SOLDADURA Y SOLDEO OXIACETILENICO.

INTRODUCCION.

OAW (Oxigeno–Arc–Welding). Soldeo oxiacetilénico, fue desarrollado en épocas de la industrialización, entre 1905 y 1925, y fue el procedimiento más utilizado. Hoy en día se sigue utilizando, aunque los nuevos procesos de soldeo, y corte lo ubican en competitividad debido a los costos, y las nuevas tecnologías.

Los gases en estado comprimido son en la actualidad prácticamente indispensables para llevar a cabo la mayoría de los procesos de soldadura. Por su gran capacidad inflamable, el gas más utilizado es el acetileno que, combinado con el oxígeno, es la base de la soldadura oxiacetilénica y oxicorte, el tipo de soldadura por gas más utilizado.

Por otro lado y a pesar de que los recipientes que contienen gases comprimidos se construyen de forma suficientemente segura, todavía se producen muchos accidentes por no seguir las normas de seguridad relacionadas con las operaciones complementarias de manutención, transporte, almacenamiento y las distintas formas de utilización.

Vale señalar que la soldadura oxiacetilénica por alta presión donde tanto el oxígeno como el gas combustible (acetileno, hidrógeno, etc.) que alimentan el soplete proceden de las botellas que los contienen a alta presión. Es conveniente resaltar que la llama de un soplete de acetileno/oxígeno puede llegar a alcanzar una temperatura por encima de los 3100 °C aumentando de esta forma la peligrosidad de este tipo de soldadura.

Los objetivos son los de saber manejar el equipo de soldadura oxiacetilénica para la operación de oxicorte, y el realizar la operación de corte con las medidas de seguridad apropiadas en cada caso.

El termino soldadura de electrodo revestido SMAW. Soldadura de arco con protección gaseosa GMAW, FCAW, Y GTAW. Soldadura por oxigas OGW. Soldadura de termo rociado TSW. Se puede definir como la unión mecánicamente, (bien sea manual o automática) resistente de dos o más piezas metálicas.

El procedimiento OGW utiliza el calor producido por una llama para fundir el metal base y, si es necesario, el metal de aportación requerido.

La llama se obtiene por la combustión de un gas combustible (acetileno) con oxígeno.

La aportación en este procedimiento se aplica en forma de varilla, de forma similar al soldeo tig.

La protección del baño de fusión la realizan los propios gases de la llama, aunque puede ser necesario recurrir al empleo de desoxidantes, veamos como ejemplo unas cantidades de referencia.

1.- La combustión completa del acetileno requiere (2,5) volúmenes de oxigeno por (1) volumen de acetileno.

2.- El soplete, soldadura suministra el acetileno (1) volumen, y (1,2) volúmenes de oxígeno.

3.- El volumen restante (1,3) lo aporta el aire ambiente. Esta dosificación precisa genera la llama reductora utilizada para la soldadura. Así: 1,2 + 1,3 = 2,5 volúmenes de oxigeno.

Una falta de oxígeno genera una llama carburante (menos caliente) y un exceso de oxígeno, una llama oxidante. La llama oxiacetilénica presenta tres zonas diferentes:

ZONA 1: Un dardo resplandeciente resultado de la combustión primaria.

ZONA 2: Un penacho, en donde el oxígeno del aire es el complemento para obtener la combustión completa de los gases resultantes de la reacción precedente.

ZONA 3: Entre las dos zonas, una zona reductora por su composición (2co + h2). Es la zona activa, útil, de la llama, con una temperatura de 3200 ºC en la zona de fusión del metal.

REGULACIÓN DE LA LLAMA OXIACETILÉNICA.

La llama se caracteriza por tener tres zonas bien delimitadas, el dardo (1), de color blanco deslumbrante y es donde se produce la combustión del oxígeno y acetileno, el penacho (2) que es donde se produce la combustión con el oxígeno del aire de los productos no quemados, la zona de mayor temperatura es aquella que esta inmediatamente delante del dardo, zona reductora (3) y en el soldeo oxiacetilénico es la que se usa ya que es la de mayor temperatura hasta 3200ºC, no en el caso del brazing que es lo que se llama soldadura fuerte.

La llama es fácilmente regulable ya que pueden obtenerse llamas estables con diferentes proporciones de oxígeno y acetileno. En función de la proporción de acetileno y oxígeno se disponen de los siguientes tipos de llama:

LLAMA DE ACETILENO PURO: Se produce cuando se quema este en el aire. Presenta una llama que va del amarillo al rojo naranja en su parte final y que produce partículas de hollín en el aire. No tiene utilidad en soldadura.

LLAMA REDUCTORA: Se genera cuando hay un exceso de acetileno. Partiendo de la llama de acetileno puro, al aumentarse el porcentaje de oxígeno se hace visible una zona brillante, dardo, seguida de un penacho acetilénico de color verde pálido, que desaparece al igualarse las proporciones.

Una forma de comparar la proporción de acetileno con respecto al oxígeno, es comparando la longitud del dardo con el penacho acetilénico medido desde la boquilla. Si este es el doble de grande, habrá por tanto el doble de acetileno.

LLAMA NEUTRA: Misma proporción de acetileno que de oxígeno. No hay penacho acetilénico.

LLAMA OXIDANTE: Hay un exceso de oxígeno que tiende a estrechar la llama a la salida de la boquilla. No debe utilizarse en el soldeo de aceros.

Tanto en este caso como en el anterior el penacho que se forma, produce la combustión del oxígeno con el aire de todos los productos que no se quemaron anteriormente.

GENERALIDADES DEL PROCESO Y DEFINICIÓN DE TERMINOS.

1.- GAS: Estado de la materia, donde las moléculas se encuentran separadas unas de otras a una distancia mayor que en un sólido o un líquido. Los gases tienen la característica de ocupar el volumen del recipiente que los contiene.

2.- COMBUSTIBLE: Elemento o material que tiene la calidad de consumirse durante la combustión.

Los principales combustibles se presentan en los tres estados de la materia, como son

· LÍQUIDOS: gasolina, disel, turbosina, etc.

· SOLIDOS: carbón, madera, papel, etc. y los

· GASEOS: acetileno, propano, metano, butano, etc.

3.- COMBURENTE: Gas que aviva o acelera la combustión (reacción química) los principales comburentes son: el aire formado por una mescla de gases (nitrógeno 78%, oxigeno 21% y el restante 1% de gases nobles argón, senon, criptón, y algunos otros).El segundo comburente es el oxigeno puro.

4.- COMBUSTIÓN: Es una reacción entre una combustión que es consumido por un comburente. Ejemplos de combustión se tiene la generación de una flama domestica (de estufa a gas), o bien cuando se consume una vela.

5.- FLAMA DE SOLDADURA PARA OXIGAS: Es el elemento necesario e indispensable para poder fundir los metales que se han de unir. Se generan por la reacción química entre el combustible y comburente, comúnmente oxigeno y acetileno. Aproximadamente la temperatura de la flama es de 3300ºc, pudiendo obtener diferentes tipos de flama con la mezcla de los dos gases antes mencionados. Ejemplos: Flama neutra o normal. Flama carburante y también la Flama reductora. De los tipos anteriores la mayor aplicación la más recomendada para trabajo de soldadura es la flama neutra o normal.

EQUIPO PARA SOLDADURA OXIACETILENICA.

PARTES IMPORTANTES DE

UN EQUIPO OXIACETILENICO

CILINDRO DE ACETILENO. El cilindro de acetileno suele ser más corto y más ancho que el de oxigeno. Se hace en varias secciones, mientras que el cilindro hueco de una pieza como el cilandro de oxigeno, se hace más liviano.

El cilindro de acetileno tiene roscas izquierdas. El acetileno. Etino o Acetileno, es un gas inflamable, inodoro e incoloro, algo más ligero que el aire. En su forma más frecuente tiene un olor desagradable debido a sus impurezas. Puede obtenerse a partir de diversos compuestos orgánicos calentándolos en ausencia de aire, pero comercialmente se prepara por reacción del dicarburo de calcio con el agua. Aunque el etino puede licuarse a temperatura ambiente y alta presión, resulta violentamente explosivo en estado líquido. El gas etino se almacena normalmente a presión en tanques metálicos, disuelto en propanona líquida (acetona). Al hacer bullir etino a través de una solución de amoníaco y cloruro de cobre se forma un precipitado de color rojizo: el carburo de cobre. Este proceso se utiliza para identificar el etino. Una vez seco, el carburo de cobre se vuelve explosivo. El etino arde al aire con una llama caliente y brillante. Antiguamente se utilizaba como fuente de iluminación, pero hoy en día se emplea principalmente en la soldadura oxiacetilénica, en la que el etino se quema con oxígeno produciendo una llama muy caliente que se usa para soldar y cortar metales. El acetileno también se utiliza en los procesos de síntesis química, y en especial en la fabricación del cloroetileno (cloruro de vinilo) para plásticos, del etanal (acetaldehído) y de los neoprenos de caucho sintético.

CILINDROS DE OXIGENO. Se caracteriza por su color verde, largo y un poco delgado, liviano con respecto al acetileno, y con una rosca derecha para asegurar los manómetros.

Se lo puede conseguir para la industria, del tipo industrial de color verde, como también del tipo hospitalario, de color blanco, con funciones medicas en la aplicación a pacientes, y tratamientos de algunas afecciones respiratorias.

EL OXIGENO. Se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta temperatura, en los cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas (acetileno) produce una llama con una temperatura muy superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxígeno se les administra a pacientes con problemas respiratorios y también a las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde la baja concentración de oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con oxígeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto. El oxígeno de gran pureza se utiliza en las industrias de fabricación de metal. Es muy importante como líquido propulsor en los misiles teledirigidos y en los cohetes.

REGULADORES.

Tienen muchos usos diferentes. Por ejemplo, los usan los buzos en sus equipos, en los hogares donde las cocinas trabajan con gas, etc. El propósito o función principal de un regulador es reducir la presión muy alta de un cilindro a una presión de trabajo más baja y segura permitiendo una circulación continua y uniforme del gas.

En el funcionamiento del regulador, el gas a alta presión entra al cuerpo del regulador por una boquilla controlada por una válvula y circula hacia adentro de la cámara en el regulador.

La presión en la cámara aumenta hasta que es lo bastante alta para vencer la fuerza del resorte.

Los gases suministrados en acumuladores o cilindros por lo general no pueden utilizarse a la presión con que son envasados en planta. En efecto, el oxigeno es suministrado en estado gaseoso dentro de cilindros, en los cuales hay una presión de 15 Mpa., que es igual a 150 bar, equivalente a 2.150 PSI., cuando están llenos. En el caso del Acetileno disuelto en Acetona, hay una presión dentro de los limites de 1.7 Mpa., a 2.5 Mpa., dependiendo de la temperatura ambiental. Por lo general la presión de trabajo con el uso de estos dos gases (Oxi y Ace) es del orden de: 0.3 a 0.6 Mpa., para el Oxigeno, igual a (3 a 6 bar). Y para el Acetileno es de 0.05 a 0.1 Mpa., igual (0.5 a 1 bar). Por estos motivos, debe haber un dispositivo que montado en los Cilindros controle las altas presiones existentes en el interior del cilindro, y las transforme en presión conveniente para la realización del trabajo programado.

Pero la válvula del cilindro no es suficiente para transformar dichas presiones altas en bajas, o mejor en presión de trabajo. Esta función la ejerce un dispositivo llamado “REGULADOR”. Hay muchas formas y tipos de reguladores, tanto para Oxigeno como para Acetileno, Nitrógeno, Oxido Nitroso, GLP, Gas Carbónico, Helio, Argón, Hidrógeno, Propano etc. En su sistema de funcionamiento, los reguladores son semejantes, diferenciándose tan solo en las dimensiones, formas y características de acuerdo con los siguientes puntos:

a) El gas cuya presión va a regular

b) La presión que va a reducir

c) La presión que va a mantener en la salida

d) El volumen máximo a suministrar, manteniendo la presión constante

e) La aplicación llámese industrial o medicinal.

Según el gas, cuya presión va a reducirse, los reguladores difieren en cuanto a dimensiones y sistemas de roscas de sus conexiones de entrada y salida, así como también en algunas piezas de su interior, manómetros, flujómetros etc. Cada regulador tiene aplicaciones bien determinadas.

Los manorreductores pueden ser de uno o dos grados de reducción en función del tipo de palanca o membrana. La función que desarrollan es la transformación de la presión de la botella de gas (150 atm) a la presión de trabajo (de 0,1 a 10 atm) de una forma constante. Están situados entre las botellas y los sopletes.

1	NIPLE DE ENTRADA GAS DE ALTA PRESIÓN	8	RESORTE DE REGULACIÓN
2	CAMARA DE GAS ALTA PRESION	9	CAMARA DE BAJA PRESION
3	ORIFICIO DEL CONO DE LA VÁLVULA	10	TUERCA DE FIJACIÓN AL CILINDRO
4	TORNILLO DE REGULACION	11	NIPLE DE SALIDA
5	RESORTE DE ALTA PRESION	12	VÁLVULA DE SEGURIDAD.
6	CONO DE LA VÁLVULA	13	MANÓMETRO DE ALTA PRESION
7	DIAFRAGMA	14	MANÓMETRO DE BAJA PRESION

VALVULAS CONTRA RETROCESO. (Presión de trabajo)

Para reducir el riesgo de un retroceso de llama es necesario utilizar siempre la presión de trabajo recomendada por el fabricante, según el tipo de boquilla utilizada.

La presión de trabajo provoca que salga un determinado volumen de gas, a la velocidad adecuada, para que su combustión ocurra fuera de la boquilla.

El volumen de gas proporciona el calor necesario para ejecutar el trabajo que se desea; a mayor espesor de la placa metálica mayor volumen de gas combustible y viceversa, a menor espesor, menor volumen.

	BV 12 A, B. Válvulas unidireccional. Impide el retorno de los gases		FR 18 A. Válvula Unidireccional. B. Filtro Corta Llamas. Apaga la llama (retroceso) antes que llegue a la Válvula.
	FR 34 A. Válvula unidireccional. B. Filtro Corta Llamas. C. Válvula de Cierre Automático Termosensible. Corta el suministro de gas si la temperatura sobrepasa los 95°C (205°F)		FR 45 + A. Válvula unidireccional. B. Filtro Corta Llamas. C. Válvula de Cierre Automático Termosensible. D. Válvula de Cierre Automático Piezosensible. Corta el suministro de gas si hay un retroceso o sobrepresión en la manguera. Presión de cierre = 0,7 Bar (10PSI)

GASES COMBUSTIBLES.

NOMBRE DEL GAS	FORMULA QUIMICA	LLAMA Y TEMP. °C	METODO DE ALMACENAMIENTO	DENSIDAD RELATIVA	TEMP/A CRITICA
ACETILENO	C2H2	3106	BAJO PRESIÓN, DISUELTO EN ACETONA	0.91	35° C
METILACETILENO	C3H4	2984	BAJO PRESION, SE CONDENSA A TEMPERATURA AMBIENTE	1.46	129° C
ETILENO	C2H4	2902	BAJO PRESION, GAS COMPRIMIDO LICUADO A T° CRIOGENICA	0.98	9.5° C
PROPILENO	C3H6	2872	CONDENSADO A T° AMBIENTE BAJO PRES. MODERADA	1.48	92 °C
HIDRÓGENO	H2	2834	BAJO PRESION, GAS COMPRIMIDO	0.07	- 240 °C
PROPANO	C3H8	2810	CONDENSADO A T° AMBIENTE Y PRESION MODERADAS	1.55	97 °C
METANO	CH4	2770	CONDENSADO. A T° O GAS EN TUBO DIRECTAMENTE	0.56	- 82 °C
BUTANO	C4H10	2720
GAS NATURAL	CH4	2680	EN TUBO DIRECTAMENTE AL USUARIO		- 82° C
GLP	C3H8C4H10	2660	CONDENSADO A T° AMBIENTE Y PRESIÓN MODERADA		97° C

ALMACENAMIENTO.

Los gases combustibles generalmente se almacenan como gas licuado, como gas comprimido o disueltos a presión. Desde un punto de vista económico, es mejor si el gas puede almacenarse en forma líquida.

La capacidad de licuar un gas a temperatura ambiente depende de su temperatura crítica.

El propano y el propileo son gases con temperaturas críticas por encima de la temperatura ambiente a presiones moderadas, lo cual significa que pueden ser almacenados en forma líquida.

Un litro de estos gases en forma líquida da 311 y 388 litros de gas, respectivamente, 15ºC y 1 bar.

Como se puede observar, el metano, etileno, e hidrogeno no pueden ser licuados a temperatura ambiente. Estos gases pertenecen al grupo de gases comprimidos.

(El metano y etileno pueden ser almacenados en forma líquida si son antes enfriados a su punto de ebullición). Al comprimir estos gases se pueden usar presiones de hasta 200 bar, lo que significa que un litro de gas a esta presión da 200 litros de gas a la presión atmosférica.

El acetileno pertenece al grupo de los gases que son disueltos bajo presión. El acetileno no puede almacenarse bajo presión del mismo modo, por ejemplo, el hidrogeno.

Esto es debido a que el acetileno se descompone en sus componentes en una reacción rápida y exotérmica (generador de calor) si se expone a temperaturas por encima de 300ºC, o si el acetileno líquido a temperatura ambiente, el riego de descomposición es aún mayor.

El cilindro de acetileno esta lleno con una masa porosa que contiene disuelto un solvente generalmente acetona. Esta masa retarda las reacciones de descomposición que se inicien.

Cuando el cilindro se llena de acetileno se disuelve en el solvente. La cantidad disuelta es función de la presión de compresión. Un cilindro de acetileno con un volumen de 40 litros contiene aproximadamente, 6m³ de gas.

ETILENO. El etileno es un gas incoloro con un ligero pero característico olor a ajo. Es ligeramente toxico y anestesiante. La mayor parte del etileno se obtiene por fraccionamiento de productos del petróleo. Se usa principalmente como materia prima en la industria de química orgánica. Pero también se usa en procesos de corte y similares. El etileno, en pequeñas cantidades, se almacena en cilindros. La temperatura crítica del etileno es +9.5ºC, lo que quiere decir que puede producirse variaciones de presión dependiendo de la temperatura ambiente. A temperaturas por debajo de +9.5ºC, algo de gas se condensa, con lo que la presión del gas cae marcadamente. El valor calorífico de etileno es aproximadamente el mismo que el del acetileno, pero solo una pequeña cantidad se genera en una pequeña cantidad se genera en la llama primaria. Hay también mezcla de acetileno y etileno. La composición, más común es 80% y 20% respectivamente. Esta mezcla produce una temperatura de llama más alta que el etileno debido a la presencia del acetileno. Estos se transportan y almacenan en forma licuada en tanques criogénicos, es por ello que estos gases los utilizan básicamente grandes consumidores de gas de combustible. Este gas también puede almacenarse en forma gaseosa en cilindros, pero dado que la presión del gas no puede ser mayor a 10- 12 bar (por razones de seguridad), el cilindro obtendrá una cantidad muy pequeña de gas.

PROPILENO (PROPENO). Es un gas incoloro con un ligero olor dulce. No es toxico pero produce un efecto ligeramente anestesiante. El propileno es un producto secundario del proceso de fabricación de etileno, por ejemplo. Fraccionamiento, pero puede también obtenerse de las refinerías de petróleo. La mayor parte del propileno se destina a la industria química. El propileno se presenta principalmente en forma condensada.

Es fácil de manipular, ya que para condensarlo a temperatura ambiente solo son necesarias presiones moderadas. Una presión baja significa que pueden usarse cilindros más ligeros y económicos.

Las propiedades del propileno son similares a las del propano. El valor calorífico es aproximadamente igual en los dos gases, pero el propileno produce una mayor porción de calor en la llama primaria, lo que significa que produce una llama más caliente y más eficiente que el propano.

HIDRÓGENO. El hidrogeno es un gas incoloro, inodoro y no toxico. Es el más ligero de todos los gases, aproximadamente quince veces más que el aire. El hidrógeno es un gas altamente inflamable y arde con una llama invisible. En la presencia de aire y oxigeno es explosivo dentro de un amplio rango de mezcla. La mezcla de dos partes de hidrogeno y una parte de oxigeno se conoce comúnmente como Oxi-Hidrogeno o aire explosivo. El hidrogenote produce industrialmente por electrolisis del agua, reformación de hidrocarburos por vapor u oxidación parcial de carbón o hidrocarburos. Se transporta en forma gaseosa, en cilindros de alta presión, o en forma líquida, enfriado a su punto de ebullición (-253 ºC). Un litro de hidrogeno liquido genera 840 litros de gas a temperatura ambiente y presión atmosférica. El hidrogeno tiene muchos usos, dentro de la industria química, farmacéutica y nuclear así como en la metalúrgica. El hidrogeno se puede usar también como combustible, por ejemplo en corte con gas. La temperatura e intensidad de llama son menores que la del acetileno y muchos otros gases, pero son superiores a las del propano y gas natural. Pruebas prácticas de corte realizadas con hidrógeno permiten la comparación siguiente con el acetileno

· El hidrogeno no produce retroceso de llama.

Se produce menos deformación en el corte de láminas finas.
Menos carga térmica sobre soplete y boquilla.
Llama más difícil de ajustar correctamente.
Es más fácil perder el corte sobre metales oxidados.

NOTA: En un cilindro de propano, el volumen de líquido y presión aumentan proporcionalmente a la temperatura. El proceso electrolítico al obtener un volumen de oxigeno se obtiene 2 volumenes de hidrogeno, este gas es inflamable y algunos casos sustituye al acetileno ejemplo: en el corte de piezas de acero, bajo el agua “soplete de corte oxhídrico” la temperatura de esta flama es aproximadamente de 4300 °F 2354 °C aproximadamente.

PROPANO. Gas incoloro, no toxico pero ligeramente anestesiante. Se obtiene, principalmente, de la refinación del petróleo y del fraccionamiento de algunos derivados del mismo. El propano es fácil de manipular debido a que se puede almacenar en forma líquida a temperatura ambiente y bajo su propia presión de vapor (sólo 7 bar a temperatura ambiente). Debido a ello los cilindros pueden ser de construcción ligera y barata. Es importante recordar que el cilindro con gas líquido no debe exponerse al calor. Cuando la temperatura aumenta, la presión de vapor también lo hace y más gas se condensará. A una temperatura suficientemente alta, el líquido llenara el cilindro por completo. De no estar el cilindro equipado con válvula de seguridad existiría la posibilidad de que reviente. Para que la válvula pueda activarse, el cilindro deberá ser transportado y almacenado en posición vertical. El propano, junto al butano, son los principales constituyentes del GLP (gas licuado de petróleo). Para el propileno y el butileno pueden también formar parte del GLP, pero en niveles muy bajos. El valor calorífico del propano es superior al del acetileno, pero genera una cantidad mayor de calor en la llama primaria. Su temperatura de llama es menor y el requerimiento de oxigeno mayor (cuatro veces) más que el del acetileno. Observe cuan bajo es el límite inferior del propano, así como su alta densidad. Lo último significa que de producirse fugas, el gas tenderá a acumularse en las ares más bajas, con el consiguiente riesgo que se presente una explosión.

En un cilindro de propano, el volumen de líquido y presión aumentan proporcionalmente

a la temperatura. OJO, no calentar por que explota

GAS NATURAL (METANO). Este gas natural esta compuesto principalmente de metano, en su composición, y por tanto sus propiedades de combustión, varían de un deposito a otro. El gas natural se distribuye al usuario directamente desde el yacimiento, vía tuberías. Se usa principalmente en calefacción, también en corte si las instalaciones de suministro están ya echas. El gas natural puede pero también almacenarse comprimido, en cilindros. El vio gas es similar al gas natural y también puede ser usado en corte. Se obtiene mediante un proceso de fermentación, con estiércol y otros desperdicios generados en los corrales de las granjas. El vio gas consiste principalmente de metano y bióxido de carbono. La propiedad del metano, es el componente principal del gas natural. El metano es gas inodoro e incoloro. Se le puede añadir color para facilitar su detección. El metano es un gas ligero, y su límite explosivo inferior es mayor que el de la mayoría de los otros gases. Esto significa que en caso de fuga, el metano es más seguro que otros gases. El valor calorífico del metano es bajo, y solo una pequeña porción se genera en la llama primaria. Gracias al bajo costo que tiene en el mercado el gas natural es posible compensar esta deficiencia, por ejemplo en corte, usando mayores flujos de gas.

No debe obviarse que a mayor volumen de gas, mayor consuma de gas de precalentamiento.

EQUIPO MANUAL OXICOMBUSTIBLE.

Otra parte importante del equipo de Oxicombustible son los elementos manuales, ya que por medio de ellos podemos desarrollar el trabajo que se necesite en su debido tiempo, sea soldadura ó corte. El soplete consiste esencialmente en un conjunto de tubos de gas y válvulas de control. Uno de los tubos y una de las válvulas controlan el suministro de combustible, y el otro tubo y la otra válvula controlan el suministro de oxigeno. Veamos.

Esta parte del equipo manual de soldadura es muy importante ya que de ella depende directamente el trabajo que se va a realizar. Este elemento es un puente entre los gases y la llama de trabajo, y por medio de él se regula con las válvulas de paso, la cantidad de gas solicitada por el trabajo a realizar, de esta misma manera nos sirve para cortar o para soldar.

Estos elementos del equipo de soldadura son la parte donde se produce la llama, es aquí donde se desarrolla el trabajo a realizar de acuerdo a sus características. El dispositivo de corte, con su disparador nos sirve para cortar láminas de hierro de calibres altos, mientras que la boquilla de soldar nos sirve para unir láminas de calibres bajos, con o sin aporte.

CLASES DE LLAMA. La llama es la parte importante del proceso de corte y soldadura oxiacetilénica. Dependiendo del trabajo, y de la llama se desarrollará la operación deseada en cuanto a la necesidad, es así como veremos la calidad de la llama y su regulación para un trabajo optimo. Veamos.

LLAMA NEUTRA. Se puede decir que es la llama estándar para la soldadura de acero al carbón y cobre. Para regularla se parte de la llama carburante, ya que es fácil ver como homogeniza la zona carburante en el dardo, por medio de las válvulas de paso, para formar la llama neutra, se da una proporción de uno a uno, oxigeno y acetileno, el oxigeno requerido para la combustión del monóxido de carbono e hidrogeno en la envoltura exterior de la llama se obtiene del aire. Así tenemos la llama neutra.

LLAMA CARBURANTE. Este tipo de llama se utiliza mucho en las soldaduras, casi que especiales, ya que los componentes de los materiales a soldar tienen sus características, como. Hierro fundido, aluminio, plomo y soldaduras de recubrimientos duros. La llama se produce cuando un exceso en el acetileno, más que el oxigeno, forma una llama de color amarillo claro luminoso después del dardo. Este tipo de llama es inadecuado para soldar cobre, acero inoxidable, aceros de baja aleación.

LLAMA OXIDANTE. El bronce que ya sabemos que es una aleación, y el latón, piden el tipo de llama oxidante, para crear esta llama se aumenta el oxigeno, disminuyendo el acetileno pero contralando las cantidades en exceso. La flama oxidante tiene la misma apariencia que la neutral excepto que el cono luminoso es más corto y el cono envolvente tiene más color, Esta flama se utiliza para la soldadura por fusión del latón y bronce. Una de las derivaciones de este tipo de flama es la que se utiliza en los sopletes de corte en los que la oxidación súbita genera el corte de los metales.

SOLDADURAS CON GAS. Este proceso incluye a todas las soldaduras que emplean un gas combustible para generar la energía que es necesaria para fundir el material de aporte. Los combustibles más utilizados son el metano, acetileno y el hidrógeno, los que al combinarse con el oxígeno como comburente generan las soldaduras autógena y oxhídrica.

La soldadura oxhídrica es producto de la combinación del oxígeno y el hidrógeno en un soplete. El hidrógeno se obtiene de la electrólisis del agua y la temperatura que se genera en este proceso es entre 1500 y 2000°C. La soldadura autógena se logra al combinar al acetileno y al oxígeno en un soplete.

Se conoce como autógena porque con la combinación del combustible y el comburente se tiene autonomía para ser manejada en diferentes medios.

El acetileno se produce al dejar caer terrones de carburo de calcio en agua, en donde el precipitado es cal apagada y los gases acetileno.

Uno de los mayores problemas del acetileno es que no se puede almacenar a presión por lo que este gas se puede obtener por medio de generadores de acetileno o bien en cilindros los que para soportar un poco la presión 1.7 MPa, se les agrega acetona.

SOLDADURA CON SOPLETE. En los sopletes de la soldadura autógena se pueden obtener tres tipos de flama las que son reductora, neutral y oxidante. De las tres la neutral es la de mayor aplicación.

Esta flama, está balanceada en la cantidad de acetileno y oxígeno que utiliza. La temperatura en su cono luminoso es de 3500°C, en el cono envolvente alcanza 2100°C y en la punta extrema llega a 1275°C.

En la flama reductora o carburizante hay exceso de acetileno lo que genera que entre el cono luminoso y el envolvente exista un cono color blanco cuya longitud esta definida por el exceso de acetileno.

Esta flama se utiliza para la soldadura de monel, níquel, ciertas aleaciones de acero y muchos de los materiales no ferrosos.

La flama oxidante tiene la misma apariencia que la neutral excepto que el cono luminoso es más corto y el cono envolvente tiene más color, Esta flama se utiliza para la soldadura por fusión del latón y bronce.

Una de las derivaciones de este tipo de flama es la que se utiliza en los sopletes de corte en los que la oxidación súbita genera el corte de los metales. En los sopletes de corte se tiene una serie de flamas pequeñas alrededor de un orificio central, por el que sale un flujo considerable de oxígeno puro que es el que corta el metal. En algunas ocasiones en la soldadura autógena se utiliza aire como comburente, lo que genera que la temperatura de esta flama sea menor en un 20% que la que usa oxígeno, por lo que su uso es limitado a la unión sólo de algunos metales como el plomo. En este tipo de soldadura el soplete es conocido como mechero Bunsen. En los procesos de soldadura con gas se pueden incluir aquellos en los que se calientan las piezas a unir y posteriormente, sin metal de aporte, se presionan con la suficiente fuerza para que se genere la unión.

SOLDADURA FUERTE. En esta soldadura se aplica también metal de aporte en estado líquido, pero este metal, por lo regular no ferroso, tiene su punto de fusión superior a los 430 ºC y menor que la temperatura de fusión del metal base. Por lo regular se requiere de fundentes especiales para remover los óxidos de las superficies a unir y aumentar la fluidez al metal de aporte. Algunos de los metales de aporte son aleaciones de cobre, aluminio o plata. A continuación se presentan algunos de los más utilizados para las soldaduras denominadas como fuertes:

Cobre. Su punto de fusión es de 1083ºC.
Bronces y latones con punto de fusión entre los 870 y 1100ºC.
Aleaciones de plata con temperaturas de fusión entre 630 y 845ºC.
Aleaciones de aluminio con temperatura de fusión entre 570 y 640ºC

La soldadura dura se puede clasificar por la forma en la que se aplica el metal de aporte. A continuación se describen algunos de estos métodos:

1.- INMERSIÓN. El metal de aporte previamente fundido se introduce entre las dos piezas que se van a unir, cuando este se solidifica las piezas quedan unidas.

2.- HORNO. El metal de aporte en estado sólido, se pone entre las piezas a unir, estas son calentadas en un horno de gas o eléctrico, para que con la temperatura se derrita al metal de aporte y se genere la unión al enfriarse.

3.- SOPLETE. El calor se aplica con un soplete de manera local en las partes del metal a unir, el metal de aporte en forma de alambre se derrite en la junta. Los sopletes pueden funcionar con los siguientes comburentes: aire inyectado a presión (soplete de plomero), aire de la atmósfera (mechero Bunsen), oxígeno o aire almacenado a presión en un tanque. Los combustibles pueden ser: alcohol, gasolina blanca, metano, propano-butano, hidrógeno o acetileno.

4.- ELECTRICIDAD. La temperatura de las partes a unir y del metal de aporte se puede lograr por medio de resistencia a la corriente, por inducción o por arco, en los tres métodos el calentamiento se da por el paso de la corriente entre las piezas metálicas a unir.

SOLDADURA BLANDA. Es la unión de dos piezas de metal por medio de otro metal llamado de aporte, éste se aplica entre ellas en estado líquido. La temperatura de fusión de estos metales no es superior a los 430ºC. En este proceso se produce una aleación entre los metales y con ello se logra una adherencia que genera la unión. En los metales de aporte por lo regular se utilizan aleaciones de plomo y estaño los que funden entre los 180 y 370ºC.

Este tipo de soldadura es utilizado para la unión de piezas que no estarán sometidas a grandes cargas o fuerzas. Una de sus principales aplicaciones es la unión de elementos a circuitos eléctricos. Por lo regular el metal de aporte se funde por medio de un cautín y fluye por capilaridad.

SOLDADURA POR FORJA. Es el proceso de soldadura más antiguo. El proceso consiste en el calentamiento de las piezas a unir en una fragua hasta su estado plástico y posteriormente por medio de presión o golpeteo se logra la unión de las piezas. En este procedimiento no se utiliza metal de aporte y la limitación del proceso es que sólo se puede aplicar en piezas pequeñas y en forma de lámina.

La unión se hace del centro de las piezas hacia afuera y debe evitarse a como dé lugar la oxidación, para esto se utilizan aceites gruesos con un fundente, por lo regular se utiliza bórax combinado con sal de amonio. La clasificación de los procesos de soldadura mencionados hasta ahora, es la más sencilla y general, a continuación se hace una descripción de los procesos de soldadura más utilizados en los procesos industriales.

TÉCNICA OPERATIVA. La soldadura fuerte de los aceros inoxidables, requiere de una llama ligeramente reductora o casi neutra con el fin de reducir la oxidación en las superficies de los materiales base durante el calentamiento. Para evitar el sobrecalentamiento o inclusive la fusión del metal base, se utilizará la zona exterior de la llama y no las zonas cercanas al cono interno o dardo, manteniendo el soplete en continuo movimiento para evitar puntos calientes.

Las piezas que forman la unión deben ser calentadas uniformemente para que alcancen la temperatura de soldeo al mismo tiempo, la antorcha debe estar en continuo movimiento para evitar sobrecalentamiento.

Al tratar de soldar dos piezas con diferentes secciones o distintas conductividad, siempre recibirá mayor aporte energético, la de mayor espesor o la de mayor conductividad, simplemente debido a que esta última disipará el calor más rápidamente.

En cualquier caso, la mejor manera de comprobar la homogeneidad del calentamiento, radica en observar que los cambios que sufre el fundente se realizan de manera uniforme independientes de las secciones o conductividad de las superficies a soldar.

EL FUNDENTE también actúa como un indicador de temperatura. Cuando el fundente alcanza la temperatura adecuada para realizar el brazing, se muestra claro, transparente y fluye sobre la unión como agua líquida. Es en este momento, cuando se debería aplicar el material de aporte tocando con la varilla en la boca de la unión y continuando con el suministro de calor de manera indirecta.

En algunas situaciones sucede que el fundente esta líquido pero el material base no esta listo para fundir la aleación, las temperaturas de fundente y material de aporte no están acordes, necesitando el conjunto mayor calor, en estos casos existe riesgo de que el fundente se sature antes y deje de actuar.

Debido a que el material fundido tiende a fluir hacia las zonas más calientes, la superficie exterior estará algo más caliente que la interior, por lo que el material tiene que ser aplicado exactamente en la unión.

De lo contrario no fluirá por la unión, tendiendo a formar un recubrimiento en la pieza. Es una buena práctica calentar el lado opuesto del suministro de material de aporte.

Por otro lado, si se trata de conseguir la temperatura de brazing fundiendo el metal de aporte directamente bajo la llama, la acción capilar no va a acontecer, en su lugar el material de aporte se acumulará de nuevo en la superficie. El calentamiento continuado en un intento de hacerlo fluir, va originar la alteración de la composición del material de aporte con el riesgo de liberar humos que pueden llegar a ser tóxicos.

BÓRAX. Es un compuesto químico de fórmula Na2B4O7 · 10H2O (tetraborato de sodio decahidratado), que cristaliza en el sistema monoclínico, con una dureza de 2 y una densidad de 1,7 g/cm3.

Al calentarse se expande, pierde agua y se derrite fácilmente, formando una masa con apariencia de cristal. El bórax como mineral fue descubierto en el Tíbet, exportándose a Europa bajo el nombre de tíncal. Hoy en día se explotan los grandes depósitos de bórax y metales afines existentes en California (EEUU), Stassfurt (Alemania), Toscana (Italia) y en el desierto de Atacama (Chile).

La kernita o rasorita, Na2B4O7 · 4H2O, es idéntica al bórax excepto por su contenido de agua, dureza (3) y densidad (1,95 g/cm3). El bórax se disuelve fácilmente en agua, formando una solución alcalina antiséptica utilizada como desinfectante, detergente y ablandador del agua.

Constituye una excelente ayuda para soldaduras al disolver la capa de óxido metálico, dejando limpia la superficie del metal. Las perlas de bórax se emplean en los laboratorios químicos con fines analíticos. Mezclados con bórax, diversos óxidos metálicos forman perlas de boratos de diferentes colores. También se emplea en la fabricación de cerámica, esmaltes y vidrios. El vidrio de Pyrex contiene un 30% de bórax. Combinado con caseína plástica, se utiliza en pinturas, papel y pinturas al agua.

SOLDADURA DE APORTE. En este tipo de soldadura el aporte de varilla ó alambre se hace de forma manual alternando la boquilla con el alambre para soldar, limitando la libertad de manos.

La llama para soldadura de acero debe ser neutra, y nunca utilizar una llama oxidante, pues se forma oxido en la superficie del metal base interfiriendo la soldadura.

El empleo de una llama ligeramente reductora da lugar a una soldadura de mayor resistencia a la tracción, pero con pérdida de ductilidad. El tamaño de la llama esta regulado por:

1.- Tamaño de la boquilla.

2.- Espesor y masa de la pieza.

Mientras más rápidamente se ejecuta una soldadura, más económica y mejor es, peo teniendo en cuenta el tamaño de llama boquilla. La llama para soldar bronce como varilla de aporte, debe ser neutra cuando se trata de soldar cobre, bronce, hierro de fundición y aleaciones de níquel. En el caso de la soldadura de latón, la llama debe ser ligeramente oxidante. En general el tamaño de la llama para soldadura con bronce, es igual a la empleada para soldar el hierro. Para este tipo de soldadura es indispensable la utilización de un buen fundente.

POSICIONES PARA LA SOLDURA O.G.W.

OXYGEN. GAS. WELDING.