Ventajas y Desventajas de la soldadura por arco eléctrico

Ventajas:

• Índices de deposición elevado (más 45 kg/h).
• Factores de funcionamiento en las aplicaciones de mecanizado.
• Penetración de la soldadura.
• Se realizan fácilmente soldaduras robustas (con un buen proceso de diseño y control)
• Profundidad.
• Soldaduras de alta velocidad en chapas finas de acero de hasta 5 m/min.
• La luz ultravioleta y el humo emitidos son mínimos comparados con el proceso de soldadura manual por arco revestido (SMAW).
• Prácticamente no es necesaria una preparación previa de los bordes.
• El proceso es adecuado para trabajos de interior o al aire libre.
• Distorsión mucho menor.
• Las soldaduras realizadas son robustas, uniformes, resistentes a la ductilidad y a la corrosión y tienen muy buen valor frente a impacto.
• El arco siempre está cubierto bajo un manto de flux, por lo tanto no hay posibilidad de salpicaduras de soldadura.

Desventajas:

• Limitado a materiales férreos (acero o acero inoxidable) y algunas aleaciones de base níquel.
• Normalmente limitada a las posiciones 1F, 1G, y 2F.
• Por lo general se limitan a cordones largos rectos, tubos de rotatorios o barcos.
• Requiere relativas molestias en el manejo del flujo.
• Los fluxes y la escoria puede presentar un problema para la salud y la seguridad.
• Requiere eliminar la escoria, entre la pre y la post operación.

Elementos de la soldadura por arco eléctrico

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. Esta misma alcanza la mayor temperatura del proceso.

Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustión 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 y los valores eléctricos empleados.

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 sobre el espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí.

Electrodos: 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. La varilla metálica va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro.

Tipo de corriente y polaridad a emplear en la soldadura por arco eléctrico

La corriente en salida de un transformador es de corriente alterna por lo tanto no habrá polaridad pero  esto tiene algunas limitaciones como es la inestabilidad del arco, mayores proyecciones, no poder usar determinados tipos de electrodos como los básicos o los de aluminio, etc. Sin embargo los transformadores – rectificadores generan corriente continua o los equipos de tecnología  inverter y esto nos da una corriente más estable apta para todo tipo de electrodo y además podemos actuar cambiando polaridades según tipo de soldadura o electrodo.

       En el caso que el circuito de soldadura esté formado por un equipo de corriente continua (CD) puede cambiarse la conexión de los polos de la fuente de soldadura según nos interese y en caso de corriente alterna (AC) no tiene sentido el cambiar bornes.

Conexión en polaridad directa: La conexión en polaridad directa se produce conectando el cable de pinza (con pinza porta electrodo) al polo negativo (-) de la fuente de soldadura y el cable de masa (con pinza de masa) al polo positivo (+) de la fuente. El arco eléctrico concentra el calor producido en la pieza favoreciendo la fusión. De esta manera el alma del electrodo fundiendo se deposita y penetra más en la junta a soldar.

       Conexión en polaridad inversa. La conexión en polaridad inversa se produce conectando el cable de pinza (con pinza porta electrodo) al polo positivo (+) de la fuente de soldadura y el cable de masa (con pinza de masa) al polo negativo (-) de la fuente. El calor del arco eléctrico se concentra sobre todo en el extremo del electrodo, realizando menos penetración y un arco mas ancho.
      Cada tipo de electrodo necesita un tipo específico de curso de corriente (CA o CD) y en el caso de corriente continua una polaridad específica: por lo tanto, la elección del electrodo está condicionada por la tipología del equipo de soldadura utilizado. 

Clasificación de electrodos para aceros al carbono

La especificación AWS A5.1, que se refiere a los electrodos para soldadura de aceros al carbono, trabaja con la siguiente designación para electrodos revestidos:

E XXYZ - 1 HZR

donde:

E, indica que se trata de un electrodo para soldadura eléctrica manual;

XX, son dos dígitos (ó tres si se trata de un número de electrodo de cinco dígitos) que designan la mínima resistencia a la tracción, sin tratamiento térmico post soldadura, del metal depositado, en Ksi (Kilo libras/pulgada², como se indican en los ejemplos siguientes:

E 60XX ... 62000 lbs/pulg² mínimo (62 Ksi)

E 70XX ... 70000 lbs/pulg² mínimo (70 Ksi)

E110XX ... 110000 lbs/pulg² mínimo (110 Ksi)

Y, el tercer dígito indica la posición en la que se puede soldar satisfactoriamente con el electrodo en cuestión. Así si vale 1 (por ejemplo, E6011) significa que el electrodo es apto para soldar en todas posiciones (plana, vertical, techo y horizontal), 2 si sólo es aplicable para posiciones planas y horizontal; y si vale 4 (por ejemplo E 7048) indica que el electrodo es conveniente para posición plana, pero especialmente apto para vertical descendente.

Z, el último dígito, que está íntimamente relacionado con el anterior, es indicativo del tipo de corriente eléctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo, e identifica a su vez el tipo de revestimiento, el que es calificado según el mayor porcentaje de materia prima contenida en el revestimiento. Por ejemplo, el electrodo E 6010 tiene un alto contenido de celulosa en el revestimiento, aproximadamente un 30% o más, por ello a este electrodo se le califica como un electrodo tipo celulósico.

A continuación se adjunta una tabla interpretativa para el último dígito, según la clasificación AWS de electrodos:

Ver explicación visual: https://www.youtube.com/watch?v=49ZHbn28Has

Equipo de Protección Personal

 Los equipos mínimos personales, para ajustarnos a las medidas de seguridad para soldadura de arco eléctrico:
La ropa: a ser posible que sea de lana o algodón (ropa vaquera) nunca ropa acrílica, esta si se prende se pega en la piel y la quemadura puede ser muy seria. Importante que la ropa no esté sucia y con grasa o aceite (arde con mucha facilidad).

Botas de seguridad de cuero: preferible que tengan lengüeta en el empeine para soportar las chispas de la soldadura. 

Guantes de cuero   apropiados para soldar(no vale cualquier guante de cuero).


Gafas de seguridad: sobre todo si sueldas con electrodo, al quitar la escoria (revestimiento) encima del cordón nos puede saltar escoria a los ojos y producirnos una lesión seria. Procura quitar la escoria cuando este fría. 



Pantalla de soldar: esta debe ser lo más ligera posible para que no sufran nuestras cervicales y tener un cristal apropiado, que no sea demasiado claro y nos produzca quemaduras en los ojos por radiaciones (los cristales para cortar con soplete, no valen). Supongo que no hace falta que diga que nunca hay que mirar el resplandor de la soldadura.




Orejeras o tapones auditivos, con ellos conseguimos minimizar el ruido y la posible entrada de chispas u otras partículas en nuestro oído. Bajo mi punto de vista parece insignificante pero, tiene mucha importancia sobre todo a largo plazo para no perder audición.

Consideraciones de Seguridad en la Soldadura

OBJETIVO: Ofrecer información sobre los peligros que presenta la soldadura y proponer métodos para disminuir estos riesgos.  

Peligrosidad por la corriente eléctrica 

El uso de tensiones elevadas aumenta el peligro de la corriente eléctrica. Normalmente los valores de tensión empleados en los procesos de soldadura no son peligrosos, aunque pueden convertirse en mortales si la descarga se produce en una situación donde el grado de aislamiento no es el adecuado (por ejemplo, con humedad presente en la ropa o calzado se rebaja considerablemente la resistencia propia del cuerpo humano, o mojando la pinza porta electrodo, etc.) Por tanto el equipo de soldadura a emplear debe estar aislado convenientemente y la toma de tierra en buen estado.

Peligrosidad por el arco 

La elevada intensidad lumínica y térmica del arco genera una radiación UVA/IR ultravioleta que puede generar quemaduras en la piel y ojos. Para ello se hace imprescindible de disponer de guantes y mandril de cuero, además de careta provista de cristales protectores debidamente homologados. Los rayos ultravioletas producidos por el arco no penetran como lo hacen los rayos X, por lo que no hay peligro de daño interno

Peligrosidad por gases y vapores

Como consecuencia de la fusión de los electrodos y de la pieza aparecen gases y vapores que pueden resultar tóxicos si el volumen de los mismos supera determinados valores. En cada país las autoridades de seguridad laboral establecen los Límites de Exposición Profesional (LEP) para cada contaminante específico. 

En el mercado existen equipos de protección respiratoria, o también llamados respiradores, para uso del propio operario. Para hacer una buena elección de un respirador hay que conocer el tipo de contaminante que son transportados en el aire y su concentración, que ayude a determinar el factor de protección necesario. 

Los respiradores se clasifican en tipos y según el factor de protección que proporcionan. El factor de protección indica la cantidad de contaminantes que se eliminan o se filtran antes de llegar a las vías respiratorias del soldador. 

Peligrosidad por escorias 

Cuando se ejecuta la soldadura con electrodo revestido, tiene lugar la formación de escoria fundida que flota sobre el baño que lo protege de la atmósfera durante la solidificación. Pero una vez solidificada hay que proceder a eliminar la escoria, que todavía permanece caliente y puede producir quemaduras en la piel, por lo que debe emplearse gafas protectoras durante su eliminación. Además la piqueta debe utilizarse de forma adecuada para que la escoria no salga proyectada hacia el soldador.

Tipos De Juntas Para Sodadura

OBJETIVO: Ofrecer información sobre las juntas para soldadura por arco eléctrico.

Junta a tope

La junta a tope es el tipo más simple de junta soldada. Se utiliza para unir dos objetos que reposan sobre el mismo plano. La junta entre los dos objetos puede consistir en dos bordes cuadrados, en forma de "V" o de "U". El perfil depende de los materiales que serán soldados, y también puede depender de la aplicación que se le desea dar a esos materiales. Todas las juntas a tope pueden consistir en una soldadura simple o doble, siendo las soldaduras simples las que tienen una mejor relación costo-beneficio.

Juntas de borde

Una junta de borde es similar a una junta a tope, pero se usa sobre los bordes de dos objetos de distribución vertical. Por ejemplo, esta junta se utiliza comúnmente para crear una chapa doble de acero. Las chapas se apilan una sobre la otra, y al menos un borde se suelda mediante este método. Para añadir fuerza a la unión, deben soldarse dos o más bordes.

Juntas a solape

Las juntas solapadas se usan para superponer dos objetos que no reposan directamente uno sobre el otro. Como sólo una pequeña porción de los objetos se superpone, una junta de bordes no es suficiente. En su lugar, se sueldan las juntas donde el borde de uno de los objetos toca al otro. Por ejemplo, imagínate una escalera, con los peldaños representando una serie de objetos metálicos. Una junta solapada se colocaría en la intersección de cada objeto vertical con el escalón horizontal.

Soldadura en "T"

Las soldaduras en "T" se utilizan para unir dos objetos en el ángulo adecuado para formar una forma de "T". Un ejemplo simple sería una viga de metal suspendida de un cielorraso. La soldadura puede realizarse en uno de los dos lados de la viga, donde ésta se une con la cubierta del techo. Si el objeto metálico estuviera colocado por encima del techo en un formación de tipo cruz, el resultado de la soldadura sería lo que se conoce como una junta en forma de cruz.

Tipos De Electrodos

OBJETIVO: Proporcionar información sobre la clasificación de los electrodos.

En la clasificación de los electrodos según su revestimiento se distinguen principalmente los siguientes electrodos:

• Celulócicos 
• Rutílicos 
• Minerales
• Básicos o Bajo Hidrógeno 
• Hierro en polvo

Celulósicos 

Son llamados así por el alto contenido de celulosa 

que llevan en el revestimiento, siendo 

sus principales características:

• Máxima penetración 
• Solidificación rápida
• Buenas resistencia
• Elasticidad y ductilidad
• Presentación del cordón regular

Rutílicos 

rutilo (oxido de titanio) en el revestimiento, 

y sus principales características son:

• Penetración mediana a baja
• Arco suave
• Buena presentación del cordón 
• Buena resistencia

Minerales

Los principales componentes del revestimiento

 de estos electrodos son óxidos de hierro y 

manganeso siendo sus cualidades más relevantes:

Buena apariencia del deposito 

• Buena Penetración 
• Buena apariencia del deposito 
• Buenas propiedades mecánicas
• Alta velocidad de deposición

Básicos O Bajo Hidrógeno

Su nombre se debe a la ausencia absoluta 

de humedad (Hidrógeno) en su revestimiento,

y sus características principales son:

• Penetración mediana a alta
• Alta ductilidad 
• Máxima resistencia en los depósitos
• Alta resistencia a los impactos a baja temperatura
• Depósitos de calidad radiográfica

Hierro en Polvo

A esta clasificación pertenecen todos los 

electrodos cuyo revestimiento contiene una 

cantidad balanceada de hierro en polvo, 

siendo sus cualidades mas importantes:

• Se aumenta el rendimiento del electrodo
• Suaviza la energía del arco
• Se mejora la presentacion del cordón
• Mejora la ductilidad  

Soldadura Por Arco Eléctrico

OBJETIVO: Dar una introducción sobre la soldadura por arco electrifico.  

Es un poseso de soldadura manual que utiliza un arco eléctrico como fuente de calor ademas de un electrodo con revestimiento.
En este proceso de soldadura también llamado "Manual Metal Arc" (MMA) se caracteriza por que se produce un arco eléctrico entre la pieza a soldar y un electrodo recubierto. 

Con el calor producido por arco, se funde el extremo del electrodo y se quema el revestimiento, produciendo la atmosfera adecuada para que se produzca la transferencia de las gotas del metal fundido desde el alma del electrodo hasta el baño de fusión en el material base.

Revestimiento y Núcleo  Del Electrodo

Composición del revestimiento:

La composición de los revestimientos suele ser muy compleja. Se trata generalmente de una serie de sustancias orgánicas y minerales. En la fabricación de la pasta para el revestimiento suelen intervenir:

• óxidos naturales: óxidos de hierro, ilemita (50% óxido férrico y 50% óxido de titanio), rutilo (óxido de titanio), sílice (óxido de silicio).

• silicatos naturales: caolín, talco, mica, feldepasto...

• productos volátiles: celulosa, serrín...

• fundentes

• productos químicos: carbonatos, óxidos...

• ferro-aleaciones: de Mn, Si, Ti...

• aglomerantes: silicato sódico, silicato potásico.

Funciones del revestimiento:

Una misión fundamental del revestimiento es evitar que el metal fundido entre en contacto con el oxigeno, el nitrógeno y el hidrógeno del aire, ya sea por la formación de un gas protector alrededor del camino que han de seguir las gotas del metal fundido y después, mediante la formación de una abundante escoria que flota por encima del baño de fusión.

Núcleo:

Consiste en una varilla metálica que conduce la corriente eléctrica y establece el arco eléctrico. El calor producido por este arco hace que se funda progresivamente la punta de la varilla en forma de pequeñas gotas que se depositan en el cordón de soldadura, proporcionando así el material de aporte. El diámetro del electrodo se mide en el núcleo y determina la corriente de soldadura que debe utilizarse. 

En cuanto a la longitud de los mismos, la más usual es la de 356 mm aunque también existen electrodos de 457 mm y de 299 mm. El metal del que está constituido este núcleo depende del metal base que se quiere soldar. Si se suelda acero, generalmente los electrodos serán de acero; y si se suelda aluminio, el núcleo será de aluminio.

Caracteristicas De La Soldadura Por Arco Eléctrico

El equipo de soldeo es relativamente sencillo, no muy caro y portátil.

El metal de aporte y el medio de protección proceden del electrodo revestido.

Es menos sensible al viento y a las corrientes de aire que los procesos con protección gaseosa.

Se puede emplear en cualquier posición tanto en locales abiertos como cerrados. 

Aplicable a la mayoría de procesos y aleaciones. 

Aplicable a gran variedad de espesores, mayores de 2 mm.

Es un proceso lento, debido a la baja tasa de deposición y a la necesidad de retirar la escoria. 

Requiere gran habilidad del soldador. 

La tasa de deposición es baja, debido a que el electrodo sólo puede consumirse hasta una longitud mínima (unos 5 cm).

No resulta productivo para espesores mayores de 28 mm. 

No es aplicable a metales de bajo punto de fusión, debido a que el intenso calor del arco es excesivo para ellos.

Ver: https://www.youtube.com/watch?v=GBaTE94SNx8