Defectos Comunes en Soldadura y sus Causas

La calidad de una soldadura es crucial para la integridad estructural de cualquier componente. Sin embargo, durante el proceso de soldadura, pueden surgir diversos defectos que comprometen esta calidad. A continuación, se detallan los defectos más comunes y sus posibles causas.

Socavación

La socavación ocurre cuando no se aplica suficiente material de aporte, o cuando este se aplica incorrectamente, dejando el bisel del cordón parcialmente lleno, como se muestra en la figura 14 (referencia a imagen). Este defecto puede ser causado por:

  • a) Corriente excesiva: Genera una gran cantidad de calor en la unión, lo que hace que el metal líquido sea más fluido y tenga facilidad para salir fuera del área del cordón.
  • b) Tamaño y/o ángulo del electrodo incorrectos.
  • c) Velocidad de avance del electrodo inadecuada: El arco generado por el electrodo debe permanecer cerca del baño de fusión el tiempo suficiente para que este llene completamente la zona de la unión y luego solidifique. Si el electrodo se mantiene demasiado tiempo cerca del baño, el metal tendrá el calor y tiempo suficiente para fluir fuera de la zona de unión.

Grietas

Las grietas pueden generarse en el cordón de soldadura o en el metal base cercano a este. Pueden ocurrir a medida que el cordón se enfría hasta la temperatura ambiente (agrietamiento en caliente). El agrietamiento puede deberse a la contracción térmica del metal por el enfriamiento, lo cual puede ocasionar esfuerzos en el cordón.

También pueden generarse grietas varios días después de realizado el cordón, fenómeno conocido como agrietamiento en frío. Estas grietas se forman generalmente en la zona afectada por el calor (ZAC), y sus posibles causas incluyen:

  • Presencia de hidrógeno en metales base endurecibles.
  • Falta de holgura en la unión.

Fusión Incompleta

La fusión incompleta se produce cuando el metal de aporte no llena completamente el espacio entre las piezas a unir. Este defecto puede ser causado por:

  • a) Velocidad del electrodo excesiva: El electrodo avanza demasiado rápido, por lo que el metal de aporte se enfría antes de poder llenar completamente el espacio entre las piezas.
  • b) Diámetro del electrodo inadecuado.
  • c) Corriente de soldadura insuficiente.
  • d) Junta mal preparada.

Salpicaduras Excesivas Cerca de la Junta

En las cercanías del cordón pueden aparecer pequeños puntos de metal que salpican y se depositan durante el proceso de soldadura, afectando la estética y, en ocasiones, la integridad de la unión.

Distorsiones y Esfuerzos Residuales

La distorsión es causada por el enfriamiento desigual del cordón tras la soldadura, lo que genera tensiones internas y deformaciones en la pieza.

Procesos de Soldadura Específicos

Soldadura GMAW (Gas Metal Arc Welding)

Este proceso de soldadura también se conoce comúnmente como soldadura MIG (Metal Inert Gas). Se caracteriza por la utilización de un electrodo consumible alimentado continuamente a la zona de la unión. El electrodo no posee recubrimiento, por lo que la protección del baño de fusión y la zona del cordón se realiza mediante un gas inerte, el cual es suministrado desde una fuente externa al arco eléctrico.

Soldadura GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)

Este proceso también se conoce como soldadura TIG (Tungsten Inert Gas). Para el proceso de unión se utiliza el calor producido por un arco eléctrico entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza de trabajo. El arco eléctrico, el baño de fusión y el metal base están protegidos de la oxidación por una atmósfera gaseosa inerte, similar a la utilizada en el proceso MIG.

Dado que el electrodo no aporta metal de relleno, este debe ser suministrado de forma independiente, generalmente mediante un rollo de alambre.

La principal ventaja del proceso GTAW es su capacidad para producir soldaduras de alta calidad en todos los metales y aleaciones soldables, a excepción de aquellas con un punto de fusión muy bajo. Esto se debe a que el gas inerte protege la zona de soldadura de la contaminación ambiental. Otra ventaja significativa es que el metal de aporte puede ser suministrado al cordón de soldadura independientemente del valor de la corriente eléctrica utilizada para generar el arco.

Control de Calidad y Métodos de Inspección de Soldaduras

Un cordón de soldadura debe ser capaz de soportar los esfuerzos para los que ha sido diseñado. Es fundamental realizar pruebas de resistencia para verificar si la soldadura satisface los requisitos deseados. Sin embargo, estas pruebas suelen requerir equipos costosos, consumen tiempo y, a menudo, implican la destrucción de la pieza. Por ello, los métodos de inspección no destructiva (END) son esenciales.

Inspección Visual

Es la prueba no destructiva más sencilla y económica. Para realizarla, generalmente solo se utilizan herramientas básicas como una regla graduada, escuadras para verificar la perpendicularidad, un pie de rey para medir dimensiones lineales con exactitud y una lupa. La iluminación debe ser adecuada y el operario que realiza la inspección visual debe poseer experiencia para identificar defectos con facilidad.

La inspección visual comienza incluso antes de unir las piezas con el arco eléctrico. Los materiales base deben ser examinados para verificar que cumplen las especificaciones deseadas en cuanto a calidad, tipo de material, tamaño, limpieza y ausencia de discontinuidades.

Radiografías

Las radiografías permiten detectar defectos internos en las piezas, tales como grietas, porosidad interna, inclusiones no metálicas, penetración incompleta, etc. Una fuente adecuada emite energía en forma de rayos X. Parte de esta energía es absorbida por el material. Variaciones en la densidad y el espesor del material a inspeccionar producen variaciones en la cantidad de energía absorbida.

Entre las principales limitaciones de este método podemos mencionar:

  • a) Costo: Es costoso en comparación con otros métodos no destructivos.
  • b) Tiempo: El tiempo necesario para inspeccionar secciones de grosor considerable es prolongado.
  • c) Orientación de defectos: Ciertos tipos de defectos pueden ser difíciles de detectar, dependiendo de su orientación.
  • d) Seguridad: Deben tomarse las medidas de precaución necesarias para evitar la exposición accidental a los rayos X. Se requiere personal adiestrado en el manejo de equipos de rayos X para ejecutar esta prueba, así como equipo protector adecuado.

Partículas Magnéticas

Este método se utiliza para localizar grietas y discontinuidades superficiales en materiales ferromagnéticos.

Mediante un electroimán se genera un campo magnético dentro del material a analizar. En un material sin defectos, las líneas de campo son uniformes. Cuando existe una discontinuidad, las líneas de campo no son uniformes, sino que se “desvían” alrededor de la discontinuidad, lo que permite su detección.

Líquido Penetrante

Este método se utiliza para detectar discontinuidades abiertas a la superficie en materiales no porosos, que son demasiado pequeñas para ser detectadas por inspección visual. Es un método simple, económico y fácil de interpretar. Su efectividad no depende del ferromagnetismo, por lo que permite analizar prácticamente cualquier material. Por esta razón, es el método preferido para analizar aceros inoxidables y aleaciones no ferrosas.

Ultrasonido

La inspección ultrasónica es un método muy sensible para detectar, localizar y medir defectos en la superficie y en el interior de una pieza. Este método se basa en el hecho de que una discontinuidad o cambio de densidad en un material refleja cualquier onda de alta frecuencia que se propague a través de él.

El equipo de ultrasonido consiste básicamente en un cristal de cuarzo (u otro material piezoeléctrico). Cuando se aplica voltaje sobre el cristal, este vibra y transmite esas vibraciones al metal en contacto. Cuando las vibraciones se propagan a través del metal y llegan a una discontinuidad o cambio de densidad, parte de la energía de las ondas se refleja de regreso hacia el cristal.

Estas ondas llegan hasta un receptor (que también suele ser de cuarzo u otro material piezoeléctrico), generando vibraciones mecánicas que pueden ser convertidas en corriente eléctrica. Esta corriente puede ser transmitida a un osciloscopio, y la posición del defecto puede ser determinada con gran exactitud.