Soldadura, en ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o sin al




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6.2 SOLDADURA POR HAZ DE ELECTRONES


La característica principal de la soldadura por haz de electrones (Electron Beam Weiding, EBW) que la distingue de otros procesos de soldadura, es la posibilidad de concentrar una mayor cantidad de energía en zonas más reducidas. Esta elevada densidad de energía se consigue mediante la concentración de un haz de electrones de alta velocidad, producido por un cañón de electrones. El impacto de los electrones de alta velocidad sobre la pieza incremento la temperatura en la zona de impacto. Esta elevada temperatura puede ser utilizada como fuente de calor en distintas aplicaciones (soldadura, fusión, tratamientos térmicos, etc.) El proceso se realiza en una cámara de vacío para evitar la dispersión de los electrones en la atmósfera normal.

Un equipo típico de haz de electrones consta de un cañón en el que se genera el haz de electrones. El haz penetra en una cámara de vacío, por lo que es necesaria una instalación de vacío asociada al equipo. En el interior de la cámara se encuentran las piezas a soldar, con la consiguiente limitación de tamaño de las mismas y la necesidad de un tiempo adicional para realizar el vacío.

La tecnología de Soldadura por Haz de Electrones tiene unas aplicaciones características, entre las que destacan las siguientes:

  • Soldadura de fuertes espesores (hasta 65 mm) de una sola pasada y sin aporte, lo cual supone un ahorro de tiempo y material.

  • Soldaduras libres de contaminación, dada la atmósfera de alto vacío en la que se realiza el proceso.

  • Soldaduras con deformaciones y tensiones mínimas debida a las reducidas dimensiones del cordón de soldadura (p.e. 4 mm de anchura para una penetración de 20 mm. en acero)

  • Soldaduras de gran precisión en piezas reducidas; el pequeño diámetro del haz (0.5 mm) permite soldar zonas inaccesibles para cualquier herramienta.

  • Se pueden soldar innumerables metales diferentes y metales refractarios (tungsteno, molibdeno).

  • El haz de alta energía permite realizar tratamientos térmicos superficiales, tanto de temple, con el consiguiente endurecimiento de la superficie, como de refusión, obteniéndose mejoras en diversas propiedades del material (comportamiento a fatiga, desgaste, etc.)

En la soldadura citada se utiliza el calor generado en la superficie de impacto, para fundir el material y conseguir la unión del mismo al solidificar.

La transformación de energía cinética en calor se efectúa en un volumen muy pequeño, debido al pequeño diámetro del haz y a la escasa penetración de los electrones en el interior del material.

La principal característica de esta aplicación es la alta densidad de energía de la fuente de calor (no superada por ningún otro proceso).

Los cordones de soldadura ejecutados por haz de electrones presentan un aspecto característico de los llamados " procedimientos de alta concentración energéticas ", y tienen las siguientes ventajas:

  • Cordones de soldadura muy estrechos, incluso en uniones de gran penetración.

  • Posibilidad de unir piezas de gran espesor de una sola pasada

PARÁMETROS DEL PROCESO

Velocidad de soldadura:

Al incrementar la velocidad de soldadura se producirá un efecto opuesto, por ser menor el aporte energético por unidad de longitud.

Tensión de aceleración:

Al incrementarla se reduce el tamaño de la huella del haz y produce una zona fundida más pequeña y una soldadura más estrecha y profunda.

 Intensidad del haz:

Al incrementar la corriente del haz, incrementamos la energía del haz y posibilita una mayor penetración y una mayor velocidad de soldadura.

Diámetro del haz:

Para la soldadura de grandes espesores es más adecuado el uso de un haz muy fino, también podemos acceder a zonas muy estrechas y ejecutar uniones de gran precisión.

Distancia entre pieza y cañón:

Una distancia de trabajo pequeña permite una mayor concentración del haz sobre la superficie de la pieza.

 Efecto de la presión en el haz:

Sólo en valores de presión por debajo de 10–1 Pa podemos alcanzar la máxima efectividad de la producción de soldaduras relativamente profundas y estrechas.
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