1. Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Instituto de Ciencias Navales y Marítimas
Escuela de Ingeniería Naval
ICNA242
Soldadura de Espárragos
Nombre: Claudio Muñoz Muñoz
Orlando Pineda Vargas
Profesor responsable: Elías Carrasco
Asignatura: Soldadura e Inspección Naval ICNA242
Valdivia-Chile
Abril 23, 2013
2. Indice
Introducción..........................................................................................................................3
¿Qué es la soldadura? ..........................................................................................................4
¿Qué es un esparrago? .........................................................................................................4
¿Qué es la soldadura de espárragos?..................................................................................4
Proceso de la soldadura........................................................................................................4
Método...................................................................................................................................5
Rango de ocupación..............................................................................................................5
El soldeo de espárragos por arco por fusión y forja..........................................................6
Elección del proceso .............................................................................................................7
Protecciones de soldadura....................................................................................................8
Equipos y partes. ..................................................................................................................9
Costos...................................................................................................................................11
Usos ......................................................................................................................................13
Ventajas y Desventajas.......................................................................................................14
Conclusión...........................................................................................................................15
Referencias ..........................................................................................................................16
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Introducción
De forma general al hablar de soldadura se tiende a asociar a esta con el proceso de
soldadura por arco eléctrico, sin embargo la soldadura nos ofrece una gran gama de usos y
procesos, los que a veces resultan ser muy específicos y desconocidos por el público
general; dentro de estos muchos procesos se encuentra la unión de pernos a bases metálicas,
llamada soldadura de espárragos. En el presente informe se da a conocer el proceso de
soldadura de espárragos, con sus métodos, procesos, rangos de ocupación, maquinarias y
componentes, costos y sus ventajas y desventajas.
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¿Qué es la soldadura?
La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos
materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la
coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo
agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de
material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija.
¿Qué es un esparrago?
El perno o espárrago es una pieza metálica larga de sección constante cilíndrica,
normalmente hecha de acero. Está relacionada con el tornillo pero tiene un extremo de
cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta, tuerca, o remache, y
se usa para sujetar piezas en una estructura, por lo general de gran volumen.
¿Qué es la soldadura de espárragos?
SE (en inglés stud welding, SW), es un proceso especializado de soldadura con
arco eléctrico para unir pernos o componentes similares a partes básicas. En el soldeo por
arco de espárragos se produce un arco entre el espárrago y la pieza de trabajo, que une entre
si ambas piezas por fusión. Cuando el tiempo de soldeo ha terminado, el espárrago se
hunde en el baño de fusión, la corriente de soldeo se desconecta y el baño de fusión se
enfría.
Proceso de la soldadura.
1) El perno se coloca contra la pieza de trabajo junto con férula cerámica.
2) El disparador se presiona causando el levantamiento del perno por la pieza
de trabajo para "dibujar" un arco y fundir tanto en la base del perno y la zona
de acoplamiento en la pieza.
3) El temporizador detiene el arco, y el perno se sumerge en un baño de fusión
contenida por férula de cerámica.
4) El baño de fusión se solidifica creando una estructura homogénea.
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Rango de ocupación
En general, el proceso de arco-estirado es capaz de soldar una amplia gama de
diámetros del perno prisionero de 1 a 32 mm y para casi cualquier grosor de material por
encima de 0,040" (1 mm). Del diámetro del espárrago y espesor de la base dependerá el uso
de maquinaria tipo condensador de descarga (CC polaridad directa, poca penetración), que
se utiliza para dimensiones pequeñas y funciona en un ciclo muy corto (1-3 ms) o
maquinaria tipo soldadora de espárrago de arco y también maquinaria tipo soldador inverso
(penetración profunda) que se utilizan para materiales de dimensiones mayores con ciclos
largo (1-1.6 seg).
Método.
Según la naturaleza del proceso se distinguen dos métodos:
Soldeo de espárragos por arco por fusión y forja.
Con las variantes:
o Soldeo de espárragos por arco por fusión y forja con férula cerámica
o Soldeo de espárragos por arco por fusión y forja con gas de protección
o Soldeo de espárragos por arco con ciclo corto con gas de protección
Soldeo de espárragos por arco por descarga de condensador
Con las variantes:
o Con separación inicial
o Con contacto inicial
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Protecciones de soldadura
Férula cerámica: La férula cerámica, forma una cámara de combustión alrededor
de la soldadura protegiendo al soldador tanto del arco como de las proyecciones. Concentra
el arco en una zona reducida y limita las pérdidas de calor y la velocidad de refrigeración.
La férula sólo protege ligeramente la soldadura del aire ambiente. Cuando el conector se
hunde en el baño de fusión, desplaza al metal fundido hacia el exterior de la junta para
formar un collar de soldadura anular alrededor del conector. El soldeo puede, de este modo,
realizarse en cualquier posición. La férula cerámica se utiliza para una sola soldadura y se
retira una vez que el metal fundido se ha solidificado.
La férula cerámica debe estar en contacto con el metal base.
La férula cerámica debe colocarse de forma concéntrica con respecto al conector; una
inclinación o un contacto irregular entre la férula y el conector induce a producir un collar
irregular y puede impedir el hundimiento.
Las férulas cerámicas deben almacenarse en un lugar seco
En caso de riesgo de fisuración por hidrógeno, las férulas cerámicas deben secarse a
temperaturas elevadas (1 h a más de 900 ºC).
Gas de protección: En el soldeo de conectores con gas de protección, la atmósfera
de la zona del arco se reemplaza por un gas de protección, que reduce considerablemente la
formación de sopladuras. Para el acero y la mayoría de los metales, se utiliza una mezcla
con un 82 % de argón y un 18 % de dióxido de carbono (EN 439-M21).
El gas de protección influye sobre el arco así como sobre la fusión del conector y de la
pieza de trabajo modificando la tensión superficial del baño de fusión; igualmente incluye
sobre la forma del collar de soldadura y sobre la forma de la penetración. Como principio
fundamental, se debería adoptar la posición de soldeo PA de acuerdo con la norma EN ISO
6947. También puede utilizarse una férula cerámica para mejorar la forma del collar de
soldadura y mantener el arco en una zona próxima a la pieza de trabajo.
El gas se suministra por un dispositivo que debe asegurar una protección gaseosa uniforme,
sin turbulencias.
Se deben observar los siguientes puntos:
La llegada de gas debería ser anular (a los lados del conector).
El gas debe desplazar el aire ambiente antes de comenzar el soldeo; debe observarse un
periodo determinado de purga preliminar.
Sin protección: El soldeo de conectores sin protección solamente es posible para
conectores de pequeño diámetro (inferiores a 10 mm) y con tiempos de soldeo cortos
(inferiores a 100 ms). Entre los inconvenientes de este método están la fuerte oxidación de
la zona fundida, un incremento de las sopladuras y un cordón de soldadura irregular.
Una característica del soldeo de conectores es la muy corta duración del tiempo del arco
(entre 0,5 ms y 3,0 ms) y la elevada velocidad de calentamiento y refrigeración
correspondiente.
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Equipos y partes.
Descripción del aparato
A- Pulsador para aumentar la tensión de carga de los condensadores
B- Pulsador para disminuir la tensión de carga de los condensadores
C- Led que indica la máquina encendida
D- Led que se enciende durante la fase de soldadura
E- Display que indica la tensión de carga de los condensadores
F- Borne de salida positivo
G- Borne de salida negativo
H- Conector para el pulsador de la antorcha
I- Interruptor general
J- Fusible Ø 6,3x32 (tipo retardado). El aparato está dotado de un fusible de 16A para
alimentación 115V, para alimentación 230V se puede utilizar un fusible da 10A.
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Descripción pistola
K- Cuerpo pistola
L- Empuñadura
M- Cable de mando
N- Cable corriente de soldadura
O- Pulsador mando de soldadura (actúa solo con la pistola presionada sobre la chapa)
P- Índice regulación fuerza
Q- Tornillo para la regulación de la fuerza (aumenta girando en el sentido de las agujas del
reloj)
R- Anillo porta distanciador Z
S- Abrazadera de bloqueo pinza
T- Fuelle de protección
U- Tornillos de bloqueo del anillo R
V- Tornillo para la regulación del saliente del espárrago
W- Tuerca de bloqueo.
X- Pinza de agarre del espárrago
Y- Tornillo
Z- Distanciador
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Costos
A continuación se presentan costos de máquina y accesorios hallados en internet, se
debe mencionar que deben tomarse como referencia, pues la privacidad de la mayoría de
las empresas considera no dar a conocer sus precios a través de la web.
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Usos
• Construcción de estructuras mixtas (puentes, construcción en altura, construcciones
industriales, edificios de aparcamientos, piezas prefabricadas, infraestructuras, obras
hidráulicas)
• Construcciones de acero (fijación de fachadas, montaje de soportes, fijación de
raíles)
• Construcción naval (habilitación, aislamientos, fijación de cables y elementos,
elementos de seguridad antideslizantes en rampas, fabricación de bocas de hombre, etc.)
• Construcción de aparatos y recipientes (calderas de calefacción, aparatos químicos,
técnica de ventilación y climatización, armarios de distribución, paneles publicitarios,
industria alimentaria, aparatos domésticos)
• Construcción de vehículos (fijación de cables y conductos, listones embellecedores,
espárragos para toma de masa, revestimientos, etc.)
• Industria refractaria (fijación de masa apisonada, recubrimientos cerámicos, mallas
de fibra en hornos industriales, calderas de vapor, incineradoras de basura, etc.)
• Elaboración y manipulación de materias primas (espárragos antidesgaste, spikes,
fijación de planchas de metal duro)
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Ventajas y Desventajas
Ventajas
1) Se pueden desmontar fácilmente (para inspección o embalaje)
2) Se pueden unir distintos materiales, con distintos tipos de fabricación: compuestos,
materiales laminados, tratados térmicamente, etc.
3) Los costos operativos son bajísimos: herramientas de banco y operación simple.
4) no se presentan tensiones residuales ni alabeos de la estructura.
5) No cambia el tratamiento térmico de las piezas a unir
Desventajas
1) acarrea concentraciones tensionales en los agujeros
2) Las uniones no son herméticas a los fluidos
3) pueden tener pobre conductividad eléctrica
4) se pueden aflojar o debilitar ante solicitaciones dinámicas y también ante variaciones de
temperatura
5) se puede presentar corrosión en la tuerca o cabeza de perno
6) Suelen requerir planchuelas o suplementos de unión.
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Conclusión
El proceso de soldadura de espárragos con pistola trae consigo ventajas y
facilidades en la elaboración de piezas complejas. Es de uso sencillo para el operador, lo
que nos asegura un alto índice de satisfacción en la unión.
Su uso nos brinda rapidez, prolijidad y confiabilidad en comparación con otras
tecnologías de soldadura que no lograrían acabados similares.
El costo de las máquinas e implementos es elevado, dada la tecnología, sensibilidad,
y a su gran eficiencia, que en su tarea específica, para la que fue diseñada nos permite
ahorrar horas hombre, lo que se traduce en disminución de costos y tiempo.
