Metalisteria, su historia y tipos de procesos en soldadura.


La metalistería

consiste en cortar y armar elementos elaborados a base de hierro, también consiste en la unión de piezas para elaborar un producto . tiene un fin que es el trazado, corte y fundido para lograr un buen producto con buena calidad en el mercado. otra parte que cumple y su función mas importante es crear elementos para el gran mercado utilizando todos los implementos correspondientes teniendo conocimientos de cada uno de ellos para crear diseños con estilo e innovación en el mercado.esta a su vez es aquella donde podemos englobar un fundido de metal hasta joyería, esta también es conocida como metalmecánica.¿ esto que significa? significa elaborar implementos a base de metal utilizando la mecánica.la metalisteria como componente de la metalmecanica, tiene una gran importancia en la industria. es así como la hacemos parte del desarrollo industrial ¿como? esta pertenece a la industria cuando elaboramos puertas ventanas para una construcción o por ejemplo cuando fabricamos muebles y electrodomésticos.para trabajar la metalistería y sus componentes es necesario tener en cuenta que estamos utilizando, su origen y el porque los utilizamos . por esto es importante tener antes un previo conocimiento de los implementos y su modo de manejo a la hora de elaborar un producto de servicio.

Manejamos tipos de metales como:

La soldadura es un proceso para la unión de dos metales por medio de calor y/o presión y se define como la liga metalúrgica entre los átomos del metal a unir y el de aporte.

Los procesos y los tipos de soldadura:

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Existen diversos procesos de soldadura los que difieren en el modo en que se aplica el calor o la energía para la unión. A continuación se presenta una manera general de agruparlos:

Soldadura blanda 
Soldadura fuerte 
Soldadura por forja 
Soldadura con gas 
Soldadura con resistencia 
Soldadura por inducción 
Soldadura por arco 
Soldadura por vaciado 
Soldadura por fricción 
Soldadura por explosión 
Para lograr la soldadura algunos procesos requieren sólo de fuerza para la unión, otros requieren de un metal de aporte y energía térmica que derrita a dicho metal. Cada uno de los diferentes procesos de soldadura tienen sus características de ingeniería particulares y sus costos específicos.

Existen diferentes tipos de uniones de los materiales, estas uniones se conocen como juntas y van desde las elementales hasta las más complejas, a continuación se observan algunas de las juntas de soldadura más comunes. Su aplicación dependerá fundamentalmente del tipo de material a utilizar, la apariencia de la unión y del uso que se dará a la unión.

soldadura blanda 

Es la unión de dos piezas de metal por medio de otro metal llamado de aporte, éste se aplica entre ellas en estado líquido. La temperatura de fusión de estos metales no es superior a los 430ºC. En este proceso se produce una aleación entre los metales y con ello se logra una adherencia que genera la unión. En los metales de aporte por lo regular se utilizan aleaciones de plomo y estaño los que funden entre los 180 y 370ºC.

Este tipo de soldadura es utilizado para la unión de piezas que no estarán sometidas a grandes cargas o fuerzas. Una de sus principales aplicaciones es la unión de elementos a circuitos eléctricos. Por lo regular el metal de aporte se funde por medio de un cautín y fluye por capilaridad.

soldadura fuerte 

En esta soldadura se aplica también metal de aporte en estado líquido, pero este metal, por lo regular no ferroso, tiene su punto de fusión superior a los 430 ºC y menor que la temperatura de fusión del metal base. Por lo regular se requiere de fundentes especiales para remover los óxidos de las superficies a unir y aumentar la fluidez al metal de aporte. Algunos de los metales de aporte son aleaciones de cobre, aluminio o plata.

A continuación se presentan algunos de los más utilizados para las soldaduras denominadas como fuertes:

Cobre: Su punto de fusión es de 1083ºC.
Bronces y latones: con punto de fusión entre los 870 y 1100ºC.
Aleaciones de plata: con temperaturas de fusión entre 630 y 845ºC.
Aleaciones de aluminio: con temperatura de fusión entre 570 y 640ºC.

La soldadura dura se puede clasificar por la forma en la que se aplica el metal de aporte. A continuación se describen algunos de estos métodos:

Inmersión. El metal de aporte previamente fundido se introduce entre las dos piezas que se van a unir, cuando este se solidifica las piezas quedan unidas.

Horno. El metal de aporte en estado sólido, se pone entre las piezas a unir, estas son calentadas en un horno de gas o eléctrico, para que con la temperatura se derrita el metal de aporte y se genere la unión al enfriarse.

Soplete. El calor se aplica con un soplete de manera local en las partes del metal a unir, el metal de aporte en forma de alambre se derrite en la junta. Los sopletes pueden funcionar con los siguientes comburentes: aire inyectado a presión (soplete de plomero), aire de la atmósfera (mechero Bunsen), oxígeno o aire almacenado a presión en un tanque. Los combustibles pueden ser: alcohol, gasolina blanca, metano, propano-butano, hidrógeno o acetileno.

Electricidad. La temperatura de las partes a unir y del metal de aporte se puede lograr por medio de resistencia a la corriente, por inducción o por arco, en los tres métodos el calentamiento se da por el paso de la corriente entre las piezas metálicas a unir.

soldadura por forja 

Es el proceso de soldadura más antiguo. El proceso consiste en el calentamiento de las piezas a unir en una fragua hasta su estado plástico y posteriormente por medio de presión o golpeteo se logra la unión de las piezas. En este procedimiento no se utiliza metal de aporte y la limitación del proceso es que sólo se puede aplicar en piezas pequeñas y en forma de lámina. La unión se hace del centro de las piezas hacia afuera y debe evitarse a como de lugar la oxidación, para esto se utilizan aceites gruesos con un fundente, por lo regular se utiliza bórax combinado con sal de amonio.

La clasificación de los procesos de soldadura mencionados hasta ahora, es la más sencilla y general, a continuación se hace una descripción de los procesos de soldadura más utilizados en los procesos industriales.

soldadura con gas 

Este proceso incluye a todas las soldaduras que emplean un gas combustible para generar la energía que es necesaria para fundir el material de aporte. Los combustibles más utilizados son el metano, acetileno y el hidrógeno, los que al combinarse con el oxígeno como comburente generan las soldaduras autógena y oxhídrica.

La soldadura oxhídrica es producto de la combinación del oxígeno y el hidrógeno en un soplete. El hidrógeno se obtiene de la electrólisis del agua y la temperatura que se genera en este proceso es entre 1500 y 2000°C.

La soldadura autógena se logra al combinar al acetileno y al oxígeno en un soplete. Se conoce como autógena porque con la combinación del combustible y el comburente se tiene autonomía para ser manejada en diferentes medios. El acetileno se produce al dejar caer terrones de carburo de calcio en agua, en donde el precipitado es cal apagada y los gases acetileno. Uno de los mayores problemas del acetileno es que no se puede almacenar a presión por lo que este gas se puede obtener por medio de generadores de acetileno o bien en cilindros los que para soportar un poco la presión 1.7 MPa, se les agrega acetona.

Cilindros y reguladores para soldadura oxiacetilénica

En los sopletes de la soldadura autógena se pueden obtener tres tipos de flama las que son reductora, neutral y oxidante. De las tres la neutral es la de mayor aplicación. Esta flama, está balanceada en la cantidad de acetileno y oxígeno que utiliza. La temperatura en su cono luminoso es de 3500°C, en el cono envolvente alcanza 2100°C y en la punta extrema llega a 1275°C. 

En la flama reductora o carburizante hay exceso de acetileno lo que genera que entre el cono luminoso y el envolvente exista un cono color blanco cuya longitud esta definida por el exceso de acetileno. Esta flama se utiliza para la soldadura de monel, níquel, ciertas aleaciones de acero y muchos de los materiales no ferrosos.

La flama oxidante tiene la misma apariencia que la neutral excepto que el cono luminoso es más corto y el cono envolvente tiene más color, Esta flama se utiliza para la soldadura por fusión del latón y bronce. Una de las derivaciones de este tipo de flama es la que se utiliza en los sopletes de corte en los que la oxidación súbita genera el corte de los metales. En los sopletes de corte se tiene una serie de flamas pequeñas alrededor de un orificio central, por el que sale un flujo considerable de oxígeno puro que es el que corta el metal.

En algunas ocasiones en la soldadura autógena se utiliza aire como comburente, lo que genera que la temperatura de esta flama sea menor en un 20% que la que usa oxígeno, por lo que su uso es limitado a la unión sólo de algunos metales como el plomo. En este tipo de soldadura el soplete es conocido como “mechero Bunsen”.

En los procesos de soldadura con gas se pueden incluir aquellos en los que se calientan las piezas a unir y posteriormente, sin metal de aporte, se presionan con la suficiente fuerza para que se genere la unión.

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soldadura por resistencia 

El principio del funcionamiento de este proceso consiste en hacer pasar una corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales que se van a unir, como en la unión de los mismos la resistencia es mayor que en sus cuerpos se generará el aumento de temperatura, aprovechando esta energía y con un poco de presión se logra la unión. La corriente eléctrica pasa por un transformador en el que se reduce el voltaje de 120 o 240 a 4 o 12 V, y se eleva el amperaje considerablemente para aumentar la temperatura. La soldadura por resistencia es aplicable a casi todos los metales, excepto el estaño, zinc y plomo.

resistencia

En los procesos de soldadura por resistencia se incluyen los de:

soldadura por puntos
soldadura por resaltes
soldadura por costura
soldadura a tope
En la soldadura por puntos la corriente eléctrica pasa por dos electrodos con punta, debido a la resistencia del material a unir se logra el calentamiento y con la aplica de presión sobre las piezas se genera un punto de soldadura. La máquinas soldadoras de puntos pueden ser fijas o móviles o bien estar acopladas a un robot o brazo mecánico.

Diagrama de una máquina soldadora por puntos:

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La soldadura por resaltes es un proceso similar al de puntos, sólo que en esta se producen varios puntos a la vez en cada ocasión que se genera el proceso. Los puntos están determinados por la posición de un conjunto de puntas que hacen contacto al mismo tiempo. Este tipo de soldadura se puede observar en la fabricación de malla lac.

Soldadura con resaltes

La soldadura por costura consiste en el enlace continuo de dos piezas de lámina traslapadas. La unión se produce por el calentamiento obtenido por la resistencia al paso de la corriente y la presión constante que se ejerce por dos electrodos circulares. Este proceso de soldadura es continuo.

soldadura a tope

La soldadura a tope consiste en la unión de dos piezas con la misma sección, éstas se presionan cuando está pasando por ellas la corriente eléctrica, con lo que se genera calor en la superficie de contacto. Con la temperatura generada y la presión entre las dos piezas se logra la unión.

soldadura por inducción 

Esta soldadura se produce al aprovechar el calor generado por la resistencia que se tiene al flujo de la corriente eléctrica inducida en la piezas a unir. Por lo regular esta soldadura se logra también con presión. Consiste en la conexión de una bobina a los metales a unir, y debido a que en la unión de los metales se da más resistencia al paso de la corriente inducida en esa parte es en la que se genera el calor, lo que con presión genera la unión de las dos piezas. La soldadura por inducción de alta frecuencia utiliza corrientes con el rango de 200,000 a 500,000 Hz de frecuencia, los sistemas de soldadura por inducción normales sólo utilizan frecuencias entre los 400 y 450 Hz.

soldadura por arco eléctrico 

Es el proceso en el que su energía se obtiene por medio del calor producido por un arco eléctrico que se forma entre la pieza y un electrodo. Por lo regular el electrodo también sirve de metal de aporte, el que con el arco eléctrico se funde, para que así pueda ser depositado entre las piezas a unir. La temperatura que se genera en este proceso es superior a los 5,500°C. La corriente que se utiliza en el proceso puede ser directa o alterna, utilizándose en la mayoría de las veces la directa, debido a la energía es más constante con lo que se puede generar un arco estable. Las máquinas para corriente directa se construyen con capacidades hasta de 1,000 A, con corrientes de 40 a 95 V. Mientras se efectúa la soldadura el voltaje del arco es de 18 a 40 A.

Para la generación del arco existen los siguientes electrodos:

Electrodo de carbón: En la actualidad son poco utilizados, el electrodo se utiliza sólo como conductor para generar calor, el metal de aporte se agrega por separado.
Electrodo metálico: El propio electrodo sirve de metal de aporte al derretirse sobre los materiales a unir. Se pueden utilizar para estos electrodos máquinas para soldar de corriente directa o alterna, las segundas constan de transformadores estáticos, lo que genera bajos mantenimiento e inversión inicial. Existen máquinas de 150, 200, 300, 500, 750 y 1000 A.
Electrodos recubiertos: Los electrodos metálicos con un recubrimiento que mejora las características de la soldadura son los más utilizados en la actualidad, las funciones de los recubrimientos son las siguientes:
-Proporcionan una atmósfera protectora de características adecuadas para proteger al metal fundido, creando como resultante residual, la escoria.
-Facilita la aplicación en todas las posiciones
-Estabiliza el arco
-Añade elementos de aleación al metal de la soldadura
-Desarrolla operaciones de enfriamiento metalúrgico
-Reduce las salpicaduras del metal
-Aumenta la eficiencia de deposición
-Elimina impurezas y óxidos
-Influye en la profundidad del arco
-Influye en la formación del cordón
-Disminuye la velocidad de enfriamiento de la soldadura
Las composiciones de los recubrimientos de los electrodos pueden ser orgánicas o inorgánicas y estas substancias se pueden subdividir en las que forman escoria y las que son fundentes. Algunos de los principales compuestos son:

Para la formación de escoria se utilizan SiO2, MnO2 y FeO
Para mejorar el arco se utilizan Na2O, CaO, MgO y TiO2
Desoxidantes: grafito, aluminio, aserrín
Para mejorar el enlace: silicato de sodio, silicato de potasio y asbestos
Para mejorar la aleación y la resistencia de la soldadura: vanadio, cesio, cobalto, molibdeno, aluminio, circonio, cromo, níquel, manganeso y tungsteno.
Tipos de electrodos

Los electrodos para este tipo de soldadura están sujetos a norma de calidad, resultados y tipos de uso. La nomenclatura es la siguiente:

E-**-Y-Z

La E indica que se trata de un electrodo con recubrimiento.

Los dos primeros dígitos ** se utilizan para indicar la resistencia de la soldadura a la tensión, por ejemplo cuando señalan 60 se refiere a que la resistencia a la tensión es de 60,000 lb/in2.

El tercer dígito Y se refiere a la posición en la que se puede utilizar la soldadura, por ejemplo 1 es para sobre cabeza, 2 horizontal, y 3 vertical.

Por medio del cuarto dígito Z, se especifican características especiales de la soldadura como: si es para corriente directa, alterna o ambas; si es de alta o baja penetración. En algunas ocasiones los electrodos tienen letras al final, esto depende de la empresa que los fabricó.

Para mayor información vea la siguiente tabla:

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Letras Depende de la marca de los electrodos establece las aleaciones y las características de penetración

Ejemplo: un electrodo E7013 implica que produce soldadura con 70,000 lb/in2 de resistencia a la tensión, que se puede utilizar para soldar en cualquier posición  y que se recomienda la utilización de corriente continua o corriente alterna, ambas de manera directa.

Intensidad de corriente

El amperaje que se debe aplicar para generar la soldadura es muy importante, de ello depende que no se pegue el electrodo, que la soldadura fluya entre las dos piezas o que no se perforen las piezas que se van a unir.

Una recomendación práctica que se utiliza en los talleres para hacer la determinación de la corriente, sin tener que recurrir a la tabla es la siguiente:

Convierta el diámetro del electrodo de fracciones a decimales, elimine el punto y esa será la corriente aproximada que debe utilizar con ese electrodo. Por ejemplo, si tiene un electrodo de 1/8 su conversión a decimales será 0.125, al quitarle el punto se obtiene 125, lo que indica que se deben utilizar más o menos 125 amperes para que el electrodo funcione bien.

Soldadura por arco con hidrógeno atómico 

En un sistema generador de un arco eléctrico en el que se agrega hidrógeno se liberará calor con mayor intensidad que en un arco común, la temperatura que se alcanza en este tipo de arco es superior a los 6,000 °C.

soldadura por arco con gas protector 

En este proceso la unión se logra por el calor generado por un arco eléctrico que se genera entre un electrodo y las piezas, pero el electrodo se encuentra protegido por una copa por la que se inyecta un gas inerte como argón, helio o CO2. Con lo anterior se genera un arco protegido contra la oxidación y además perfectamente controlado. Existen dos tipos de soldadura por arco protegido la TIG y la MIG.

La soldadura TIG (tungtein inert gas) es aquella en la que el electrodo de la máquina es de tungsteno, por lo que el metal de aporte se debe añadir por separado.

La soldadura MIG (metal inert gas) es la que el electrodo es de un metal que se utiliza como metal de aporte, por lo que este sistema es considerado como un proceso de soldadura continua.

soldadura por vaciado 

Con algunos materiales la unión no se puede hacer por los procedimientos antes descritos debido a que no fácilmente aceptan los metales de aporte como sus aleaciones. Para lograr la soldadura de estos metales en algunas ocasiones es necesario fundir del mismo metal que se va a unir y vaciarlo entre las partes a unir, con ello cuando solidifica las piezas quedan unidas. A este procedimiento se le conoce como fundición por vaciado.

soldadura por fricción 

En este proceso la unión se logra por el calor que se genera al girar una de las piezas a unir en contra de la otra que se encuentra fija, una vez alcanzada la temperatura adecuada se ejerce presión en las dos piezas y con ello quedan unidas.

Ilustración de un proceso que emplea calor generado por fricción para producir una soldadura

soldadura por explosión 

Esta soldadura también se llama de recubrimiento consiste en la unión de dos piezas metálicas, por la fuerza que genera el impacto y presión de una explosión sobre las proximidades a las piezas a unir. En algunas ocasiones, con el fin de proteger a las piezas a unir, se coloca goma entre una de las superficies a unir y el yunque que genera la presión.

Proceso de unión explosiva mostrando la reacción a alta velocidad que emana del punto de colisión debido a la presión ascendente

CLASIFICACIÓN DE LA METALISTERÍA

La Metalistería es el estudio y el trabajo con los metales. Esta se enfoca a partir de los procesos básicos de manipulación y transformación de los metales fundamentados en operaciones de forja y ornamentación, chapistería y soldadura entre otros.El estudio de la Metalistería implica tener algunos conocimientos sobre la Siderurgia y la Metalurgia, considerados como los procesos de extracción, obtención y transformación de los metales. No se concibe trabajar y tratar un metal sin conocer los fundamentos básicos tales como: origen, componentes, propiedades y su manejo.
La Metalistería como componente de la Metalmecánica, tiene una gran importancia en la industria debido al campo de acción tan amplio en el cual se encuentra. Es así, como la vemos haciendo parte del desarrollo industrial del país en todo lo relacionado con la industria de la construcción, manufactura de piezas y repuestos para máquinas, partes de automotores, construcción de puentes, fuselajes de aviones, tanques, fabricación de muebles, electrodomésticos y procesos de galvanoplastia.


JUSTIFICACIÓN

Tomando como principio fundamental el avance tecnológico y científico de finales del siglo XX y el inicio de una nueva era, se hace necesario que el egresado de la educación Media Técnica sea una persona con una formación íntegra en lo social, lo político, en lo económico y por ende en lo tecnológico que esté acorde con las necesidades que demanda su entorno inmediato y además que esté en capacidad de traspasar estas fronteras y ubicarse dentro de otros contextos. Esto implica que la educación Media Técnica le ofrezca algunas disciplinas específicas tales como el campo de la Metalistería, que le brindan la oportunidad de prepararse para la educación superior o de formar parte activa del mercado laboral existente en la industria a nivel regional, nacional e incluso internacional y a la vez le permite su formación personal y la posibilidad de organizar su propia empresa. La industria metalmecánica en la especialidad de Metalistería preferencialmente, necesita en la actualidad personal preparado en los diferentes trabajos relacionados con la producción de equipos y accesorios metalurgicos, reparación y mantenimiento de los mismos, diseño y construcción de elementos metálicos de la industria de la construcción tales como: estructuras metálicas, puentes, rejas ventanas, cerchas, tanques, calderas, puentes, etc.


PROPÓSITOS

Son propósitos de la especialidad de Metalistería en la educación Media Técnica:

  • Descubrir e incrementar el interés por las actividades industriales.
  • Desarrollar el sentido de la apreciación para seleccionar un buen diseño, comprar, usar y conservar inteligentemente los materiales, equipos, herramientas y máquinas.
  • Desarrollar hábitos de seguridad y salud ocupacional.
  • Desarrollar valores éticos y morales tales como responsabilidad, veracidad, y comportamiento social.
  • Adquirir información sobre los procesos industriales fundamentales, con el fin de elegir una carrera superior acorde con su vocación.
  • Adquirir destrezas en el manejo de equipos de uso común.
  • Desarrollar el sentido de la iniciativa a través de la graficación de ideas y de la interpretación de las mismas.
  • Adquirir conocimientos básicos para organizar y administrar procesos de trabajo en el taller.
  • Comprender, interpretar y diferenciar textos, vocabulario, formas y esquemas sobre los temas de estudio de la especialidad.
  • Favorecer el desarrollo de una cultura ambiental que forme al alumno en el cuidado de la naturaleza.

OBJETIVOS

  • Describir los diferentes procesos empleados en la realización de proyectos y en la ejecución de trabajos propios de la especialidad.
  • Comprender la importancia de la Metalistería y su influencia en la industria metalmecánica y en el desarrollo del país.
  • Fomentar en el estudiante el interés por la especialidad y el hábito por la investigación hacia los métodos y técnicas modernas de trabajo.
  • Valorar la importancia de la conservación de los recursos materiales y humanos.
  • Analizar las oportunidades de trabajo y de estudio superior que se ofrecen para la especialidad de Metalistería.

Ver video Explicativo sobre el origen de los metales y su historia:

Nota Metfusión: Estos artículos serán siempre perfeccionados añadiendo nuevas imagenes para asegurar el correcto concepto didáctico.

Articulo parcialmente de varias fuentes, entre ellas: metalisteriaysoldadura.blogspot.com.es/

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One comment

  1. Luis Angel Ossa Arango · · Responder

    Ingeniero no tendrá documentación sobre carpintería metálica , necesito hacer un trabajo extenso sobre el tema y es poco lo que he podido ajustar , como para dictar un curso sobre el mismo
    Gracias y que Dios lo bendiga

    Me gusta

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