se utiliza para unir metales reactivos como el titanio, para unir metales y materiales distintos, y para unir cerámicos.

(a). Al principio, el área de contacto es pequeña. (b). Al aplicar presión se deforma la superficie, aumentando el área de contacto. (c). La difusión en límites del grano permite contraer los huecos. (d). Por último para la eliminación final de los huecos se requiere una difusión en volumen. Metales soldables: Los materiales más comúnmente utilizados en este proceso de soldadura son: Titanio Cerámicas Carburos Principales elementos de aleación de acero inoxidable: hierro, cromo y níquel. Cobre Aluminio, etc

Procedimientos MIG y MAG:

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA MIG/MAG.

La soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible es un proceso en el que el arco se establece entre un electrodo de hilo continuo y la pieza a soldar, estando protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte (proceso MIG) o por un gas activo (proceso MAG).

En la siguiente figura se indican los elementos más importantes que intervienen en el proceso:

El proceso puede ser:

SEMIAUTOMÁTICO: La tensión de arco, la velocidad de alimentación del hilo, la intensidad de soldadura y el caudal de gas se regulan previamente. El avance de la antorcha de soldadura se realiza manualmente.

SEMIAUTOMÁTICO: La tensión de arco, la velocidad de alimentación del hilo, la intensidad de soldadura y el caudal de gas se regulan previamente. El avance de la antorcha de soldadura se realiza manualmente

ROBOTIZADO: Todos los parámetros de soldeo, así como las coordenadas de localización de la junta a soldar, se programan mediante una unidad específica para este fin. La soldadura la efectúa un robot al ejecutar esta programación

Este tipo de soldadura se utiliza principalmente para soldar aceros de bajo y medio contenido de carbono, así como para soldar acero inoxidable, aluminio y otros metales no férricos y tratamientos de recargue

Produce soldaduras de gran calidad en artículos para la industria del automóvil, calderería y recipientes a presión o estructura metálica en general, construcción de buques y un gran número de otras aplicaciones, día a día en aumento

Procedimiento MIG y MAG.

La soldadura por arco con hilo electrodo fusible y protección gaseosa (procedimiento MIG y MAG) utiliza como material de aportación un hilo electrodo continúo y fusible, que se alimenta automáticamente, a través de la pistola de soldadura, a una velocidad continua pero regulable. El baño de fusión está completamente cubierto por un chorro de gas protector, que también se suministra a través de la pistola.

El procedimiento puede ser totalmente automático o semiautomático. Cuando la instalación es totalmente automática, la alimentación del alambre, la corriente de soldadura, el caudal de gas y la velocidad de desplazamiento a lo largo de la unión, se regulan previamente a los valores adecuados, y luego, todo funciona de forma automática.

En la soldadura semiautomática la alimentación del alambre, la corriente de soldadura y la circulación de gas, se regulan a los valores convenientes y funcionan automáticamente, pero la pistola hay que sostenerla y desplazarla manualmente. El soldador dirige la pistola a lo largo del cordón de soldadura, manteniendo la posición, longitud del arco y velocidad de avance adecuados.

Ventajas y limitaciones de la soldadura MIG/MAG.

A continuación se citan algunas de las ventajas más importantes de este procedimiento.

Puesto que no hay escoria y las proyecciones suelen ser escasas, se simplifican las operaciones de limpieza, lo que reduce notablemente el costo total de la operación de la soldadura. En algunos casos, la limpieza del cordón resulta más cara que la propia operación de soldeo, por lo que la reducción de tiempo de limpieza supone la sensible disminución de los costos.

Fácil especialización de la mano de obra. En general, un soldador especializado en otros procedimientos, puede adquirir fácilmente la técnica de la soldadura MIG/MAG en cuestión de horas. En resumidas cuentas todo lo que tiene que hacer el soldador se reduce a vigilar la posición de la pistola, mantener la velocidad de avance adecuada y comprobar la alimentación de alambre se verifica correctamente.

Gran velocidad de soldadura, especialmente si se compara con el soldeo por arco con electrodos revestidos. Puesto que la aportación se realiza mediante un hilo continúo, no es necesario interrumpir la soldadura para cambiar electrodo. Esto no solo supone una mejora en la productividad, sino también disminuye el riesgo de defectos. Hay que tener en cuenta las interrupciones, y los correspondientes empalmes, ya que son con frecuencia, origen de defectos tales como inclusiones de escoria, falta de fusión o fisuras en el cráter.

Se puede realizar el soldeo en cualquier posición.

La gran velocidad del procedimiento MIG/MAG también influye favorablemente en el aspecto metalúrgico de la soldadura. Al aumentar la velocidad de avance, disminuye la amplitud de la zona afectada de calor, hay menos tendencia de aumento del tamaño del grano, se aminoran las transformaciones de estructura en el metal base y se reducen considerablemente las deformaciones.

Las buenas características de penetración del procedimiento MIG/MAG permiten la preparación con bordes más cerrados, con el consiguiente ahorro de material de aportación, tiempo de soldadura y deformación. En las uniones mediante cordones en ángulo también permite reducir el espesor del cordón en relación con otros procedimientos de soldeo.

Equipo de soldeo.

El equipo de soldeo para la soldadura MIG/MAG está constituido fundamentalmente por:

Cable de masa.

Agua o aire hacia la pistola.

Agua o aire desde la pistola.

Conexión del interruptor de la pistola.

Gas de protección hacia la pistola.

Conjunto de cables.

Gas de protección desde el cilindro o botella.

Conexión de control.

Cable de la pistola.

Realizar un cuadro comparativo

Parte II Se sugiere consultar, dentro del vínculo Entorno de conocimiento en la bibliografía

de la unidad 2 que aparece en este espacio, los siguientes temas:

Moldeo por inyección :

En ingeniería, el moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en

inyectar un polímero, cerámico o un metal en estado fundido (o ahulado) en

un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En

ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos.

La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.

El moldeo por inyección es una técnica muy popular para la fabricación de artículos muy

diferentes. Sólo en los Estados Unidos, la industria del plástico ha crecido a una tasa de

12% anual durante los últimos 25 años, y el principal proceso de transformación de plástico

es el moldeo por inyección, seguido del de extrusión. Un ejemplo de productos fabricados

por esta técnica son los famosos bloques interconectables LEGO y juguetes Playmobil, así

como una gran cantidad de componentes de automóviles, componentes para aviones y

naves espaciales.

Los polímeros han logrado sustituir otros materiales como son madera, metales, fibras

naturales, cerámicas y hasta piedras preciosas; el moldeo por inyección es un proceso

ambientalmente más favorable comparado con la fabricación de papel, la tala de árboles o

cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite gases ni desechos

acuosos, con bajos niveles de ruido. Sin embargo, no todos los plásticos pueden

ser reciclados y algunos susceptibles de ser reciclados son depositados en el ambiente,

causando daños al medio ambiente.

La popularidad de este método se explica con la versatilidad de piezas que pueden

fabricarse, la rapidez de fabricación, el diseño escalable desde procesos de prototipos

rápidos, altos niveles de producción y bajos costos, alta o baja automatización según el

costo de la pieza, geometrías muy complicadas que serían imposibles por otras técnicas, las

piezas moldeadas requieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la rugosidad

de superficie deseada, color y transparencia u opacidad, buena tolerancia dimensional de

piezas moldeadas con o sin insertos y con diferentes colores.

Una de las técnicas de procesado de plásticos que más se utiliza es el moldeo por inyección, siendo uno de los procesos más comunes para la obtención de productos plásticos. Hoy en día cada casa, cada vehículo, cada oficina, cada fábrica, etc. contiene una gran cantidad de diferentes artículos que han sido fabricados por moldeo por inyección. Entre ellos se pueden citar: teléfonos, vasijas, etc. y formas muy complejas como la que se muestra en la figura 1.1, que corresponde a una clavija de conexión de un teléfono. El moldeo por inyección requiere temperaturas y presiones más elevadas que cualquier otra

técnica de transformación, pero proporciona piezas y objetos de bastante precisión (siempre y cuando la resina utilizada no tenga una retracción excesiva), con superficies limpias y lisas, además de proporcionar un magnífico aprovechamiento del material, con un ritmo de producción elevado. Sin embargo, a veces, las piezas deben ser refinadas o acabadas posteriormente, para eliminar rebabas.

El fundamento del moldeo por inyección es inyectar un polímero fundido en un molde cerrado y frío, donde solidifica para dar el producto. La pieza moldeada se recupera al abrir el molde para sacarla. Una máquina de moldeo por inyección tiene dos secciones principales (figuras 2a y 2b):

La unidad o grupo de inyección La unidad de cierre, o prensa, que aloja al molde

El ciclo de producción consta de ocho fases: 1) Cierre del molde 2) Avance del grupo de inyección 3) Inyección del material en el molde, cerrado y frío 4) Mantenimiento de la presión 5) Refrigeración y solidificación del objeto (comienza al terminar la inyección y dura hasta que empieza la apertura del molde) 6) Retroceso del grupo de inyección 7) Plastificación del material para el ciclo siguiente 8) Apertura del molde y expulsión de la pieza En ciertas ocasiones, cuando el tiempo de enfriamiento es suficientemente largo, puede disponerse una unidad de inyección que se acopla a varias unidades de moldeo, con lo que aumenta la productividad de la máquina. Los elementos esenciales de una unidad de inyección son: la tolva de alimentación, el sistema de dosificación, plastificación e inyección y la unidad de moldeo-desmoldeo. La tolva de

alimentación se conecta mediante un conducto al cilindro donde tiene lugar la plastificación. Para evitar atascos por reblandecimiento prematuro del material, debe ir refrigerado. A veces se aprovecha este conducto y la propia tolva para completar el secado de la resina que se está utilizando. El sistema de dosificación, plastificación e inyección admite la cantidad necesaria de resina, la reblandece o funde y la inyecta en el molde a través de una boquilla que, al adaptarse a presión al bebedero del molde, abre una válvula de descarga dispuesta en su extremo. Al desacoplar la boquilla, la válvula se cierra automáticamente. En la actualidad casi todas las máquinas de inyección disponen de un pistón de dosificación-plastificación en forma de husillo que, al girar cierto número de vueltas, realiza la carga del material, siendo obligado por éste a retroceder hasta una posición tope, previamente regulada, quedando el cilindro completamente lleno de material. La plastificación mediante husillo proporciona una fusión regular y homogénea, con poco riesgo de degradación térmica, y posibilita un llenado del molde a presiones más bajas, combinando el movimiento giratorio con su desplazamiento longitudinal. El extremo libre del husillo dispone de un anillo que actúa como válvula de retención, impidiendo el retroceso del material a su través durante la inyección. El trabajo que realiza el husillo es el siguiente: Cuando termina la inyección anterior se queda en la posición más adelantada. Al empezar a girar, toma el material frío de la tolva y lo transporta hacia la parte delantera, al tiempo que lo calienta. Una vez que llega a la parte anterior, estando la válvula de descarga cerrada, el husillo ejerce grandes esfuerzos de cortadura sobre el material, como ocurre en las extrusoras, a la vez que retrocede y, cuando tiene acumulada suficiente cantidad para llenar el molde, deja de girar, quedando en espera. Al acoplarse la boquilla al bebedero, se abre la válvula de descarga y el husillo actúa ahora como émbolo, comprimiéndole y haciéndole fluir a través de la tobera, hasta llenar el molde, transmitiendo al interior de éste toda la presión.

La cámara del cilindro de plastificación-inyección va provista de un sistema de calentamiento mediante resistencias individuales que permiten una regulación de la temperatura de la pared por zonas y mantiene la resina plastificada entre inyección e inyección. Las unidades de moldeo constan de las dos partes del molde sujetas mediante piezas portamoldes y ciertos mecanismos (generalmente hidráulicos) que tienen por misión su abertura y cierre. Estos mecanismos tienen que ser suficientemente robustos para resistir la presión del material en la etapa final de la inyección, que puede superar los 50 MPa y llegar a los 200 MPa. Las primeras máquinas de moldeo por inyección para la fabricación de plásticos se basaban en las máquinas empleadas para la fabricación de metales por fundición a presión. A partir de la década de los 50 se desarrollaron máquinas especialmente diseñadas para la fabricación de polímeros, coincidiendo con una mayor demanda de este tipo de productos. Las principales ventajas del moldeo por inyección son:

El grado de automatización alcanzado con estas máquinas La posibilidad para fabricar productos plásticos con tolerancias muy pequeñas Versatilidad para el moldeo de una amplia gama de productos, tanto en formas como en

materiales plásticos distintos

Moldeo por compresión y transferencia

Moldeo por compresión El moldeo por compresión es un proceso antiguo y muy utilizado para plásticos termofijos. Se aplica también a discos fonográficos termoplásticos, llantas de hule y varios compuestos en matriz de polímero. El proceso, ilustrado en la figura 2.50, para un plástico termofijo es el siguiente: 1) se coloca en el fondo de un molde calentado, una cantidad fija de compuesto de moldeo llamada carga; 2) se unen las mitades del molde para comprimir la carga y forzarla a tornar la forma de la cavidad; 3) se calienta la carga a través del molde para que polimerice y cure el material, transformándose en una pieza sólida y 4) se abre el molde y se retira la parte de la cavidad. La carga inicial del compuesto de moldeo puede estar en forma de polvos, pelets, líquido, o partes preformadas. La cantidad de polímero debe controlarse con toda precisión para obtener una consistencia uniforme en el producto moldeado. Se ha vuelto una práctica común precalentar la carga antes de colocarla en el molde; esto suaviza el polímero y acorta la duración del ciclo de producción. Los métodos de precalentamiento incluyen calentadores infrarrojos, calentamiento por convección en estufa y el uso de tornillos giratorios dentro de un cilindro calentado. Esta última técnica (tomada del moldeo por inyección) se usa también para medir la cantidad de la carga.

Las prensas de moldeo por compresión están orientadas verticalmente y contienen dos placas a las cuales se sujetan las mitades del molde. El proceso involucra dos tipos de actuación: 1) carrera ascendente de la placa del fondo o 2) carrera descendente de la placa superior, pero esta última es la configuración más común. Un cilindro hidráulico acciona generalmente las placas, el cual puede diseñarse para suministrar fuerzas de sujeción de hasta varios cientos de toneladas. Los moldes para este proceso son generalmente más simples que los de su contraparte, el moldeo por inyección. No hay vertederos o sistemas de alimentación en un molde por compresión y se procesan partes de formas más simples debido a que los materiales termofijos poseen una capacidad de flujo más baja. Sin embargo, se necesitan accesorios para calentar el molde que puede hacerse mediante resistencia eléctrica, vapor o circulación de aceite caliente. Los moldes de compresión pueden clasificarse en moldes manuales usados para corridas de ensayo; semiautomáticos, en los cuales a la etapa de prensado le sigue un ciclo programado, pero el operador carga y descarga manualmente la prensa; y automático el cual opera bajo ciclos de prensado completamente automático (incluyendo la carga y la descarga automática). Las resinas fenólicas, melamina, urea formaldehído, epóxicos, uretanos y elastómeros son materiales para moldeo por compresión. Las piezas típicas moldeadas con plástico termofijo incluyen contactos eléctricos, portalámparas, mangos de sartenes y vajillas de plástico. Son notables las ventajas del moldeo por compresión para estas aplicaciones ya que es más simple, menos costoso y requiere bajo mantenimiento genera poco desperdicio y deja bajos esfuerzos residuales en las partes moldeadas (este proceso se prefiere para partes delgadas y planas como los discos fonográficos). La principal desventaja es la mayor duración del ciclo y, por tanto, la velocidad de producción es más baja que la del moldeo por inyección.

FIGURA 2.51 (a) Moldeo con depósito de transferencia y (b) moldeo con émbolo de transferencia. El ciclo en ambos procesos es: (1) se coloca la carga en el depósito, (2) el polímero ablandado se prensa en la cavidad M molde y se cura y (3) se expulsa la parte moldeada. Moldeo por transferencia

El moldeo por transferencia es un proceso de moldeo de piezas de material

compuesto (fibra con resina), desarrollado a partir del moldeo por inyección de resina en un

molde cerrado que contiene la pre-forma de la fibra.

Permite conseguir unas piezas finales con muy buenas propiedades estructurales debido a

que es capaz de obtener, si se realiza correctamente el proceso, unos volúmenes de

fibra muy elevados (mayores del 70%) con un volumen de poros (posibles orígenes de

grietas y pérdidas de propiedades) muy pequeño (menor al 1%).

Elementos del proceso

Preforma: está formada por la fibra que es la encargada de dar la forma de la pieza final que

posteriormente se introducirá en el molde. Es la responsable del volumen de fibra.

Molde: generalmente de material metálico donde se va a producir la mezcla de la resina con

la preforma. El molde se sella tras introducción de la preforma, siendo fundamental un buen

vacío para así conseguir el buen llenado sin poros de la resina. Hay que tener en cuenta el

posterior desmoldeo de la pieza para la fabricación del molde.

Resina: es inyectada a alta presión al molde. Se caracteriza por la viscosidad y el intervalo

en el que ésta permanece en unos valores suficientes para permitir la fluencia por la

preforma en el interior del molde y así conseguir el buen llenado (pot life). Es la

responsable del volumen de poros.

Bomba de vacío: para conseguir el vacío en el molde.

Inyector de resina: para inyectar a alta presión (0.5-1 bar) la resina el molde.

Etapas del proceso

Obtención de la preforma con las fibras. Si la geometría es complicada, para dar una

rigidez inicial se pueden usar adhesivos que luego se eliminarán para facilitar la

obtención de la geometría.

Introducción de la preforma en el molde y posterior sellado del mismo dejando en vacío

y asegurando que éste se mantendrá durante todo el proceso

Inyección de la resina mediante las distintas entradas en el molde, dispuestas con el

objetivo de conseguir un buen llenado y buena fluencia de la misma.

Curado de la resina en el molde mediante un aumento de temperatura en el interior de

una estufa o mediante calefactores en el propio molde.

Desmoldeo de la pieza.

Ventajas

Comparadas con otros procesos de obtención de materiales compuestos.

Piezas con con características estructurales; buena combinación de resistencia y rigidez.

Permite conseguir geometrías de mayor espesor y mayor dificultad geométrica.

Buena cadencia productiva.

Menor número de piezas defectuosas. En este proceso, se carga un termofijo (preformado) en una cámara inmediata a la cavidad del molde, donde se calienta; se aplica entonces presión para forzar al polímero suavizado a fluir dentro del molde caliente, donde el polímero se cura. Las dos variantes de este proceso se ilustran en la figura 2.51: (a) moldeo con recipiente de transferencia, en el cual la carga se inyecta de un recipiente a través de un canal vertical en la cavidad; y (b) moldeo con émbolo de transferencia, en el cual se inyecta la carga en la cavidad del molde por medio de un émbolo desde un depósito que se calienta a través de los canales laterales. En ambos casos se produce material de desperdicio en cada ciclo por la pieza desechada que se queda en la base del depósito y en los canales laterales (que en inglés se denominan cull). Además, el vertedero del recipiente de transferencia es también material de desecho. Este desecho no puede recuperarse debido a que los polímeros son termofijos. El moldeo por transferencia está relacionado estrechamente con el moldeo por compresión, debido a que utiliza el mismo tipo de polímeros (termofijos y elastómeros). Existen similitudes con el moldeo por inyección, ya que la carga se precalienta en una cámara separada, y fuego se inyecta en el molde. En el moldeo por transferencia se pueden moldear formas de partes más intrincadas que en el moldeo por compresión pero no tan intrincadas como las del moldeo por inyección. El moldeo por transferencia también se presta para usar

insertos de metal o de cerámica que se colocan en la cavidad antes de la inyección, el plástico calentado se adhiere al inserto durante el moldeo Moldeo por soplado y moldeo rotacional.

Los procesos de moldeo por soplado y moldeo se usan para hacer partes huecas sin costura a partir de polímeros termoplásticos. El moldeo rotacional se puede usar también para termofijos. Las piezas varían en tamaño, desde pequeñas botellas plásticas de unas cuantas onzas hasta grandes tambores de almacenamiento de 10.000 galones (38 000 litros) de capacidad. Aunque los dos procesos compiten en ciertos casos, generalmente tienen sus propios nichos. El moldeo por soplado es más apropiado para la producción en masa de recipientes pequeños desechables, mientras que el moldeo rotacional se adapta mejor a grandes formas huecas.

Moldeo por Soplado

El moldeo por soplado es un proceso que usa presión de aire para hacer formas huecas inflando plásticos suaves dentro de la cavidad de un molde. Es un proceso industrial importante para hacer partes de plástico huecas de una sola pieza con paredes delgadas, tales como botellas y envases sin milares. Como la mayoría de estos artículos se usan para bebidas consumibles en mercados masivos, la producción involucra grandes volúmenes. La tecnología está tomada de la industria del vidrio con la cual compiten los plásticos en el mercado de los envases desechables.

El moldeo por soplado se realiza en dos pasos:

1. Fabricación de un tubo inicial de plástico fundido, llamado un parison (igual que en el vidrio soplado)

2. Soplado del tubo a la forma final deseada. La formación del parison se realiza por cualquiera de los procesos: extrusión o moldeo por inyección.

Moldeo por soplado y extrusión esta variante del moldeo por soplado funciona según el ciclo ilustrado en la figura 15.30. en la mayoría de los casos el proceso se diseña como una

operación de producción a muy alta velocidad. La secuencia asta automatizada y usualmente integrada con operaciones posteriores como el llenado de los envases y el etiquetado.

Es un requerimiento usual que el recipiente soplado sea rígido y la rigidez depende entre otros factores del espesor de las paredes. Podemos relacionar el espesor de las paredes del envase soplado con el parison extruido inicial. Asumiendo una forma cilíndrica para el producto final. El efecto de la dilatación en el dado del parison se muestra en la figura 15.31. el diámetro medio del tubo que sale dado se determina por la medioa del diámetro del dado D. la dilatación en el dado causa la expansión a un diámetro medio del parison D. Al mismo tiempo, el espesor de la pared se dilata de la relación de dilatación de diámetro del parison está dada por:

Moldeo por inyección y soplado. En este proceso el parison inicial se moldeo por inyección en lugar de extrusión. Una secuencia simplificada se puede apreciar en la figura 15.32. Comparado con su competidor basado en extrusión, el moldeo por inyección y soplado tiene una velocidad de producción más baja lo cual explica porque no es tan ampliamente usado.

En una variante del moldeo por inyección y soplado, llamado moldeo por extensión y soplado (figuara 15.33). el tubo de soplado se extiende hacia abajo dentro del parison moldeado por inyección, el plástico suave se alarga y se crea un esfuerzo mas favorable en el polímero, que en el moldeo por inyección y soplado convencional, o que en el moldeo por extrusión y soplado. La estructura resultante es mas rígida, con mayor transparencia y mayor resistencia al impacto. El material que se usa más ampliamente en el moldeo por extensión y soplado es el tereftolato de polietileno, TPE (en ingles PET), un poliéster que tiene una permeabilidad muy baja y se fortalece por el proceso de moldeo por extensión y soplado. Su combinación de propiedades lo hacen ideal para envase de bebidas carbonatadas.

Materiales y productos el moldeo por soplado se limita a los termoplásticos. El polímero más común para moldeo por soplado es el polietileno, en particular, el de alta densidad y alto peso

Molecular, PEAD y PEAPM (en inglés HDPE y HMWPE, respectivamente). Al comparar sus propiedades con las del polietileno de baja densidad, y además los requerimientos establecidos de rigidez del producto final, resulta más económico usar estos materiales –que si bien son más costosos- por que las paredes del recipiente pueden hacerse más delgadas. Se hacen otras piezas por soplado; pero no son los únicos. También se fabrican grandes tambores para embarcar líquidos y polvos (cuya capacidad alcanza los 55 galones), grandes tanques de almacenamiento (con capacidad para 2000 galones), tanques para gasolina de automóviles, juguetes y cascos para veleros y botes pequeños. En este último caso, se hacen dos cascos de bote en un solo molde de soplado y después se cortan en dos cascos abiertos.

Moldeo rotacional

El moldeo rotacional usa la gravedad dentro de un giratorio para hacer formas huecas. El proceso, también llamado rotomoldeo, es un moldeo alternativo del soplado para hacer formas huecas grandes, se usa principalmente para polímeros termoplásticos, aunque las aplicaciones para los termofijos y elásticos se han hecho más comunes. El rotomoldeo se adapta mejor a formas externas más complejas, partes más grandes y cantidades de producción más bajas que el moldeo por soplado. El proceso consiste en los siguientes pasos:

1. Se introduce una cantidad predeterminada de polvo de polímero en la cavidad de un molde hendido.

2. El molde se calienta y gira simultáneamente sobre dos ejes perpendiculares, de manera que el polvo choca contra las superficies internas del molde y forma gradualmente una capa fundida de espesor uniforme.

3. Mientras está girando todavía, el molde se enfría de manera que la capa de plástico se solidifica.

4. Y se abre el molde y se retira la parte. Las velocidades de rotación que se usan en el proceso son relativamente bajas. Es la gravedad, mas no la fuerza centrifugada, la que provoca un recubrimiento uniforme de las superficies del molde.

Los moldes para el moldeo rotacional son más simples y menos costosos que los del moldeo soplado o por inyección, pero el ciclo de producción es mucho mas largo, su duración es de diez minutos en adelante. Para balancear estas ventajas y desventajas en la producción, el moldeo rotacional se realiza frecuentemente en una maquina secuenciadora con múltiples cavidades, como la máquina de tres estaciones que se muestra en la figura 15.34. la maquina está diseñada de manera que se puedan seleccionar tres moldeos en secuencia a través de tres estaciones de trabajo. Así los tres moldes trabajan simultáneamente.

Mapas conceptuales de cada uno de los procesos anteriormente relacionados

MOLDEO POR INYECCION

MOLDEO POR COMPRESION Y TRANSFERENCIA

MOLDEO POR SOPLADO Y MOLDEO ROTACIONAL

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