La soldadura es un proceso fundamental en la fabricación, reparación y mantenimiento de estructuras metálicas. Existen varias técnicas y métodos de soldadura que se utilizan en función de las necesidades del proyecto y los materiales involucrados. La soldadura de respaldo es una de estas técnicas que puede resultar invaluable para garantizar uniones metálicas de alta calidad y duraderas. En este artículo, exploraremos la soldadura de respaldo, sus técnicas y beneficios esenciales.
Barra de Respaldo en Soldadura
La barra de respaldo en la soldadura o las tiras de respaldo son materiales de forma especial (metal, cerámica o fibra de vidrio) que se colocan en el lado de la raíz de la soldadura para brindar apoyo al metal fundido durante la soldadura de raíz.
Por lo tanto, la barra de respaldo brinda soporte para el metal fundido de la raíz, evita que se queme, asegura la penetración completa de la unión (soldadura CJP), evita la penetración excesiva o la falta de penetración de la raíz y garantiza una alta calidad de soldadura.
Cuando se va a realizar una soldadura de penetración total desde un solo lado, puede ser imperativo el uso de algún tipo de respaldo de soldadura para controlar la cantidad de refuerzo y la forma de la superficie de la raíz.
Tipos de respaldo en soldadura
Los respaldos en la soldadura son de diferentes materiales, diferentes tipos y formas. La primera clasificación que cubrimos aquí se basa en los tipos de material de respaldo. Otros clasificados basados en el objetivo de respaldo se tratan más adelante en esta publicación.
Las diversas técnicas comúnmente utilizadas implican el uso de los siguientes tipos de barras de respaldo o tiras de respaldo en la soldadura:
- Respaldo de metal base,
- Respaldo estructural,
- Respaldo de soldadura,
- tira trasera,
- Respaldo de cobre,
- Respaldo de flujo,
- Cintas de respaldo.
- Insertos consumibles
Tipos de Backing Bar en Soldadura
Se pueden utilizar dos tipos de respaldo en función de su finalidad. Están:
- Barra de respaldo permanente: Por ejemplo, respaldo de metal base, respaldo estructural, tiras de respaldo de metal, etc.
- Barra de respaldo temporal: Por ejemplo, respaldo de cobre, respaldo de cerámica y cinta de respaldo.
Barra de respaldo permanente en soldadura
Las tiras de respaldo permanentes se dejan en su lugar después de la soldadura y, por lo general, están hechas del mismo material que el metal base.
Estos pueden ser en forma de tiras o secciones extruidas de aluminio cuando se suelda aluminio. Sin embargo, tales respaldos pueden causar a veces falta de fusión en la raíz de la soldadura si el material de respaldo no se limpia correctamente o si el ajuste es deficiente.
Las barras de respaldo permanentes no deben usarse en servicio corrosivo a menos que todos los bordes de la tira de respaldo estén completamente sellados (mediante la aplicación de un sellado en ambos lados del respaldo). De lo contrario, la corrosión por grietas puede tener lugar en la raíz de la soldadura.
Barra de respaldo temporal en soldadura
El respaldo temporal generalmente tiene la forma de una barra hecha de cobre (Nota: las barras de cobre no se adhieren al acero al carbono y se quitan fácilmente después de la soldadura), o cintas de cerámica o fibra.
Esta barra es normalmente una parte del accesorio. Se debe tener cuidado durante la soldadura para evitar derretir la barra de respaldo y contaminar el metal de soldadura de aluminio. Estos soportes también tienen orificios para purgar el gas.
Se puede mecanizar una ranura en la barra de respaldo para disminuir el efecto de enfriamiento en la raíz de la junta para lograr una buena penetración. La ranura debe estar diseñada para permitir una buena fusión en la raíz de la soldadura y para proporcionar el refuerzo de raíz de la altura y forma deseadas.
Las dimensiones de la ranura suelen oscilar entre 4 mm y 13 mm de ancho y entre 0,25 mm y 2,25 mm de profundidad. Las dimensiones reales dependerán del espesor de la sección que se está soldando, la geometría de la unión y el proceso de soldadura.
Barras de respaldo para soldadura
Las barras de respaldo se pueden usar para eliminar el calor de las soldaduras en secciones delgadas. Esto puede permitir soldar con suficiente corriente para un arco estable.
Las barras de cobre enfriadas con agua brindan el mayor efecto de enfriamiento; barras de acero inoxidable, lo de menos. Sin embargo, el exceso de enfriamiento puede resultar en una falta de fusión en la raíz de la soldadura.
1. SOPORTE METÁLICO BASE
La cara de la raíz se mantiene lo suficientemente gruesa como se muestra en la Figura a continuación, para soportar el baño de soldadura sin quemarse. Esta técnica se utiliza para uniones a tope cuadradas o parcialmente biseladas, para soldaduras de filete y para soldaduras de tapón o de ranura.
Se debe tener cuidado de que las caras de la raíz de las soldaduras de ranura estén en estrecho contacto. El primer paso, depositado a veces con una corriente más baja, actúa como respaldo para el segundo paso depositado con una corriente más alta para atravesar la penetración.
2. SOPORTE ESTRUCTURAL
En ciertos casos donde el diseño lo permita, otro miembro estructural puede servir como respaldo para la soldadura, como se muestra en la Figura a continuación.
Es muy importante que las superficies de contacto de la junta estén limpias y que el contacto sea íntimo para evitar porosidades e inclusiones de escoria. La soldadura también debe proporcionar suficiente profundidad de fusión en el miembro de respaldo.
3. SOPORTE DE SOLDADURA
La soldadura de respaldo se deposita a una corriente más baja y con un arco moderadamente penetrante mediante el proceso de arco metálico manual, arco protegido con CO₂ o arco con núcleo fundente (consulte la figura a continuación).
Puede ser en una o más pasadas para obtener la profundidad suficiente para soportar la soldadura por arco sumergido. La soldadura de respaldo se puede retener en la junta si es de calidad adecuada.
De lo contrario, puede eliminarse mediante oxígeno o ranurado con arco, astillado o mecanizado después de que se hayan depositado las soldaduras por arco sumergido. La ranura resultante se rellena con una soldadura por arco sumergido.
4. TIRA DE RESPALDO o BARRA DE RESPALDO
La tira de respaldo es de metal compatible con el metal que se está soldando. El metal de soldadura se fusiona con la tira de respaldo, de modo que se convierte en una parte integral de la junta, como se muestra en la Figura a continuación.
En este caso, se denomina respaldo permanente. En caso de que esté destinado a ser un respaldo temporal, puede eliminarse finalmente mediante mecanizado. Se debe mantener una abertura de raíz adecuada para garantizar una penetración total.
Varía entre 1,6 y 4,8 mm, según el espesor de la junta. Es importante que las superficies de contacto entre las placas y la tira estén limpias y el contacto sea íntimo; de lo contrario, pueden producirse porosidades y fugas de metal de soldadura fundido.
5. SOPORTE DE COBRE
El respaldo de cobre que se muestra en la figura siguiente tiene varias ventajas. Su alta conductividad térmica le permite extraer rápidamente el calor del baño de soldadura fundida. Además, el metal de soldadura de acero fundido no se fusiona con el material de cobre. Por lo tanto, solo sirve como respaldo temporal.
La barra de respaldo de cobre es tan larga como la junta; o es de corta longitud y está diseñado para deslizarse por debajo del arco móvil. En otras aplicaciones más, puede tener la forma de una rueda giratoria.
Para aplicaciones de alta producción, la barra de cobre cuenta con circulación interna de agua para mantenerla relativamente fría. La barra suele estar ranurada como se muestra en la figura para obtener un refuerzo de soldadura en la parte inferior de la junta.
Es importante asegurarse de que la barra de cobre tenga suficiente masa para evitar la fusión del material de cobre, lo que puede provocar la contaminación de la soldadura con cobre. Debe tenerse en cuenta que las propiedades mecánicas del metal de soldadura de acero se deterioran cuando el contenido de Cu supera un cierto límite.
6. RESPALDO DE FUNDENTE
En el respaldo de fundente, el fundente SA granular seco se coloca en un canal sobre material de lámina flexible. Este material laminar descansa sobre una manguera de lona recubierta de caucho, que se puede inflar para sujetar el fundente firmemente contra la parte posterior de la junta.
Esta técnica se discutirá en detalle al describir la SAW de un lado utilizada en los astilleros japoneses.
7. CINTAS DE SOPORTE
Las cintas de respaldo de cerámica que consisten en un material cerámico sobre un respaldo de papel de aluminio están disponibles en los EE. UU. Los bordes expuestos del papel de aluminio están cubiertos con un adhesivo sensible a la presión cubierto con un revestimiento removible. Las longitudes de las tiras son de 0,5 a 1,0 metro.
Estos se pueden aplicar fácilmente a juntas o costuras para proporcionar protección o respaldo para soldadura de un lado y respaldo de pasada de raíz para soldaduras de dos lados que se depositarán mediante TIG, MIG y otros procesos de arco.
Mediante el uso de estas cintas, se eliminan o minimizan el ranurado por arco y otras operaciones de juntas en la parte posterior, como el esmerilado. Evitan el uso de accesorios costosos y engorrosos, barras de respaldo y purga de soldadura con gas.
8. INSERTOS CONSUMIBLES
Los insertos consumibles son insertos metálicos de la misma metalurgia que el metal base y se convierten en partes de la soldadura.
Brindan apoyo al baño de fusión durante la soldadura de raíz y se fusionan.
Soldadura de respaldo símbolo
Los símbolos de soldadura de barra trasera son aquellos símbolos que aparecen en un dibujo que indican la presencia de una barra trasera. Backing Bar in Welding utiliza dos sistemas para los símbolos de soldadura: ISO 2553 y AWS A2.4.
Símbolo de soldadura de barra trasera según AWS A2.4 que se muestra en la figura siguiente (lado derecho). El símbolo de soldadura de la barra de respaldo es un cuadro cuadrado colocado frente al símbolo de soldadura principal (aquí símbolo de soldadura de ranura en V).
La presencia de “R” significa respaldo removible. Si se omite R en el símbolo de respaldo, significa que se utilizará un respaldo permanente.
El símbolo de la soldadura de respaldo según ISO 2553 se muestra en la figura de arriba a la derecha. ISO 2553 utiliza:
- ”MR’ ‘: significa Respaldo removible.
- ”M’ ‘: significa Respaldo permanente (esto es opuesto al Símbolo de AWS, así que tenga cuidado).
Tamaño de la barra de respaldo
Las barras de respaldo son una parte importante del proceso de soldadura y su tamaño puede tener un gran impacto en la calidad de la soldadura.
Los tamaños de barra de respaldo más comunes son de 1″ a 1.5″. La elección correcta del tamaño de la barra de respaldo depende del grosor del metal que se suelda, el tipo de soldadura que se realiza y la preferencia del soldador.
Las barras de respaldo que son demasiado pequeñas pueden causar problemas con la soldadura, como una mala penetración o quemadura. Las barras de respaldo que son demasiado grandes pueden dificultar el control del baño de soldadura y pueden provocar una penetración excesiva de la soldadura.
El tamaño de la barra de respaldo es un factor importante a considerar cuando se suelda. La barra de respaldo ayuda a sostener la soldadura y evita que se derrumbe.
También proporciona una superficie para que se adhiera la soldadura. El tamaño de la barra de respaldo variará según el grosor del metal que se suelde. Un metal más grueso requerirá una barra de respaldo más grande.
Soldadura de barra de respaldo de cerámica
Las barras de respaldo de cerámica se utilizan durante la soldadura para brindar soporte al baño de soldadura y evitar que el metal de soldadura fluya hacia el material principal.
Las barras de respaldo de cerámica se pueden fabricar con una variedad de materiales, pero todas tienen el mismo propósito. Los soldadores deben tener cuidado al instalar las barras de respaldo de cerámica, ya que son frágiles y pueden romperse con facilidad.
Hay muchos beneficios al usar barras de respaldo de cerámica durante la soldadura. Primero, ayudan a mejorar la calidad de la soldadura al proporcionar soporte para el baño de soldadura. Esto evita que el metal de soldadura fluya hacia el material principal, lo que puede causar problemas más adelante.
En segundo lugar, las barras de respaldo de cerámica pueden ayudar a aumentar la productividad al reducir la cantidad de tiempo que se necesita para completar un trabajo de soldadura. Finalmente, es menos probable que las barras de respaldo de cerámica causen daños al material principal que otros tipos de soportes de soldadura.
Soldadura de barra de respaldo de cobre
Las barras de respaldo de cobre se utilizan en la soldadura para proporcionar una ruta conductora de calor y eléctrica entre la soldadura y la pieza de trabajo. Esto ayuda a prevenir defectos de soldadura y mejorar la calidad de la soldadura.
Las barras de respaldo de cobre se pueden usar tanto para la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) como para la soldadura por arco de plasma (PAW). Al seleccionar una barra de refuerzo de cobre para su aplicación, es importante tener en cuenta el grosor, el ancho y la longitud de la barra.
Las barras de respaldo de cobre más gruesas pueden conducir mejor el calor lejos del área de soldadura, lo que puede ayudar a prevenir defectos de soldadura. Sin embargo, las barras más gruesas también son más difíciles de trabajar y pueden ser más caras.
El ancho también es una consideración importante, ya que las barras más anchas brindarán un mejor soporte para el área de soldadura. La longitud es menos importante que el grosor y el ancho, pero las barras más largas pueden ser más difíciles de maniobrar.
Propósito de la barra de respaldo en la soldadura
Las barras de respaldo son una parte importante de la soldadura. Ayudan a sostener la soldadura y evitan que se derrumbe. Estos son los cinco propósitos principales de las barras de respaldo en la soldadura:
- Para proporcionar soporte al baño de fusión fundido durante la soldadura de raíz.
- Para evitar que la soldadura se derrumbe.
- Para distribuir el calor uniformemente al soldar materiales exóticos como la aleación de magnesio.
- Para evitar quemaduras durante la soldadura de raíz abierta.
- Para asegurar la fusión completa de la raíz cuando se requiere una soldadura de penetración completa en la junta (CJP).
¿Por qué se utiliza la tira de respaldo en la soldadura?
La tira de respaldo se usa en la soldadura por una variedad de razones. En primer lugar, ayuda a prevenir defectos de soldadura al proporcionar una superficie lisa y consistente para que la soldadura se forme y soporte el metal fundido durante la soldadura de raíz para evitar que se queme.
En segundo lugar, ayuda a proteger el material base del daño por calor durante la soldadura. Tercero, puede ayudar a mejorar la apariencia de la soldadura terminada al proporcionar una superficie limpia y nivelada.
La tira de respaldo generalmente está hecha de los mismos metales base o cobre, que tienen buena conductividad térmica y son resistentes a las salpicaduras de soldadura y al daño por calor.
En algunos casos se pueden utilizar otros materiales como fibra cerámica o fibra de vidrio. La elección del material de la tira de refuerzo depende de la aplicación y del tipo de soldadura que se realice.
La tira de respaldo es una parte importante del proceso de soldadura y puede ayudar a mejorar la calidad de la soldadura terminada.
