FUNDAMENTOS DE LA SOLDADURA CON METAL Y ARCO PROTEGIDO

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.