Hispanopedia WikiLa soldadura por arco eléctrico es un proceso manual de soldadura de plásticos para unir materiales termoplásticos . Se utiliza un soplete de gas caliente para dirigir aire caliente tanto a la superficie de unión como a la varilla de soldadura, calentando los materiales hasta su punto de reblandecimiento. Al aplicar presión sobre la varilla caliente contra la superficie de unión, los materiales se unen para formar una soldadura completa. Esta técnica no es fácil de automatizar y se utiliza principalmente para reparaciones o para la fabricación de componentes pequeños o complejos.
Técnicas de soldadura
En la soldadura por gas caliente, se utilizan dos técnicas comunes: la soldadura manual y la soldadura rápida. La soldadura por puntos se puede emplear para colocar los componentes en la posición adecuada para realizar el proceso de soldadura propiamente dicho.
Soldadura manual
La soldadura manual es una técnica en la que el soldador aplica directamente la varilla de soldadura a la junta. También se la conoce como soldadura a mano alzada o soldadura en abanico . [ 1 ] El soplete de gas caliente se maneja con una mano para calentar tanto la varilla de soldadura como las superficies de la junta de forma pendular y en rápida sucesión. Se aplica presión a la varilla de soldadura y se controla manualmente sin la ayuda de una boquilla. Esta técnica es adecuada para la mayoría de las configuraciones y puede ser beneficiosa para soldar áreas estrechas y restringidas o diseños de juntas complejos, ya que la aplicación de la varilla de soldadura se limita a las posiciones de soldadura alcanzables.
Soldadura rápida
La soldadura rápida emplea una boquilla especialmente diseñada que permite que el soplete de gas caliente y la varilla de soldadura formen un sistema cohesivo. La boquilla facilita la aplicación de la varilla de soldadura a la junta a través de un tubo alimentador. La boquilla calienta uniformemente el material de la varilla de soldadura y permite una aplicación controlada de la presión. La parte inferior de la boquilla está diseñada para calentar la superficie de la junta y guiar la varilla de soldadura hacia la ranura. Se fabrican boquillas para los tubos alimentadores que se adaptan a formas y dimensiones específicas de varillas de soldadura y están disponibles para varillas redondas o triangulares de tamaños comunes. El uso de la soldadura rápida se limita a aplicaciones con diseños y orientaciones de juntas simples debido al tamaño de la boquilla y la maniobrabilidad del sistema. [ 1 ]
Parámetros del proceso
La temperatura del gas, la presión de aplicación, la velocidad de avance de la soldadura, el caudal de gas y la orientación de la antorcha influyen en la integridad y las propiedades mecánicas de la soldadura final. La temperatura y el caudal de gas son parámetros controlables según los datos de entrada del sistema. La presión de aplicación, la velocidad de avance de la soldadura y la orientación de la antorcha dependen del operario que realiza la soldadura. Estos parámetros están interrelacionados y todos tienen un impacto significativo en la calidad final de la soldadura.
Temperatura y caudal del gas
La temperatura del gas es un parámetro controlado que debe supervisarse con precisión antes de iniciar el proceso de soldadura. Las temperaturas del gas caliente se seleccionan a valores superiores a la temperatura de fusión o de transición vítrea del material . Se requiere una temperatura suficiente para superar la energía de activación del material , lo que resulta en una reducción de la viscosidad y un aumento de la fluidez para facilitar la difusión a través de la interfaz de soldadura. La exposición prolongada a temperaturas elevadas que superen las recomendaciones del fabricante del material puede provocar oxidación, distorsión o deterioro molecular, lo que puede conducir a la falla de la unión. [ 2 ] La calibración y verificación de la salida deben realizarse después de que la temperatura del gas se haya estabilizado en la pistola de soldadura. Las boquillas de punta de velocidad concentran el calor directamente en la unión en una región específica, lo que resulta en una transferencia de calor efectiva a las superficies de soldadura. Si no se mantiene una velocidad de avance de soldadura suficiente, se pueden superar las temperaturas de soldadura recomendadas por encima de la temperatura de transición vítrea o de fusión del material en estas regiones de soldadura y provocar defectos. [ 1 ]
La dilatación térmica derivada del proceso de soldadura puede provocar deformaciones y defectos en la soldadura si los componentes no están correctamente fijados. También debe tenerse en cuenta el material de la superficie de trabajo para evitar pérdidas de calor que puedan provocar falta de penetración o de fusión debido a un calentamiento insuficiente de las superficies de unión. [ 1 ] [ 2 ]
Es necesario un caudal suficiente de gas caliente para mantener un calentamiento adecuado y uniforme de la varilla de soldadura y las superficies de la junta. El caudal se puede controlar mediante un soplador o un compresor de aire. Para evitar la contaminación de la soldadura, el gas caliente suministrado debe estar libre de humedad e impurezas. Se puede utilizar un soplador o compresor de tamaño adecuado para varias antorchas de gas caliente si no hay una integrada en la pistola de soldadura. [ 1 ]
energía de soldadura
La energía de soldadura transmitida a la superficie de soldadura durante la soldadura con gas caliente puede utilizarse para predecir la resistencia general de la unión terminada. La energía de soldadura ( E w ) se determina utilizando la temperatura y el caudal del gas mediante la siguiente relación:
donde los parámetros del gas caliente incluyen el calor específico ( c p ), la temperatura inicial y final ( T 1 y T 2 , respectivamente), el caudal volumétrico ( q v ) y la densidad (Estas propiedades se dividen por la velocidad de avance de la soldadura ( S w ). [ 2 ] Los estudios realizados en materiales semicristalinos concluyen que cuanto mayor sea la energía de soldadura aplicada a la superficie, mayor será la resistencia de la unión. [ 2 ] Una alta energía de soldadura se ha relacionado con una menor viscosidad de la superficie de soldadura. Una superficie menos viscosa permite una mayor difusión a través de la interfaz de soldadura, lo que resulta en una soldadura más resistente, mientras que una mayor viscosidad no favorece la difusión con tanta facilidad y puede resultar en una menor resistencia de la unión. [ 3 ]
Las propiedades de los gases calientes varían según el tipo de medio utilizado para la soldadura. En la mayoría de las aplicaciones se utiliza aire. En ciertos casos, el fabricante del material puede recomendar el uso de otros tipos de gases calientes, como dióxido de carbono o nitrógeno, cuando exista un riesgo potencial para la salud y la seguridad en otras condiciones de soldadura. [ 1 ]
Presión
La presión de aplicación influye en la penetración general de la soldadura y en la calidad de la junta. La presión se aplica manualmente, ya sea directamente a través de la varilla de soldadura o a la boquilla de alta velocidad. [ 3 ] Tanto la técnica de soldadura como el diseño de la junta influyen en la cantidad de presión que se transmite a la soldadura.
Una presión inadecuada puede provocar porosidad en la interfaz de soldadura, mala humectabilidad y defectos de falta de fusión. El gas caliente puede quedar atrapado entre la varilla de soldadura y la superficie de la junta, lo que da lugar a la formación de poros. Una forma de reducir la presencia de poros es establecer un espacio en la raíz como parte del diseño de la junta, a través del cual los gases calientes puedan escapar. [ 2 ] Las regiones no fusionadas de la soldadura y la presencia de poros pueden reducir significativamente la resistencia general de la junta.
La aplicación de presión puede ser menos efectiva en la soldadura manual en comparación con el uso de una punta de velocidad; sin embargo, ambas dependen de la habilidad del operador. Los diseños de juntas en doble V son más adecuados para soportar una mayor presión de soldadura efectiva en comparación con las juntas en V simple y son menos propensos a deficiencias de fusión. [ 2 ]
Velocidad de desplazamiento de la soldadura
Las propiedades del material de los componentes que se sueldan, la temperatura del gas caliente, el tamaño de la varilla de soldadura y la técnica empleada influyen en la velocidad de avance de la soldadura. Debido a la naturaleza manual de la soldadura con gas caliente, este proceso suele ser más lento que otros métodos de soldadura de termoplásticos. Se puede obtener una mayor velocidad de avance de la soldadura utilizando una punta de velocidad. La localización del gas a alta temperatura en la superficie de soldadura permite que los termoplásticos se calienten más rápido y fluyan con mayor facilidad, lo que resulta en un aumento de la velocidad de soldadura efectiva. [ 2 ] Una velocidad de soldadura demasiado rápida puede estirar la varilla de soldadura, llenando la junta de forma desigual y comprometiendo la resistencia general de la soldadura. Si la velocidad es demasiado lenta, puede producirse un daño en la soldadura debido a una exposición prolongada a altas temperaturas.
Orientación de la linterna
El ángulo de orientación de la antorcha y la varilla de soldadura depende de la técnica de soldadura, el material de la varilla y el diseño de la junta.
Soldadura rápida
Para establecer una presión constante y mantener la alineación adecuada con la ranura de la junta durante la soldadura con punta rápida, se recomienda que el soldador coloque su agarre debajo de la pistola de gas caliente. Se logra una penetración y calidad de soldadura suficientes cuando la varilla de soldadura se presiona ligeramente al alimentarla a través del tubo alimentador y se mantiene un movimiento de tracción descendente simultáneo a una velocidad de avance constante durante toda la pasada de soldadura. [ 1 ]
Soldadura manual
La orientación de la varilla de soldadura con respecto a la ranura depende del material en las aplicaciones de soldadura manual. Los ángulos recomendados para la varilla de soldadura se establecen para cada material con el fin de lograr una penetración adecuada sin introducir defectos ni tensiones adicionales en la junta. Un posicionamiento preciso dará como resultado un efecto de " onda de proa " visible en la raíz, lo que indica que se produjo difusión a través de la interfaz de soldadura. Un ángulo incorrecto puede provocar un calentamiento desigual y defectos en la soldadura, o una presión insuficiente para producir una junta fuerte. [ 1 ]
cualificaciones de soldador
En aplicaciones industriales, los procesos de soldadura por gas caliente son ejecutados con éxito por operadores capacitados y cualificados que han sido certificados en el proceso según lo detallado en EN 13067 o AWS B2.4. [ 3 ] EN 13067 es la norma internacional para la cualificación de soldadores para ensamblajes soldados termoplásticos, que incluye técnicas y procesos de soldadura por gas caliente. La Sociedad Americana de Soldadura (AWS) publicó AWS B2.4 como norma estadounidense para la cualificación de procedimientos y rendimiento de soldadura termoplástica. Estas normas detallan la técnica adecuada y el diseño de juntas que se deben emplear para diversas situaciones de soldadura.
Referencias
- 1 2 3 4 5 6 7 8 Manual de unión de plásticos: una guía práctica . Troughton, Michael John (2.ª ed.). Norwich, NY: William Andrew. 2008. ISBN 9780815515814OCLC 302420421
{{cite book}}: CS1 mantenimiento: otros ( enlace ) - 1 2 3 4 5 6 7 Balkan, Onur; Demirer, Halil; Ezdeşir, Ayhan; Yıldırım, Hüseyin (2008-04-01). "Efectos de los procedimientos de soldadura en las propiedades mecánicas y morfológicas de láminas de PE, PP y PVC soldadas a tope con gas caliente". Polymer Engineering & Science . 48 (4): 732– 746. doi : 10.1002/pen.21014 . ISSN 1548-2634 .
- 1 2 3 Marczis, B.; Czigany, T. (2006). "Interrelaciones entre parámetros de soldadura de polipropileno soldado con gas caliente". Polymer Engineering & Science . 46 (9): 1173– 1181. doi : 10.1002/pen.20570 .
- Soldadura de plástico