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CAPITULO 1INTRODUCCION
Descripción históricaEl términoSoldadura
lo podemos definir como la unión mecánica-mente resistente de dos omás piezas metálicas diferentes. La primeramanifestación de ello,aunque poco tiene que ver con los sistemasmodernos, se remonta alos comienzos de la fabricación de armas. Lostrozos de hierro por unireran calentados hasta alcanzar un estado plás-tico, para ser así fácilmente deformados por la acción de golpes sucesi-vos. Medianteun continuo golpeteo se hacía penetrar parte de una piezadentro dela otra. Luego de repetitivas operaciones de calentamiento,seguidosde un martilleo intenso, se lograba una unión satisfactoria.Estemétodo, denominado “caldeado”, se continuó utilizando hasta no hacemucho tiempo, limitando su uso apiezas de acero forjable, de diseñosencillo y de tamaño reducido.Losdiversos trozos o piezas metálicas que se deseen fijar permanen-temente entre si, deben ser sometidas a algún proceso queproporcioneuniones que resulten lo más fuertes posibles. Esaquí cuando para tal fin,los sistemas de soldadura juegan un papelprimordial.El calor necesario para unir dos piezas metálicas puedeobtenerse através de distintos medios. Podemos definir dos grandesgrupos. Los sis-temas de calentamiento por combustión con oxígeno
de diversos gases(denominados soldadura por gas), y los decalentamiento mediante ener-gía eléctrica (por inducción, arco,punto, etc.).Las uniones logradas a través de una soldadura decualquier tipo, seejecutan mediante el empleo de una fuente de calor(una llama, un sis-tema de inducción, un arco eléctrico, etc.).Pararellenar las uniones entre las piezas o partes a soldar, se utilizanvarillas derelleno, denominadasmaterial de aporteoelectrodos, realiza-das con diferentes aleaciones, en función de los metales a unir. En la sol-
dadura, las dos o más piezas metálicas son calentadas junto con elmate-
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Soldadura TIG
Accesorios para soldadura TIG.
Esquema de la soldadura TIG.
La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de
un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces
con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un 2%. Dada la
elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C),
acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se
desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la
protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas
de ambos.
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la
obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles
a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector
impide el contacto entre el oxigeno de la atmósfera y el baño de fusión.
Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales ferrosos
y no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las
deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra
ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte es la que permiteobtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y
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proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente
permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo
momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura.
El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que
puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide
favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación
que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo
de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el
encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere
una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los
costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que sereserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial
y precisión.
De todas formas, hoy en día se está generalizando el uso de la soldadura
TIG sobre todo en aceros inoxidables y especiales ya que a pesar del
mayor coste de ésta soldadura, debido al acabado obtenido. En nuestros
días, las exigencias tecnológicas en cuanto a calidad y confiabilidad de
las uniones soldadas, obligan a adoptar nuevos sistemas, destacándose
entre ellos la soldadura al Arco con Electrodo de Tungsteno y Protección
Gaseosa (TIG).
El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección
gaseosa, que utiliza el intenso calor de un arco eléctrico generado entre
un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde
puede o no utilizarse metal de aporte.
Se utiliza gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para
eliminar la posibilidad de contaminación de la soldadura por el oxígeno y
nitrógeno presente en la atmósfera
La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta
calidad de soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difíciles
de soldar, como también para soldar metales de espesores delgados y
para depositar cordones de raíz en unión de cañerías.
Las soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más
resistentes a la corrosión y más dúctiles que las realizadas con
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electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores
requerimientos de terminación, es necesario utilizar el sistema TIG para
lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un acabado
completamente liso.
Características y ventajas del sistema TIG:
No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza
posterior en la soldadura
No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al no circular metal
de aporte a través del arco
Brinda soldaduras de alta calidad en todas las posiciones, sin
distorsión
Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección
gaseosa, el área de soldadura es claramente visible
El sistema puede ser automatizado, controlando mecánicamente la
pistola y/o el metal de aporte
Equipo:
El equipo para sistema TIG consta básicamente de:
Fuente de poder
Unidad de alta frecuencia
Pistola
Suministro gas de protección
Suministro agua de enfriamiento
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La pistola asegura el electrodo de tungsteno que conduce la
corriente, el que está rodeado por una boquilla de cerámica que hace
fluir concéntricamente el gas protector.
La pistola normalmente se refrigera por aire. Para intensidades decorriente superiores a 200 Amps. Se utiliza refrigeración por agua,
para evitar recalentamiento del mango.
Beneficios:
Adecuada para soldaduras de responsabilidad (pase de raíz).
El proceso puede ser mecanizado o robotizado.
Facilita la soldadura en lugares de difícil acceso.
Ofrece alta calidad y precisión.
Óptimas resistencias mecánicas de la articulación soldada.
Poca generación de humo.
Soldaduras claras, brillantes y con óptimo acabado, sin usar flujo
de limpieza, prescindiendo de acabado final y reduciendo costos de
fabricación.
Soldadura en todas las posiciones.
Versatilidad - suelda prácticamente todos los metales
industrialmente utilizados.
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Soldadura MIG/MAGLa soldadura MIG/MAG es un proceso por arco bajo gas protector con electrodo consumible, el
arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo y unas piezas a unir, quedando
este protegido de la atmosfera circundante por un gas inerte (soldadura MIG) o por un gas activo
(soldadura MAG).
La soldadura MIG/MAG es intrinsecamente mas productiva que la soldadura MMA donde se pierde
productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. El uso dehilos solidos e hilos tubulares han aumentado la eficiencia de este tipo de soldadura hasta el 80%-
95%.
La soldadura MIG/MAG es un proceso versatil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y
en todas las posiciones, este procedimiento es muy utilizado en espesores pequeños y medios en
estructuras de acero y aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere una gran trabajo
manual.
La introduccion de hilos tubulares esta entrando cada vez mas a la produccion de estructuras
pesadas donde se necesita de una gran resistencia de soldadura.
A continuación podemos observar los elementos mas importantes que intervienen en el proceso:
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1. Dirección de la soldadura 2. Tubo de contacto 3. Hilo 4. Gas protector 5.
Soldadura 6 y 7. Piezas a unir.
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Contenido
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• 1 Ventajas de Soldadura MIG/MAG
• 2 Procesos de soldadura
o 2.1 Proceso semiautomático
o 2.2 Proceso automático
o 2.3 Proceso robotizado
• 3 Parámetros
o 3.1 Polaridad
o 3.2 Tensión de arco
o 3.3 Velocidad de hiloo 3.4 Naturaleza del gas
• 4 Transferencia del metal
o 4.1 Transferencia por cortocircuito
o 4.2 Transferencia globular
o 4.3 Transferencia por pulverización axial
o 4.4 Transferencia por arco pulsado
• 5 Productos de aporte
o 5.1 Hilos de soldadura
o 5.2 Gases de protección
• 6 Constitución equipo de soldadura MIG/MAG
o 6.1 Transformador
o 6.2 Rectificador
o 6.3 Inductancia
o 6.4 Unidad alimentadora de hilo
o 6.5 Circuito de gas protector
o 6.6 Antorcha de soldadura
o 6.7 Factor de marcha
• 7 Véase también
• 8 Referencias
[ editar ] Ventajas de Soldadura MIG/MAG
Las principales ventajas que ofrece el proceso MIG/MAG son:
Se puede soldar en todas las posiciones
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Ausencia de escoria para retirar
Buena apariencia o acabado (pocos salpicados)
Poca formación de gases contaminantes y tóxicos
Soldadura de buena calidad radiográfica
Se suelda espesores desde 0.7 á 6 mm sin preparación de bordes
Proceso semiautomático o automático (menos dependiente de la habilidad de operador)
Alta productividad o alta tasa de metal adicionado (principal ventaja)
Las principales bondades de este proceso son la alta productividad y excelente calidad; en
otras palabras, se puede depositar grandes cantidades de metal (tres veces más que con el
proceso de electrodo revestido), con una buena calidad (1)
[ editar ] Procesos de soldadura
Podemos diferenciar tres tipos de procesos de soldadura:
[editar ]Proceso semiautomático
es la aplicación más común, en la que algunos parámetros previamente ajustados por el soldador,
como el voltaje y el amperaje, son regulados de forma automática y constante por el equipo, pero es
el operario quien realiza el arrastre de la pistola manualmente. El voltaje, es decir la tensión que
ejerce la energía sobre el electrodo y la pieza, resulta determinante en el proceso: a mayor voltaje,
mayor es la penetración de la soldadura. Por otro lado, el amperaje (intensidad de la corriente),
controla la velocidad de salida del electrodo. Así, con más intensidad crece la velocidad de
alimentación del material de aporte, se generan cordones más gruesos y es posible rellenar uniones
grandes. Normalmente se trabaja con polaridad positiva, es decir, la pieza al negativo y el alambre al
positivo. El voltaje constante mantiene la estabilidad del arco eléctrico, pero es importante que el
soldador evite los movimientos bruscos oscilantes y utilice la pistola a una distancia de ± 7 mm
sobre la pieza de trabajo.
[editar ]Proceso automático
Al igual que en el proceso semiautomático, en este, la tensión y la intensidad se ajustan
previamente a los valores requeridos para cada trabajo y son regulados por el equipo, pero es una
boquilla automatizada la que aplica la soldadura. Generalmente, el operario interviene muy poco en
el proceso, bien sea para corregir, reajustar los parámetros, mover la pieza o cambiarla de un lugar
a otro.
[editar ]Proceso robotizado
Este proceso es utilizado a escala industrial. Todos los parámetros y las coordenadas de
localización de la unión que se va a soldar se programan mediante una unidad CNC. En las
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aplicaciones robotizadas, un brazo mecánico puede soldar toda una pieza, transportarla y realizar
los acabados automáticamente, sin necesidad de la intervención del operario.
[ editar ] Parámetros
Los parámetros variables de soldadura son los factores que pueden ser ajustados para controlar
una soldadura. Para obtener los mejores resultados en el proceso, es necesario conocer el efecto
de cada variable sobre las diversas características o propiedades del proceso de soldadura. Algunas
de estas variables, a las que denominamos variables preseleccionadas son:
Diámetro del alambre-electrodo
Composición química del mismo
Tipo de gas
Caudal
Por otra parte también hay que definir otras variables las cuales las denominamos variables
primarias que son las que controlan el proceso después que las variables preseleccionadas fueron
seleccionadas, estas controlan la estabilidad del arco, el régimen de soldadura y la calidad de la
soldadura, estas variables son:
Tensión del arco
Corriente de soldadura
Velocidad de avance
Otras variables a tener en cuenta son las denominadas variables secundarias, que pueden ser
modificadas de manera continua, son a veces difíciles de medir con precisión y especialmente en
soldadura automática, estas no afectan directamente a la forma del cordón, pero actúan sobre una
variable primaria que a su vez influye en el cordón. Estas variables son:
Altura de la boquilla
Angulo de la boquilla
Velocidad de alimentación del alambre
Los parametros regulables que podemos considerar como mas importantes y que mas afectan a la
soldadura son:
Polaridad
Tension de arco
Velocidad del hilo
Naturaleza del gas
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[editar ]Polaridad
Lo más normal es que en las máquinas de hoy en día se trabaje con polaridad inversa o positiva (la
pieza al negativo y el hilo de soldadura al positivo. En algunos casos concretos en los que se
requiera mayor temperatura en la pieza que en el hilo se utilizan la polaridad directa o negativa yaque los electrones siempre van de polo negativo al positivo produciéndose un mayor aumento de
temperatura en este último.
[editar ]Tensión de arco
Este parámetro es uno de los más importantes a la hora de transferir el material aportado a la pieza.
Se puede regular en la mayoría de máquinas por el operario y nos permite aumentar o disminuir la
tensión aplicada en el arco, pero no siempre nos modificará la intensidad de trabajo.
[editar ]Velocidad de hilo
En este tipo de soldadura no es la intensidad la que se regula previamente, sino que es la variación
de la velocidad de hilo la que provoca la aparición de diferentes intensidades gracias al fenómeno
de la autorregulación.
[editar ]Naturaleza del gas
El tipo de gas utilizado para la soldadura influye sobre la transferencia del material, penetración, la
forma del cordón, proyecciones, etc.
[ editar ] Transferencia del metal En la soldadura MIG/MAG podemos encontrar cuatro tipos de transferencia del metal aportado, los
cuales dependen directamene de la tensión e intensidad con los que se trabaje.
[editar ]Transferencia por cortocircuito
En este tipo de transferencia es la mas utilizada por la a plicacion MAG el material aportado se
funde en gotitas entre 50 y 200 por segundo cuando la punta del electrodo toca el metal fundido de
soldadura y hace cortocircuito. Se usan corrientes y tensiones bajas, los gases son ricos en dióxido
de carbono y los electrodos son de alambre de diámetro pequeño. Debido a sus características debajo aporte de calor, el método produce pequeñas zonas de soldadura fundida de enfriamiento
rápido, que lo hacen ideal para soldar en todas las posiciones. La transferencia de corto circuito es
también especialmente adaptable a la soldadura de láminas metálicas con un mínimo de distorsión y
para llenar vacíos o partes más ajustadas con una tendencia menor al sobrecalentamiento de la
pieza que se está soldando.
Con este tipo se soldan piezas de espesores pequeños ya que la corriente aplicada a esta es baja
en comparación con otros.
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[editar ]Transferencia globular
Se usa frecuentemente en la aplicación MAG y algunas veces en MIG, cuando se trabaja con esta
transferencia, el hilo se funde en gotas gruesas que pueden llegar a todos los huecos. El metal se
transfiere en gotas de gran tamaño y ocurre por gravedad cuando el peso de éstas excede latensión superficial. Se usan gases ricos en dióxido de carbono y argón, produce altas corrientes que
posibilitan mayor penetración de la soldadura y mayores velocidades que las que se alcanzan con la
transferencia por corto circuito y spray. También, se producen bastantes salpicaduras y por ello no
es recomendable soldar sobrecabeza, debe ejecutarse en posición horizontal. Las piezas más
pesadas se suelen unir por medio de este método.
Este tipo de transferencia no se usa en ningún trabajo, pero se puede ver en operaciones de puesta
a punto de máquinas.
[editar ]Transferencia por pulverización axialEs el método clásico utilizado en la aplicación MIG. El metal de aporte es transportado a alta
velocidad en partículas muy finas a través del arco, entre 500 y 2.000 por segundo. La fuerza
electromagnética es alta, lo que permite atomizar las gotas desde la punta del electrodo en forma
lineal hacia el área de soldadura. Se puede soldar a altas temperaturas, adicionalmente es preciso
usar corriente continua y electrodo positivo para garantizar que las gotas se formen y se suelten a
razón de centenares por segundo. El gas de protección es argón o una mezcla rica en argón.
Este tipo se recomienda para soldaduras en piezas de grandes espesores gracias a su gran
penetración en el material.
[editar ]Transferencia por arco pulsado
En esta nos encontramos con dos corrientes una continua y débil cuyo objetivo es proporcionar al
hilo la mínima energía para que se produzca el arco y otra a impulsos producidos a una cierta
frecuencia. Cada pulsación hace fundir una gota del mismo diámetro que el hilo desprendiéndola
sobre la pieza antes de que el hilo toque a esta. De esta forma se consigue que no se producen las
proyecciones que se pueden ver en otros tipos.
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Con este tipo se produce una ganancia en penetración gracias a la elevada intensidad que se
produce durante la pulsación y al mismo tiempo una reducción del consumo de energía.
[ editar ] Productos de aporte
[editar ]Hilos de soldadura
Los diámetros mas usuales en este tipo de soldadura son 0,8; 1,0;1,2;1,6 mm y en algunos casos
2,4 mm La elección de uno de estos diámetros a la hora de trabajar es muy importante ya que para
grandes diámetros se utilizan grandes intensidades y se producen grandes penetraciones, pudiendo
producirse perforaciones en la piezas. Por el otro lado para diámetros pequeños se aplican bajas
intensidades y se consiguen bajas penetraciones, pudiendo ocurrir que la penetración en la pieza
sea demasiado pequeña.
El formato estándar del hilo son bobinas de diferentes grandarías. Los hilos suelen ir recubiertos decobre para que la conductividad del hilo con el tubo de contacto sea buena, además de disminuir los
rozamientos y para que no aparezcan oxidaciones. También se utiliza hilo tubular, los cuales van
rellenos de polvo metálico o flux.
[editar ]Gases de protección
En la variante MIG (Metal Inert Gas), el gas de protección es inerte( no actúa activamente en el
proceso de la soldadura) siendo muy estable. Por otro lado en la soldadura MAG(Metal Activ Gas),
el gas de protección se comporta de forma inerte en la contaminación de la soldadura pero por el
otro lado interviene termodinámicamente en ella.
-Soldadura MIG
Dentro de los gases inertes disponibles en Europa el más empleado es el argón y en Estados
Unidos, el helio es el que más se utiliza.
El argón con altas purezas solo es utilizado en soldadura de titanio, aluminio, cobre y níquel. Para la
soldadura de acero se tiene que aplicar con cantidades inferiores al 5% de mezcla con oxígeno ya
que el argón puro produce mordeduras y cordones irregulares.Así se mejora la penetración y
ensanchamiento de la parte inferior del cordón.
La utilización de helio produce cordones más anchos y una penetración menos profunda que la
producida por el argón.
-Soldadura MAG
El CO2 es uno de los gases empleados en este tipo de soldadura. Es un gas inodoro, incoloro y con
un sabor picante.Tiene un peso de una vez y media mayor que el aire, además es un gas de
carácter oxidante que en elevadas temperaturas se disocia en una reacción en el arco de 2CO2-
2CO2+O absorbiendo calor y en la recomposición en la base 2CO2+O cendiedo calor.
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Sus inconvenientes son que produce arcos muy enérgicos, con lo que también se producen un gran
número de proyecciones.
Por otro lado es un gas mucho más barato que el argón, capaz de producir penetraciones mucho
mas profundas y anchas que este. También se tiene la ventaja que reduce el riesgo de mordedurasy faltas de fusión.
La mezcla de Ar+CO2 se suele utilizar con cantidades de mezcla de entre el 15 y el 25% de CO2.
Las ganancias de trabajara con esta mezcla son una mejor visibilidad del baño, un arco más suave,
con menores turbulencias, un baño de fusión más frío, un mejor aspecto del cordón, menos
proyecciones y una mejor estabilidad de arco.
El único y mayor inconveniente de la mezcla es de tipo económico, pero por otro lado hay que
compararlo con los grandes beneficios que nos aporta, siendo estos normalmente mayores que el
primero.
[ editar ] Constitución equipo de soldaduraMIG/MAG
Las máquinas del tipo estándar están formadas por diferentes elementos para poder llevar a cabo la
soldadura MIG/MAG.
[editar ]Transformador
La fuente de potencia eléctrica que se encarga de suministrar la suficiente energía para poder fundir el electrodo en la pieza de trabajo. Son de tipo DC (corriente directa) con característica de salida de
Voltaje Constante (CV). Tiene la función de reducir la tensión alterna de la red de consumo a otra
apta para la soldadura. Principalmente un transformador esta formado de un núcleo constituido
por chapas magnéticasapiladas en cuyas columnas se devanan dos bobinas. En la primera de ellas
consta del circuito primario formado por un número de espiras superior a la segunda y con una
sección inferior a esta. En la segunda se forma el circuito secundario, formado por lo cual con un
menor número de espiras y mayor sección.
[editar ]Rectificador Este elemento convierte la tensión alterna en continua, la cual es muy necesaria para poder realizar
la soldadura MIG/MAG.
El rectificador está constituido de semiconductores de potencia (diodos de silicio), normalmente
colocados sobre aleteas con el objetivo de aumentar su refrigeración.
[editar ]Inductancia
La misión de la inductancia es el aislamiento de la corriente de soldadura, lo que produce una mayor
estabilidad de la soldadura. Si la máquina está equipada por una inductancia de valor inductivo
elevado, esta también estará dotada de un sistema que elimine este efecto durante el cebado del
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arco, ya que si al efectuar el cebado se tiene una gran inductancia el arco no se llegaría a producir.
Este elemento está formado por un núcleo en el que están arrolladas algunas espiras por las que
circula la corriente continua de la soldadura.
[editar ]Unidad alimentadora de hiloEsta unidad hace el avance a velocidad constante del hilo necesario para realizar la soldadura
mediante un motor, general mente de corriente continua.
La velocidad se puede regular entre unos valores que van de o a 25 m/min. Esta regulación se
puede conseguir normalmente mediante un control eléctrico que actúa sobre un motor de
alimentación.
El sistema de arrastre está constituido por uno o dos rodillos de arrastre que trabajan contra otros
rodillos de presión. El rodillo de presión debe estar bien ajustado, ya que una presión excesiva
puede producir aplastamientos en el hilo, haciendo que no se deslice bien. Por lo contrario, cuando
no hay suficiente presión sobre el hilo se puede producir una alimentación a velocidades irregulares.
[editar ]Circuito de gas protector
La salida de la botella va equipada con un manorreductor-caudalimetro que permite la regulación
por el operario para proporcionar el caudal necesario sobre la soldadura, además se puede ver la
presión de la botella y el caudal que estamos utilizando.
El paso de gas hacia la soldadura es producido por una válvula accionada eléctricamente mediante
un pulsador equipado sobre la antorcha.
Como norma estándar debe utilizarse un caudal en l/m diez veces mayor que el diámetro del hilo.
[editar ]Antorcha de soldadura
Mediante este elemento se conduce el hilo, se acciona la corriente eléctrica y se acciona el gas
protector a la zona del arco de soldadura.
Todos de conductos van recubiertos por una tubería de goma y todo el conjunto forma la manguera
que conecta la máquina con la pistola.En la punta de la antorcha va montada una buza exterior que
canaliza el gas hasta la zona de soldadura, en el interior se encuentra un tubo de contacto que
proporciona al hilo la corriente necesaria para realizar el arco de soldadura. Este tubo de contacto
tiene su orificio interior calibrado para cada diámetro de hilo.
La distancia entre la punta del tubo de contacto hasta el arco es controlada por el operario, pero la
longitud del arco es controlada automáticamente por los parámetros regulados en la máquina.
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Tubo de contacto
[editar ]Factor de marcha
Los equipos de soldadura están diseñados para trabajar a una intensidad nominal de forma
continua. Las máquinas al cabo de un tiempo de trabajo tienen que estabilizar la temperatura de sus
componentes a la intensisdad nominal de trabajo, pero en la soldadura MIG/MAG estándar no es
posible trabajar de forma continua, ya que existen tiempos de preparación, cambios de hilo, de
botellas de gas, de descansos del operario, etc. A causa de no poder trabajar de forma continua, las
temperaturas disminuyen gracias a los espacios de tiempo que no se está trabajando, por lo que se
hace necesario hablar del factor de marcha.
El factor de marcha es el cociente entre el tiempo de soldeo y el tiempo total de trabajo. En los paros
de la soldara se enfrían los componentes del equipo, estabilizándose la temperatura de estos en un
pequeño rango de valores, inferiores a su temperatura máxima de trabajo.
Para determinar la intensidad I' para un determinado factor de marcha se utiliza la siguiente
expresión:
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oldadura por arcoSe ha sugerido que este artículo o sección sea fusionado con Soldadura
manual de metal por arco(discusión).Una vez que hayas realizado la fusión de artículos, pide la fusión de historiales aquí.
Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación
acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas
de Internet fidedignas.Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión
pegando:
{{subst:Aviso referencias|Soldadura por arco}} ~~~~
Soldadura.
La idea de la soldadura por arco eléctrico fue propuesta a principios del siglo XIX por el científico
inglés Humphrey Davy pero ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos
de carbono.
Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica. Sin embargo,
este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que elsueco Oscar
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Kjellberg descubrió, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años
1950.
Contenido
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• 1 Fundamentos
o 1.1 Elementos
• 2 Funciones de los recubrimientos
o 2.1 Función eléctrica del recubrimiento
o 2.2 Función metalúrgica de los recubrimientos
• 3 Tipos de soldadura
o 3.1 Soldadura por arco manual con electrodos revestidoso 3.2 Soldadura por electrodo no consumible protegido
o 3.3 Soldadura por electrodo consumible protegido
o 3.4 Soldadura por arco sumergido
• 4 Seguridad
o 4.1 Recomendaciones generales sobre soldadura con arco
o 4.2 Equipo de protección personal
•
5 Véase también
[ editar ] Fundamentos
El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la creación y
mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica llamada electrodo, y la pieza a soldar.
El electrodo recubierto está constituido por una varilla metálica a la que se le da el nombre de alma
o núcleo, generalmente de forma cilíndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias no
metálicas, cuya composición química puede ser muy variada, según las características que se
requieran en el uso. El revestimiento puede ser básico, rutílico y celulósico. Para realizar unasoldadura por arco eléctrico se induce una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza a
soldar, con lo cual se ioniza el aire entre ellos y pasa a ser conductor, de modo que se cierra el
circuito. El calor del arco funde parcialmente el material de base y funde el material de aporte, el
cual se deposita y crea el cordón de soldadura.
La soldadura por arco eléctrico es utilizada comúnmente debido a la facilidad de transporte y a la
economía de dicho proceso.
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[editar ]Elementos
Esquema.
Plasma: Está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo
negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo,
de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan
electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una
atmósfera protectora. Etta Dona alcanza la mayor temperatura del proceso.
Llama: Es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formadapor átomos que se disocian y recombinan desprendiendo cal-or por la combustive del
revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.
Baño de fusión: La acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de
éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las
piezas una vez solidificado.
Cráter: Surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán
dadas por el poder de penetración del electrodo.
Cordón de soldadura: Está constituido por el metal base y el material de aportación del
electrodo y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son
segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y el sobre espesor,
formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, que es lo que
compone la soldadura en sí.
Electrodo: Son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito; en su
extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también como material fundente.
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La varilla metálica a menudo va recubierta por una combinación de materiales que varían de un
electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversa funciones, éstas pueden
resumirse en las siguientes:
Función eléctrica del recubrimiento
Función física de la escoria
Función metalúrgica del recubrimiento
[ editar ] Funciones de los recubrimientos
[editar ]Función eléctrica del recubrimiento
La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia serie de factores como es la
ionización del aire para que fluya adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización
se añaden al revestimiento del electrodo productos químicos denominados sales de sodio, potasio y
bario los cuales tienen una tensión de ionización baja y un poder termoiónico elevado. El
recubrimiento, también contiene en su composición productos como los silicatos, los carbonatos, los
óxidos de hierro y óxidos de titanio que favorecen la función física de los electrodos, que facilitan la
soldadura en las diversas posiciones de ejecución del soldeo.
[editar ]Función metalúrgica de los recubrimientos
Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de contribuir
físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia decisiva en lacalidad de la soldadura. Una de las principales funciones metalúrgicas de los recubrimientos de los
electrodos es proteger el metal de la oxidación, primero aislándolo de la atmósfera oxidante que
rodea al arco y después recubriéndolo con una capa de escoria mientras se enfría y solidifica.
[ editar ] Tipos de soldadura
Se distinguen los siguientes procesos de soldadura basados en el principio del arco eléctrico:
[editar ]Soldadura por arco manual con electrodos
revestidos Artículo principal: Soldadura manual de metal por arco
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Electrodos revestidos.
La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, en inglés Shield Metal
Arc Welding (SMAW) o Manual Metal Arc Welding (MMAW), es que el arco eléctrico se produce
entre la pieza y un electrodo metálico recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo
hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo funde y se quema el
recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la
transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material
base. Además los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy
fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión
del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de
soldadura, una capa protectora del metal fundido.
Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será necesario reponerloscuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento.
El alma o varilla es alambre (de diámetro original 5.5 mm) que se comercializa en rollos continuos.
Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el óxido y
aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro.
El revestimiento se produce mediante la combinación de una gran variedad de elementos (minerales
varios, celulosa, mármol, aleaciones, etc.) convenientemente seleccionados y probados por los
fabricantes, que mantienen el proceso, cantidades y dosificaciones en riguroso secreto.
La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está regulada por AWS ( American Welding
Society ), organismo de referencia mundial en el ámbito de la soldadura.
Este tipo de soldaduras pueden ser efectuados bajo corriente tanto continua como alterna. En
corriente continua el arco es más estable y fácil de encender y las salpicaduras son poco frecuentes;
en cambio, el método es poco eficaz con soldaduras de piezas gruesas. La corriente alterna
posibilita el uso de electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a mayor escala también
aumenta. En cualquier caso, las intensidades de corriente oscilan entre 10 y 500 amperios.
El factor principal que hace de este proceso de soldadura un método tan útil es su simplicidad y, por tanto, su bajo precio. A pesar de la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, la
soldadura con electrodo revestido no ha sido desplazada del mercado. La sencillez hace de ella un
procedimiento práctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de
alimentación, cables, un portaelectrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la fuente
y no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección. El procedimiento es excelente
para trabajos, reparación, fabricación y construcción. Además, la soldadura SMAW es muy versátil.
Su campo de aplicaciones es enorme: casi todos los trabajos de pequeña y mediana soldadura de
taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se
pueden hacer uniones de cualquier tipo.
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Sin embargo, el procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su
automatización o semiautomatización; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los
electrodos es relativamente corta: de 230 a 700 mm. Por tanto, es un proceso principalmente para
soldadura a pequeña escala. El soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares para
cambiar el electrodo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar electrodo nuevo. Sin
embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparación, un soldador eficiente puede ser muy
productivo.
[editar ]Soldadura por electrodo no consumibleprotegido
Artículo principal: Soldadura TIG
El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con la
misma característica del metal base. Este resultado sólo puede obtenerse si el baño de fusión está
completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo. De no ser así, tanto el
oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la soldadura
quedará porosa y frágil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección un chorro de
gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso de soldeo tienen
en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por electrodo no
consumible, también llamada Soldadura TIG (siglas de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el
empleo de un electrodo permanente que normalmente, como indica el nombre, es de tungsteno.
Este método de soldadura se patentó en 1920 pero no se empezó a utilizar de manera generalizada
hasta 1940, dado su coste y complejidad técnica.
A diferencia que en las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el metal que formará el
cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a no ser que las piezas a soldar sean
específicamente delgadas y no sea necesario. El metal de aportación debe ser de la misma
composición o similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse
satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las propias chapas a soldar.
La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una canalización que llega
directamente a la punta del electrodo, rodeándolo. Dada la elevada resistencia a la temperatura del
tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas
se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí, repasar la terminación en punta, ya que
una geometría poco adecuada perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas,
los más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El helio, gas noble (inerte, de ahí el
nombre de soldadura por gas inerte) es más usado en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene
de forma económica en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón de soldadura más
achatado y menos profundo que el argón. Este último, más utilizado en Europa por su bajo precio en
comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una
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mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de soldadura con características intermedias entre
los dos.
La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente continua y polaridad
directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización seconsigue mayor penetración y un aumento en la duración del electrodo. Con polarización inversa, el
baño de fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades oscilan entre 5 y 60 A. La
corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en contra da un arco poco estable
y difícil de cebar.
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más
resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que
el gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas
simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo dedesoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de
la soldadura por arco con protección gaseosa es la que permite obtener soldaduras limpias y
uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco
transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que
repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen
acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide
favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las
inmediaciones del cordón de soldadura es menor.
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la
subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este
método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los
costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con
necesidades especiales de acabado superficial y precisión.
[editar ]Soldadura por electrodo consumible protegido
Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los dos tipos de soldadura por
electrodo consumible protegido, MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas), es este electrodo
el alimento del cordón de soldadura. El arco eléctrico está protegido, como en el caso anterior, por
un flujo continuo de gas que garantiza una unión limpia y en buenas condiciones.
En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la
reacción de soldadura. Su función es proteger la zona crítica de la soldadura de oxidaciones e
impurezas exteriores. Se emplean usualmente los mismos gases que en el caso de electrodo no
consumible, argón, menos frecuentemente helio, y mezcla de ambos.
En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura. Su zonade influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases como el dióxido de carbono o el
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argón mezclado con oxígeno. El problema de usar CO2 en la soldadura es que la unión resultante,
debido al oxígeno liberado, resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar para soldar acero, por
lo que su uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario soldar grandes cantidades
de material y en las que la porosidad resultante no es un problema a tener en cuenta.
El uso de los métodos de soldadura MIG y MAG es cada vez más frecuente en el sector industrial.
En la actualidad, es uno de los métodos más utilizados en Europa occidental, Estados Unidos y
Japón en soldaduras de fábrica. Ello se debe, entre otras cosas, a su elevada productividad y a la
facilidad de automatización, lo que le ha valido abrirse un hueco en la industria automovilística. La
flexibilidad es la característica más sobresaliente del método MIG / MAG, ya que permite soldar
aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aluminio y cobre, en espesores a partir de los 0,5 mm y
en todas las posiciones. La protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y
uniforme, además de libre de impurezas y escorias. Además, la soldadura MIG / MAG es un método
limpio y compatible con todas las medidas de protección para el medio ambiente.
En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto de gas como de electrodo, lo que
multiplica las posibilidades de fallo del aparato, además del lógico encarecimiento del proceso. La
soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se pierde
productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. Las
pérdidas materiales también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del
electrodo es desechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65%
forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos sólidos e hilos
tubulares ha aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso
versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. El
procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y
estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de
trabajo manual. La introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación en
los espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas.
[editar
]Soldadura por arco sumergido
El proceso de soldadura por arco sumergido, también llamado proceso SAW (Submerged Arc
Welding ), tiene como detalle más característico el empleo de un flujo continuo de material protector
en polvo o granulado, llamado flux . Esta sustancia protege el arco y el baño de fusión de la
atmósfera, de tal forma que ambos permanecen invisibles durante la soldadura. Parte del flux funde,
y con ello protege y estabiliza el arco, genera escoria que aísla el cordón, e incluso puede contribuir
a la aleación. El resto del flux, no fundido, se recoge tras el paso del arco para su reutilización. Este
proceso está totalmente automatizado y permite obtener grandes rendimientos.
El electrodo de soldadura SAW es consumible, con lo que no es necesaria aportación externa de
fundente. Se comercializa en forma de hilo, macizo o hueco con el flux dentro (de forma que no se
requiere un conducto de aporte sino sólo uno de recogida), de alrededor de 0,5 mm de espesor.
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El flux, o mejor dicho, los fluxes, son mezclas de compuestos minerales varios (SIO2, CaO, MnO,
etc…) con determinadas características de escorificación, viscosidad, etc. Obviamente, cada
fabricante mantiene la composición y el proceso de obtención del flux en secreto, pero, en general,
se clasifican en fundidos (se obtienen por fusión de los elementos), aglomerados (se cohesionan
con aglomerantes; cerámicos, silicato potásico, etc.) y mezclados mecánicamente (simples mezclas
de otros fluxes). Ya que el flux puede actuar como elemento fundente, la adición en él de polvo
metálico optimiza bastante el proceso, mejora la tenacidad de la unión y evita un indeseable
aumento del tamaño de grano en el metal base.
Dependiendo del equipo y del diámetro del hilo de electrodo, este proceso se trabaja con
intensidades de hasta 1600 amperios, con corrientes continuas (electrodo positivo y base negativa)
o alternas.
Este proceso es bastante versátil; se usa en general para unir metales férreos y aleaciones, y pararecubrir materiales contra la corrosión (overlay ). Además, permite la soldadura de piezas con poca
separación entre ellas. El arco actúa bajo el flux, evitando salpicaduras y contaminación del cordón,
y alimentándose, si es necesario, del propio flux, que además evita que el arco se desestabilice por
corrientes de aire. La soldadura SAW puede aplicarse a gran velocidad en posiciones de
sobremesa, para casi cualquier tipo de material y es altamente automatizable. El cordón obtenido en
estos soldeos es sano y de buen aspecto visual. Una característica mejora del proceso SAW es la
soldadura en tándem, mediante la cual se aplican dos electrodos a un mismo baño. Así se aumenta
la calidad de la soldadura, ya que uno de los electrodos se encarga de la penetración y el volumen
del cordón, mientras que el segundo maneja lo parámetros de geometría y tamaño.
En cambio, la mayor limitación de este proceso es que solo puede aplicarse en posiciones de
sobremesa y cornisa, ya que de otra manera el flux se derramaría. Flux que ha de ser
continuamente aportado, lo cual encarece el procedimiento y aumenta sus probabilidades de fallo
(hay que alimentar tanto el rollo de electrodo como el flux); además, si se contamina por agentes
externos, la calidad del cordón disminuye bastante. A pesar de que puede unir materiales poco
separados, no es recomendable para unir espesores menores de 5mm.
Este proceso tiene su mayor campo de aplicación en la fabricación de tuberías de acero en espiral
y, en general, en la soldadura de casi cualquier tipo de aceros (especialmente los inoxidables).
[ editar ] Seguridad
Según la NASD (Nacional Ag Safety Database), las medidas de seguridad necesarias para trabajar
con soldadura con arco son las siguientes.
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[editar ]Recomendaciones generales sobre soldaduracon arco
Antes de empezar cualquier operación de soldadura de arco, se debe hacer una inspección
completa del soldador y de la zona donde se va a usar. Todos los objetos susceptibles de arder deben ser retirados del área de trabajo, y debe haber un extintor apropiado de PQS o de CO2 a la
mano, no sin antes recordar que en ocasiones puede tener manguera de espuma mecánica.
Los interruptores de las máquinas necesarias para el soldeo deben poderse desconectar rápida y
fácilmente. La alimentación estará desconectada siempre que no se esté soldando, y contará con
una toma de tierra
Los portaelectrodos no deben usarse si tienen los cables sueltos y las tenazas o los aislantes
dañados.
La operación de soldadura deberá llevarse a cabo en un lugar bien ventilado pero sin corrientes de
aire que perjudiquen la estabilidad del arco. El techo del lugar donde se suelde tendrá que ser alto o
disponer de un sistema de ventilación adecuado. Las naves o talleres grandes pueden tener
corrientes no detectadas que deben bloquearse.
[editar ]Equipo de protección personal
La radiación de un arco eléctrico es enormemente perjudicial para la retina y puede
producir cataratas, pérdida parcial de visión, o incluso ceguera. Los ojos y la cara del soldador
deben estar protegidos con un casco de soldar homologado equipado con un visor filtrante de grado
apropiado.
La ropa apropiada para trabajar con soldadura por arco debe ser holgada y cómoda, resistente a la
temperatura y al fuego. Debe estar en buenas condiciones, sin agujeros ni remiendos y limpia de
grasas y aceites. Las camisas deben tener mangas largas, y los pantalones deben ser largos,
acompañados con zapatos o botas aislantes que cubran.
Deben evitarse por encima de todo las descargas eléctricas, que pueden ser mortales. Para ello, el
equipo deberá estar convenientemente aislado (cables, tenazas, portaelectrodos deben ir
recubiertos de aislante), así como seco y libre de grasas y aceite. Los cables de soldadura deben
permanecer alejados de los cables eléctricos, y el soldador separado del suelo; bien mediante un
tapete de caucho, madera seca o mediante cualquier otro aislante eléctrico. Los electrodos nunca
deben ser cambiados con las manos descubiertas o mojadas o con guantes mojado
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