Técnicas de Soldadura Óptimas para Sistemas Hidráulicos

La soldadura se usa regularmente en conexión con sistemas hidráulicos, para todo, desde reparar cilindros hidráulicos hasta fabricar bastidores y soportes. También hay una amplia variedad de procesos de soldadura que pueden usarse, incluyendo soldadura por arco, soldadura con electrodo revestido y soldadura de estado sólido. Sin embargo, hay cuatro procesos de soldadura particulares que se usan más en reparación y fabricación hidráulica: MIG, TIG, electrodo revestido (stick) y soldadura por fricción. Cada uno tiene sus propios pros y contras, así como situaciones donde funciona mejor.

Soldadura MIG

La soldadura MIG, que significa soldadura por gas inerte metálico, es una subdivisión de GMAW (Gas Metal Arc Welding), o soldadura por arco con gas metálico. En la soldadura por arco, se genera un arco eléctrico entre un electrodo y la pieza de trabajo metálica. Ese arco proporciona la generación de calor localizada necesaria para fundir el metal de la pieza de trabajo.

En el caso de la soldadura MIG, el electrodo es un alambre metálico desnudo. La pistola de soldadura alimenta continuamente el electrodo de alambre consumible para mantener el arco. Al mismo tiempo, también cubre el arco metálico con gas de protección. Los gases de protección usados con soldadura MIG son una combinación de un gas inerte (argón) con un gas activo (dióxido de carbono u oxígeno). Al usar esta combinación de gases de protección con alambre desnudo consumible, no se produce escoria.

Hay varios beneficios de la soldadura MIG, que también explica por qué se usa tan comúnmente. Soporta la capacidad de hacer múltiples pasadas de soldadura en la misma unión y poca o ninguna limpieza post-soldadura. Puede usarse con gran precisión y funciona bien incluso para piezas de trabajo extremadamente delgadas. Además, el tiempo de arco con soldadura MIG es menor que muchos otros procesos de soldadura porque usa alimentación continua de alambre metálico. De hecho, muchos soldadores la consideran uno de los métodos de soldadura más rápidos. Si necesita lograr una soldadura de alta resistencia en piezas gruesas, la soldadura MIG es una excelente opción.

Hay inconvenientes en la soldadura MIG que debe tener en cuenta al considerarla. Las superficies donde se aplicará la soldadura deben estar completamente limpias (libres de óxido, pintura u otra contaminación) o corre el riesgo de una mala soldadura. El proceso es muy sensible a las brisas; incluso un ventilador puede perturbar el gas de protección lo suficiente para comprometer la soldadura. Además, requiere el uso de botellas de gas presurizado, lo que la hace difícil de usar en campo y no muy portátil.

Soldadura TIG

La soldadura TIG cae bajo la categoría de soldadura por arco con gas de tungsteno (GTAW) y significa soldadura por gas inerte de tungsteno. Al igual que la soldadura MIG, se induce un arco eléctrico entre el electrodo y la pieza de trabajo para fundir el metal. Lo que hace diferente a TIG es el uso de tungsteno como material del electrodo. El tungsteno se usa debido a su punto de fusión extremadamente alto.

Al igual que con la soldadura MIG, la soldadura TIG también requiere el uso de gases de protección: argón, helio o una mezcla de ambos. Note que la soldadura TIG no requiere el uso de metal de aporte, pero cuando se usan se añaden al baño de soldadura desde un alambre o varilla separada.

La principal ventaja de la soldadura TIG es que puede unir casi todos los metales y espesores de pieza. Esto incluye espesores que la soldadura MIG no puede manejar. La soldadura TIG puede producir soldaduras de alta calidad sin salpicaduras y con poca o ninguna limpieza post-soldadura. Las soldaduras de hierro fundido y forjado son muy difíciles de lograr, pero un soldador experimentado usando TIG puede hacerlo. Además, puede unir metales disímiles (como aluminio y acero inoxidable).

Cuando se usa con acero, la soldadura TIG puede ser más lenta y costosa que la soldadura con electrodo o MIG. La única excepción real a esta regla es al crear soldaduras de alta calidad usando secciones delgadas. Y, incluso para soldar metales similares, la soldadura TIG requiere control cuidadoso de la corriente eléctrica usada así como presión y tiempo.

Soldadura con Electrodo Revestido (Stick)

La soldadura con electrodo revestido, también conocida como soldadura por arco metálico protegido (SMAW), es otro proceso de soldadura por arco. Lo que la diferencia es su uso de una varilla de metal de aporte consumible como electrodo. Esta varilla, llamada varilla de soldadura, está recubierta con materiales para soportar tanto fundente como protección. El extremo de metal desnudo de la varilla de soldadura se sujeta dentro de un portaelectrodos con mango aislado. El portaelectrodos en sí está conectado a una fuente de alimentación.

El equipo usado con soldadura stick es portátil y de bajo coste, lo que la hace ideal para operaciones de soldadura in situ. A diferencia de la soldadura MIG y TIG, no necesita remover pintura o corrosión en el punto de soldadura. La soldadura stick también genera un arco lo suficientemente grande que el viento o la temperatura no lo afectan. La soldadura stick también es muy flexible en cuanto a dónde puede usarse: interiores, exteriores, áreas con corrientes de aire y espacios confinados. Esto la hace ideal para reparaciones in situ.

El principal inconveniente de la soldadura stick radica en su uso de una varilla consumible. Necesitará cambiar las varillas durante el proceso, lo que puede hacer que la soldadura stick sea lenta. Porque la longitud del electrodo varía durante el proceso de soldadura, la resistencia de la varilla también variará. Esto, a su vez, lleva a variaciones en la corriente que pueden llevar a sobrecalentamiento y fusión prematura, especialmente cuando usa una varilla nueva.

El calor involucrado también pone un límite en qué tan delgado puede ser el metal (usualemente no más delgado que 1,2 mm / calibre 18). Finalmente, la generación de escoria y salpicaduras significa que necesitará limpiar la superficie de soldadura antes de pintar o seguir soldando.

Soldadura por Fricción

La soldadura por fricción (FRW), a diferencia de MIG, TIG y soldadura stick, es un proceso de soldadura de estado sólido. En un proceso de soldadura de estado sólido, se crea un enlace metalúrgico entre los dos metales base, sin fusión involucrada. La soldadura por fricción, en particular, usa calor por fricción combinado con presión para lograr el enlace.

En la mayoría de casos, rotará una pieza relativa a otra mientras las pone en contacto mediante fuerzas axiales altas. El movimiento relativo bajo tales fuerzas altas lleva a fricción. Esa fricción genera suficiente calor para formar un fuerte enlace metalúrgico entre las dos superficies.

Cuando usa soldadura por fricción rotacional, su elección de piezas está limitada: al menos una pieza debe ser cilíndrica en forma, como un tubo o tubería. Por otro lado, la soldadura por fricción lineal usa un movimiento reciprocante, en oposición al movimiento rotacional, para generar la fricción y calor necesarios. El uso de movimiento lineal elimina el requisito de que al menos una pieza sea cilíndrica.

La soldadura por fricción puede lograr contacto de interfaz completo, a diferencia de TIG, MIG o soldadura stick que limita el contacto a la costura de soldadura. La soldadura por fricción también hace mucho más fácil soldar metales disímiles. Además, no requiere fundente, protección o metal de aporte y, cuando se hace correctamente, produce soldaduras sólidas sin porosidad.

Uno de los inconvenientes de la soldadura por fricción es el material de rebarba inevitable desarrollado donde las dos piezas se unieron. Para recortarlo del ensamblaje final, necesitará usar una operación de torneado. La presencia de rebarba también significa que pierde algo de la longitud original de las piezas. Puede estimar fácilmente esta pérdida y tenerla en cuenta en el proceso de diseño temprano.

Además, soldaduras de mayor calidad logradas usando soldadura por fricción requieren equipo grande y potente que se asemeja a un torno. Debido a esto, el equipo para soldadura por fricción no es portátil como la soldadura MIG, TIG y stick.

Problemas Comunes de Soldadura

Los componentes y equipos hidráulicos trabajan a altas presiones, lo que hace una soldadura sólida crítica. Cuando sus soldaduras no se hacen correctamente, puede ser extremadamente peligroso. Dos consideraciones en este contexto son defectos de soldadura, distorsión y tensiones residuales.

Los defectos de soldadura pueden incluir:

• Fusión incompleta
• Cavidades
• Grietas
• Falta de penetración (donde la fusión no ha alcanzado la raíz de la unión)
• Falta de fusión (donde la fusión no se ha logrado a lo largo de la sección transversal de la unión)
• Inclusiones (donde partículas no metálicas quedan atrapadas en la soldadura)
• Salpicaduras excesivas
• Perfil de soldadura deficiente

Entrenamiento y experiencia son necesarios para lograr soldaduras libres de estos defectos, y los resultados dependen fuertemente del proceso usado por el soldador.

Otra preocupación mayor en soldadura implica unir dos metales disímiles. Al usar MIG, TIG o soldadura stick, debe considerar sus conductividades térmicas y expansiones relativas para evitar distorsión y tensiones residuales al enfriar. Por ejemplo, puede haber contracción a través del ensamblaje de soldadura, que es especialmente común en soldadura a tope (soldadura extremo a extremo). Esta contracción ocurre al enfriar y puede llevar a deformación y tensiones residuales. De hecho, debido a problemas de calor localizado y la geometría de las piezas soldadas, esto puede pasar incluso cuando se usan metales similares.

Los soldadores profesionales saben qué tipos de medidas tomar para minimizar la posibilidad de tensiones residuales y distorsión. Hay una variedad de enfoques, incluyendo el uso de disipadores de calor para canalizar el calor lejos, fijaciones de soldadura para restringir el movimiento de partes durante un proceso de soldadura y tratamiento térmico de alivio de tensiones para minimizar tensiones residuales y eliminar distorsión.

Los soldadores certificados tienen el conocimiento y experiencia para seleccionar los parámetros de proceso de soldadura correctos (p. ej., velocidad, corriente, cantidad de metal de aporte, gas de protección) para lograr una soldadura fuerte sin defectos de soldadura.

Conclusión

Ya sea que su aplicación hidráulica requiera soldadura MIG, TIG, stick o por fricción, el proceso de soldadura real a menudo se deja mejor a los profesionales. Hay muchas variables involucradas en soldadura que van más allá de solo los metales usados y su espesor. Para lograr una soldadura fuerte libre de defectos o una soldadura efectiva entre dos metales disímiles, necesita un soldador certificado y experimentado para su equipo hidráulico.

MAC Hydraulics

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