Últimos avances en la tecnología de soldadura

La soladura es uno de los métodos más usados para unir metales, con diseñadores e ingenieros de producción disponiendo de un amplio rango de procesos donde elegir. Los fabricantes de equipos de soldadura y consumibles continúan trabajando para mejorar sus procesos, y algunos de los últimos desarrollos tienen potencial en calidad y productividad, e incluso los ingenieros de diseño tienen la oportunidad de crear nuevos sistemas de fabricación que hasta ahora no han sido factibles.

Gas metal arc welding (GMAW) se desarrolló durante la segunda guerra mundial para unir aluminio y otros materiales no ferrosos. La soldadura Metal intert gas (Mig) es la más ampliamente usada entre los procesos GMAW, siendo conveniente para todo desde pequeña fabricación a grandes estructuras. Su pariente más próximo, metal active gas (Mag), difiere principalmente en el tipo de gas utilizado; y a menudo los dos procesos son referidos como soldadura Mig/Mag.

Una de las desventajas de la soldadura es la distorsión de la pieza sobre la que se trabaja. Sin embargo, esto puede controlarse en gran medida a través del diseño de uniones, mediante el uso de sistemas y accesorios de fijación, y mediante procesos de soldadura optimizados. Este último punto se incluye porque, por ejemplo, algunas de las últimas máquinas de soldadura Mig tienen funciones de control sofisticadas que pueden reducir significativamente la entrada de calor en la soldadura y, por lo tanto, la distorsión.

La minimización de la distorsión es uno de los factores más importantes para conseguir una soldadura exitosa y económica, especialmente durante las reparaciones.

La distorsión en las estructuras soldadas tiene lugar en tres estructuras soldadas por tres cambios dimensionales que ocurren durante el proceso: encogimiento longitudinal paralelo a la línea de soldadura; encogimiento transversal a la línea de soldadura; y cambio angular a través de la rotación a través de la línea de soldadura. Una forma de minimizar la tensión y distorsión es mediante el enfriamiento de la unión durante la soldadura.

Procesos híbridos

Para las tasas de producción más rápidas, la laser beam welding (LBW) ofrece ventajas debido a su alta densidad de potencia que resulta en una pequeña zona afectada por el calor y a las altas tasas de calentamiento y enfriamiento. El tamaño del láser puede variar entre 0,2 y 13 mm, aunque solamente se usan los pequeños tamaños en los procesos de soldadura. La profundidad de penetración es proporcional a la cantidad de energía suministrada, pero también depende de la localización del punto focal: la penetración se maximiza cuando el punto focal está ligeramente por debajo de la superficie de la pieza de trabajo.

Puede usarse un haz láser continuo o pulsado, dependiendo de la aplicación: los pulsos medidos en milisegundos se usarán para soldar materiales delgados tales como hojas de afeitar, mientras que los haces láser continuos son requeridos para soldaduras más profundas.

Hybrid laser arc welding (HLAW) combina la soldadura láser y el proceso GMAW, típicamente Mig o Mag. Esto permite una mayor flexibilidad en el posicionamiento debido a las propiedades de llenar huecos de los procesos GMAW, junto con la alta velocidad que es atribuible al láser. También existe posibilidad de conseguir soldadura de calidad, ya que se reduce el riesgo de socavar el material.

El primero de estos procesos que estuvo disponible comercialmente fue Hybrio HLAW de ESAB. Este sistema es entre tres y diez veces más rápido que la soldadura convencional, con un 80 – 90 % menos entrada de calor, lo que permite que se alcance un mayor rendimiento.

La soldadura laser produce una soldadura estrecha y profunda a muy alta velocidad. Se produce con muy poca contracción y distorsión por lo que se reducen los costes de tratamientos post-soldadura. La soldadura láser, sin embargo, está limitada en su capacidad para producir soldaduras aceptables en conjunción con huecos anchos. Hibrio resuelve esto usando GMAW en tándem con el láser, añadiendo una cantidad modesta de relleno de metal.

Mejoras en fabricación

Otra compañía que ha introducido recientemente el proceso HLAW ha sido GE, que defiende que su sistema puede revolucionar la forma como se hacen los productos. La compañía sugiere tres formas de mejorar la fabricación:

·       Velocidad de producción: La soldadura es un aspecto fundamental de hacer muchos productos que contienen piezas metálicas. Es también uno de los principales elementos en consumo de tiempo de los procesos de fabricación. HLAW suelda más rápido, lo cual significa que los productos industriales pueden producirse a mayor velocidad. Para conseguir esto GE usa laser de fibra de alta potencia a alta velocidad que suelda acero de hasta 2 cm de espesor con una sola pasada.

·       Costes de envío reducidos: Tradicionalmente la soldadura tiene lugar en un ambiente de fabricación lejos de donde el producto terminado va a utilizarse.

Bibliografía: Welding development continue to boost productivity and quality. European DesignEngineer October 2011