FUNDAMENTOS DE LA SOLDADURA CON METAL Y ARCO PROTEGIDO
La soldadura
por arco manual o eléctrico, es un sistema que utiliza una fuente de calor
(arco eléctrico) y un medio gaseoso generado por la combustión del
revestimiento del electrodo, mediante el cual es posible la fusión del metal de
aporte y la pieza, generando con esto una unión metálica resistente a todos los
esfuerzos mecánicos.
La Soldadura por
Arco manual o eléctrico, es un sistema que utiliza una fuente de calor( arco
eléctrico ) y un medio gaseoso generado por la combustión del revestimiento del
electrodo, mediante el cual es posible la fusión del metal de aporte y la
pieza, generando con esto una unión metálica resistente a todos los esfuerzos
mecánicos.
La fuente de energía para soldar proviene de
una máquina de corriente continua (CC), o de corriente alterna (CA), la cual
forma un circuito eléctrico a través de los cables conductores, del electrodo a
la pieza.
Este circuito se cierra
al producirse el contacto entre el electrodo y la pieza. El arco formado es la
parte donde el circuito encuentra menor resistencia y es el punto donde se
genera la fuente de calor por medio de la cual se provoca la fusión del
material.
Esta temperatura
generada (4000 ºC) permite también combustionar los componentes del
revestimiento, los que al gasificarse cumplen diversas funciones tales como:
Desoxidar, eliminar
impurezas, facilitar el paso de la corriente, y especialmente proteger al metal
fundido de las influencias atmosféricas.
Este sistema se
caracteriza por su versatilidad y economía, pudiendo realizarse en trabajos de
pequeña y gran envergadura
El
electrodo puede ser de diversos tipos de materiales.
Independientemente de ello, el propósito es trasladar la corriente en forma
puntual a la zona de soldadura y mantener el arco eléctrico entre su punta y la
pieza.
El electrodo utilizado,
según su tipo de naturaleza, puede ser consumible, fundiéndose y aportando
metal de aporte a la unión. En otros casos, cuando el electrodo no se consume,
el material de aporte deberá ser adicionado por separado en forma de varilla.
En la gran mayoría de
los casos en que se requiera hacer soldaduras en hierros, aceros al carbono y
aceros inoxidables, son de uso común los electrodos metálicos recubiertos.
La
medida del electrodo a utilizar depende de los siguientes factores:
1. Espesor del material
a soldar.
2. Preparación de los
bordes o filos de la unión a soldar.
3. La posición en que
se encuentra la soldadura a efectuar (plana, vertical, horizontal, sobre la
cabeza).
4. La pericia que posea
el soldador.
El
amperaje a utilizar para realizar la soldadura dependerá de:
1. Tamaño del electrodo
seleccionado.
2. El tipo de
recubrimiento que el electrodo posea.
3. El tipo de equipo de
soldadura utilizado (CA; CC directa e inversa).
Los electrodos están
clasificados en base a las propiedades mecánicas del tipo de metal que
conformará la soldadura (fig. 2.3; denominado como núcleo de alambre), del tipo
de cobertura o revestimiento que posea, de la posición en que el mismo deba ser
utilizado y del tipo de corriente que se le aplicará al mismo. Las
especificaciones requieren que el diámetro del núcleo de alambre no deberá
variar en más de 0,05 mm de su diámetro, y el recubrimiento deberá ser concéntrico
con el diámetro del alambre central. Durante años, el sistema de identificación
fue utilizar puntos de colores cerca de la zona de amarre al porta electrodo
(zona sin recubrimiento). En la actualidad algunas especificaciones requieren
de un número clasificatorio o código, el que se imprime sobre el revestimiento
la cobertura, cerca del final del electrodo (fig. 2.4).
La forma de clasificar
los electrodos es la norma AWS A5.1. Esta norma utiliza medidas inglesas.
Se podrá comprobar en
la práctica que la cobertura del electrodo para soldadura por arco posee una
gran influencia sobre los resultados obtenidos.
Las
funciones de la cobertura de un electrodo son las siguientes, a saber:
• Proveer una máscara
de gases de combustión que sirvan de protección al metal fundido para que no
reaccione con el oxígeno y el nitrógeno del aire.
• Proveer un pasaje de
iones para conducir corriente eléctrica desde la punta del electrodo a la
pieza, ayudando al mantenimiento del arco.
• Proveer material
fundente para la limpieza de la superficie metálica a soldar, eliminando a los
óxidos en forma de escorias que serán removidas una vez terminada la soldadura.
• Controlar el perfil
de la soldadura, en especial en las soldaduras de filete o esquineras.
• Controlar la rapidez
con que el aporte del electrodo se funde.
• Controlar las
propiedades de penetración del arco eléctrico.
• Proveer material de
aporte, el cual se adiciona al que se aporta del núcleo del electrodo.
• Adicionar materiales
de aleación en caso que se requiera una composición química determinada.
La
soldadura con arco protegido (SMAW) es un tipo de
soldadura de uso muy común. Si bien no resulta difícil de ejecutar, requiere de
mucha paciencia y práctica para poder adquirir la pericia necesaria. En una
gran parte, los resultados obtenidos dependerán de la habilidad del soldador
para controlar y llevar a cabo el proceso de soldadura. La calidad de una
soldadura, además, dependerá de los conocimientos que este posea. La pericia solo
se obtiene con la práctica.
Hay seis factores
importantes a tener en cuenta. Los dos primeros están relacionados con la
posición y la protección del operario, y los cuatro restantes con el proceso de
soldadura en sí. Los mismos están detallamos a continuación, a saber:
• Posición correcta
para ejecutar la soldadura.
• Protección facial (se
debe usar máscara o casco).
• Longitud del arco
eléctrico.
• Angulo del electrodo
respecto a la pieza.
• Velocidad de avance.
• Corriente eléctrica
aplicada (amperaje).
La metodología indica
que los pasos correctos a seguir a manera de práctica son los detallados a
continuación:
1. Colocar el electrodo
en el porta electrodo.
2. Tomar el mango porta
electrodo con la mano derecha en una posición cómoda.
3. Sujetarse la muñeca
derecha con la mano izquierda.
4. Apoyar el codo
izquierdo sobre el banco de soldadura.
5. Alinear el electrodo
con el metal a soldar.
6. Usar el codo
izquierdo como pivote y practicar el movimiento del electrodo a lo largo de la
unión a soldar.
El mismo deberá cubrir
perfectamente la cara y los ojos.
Ahora definiremos los
cuatro factores importantes antes mencionados:
• Longitud del arco eléctrico: es la distancia entre la punta del
electrodo y la pieza de metal a soldar. Se deberá mantener una distancia
correcta y lo mas constante posible.
• Angulo del electrodo respecto a la pieza: El electrodo se deberá
mantener en un ángulo determinado respecto al plano de la soldadura. Este
ángulo quedará definido según el tipo de costura a realizar, por las
características del electrodo y por el tipo de material a soldar.
• Velocidad de avance: Para obtener una costura pareja, se deberá
procurar una velocidad de avance constante y correcto.
Si la velocidad es
excesiva, la costura quedará muy débil, y si es muy lenta, se cargará demasiado
material de aporte.
•
Corriente eléctrica: Este factor es un indicador directo de
la temperatura que se producirá en el arco eléctrico. A mayor corriente, mayor
temperatura. Si no es aplicada la corriente apropiada, se trabajará fuera de
temperatura. Si no se alcanza la temperatura ideal (por debajo), el aspecto de
la costura puede ser bueno pero con falta de penetración. En cambio, si se
trabaja con una corriente demasiado elevada, provocará una temperatura superior
a la óptima de trabajo, produciendo una costura deficiente con porosidad,
grietas y salpicaduras de metal fundido.
Uniones
básicas con arco protegido (SMAW)
Ahora que ya hemos
explicado los procedimientos para depositar cordones y costuras, y para realizar
reconstrucciones y rellenos, podemos aplicar estos conocimientos para realizar
las uniones típicas en soldadura metálica con arco protegido. Estas son cinco
(fig. 2.12): A) la unión a tope, B) la unión en T, C) la traslapada, D) la
unión en escuadra, y E) la de canto.
Además de las uniones
detalladas, existen cuatro posiciones diferentes para realizarlas. Estas son la
plana, la vertical, la horizontal, y sobre la cabeza. Estas posiciones se
evidencian en la fig. 2.13, en la además se ilustran todas las variantes
intermedias.
Los pasos a seguir para
realizar una soldadura de filete horizontal son:
1. Ubicar las piezas
para efectuar una unión en T (fig. 2.16 A) o una unión traslapada (fig. 2.16
B).
2. Preparar el equipo
para soldar (electrodos, elementos de seguridad, vestimenta, regulación de
corriente, etc.).
3. Sostener el
electrodo de forma tal que apunte hacia la esquina de la unión a un ángulo de
45° con respecto a la placa horizontal (fig. 2.16 A y B).
4. El electrodo se debe
inclinar de 15° a 20° en la dirección del movimiento (fig. 2.16 A y B).
5. Soldar a lo largo de
toda la unión.
6. Observar con
atención si el cordón está muy alto o socavado.
Aumentar la velocidad o
cambiar el ángulo del electrodo para corregir, de existir, los posibles
defectos.
