Soldadura exotérmica

La ductilidad mide la capacidad de un material para experimentar una deformación plástica significativa antes de romperse, a menudo cuantificada por el porcentaje de elongación o el porcentaje de reducción de área. Los materiales dúctiles, como el acero, presentan una región plástica extensa en su curva de tensión-deformación. La fragilidad es lo opuesto; los materiales frágiles, como la cerámica o el hierro fundido, se fracturan con poca o ninguna deformación plástica.

La fragilización por hidrógeno (HE) es un proceso en el que los metales, especialmente los aceros de alta resistencia, se vuelven frágiles y se fracturan tras la exposición al hidrógeno. El hidrógeno atómico se difunde en la red metálica y reduce su ductilidad y capacidad de carga. Entre los principales mecanismos propuestos se encuentran la descohesión mejorada por hidrógeno (HEDE), que debilita los enlaces atómicos, y la plasticidad localizada mejorada por hidrógeno (HELP), que facilita el movimiento de dislocación y la falla localizada.

El proceso cloro-álcali es un método industrial para la electrólisis de una solución de cloruro de sodio (NaCl), conocida como salmuera. Es la principal fuente para la producción de cloro (Cl₂), hidróxido de sodio (NaOH) e hidrógeno (H₂), productos químicos esenciales. Los métodos modernos utilizan una celda de membrana para separar los productos del ánodo y el cátodo, lo que garantiza una alta pureza y eficiencia.

El oxicorte, o corte por llama, secciona los metales ferrosos mediante un proceso de oxidación rápido y exotérmico. En primer lugar, una llama de precalentamiento eleva la superficie del acero a su temperatura de ignición (aproximadamente 870 °C o 1600 °F). A continuación, un chorro de oxígeno puro a alta presión se dirige al punto, iniciando una reacción química, [latex]3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4[/latex], que forma óxido de hierro fundido (escoria) y libera calor.

Los cilindros de gas para soldadura oxicorte almacenan gases u otros gases industriales o médicos a presiones muy altas. Un regulador de presión es esencial para reducir esta presión a una presión de trabajo segura y utilizable. Un regulador de dos etapas realiza esta reducción en dos pasos, proporcionando una presión de suministro muy constante incluso cuando la presión del cilindro disminuye con el uso. Esto garantiza un flujo estable y, por lo tanto, una llama estable para una calidad de soldadura constante.

La impedancia acústica ([latex]Z[/latex]) es la resistencia intrínseca de un material al flujo acústico, definida como su densidad ([latex]\rho[/latex]) multiplicada por su velocidad acústica ([latex]c[/latex]), por lo que [latex]Z = \rho c[/latex]. El porcentaje de energía ultrasónica reflejada en el límite entre dos materiales se rige por la diferencia, o desajuste, de sus impedancias acústicas respectivas. Este principio es el que hace posible la detección de defectos.

Una prueba hidrostática es un tipo específico de prueba de estanqueidad para recipientes a presión, como tuberías, calderas y cilindros de gas. El recipiente se llena con un líquido casi incompresible, generalmente agua, y se presuriza a una presión de prueba específica. Este método se prefiere a las pruebas neumáticas porque requiere menos liberación de energía para alcanzar la misma presión, lo que lo hace mucho más seguro en caso de rotura.

El límite elástico, o punto de fluencia, es la tensión a la que un material comienza a deformarse plásticamente. Antes de alcanzar el punto de fluencia, el material se deforma elásticamente y recupera su forma original al eliminarse la tensión aplicada. Una vez superado el punto de fluencia, una fracción de la deformación será permanente e irreversible. Marca el límite del comportamiento elástico.

El proceso Hall-Héroult es el principal método industrial para la fundición de aluminio. Consiste en disolver alúmina (óxido de aluminio, Al₂O₃) en criolita fundida (Na₃AlF₆) y electrolizar el baño de sales fundidas. El aluminio metálico se deposita en el cátodo, mientras que el oxígeno de la alúmina reacciona con el ánodo de carbono, produciendo dióxido de carbono. Este proceso hizo que el aluminio fuera ampliamente disponible y asequible.

Fórmula empírica que describe cómo disminuye la capacidad disponible de una batería a medida que aumenta la velocidad de descarga. La ley se expresa como [latex]C_p = I^k t[/latex], donde [latex]C_p[/latex] es la capacidad a una velocidad de descarga de un amperio, [latex]I[/latex] es la corriente de descarga, [latex]t[/latex] es el tiempo de descarga y [latex]k[/latex] es la constante de Peukert, específica del tipo de batería. Cuantifica la ineficacia con cargas elevadas.

La soldadura oxiacetilénica utiliza una llama producida por la combustión de acetileno ([latex]C_2H_2[/latex]) con oxígeno puro. La reacción se produce en dos etapas. La reacción primaria en el cono interior caliente es incompleta y produce monóxido de carbono e hidrógeno: [latex]2C_2H_2 + 2O_2 \rightarrow 4CO + 2H_2[/latex]. Estos gases calientes reaccionan entonces con el oxígeno atmosférico en la envoltura exterior, completando la combustión.

Las propiedades de una llama de oxiacetileno se controlan mediante la relación volumétrica de oxígeno y acetileno. Una llama neutra (relación ≈ 1,1:1) es la estándar para la soldadura de acero. Una llama carburante o reductora (relación 1,1:1) tiene exceso de oxígeno, es más caliente y se utiliza para la soldadura fuerte.

La fragilización por revenido es una reducción de la tenacidad de ciertos aceros aleados causada por mantenerlos o enfriarlos lentamente a un rango de temperatura específico (aproximadamente 375–575 °C). Este fenómeno se debe a la segregación de impurezas (p. ej., fósforo, estaño, antimonio) en los límites de grano, lo que debilita la cohesión entre los granos y promueve la fractura intergranular.

Para los materiales que no tienen un límite elástico definido en su curva de tensión-deformación, como el aluminio o el acero de alta resistencia, la "tensión de prueba" es el equivalente técnico. Se define como la tensión necesaria para producir una pequeña cantidad especificada de deformación permanente (plástica), normalmente 0,2% de la longitud de calibre original. Este valor, [latex]\sigma_{0,2}[/latex], se utiliza en los cálculos de diseño como límite elástico práctico del material.