SOLDADURA EXSA

1. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
PARTE I
CONCEPTOS
GENERALES
DE SOLDADURA
Y PROCESOS
18 19

2. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
CAPITULO I
Conceptos Generales
de Soldadura
20 21

3. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
CAPITULO I
CAPITULO
Conceptos Generales
de Soldadura
1.1. La soldadura como unión metálica De este análisis surgen las dificultades, que se presen-
tan para lograr una unión metálica adecuada al poner dos
El primer paso hacia la comprensión de los procesos de
cuerpos en contacto. Sin embargo, la ciencia de la Soldadu-
soldadura lo constituye el análisis de los fenómenos, que intervie-
ra se ocupa de estudiar los medios prácticos, para producir
nen cuando se produce el contacto de dos superficies sólidas.
uniones átomo a átomo a través de superficies metálicas
preexistentes y en un número suficiente para otorgar resis-
Para ello recordemos, que los metales están consti-
tencia mecánica satisfactoria.
tuidos por granos. Cada uno de éstos es a su vez un arreglo
periódico especial de átomos, que da origen a lo que co- Los recursos empleados para lograr este objetivo
nocemos como retícula cristalina. nos permitirán hacer una clasificación de los procesos de
soldadura.
El tamaño medio de estos granos es variable y cada
grano está separado de sus vecinos por una zona de transi-
1.3. Clasificación de los procesos de
ción, que se conoce como límite de grano Los límites de
grano.
grano desempeñan un papel importante en la determina-
soldadura
ción de las propiedades mecánicas de un metal.
Una forma de lograr el contacto íntimo de dos super-
Si consideramos ahora un átomo cualquiera en el ficies metálicas para la producción de una soldadura, es so-
interior de un grano, el mismo se halla ligado a sus vecinos meter las mismas a una presión recíproca. Si ésta es de
por fuerzas de enlace, que caracterizan a estos sólidos. Sin magnitud adecuada, será capaz de romper las capas de óxi-
embargo, resulta evidente que los átomos metálicos, que do y humedad y deformar la superficie, logrando así el con-
se encuentran en la superficie libre, no podrían completar tacto necesario. Esto da origen a lo que se conoce como
sus enlaces. Si en estas condiciones ponemos en adecuado Presión.
Soldadura por Presión.
contacto dos superficies de este tipo, se establecerán di-
chos enlaces, constituyendo la superficie así formada algo Este proceso puede o no ser asistido por energía
equivalente a un límite de grano. Es la posibilidad de repro- térmica, pero debe tenerse en cuenta que, cuando así ocu-
ducir este fenómeno en forma controlada, lo que da origen rre, la temperatura del proceso debe mantenerse por de-
a los procesos de soldadura. bajo del punto de fusión de los materiales que intervienen.
El principal efecto del uso de energía térmica es el de re-
1.2. Naturaleza de las superficies ducir la tensión de fluencia de los materiales que se sueldan,
metálicas así como disociar los óxidos y volatilizar la humedad.
En la explicación anterior hemos considerado dos
superficies metálicas planas, ideales como para que se es- Otro camino para lograr la soldadura, es emplear
tablezca un íntimo contacto entre ellos. Sin embargo, las energía térmica para fundir localmente los metales que se
superficies metálicas raramente se encuentran en ese esta- deseen unir y, de esta manera, lograr la eliminación de las
do, lo que impide en la práctica la reproducción del proceso capas mencionadas y el íntimo contacto de las piezas por la
ya descrito. fusión y solidificación de los materiales en contacto. General-
mente, éste se conoce como Soldadura por Fusión.
Para comprender los procesos reales, es necesario
analizar las características de las superficies reales, tal como
ocurren en la naturaleza. Cualquier superficie real exami- Son múltiples las posibilidades de aplicación de estos
nada en la escala atómica es extremadamente irregular. Está procesos de soldadura. Su campo de aplicación depende,
constituida por picos y valles variables entre unos doscien- entre otras cosas, del material a soldar, de su espesor, de
tos diámetros atómicos correspondientes a las superficies los requisitos que debe satisfacer la costura, y de la cons-
más perfectas que el hombre puede preparar, hasta cien trucción. La multiplicidad de la ejecución de la costura,
mil diámetros atómicos para superficies desbastadas. tanto en la forma como en el método y las aplicaciones,
ha conducido al desarrollo de muchos procesos en esta
Dado que estas irregularidades se encuentran distri- técnica. La selección del proceso más favorable, adecua-
buidas al azar, es sumamente improbable que poco más que do y económico de soldadura presupone el conocimien-
algunos átomos se pongan en contacto íntimo necesario para
to de la manera de ejecutarla y sus peculiaridades.
que experimenten fuerzas de atracción sensibles.
Otro impedimento, que se presenta para lograr la sol- En el presente Capítulo hacemos una breve descrip-
dadura ideal, lo constituye la presencia inevitable de capas de ción de los procesos por Arco Eléctrico más empleados
óxido y humedad adheridas a las superficies metálicas. en el país y también del proceso Oxi-Gas.
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4. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
1.4. Clasificación general de los procesos de soldadura
Fig. 2.- Esquema Demostrativo de la Estructura Granular y Cristalina de una Superficie Metálica
Fig. 1.- Carta Maestra de los Procesos de Soldadura (AWS)
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5. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
1.5. La soldadura eléctrica por arco 1.- Generador de corriente (Fuente de poder) Función del arco eléctrico Todas las máquinas de soldar cuentan con regulado-
2.- Cables de conexión El arco es el principio físico de transformar la ener- res, que permiten variar el amperaje o intensidad de
Es un proceso de soldadura, donde la unión es pro- 3.- Porta-Electrodo gía eléctrica en calor. Normalmente cumple la ley de Ohm. corriente eléctrica necesaria para soldar.
ducida por el calor generado por un arco eléctrico, con o 4.- Masa o tierra U = RxI
sin aplicación de presión y con o sin metal de aporte. 5.- Electrodo Donde R es la resistencia del arco, I es la intensidad de d) Clases de corriente eléctrica.-
6.- Pieza de trabajo corriente y U es la tensión o voltaje. La potencia del arco Corriente alterna (CA).- El flujo de corriente varía
La energía eléctrica se transforma en energía térmica,
es P= UxI expresada en Watt. Esta energía concentrada de una dirección a la opuesta. Este cambio de direc-
pudiendo llegar esta energía hasta una temperatura de El circuito se cierra momentáneamente, tocando con
en una pequeña área es la que se usa en todos los ción se efectúa 100 a 120 veces por segundo. El
aprox. 4 000ºC La energía eléctrica es el flujo de elec-
000ºC. la punta del electrodo a la pieza de trabajo, y retirándola
procesospor arco eléctrico, para fundir tanto al metal base tiempo comprendido entre los cambios de direc-
trones a través de un circuito cerrado. Cuando ocurre una inmediatamente a una altura preestablecida, formándose
como a los materiales de aporte. ción positiva o negativa se conoce con los nombres
pequeña ruptura dentro de cualquier parte, o apertura del de esta manera un arco. El calor funde un área restringida
de ciclo o período (50 a 60 ciclos).
circuito, los electrones se mueven a gran velocidad y sal- del material base y la punta del electrodo, formando pe-
queños glóbulos metálicos, cubiertos de escoria líquida,
1.5.2. Nociones de electricidad con rela- En el Perú utilizamos, por lo general, la corriente
tan a través del espacio libre entre los dos terminales, pro-
los cuales son transferidos al metal base por fuerzas elec- ción al arco eléctrico alterna de 220 voltios y 60 ciclos. Esta corriente es
duciendo una chispa eléctrica, con la suficiente presión o
tromagnéticas, con el resultado de la fusión de dos metales transportada por redes eléctricas monofásicas que
voltaje para hacer fluir los electrones continuamente. A Para comprender mejor la aplicación del arco eléc-
y su solidificación a medida que el arco avanza, según utilizan 2 cables, o bien es conducida por redes eléc-
través de esta apertura, se forma el arco eléctrico, fundién- trico a la soldadura, es necesario conocer ciertos princi-
puede verse en la Fig. 5. tricas trifásicas, que utilizan 3 cables de transporta-
dose el metal a medida que se avanza. pios fundamentales relacionados con la electricidad. ción. Las máquinas de soldar pueden utilizar tanto la
El arco eléctrico es, por lo tanto, un flujo contínuo de a) El circuito eléctrico.- La corriente eléctrica es un corriente monofásica como la trifásica.
electrones a través de un medio gaseoso, que genera luz y flujo de electrones que circula por un conductor en Corriente contínua (CC).- El flujo de corriente con-
calor. un circuito cerrado, denominado circuito eléctrico. serva siempre una misma dirección: del polo negati-
vo al positivo.
b) El circuito de soldadura por arco eléctrico.- La co-
rriente fluye a partir del borne de la máquina de soldar, e) Polaridad.- En la corriente continua es importante
donde se fija el cable del electrodo (1), y termina en saber la dirección del flujo de corriente. La dirección
el borne de la máquina, donde se fija el cable de tierra del flujo de corriente en el circuito de soldadura es
o de trabajo (2). expresada en término de POLARIDAD. Si el cable
Como puede observarse en la Fig. 7, a partir del del porta-electrodo es conectado al polo negativo
punto (1) la corriente fluye al porta-electrodo y por (-) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo
éste al electrodo; por el extremo del electrodo salta positivo (+), el circuito es denominado POLARI-
Fig. 5.- Fusión del Electrodo la electricidad a la pieza formando el arco eléctrico; DAD DIRECTA o NORMAL.
Fig. 3.- Diagrama del Circuito de Soldadura por sigue fluyendo la electricidad por el metal base al
Arco Eléctrico 1.- Alma del electrodo cable de tierra (2) y vuelve a la máquina.
2.- Revestimiento El circuito está establecido sólo cuando el arco se
1.5.1. Soldadura por arco eléctrico manual 3.- Gota en formación encuentra encendido.
con electrodo metálico revestido 4 y 9.- Escoria líquida
5.- Arco
Idea del proceso
6.- Metal base
La soldadura por arco eléctrico manual con electro-
7.- Baño de fusión y cráter del metal base en fusión
do revestido o simplemente “Soldadura Eléctrica”, como
8.- Escoria sólida
la conocemos en nuestro medio, es un proceso de unión
10.- Cráter del electrodo Fig. 8.- Polaridad Directa
por fusión de piezas metálicas.
11.- Protección gaseosa Cuando el cable del porta-electrodo es conectado
Para lograr la unión, se concentra el calor de un arco 12.- Transferencia del metal (gotas) al polo positivo (+) de la fuente de poder y el cable
eléctrico establecido entre los bordes de las piezas a soldar 13.- Cordón depositado Fig. 7.- Flujo Eléctrico de tierra al polo negativo, el circuito es denominado
y una varilla metálica, llamada electrodo, produciéndose 14.- Penetración POLARIDAD INVERTIDA o INDIRECTA.
c) Voltaje y amperaje.- El agua circula a lo largo de un
una zona de fusión que, al solidificarse, forma la unión tubo, si existe una presión que lo impulse; en la mis-
permanente. ma forma, la corriente eléctrica fluye o circula a
Principio de funcionamiento de la soldadura por arco través de un circuito, si existe una «presión», que
eléctrico impulse el flujo de electrones dentro de un conduc-
El equipo consta de: tor (máquina en funcionamiento). Esta “presión”, que
induce una corriente eléctrica, se llama diferencia de
potencial, tensión o voltaje.
El voltaje se expresa en voltios y se mide con el vol-
tímetro; algunas máquinas de soldar poseen voltí-
metro y un regulador de voltaje. Fig. 9.- Polaridad Invertida
La cantidad de agua, que pasa por un tubo, se mide En algunas máquinas no es necesario cambiar los
por una magnitud en una unidad de tiempo (metros cables en los bornes, porque poseen una manija o
Fig. 6 cúbicos por segundo). En igual forma se utiliza, para llave de conmutación que permite cambiar de pola-
expresar la magnitud de corriente eléctrica, la can- ridad con facilidad.
El arco eléctrico es muy brillante y emite rayos visi- tidad de electricidad por segundo. En una máquina de corriente alterna no es posible
Fig. 4.- Partes del Circuito de Soldadura por
Arco Eléctrico bles e invisibles, algunos de los cuales causan quemaduras, La unidad utilizada es el Columbio por Segundo, lo diferenciar los cables por sus conexiones de grapa y porta
ligeras lesiones a la piel y dolores temporales a los ojos, que se expresa en Amperios y se mide con un
Amperios, electrodo porque la electricidad fluye por ellos alternando
(ver partes a continuación) si es que no se les protege debidamente. instrumento llamado amperímetro. su sentido o dirección.
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6. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
Un soldador debe estar familiarizado con los efec- • Una vez iniciado el arco, debe permitir una conver- Las motosoldadoras son máquinas utilizadas preferente-
tos de la polaridad en el proceso de soldadura. sión automática e instantánea del voltaje en vacío a mente en los lugares que carecen de una red general de
un voltaje de trabajo, que permita mantener el arco
electricidad.
Generalmente, el electrodo conectado al polo po- (voltaje de trabajo es el que proporciona la máquina
sitivo (polaridad invertida) permite una mayor pe- cuando el arco está encendido; varía de 17 a 45
netración y el electrodo conectado al negativo (po- voltios).
1.6.2. Característica estática y dinámica
laridad directa) da una mayor velocidad de fusión. • Permitir la regulación de la intensidad de corriente o
Sin embargo, los componentes químicos del reves- El objetivo primordial, que debe cumplir una fuente
amperaje necesario para soldar; ese amperaje varía
timiento del electrodo pueden hacer variar los efec- de poder de soldadura, es entregar una corriente contro-
tos de la polaridad y, por ello, es conveniente seguir según el diámetro, espesor de la pieza, posición del
lable a la tensión que demanda el proceso de que se trate.
las instrucciones del fabricante para conectar el elec- trabajo, diámetro del electrodo, etc. Fig. 12.- Fuente de Poder a Corriente Constante
trodo correctamente, ya sea al polo positivo o ne- • Asegurar una alimentación constante de corriente, que Dependiendo de las características Voltaje-
gativo. permita mantener el arco estable. Amperaje, las fuentes podrían ser: Como corresponde a la peculiaridad de soldadura, han de
considerarse tres etapas distintas: Funcionamiento en vacío,
Cuando se suelda con un electrodo, debe usarse Además de las características señaladas, una fuente
• Fuentes de corriente constante. cebado y soldadura. En el primer caso, entre el borne del
siempre la polaridad correcta para obtener los re- de poder o máquina de soldar debe reunir las condiciones
• Fuentes de tensión constante. dispositivo de soldar y la pieza existe una tensión de funcio-
sultados satisfactorios que se esperan: buena pene- de resistencia y solidez, que le permita trabajar aún estan-
tración, aspecto uniforme del cordón, excelente re- namiento en vacío (Uo) aproximadamente igual a 75 vol-
do sometida a las más duras exigencias y según las condi-
sistencia de la junta soldada. La Norma NEMA (National Electrical Manufacturers tios y una intensidad igual a cero.
ciones en que se desenvuelve la labor del soldador.
Association) define a la primera como: “Aquellas que po-
seen una característica Volt-Ampere descendente, entre- Al cebar (corto-circuito), desciende prácticamente
1.6.1. Clases de máquinas de soldar por la tensión hasta cero (0) y la intensidad alcanza cierto
arco eléctrico gando una corriente relativamente constante para cam-
bios moderados en la tensión de la carga”. máximo bien determinado, que a menudo se encuentra
Las máquinas de soldar son clasificadas con diferen- por encima del valor de la corriente de soldadura. Al ocu-
tes criterios. Adoptaremos la siguiente clasificación: Las fuentes de tensión constantes son, en cambio, rrir esto, aumenta la tensión entre 15 a 45 voltios (tensión
definidas como: “Aquellas, en que la característica Volt- del arco) y la intensidad se estabiliza en un valor que corres-
a. Máquinas estáticas Ampere es esencialmente horizontal, produciendo una ponde al de la soldadura.
• Transformadores. tensión relativamente constante para cambios modera-
• Rectificadores. dos de la corriente de carga”.
• Transformadores-Rectificadores.
b. Máquinas rotativas (convertidores) Estas características pueden observarse en la Fig. 11
• De Motor eléctrico.
• De Motor a combustión interna, pudiendo ser:
1. a gasolina.
2. a petróleo (Diesel).
.
Fig. 10.- Efecto de la Polaridad y del Tipo de Corriente Las máquinas estáticas son las que no poseen ele-
mentos en movimiento continuo; excepcionalmente al-
f) Fenómenos del arco eléctrico para soldar.- En los gunas poseen un ventilador. Fig. 13.- Características del Arco
polos del arco, el voltaje varía según la longitud de
éste. Al rozar el electrodo con la pieza, el voltaje es Las máquinas rotativas son las que sí poseen elemen- Fig. 14. (Ver en la siguiente página)
cero y va aumentando a medida que la longitud del tos en rotación constante.
arco se hace mayor, hasta que -por alejarse demasia- De esa circunstancia se deduce que la fuente ha de
do el electrodo- el arco se interrumpe y la máquina Las máquinas estáticas a su vez se clasifican en los si- Fig. 11.- Fuente de Poder a Tensión Constante adaptarse, en lo posible sin inercia, a las condiciones rápi-
vuelve a su “voltaje en vacío”, que es siempre más guientes tipos: damente variables del arco. Para todos los cambios de car-
elevado que el voltaje de trabajo. Las curvas indicadas representan la característica “es- ga que se efectuarán lentamente, es válida la característica
1. Máquinas tipo transformador.- Proporcionan co- tática” de las fuentes de soldadura. Las mismas tienen, como
La intensidad de corriente o amperaje necesario para rriente alterna para soldar. “estática”; en cambio, si ocurren rápidamente, es decisiva
veremos, una gran importancia en relación con el modo la “dinámica”.
fundir el electrodo y, por lo tanto, la pieza a soldar 2. Máquinas tipo rectificador.- Son máquinas de operación del proceso de que se trate. No obstante, un
debe elevarse a medida que aumenta el diámetro del transformadoras que, mediante rectificadores, arco eléctrico es, por su misma naturaleza, inestable. Por 1.6.3 Ciclo de trabajo
electrodo utilizado. La regulación o aumento del transforman la corriente alterna a corriente conti-
amperaje la hace el soldador. lo tanto, las características “dinámicas” de una fuente, es
nua para soldar. decir, la capacidad de respuesta de la máquina a rápidas Es indudable, que no todos los procesos de soldadu-
3. Equipos transformador-rectificador.- Estas máqui- variaciones de la corriente o tensión en el círcuito de car- ra impondrán la misma demanda a una fuente. Por ejem-
1.6. Máquinas de soldar por arco eléc- nas proporcionan tanto corriente continua como plo, en los procesos automáticos el tiempo de arco (tiem-
ga, tienen una influencia decisiva sobre la estabilidad del
trico corriente alterna para soldar. Su construcción eléc- arco y, por lo tanto, del proceso de soldadura. po real de la soldadura) será mucho mayor que en los
trica especial permite cambiar de una corriente a procesos normales, en los cuales la fatiga del operador, la
Son máquinas eléctricas, de las cuales se exige -además otra con sólo mover una llave de conmutación. Para cebar y mantener el arco se necesitan deter- necesidad de cambio de electrodo, etc. hacen necesario
de la suficiente potencia- las características favorables y ne- minadas tensiones e intensidades. Sus magnitudes se compor- frecuentes interrupciones. Por este motivo, es usual definir
cesarias para el fácil encendido y mantenimiento del arco Las máquinas rotativas o convertidores están compues- tan en el arco inversamente como deberían hacerlo según un “CICLO DE TRABAJO” como el porcentaje de tiem-
eléctrico, características que son indispensables para una tas básicamente de un motor, que proporciona una deter-
la Ley de Ohm. Lo que se ha dado en llamar características po, durante el cual la máquina debe suministrar corriente
buena soldadura. minada velocidad de rotación a un dínamo, el cual produ-
del arco (Fig. 12) decrece según una pendiente muy rápida nominal a la carga. Este ciclo de trabajo se determina
ce la corriente eléctrica apropiada para soldar. El motor
Estas características son: puede ser: y nos muestra la tensión que se necesita para hacer pasar sobre 10 minutos, de modo tal que, por ejemplo para una
• Transformar el voltaje de la red eléctrica a un voltaje una determinada intensidad a través del arco. La carac- fuente con un ciclo de trabajo del 60%, la misma debe ser
en vacío, que permita iniciar el arco (voltaje en vacío • Eléctrico, funcionando con la corriente eléctrica terística de que cae bruscamente significa, en la práctica, capaz de entregar la corriente nominal durante 6 minutos
es el que suministra la máquina antes de iniciar el arco; proveniente de una red general de electricidad. que para cebar el arco se necesita, forzosamente, una ten- de cada 10. Para procesos automáticos, el ciclo de traba-
varía de 30 a 90 voltios). • De combustión, sea gasolina o petróleo. sión mayor Uo que para la soldadura propiamente dicha. jo se especifica normalmente en 100%.
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7. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
Si bien el ciclo de trabajo se determina normalmente 1.6.5.1. Cables recomendados para soldar
sobre intervalos de 10 minutos, en equipos de alta poten-
m/pies Longitud de cable en el circuito - Ø A.W.G.
cia (750 amp. o más) para soldadura automática o
18/60 30/100 45/150 60/200 90/300 120/400
semiautomática suele emplearse una hora como base de
tiempo. Amp.
100 4 4 4 2 1 1/0
150 2 2 2 1 2/0 3/0
En estos casos, la máquina se ensaya durante una hora
200 2 2 1 1/0 3/0 4/0
a la corriente nominal, para luego hacerlo durante tres ho-
250 2 2 1/0 2/0
ras al 75% de dicho valor. 300 1 1 2/0 3/0
350 1/0 1/0 3/0 4/0
Al final de cada uno de estos ciclos, la temperatura de 400 1/0 1/0 3/0
los componentes de los equipos debe mantenerse dentro 450 2/0 2/0 4/0
de los límites aceptados. 500 2/0 2/0 4/0
Es importante destacar, que el ciclo de trabajo de una
1.6.5.2. Datos de los cables
máquina para soldar está basado fundamentalmente en la
corriente nominal de carga. Sin embargo, si dicha máquina
Diámetro del Cobre Aluminio
se destina a ser empleada con valores de corriente distintos
Calibre Conductor Ω/m Ω/m
de los nominales, es posible determinar el nuevo factor de
desnudo en mm
servicio para esas condiciones mediante la expresión:
2 8,50 0,000532 0,000820
T = (In/I)2 .To 1 10,15 0,000406 0,000700
1/0 11,15 0,0003222 0,000528
donde:
2/0 12,45 0,000256 0,000420
3/0 13,85 0,000204 0,000332
T = es el nuevo ciclo de trabajo
5/0 16,15 0,000161 0,000263
In = corriente nominal para el ciclo (To)
To = ciclo de trabajo original en %
l = nueva corriente, con que será empleada la Otras causas de la caída de tensión y del excesivo
máquina calentamiento son el mal mantenimiento de los cables, co-
nexiones de masa y porta-electrodo. Existen las siguientes
No obstante, dado que el ciclo de trabajo de una posibles fallas:
fuente depende fundamentalmente de la corriente que la
misma debe proveer al circuito de carga, se han estable- • Rotura de cables.
cido normas con fines comparativos, que determinan bajo • Conexiones flojas.
qué tensión debe ser suministrada dicha corriente. • Contacto defectuoso del electrodo con la pieza debi-
do al polvo, oxidación o poca presión del muelle del
1.6.4. Tensión de vacío o de circuito abierto portaelectrodo, o bien contacto defectuoso por es-
tas mismas causas en la conexión a masa.
• El uso de una pinza demasiado pequeña. Las pinzas
En general, en una fuente de poder para soldadura
están normalmente dimensionadas para 200, 250,
es deseable disponer de una tensión de vacío elevada,
300, 350, 400 y 500 A.
para facilitar el arranque del arco. Sin embargo, por razo-
• Conexión a la masa situada demasiado lejos del arco.
nes de seguridad, la misma se limita a valores que reduz-
• Mal contacto de la conexión a masa.
can el riesgo de electrocución. Las Normas NEMA, por
• El uso de masas de acero punteada ligeramente inca-
ejemplo, limitan dicha tensión a 80 voltios para equipos paces de conducir la corriente requerida.
de soldadura manual, y a 100 voltios para equipos de sol- • Aprovechar demasiado los electrodos, cosa que
dadura semiautomática. puede sobrecalentar la pinza y elevar su resistencia
eléctrica.
1.6.5. Caída de tensión
En resumen, las corrientes elevadas y los voltajes ba-
Si la máquina tiene un voltímetro, éste indicará el jos aumentan la importancia de cualquier caída de tensión
voltaje de salida total, suma del voltaje del arco más las insospechada.
caídas en cables, electrodo, porta-electrodo, pieza y co-
Fig. 14.- Fenómenos de la Soldadura con Transformador nexión de masa, Puesto que la soldadura es siempre una 1.7. Como comprar una máquina de
operación de alta corriente, las caídas de voltaje son soldar
muy pronunciadas. Particularmente los cables pueden Para comprar una máquina de soldar, debe indicarse
ocasionar una considerable pérdida de voltaje, debido a la fuente de corriente eléctrica que va a utilizarse, es decir a
su resistencia y reactancia. Una caída en los cables de 2 la cual va a conectarse la máquina. Deben señalarse, pues,
voltios es el máximo permisible. los datos siguientes:
29 30

8. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
• Clase de corriente de la red general. El arco eléctrico que se forma produce el calor ne-
• El voltaje de la línea: cesario para fundir el metal base, el alambre y el flujo, que
220 - 440 voltios. cae por gravedad cubriendo la zona de soldadura.
• En caso de una línea de corriente alterna:
Línea monofásica o trifásica. Como el arco es invisible por estar cubierto, el pro-
ceso se denomina Soldadura por Arco Sumergido, no
Amperaje Distancia en metros desde la máquina observándose durante la operación de soldar ni el arco, ni
de soldar al punto de trabajo chispas o gases. El alambre es alimentado desde un rollo.
46 53 61 69
100 1 1/0 1/0 2/0 1.8.2. Aplicación
150 2/0 3/0 3/0 4/0
200 3/0 4/0 4/0 Las características ventajosas del proceso por arco
250 4/0 sumergido son:
300
350 • Alta deposición de metal.
• Penetración profunda.
Sección de los Cables: • Cordones de buen acabado.
• Soldadura de calidad a prueba de rayos X.
Designación • Escoria de fácil remoción.
americana 2 1 1/0 2/0 3/0 4/0 • Aplicable a un amplio rango de espesores.
Sección aproximada
2 La soldadura se realiza en las posiciones plana y hori- Cavidad gaseosa Alambre
en mm 34 43 53 67 75 107
zontal. El proceso se emplea para soldar aceros al carbono,
aceros de baja aleación y alta resistencia, aceros templados Fundente
Capacidad nominal de la máquina de soldar, la cual y enfriados por inmersión y en muchos tipos de aceros inoxi-
generalmente se expresa en términos de: dables. También se aplica para recubrimientos duros y re-
Corriente suministrada por la máquina al arco, a un de- construcción de piezas. Son soldables espesores desde el Escoria
terminado voltaje con carga y para un ciclo de trabajo calibre 1/16 hasta 1/2 pulg. sin preparación de bordes; y Escoria Metal base
con preparación de bordes en multipases, con un apropia-
Metal líquido
determinado. líquida
do diseño de la junta y sin refuerzo, El espesor máximo es
Ejemplo: Máquina de 200 amperios a 30 voltios, 60% prácticamente ilimitado.
Fig. 15. (Ver página siguiente) mentador de alambre debe estar adecuado para el tipo vez como agente para limpiar y purificar el depósito de
ciclo de trabajo.
de la fuente de poder que se emplea. Las máquinas de soldadura. Adicionalmente puede ser usado para agregar
1.8.3. Equipo soldar para soldadura por arco sumergido van desde elementos aleantes al metal depositado.
Tipo de corriente de soldeo AC/DC:
Cuando no existe una red de corriente eléctrica ge- 200 a 1 200 Amp.
Los principales componentes del equipo para solda- Una porción del flujo es fundida por el intenso calor
neral a la cual conectar la máquina, debe comprarse una El Alimentador de Alambre.- El mecanismo para alimen-
dura por arco sumergido (ver fig. 15) son: del arco. El flujo fundido se enfría y solidifica, formando
máquina que produzca su propia corriente eléctrica me- tación de alambre con sus controles sirve para conducir el
diante un dinamo, el que es movido por un motor de com- escoria en la superficie del cordón. La parte superior no
• La máquina de soldar (fuente de poder). alambre consumible hacia el arco, manteniendo voltaje fundida del flujo puede ser recuperada y reciclada.
bustión interna a gasolina o petróleo (Motosoldadora). • El mecanismo de controles para alimentación de constante. El sistema de control también permite iniciar el
alambre. arco, controlar la velocidad de avance y realizar otras fun- Están disponibles diferentes grados y tipos de flujo
1.8. Soldadura por arco sumergido • Cabezal para soldadura automática, pistola y conjun- ciones necesarias, para que entre en operación un proceso para arco sumergido. Es importante hacer la elección ade-
to de cables para soldadura semi-automática. automático. cuada para el metal base a soldarse y que esté de acuerdo
1.8.1. Descripción del proceso • Embudo para el flujo, mecanismo de alimentación;
La Pistola.- Para operaciones semiautomáticas se em- con la composición química del alambre.
normalmente, un sistema para recuperación del flujo.
En sus fundamentos físicos es similar a la soldadura • Mecanismo de avance para la soldadura automática. plea una pistola para alimentar el alambre y proporcionar
de arco eléctrico manual. En su operación, el electrodo es el flujo. Generalmente viene montado en la pistola una 1.8.5. El alambre
reemplazado por un alambre desnudo que, a medida que La Máquina de Soldar.- Es una fuente de poder especial- tolva, que lleva una pequeña cantidad de flujo que es
se consume, es alimentado mediante un mecanismo auto- mente diseñada para este proceso. Se emplea tanto con dispendido sobre el área de soldadura, de acuerdo con la Para la soldadura por arco sumergido se usa alam-
mático. El arco es cubierto y protegido por un polvo corriente continua como con corriente alterna. Para cual- conducción manual de la pistola. Para la soldadura auto- bre como electrodo. Estos alambres son macizos y des-
granular y fusible, conocido como fundente o flujo el
flujo, quiera de los casos, la fuente de poder debería tener un mática, la pistola generalmente está conectada al motor nudos, con excepción de un delgado recubrimiento pro-
mismo que es un compuesto de silicatos y minerales. ciclo de trabajo de 100%, porque las operaciones por de alimentación de alambre y la tolva se encuentra fijada tector en la superficie -generalmente cobre- para elevar la
arco sumergido son continuas y el tiempo normal de en la pistola . conductividad eléctrica e impedir la oxidación. También
El fundente cumple el mismo papel que el revesti- operación excede de 10 minutos, período base para cum- existen alambres tubulares con flujo interior. El alambre
miento de los electrodos, desde el punto de vista físico y plir el ciclo de servicio. Para la soldadura por arco sumer- 1.8.4. Flujo para soldadura por arco sumer- contiene desoxidantes especiales, que ayudan a afinar el
metalúrgico. Físicamente, haciendo que la escoria proteja gido con corriente continua puede emplearse una fuente gido metal de aporte para producir soldaduras de buena cali-
al baño de soldadura de la acción de los gases atmosféri- de poder de tipo de voltaje constante o corriente constan- dad. Además se puede incluir elementos aleantes en el
La soldadura se realiza bajo una cubierta de material
cos, formando un cordón libre de poros e impidiendo una te. El tipo de voltaje constante es más común para alam- alambre, para dar al metal de aporte resistencia adicional.
granulado fundible, que se denomina, flujo (POP).
pérdida de calor demasiado rápida. Metalúrgicamente, bres de pequeño diámetro, mientras que el tipo de co- La composición del alambre debe estar de acuerdo con el
impidiendo pérdidas de elementos de aleación, compen- rriente constante es mayormente usado para alambres Protege el metal de aporte fundido de la contamina- metal base, pero tiene que ser empleado también con el
sando o agregándolos al metal depositado. de diámetro mayores. En cualquiera de los casos, el ali- ción de oxígeno e hidrógeno de la atmósfera y actúa a la flujo apropiado para arco sumergido.
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9. Manual de Soldadura Manual de Soldadura
1.9. La Soldadura por arco con alambre • El sistema para avance del alambre y los con- 1.10.2. Características del proceso
tubular (open arc process) troles.
• La pistola y los cables. Este proceso permite:
1.9.1. Descripción del proceso • El alambre con núcleo de fundente. • Excelente calidad de soldadura en casi todos los me-
Es un proceso de soldadura, en el que la fusión se El Alimentador de Alambre.- El alimentador lleva el alam- tales y aleaciones empleados por la industria.
logra mediante un arco producido entre un electrodo tubular bre tubular automáticamente desde un carrete o bobina, • Mínima limpieza después de soldar.
(alambre consumible) y la pieza. La protección se obtiene vía ensamblaje de cable y pistola, al arco. La velocidad de • Arco y baño fundido claramente visibles para el sol-
de un fundente contenido dentro del alambre tubular. Pro- alimentación del alambre determina la cantidad de co- dador.
tección adicional de un gas suministrado externamente no rriente de soldar que se suministra al arco. De esta mane- • Fácil trabajo en todas las posiciones, lo que depende
es necesaria. ra, el control de velocidad de alimentación es, esencial- del diámetro del alambre y de la variación del proceso.
En la fig.17 se muestra el proceso, donde se observa el mente, el ajuste de la corriente de soldar. • Alta velocidad de trabajo.
alambre con núcleo de flujo, la envoltura de gas protector, el • Excento de escoria.
arco, el metal de soldar y la protección con la escoria. El La Pistola de Soldar.- Se emplea una pistola y cables para • Cuando se hace uso de CO2, es para soldar aceros
proceso puede ser semiautomático o automático, siendo el conducir el alambre, el gas (cuando es necesario) y la al carbono y aceros de baja aleación, empleando el
método semiautomático el de mayor aplicación. corriente de la fuente de poder al arco. alambre adecuado.
• Cuando se hace uso de argón o helio (MIG), es para
Fig. 18. - Esquema del Circuito de Soldadura con Alambre Tubular soldar sólo material no ferroso, aluminio-cobre-
magnesio, etc.
arco que se establece entre el extremo del alambre apor-
tado continuamente y la pieza a soldar. La protección se La razón del uso de Argón o Helio como gas protec-
obtiene íntegramente de los gases suministrados simultá- tor en estos materiales se debe al carácter oxidante del CO2.
neamente con el metal de aporte.
Existen dos clasificaciones en este proceso, las cuales 1.10.3. Equipo
son en función del tipo de gas protector:
Los componentes principales del equipo requerido
• MIG: El cual emplea protección de un gas puro, iner-
para el proceso se muestran en la Fig. 20 y son:
te (helio, argón, etc.). Para metal no ferroso.
• MAG: El cual hace uso de dióxido de carbono, CO2, • La máquina de soldar (fuente de poder).
como gas protector. Para metal ferroso. • Motor para la alimentación de alambre y con-
La tarea, que cumplen los gases protectores arriba troles.
Fig. 17 .- Soldadura con Alambre Tubular mencionados, es la de proteger al arco, al baño de fusión y • Pistola o ensamblaje de cables para soldadura
al material de aporte contra el peligroso acceso de los gases semiautomática, la pistola para soldadura au-
1.9.2. Características del proceso Están disponibles pistolas con cuello de cisne o pis- de la atmósfera. tomática.
tolas con agarradera. Para ciertas aplicaciones se monta • Suministro de gas protector y controles.
Con la “protección exterior de gas”, las ventajas del pro- Este proceso de soldadura se muestra en al Fig. 19.
un aditamento especial en la pistola, para proporcionar • Alambres.
ceso son: En ella se señala el alambre, la protección gaseosa, el arco
velocidades más altas de deposición. Esto incluye una ex- y el metal depositado. El proceso puede ser semiautomático
• Soldaduras suaves y sanas. Fig. 20. (Ver página siguiente)
tensión aislada que, en cierto sentido, contribuye a un ren- o automático, siendo el método semiautomático el de
• Penetración profunda. dimiento más efectivo del alambre. mayor aplicación. La Máquina de Soldar.- La fuente de poder es del tipo de
• Buenas propiedades para radiografía.
El Gas de Protección.- El gas protector desaloja el aire “voltaje constante” (VC). Las fuentes de poder de voltaje
Sin la protección exterior del gas ofrece las siguientes
alrededor del arco, previniendo la contaminación por oxí- constante no tienen control de amperaje y, por ello, no
ventajas:
geno e hidrógeno de la atmósfera. pueden ser empleadas para la soldadura manual con elec-
• Eliminación del gas externo de protección. trodos.
• Penetración moderada. Fig. 18. (Ver página siguiente)
• Posibilidad de soldar en corriente de aire. 1.9.4. Alambre (electrodo) La corriente de soldar es determinada por la carga.
• Metal depositado de alta calidad.
Normalmente se emplea, para este proceso, corriente
Tiene las siguientes características: Hay que seleccionar el tipo de alambre tubular de
continua de polaridad invertida. Las máquinas están dispo-
acuerdo a la aleación, composición y nivel de resistencia
• El operador puede ver el arco. nibles desde 150 a 1 000 amperios.
del metal base a soldarse. Están disponibles varios diáme-
• La soldadura es posible en todas las posiciones Fig. 19.- Representación Esquemática de la Soldadura con CO2
tros para permitir la soldadura en diferentes posiciones. Los
lo que depende del diámetro del alambre em- El Alimentador de Alambre.- El sistema de alimentación
alambres están disponibles en carretes y bobinas y están
pleado. El tipo de transferencia del alambre de aporte a través es de acuerdo con el suministro de energía para voltaje
empaquetados en recipientes especiales para protegerlos
• Se puede hacer cualquier tipo de junta en del arco depende del valor de la corriente. A bajas corrien-
de la humedad. constante. El sistema VC para soldar depende de la rela-
funsión al espesor de plancha. tes, la transferencia se realiza por grandes glóbulos o gotas ción entre grado de combustión del alambre y corriente
1.9.3. Equipo 1.10. Soldadura MIG/MAG (cortocircuito, globular). Cuando la corriente aumenta y se para soldar. Dicha relación es constante para un determi-
usa 80% de Argón, estas gotas se reducen progresivamente nado diámetro, composición de alambre y gas empleado.
Los principales elementos del equipo requerido para 1.10.1. Descripción del proceso hasta que, a una determinada corriente que depende del A determinada velocidad de alimentación del alambre, la
el proceso son: material y del diámetro del alambre, la transferencia se efec-
En la soldadura por Arco Metálico con Gas, conocida máquina de soldar suministrará la cantidad apropiada de
• La máquina de soldar (fuente de poder) como Proceso MIG/MAG, la fusión es producida por un túa en finas gotitas o por pulverización (Spray). corriente para mantener el arco estable.
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