Historia y Tecnología de Soldaduras

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minoru genda
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Legionario Inmunis
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 La soldadura y su avance tecnológico supuso una mejora muy importante en las técnicas de construcción naval y un ahorro en tiempo y material en la construcción de buques.

Hasta 1890 el único modo conocido para unir o soldar dos piezas metálicas era la forja, el proceso consistía en calentar las dos piezas a unir a elevada temperatura añadiendo, una vez calentadas a dicha temperatura, un fundente o material fundido.

Con posterioridad se fue usando el soplete, para soldar metales que no iban a estar sujetos a un esfuerzo excesivo, hasta que apareció la soldadura con arco

La soldadura con arco consiste en someter una varilla a elevada intensidad con un bajo voltaje para que al poner esa varilla en contacto con las chapas o piezas a soldar, salte entre ellas un arco al cerrarse el circuito por una masa acoplada a dichas piezas, la varilla, que recibe el nombre de electrodo y está recubierta con una especie de pasta dura y seca que actúa como limpiadora y antioxidante, se funde al tiempo que calienta al rojo la unión de las piezas a soldar quedando estas fuertemente unidas y recubiertas con la pasta cristalizada que una vez que la soldadura enfría se elimina con una herramienta llamada piqueta. De este recubrimiento hablamos a continuación más detalladamente 

En sus inicios la soldadura con arco se llevaba a cabo con electrodos desprovistos de recubrimiento hasta 1909 año en el cual Oscar Kjelberg de nacionalidad sueca añadió a la varilla un revestimiento especial que dio lugar a los electrodos revestidos. Estos revestimientos tienen gran importancia por cuanto intervienen en el proceso de soldadura desde diferentes aspectos.

 a) Preserva el metal fundido de la contaminación de los componentes de aire bien por la aportación de un gas o por un recubrimiento del cordón de soldadura.

 b) el mismo recubrimiento ralentiza el proceso de enfriamiento evitando que se modifiquen las características de las piezas a unir.

 c) Facilita el cebado y la estabilidad del arco.

 El operario debe de estar pendiente de la evolución de la escoria, que produce el recubrimiento, para evitar que se formen poros por la inclusión de dicha escoria en el metal fundido.

 Hay varios tipos de recubrimiento en los cuales se incluyen diferentes materiales orgánicos, metálicos y minerales.

 Los principales recubrimientos son:

 Acidos.-  Cuya composición es esencialmente de óxido de hierro, óxido de manganeso y feldespatos.

 Básicos.- Compuestos de carbonato cálcico, espato fluor y óxido de titanio.

 Celulósicos.-  Compuesto de celulosa y rutilo.

 Rutilos.- Cuyo componente más importante es el óxido de titanio acompañado de feldespato.

 A finales de los 30 aún se construían cantidad de buques remachados, la desconfianza en la soldadura prevalecía sobre sus excelencias y así hubo bastantes buques importantes que participaron en la segunda guerra mundial que fueron construidos con remaches e incluso algunas partes de los que se construyeron con soldadura fueron unidas a remache, el remachado constituía de por sí un método eficaz contra la propagación de roturas y fisuras por fatiga de materiales por cuanto que con el remachado se obtenían uniones de gran elasticidad, era por ello por lo que en lugares sujetos a elevadas tensiones y esfuerzos en algunos buques soldados se prescribía el remachado.

 El acorazado Yamato fue construido por el método del remachado, los técnicos consideraron que la estructura sería más resistente si se remachaba y por otra parte la decisión fue motivada porque dos destructores construidos por el método de la soldadura partieron a la mitad y se hundieron. Si tenemos en cuenta que la diferencia de peso entre dos buques gemelos construidos de uno u otro modo es de un 10% se ve que hubo una poderosa razón para elegir el método de remachado. Los porcentajes aproximados por diferencia de peso eran:

 Cabezas de remache de 2% a 3%, Solapes de 6% a 7% y Cubrejuntas de 2% a 3%

 Por otra parte se debe tener en cuenta que para el remachado se necesitaba el trabajo simultáneo de 3 ó 4 operarios que se distribuía del siguiente modo:

 Un encargado de calentar los remaches que lo hacía con ayuda de una pequeña fragua alimentada con carbón de coke y (hasta que aparecieron los sistemas de soplado por manguera de aire) soplada por medio de un fuelle o ventilador manual.

 Un encargado de introducir y “sufrir” el remache mientras era remachado por el remachador situado en la otra cara de las uniones a remachar, para ambas operaciones se ayudaba respectivamente de unas tenazas y una estampa de unos 5 kilos de peso con la que presionaba la cabeza del remache en sentido contrario al que era remachado.

 Por último estaba la operación de calafateado que consistía en sellar las chapas retacando los bordes de los solapes contra la chapa opuesta.

 La contrapartida era el soldador, que hacia su trabajo en solitario, circunstancia que abarataba la mano de obra y agilizaba el trabajo.

 El problema era que por entonces había pocos soldadores cualificados debido a que se necesitaba una alta preparación.

 Un esquema de un grupo de soldar y una explicación de cómo funciona.

En este dibujo se puede ver el carrito (que pesaba un huevo)

Con la marca [b]1[/b] tenemos una manivela que hacia girar el husillo roscado [b]2[/b], dicho husillo desplazaba un nucleo de hierro [b]4[/b] dentro del transformador formado por las piezas [b]3[/b] y [b]5 [/b]tenia la finalidad de dar o quitar corriente según se metiera o se sacara de entre ambos bobinados, eso era necesario porque los espesores de las chapas no siempre eran igual, ni la posición, tampoco el diámetro del electrodo que podía oscilar entre 2 y 6 mm.

El circuito se cerraba a través de los cables por el [b]7[/b] la pinza [b]8[/b] el electrodo [b]9[/b] las planchas a unir [b]10[/b] y por último a través de la masa [b]11[/b] y el cable correspondiente.

El carro podía ser desplazado por medio de las ruedas [b]6[/b] teniendo que usar una grúa para subirlo o bajarlo a los lugares donde debería estar para hacer el trabajo

La alimentación  (que no he puesto para no liar más el dibujo) era por medio de corriente trifásica

El que una soldadura saliera muy bien regular o deficiente dependía de la habilidad y tiento del profesional a la hora de dar con la corriente adecuada a cada posición y a la elección del electrodo más adecuado.

La soldadura se podía hacer en posición, (tal y como se ve en el dibujo) vertical o sea como si soldaras en una pared de abajo arriba, en cornisa igual que la anterior pero horizontal y a techo (la misma palabra lo dice) el resultado en cualquiera de los casos y como digo dependía de la habilidad del profesional.

 

La soldadura fue parte esencial de los nuevos métodos de construcción modular que aparecieron cuando Henry J. Kaiser demostró que se podían construir buques con gran rapidez prefabricando módulos y ensamblando posteriormente dichos módulos, de ese modo y en cuestión de días se podía construir un buque; el sistema consistía en prefabricar una serie de módulos, una vez prefabricados, un grupo de trabajadores los iban ensamblando mientras se seguían prefabricando más módulos, de ese modo se aumentó la producción de buques y se compensaron las pérdidas que durante la batalla del Atlántico inflingían los U-boote a los convoyes aliados, habían nacido los buques liberty, a pesar de que muchos de ellos se hundieron al romperse soldaduras por fatiga y partirse bloques enteros, los liberty prestaron en general un gran servicio y contribuyeron considerablemente a la victoria aliada en dicha batalla.

El método de Kaiser pronto fue aplicado a unidades de guerra como portaviones, destructores, lanchas de desembarco y otros buques de cuyos tipos o clases se necesitaban grandes cantidades, así se llegaron a construir los portaviones tipo Casablanca entre los años 1942 y 1944. Los Casablanca fueron construidos en un astillero de Vancouver junto al río Columbia, el astillero creado especialmente para aplicar el método Kaiser, fabricó 50 portaviones de dicha clase en esos dos años al final de los cuales la técnica de construcción había sido tan perfeccionada que los últimos Casablanca fueron construidos en menos de tres meses cada unidad.

Concluyendo, el avance de las técnicas de la soldadura asociada a ideas vanguardistas fue una de las causas determinantes de la victoria aliada

Unas fotos para acabar

En la primera podemos ver a un grupo de profesionales soldando en unos doble fondos, se pueden ver los cordones y el resplandor del arco también una serie de paraguas para guarecer a los operarios del sol.

 

        

 En esta segunda foto se pueden ver a un grupo de operarios trabajando sobre un doble fondo invertido y antes de poner el forro exterior los operarios proceden a colocar las varengas (otro nombre que reciben las cuadernas) y vagras (especie de mamparos longitudinales del doble fondo) mientras los soldadores las sueldan. No existen prácticamente diferencias entre el método usado en construcción de la estructura por Kaiser en su día y los métodos actuales la única diferencia reside en el hecho de que en la actualidad los bloques van definitivamente terminados y con casi toda la tubería, maquinaria, accesorios y material que tiene que llevar el bloque.

 

        

Una tercera imagen nos muestra los bloques ya construidos y dispuestos para ser trasladados a su posición definitiva en el buque correspondiente

       

Por último vemos uno de esos bloques terminado y a punto de ser situado en su lugar con ayuda de dos grúas.

       

 En otro momento hablamos de métodos más modernos.

Bibliografía:

Enciclopedia Salvat del mar

Enciclopedia de los barcos Edimat ediciones

Battlecruiser de ediciones Caxton

Crónica militar y política de la segunda Guerra mundial de Sarpe ediciones

La batalla del Atlántico de ediciones Optima

Conocimientos del autor sobre construcción naval

Hartman
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Desde: 19 Oct 2010

Gracias Minoru, muy bueno!

Simplemente un dato de color. Mencionas que la calidad de la soldadura dependía del operario, hoy también es así. No estoy al tanto de los valores actuales pero por allá por 1.980 un soldador "de chapa gruesa" podía llegar a cobrar u$s 1.000 por día.

Nota:

Si la chapa es lo suficientemente fina, con un cordón de soldadura basta para unir las dos piezas.

Si las piezas a unir son muy gruesas, es preciso más de un cordón, uno encima del otro. Esto se dice corto, pero es toda una artesanía

Hay que dejar una separación entre piezas para el material de aporte

La separación no puede variar en todo el proceso (sino "tironea la costura" hay tensión residual que acelera la fatiga estructural justo en el punto débil del soldado)

Es necesario limpiar impecablemente cada cordón para que el siguiente no sólo una las piezas, sino también el cordón anterior (amolando cada cordón)

 

Otro punto, que me gustaría que ampliaras.

El material de aporte se parece mucho a un acero dulce, por lo que la costura es el punto débil en una estructura de acero.

 

Saludos

 


Todavía no he empezado a pelear

  200-cruz  200-cruz 

merlin-satan
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Muy interesante Minoru.

Con todas las variables que aporta el operario humano en el proceso de soldadura y todas las piezas que hay que soldar sorprende que no se fuesen a pique más barcos. Y la osadía de los que se embarcaban en ellos ;)

 


     ...merliN-sataN...  foto  foto  

minoru genda
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Desde: 13 Feb 2018

 

Hartman ha escrito

Gracias Minoru, muy bueno!

No hay de que darlas encantado de compartir

 

Hartman ha escrito

Simplemente un dato de color. Mencionas que la calidad de la soldadura dependía del operario, hoy también es así. No estoy al tanto de los valores actuales pero por allá por 1.980 un soldador "de chapa gruesa" podía llegar a cobrar u$s 1.000 por día.

Aquí desde siempre se cobraba lo estipulado en el convenio de la empresa que se basaba en el convenio del metal y que dependía de la categoría

Hartman ha escrito
 

Nota:

Si la chapa es lo suficientemente fina, con un cordón de soldadura basta para unir las dos piezas.

Si las piezas a unir son muy gruesas, es preciso más de un cordón, uno encima del otro. Esto se dice corto, pero es toda una artesanía

Hay que dejar una separación entre piezas para el material de aporte

La separación no puede variar en todo el proceso (sino "tironea la costura" hay tensión residual que acelera la fatiga estructural justo en el punto débil del soldado)

Es necesario limpiar impecablemente cada cordón para que el siguiente no sólo una las piezas, sino también el cordón anterior (amolando cada cordón) 

Punto 1º

Por lo general se soldaba por las dos caras de la chapa usando el electrodo adecuado

Puntos 2º y 3º

Las chapas gruesas tenían una separación de hasta 5 mm. dependiendo del espesor y para soldaduras en el casco se hacía chaflán por una cara para asegurar la penetración de la soldadura, luego se limpiaba y saneaba por la otra cara y se daba un cordón.

Punto 4º 

Antes de soldar se punteaba o sea se daban puntos de soldadura separados a distancias regulares y para evitar que tirara n esos puntos se introducían electrodos o trozos de chapa que se eliminaba a la hora de soldar

Punto 5º

La limpieza era esencial se usaba la piqueta para eliminar la escoria y el cepillo metálico para quitar el óxido

 

Hartman ha escrito

Otro punto, que me gustaría que ampliaras.

El material de aporte se parece mucho a un acero dulce, por lo que la costura es el punto débil en una estructura de acero.

Saludos 

El material de aporte era de calidad igual o similar al material de la chapa

 

 

merlin-satan ha escrito

Muy interesante Minoru.

Con todas las variables que aporta el operario humano en el proceso de soldadura y todas las piezas que hay que soldar sorprende que no se fuesen a pique más barcos. Y la osadía de los que se embarcaban en ellos ;)

Los barcos eran seguros solo eran peligrosos aquellos hechos de prisa y corriendo sin controles de calidad medio decentes. Yo aún embarcaría en todos aquellos en los que participé en su construcción, creo que con esta afirmación te lo digo todo.

Me fío menos de los cruceros de placer que sacrifican seguridad por disminuir el balanceo para lo que disminuyen la altura metacéntrica. Eso significa que mientras no tengan problemas de vías de agua, temporales, u otros derivados  los cruceros son seguros pero si tienen el más mínimo problema ...... no te mareas, pero aunque es poco probable puedes acabar en un bote salvavidas o nadando.  

minoru genda
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Desde: 13 Feb 2018

Bueno seguimos con el tema;)

 Antes de seguir con otros equipos y otros sistemas quiero hablar subre el modo de evitar flechas en soldadura o métodos para corregir estas y que además mantienen los elementos a soldar alineados y rígidos.

Se llama flecha al pequeño ángulo que forman dos chapas o en cualquier soldadura cualquier desvío de un plano como por ejemplo el combado que se forma entre dos refuerzos tras hacer una soldadura, se suele ver cuando estudiamos una foto de un buque al que le da el sol con determinada inclinación, es esa foto de la que decimos: "se le notan las costillas" véis en la siguiente foto un buque con esas "flechas" en el casco que también podía haber en las cubiertas por las mismas causas                                                                                                                                                           

 Esto sería la pesadilla de cualquier operario que tuviera que corregir tanto "bollo":P:D             

 La flecha por cordón de soldadura sea en el sentido que sea se previene poniendo entre las chapas a soldar una vagra que es una chapa de unos 700 mm. de larga  por unos 250 de ancha y de 15 a 20 mm. de espesor ver siguiente dibujo.

Para este caso además de la vagra se disponen a distancia regular unas chapas rectangulares de unos, aproximadamente, 200 mm. por 150 y de entre 10 a 15 mm. de espesor, tanto en estas chapas como en las vagras se hacen unos agujeros, llamados groeras, encima de la unión a soldar para permitir que la soldadura con pinza sea contínua, sin interrupciones

La flecha entre refuerzos y cuadernas se corregía calentando con un soplete la parte opuesta del refuerzo justo sobre los cordones de dicho refuerzo ver este otro dibujo o también con pequeños calentones en la chapa ver foto

En la foto anterior, arriba a la derecha podemos ver un grupo de soldadura con sus ruedas el buque a la vista era un ferry constrido para Perú, el nombre, Intumaca II

NOTAS

Para alinear las chapas a veces se usaban puentes que, colocados sobre la propia vagra y con ayuda de cuñas metidas con martillos o porras, presionaban a la vagra contra las chapas, método que ya en el siglo actual se sigue usando pero cada vez menos gracias a herramientas de las que hablaremos más tarde

Las chapas se soldaban por la cara opuesta tras haberle dado la vuelta al bloque o a las chapas

Los métodos comentados se seguían hacia la mitad del siglo pasado (XX) y fueron mejorándose con el paso del tiempo.

Ahora ya creo que si podemos seguir con tiempos más modernos