Soldadura: Definición, Procesos, Tipos y Aplicaciones

¿Qué es la Soldadura?

La soldadura es un proceso de fabricación que usa calor, presión, o ambos para fusionar dos o más piezas formando una unión al enfriarse. Se usa comúnmente con metales y termoplásticos, pero también con madera. La unión soldada completada puede llamarse cordón de soldadura o soldadura.

Algunos materiales requieren procesos y técnicas especiales. Algunos se consideran "no soldables". Este término no suele estar en diccionarios, pero es útil y descriptivo en ingeniería.

La pieza a unir se llama material base. Los materiales añadidos para formar la unión se llaman materiales de aporte o consumibles. Según su forma, pueden llamarse varillas, alambres con núcleo de fundente, electrodos consumibles (para soldadura por arco), etc.

Los consumibles suelen elegirse de composición similar al metal base para formar una soldadura homogénea, pero hay casos, como soldadura de hierro fundido frágil, donde se usan aportes de composición muy distinta y las propiedades son muy diferentes. Estas soldaduras se llaman soldaduras disímiles.

Una unión soldada completada a veces se llama cordón de soldadura.

Definición de Soldadura

La soldadura es un proceso de fabricación mediante el cual dos o más piezas se fusionan mediante calor, presión, o ambos, formando una unión al enfriarse. Se usa usualmente en metales y termoplásticos pero también en madera. La unión soldada completada puede denominarse cordón de soldadura.

¿Cómo Funciona la Soldadura?

La soldadura se realiza uniendo dos materiales sin adhesivo. A diferencia de la soldadura blanda (soldering) y la soldadura fuerte (brazing), que usan adhesivos de bajo punto de fusión, la soldadura une directamente las dos piezas.

La mayoría de la soldadura actual se divide en dos categorías: soldadura por arco y soldadura por soplete (antorcha).

La soldadura por arco usa un arco eléctrico para fundir el material base y el metal de aporte (a veces llamado varilla de soldadura) en las uniones. Implica conectar un cable de masa al material de soldadura u otras superficies metálicas.

Otro cable llamado electrodo se coloca en el material a soldar. Un arco eléctrico ocurre cuando ese electrodo se separa del material. Es parecido a la chispa al quitar el cable de arranque de una batería de coche. El arco funde la pieza junto con el material de aporte que ayuda a unir las partes.

Alimentar el aporte en la junta requiere mano firme y ojo para el detalle. A medida que la varilla se funde, el soldador debe alimentar continuamente el aporte en la junta con pequeños movimientos de vaivén constantes. Estos movimientos dan a la soldadura su aspecto característico. Mover el arco demasiado rápido o lento, muy cerca o muy lejos del material puede resultar en mala soldadura.

Soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW o stick), soldadura por arco con gas inerte metálico (GMAW, conocida como MIG) y soldadura por arco con gas inerte de tungsteno (GTAW, conocida como TIG) son ejemplos de soldadura por arco.

Cada uno de estos tres métodos comunes tiene sus fortalezas y debilidades. Por ejemplo, soldadura con electrodo (stick) es barata y fácil de aprender. También es más lenta y menos flexible que otros métodos. Por el contrario, la soldadura TIG es difícil de dominar y requiere equipos complejos. Sin embargo, produce soldaduras de alta calidad y puede soldar materiales que de otro modo no se podrían.

La soldadura por soplete representa otro método común. Usa típicamente una antorcha oxiacetilénica para fundir la pieza y la varilla de soldadura. El soldador controla la antorcha y la varilla simultáneamente, dando control más preciso sobre la soldadura. La soldadura por soplete se ha vuelto menos común en la industria, pero aún se usa para mantenimiento y en esculturas.

Tipos de Soldadura

Hay cuatro tipos principales de soldadura: MIG – Soldadura por Arco Metálico con Gas (GMAW), TIG – Soldadura por Arco de Tungsteno con Gas (GTAW), Stick – Soldadura por Arco Metálico Revestido (SMAW), y Con Núcleo de Fundente – Soldadura por Arco con Núcleo de Fundente (FCAW). Profundizamos en cada tipo aquí.

1. SOLDADURA MIG O GMAW

La soldadura MIG es uno de los tipos más comunes que los principiantes deben aprender. Se usa en automoción para reparar escapes y en construcción de viviendas y edificios. Soldadura por arco que usa un alambre continuo llamado electrodo. También usa gas de protección que pasa por la pistola de soldadura y la protege de contaminación.

La soldadura MIG son en realidad dos tipos diferentes. La primera usa alambre desnudo y la segunda usa núcleo de fundente. El alambre desnudo MIG puede unir tiras de metal fino. La soldadura MIG con núcleo de fundente puede usarse en exteriores al no requerir medidor de flujo ni fuente de gas. La soldadura MIG suele ser la elegida por aficionados y soldadores DIY que no tienen dinero para equipos caros.

2. SOLDADURA TIG O GTAW

Como la MIG, la soldadura TIG usa un arco, pero es también una de las técnicas más difíciles de dominar. Se usan electrodos de tungsteno. El tungsteno es uno de los metales más duros. No se funde ni quema.

La soldadura TIG puede hacerse por fusión, con o sin metal de aporte. TIG también usa fuente de gas externa como argón o helio.

La soldadura TIG requiere ambas manos. Se sujeta la antorcha TIG con una mano y se guía la varilla con la otra. Esta antorcha produce calor y arco para soldar los metales más comunes: aluminio, acero, aleaciones de níquel, aleaciones de cobalto, cobre y titanio.

El soldador TIG puede usarse para acero, acero inoxidable, cromo-molibdeno, aluminio, aleaciones de níquel, magnesio, cobre, latón, bronce e incluso oro. TIG es útil para cuadros de bicicleta, cortacéspedes, manillas, guardabarros, etc.

Las industrias aeroespacial y automotriz, como otros mercados industriales, usan soldadura TIG. También es un gran tipo para Iowa, ya que es muy útil para agricultores que sueldan bastidores de carros, guardabarros y otros equipos vitales.

3. SOLDADURA STICK O SMAW

¿Quiere llevar la soldadura a casa? La principal ventaja de la soldadura stick es su portabilidad. Se usa en construcción, mantenimiento y reparación, tuberías submarinas y producción industrial. En este tipo se usa soldadura por arco metálico revestido, conocida como stick welding.

La soldadura stick, también llamada soldadura por arco, se hace de la forma tradicional. Es un poco más difícil de aprender que MIG, pero si quiere probarla en casa, el equipo stick cuesta una fracción. Se usan varillas de electrodo consumible. El electrodo se funde y une el metal calentándolo con arco eléctrico entre electrodo revestido y pieza base. Al fundirse la varilla, el revestimiento protector también se funde, protegiendo la zona de soldadura del oxígeno y otros gases del aire.

4. SOLDADURA POR ARCO CON NÚCLEO DE FUNDENTE (FCAW)

Este tipo es similar a la soldadura MIG. De hecho, los soldadores MIG suelen ser el doble de caros que los FCAW. Como en MIG, el alambre que actúa como electrodo y aporte se pasa por la varilla. Aquí empiezan las diferencias. En FCAW, el alambre tiene un núcleo de fundente que forma un escudo de gas alrededor de la soldadura. Esto elimina la necesidad de fuente de gas externa.

FCAW es soldadura de alta temperatura, adecuada para metales más gruesos y pesados. Por ello se usa a menudo para reparar equipos pesados. Es un proceso eficiente con poco desperdicio. Es económico al no necesitar gas externo. Sin embargo, queda algo de escoria que debe limpiarse para buena soldadura.

5. SOLDADURA POR ARCO DE PLASMA

La soldadura por arco de plasma es una técnica de precisión usada comúnmente en aplicaciones aeroespaciales con metales de hasta 0,015 pulgadas de espesor. Ejemplos son álabes de motor y sellos de aire. Es técnicamente muy similar a TIG, pero tiene electrodo insertado y usa gas ionizado dentro del arco para generar calor.

Una combinación típica de gases es argón como gas de plasma y argón con 2-5% hidrógeno como gas de protección. El helio puede usarse como gas de plasma, pero su alta temperatura reduce el amperaje de la boquilla.

¿Quiere saber más sobre Soldadura por Plasma? Consulte este artículo.

6. SOLDADURA POR HAZ LÁSER

Este tipo puede usarse en metales o termoplásticos. Como sugiere el nombre, un láser se usa como fuente de calor para crear la soldadura. Funciona en acero al carbono, acero inoxidable, acero HSLA, titanio y aluminio. Ampliamente usado en industrias de fabricación como automoción porque puede automatizarse fácilmente con robótica.

7. SOLDADURA POR HAZ DE ELECTRONES

Tipo de soldadura en la que un haz de electrones de alta velocidad usa energía cinética para generar calor y unir dos materiales. Es un método muy difícil hecho mecánicamente y principalmente en vacío.

8. SOLDADURA POR GAS

La soldadura por gas se usa raramente y ha sido reemplazada mayormente por soldadura TIG. Los soldadores por gas requieren oxígeno y acetileno y son muy portátiles. A veces se usan para soldar piezas de escape de coche.

9. SOLDADURA DE HIDRÓGENO ATÓMICO

La soldadura de hidrógeno atómico es un tipo de soldadura de ultra-alta temperatura, antes conocida como soldadura por arco atómico. En este tipo, dos electrodos de tungsteno se protegen con gas hidrógeno. Puede alcanzar temperaturas superiores a la antorcha acetilénica y puede hacerse con o sin metal de aporte. Es una forma antigua de soldadura reemplazada en años recientes por soldadura MIG.

10. ELECTROESCORIA

Es un proceso avanzado de soldadura usado para unir verticalmente los bordes finos de dos chapas metálicas. La soldadura se hace entre los bordes de los dos paneles, no fuera de la junta.

Un alambre de electrodo de cobre pasa por un tubo guía de metal consumible que actúa como material de aporte. Al aplicar corriente eléctrica, se crea un arco que comienza soldando en la parte inferior de la costura y sube lentamente, creando soldadura en lugar de costura a medida que avanza. Es un proceso automatizado hecho por máquinas.

Tipos de Soldaduras (Juntas)

1. Soldaduras de Filete

La soldadura de filete se refiere al proceso de unir dos piezas de metal verticalmente o en ángulo. Estas soldaduras se llaman comúnmente uniones en T (dos piezas perpendiculares) o uniones solapadas (dos piezas que se solapan y sueldan en sus bordes).

La soldadura es triangular y según la habilidad del soldador puede ser cóncava, plana o convexa. Los soldadores usan soldaduras de filete al conectar bridas a tuberías, soldadura de subestructuras y cuando los tornillos no son bastante fuertes y se desgastan fácilmente.

Una soldadura de filete une dos superficies perpendicularmente creando un ángulo casi recto. Este estilo puede clasificarse en:

• Filete completo. En filetes completos, el tamaño de la soldadura iguala el espesor de las partes delgadas unidas.
• Filete alternado escalonado. Una soldadura de filete alternada oscura se caracteriza por dos líneas de soldadura alternadas desplazadas a cada lado de la junta.
• Soldadura de filete alternada en cadena. Soldaduras de filete interrumpidas forman una cadena de dos líneas de filete interrumpidas aproximadamente opuestas a cada lado de la unión en T.

La versatilidad y bajo coste de las soldaduras de filete las hacen de las juntas más usadas en la industria. Aplicaciones típicas:

• Conexión de bridas a tuberías
• Conexiones de arriostramiento
• Pestañas de corte
• Placas de cobertura
• Bases de columnas
• Soldaduras de costura y puntadas

2. Soldaduras de Ranura (Groove)

Una soldadura de ranura se define como una abertura entre dos miembros de una junta que proporciona espacio para inserción de metal. Tras las soldaduras de filete, las de ranura son las más usadas. El segundo método más común es la soldadura de ranura.

La soldadura de ranura es la colocación de metal en la ranura entre dos partes a unir. El tipo de soldadura determina cómo se preparan las costuras, juntas o superficies.

Permite unir piezas en la misma placa colocando un cordón en una ranura entre las partes. Los principales tipos son:

• Soldadura en V con bisel (Flare-bevel)
• Soldadura en V acampanada (Flare-V)
• Ranura en bisel simple (Single-bevel groove)
• Ranura en J simple (Single-J groove)
• Ranura en U simple (Single-U groove)
• Ranura en V simple (Single-V groove)
• Ranura cuadrada (Square groove)

El proceso de soldadura de ranura es generalmente lento y difícil comparado con otras formas y suele requerir chaflanes especiales en uno o ambos lados.

Sin embargo, produce soldadura fuerte fácilmente inspeccionable y proporciona excelente control de deformación. Aplicaciones comunes:

• Conexiones de momento
• Empalmes de columnas
• Conexiones de acero estructural hueco (HSS)

3. Soldadura de Revestimiento (Surfacing)

Son soldaduras consistentes en uno o más cordones o cuentas de vaivén depositados sobre una superficie intacta para obtener propiedades o dimensiones deseadas.

El revestimiento es un proceso de soldadura para aplicar una capa de metal duro y resistente al desgaste en la superficie o borde de piezas desgastadas. Una de las formas más económicas de aumentar y mantener la vida de maquinaria, herramientas y equipos de construcción.

Una soldadura de revestimiento se compone de uno o más cordones o cuentas de vaivén. Los tratamientos superficiales, también llamados hardfacing o recarga, se usan a menudo para reparar ejes, engranajes o filos de corte desgastados.

Los tipos más comunes de soldaduras de revestimiento incluyen:

• Revestimiento por arco con núcleo de fundente (FCAW)
• Fusión en horno
• Revestimiento por arco metálico con gas (GMAW)
• Revestimiento por arco de tungsteno con gas (GTAW)
• Soldadura superficial oxiacetilénica
• Revestimiento por arco de plasma
• Revestimiento por arco sumergido (SAW)
• Revestimiento por arco metálico revestido (SMAW)

La soldadura superficial se usa comúnmente para añadir capa resistente al desgaste a un objeto para fortalecer su superficie o restaurar áreas desgastadas. En este caso, se suelda con metal de mayor resistencia al desgaste que el material base.

Esta tecnología es una de las formas más rentables de proteger y extender la vida de equipos y herramientas en aplicaciones agresivas y de alto desgaste. La soldadura superficial también puede combinarse con uniones a tope para mejorar la calidad de la soldadura final.

4. Soldadura por Tapón (Plug Welding)

La soldadura por tapón, también llamada soldadura roseta, es cuando dos metales se unen por una soldadura colocada en un pequeño orificio circular. Este proceso suele implicar solapar dos metales, con el superior teniendo un orificio para el depósito de soldadura.

La soldadura por tapón es alternativa a la soldadura por puntos usada por fabricantes de coches con pobre acceso a soldadora por puntos. Común en restauración DIY de autos para reemplazar soldaduras por puntos en bridas de paneles originalmente soldadas por puntos.

Las soldaduras por tapón, bien hechas, son más fuertes que las soldaduras por puntos originales. Fabricantes de coches de rally a menudo usan esta técnica y es aceptable en pruebas MOT del Reino Unido como alternativa a soldadura por puntos para reparar coches antiguos.

Otras aplicaciones incluyen:

• Soldar varillas dentro de una tubería
• Unir metales de distinto espesor
• Fabricación y reparación de carrocería

5. Soldadura por Ranura (Slot Weld)

Una soldadura por ranura une la superficie de un material a otro a través de un orificio alargado. El orificio puede estar abierto en un extremo y llenarse parcial o totalmente con material de soldadura.

Es una soldadura que une un orificio ranurado en un miembro de una unión solapada o en T a la superficie de otro miembro expuesto a través del orificio. Este puede estar abierto en un lado y llenarse parcial o totalmente con metal de soldadura.

Una soldadura por ranura une una superficie a otra a través de un orificio ranurado. La diferencia entre soldadura por tapón y por ranura es que la forma del tapón se determina por diámetro mientras que la de ranura se determina por diámetro y longitud.

Según especificación de la pieza, el orificio puede estar abierto en un extremo o llenarse parcial o totalmente con material de soldadura.

Las soldaduras por ranura son útiles cuando el diseño requiere solape entre dos superficies. Aplicaciones especiales:

• Transmitir fuerza de corte en uniones solapadas
• Prevenir pandeo en piezas solapadas

6. Soldadura Flash

La soldadura flash es un método de soldadura por resistencia que no requiere metal de aporte. Durante el proceso, se aplica corriente eléctrica para crear resistencia entre las dos superficies a unir. Cuando dos superficies contactan en un punto pequeño, fluye corriente y el material se funde.

El material fundido es expulsado de la junta como proyección de partículas fundidas, creando una acción única de limpieza. Óxidos y otros contaminantes se eliminan de la interfaz y forman una zona termicamente ablandada en el borde de las dos superficies.

Una vez fundido suficiente material, se aplica fuerza para unir las superficies. Esto facilita la creación de soldaduras a tope sin material fundido en la junta.

El proceso flash es rápido, rentable y puede fusionar metales disímiles con diferentes puntos de fusión. Se usa a menudo:

• Unión de secciones de raíl principal en construcción ferroviaria
• Conexión de piezas gruesas como cadenas o tuberías
• Fusión de chapas, varillas y barras metálicas

7. Soldadura por Costura (Seam Weld)

La soldadura por costura es el proceso de unir dos materiales similares o disímiles en una junta usando corriente eléctrica y presión. Es posible por la resistencia de contacto entre los dos metales. Cuando la corriente pasa entre metales, se genera calor en pequeños huecos.

Este proceso se usa principalmente para metales porque conducen electricidad fácilmente y soportan presiones relativamente altas. Los electrodos mantienen y controlan el flujo de electricidad.

Este tipo de soldadura puede crearse de dos formas:

• Soldadura por costura por resistencia. Adaptación de soldadura por puntos que usa rueda motriz en lugar de varilla fija en el electrodo. Aplicaciones comunes: procesamiento de chapa y fabricación de piezas automotrices como depósitos de combustible, radiadores y tambores de acero.
• Soldadura por costura por fricción. Usa fricción en lugar de electrodo para generar calor. Permite que las superficies se fusionen en fase sólida, eliminando inter-difusión. Preferida para materiales inherentemente difíciles de soldar por métodos de arco convencionales.

Beneficios de la soldadura por costura:

• Proporciona soldaduras robustas y duraderas
• Relativamente fácil de realizar
• Ideal para fabricar recipientes herméticos a líquidos y gases

8. Soldadura por Puntos (Spot Weld)

La soldadura por puntos (también llamada soldadura por resistencia por puntos) es un proceso de soldadura por resistencia. Se usa principalmente para soldar dos o más chapas metálicas aplicando presión y calor de corriente eléctrica en la zona de soldadura.

Se hace colocando electrodo de aleación de cobre sobre la superficie de la chapa, aplicando presión y corriente, generando calor al fluir la corriente a través de material resistente como acero de bajo carbono.

La soldadura por puntos es relativamente fácil e inexpensiva, siendo opción popular en varias industrias importantes:

• Automoción
• Aeroespacial
• Construcción
• Electrónica
• Fabricación de muebles metálicos
• Ferroviaria

9. Soldadura Upset

La soldadura upset (UW) / soldadura por resistencia a tope es una técnica que produce coalescencia simultáneamente sobre toda el área de superficies contrapuestas o progresivamente a lo largo de una junta, por el calor obtenido de la resistencia a la corriente eléctrica a través del área donde esas superficies contactan.

Se aplica presión antes de iniciar el calentamiento y se mantiene durante el calentamiento. El equipo usado es muy similar al de soldadura flash. Solo disponible si las piezas a soldar tienen secciones transversales iguales.

Las superficies adyacentes deben prepararse cuidadosamente para proporcionar calentamiento adecuado. La diferencia con soldadura flash es que las piezas se sujetan con máquina de soldar y se aplica fuerza para conexión apretada.

Una corriente de alto amperaje pasa por la unión y calienta la superficie. Cuando alcanzan temperatura de forja adecuada, se aplica fuerza perturbadora y se interrumpe la corriente. La fusión ocurre por la alta temperatura y presión en las superficies de la junta. Tras enfriar, se libera la fuerza y la soldadura se completa.

El proceso de soldadura por intrusión tiene varias ventajas distintas:

• Soldaduras de alta calidad con menos defectos de fusión
• Compatibilidad con amplia variedad de materiales estándar y difíciles de soldar
• Equipo de soldadura fácil de controlar, operar y mantener

Ventajas de la Soldadura

• Las uniones soldadas son fuertes y pueden ser más fuertes que el metal base.
• Puede soldar diferentes materiales.
• La soldadura puede hacerse en cualquier lugar y no requiere larga distancia.
• Ofrece aspecto elegante y simplicidad de diseño.
• Pueden hacerse en cualquier forma, cualquier dirección.
• Puede ser automática.
• Proporciona unión perfectamente rígida.
• Fácil adición y modificación de estructuras existentes.

Desventajas de la Soldadura

• Las piezas pueden distorsionarse durante la soldadura por calentamiento y enfriamiento desigual.
• Son uniones permanentes, por lo que las soldaduras deben cortarse para separarlas.
• Alta inversión inicial.

Aplicación de la Soldadura

La soldadura se usa comúnmente en vasos a presión, puentes, edificios, aeronaves y naves espaciales, vehículos ferroviarios y construcción naval, automoción, industrias eléctricas, electrónicas y de defensa, tuberías y ferrocarriles, y plantas de energía nuclear.

• Fabricación de chapa metálica.
• Industrias automotriz y aeroespacial.
• Conexión de metales férreos y no férreos.
• Unión de metales finos.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es la Soldadura?

La soldadura es un proceso de fabricación mediante el cual dos o más piezas se fusionan mediante calor, presión o ambos formando una unión al enfriarse. Se usa usualmente en metales y termoplásticos pero también en madera. La unión soldada completada puede denominarse cordón de soldadura.

¿Cómo Funciona la Soldadura?

La soldadura funciona uniendo dos materiales sin material aglutinante separado. A diferencia de soldadura fuerte y blanda, que usan aglutinante de menor punto de fusión, la soldadura une las dos piezas directamente.

¿Cuáles son los 4 Tipos de Soldadura?

Hay cuatro tipos principales: MIG – Soldadura por Arco Metálico con Gas (GMAW), TIG – Soldadura por Arco de Tungsteno con Gas (GTAW), Stick – Soldadura por Arco Metálico Revestido (SMAW) y Con Núcleo de Fundente – Soldadura por Arco con Núcleo de Fundente (FCAW).

¿Cuánto ganan los soldadores al año?

¿Cuánto gana un soldador? En soldadura, puede ganar entre $29,000 y $117,000 al año, con salario medio anual de $58,000. La experiencia y nivel educativo influyen en cuánto gana un soldador. Habilidad y experiencia excelentes pueden llevar a mayor paga.

¿Cuáles son los 7 tipos básicos de soldadura?

Tipos básicos de soldadura:
1. Soldadura MIG – Gas Metal Arc Welding (GMAW)
2. Soldadura TIG – Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)
3. Soldadura Stick – Shielded Metal Arc Welding (SMAW)
4. Soldadura Flux – Cored Arc Welding (FCAW)
5. Soldadura por Haz de Energía (EBW)
6. Soldadura de Hidrógeno Atómico (AHW)
7. Gas Tungsten-Arc Welding.
8. Soldadura por Arco de Plasma.