DEFECTOS Y CONTROL DE CALIDAD DE LA SOLDADURA

DEFECTOS EN LA SOLDADURA La generación de una falla en la soldadura, que no sea

permitida por las especificaciones, constituye un defecto de la misma.

Estos pueden estar relacionados con las dimensiones,

discontinuidades estructurales u otras propiedades del producto (unión) en servicio.

Teniendo en cuenta el origen de los defectos, se les puede

clasificar en tecnológicos y operacionales. Los defectos tecnológicos se deben a errores en la elección

del proceso o del procedimiento de soldadura. Los defectos operacionales se atribuyen a modificaciones

introducidas durante la operación de soldadura o a errores del operario.

Defectos con discontinuidades del cordón son: fisuras en

caliente o frío, falta de penetración, falta de fusión, porosidad, socavaduras, inclusiones e irregularidades superficiales.

TIPOS DE DEFECTOS Fisuras en caliente: Tienen lugar durante el proceso de

solidificación y es función de la composición química, la estructura y las tensiones actuantes. Ocurre cuando el metal soldado se va contrayendo ligado a los bordes sólidos del metal, generando diferencias de temperatura entre las dos zonas mencionadas y por lo tanto deformaciones localizadas. Este tipo de defectos de soldadura es el más serio debido a que constituye una discontinuidad del material y produce una importante reducción de la resistencia de la soldadura. Estas grietas en la soldadura se originan porque la soldadura o el metal base o ambos son frágiles o tienen una baja ductilidad, combinadas con una alta limitación durante la contracción. En general, este defecto debe repararse.

Fisuración en frío: Ocurre por debajo de la temperatura

de solidus, puede presentarse en cordones cortos. Para evitarlas se hacen cordones suficientemente largos que soporten las tensiones de solidificación.

Falta de penetración: Ocurre cuando no se funde

completamente la raíz de la soldadura (según las especificaciones señaladas en las normas al respecto). Se evidencia cuando el cordón no penetra el espesor total del metal base. Las causas más frecuentes son la baja intensidad de corriente, la preparación de la junta, alta velocidad de soldadura o a la falta de precalentamiento.

Fusión incompleta: Es cuando no ocurre la fusión a través

de toda la sección transversal de la unión. Este es un defecto muy difícil de detectar en soldaduras de aluminio. Ocurre cuando la capa de óxido que está presente en la superficie no es totalmente removida por la acción limpiadora y escorificadora del arco o del fundente, lo cual impide que el metal fundido pueda fluir en la superficie para formar el cordón. Tiene lugar en paradas del proceso o entre el cordón y el metal base.

Porosidad: Consiste en pequeños defectos en el metal de la soldadura, formados por gases atrapados durante la solidificación. Pueden tener forma esférica (burbujas) o forma alargada (cavidades en forma de gusano). Por lo general, las porosidades son el resultado de la inclusión de gases atmosféricos, así como de sulfuro en el metal de la soldadura o de contaminantes de la superficie (hidrógeno).

Socavaduras: Este defecto es una depresión o falta de llenado producido en el metal base y a lo largo del borde del cordón. Ocurre cuando se usan técnicas de soldadura o procedimientos impropios. Es un defecto muy serio ya que reduce la sección transversal de la zona soldada y por lo tanto su capacidad de resistir cargas. El cordón de soldadura debe tener cierto perfil deseado para una máxima resistencia.

Inclusiones: Las inclusiones son materiales sólidos metálicos o no metálicos atrapados en el metal de la soldadura. La forma más común son las inclusiones de escoria generadas durante el proceso de soldadura con arco eléctrico que utiliza fundente. En lugar de flotar en la parte superior del pozo, los globos de escoria quedan atrapados durante la solidificación del metal. Otra forma de inclusiones son los óxidos metálicos que se forman durante la soldadura de ciertos metales como el aluminio, los cuales normalmente tienen un recubrimiento superficial de Al2O3 de alto punto de fusión.

Otros defectos: Golpes de arco (cicatriz), salpicadura excesiva, etc.

CONTROL DE CALIDAD EN LA SOLDADURA

Existen diversos métodos de inspección y prueba disponibles para verificar la calidad de una unión. Estos métodos han sido normalizados por la American Welding Society (AWS).

Se dividen en tres categorías: Inspección visual, Ensayos no destructivos, Ensayos destructivos

Inspección visual: La realiza visualmente un inspector, el cual vela por los siguientes puntos: 1) el apego a las especificaciones de tamaño, en el plano de la parte; 2) deformaciones; 3) grietas, cavidades, fusión incompleta y otros defectos visibles. El inspector determinará la necesidad de otro tipo de pruebas. Sólo se pueden detectar defectos externos. Es un método rápido y sencillo. Puede usarse un lente de aumento.

Ensayos no destructivos: Incluye diversos métodos de inspección que no dañan la parte a evaluar:

1. Líquidos penetrantes: Se usa para detectar pequeños defectos tales como grietas y cavidades abiertas en la superficie. Se utilizan dos tipos de líquidos: de contraste y fluorescentes. El primero consiste en líquidos coloreados (inicial de baja densidad, fijador y revelador) cuya capilaridad en los defectos permite detectar irregularidades superficiales. El segundo es visible cuando se expone a una luz ultravioleta, por lo tanto es mucho más sensible que el de contraste.

2. Partículas magnéticas: Está limitado a los materiales ferromagnéticos. Se establece un campo magnético en la pieza y se dispersan partículas magnéticas (limadura de hierro) sobre la superficie. Los defectos superficiales aparecerán por distorsión del campo magnético, lo que provoca que las partículas magnéticas se concentren en esas regiones.

3. Ultrasonido: Implica el uso de un generador que emite ondas sónicas (ondas cortas) de alta frecuencia (>20 Hz) dirigidas a través de la pieza. Las discontinuidades (grietas, porosidades, inclusiones) se detectan mediante pérdidas de la transmisión del sonido. Estas ondas son recogidas y convertidas por un transductor a energía eléctrica para ser analizadas en una pantalla. La imagen se controla en la pantalla de un tubo de rayos catódicos. Si no existen defectos aparecen líneas rectas. Si las ondas encuentran defectos en su paso, se mostrarán en la pantalla unas líneas deformadas indicando el largo y la posición del defecto.

4. Radiografía: Usa rayos X o radiación gamma para detectar defectos internos en el metal de la soldadura. Este ensayo proporciona un registro con película fotográfica de los defectos presentados.

Ensayos destructivos: Son aquellos ensayos aplicados a la junta soldada, la cual tiene que ser de alguna forma seccionada o cortada con el fin de proporcionar probetas para su posterior ensayo:

1. Metalografía: Debe realizarse en escala macro y microscópica, en la sección transversal de la soldadura, permitiendo revelar las distintas zonas microestructurales (zona de fusión, ZAC, tamaño y orientación de los granos, presencia de intermetálicos y otros defectos).

2. Dureza: Se aplica principalmente para detectar la amplitud de la zona afectada por el calor (ZAC). Dependiendo de la aleación, esta variará entre valores máximos y mínimos permisibles por las normas.

3. Tracción: El objetivo de este ensayo es la calificación del proceso y procedimiento de soldadura. Se obtiene información cuantitativa sobre la resistencia, punto de fluencia, % elongación, resistencia a la fatiga. Además, se puede detectar defectos de acuerdo a la forma de ruptura de la unión soldada

4. Impacto: Para determinar el comportamiento de la unión soldada a fuerzas de impacto, bajo condiciones específicas de temperatura de servicio.