La Soldadura en Latas de hojalata

1. Introducción

1. Breve descripción de la importancia de la soldadura en la fabricación de latas.
2. Mención de los tipos de latas (dos o tres piezas) y su relevancia en la industria conservera.

La soldadura es un proceso esencial en la fabricación de latas, especialmente para las de tres piezas, que son comúnmente utilizadas en la industria conservera del pescado. Estas latas se crean a partir de una lámina rectangular de hojalata que se enrolla formando un cilindro y se une mediante una costura vertical soldada. A esta sección cilíndrica se le añaden dos extremidades: el fondo o base y la tapa. La tapa se coloca después del llenado del contenido en la fábrica de conservas. La unión de la tapa y la base al cuerpo de la lata se realiza a través de un proceso conocido como doble cierre, el cual es crucial para el correcto funcionamiento del envase, ya que una mala ejecución en este proceso puede resultar en la pérdida de la hermeticidad del envase y la posible contaminación del alimento envasado tras el tratamiento.

La soldadura eléctrica, que se introdujo en la década de 1960, es un método que aporta energía en forma de corriente eléctrica para generar el calor necesario para fundir las partes de metal a unir, sin necesidad de aportar aleación. Este avance tecnológico fue crucial para mejorar la producción de latas de tres piezas, como las utilizadas para bebidas y conservas, y se adoptó rápidamente en la industria debido a su eficiencia.

En resumen, la soldadura es un paso fundamental en la fabricación de latas que asegura la integridad y la hermeticidad del envase, protegiendo el contenido de factores externos y evitando su deterioro. Esto es especialmente relevante en la industria conservera, donde la calidad y seguridad del envase son primordiales para la conservación de pescados y otros alimentos

• Historia y Cronología

2. Desarrollo histórico de la soldadura de latas, destacando hitos importantes como la introducción del proceso de soldadura eléctrica en los años 60.

La soldadura de latas ha sido un componente crucial en la industria de envases metálicos, y su desarrollo ha marcado significativos avances tecnológicos a lo largo de la historia. Uno de los hitos más importantes en la evolución de la soldadura de latas fue la introducción de la soldadura eléctrica en la década de 1960. En esta época, se desarrollaron dos procesos diferentes de soldadura sin aportar aleación, ambos con el objetivo de unir los bordes laterales de los cuerpos de las latas de tres piezas.

El proceso de soldadura eléctrica se basa en la aplicación de una cantidad de energía en un tiempo determinado a las zonas a unir. Esta energía, suministrada en forma de corriente eléctrica, se transforma en calor capaz de fundir las partes de metal a soldar. La compañía Continental Can fue pionera en la introducción de una técnica conocida como «Conoweld».

Otro avance significativo ocurrió en 1975 con el sistema de soldadura por alambre «perfilado» (wire mash welding system) o WIMA. Esta técnica implicaba el uso de un alambre de cobre estirado y aplastado, aumentando la superficie de contacto en la zona de soldadura y produciendo una unión más sólida y adecuada con una solapa de solo 1 mm de ancho. Soudronic desarrolló la utilización de este alambre de cobre como electrodo intermedio entre la costura de la lata y las roldanas de soldadura de cobre, lo que resolvió el problema de la contaminación de la superficie del electrodo y mejoró la calidad de la soldadura.

Estos avances permitieron a los fabricantes de latas producir envases de unión lateral por soldadura sin aleación para su utilización en la industria alimentaria y otras aplicaciones exigentes, marcando un cambio significativo en la fabricación de latas y mejorando la eficiencia y calidad del proceso de soldadura.

En cuanto a las ventajas de cada tecnología:

Conoweld:

• Ventajas: Permitió la producción de latas con un proceso de soldadura sin aportar aleación, lo cual era adecuado para la industria alimentaria y otras aplicaciones exigentes.

WIMA:

• Ventajas: La soldadura con alambre perfilado mejora la calidad de la soldadura al evitar la contaminación del electrodo y al aumentar la superficie de contacto en la zona de soldadura. Además, el desecho del alambre de cobre puede ser reciclado, lo que aporta un beneficio económico.

Estas tecnologías representaron avances significativos en la fabricación de latas y mejoraron la eficiencia y calidad del proceso de soldadura en la industria.

• Fundamentos de la Soldadura Eléctrica

3. Principios físicos que rigen la soldadura eléctrica.
4. Descripción del proceso de aportación de energía y su transformación en calor para fundir metales.

La soldadura eléctrica por resistencia es un proceso que se utiliza para unir metales mediante la fusión, y puede hacerse con o sin material de aporte. Este tipo de soldadura se basa en la generación de calor debido a la resistencia que los materiales ofrecen al paso de una corriente eléctrica de alta intensidad.

El calor generado durante la soldadura es una función de la resistencia de los materiales y los contactos (R), de la intensidad de la corriente eléctrica (I) y del tiempo durante el cual la corriente fluye (t), de acuerdo con la ley de Joule. La fórmula matemática que describe esta relación es W = R x I^2 x t, donde W es la energía calorífica disipada en Joules, I es la intensidad de la corriente en Amperios, R es la resistencia en Ohmios y t es el tiempo en segundos.

La configuración básica para la soldadura por resistencia incluye dos electrodos que aplican una fuerza (F) sobre los metales a soldar. Mientras tanto, una corriente eléctrica atraviesa los metales durante un período de tiempo, generando el calor necesario para fundir los metales y, junto con la presión ejercida, terminar uniéndolos.

La temperatura de fusión del estaño, uno de los componentes de la hojalata, es de 232°C, mientras que la del acero base es de 1200-1300°C. Durante la soldadura, el estaño se funde rápidamente y puede depositarse en los electrodos, aumentando la resistencia de contacto. Para evitar este problema y mantener la eficiencia del proceso, se utiliza un alambre de cobre entre las roldanas que transporta la virola, evacua el estaño y disipa parte del calor generado.

• Materiales y Revestimientos

4. Descripción de los materiales utilizados en la fabricación de latas, como la hojalata y el acero con revestimiento electrolítico de cromo (TFS).
5. Importancia de la pasivación y el peso del revestimiento de estaño.

La hojalata es un material tradicionalmente utilizado en la fabricación de envases metálicos, especialmente para alimentos. Se compone de una base de acero recubierta por una fina capa de estaño. Este recubrimiento de estaño es importante porque proporciona resistencia a la corrosión y es apto para soldaduras eléctricas, lo cual es esencial para la fabricación de latas. El peso del revestimiento de estaño varía generalmente de 2,8 a 11,2 g/m2, con incrementos de 2,8 g/m2. En las latas sin revestimiento interno, el peso suele ser de 8,4 g/m2 o de 11,2 g/m2. El estaño también contribuye a la protección electroquímica de cualquier área expuesta de la base de acero.

Por otro lado, el TFS, o acero libre de estaño, también conocido como chapa cromada, surgió como alternativa a la hojalata en respuesta al aumento del precio del estaño y la preocupación por el agotamiento de sus fuentes. El TFS tiene un soporte básico de acero y se protege mediante un revestimiento de cromo y óxido de cromo aplicado por ambas caras. Este revestimiento se consigue por deposición electroquímica a partir de soluciones de ácido crómico. A pesar de que el grosor de la capa de recubrimiento es mucho menor en comparación con la hojalata, ofrece una alta uniformidad y el área de metal de hierro expuesto en los poros es menor que en la hojalata.

La pasivación es un pretratamiento crucial que se aplica tanto en la hojalata como en el TFS para mejorar su resistencia a la corrosión. Este proceso implica la creación de una capa protectora que disminuye la reactividad del metal y, por lo tanto, su tendencia a corroerse. En el caso de la hojalata, la pasivación se logra con una película de pasivación, mientras que en el TFS se utiliza un revestimiento mixto compuesto de cromo y óxido de cromo.

El barnizado es otro proceso que se puede aplicar a estos materiales para reducir aún más el riesgo de corrosión. Sin embargo, el uso de revestimientos barnizados no siempre es viable o rentable, y su aplicación depende del producto que contendrá la lata y de las condiciones de conservación a las que estará sometida.

5. Equipos y Maquinaria
   • Ajustes iniciales y mantenimiento de los equipos para garantizar la calidad de la soldadura.

En el proceso de soldadura, para garantizar la calidad de la soldadura, es fundamental realizar ajustes y mantenimiento adecuados de los equipos. Esto incluye:

1. Ajustar la corriente y la fuerza de soldadura para lograr la fusión adecuada del metal sin causar quemaduras o perforaciones.
2. Mantener limpias todas las partes del puesto de soldadura, ya que la acumulación de suciedad o residuos puede afectar la calidad del proceso. Esto incluye la limpieza de polvo electrostático, la limpieza del dosificador de barniz y la limpieza de las roldanas de soldadura.
3. Verificar y ajustar la geometría de la soldadura, como el solapado, y rectificar el perfil de las roldanas de soldadura para asegurar una unión consistente y fuerte.
4. Asegurar un despeje de línea efectivo en los cambios de órdenes de producción o cambios de turno.

• Problemas y Soluciones en la Soldadura

6. Discusión sobre los problemas comunes en la soldadura.
7. Estrategias para prevenir y solucionar estos problemas.

En la soldadura por resistencia, que es un método comúnmente utilizado en la industria metalgráfica, se pueden presentar diversos problemas que afectan la calidad de la soldadura. A continuación, se discuten algunos de los principales defectos de soldadura y sus posibles causas:

1. Soldadura fría: Este defecto ocurre cuando no se alcanza suficiente calor para fundir adecuadamente los materiales, lo que resulta en una unión débil. Las causas pueden incluir corriente insuficiente, una fuerza de electrodo inadecuada o un tiempo de soldadura demasiado corto.
2. Soldadura caliente: Se produce cuando el calor generado es excesivo, lo que puede causar deformaciones o agujeros en los materiales. Esto puede ser resultado de una corriente demasiado alta, un tiempo de soldadura prolongado o una presión de electrodo incorrecta.
3. Extrusión irregular: Se refiere a la inconsistencia en la forma de la soldadura, que puede ser causada por una mala geometría de las roldanas de soldadura o por una presión desigual durante el proceso.
4. Solape cónico: Un defecto que se manifiesta como un solape desigual de los bordes de la chapa, lo que puede ser causado por un ajuste incorrecto de la máquina o por una alimentación inadecuada de los cuerpos en las roldanas.
5. Extremo final abombado: Se refiere a una deformación en el extremo de la soldadura, que puede ser resultado de una corona de calibración ajustada incorrectamente.
6. Cortocircuito con hilo: Este problema ocurre cuando hay un contacto no deseado entre el hilo y alguna parte de la maquinaria, lo que puede causar una interrupción en el proceso de soldadura.
7. Contaminación de la soldadura: La presencia de suciedad o partículas extrañas en la zona de soldadura puede resultar en una unión de baja calidad.
8. Cola de pescado y virolas gemelas: Son defectos específicos que pueden estar relacionados con la posición y velocidad del transporte de salida o con ajustes incorrectos en el proceso de soldadura.
9. Cordón de soldadura con puntos fríos: Indica áreas donde la soldadura no se ha realizado correctamente, posiblemente debido a una corriente insuficiente o a una resistencia excesiva en los contactos.
10. Oxidación en la soldadura: Puede ser causada por una exposición excesiva al aire durante el proceso de soldadura, lo que resulta en la formación de óxido en la unión soldada.

7. Protección de la Soldadura
   • Métodos para proteger la soldadura, tanto interna como externamente, contra ataques del producto contenido y el medio ambiente.
   • Transición de la aplicación de barniz líquido a técnicas más modernas y menos contaminantes.

Para proteger la soldadura de los envases metálicos, tanto interna como externamente, contra los ataques del producto contenido y el medio ambiente, inicialmente se desarrolló una técnica basada en la aplicación de un barniz líquido justo después de realizar la soldadura. Este barniz se aplicaba mediante un rodillo de fieltro impregnado o por atomización usando una pequeña pistola, y posteriormente se curaba en un horno lineal. Sin embargo, esta técnica requería diluir el barniz con un disolvente para obtener la viscosidad adecuada y precisaba de equipos auxiliares para reducir la contaminación ambiental, lo que no siempre se lograba eficientemente.

Con el tiempo, esta técnica fue sustituida por métodos más modernos y menos contaminantes. Uno de los avances en este ámbito ha sido el uso de polvo electrostático, que ofrece una aplicación más controlada y reduce la contaminación ambiental. El polvo electrostático se adhiere a la soldadura mediante un proceso que implica la carga eléctrica del polvo, lo que mejora la eficiencia de la aplicación y minimiza el desperdicio de material. Además, se recomienda refrigerar la soldadura antes y después de la aplicación del barniz para mejorar la adherencia y aumentar la flexibilidad del barniz, respectivamente, lo que es necesario para las operaciones de pestañado y acordonado.

Para la protección exterior de la soldadura, se aplican barnices que protegen contra la humedad y el medio ambiente, y se realizan pruebas de control para asegurar la calidad de la aplicación, como la prueba de absorción de agua.