8_M2_2020-2_Unión y ensamble - Axel

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Nuevos materiales:
una odisea de 35.000 años
del homo habilis al homo sapiens
Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de unión y ensamble
Prof. Dr. Armando Ortiz Prado
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Profesor: Dr. Ing. Armando Ortiz Prado
Clave 8 Créditos
OBJETIVO
Conocer los métodos más utilizados en la unión y ensamble de materiales metálicos y no 
metálicos, ya sean permanentes o desmontables.
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-2
Unión y ensamble
La unión de los metales tiene sus antecedentes al inicio de
la edad del bronce, Herodoto [484 a 425 a. C.] escribe en el
siglo V antes de Cristo que Glaucos de Chios había
inventado la soldadura del hierro.
Las técnicas de unión, hasta bien entrada la revolución
industrial, se basan en la aplicación de presión y
temperatura (soldadura de herrero).
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de Unión 
y Ensamble
Anterior a la invención de la unión mediante forja la humanidad
aprendió a utilizar adhesivos provenientes de vegetales y animales,
los cuales le permitieron unir piedra con madera para producir
herramientas.
Existen estudios que demuestran que hace 200,000 años ya se
empleaban como pegamentos resinas vegetales y que para el año
6000 a. C. ya se habían comenzado a utilizar pegamentos naturales
modificados.
Hasta nuestros días las ventajas de los adhesivos siguen vigentes;
posibilidad de unir materiales de naturaleza diferente, menor peso,
resistencia a vibraciones, entre otras.
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
En 1882 se patenta, por parte de Nikolai Benardos, el primer
procedimiento de unión mediante el calentamiento por acción de un
arco eléctrico [Soldadura de arco de carbón] procedimiento que el
rumbo en el desarrollo de nuevos métodos de unión.
Método de arco eléctrico; éste se generaba entre un electrodo de
carbón no consumible y la pieza de trabajo.
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En 1890 que Nikolai Slavyanov y C. L. Coffin proponen el uso de
electrodos metálicos y para 1900, A. P. Strohmenger desarrolla el
primer electrodo revestido, el cual permite un arco más estable y
fácil de controlar.
En estos procesos se usaba corriente directa (CD).
La corriente alterna (CA) solo se utilizó hasta después de la primera
guerra mundial (C. J. Holslag).
La soldadura por resistencia eléctrica fue desarrollada por Elihu
Thompson quien para 1885 obtuvo las primeras patentes para el
proceso.
La soldadura por gas utilizando acetileno por combustible solo se
desarrollo hasta 1900.
Es hasta la segunda guerra mundial en que por necesidad de una
más rápida producción los procesos de soldadura se desarrollan y
se amplia su espectro de aplicación.
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Manufactura II
Semestre 2020-2
Presentación
Clasificación:
1. Permanentes; las piezas no podrán ser separadas a menos que
se destruyan el elemento de ensamble y en ocasiones las partes
unidas
Soldadura
Remaches
Adhesivos
Engargolado
2. Desmontables; las piezas se pueden desarmar y ser re-
ensambladas sin causar deterioro en las piezas ni en los elementos de
unión.
elementos roscados (tornillos, tuercas)
chavetas
cuñas
pasadores
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SOLDADURA
Método son más común para la unión de metales.
Se clasifican de acuerdo con la forma de calentamiento y por el estado que
alcanza el metal:
1. Por el medio de calentamiento
Por resistencia
Por arco eléctrico
Por fricción
Con gas
Reacción química
Otros medios (haz de electrones, láser)
2. Por el estado del material de base durante el proceso de unión
En estado sólido
Por fusión del material de base (puede o no existir material de aporte)
Por fusión del material de aporte (no existe fusión del material de base)
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Soldadura por resistencia eléctrica; se trata de un proceso en estado sólido
a. Por puntos
b. De costura
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Soldadura por resistencia eléctrica; se trata de un proceso en estado sólido
c. De resaltes o salientes
d. De percusión
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Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de Unión y Ensamble
Soldadura falsa
a. Falsa Soldadura o soldadura blanda
b. Soldadura fuerte
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Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de Unión y Ensamble
Soldadura falsa
a. Falsa Soldadura o soldadura blanda
b. Soldadura fuerte
En el caso de la Soldadura Blanda; Se trata de una unión de baja
resistencia mecánica en donde no existe fusión del material de base.
Como material de aporte se utilizan aleaciones de bajo punto de fusión
base estaño. Su función es garantizar hermeticidad y continuidad.
Para la soldadura fuerte se emplean aleaciones de Cobre y de plata, en
general garantizan una mucho mayor resistencia, permiten unir
materiales delgados y de composición diferente. La temperatura de
fusión de los materiales de aporte es superior a 600 °C
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Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de Unión y ensamble
Procesos de soldadura por fusión
En estos casos se alcanzará la fusión del material de base, los
procesos se clasifican por el mecanismo de calentamiento.
Soldadura con gas
Se emplean diferentes tipos de gas combinados como fuente de calor;
acetileno, el gas natural o gas L.P, este último tiene la ventaja de ser más
económico y fácil de conseguir, sin embargo, su temperatura máxima es
menor que la del acetileno soldadura oxiacetilénica o soldadura autógena.
La combustión de oxígeno y acetileno alcanza una temperatura de 3200 a
3500 °C, puede usar material de aporte o no.
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Métodos de Unión y ensamble
La flama puede ser 
Neutra
Carburante 
Oxidante
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Métodos de Unión y ensamble
La flama puede ser
Neutra
Carburante 
Oxidante
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico: 
Método de unión más común por su rapidez, facilidad y economía. En este 
caso el calentamiento se produce por la formación de un arco eléctrico. Se 
puede trabajar con CC y CA. En CC el 2/3 del calor se disipa en el polo (+) y 
el resto en el polo(-).
Se puede utilizar para aceros, aceros inoxidables, fundición grís, aleaciones 
de cobre, de aluminio, de níquel, entre otros materiales.
Existe una gran variedad de métodos.
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
a. Soldadura de arco con electrodo revestido (SMAW).
b. Soldadura de arco con fundente en el núcleo (FCAW)
c. Soldadura de arco de metal y gas inerte (MIG) o también conocida como de
microalambre (GMAW).
d. Soldadura de arco con electrodo de tungsteno (TIG o GTAW).
e. Soldadura de arco sumergido (SAW)
f. Existen otros procesos como la soldadura de arco plasma, de hidrógeno
atómico, de electroescoria, de electrogas entre otras.
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
El uso de CC o CA depende de la aplicación.
Para CC el (+) puede ser el electrodo ó la pieza, esto dependiendo de
dónde se requiere mayor calentamiento, por ejemplo en el caso del
proceso TIG (electrodo de tungsteno no consumible) el electrodo estará
normalmente al polo (-), en este proceso se requiere además una señal de
alta frecuencia para permitir el inicio del arco y por ejemplo para eliminar
la capa de óxido presente en aleaciones de aluminio.
En el caso de CC si se conecta la pieza al polo positivo y el electrodo al
negativo, se dice que la polaridad es directa, en caso contrario es inversa
(electrodo positivo – pieza negativa)
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo revestido, se trata del proceso más
común y versátil, se puede aplicar desde espesores de 2 mm adelante para
metales ferrosos y no ferrosos. Los electrodos van de 3/32 (2.5 mm) a 3/8
pg (9.5 mm).
El recubrimiento permite:
Proveer una atmósfera protectora.Estabilizar el arco.
Actuar como fundente para remover impurezas del metal base.
Proveer una escoria protectora para acumular impurezas, prevenir
oxidación y retardar el enfriamiento del metal soldado.
Reducir la salpicadura de la soldadura de metal e incrementar la eficiencia
de depósito.
Agregar elementos de aleación.
Determina la penetración del arco
Aportar material al cordón
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo revestido.
El recubrimiento está constituido de una combinación de compuestos 
químicos que dependen del material y la aplicación del electrodo; entre 
otros se tiene rutilo (óxido de titanio), celulosa, sílice, óxido de zirconio, 
caolín, ferroaleaciones, carbonatos, silicato de sodio, silicato de potasio, 
entre otros.
En general los recubrimientos celulósicos contienen cerca de 50% de SiO2, 10%
de TiO2, pequeñas cantidades de FeO, MgO, Na2O y cerca de 30% de materia
volátil.
Los fundentes de óxido de titanio (rútilo) contienen cerca de 30% de SiO2, 50%
de TiO2, pequeñas cantidades de FeO, MgO, Na2O y Al2O3 y cerca de 5% de
materia volátil.
Las coberturas de bajo H2 contienen cerca de 28% de TiO2 más ZrO2, y 25% de
óxido de calcio además de óxido de magnesio. Estos evitan la asimilación de
hidrógeno por parte del cordón con lo que se previene la fragilización.
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo revestido
Para la designación de los electrodos en México se emplea la norma de la AWS,
para esto se emplean 4 ó 5 dígitos, los dos o tres primero indican la resistencia
del material depositado (60 a 120 Kpsi). La designación indica; tipo de corriente
y polaridad, tipo de cobertura; E ó R electrodo o varilla desnuda, E60XY;
electrodo de 60,000lb/pg2 de resistencia, X 1 a 3 posición de soldadura, Y 0 a 8
; particularidades del revestimiento y aplicación del electrodo (AWS A.5.1), por
ejemplo E6013, E9015
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo de tungsteno (TIG, GTAW)
En este proceso se emplea un electrodo de tungsteno no consumible. Se
desarrolló para la unión de aleaciones de magnesio y de aluminio.
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo de tungsteno (TIG, GTAW)
Ventajas:
Limpieza y calidad de la unión.
Menor zona afectada por el calor (el arco es intenso y concentrado)
No se genera escoria 
No se generan humos
Se controla la composición del cordón de soldadura.
Versatilidad, ya que puede ser utilizado en muy diversos metales y aleaciones, 
sobre todo en el caso de juntas delicadas
Es posible automatizar.
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo de tungsteno (TIG, GTAW)
Desventajas:
Baja velocidad de unión
Mayor costo del equipo en el caso de electrodo revestido (si bien esto es
indiscutible dada la necesidad de elementos adicionales, no representa tampoco
un inconveniente importante, ya que el costo de los accesorios no supera en la
mayoría de los casos los 1500 US dólares).
Se tiene un costo operativo mayor dada la necesidad de emplear gases de
protección.
Demanda mayor habilidad del operador
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo de tungsteno (TIG, GTAW)
Como gas de protección se emplea argón, helio y nitrógeno, siendo práctica
común la mezcla de éstos, su selección estará determinada por el material a
soldar. Bajo ninguna condición deberá emplearse bióxido de carbono en virtud
de atacar éste al electrodo.
El tipo de electrodo (tungsteno o aleación de éste), gas de protección (Ar, He,
N2 ó mezclas de éstos), tipo de alimentación CA ó CD polaridad directa o
invertida, alta frecuencia para encendido o durante todo el ciclo; dependerá de
la aleación a soldar, por ejemplo para aluminio y magnesio se emplea CA; para
níquel, titanio y aceros se emplea CD-PD; mientras que la CD-PI se aplica
cuando se requiere penetración, la polaridad directa (PD) permite mantener la
forma (afilado) del electrodo.
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con electrodo de tungsteno (TIG, GTAW)
Variables más importantes del proceso son:
Tipo de corriente (CA/CD)
Polaridad (PD/PI)
Densidad de corriente
Voltaje
Tipo de gas y gasto volumétrico
Material del electrodo y diámetro de éste
Forma de la punta del electrodo
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco de metal y gas inerte (MIG, GMAW)
Proceso con electrodo es consumible y continuo, por lo que se le conoce como
soldadura de microalambre.
Emplean CO2, Argón o Helio (éstos últimos se emplean poco a nivel industrial
dado su alto costo) como gases protectores.
Para el proceso se utiliza una máquina de corriente directa y potencial constante
con servoválvulas para el control del gas, así como mecanismos para el control
de la alimentación del alambre y una antorcha que proporciona el material y la
cobertura del gas protector.
Se trata de un proceso de producción
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco de metal y gas inerte (MIG, GMAW)
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Métodos de unión y ensamble
Soldadura por arco eléctrico:
Soldadura de arco con fundente en el nucleo (FLAW)
Proceso con fundente en el núcleo (Flux cored arc welding-FLAW) es una
variación del proceso MIG. El alambre es sustituido por material de aporte tubular, el
cual lleva en el interior fundente, esto provoca que no se requiera, o se reduzca la
demanda de gas de protección. La única modificación requerida en el equipo son los
rodillos empujadores y la boquilla de la antorcha.
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Soldadura de arco sumergido
En este proceso el arco eléctrico es mantenido bajo un fundente granular no
existiendo entonces evidencia del arco, esto permite el empleo de mayores
densidades de corriente y por tanto las máximas velocidades de depósito (superiores
a los 40 Kg/h), alta penetración (placas de acero de 20 mm en una sola pasada).
Se puede automatizar sin problemas, aunque existen equipos manuales.
Métodos de unión y ensamble
Otros usos del arco eléctrico:
Soldadura de arco sumergido
Estos equipos cuentan con un cabezal soldador que se desplaza, a lo largo de la
pieza o viceversa. Una porción del fundente se funde y solidifica en un revestimiento
vidrioso que cubre la soldadura. El fundente solidificado se rompe desprendiéndose
de la soldadura en el enfriamiento. El fundente sobrante, no fundido, se recupera con
una aspiradora.
Como fundente se utilizan mezclas de cal, óxidos de manganeso, silicio, titanio,
aluminio, zirconio, magnesio, fluoruro de calcio; de tal forma que la combinación del
material de aporte proporcionado por el alambre y los elementos aportados por el
fundente generen un depósito con las propiedades mecánicas requeridas, así como
una escoria que se desprende fácilmente o se vuelve a fundir sin ser asimilada por el
cordón
Métodos de unión y ensamble
Soldadura de arco sumergido
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Soldadura con perno
Proceso de soldadura de arco donde la coalescencia es producida estableciendo un
arco entre el perno de metal y la pieza. El arco se mantiene hasta que se alcanza la
temperatura necesaria, para luego presionar el perno contra la pieza con una fuerza
capaz de realizar la unión. El proceso se realiza generalmente sin protección,
empleando una pistola especial y un equipo auxiliar que controla el arco, su duración
y laaplicación de la presión. En este proceso se emplea corriente continua.
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
La base del perno se ahueca y el hueco se rellena con fundente, un casquillo de
cerámica se coloca en el extremo del perno antes de que sea ubicado en la pistola
de soldar. Este casquillo concentra el calor del arco, protege el metal de la atmósfera
y confina el metal fundido al área de fusión y lo moldea alrededor de la base del
perno. Al terminarse la soldadura el casquillo se rompe para separarlo del perno.
En cada operación el operador coloca el perno y el casquillo en el mandril de la
pistola, coloca la pistola en posición sobre la pieza y aprieta el gatillo, el resto del
ciclo es automático empleando menos de un segundo.
Métodos de unión y ensamble
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Métodos de unión y ensamble
Otros usos del arco eléctrico:
Corte por plasma
En términos generales las máquinas utilizadas para la soldadura de arco se pueden emplear
en operaciones de corte, por ejemplo, empleando electrodos de carbón y mayores
densidades de corriente, se pueden instalar portaelectrodos con alimentación de aire a
presión para facilitar el proceso.
Variación al proceso TIG se emplea un arco que se genera con una corriente de alta
frecuencia y bajo voltaje (arco piloto), con lo que se inicia el arco y se ioniza el aire alrededor
de la antorcha. El arco piloto es mantenido mientras que la antorcha se aproxima al material
a cortar para entonces iniciar el arco plasma principal, el gas ionizado (plasma) alcanza
temperaturas muy elevadas (25000°C), y se dirige su flujo hacia una zona muy angosta del
material a cortar, por lo que fundirá éste donde la presión del gas evacuará el material
fundido, lo cual permite cortar cualquier aleación, aún con espesores de mucho más de 10
mm.
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Métodos de unión y ensamble
Otros usos del arco eléctrico:
Corte por plasma
El proceso se puede automatizar con facilidad, sin embargo, existen equipos
manuales que permiten cortar acero hasta 50 mm, mientras que los CNC y los
robotizados permiten hasta 150 mm.
Se trata de un proceso relativamente moderno ya que su uso se ha extendido a
partir de los años 1980’s,
No produce la calidad del corte con láser existiendo una zona afectada por el calor.
Como gas de proceso estos equipos pueden utilizar aire comprimido, oxígeno, argón
o hidrógeno. La única restricción en los materiales a cortar es que sean conductores
eléctricos.
Los equipos pueden ir desde unos 100 a 1000 A.
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Métodos de unión y ensamble
Otros usos del arco eléctrico:
Corte por plasma
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Clasificación de los procesos
Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de unión y ensamble
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Clasificación de los procesos
Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de unión y ensamble
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Clasificación de los procesos
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Semestre 2020-2
Métodos de unión y ensamble
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Métodos de unión y ensamble
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Métodos de unión y ensamble
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Métodos de Unión y ensamble
Uniones Remachadas
Los remache trabajan a fuerzas de corte 
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Manufactura II
Semestre 2020-2
Métodos de unión y ensamble
Tipos de remache
Se trata de juntas permanentes
Ventajas; Se pueden separar los materiales solo afectando a los remaches,
Permiten la unión de materiales que son imposibles unir por soldadura,
No existe zona afectada por el calor.
Se emplean en; ensamble de aeronaves, estructuras, elementos de pequeño
espesor
La gran desventaja del proceso es su costo ya que demanda de una serie de
operaciones adicionales a las que se requieren para una unión por
soldadura.
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-2
Uniones, Adhesivos
Antes del desarrollo de la unión por forja en metales se utilizaron
resinas como adhesivos de materiales naturales (madera).
En la actualidad los procedimientos más desarrollados son mediante
adhesivos ya que:
1. Permiten unir materiales diferentes
2. No hay calentamiento
3. Son muy ligeros
4. Facilidad de aplicación
Resinas; fenólica, epóxica, poliester, poliester-epóxidoresina, de
poliuretano.
Las principales clases de pegamento son a base de resinas epóxicas y
poliuretanos; con ellas se obtienen las uniones más resistentes.
Para disminuir la fragilidad se agregan a las resinas sintéticas,
materiales termoplásticos
Adhesivos
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020
Adhesivos
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Uniones roscadas
Manufactura II
Semestre 2019-2
Uniones desmontables
Existe una enorme variedad de
tornillos atendiendo a su
aplicación específica,
resistencia, tipo de rosca,
cabeza, etc.,
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-2
Uniones roscadas
Tornillo alta resistencia Tornillos de arado
Tornillos de acero 
inoxidable
Prisioneros allen métricos
Tornillos tropicalizados y pavonados
Ensamble de estructuras
Características del tornillo
Tornillo cabeza de gota
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-
Uniones roscadas
Pija o tornillo autoroscante
Cabeza Phillips o en cruz
Diferentes tipos de roldanas
Roldana con dentado 
externo
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-
Uniones roscadas
Diferentes tipos de tuerca
Tuerca de mariposa
Tuerca cuadrada
Roldanas 
planas
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-2
Uniones y ensambles
Pasador
Cuña
Chaveta
Reten
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Muchas gracias por su atención,
vamos a pasar al tema de métodos
de procesamiento de plásticos
Manufactura II
Semestre 2020-2
Uniones y ensambles 
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Manufactura II
Semestre 2020-2
PresentaciónNuevos aceros para chapa, para forja y 
para fines estructurales y de manejo de 
fluidos
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Uso de materiales compuestos, sin embargo, en muchos 
casos los costos limitan su uso. 
Manufactura II
Semestre 2020-2
Presentación
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Aplicaciones de los
materiales compuestos
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
El Lamborghini Aventador tiene una estructura de fibra de carbono
Uso de materiales compuestos
Manufactura II
Semestre 2020-2
Presentación
Prof.Dr. Armando Ortiz Prado
Para solo una hora destinada a la presentación he sido 
demasiado material.
Continuamos ahora con la presentación de los 
procesos de Fundición
Gracias
Manufactura II
Semestre 2020-2
Presentación