TIPOS DE SOLDADURA:

Algunos conceptos previos a la descripción de los diferentes procesos usados para soldar son los siguientes:

Soldadura eléctrica

Artículo principal: Soldadura eléctrica.

Uso de la electricidad como fuente de energía para la unión metálica.

Soldadura por arco

Artículo principal: Soldadura por arco.

Estos procesos usan una fuente de endurecida para crear y mantener un arco eléctrico endurecido y duro. Pueden usar tanto corriente continua (DC) como alterna (AC), y electrodos consumibles o no consumibles los cuales se encuentran cubiertos por un material llamado revestimiento . A veces, la región de la soldadura es protegida por un cierto tipo de gas inerte o semi inerte, conocido como gas de protección, y el material de relleno a veces es usado también.

Soldeo blando y fuerte

La soldadura blanda y fuerte son procesos en los cuáles no se produce la fusión de los metales base, sino únicamente del metal de aportación. Siendo el primer proceso de soldeo utilizado por el hombre, ya en la antigua Sumeria.

La soldadura blanda se da a temperaturas inferiores a 450ºC.

La soldadura fuerte se da a temperaturas superiores a 450ºC.

Y el soldeo fuerte a altas temperaturas se da a temperaturas superiores a 900ºC.

Fuentes de energía

Para proveer la energía eléctrica necesaria para los procesos de la soldadura de arco, pueden ser usadas un número diferentes de fuentes de alimentación. La clasificación más común son las fuentes de alimentación de corriente constante y las fuentes de alimentación de voltaje constante. En la soldadura de arco, la longitud del arco está directamente relacionada con el voltaje, y la cantidad de entrada de calor está relacionada con la corriente. Las fuentes de alimentación de corriente constante son usadas con más frecuencia para los procesos manuales de soldadura tales como la soldadura de arco de gas tungsteno y soldadura de arco metálico blindado, porque ellas mantienen una corriente constante incluso mientras el voltaje varía. Esto es importante en la soldadura manual, ya que puede ser difícil sostener el electrodo perfectamente estable, y como resultado, la longitud del arco y el voltaje tienden a fluctuar. Las fuentes de alimentación de voltaje constante mantienen el voltaje constante y varían la corriente, y como resultado, son usadas más a menudo para los procesos de soldadura automatizados tales como la soldadura de arco metálico con gas, soldadura por arco de núcleo fundente, y la soldadura de arco sumergido. En estos procesos, la longitud del arco es mantenida constante, puesto que cualquier fluctuación en la distancia entre material base es rápidamente rectificado por un cambio grande en la corriente. Por ejemplo, si el alambre y el material base se acercan demasiado, la corriente aumentará rápidamente, lo que a su vez causa que aumente el calor y la extremidad del alambre se funda, volviéndolo a su distancia de separación original.11

El tipo de corriente usado en la soldadura de arco también juega un papel importante. Los electrodos de proceso consumibles como los de la soldadura de arco de metal blindado y la soldadura de arco metálico con gas generalmente usan corriente directa, pero el electrodo puede ser cargado positiva o negativamente. En la soldadura, el ánodo cargado positivamente tendrá una concentración mayor de calor, y como resultado, cambiar la polaridad del electrodo tiene un impacto en las propiedades de la soldadura. Si el electrodo es cargado negativamente, el metal base estará más caliente, incrementando la penetración y la velocidad de la soldadura. Alternativamente, un electrodo positivamente cargado resulta en soldaduras más superficiales.12 Los procesos de electrodo no consumibles, tales como la soldadura de arco de gas tungsteno, pueden usar cualquier tipo de corriente directa, así como también corriente alterna. Sin embargo, con la corriente directa, debido a que el electrodo solo crea el arco y no proporciona el material de relleno, un electrodo positivamente cargado causa soldaduras superficiales, mientras que un electrodo negativamente cargado hace soldaduras más profundas.13 La corriente alterna se mueve rápidamente entre estos dos, dando por resultado las soldaduras de mediana penetración. Una desventaja de la CA, el hecho de que el arco debe ser reencendido después de cada paso por cero, se ha tratado con la invención de unidades de energía especiales que producen un patrón cuadrado de onda en vez del patrón normal de la onda de seno, haciendo posibles pasos a cero rápidos y minimizando los efectos del problema.

SOLDADURA:

La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y el Oriente Medio. La soldadura fue usada en la construcción del Pilar de hierro de Delhi, en la India, erigido cerca del año 310 y pesando 5.4 toneladas métricas.1 La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría la unión. En 1540, Vannoccio Biringuccio publicó a De la pirotechnia, que incluye descripciones de la operación de forjado. Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la industria continuó creciendo durante los siglos siguientes.2 Sin embargo, la soldadura fue transformada durante el el siglo XIX. En 1800, Sir Humphry Davy descubrió el arco eléctrico, y los avances en la soldadura por arco continuaron con las invenciones de los electrodos de metal por un ruso, Nikolai Slavyanov, y un americano, C. L. Coffin a finales de los años 1800, incluso como la soldadura por arco de carbón, que usaba un electrodo de carbón, ganó popularidad. Alrededor de 1900, A. P. Strohmenger lanzó un electrodo de metal recubierto en Gran Bretaña, que dio un arco más estable, y en 1919, la soldadura de corriente alterna fue inventada por C. J. Holslag, pero no llegó a ser popular por otra década.3

La soldadura por resistencia también fue desarrollada durante las décadas finales del siglo XIX, con las primeras patentes yendo a Elihu Thomson en 1885, quien produjo posteriores avances durante los siguientes 15 años. La soldadura de termita fue inventada en 1893, y alrededor de ese tiempo, se estableció otro proceso, la soldadura a gas. El acetileno fue descubierto en 1836 por Edmund Davy, pero su uso en la soldadura no fue práctico hasta cerca de 1900, cuando fue desarrollado un soplete conveniente.4 Al principio, la soldadura de gas fue uno de los más populares métodos de soldadura debido a su portabilidad y costo relativamente bajo. Sin embargo, a medida que progresaba el siglo 20, bajó en las preferencias para las aplicaciones industriales. En gran parte fue sustituida por la soldadura de arco, en la medida que continuaron siendo desarrolladas las cubiertas de metal para el electrodo (conocidas como fundente), que estabilizan el arco y blindaban el material base de las impurezas.5

La Primera Guerra Mundial causó un repunte importante en el uso de los procesos de soldadura, con las diferentes fuerzas militares procurando determinar cuáles de los varios procesos nuevos de soldadura serían los mejores. Los británicos usaron primariamente la soldadura por arco, incluso construyendo una nave, el Fulagar, con un casco enteramente soldado. Los estadounidenses eran más vacilantes, pero comenzaron a reconocer los beneficios de la soldadura de arco cuando el proceso les permitió reparar rápidamente sus naves después de los ataques alemanes en el puerto de Nueva York al principio de la guerra. También la soldadura de arco fue aplicada primero a los aviones durante la guerra, pues algunos fuselajes de aeroplanos alemanes fueron construidos usando el proceso.6

Durante los años 1920, importantes avances fueron hechos en la tecnología de la soldadura, incluyendo la introducción de la soldadura automática en 1920, en la que el alambre del electrodo era alimentado continuamente. El gas de protección se convirtió en un tema recibiendo mucha atención, mientras que los científicos procurarban proteger las soldaduras contra los efectos del oxígeno y el nitrógeno en la atmósfera. La porosidad y la fragilidad eran los problemas primarios, y las soluciones que desarrollaron incluyeron el uso del hidrógeno, argón, y helio como atmósferas de soldadura.7 Durante la siguiente década, posteriores avances permitieron la soldadura de metales reactivos como el aluminio y el magnesio. Esto, conjuntamente con desarrollos en la soldadura automática, la corriente alterna, y los fundentes alimentaron una importante extensión de la soldadura de arco durante los años 1930 y entonces durante la Segunda Guerra Mundial.8

A mediados del siglo XX, fueron inventados muchos métodos nuevos de soldadura. 1930 vio el lanzamiento de la soldadura de perno, que pronto llegó a ser popular en la fabricación de naves y la construcción. La soldadura de arco sumergido fue inventada el mismo año, y continúa siendo popular hoy en día. En 1941, después de décadas de desarrollo, la soldadura de arco de gas tungsteno fue finalmente perfeccionada, seguida en 1948 por la soldadura por arco metálico con gas, permitiendo la soldadura rápida de materiales no ferrosos pero requiriendo costosos gases de blindaje. La soldadura de arco metálico blindado fue desarrollada durante los años 1950, usando un fundente de electrodo consumible cubierto, y se convirtió rápidamente en el más popular proceso de soldadura de arco metálico. En 1957, debutó el proceso de soldadura por arco con núcleo fundente, en el que el electrodo de alambre auto blindado podía ser usado con un equipo automático, resultando en velocidades de soldadura altamente incrementadas, y ése mismo año fue inventada la soldadura de arco de plasma. La soldadura por electro escoria fue introducida en 1958, y fue seguida en 1961 por su prima, la soldadura por electrogas.9

Otros desarrollos recientes en la soldadura incluyen en 1958 el importante logro de la soldadura con rayo de electrones, haciendo posible la soldadura profunda y estrecha por medio de la fuente de calor concentrada. Siguiendo la invención del láser en 1960, la soldadura por rayo láser debutó varias décadas más tarde, y ha demostrado ser especialmente útil en la soldadura automatizada de alta velocidad,. Sin embargo, ambos procesos continúan siendo altamente costosos debido al alto costo del equipo necesario, y esto ha limitado sus aplicaciones

GALVANOPLASTIA:

Aunque solo son hipótesis, la batería parta puede haber sido el primer sistema utilizado para la deposición eléctrica. Aunque también hay quien lo sitúa en el antiguo Egipto.2

La electroquímica moderna fue inventada por el químico italiano Luigi V. Brugnatelli en 1805. Brugnatelli utilizó el invento que cinco años antes realizó de su colega Alessandro Volta, la pila voltaica, para realizar la primera electrodeposición. Las invenciones de Brugnatelli fueron ignoradas por la Academia Francesa de Ciencias, y no se utilizaron en la industria durante los siguientes treinta años.

En 1839, científicos de Gran Bretaña y Rusia, idearon de forma independiente procesos de deposición de cobre electrolítico para las planchas de imprenta similares al método de Brugnatelli.

En la actualidad, la mayoría de las fuentes acreditan a Moritz Hermann Jacobi con inventor de la "galvanoplastia" o electrotipia en 1838. Jacobi era un científico prusiano que estaba trabajando en San Petersburgo, Rusia.3 4 Durante el siglo XIX a menudo se atribuyó a Thomas Spencer o C.J. Jordan la invención en Inglaterra, o Joseph Alexander Adams en los Estados Unidos. Heinrich hizo un relato detallado de las controversias en torno a la acreditación de la invención, junto con una breve biografía de Jacobi, en un artículo en honor al centenario de galvanoplastía en 1938.3

Moritz Hermann Jacobi

Boris Jacobi en Rusia no sólo redescubrió la electrodeposición, sino que se desarrolló galvanoplastia y la escultura de galvanoplastica. La galvanoplastia se puso rápidamente de moda en Rusia, con gente como el inventor Peter Bagrationi, el científico Heinrich Lenz y el autor de ciencia ficción, Vladímir Odóyevski todos ellos contribuyeron a un mayor desarrollo de la tecnología. Entre los casos más destacados del empleo de galvanoplastia de mediados del siglo XIX en Rusia fueron las gigantescas esculturas galvanoplásticos en la Catedral de San Isaac en San Petersburgo y el oro de la cúpula de la Catedral de Cristo Salvador en Moscú, la iglesia ortodoxa más alta del mundo.5

Escultura galvanoplastica en la Catedral de San Isaac en San Petersburgo.

Poco después, John Wright de Birmingham, Inglaterra, descubrió que el cianuro de potasio es un electrolito adecuado para la galvanoplastia del oro y la plata. A los sociados de Wright, George Elkington y Henry Elkington se le otorgaron las primeras patentes para la galvanoplastia en 1840. Estos dos después fundaron una industria de la galvanoplastia, en Birmingham, desde donde se extendió por todo el mundo.

La Norddeutsche Affinerie en Hamburgo fue, en 1876, la primera planta moderna de galvanoplastia en entrar en producción.6

A medida que la ciencia de la electroquímica se desarrolló, el proceso de electrodeposición llegó a entenderse y se desarrollaron otros procesos de electrodeposición de metales no decorativos. La galvanoplastia comercial de níquel, latón, estaño y zinc se desarrollaron sobre la década de 1850. Baños galvánicos y equipos basados ​​en las patentes de los Elkingtons se ampliaron para dar cabida a las planchas de numerosos objetos de gran escala y para la fabricación específica y aplicaciones de ingeniería.

Varios importantes esculturas de "bronce" creadas en el siglo XIX son en realidad de cobre electrolítico y no de bronce.7 Se siguieron realizando esculturas mediante galvanoplastia por lo menos hasta la década de 1930.4

En la impresión, electrotipia se había convertido en el método estándar para la producción de planchas de impresión tipográfica hacia finales de 1800. Se complementa la tecnología más antigua de los estereotipos, que involucró a la fundición de metales.8 En 1901, en varios países se habían formado sindicatos de estereotipistas y galvanotipistas.9 10 11 Los sindicatos perduraron hasta la década de 1970, pero a partir de entonces, después de más de un siglo de uso generalizado para la preparación de las placas, las dos tecnologías habían quedado obsoleta por la impresión offset y nuevas técnicas para la preparación de planchas de impresión.12 13

La industria de la galvanoplastia y del electrorevestimiento estuvo limitada durante décadas por las debilidad fuentes de las corrientes eléctricas necesarias para activar la deposición de películas de metal. La tasa de crecimiento de la película es proporcional a la magnitud de esta corriente. Inicial se empleó la pila Daniell para proporcionar estas corrientes. La célula de Daniell se complementó y en cierta medida sustituye por la célula Smee (zinc y plata en ácido sulfúrico) después de la invención de este último por Alfred Smee en 1840. Ambas células son precursores de contemporáneos baterías eléctricas. En la década de 1870, los generadores mecánicos empezaron a utilizarse. Las corrientes más grandes aportadas por los generadores permitido incrementos sustanciales la tasa de deposición de metal.8  

La industria de los revestimientos también recibió un gran impulso con el advenimiento del desarrollo de generadores eléctricos. Con intensidad de corrientes más elevadas se podían procesar a granel, disponibles componentes de la máquina de metal, piezas de ferretería y, comenzado el siglo XX, piezas de automóvil que requieren protección contra la corrosión y mejores propiedades frente al desgaste, junto con una mejor apariencia.

Hacia 1930 uno de los principales empleos de la galvanoplastia, la creación de escultura, cayó en desuso.

Las dos guerras mundiales y creciente de la industria de la aviación dio un nuevo impulso a nuevos avances y mejoras, incluyendo procesos tales como el cromado duro, bronce, chapa de aleación, niquelado sulfamato, junto con numerosos otros procesos de deposición. El revestimiento equipos evolucionado a partir de manuales de alquitrán de madera forradas en tanques a los equipos automáticos, capaces de procesar miles de kilogramos de piezas por hora.

Uno de los primeros proyectos del físico estadounidense Richard Feynman fue el desarrollo de la tecnología para la galvanoplastia de metal sobre plástico.14

En los años 1980 el otro gran campo de la galvanoplastia la impresión también fue abandonado debido a nuevos avances tecnológicos.

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