Clasificación de soldadura

La soldadura de metales se puede dividir en tres categorías según las características de su proceso: soldadura por fusión, soldadura por presión y soldadura fuerte.
Durante el proceso de soldadura por fusión, si la atmósfera está en contacto directo con el baño fundido de alta temperatura, el oxígeno de la atmósfera oxidará el metal y varios elementos de la aleación. El nitrógeno, vapor de agua, etc. de la atmósfera ingresa al baño fundido y también formará defectos como poros, inclusiones de escoria, grietas, etc. en la soldadura durante el proceso de enfriamiento posterior, deteriorando la calidad y el rendimiento de la soldadura.
Para mejorar la calidad de la soldadura, la gente ha desarrollado varios métodos de protección. Por ejemplo, la soldadura por arco con protección de gas consiste en aislar la atmósfera con gases como argón y dióxido de carbono para proteger el arco y la tasa del charco fundido durante la soldadura; por ejemplo, al soldar acero, agregar polvo de hierro titanio con alta afinidad por el oxígeno al recubrimiento del electrodo para la desoxidación puede proteger los elementos beneficiosos como el manganeso y el silicio en el electrodo de la oxidación y la entrada al baño fundido, y obtener soldaduras de alta calidad después del enfriamiento. .
La característica común de varios métodos de soldadura a presión es que se aplica presión durante el proceso de soldadura sin agregar materiales de relleno. La mayoría de los métodos de soldadura a presión, como la soldadura por difusión, la soldadura de alta frecuencia, la soldadura a presión en frío, etc., no tienen un proceso de fusión, por lo que no hay problema de que se quemen elementos beneficiosos de la aleación ni de que elementos dañinos invadan la soldadura, como la soldadura por fusión, lo que simplifica el proceso de soldadura y mejora las condiciones de seguridad y salud de la soldadura. Al mismo tiempo, debido a que la temperatura de calentamiento es más baja que la de la soldadura por fusión y el tiempo de calentamiento es más corto, la zona afectada por el calor es pequeña. Muchos materiales que son difíciles de soldar mediante soldadura por fusión a menudo se pueden soldar en uniones de alta calidad con la misma resistencia que el material original mediante soldadura a presión.
La costura formada durante la soldadura, que conecta los dos cuerpos conectados, se llama soldadura. Durante la soldadura, ambos lados de la soldadura se verán afectados por el calor de la soldadura y la organización y el rendimiento cambiarán. Esta área se llama zona afectada por el calor. Durante la soldadura, debido a diferencias en los materiales de la pieza de trabajo, materiales de soldadura, corriente de soldadura, etc., la soldabilidad se deteriorará. Esto requiere ajustar las condiciones de soldadura. El precalentamiento de la interfaz de la pieza soldada antes de soldar, la preservación del calor durante la soldadura y el tratamiento térmico después de la soldadura pueden mejorar la calidad de la soldadura.
Además, la soldadura es un proceso local rápido de calentamiento y enfriamiento. La zona de soldadura no puede expandirse ni contraerse libremente debido a las limitaciones del cuerpo de la pieza de trabajo circundante. Después del enfriamiento, se generarán tensiones de soldadura y deformaciones en la pieza soldada. Los productos importantes deben eliminar la tensión de la soldadura y corregir la deformación de la soldadura después de la soldadura.
La tecnología de soldadura moderna puede realizar soldaduras sin defectos internos y externos y con propiedades mecánicas iguales o incluso superiores a las de los cuerpos conectados. Las posiciones relativas de los cuerpos soldados en el espacio se denominan uniones soldadas. La resistencia de las uniones no sólo se ve afectada por la calidad de las soldaduras, sino también relacionada con su forma geométrica, tamaño, condiciones de tensión y condiciones de trabajo. Las formas básicas de juntas son juntas a tope, juntas traslapadas y juntas en T (juntas ortogonales).
La forma de la sección transversal de la soldadura de junta a tope está determinada por el espesor del cuerpo soldado antes de soldar y la forma de la ranura de los dos bordes. Al soldar placas de acero más gruesas, en las uniones se abren ranuras de diferentes formas para poder soldar, de modo que la varilla o el alambre de soldadura puedan introducirse más fácilmente. Las formas de ranura incluyen ranuras de soldadura de un solo lado y ranuras de soldadura de doble cara. Al seleccionar la forma de la ranura, además de garantizar la penetración, también se deben considerar factores como la soldadura conveniente, la pequeña cantidad de metal de aportación, la pequeña deformación de la soldadura y los bajos costos de procesamiento de la ranura.
Cuando se unen a tope dos placas de acero de diferentes espesores, para evitar una concentración severa de tensiones causada por un cambio brusco en la sección transversal, el borde de la placa más gruesa a menudo se adelgaza gradualmente para lograr el mismo espesor en los dos bordes de la unión. La resistencia estática y la resistencia a la fatiga de la junta a tope son mayores que las de otras juntas. A menudo se prefiere la soldadura de juntas a tope para conexiones bajo cargas alternas y de impacto o en contenedores de baja temperatura y alta presión.
La preparación previa a la soldadura de la junta superpuesta es simple, el ensamblaje es conveniente y la deformación de la soldadura y la tensión residual son pequeñas. Por ello, se suele utilizar en juntas instaladas en obra y estructuras sin importancia. En general, las juntas traslapadas no son adecuadas para trabajar en condiciones como cargas alternas, medios corrosivos, temperaturas altas o bajas.
El uso de juntas en T y juntas de esquina suele deberse a necesidades estructurales. Las características de trabajo de la soldadura de filete incompletamente soldada en la junta en T son similares a las de la soldadura de filete de la junta traslapada. Cuando la soldadura es perpendicular a la dirección de la fuerza externa, se convierte en una soldadura de filete positiva. En este momento, la forma de la superficie de la soldadura provocará la concentración de tensiones en diversos grados; La condición de tensión de la soldadura de filete completamente soldada es similar a la de la junta a tope.
Las juntas de esquina tienen poca capacidad de carga y generalmente no se utilizan solas. Sólo se pueden mejorar cuando están completamente soldados o cuando hay soldaduras en las esquinas por dentro y por fuera. Se utilizan principalmente en las esquinas de estructuras cerradas.
Los productos soldados son más livianos que las piezas remachadas, fundidas y forjadas, lo que puede reducir el peso y ahorrar energía para los vehículos de transporte. La soldadura tiene buenas propiedades de sellado y es adecuada para la fabricación de diversos contenedores. El desarrollo de tecnología de procesamiento de juntas para combinar la soldadura con la forja y la fundición puede generar estructuras soldadas por fundición grandes y económicamente razonables y estructuras soldadas forjadas con altos beneficios económicos. El uso de tecnología de soldadura puede utilizar materiales de manera efectiva. Las estructuras soldadas pueden utilizar materiales con diferentes propiedades en diferentes partes, aprovechar al máximo las fortalezas de varios materiales y lograr economía y calidad. La soldadura se ha convertido en un método de procesamiento indispensable y cada vez más importante en la industria moderna.
En el procesamiento de metales moderno, la soldadura se desarrolló más tarde que los procesos de fundición y forja, pero se ha desarrollado rápidamente. El peso de las estructuras soldadas representa aproximadamente el 45% de la producción de acero, y la proporción de estructuras soldadas de aluminio y aleaciones de aluminio también está aumentando.
En el futuro, la tecnología de soldadura debería desarrollar nuevos métodos de soldadura, equipos de soldadura y materiales de soldadura para mejorar aún más la calidad de la soldadura y la confiabilidad de la seguridad, como mejorar el arco existente, el arco de plasma, el haz de electrones, el láser y otras fuentes de energía de soldadura; utilizar tecnología electrónica y tecnología de control para mejorar el rendimiento del proceso del arco y desarrollar métodos de seguimiento de arco confiables y livianos.
Por otro lado, es necesario mejorar el nivel de mecanización y automatización de la soldadura, como realizar el control de programas y el control digital de las máquinas de soldar; desarrollar máquinas de soldar especiales que automaticen todo el proceso, desde el proceso de preparación, la soldadura hasta el control de calidad; promover y ampliar manipuladores de soldadura CNC y robots de soldadura en líneas de producción de soldadura automática, que pueden mejorar los niveles de producción de soldadura y mejorar las condiciones de salud y seguridad de la soldadura.
Proceso de evolución
La tecnología de soldadura surgió con la producción por fundición de metales como el cobre y el hierro y la aplicación de diversas fuentes de calor. Los principales métodos de soldadura en la antigüedad eran la soldadura por fundición, la soldadura fuerte, la soldadura por forja y la soldadura por remachado. Antes del 2500 a. C., los antiguos babilonios y la civilización del Indo habían alcanzado un alto nivel de procesamiento en frío y en caliente de metales de cobre y hierro, y podían utilizar soldadura por forja, soldadura por fundición y otros métodos de soldadura para fabricar utensilios metálicos y grabar texto. La cultura representativa en esta época era la cultura Harappa.
El hacha de cobre con hoja de hierro fabricada en la dinastía Shang de China es una pieza soldada de hierro y cobre. La línea de fusión de cobre y hierro en su superficie es sinuosa y está bien conectada. Hay muchos dragones enroscados en la base de bronce del tambor en la tumba de Zeng Houyi durante el Período de Primavera y Otoño y el Período de los Reinos Combatientes. Fue realizado mediante soldadura fuerte en secciones. Después del análisis, se encontró que la composición de la soldadura utilizada es similar a la de la soldadura blanda moderna. Las espadas fabricadas en el Período de los Reinos Combatientes tenían hojas de acero y lomo de hierro forjado, que generalmente se fabricaban calentando y forjando. Según el libro "La explotación de las obras de la naturaleza" escrito por Song Yingxing en la dinastía Ming, en la antigua China, el cobre y el hierro se calentaban juntos en un horno y se forjaban para fabricar cuchillos y hachas; Se roció barro amarillo o tierra de paredes viejas finamente tamizada sobre las juntas para forjar y soldar grandes anclajes en secciones. En la Edad Media, la forja y la soldadura también se utilizaban para fabricar armas en Damasco, Siria.