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Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 1 de 19

Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por [email protected]

Soldadura por arco

Al científico inglés Humphrey Davy. Se le

conoce como el precursor del proceso de

soldadura por arco eléctrico, hecho que se

dio a principios del siglo XIX. Luego Nikolai

Slavyanov de Rusia, junto con el americano

C. L. Coffin inventaron los electrodos de

metal, a finales de los años 1800, esto hizo

que el proceso tuviera gran acogida al igual

que la soldadura por arco de carbón, que

usaba un electrodo no consumible.

Para el año 1900, A. P. Strohmenger lanzó un

electrodo de metal recubierto en Gran

Bretaña, que dio un arco más estable, sin

embargo se atribuye el descubrimiento en

1904, del electrodo revestido al sueco Oskar

Kjellberg lo cual tomó gran importancia a

nivel industrial. Hacia el año de 1919 C. J.

Holslag inventó la soldadura de corriente

alterna (AC).

El uso masivo comenzó alrededor de los años

1950.

Fundamentos

El proceso de soldadura eléctrica con

electrodo revestido se caracteriza, por la

formación 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, la cual se recubre de sustancias no

metálicas. Su 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

una soldadura 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 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

transportación y a la economía de dicho

proceso.

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. Esta zona 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 resultan del

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 (deposito), formado por la parte útil

del material de aportación y parte del metal

base, que es lo que compone la soldadura en

sí.

Electrodos: Son varillas metálicas preparadas

para servir como puente del circuito; en su

extremo se genera el arco eléctrico. La varilla

metálica a menudo va recubierta por una

combinación de materiales que varían de un

electrodo a otro. Esta sustancia contiene el

material fundente.

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

Funciones de los recubrimientos

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.

Función Física del recubrimiento. Una misión fundamental del revestimiento es

evitar que el metal fundido entre en contacto

con el oxígeno, 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.

El revestimiento debe ser versátil y permitir

generalmente la soldadura en todas las

posiciones. En ello interviene dos factores:

a. el propio espesor del revestimiento.

b. su naturaleza, que determina la viscosidad

de la escoria, que es necesaria para mantener

la gota en su lugar a través de su propia

tensión superficial y para proteger el baño

fundido del contacto con el aire.

El revestimiento del electrodo se consume en

el arco con una velocidad lineal menor que el

alma metálica del mismo. Como resultado, el

recubrimiento queda prolongado sobre el

extremo del alma y forma un cráter que sirve

para dirigir y concentrar el chorro del arco,

disminuyendo sus pérdidas térmicas.

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 la calidad 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.



Tipos de Aporte (Electrodos revestidos)

La característica más importante de la

soldadura con electrodo revestido, en inglés

Shielded 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. Luego al

convertirse en fundente, protege el área de la

soldadura contra la oxidación y la

contaminación por medio de la producción

CO2 durante el proceso de la soldadura. El

núcleo en sí mismo del electrodo actúa como

material de relleno, haciendo innecesario un

material de relleno adicional. 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.

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 reponerlos cuando 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 del fundente afecta la

estabilidad del arco, penetración de la

soldadura y velocidad de depósito del metal.

Como se vio en el comienzo, se tienen tres

tipos:

Celulósicos, Rutílicos y Básicos

Los Celulósicos contienen una alta

proporción de celulosa en su recubrimiento.

Dan un arco penetrante y permiten una alta

velocidad de soldadura. Las costuras son

toscas y el fundente fluye fácilmente y se

adhiere fuertemente siendo difícil retirar la

escoria. Son apropiados para soldadura

vertical, tienen alta penetración en todas

posiciones y dan propiedades mecánicas

razonables. Generan gran cantidad de

hidrógeno con el riesgo de fracturas en la zona

afectada por el calor.

Los Rutílicos contienen una alta proporción

de Rutilo (óxido de titanio: TiO2) en su

recubrimiento.

El rutilo facilita la ignición del arco y da un

arco estable. Son electrodos para uso general

dando buenas soldaduras. Se pueden usar en

todas las posiciones y con voltajes directos o

alternos. Son electrodos especialmente

apropiados para costuras horizontales o

verticales. La viscosidad del fundente

produce costuras de buen perfil. La escoria se

remueve con facilidad.

Los Básicos contienen una alta proporción de

carbonato de calcio y fluoruro de calcio en su

recubrimiento. La escoria es más fluida que en

el caso anterior pero solidifica con gran

rapidez. Esto facilita las costuras verticales o

en cielos. Son apropiados para soldar

espesores de medios a gruesos, dando costuras

de buena calidad mecánica, resistentes a

fracturas. Requieren de altas corrientes y

velocidades de deposición. Dan perfiles de

costura no tan buenos (toscos y convexos). La

escoria es difícil de eliminar.

Hay electrodos que incorporan polvo metálico

al fundente, para aumentar las intensidades de

corriente y velocidades de soldadura. También

mejora la eficiencia (%de metal depositado no

desperdiciado en salpicaduras).



La composición y clasificación de cada tipo

de electrodo está regulada por la AWS

(Sociedad Americana de la Soldadura),

organismo de referencia mundial en el ámbito

de la soldadura.

Debido a esto, se presentan las designaciones

A5.1 y A5.5 que describen los requerimientos

para los electrodos de acero al carbono y de

baja aleación respectivamente. Describen las

distintas clasificaciones y sus respectivas

características.

En este Sistema de Identificación se

establece que la letra “E” identifica al

electrodo, seguida por cuatro o cinco dígitos.

Los primeros dos o tres números se refieren a

la mínima resistencia a la tracción del metal

de soldadura depositado. Estos números

expresan la resistencia mínima a la tracción en

miles de libras por pulgada cuadrada (ksi), por

ejemplo, “70” significa que la resistencia del

metal de soldadura depositado es al menos

70,000 psi (lb/pulg2).

Los números siguientes se refieren a las

posiciones en las cuales el electrodo puede ser

usado. El número “1” indica un electrodo que

es apto para ser usado en cualquier posición.

Un “2” indica que el metal fundido es tan

fluido que el electrodo sólo puede ser usado

en las posiciones plana o filete horizontal. Un

“4” significa que el electrodo es apto además

de soldar en todas las posiciones, para soldar

en progresión descendente. El número “3” no

está asignado.

El último número describe otras

características que son determinadas por la

composición del revestimiento presente en el

electrodo. Este recubrimiento determinará las

características de operación y corriente

eléctrica recomendada: AC (corriente alterna),

DCEP (corriente continua, electrodo positivo),

DCEN (corriente continua, electrodo

negativo). La tabla 1.1 enumera el significado

del último dígito del sistema de identificación

de electrodos para el proceso SMAW.

Tipo Tipo de

Recubrimiento

Tipo de

corriente Penetr.

Polvode

Hierro

EXXX0 Celulósico,

Sodio DCEP Prof. 0 - 10%

EXX20 Oxido de

hierro, Sodio

DCEN,

DCEP,

AC

Media 0%

EXXX1 Celulósico,

Potasio

AC,

DCEP Prof. 0%

EXXX2 Rutílico, Sodio AC,

DCEN Media 0 - 10%

EXXX3 Rutílico,

Potasio

AC,

DCEP,

DCEN

Ligera 0 - 10%

EXXX4 Rutílico, Polvo

de hierro

AC,

DCEP,

DCEN

Ligera 25 -

40%

EXXX5

Bajo

hidrógeno,

Sodio

DCEP Media 0 - 10%

EXXX6

Bajo

hidrógeno,

Potasio

AC,

DCEP Media

25 -

40%

EXXX7

Oxido de

hierro, Polvo

de hierro

AC,

DCEP,

DCEN

Media 50%

EXXX8

Bajo

hidrógeno,

Polvo de hierro

AC,

DCEP Media 50%

EXXX9

Oxido de

hierro, Rutílico,

Potasio

AC,

DCEP,

DCEN

Media 0 - 10%

Tabla 1 - Significado del Ultimo Dígito de la Identificación

de los aportes para soldar aceros de bajo C con SMAW

Es importante anotar que aquellos electrodos

que terminan en “5”, “6” u “8” se clasifican

como del tipo de “bajo hidrógeno”. Para

mantener este bajo contenido de hidrógeno

(humedad), deben ser almacenados en su

envase original de fabricación o en un horno

de almacenamiento aceptable. Este horno

debe ser de calentamiento eléctrico y debe

tener una capacidad de control de temperatura

en un rango de 30°C a 140°C. Debido a que

este dispositivo ayuda a mantener el bajo

contenido de humedad (menor al 0,2%), debe

ser ventilado en forma adecuada. Cualquier

tipo de electrodo de bajo hidrógeno que no

vaya a ser usado inmediatamente deberá ser

colocado en el horno de mantenimiento, tan

pronto como su contenedor hermético sea

abierto. Las especificaciones citadas



recomiendan mantener los electrodos de bajo

hidrógeno en horno a una temperatura entre

30 – 140 °C sobre la temperatura ambiente

(según A5.1) y 120 – 150 °C (según A5.5).

Es importante mencionar que algunos tipos

de electrodos son diseñados para tener algún

nivel de humedad en sus revestimientos. Si

esta humedad es eliminada, las características

de operación del electrodo serán

significativamente deterioradas. Los

electrodos que tienen esta particularidad,

generalmente son los que poseen un

revestimiento celulósico y/o rutílico, como es

el caso del E XX10, E XX11, E XX12, E

XX13, E XX24, E XX27. Estos electrodos

deben ser almacenados al ambiente siempre y

cuando se tenga una temperatura de 30°C +/-

10°C y a una humedad relativa máxima de

50%.

Los electrodos del proceso SMAW usados

para unir aceros de baja aleación (A5.5)

tienen un sufijo alfanumérico, que se agrega a

la designación estándar después de un guión.

La siguiente tabla muestra su significado.

Sufijo Principal(es) Elemento(s) de Aleación

A1 0.5% Molibdeno B1 0.5% Molibdeno – 0.5% Cromo B2 0.5% Molibdeno – 1.25% Cromo B3 1.0% Molibdeno – 2.25% Cromo B4 0.5% Molibdeno – 2.0% Cromo C1 2.5% Níquel C2 3.5% Níquel C3 1.0% Níquel D1 0.3% Molibdeno – 1.5% Manganeso D2 0.3% Molibdeno – 1.75% Manganeso G* 0.2% Molibdeno, 0.3% Cromo, 0.5% Níquel;

1.0% Manganeso; 0.1% Vanadio *Necesita tener como mínimo el contenido de un solo elemento. Tabla 2. Sufijos de Aceros Aleados para Electrodos SMAW

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, el material de aporte sin

descuidar sus EPP (Elementos de Protección

Personal). 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.

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

(despuntar) el punto de inicio antes de

empezar a usar otro electrodo. Sin embargo,

aun con todo este tiempo muerto y de

preparación, un soldador eficiente puede ser

muy productivo.



Instrumentos necesarios para limpieza

Como elementos de apoyo, la persona que

trabaja con soldadura debe tener estos

sencillos elementos: un cepillo de alambre

acerado (grata) y una piqueta o martillo

picaescoria, además una pinza para manipular

las piezas calientes.

Fuentes de energía

Para proveer la energía eléctrica necesaria

para los procesos de la soldadura de arco,

pueden ser usadas un número diferentes de

fuentes de alimentación. La clasificación más

común son las fuentes de alimentación de

corriente constante y las fuentes de

alimentación de voltaje constante. En la

soldadura de arco, la longitud del arco está

directamente relacionada con el voltaje, y la

cantidad de entrada de calor está relacionada

con la corriente. Las fuentes de alimentación

de corriente constante son usadas con más

frecuencia para los procesos manuales de

soldadura tales como la soldadura de arco de

gas tungsteno (GTAW) y soldadura eléctrica

con electrodo revestido (SMAW), porque

ellas mantienen una corriente constante

incluso mientras el voltaje varía. Esto es

importante en la soldadura manual, ya que

puede ser difícil sostener el electrodo

perfectamente estable, y como resultado, la

longitud del arco y el voltaje tienden a

fluctuar. Las fuentes de alimentación de

voltaje constante mantienen el voltaje

constante y varían la corriente, y como

resultado, son usadas más a menudo para los

procesos de soldadura automatizados tales

como la soldadura de arco metálico con gas

(GMAW), soldadura por arco de núcleo

fundente (FCAW), y la soldadura de arco

sumergido (SAW). En estos procesos, la

longitud del arco es mantenida constante,

puesto que cualquier fluctuación en la

distancia entre material base es rápidamente

rectificado por un cambio grande en la

corriente. Por ejemplo, si el alambre y el

material base se acercan demasiado, la

corriente aumentará rápidamente, lo que a su

vez causa que aumente el calor y la

extremidad del alambre se funda, volviéndolo

a su distancia de separación original.

El tipo de corriente usado en la soldadura por

arco también juega un papel importante. Los

electrodos de proceso consumibles como los

de SMAW y la soldadura de arco metálico

protegido con gas (MIG/MAG) generalmente

usan corriente directa, pero el electrodo puede

ser cargado positiva o negativamente. En la

soldadura, el ánodo cargado positivamente

tendrá una concentración mayor de calor, y

como resultado, cambiar la polaridad del

electrodo tiene un impacto en las propiedades

de la soldadura. Si el electrodo es cargado

negativamente, el metal base estará más

caliente, incrementando la penetración y la

velocidad de la soldadura. Alternativamente,

un electrodo positivamente cargado resulta en

soldaduras más superficiales. Los procesos de

electrodo no consumibles, tales como la

soldadura por arco tungsteno y gas, pueden

usar cualquier tipo de corriente directa, así

como también corriente alterna. Sin embargo,

con la corriente directa, debido a que el

electrodo solo crea el arco y no proporciona el

material de relleno, un electrodo

positivamente cargado causa soldaduras

superficiales, mientras que un electrodo

negativamente cargado hace soldaduras más

profundas. La corriente alterna se mueve

rápidamente entre estos dos, dando por

resultado las soldaduras de mediana

penetración. Una desventaja de la CA, el

hecho de que el arco debe ser reencendido

después de cada paso por cero, se ha tratado

con la invención de unidades de energía

especiales que producen un patrón cuadrado

de onda en vez del patrón normal de la onda

senoidal, haciendo posibles pasos a cero

rápidos y minimizando los efectos del

problema.



Maquinas para soldar

Equipo Básico Para Soldar Al Arco

El principio con el que funcionan las

máquinas está determinado por la relación

entre magnetismo y electricidad; es el

principio con el cual funcionan las máquinas

eléctricas. Estos experimentos, junto con el

perfeccionamiento de los electrodos, llevaron

a la introducción de los muchos procesos para

soldadura con arco que conocemos en la

actualidad.

En cualquier proceso para soldadura con arco,

el intenso calor requerido para fundir el metal

base se produce con un arco eléctrico. Un

soldador experto debe tener conocimientos de

electricidad para su propia seguridad y a fin

de comprender el funcionamiento del equipo

para soldar con arco. Aunque la soldadura

con arco no es más peligrosa que otros

procesos de soldadura, se deben observar

algunas precauciones debido a los elevados

amperajes que se utilizan y a la radiación que

se desprende del arco, entre otras cosas. En

este capítulo se comentarán con detalle estos

aspectos, así como la relación entre la

electricidad y el equipo utilizado en los

procesos.

Electricidad A la electricidad sólo la conocemos por sus

efectos. Es una fuerza invisible de atracción

que produce una carga eléctrica. Si se provee

una trayectoria entre objetos cargados que se

atraen entre sí, se tendrá corriente eléctrica.

Esta corriente en realidad es un flujo de

electrones desde el objeto que tiene más de

éstos hacia el que tiene menos, o sea, desde la

terminal o extremo negativo de un conductor

hacia la terminal positiva del mismo. Cuando

los electrones de una corriente se mueven

siempre en la misma dirección producen

corriente continua (llamada a veces corriente

directa). Cuando los electrones invierten su

dirección a intervalos periódicos producen

corriente alterna.

CALOR

Se ha descrito que la corriente eléctrica es un

flujo de electrones y que el número de

electrones que fluyen durante un minuto o un

segundo se llama amperaje y la presión que

mueve a los electrones se llama voltaje. Un

generador o un alternador son el medio para

poner en movimiento los electrones. Una

corriente eléctrica no sólo produce un campo

magnético sino también calor; éste se produce

por la resistencia que hay al paso de la

corriente y es la combinación que se utiliza en

la soldadura. En ella, este calor se produce

cuando el soldador forma el arco, ya sea al

tocar el metal con el electrodo o al superponer

una corriente de arranque en él. Cuando se

establece la separación entre el electrodo y la

pieza de trabajo, se produce resistencia y se

genera calor. La rapidez de la generación del

calor depende de la resistencia y de la

cantidad de corriente que pase por el

electrodo.

Electricidad en las Máquinas para Soldar En la soldadura, la relación entre el voltaje

(presión) y el amperaje (cantidad de corriente)

es de máxima importancia. En la soldadura

con arco se deben tener en cuenta dos

voltajes:

1) voltaje en circuito abierto (VCA)

2) voltaje de arco.

El VCA es el voltaje que hay entre las ter-

minales de la máquina cuando no se está

soldando y es alrededor de 70 V a 80 V. El

VA es el voltaje entre el electrodo y el metal

base durante la soldadura y es de 15 V a 40 V.

Cuando se forma el arco y se inicia la

soldadura, el VCA se reduce hasta el valor del

VA, o sea de 80 a 40 V. Al mismo tiempo,

aumenta el voltaje de arco. Después,

conforme se alarga el arco, el VA sube

todavía más y se reduce el amperaje. Cuando

se acorta el arco, se reduce el VA y aumenta

el amperaje.



Fig. 1. Curva característica de la caída fuerte en las fuentes de

corriente constante

Máquinas de Soldar con Arco

Para lograr buenas soldaduras con

electricidad, se necesita una máquina que

controle la intensidad de la electricidad,

aumente o disminuya la potencia según se re-

quiera y que sea segura para manejarla. Hay

tres tipos principales de máquina utilizadas en

la soldadura con arco:

Máquina de ca (corriente alterna)

Maquina de cc (corriente continua)

Máquina de ca y cc (combinadas)

Máquinas De Corriente Alterna

Las máquinas de corriente alterna (AC) se

llaman transformadores. Transforman la

corriente de la línea de alimentación (que es

de alto voltaje y de bajo amperaje) en una

corriente útil, pero segura para soldar (que es

de bajo voltaje y alto amperaje). Esto se

efectúa dentro de la máquina con un sistema

de un devanado primario, uno secundario y un

reactor movible.

Máquinas De Corriente Continua

Las máquinas de cc se clasifican en dos tipos

básicos: generador y rectificador. En un

generador de cc, la corriente se produce por la

rotación de una armadura (inducido) dentro de

un campo eléctrico. Esta corriente alterna

generada la captan una serie de escobillas de

carbón y un conmutador o colector y la

convierten en corriente continua. Los

rectificadores básicos son transformadores de

ca a los que se ha agregado un rectificador. La

corriente alterna que suministra el

transformador se envía al rectificador que la

convierte o rectifica a corriente continua.

Procesos y Fuentes de Potencia

Para estos procesos Utilizar este tipo de

fuente de potencia

SMAW CC AC o DC

GMAW VC

GTAW CC AC o DC

Máquinas De CA Y CC

Las máquinas de ca y cc suministran corriente

alterna o continua. Cabe anotar que cc,

corriente continua o directa (rectificada) es

diferente al símbolo CC, que se da para

aquellas fuentes de potencia de corriente

constante, que como denotábamos son

exclusivas tanto para el proceso SMAW y

GTAW.

Definiciones Antes de utilizar una máquina para soldadura,

es conveniente conocer los siguientes

términos, algunos de los cuales ya se han

explicado antes.

Corriente alterna (AC). Corriente en la cual

los electrones fluyen en una dirección y luego

invierten su movimiento en intervalos

regulares.

Corriente continua (DC). Corriente en la

cual los electrones fluyen en una sola

dirección todo el tiempo.

Voltaje (V). La tensión requerida para mover

la corriente eléctrica.



Voltaje de arco (VA). Voltaje a través del

arco, entre el electrodo y el metal base durante

la operación de soldadura.

Voltaje en circuito abierto (VCA). Voltaje

que hay entre las terminales de la máquina de

soldar, cuando no se está soldando. Es usual

dar este término en su sigla inglesa OCV

(Open Circuit Voltage). Antes de adquirir una

máquina, es necesario conocer este valor, al

igual que su ciclo de trabajo (Duty-Cicle)

Curvas de volts y amperes. Son los trazos

que muestran la salida de voltaje y amperaje

de una máquina de soldar y la corriente

máxima en cortocircuito para determinada

graduación de la máquina.

Voltaje constante. Es un voltaje estable, sin

que importe la salida de amperaje de la

máquina.

Voltaje variable. Se utiliza para controlar el

VCA dentro de límites muy precisos.

Pendiente variable. Se emplea para

controlar la forma de la curva de volts y

amperes y, el voltaje.

Amperaje (A). Cantidad de electricidad que

fluye en el circuito de soldadura. También

significa la potencia o el calor de una máquina

de soldar con arco. Cuando se suelda con un

electrodo de diámetro pequeño se requiere

menos amperaje que con uno de diámetro

grande. El amperímetro y el control de co-

rriente suelen estar en el frente de la máquina

de soldar. Capacidad (salida) de la

máquina. Significa el amperaje máximo al

cual podrá trabajar la máquina. Puede variar

entre 100 y 1 200 amperes, según el tamaño

de la máquina.

Ciclo de trabajo.

Es la proporción porcentual del tiempo de

cada periodo de diez minutos de trabajo

intermitente, que una maquina (de soldar)

puede permanecer una carga especificada, sin

sufrir ningún calentamiento mayor que el

establecido en normas. Si el régimen de

servicio es de 100% no hay intermitencias en

el trabajo. Una máquina para soldar

especificada para ciclo de trabajo de 20%, está

destinada a funcionar a su máximo amperaje

durante dos minutos de cada diez. En la

industria, el ciclo de trabajo más usual es del

60%, o sea seis de cada diez minutos. Esta

clasificación se estableció para evitar daños a

las máquinas para soldar. Si se usa una

máquina a más de su capacidad especificada,

se dañará.

Especificaciones técnicas de las fuentes de

poder Cada fabricante de fuentes de poder debe

suministrar una placa de especificaciones que

contengan como mínimo los siguientes datos

según la NEMA (Asociación Nacional de

Fabricantes de partes Eléctricas):

Número de identificación del

fabricante. Clasificación NEMA para

la máquina.

Voltaje máximo de circuito abierto.

Voltaje de arco.

Corriente del arco.

Ciclo de trabajo máximo.

Factor de potencia, o en algunos casos,

cos ϕ

Velocidad máxima en RPM sin carga,

para los generadores y alternadores.

Frecuencia en Hertz.

Número de fases.

Voltaje de soldadura.

Corriente de salida en amperios.

Suministro de corriente. Si se requiere

soldar en diferentes lugares, se usa a menudo

una máquina de soldar impulsada por un

motor de gasolina o Diesel, porque es portátil

y no dependen de que haya líneas eléctricas.

Comparación de la corriente para soldar.

La soldadura con cc permite una amplia

selección de electrodos y gama de corriente y

máxima estabilidad de arco. Se suele utilizar

para soldadura en posiciones incómodas,

soldaduras de lámina metálica, soldadura de

tubos, para formar recubrimiento duro y para

soldar acero inoxidable. La soldadura con ca

produce menos salpicaduras, consume menos

corriente, requiere menos mantenimiento y es

ideal para soldadura hacia abajo de placas

gruesas con electrodos grandes. Por supuesto,

una máquina de ca y cc ofrece las ventajas de

ambos.



Tipos de circuitos

En algunas máquinas el cambio de corriente y

de polaridad resulta tan sencillo como

simplemente accionar el control Nº 2, pero en

realidad lo que se hace es saber en qué

conector se ubica tanto el cable que sujeta la

pieza a soldar (work) y el portaelectrodos

(holder)

Cuando la conexión se hace tal como se

muestra en la figura, indica que se estará

trabajando en forma correcta, es decir, se tiene

un circuito con Polaridad Normal; siguiendo

la trayectoria de los electrones que siempre se

desplazarán de negativo a positivo, la sigla

inglesa es DCSP.

Por el contrario, cuando el electrodo se

conecta al positivo, se dice polaridad inversa.

Se denomina así, porque el flujo de electrones

llega al electrodo realizando un circuito

inverso al efecto Edison de la

corriente.

Geometría

Las soldaduras pueden ser preparadas

geométricamente de muchas maneras

diferentes.

Los cinco tipos básicos de juntas de

soldadura son:

La junta a tope (ranura cuadrada),

La junta en traslape o de regazo,

La junta de esquina,

La junta de borde, y

La junta-T (filete).

Existen otras variaciones, como por ejemplo

la preparación de juntas doble-V,

caracterizadas por las dos piezas de material

que se biselan hasta la mitad de su altura por

ambos lados. La preparación de juntas con

chaflán en U sencilla o doble, son también

bastante comunes. Las juntas de traslape

también son muy empleadas, cuando lo

amerite el diseño, su geometría o su espesor.

A menudo, ciertos procesos de soldadura usan

exclusivamente o casi exclusivamente diseños

de junta particulares. Por ejemplo, la

soldadura de punto o de resistencia, la

soldadura de rayo láser, y la soldadura de rayo

de electrones son realizadas más

frecuentemente con juntas de traslape. Sin

embargo, algunos métodos de soldadura,

como la soldadura por arco con electrodo

revestido, son extremadamente versátiles y

pueden soldar virtualmente cualquier tipo de

junta. Adicionalmente, algunos procesos

pueden ser usados para hacer soldaduras

multipasos, en las que se permite enfriar una

soldadura, y entonces otra soldadura es

realizada encima de la primera. Esto permite,

por ejemplo, la soldadura de secciones



gruesas dispuestas en una preparación de junta

solo-V.

Simbología

Es una forma de entendimiento abstracto entre

el departamento de Ingeniería o diseño y el

soldador u operario de soldadura. Se usa un

sistema completo de símbolos para describir

el tipo de soldadura, su tamaño, proceso y

acabado. El sistema completo de símbolos se

da en un estándar publicado por American

National Standards Institute (ANSI) y la

AWS, ANSI/AWS A2.4, símbolos para la

soldadura y ensayos no destructivos.

La estructura del símbolo de la soldadura

La línea horizontal llamada línea de

referencia, es la base en la cual se anclan el

resto de símbolos de la soldadura. Las

especificaciones para hacer la soldadura se

encadenan en la parte de atrás o sea en la cola,

y algunas otras instrucciones irán a lo largo de

la línea de referencia. Una flecha conecta la

línea de referencia con el empalme que debe

ser soldado. En el ejemplo de arriba, la flecha

sale del extremo derecho de la línea de

referencia y se dirige hacia abajo y a la

derecha, pero se permiten muchas otras

combinaciones:

= Profundidad de preparación y profundidad

de penetración, para el caso de biseles o ranuras.

x = Longitud de la pierna (altura x base). Si sólo

aparece un número al lado izquierdo del filete, indica

igual dimensión para ambas piernas.

= Longitud del depósito

= Distancia entre centros de los depósitos

(paso)

= R Separación de raíz / profundidad de

llenado para soldadura de tapón

= Angulo del surco, ranura o chaflán

= Símbolo del contorno.

= Acabado superficial

= Cola, Espacio para ubicar especificaciones,

procesos u otras referencias

= Flecha, indica el lugar de ejecución de la

soldadura

= Símbolo de soldar todo alrededor ()

= La banderita indica que la soldadura se

debe ejecutar en el sitio de montaje.

Nótese que estos dos últimos símbolos

siempre se colocarán en la intersección de la

Línea de referencia y la flecha

De izquierda a derecha y de arriba a abajo

se tiene: 5F: Soldar todo alrededor Tubo cuadrado al Flange

Biselar a 40º en V. Obligatoriedad al miembro

de la derecha y al lado que indica la flecha.

Biselar a 40º en J, a una profundidad de ¾”;

obligatoriedad al miembro de la derecha.

Doble Chaflán en V, o Chaflán en X, con 60º y

separación de partes a 1/8”

Doble Chaflán en V, o Chaflán en X, con 60º y

separación de partes a 1/8”.

Chaflán en V, por el lado que indica la flecha,

con penetración completa (fusión continua) más un

refuerzo visible en la raíz, para soldaduras efectuadas

desde un solo lado.



Unión a escuadra con separación estipulada

Unión en Angulo interior (filete) con 1/4 “ de

pierna, al otro lado de donde indica la flecha, con 2” de

longitud y paso de 4”, es decir dejando un espacio de

2” entre cada depósito.

Soldadura de Tapón donde se perfora

únicamente el miembro superior, Cantidad 3, Ø=7/8”,

separación 3”

Tapón alargado para hacer el traslape, ancho =

1”, longitud 3-1/2”, paso 5 o distancia entre centros de

las dos ranuras alargadas, profundidad 5/8”,

Probeta de “Junta a tope con bisel”, para

calificar soldadores según la AWS D1.1-

2008 “Structural Welding Code – Steel”

De acuerdo a las especificaciones del código

AWS D1.1-2008 “Structural Welding Code –

Steel, en su sección 4 – parte C, podremos

ubicar todos los requerimientos de

preparación del cupón para la prueba

respectiva.

En primer lugar debemos saber qué espesor de

material base se va a emplear, para lo cual se

debe revisar la tabla 4.2 del código. Tomemos

como ejemplo los dos espesores más usados

en las pruebas, de 10mm (que califica al

soldador para soldar espesores hasta 20mm) y

de 25mm (que califica al soldador para soldar

espesores ilimitados):

Diseño de junta del cupón:

Ángulo del chaflán total: α = 60°

Separación en la raíz: R = 3,2mm (1/8”)

Sin material de respaldo (backing)

Dimensiones mínimas del cupón A = 150mm (6”)

B = 180mm (7”) e = 10mm (3/8”)

Consideraciones a tener en cuenta:

Hay juntas similares a esta, que llevan

Backing es decir platina o material de

respaldo y su separación de raíz debe ser de 6

mm (1/4”), en este caso, la junta usada está

precalificada por el código. Para el caso del

proceso de soldadura SMAW la identificación

de la junta es B-U2a.

1. Las tolerancias en la junta se pueden ver

dentro del código en su sección 3 en los

diseños de junta antes mencionado.

2. En toda homologación de soldador se debe

contar con un procedimiento de soldadura

(WPS) previamente calificado, es decir,

respaldado por un registro de calificación

(PQR), o un procedimiento de soldadura

precalificado.

El código AWS D1.1 permite utilizar

procedimientos precalificados, siempre y

cuando se ajusten a la sección 3 del código.

Técnicas Recomendadas para realizar una

junta a tope 3G.

Sin menoscabar toda la habilidad y

experiencia que tenga cada persona para

ejecutar una junta de este tipo, nos permitimos

sugerir que el pase de raíz siempre se haga

con electrodo celulósico con un diámetro

proporcional a la cara de la raíz (talón u

hombro) y que pueda oscilar dentro del

intersticio o separación de las dos piezas a

unir, la polaridad adecuada para el ejercicio es

mejor inversa, ya que se trata de una



progresión ascendente y tal como se muestra

en la siguiente figura

Las flechas arqueadas le muestran cómo debe

oscilar el extremo del electrodo el cual debe

retirarse momentáneamente para permitir la

solidificación del cráter y para que al volver a

este, se pueda ir edificando milímetro a

milímetro el depósito inicial. A este tipo de

movimiento se le conoce con el nombre de

látigo, en nuestro concepto se debería llamar

movimiento de pincel, ya que su cadencia va

permitiendo plasmar nuestra obra de arte

sobre ese lienzo vertical. Preste atención a la

altura del arco, porque de ella depende el

calentamiento de los bordes y el control del

agujero de llave (keyhole) que nos va

indicando el avance correcto.

Técnicas Recomendadas para realizar una

junta a tope 2G.

Al igual que en la junta anterior, para esta

posición (horizontal) el fondeo se puede

realizar tanto con el electrodo positivo

aplicando el movimiento intermitente o si se

tiene un pulso más adiestrado y fino, se puede

conectar al polo negativo de la máquina para

realizar la técnica de arrastre y obtener un

terminado de mejor aspecto.

Calidad

Muy a menudo, la medida principal usada

para juzgar la calidad de una soldadura es su

fortaleza y la fortaleza del material alrededor

de ella. Muchos factores distintos influyen en

esto, incluyendo el método de soldadura, la

cantidad y la concentración de la entrada de

calor, el material base, el material de relleno,

el material fundente, el diseño del empalme, y

las interacciones entre todos estos factores.

Para probar la calidad de una soldadura se

usan tanto ensayos no destructivos como

ensayos destructivos, para verificar que las

soldaduras están libres de defectos, tienen

niveles aceptables de tensiones y distorsión

residuales, y tienen propiedades aceptables de

zona afectada por el calor (HAZ). Existen

códigos y especificaciones de soldadura para

guiar a los soldadores en técnicas apropiadas

de soldadura y en cómo juzgar la calidad

éstas.

Zona afectada térmicamente

El área azul resulta de la oxidación en una

temperatura correspondiente a 316 ºC. Esto es



una manera precisa de identificar la

temperatura, pero no representa el ancho de la

Zona Afectada Térmicamente (ZAT). La ZAT

es el área estrecha que rodea inmediatamente

el metal base soldado.

La sección cruzada de una junta de extremo

soldado, con el gris más oscuro representa la

zona de la soldadura o zona de fusión más

específicamente, ésta es donde el metal de

aporte fue puesto durante el proceso, el gris

medio la zona afectada por el calor ZAT, y el

gris más claro el material base.

Después de soldar, un número de distintas

regiones pueden ser identificadas en el área de

la soldadura. Las propiedades de la zona de

fusión dependen primeramente del metal de

aporte usado, y su compatibilidad con el

material base. Esta sección se rodea por la

Zona Afectada por el Calor, el área que tuvo

su microestructura y propiedades que ahora

han sido alteradas por la soldadura. Estas

propiedades dependen del comportamiento del

material base cuando está sujeto al calor. El

metal en esta área es con frecuencia más débil

que el material base y la zona de fusión, y es

también donde son encontradas las tensiones

residuales.

Dependiendo de los materiales usados y la

entrada de calor del proceso de soldadura

usado, la zona afectada térmicamente (ZAT)

puede variar en tamaño y dureza. La

difusividad térmica del material base es muy

importante - si la difusividad es alta, la

velocidad de enfriamiento del material es alta

y la ZAT es relativamente pequeña.

Inversamente, una difusividad baja conduce a

un enfriamiento más lento y a una ZAT más

grande. La cantidad de calor inyectada por el

proceso de soldadura también desempeña un

papel importante, pues los procesos como la

soldadura oxiacetilénica tienen una entrada de

calor no concentrado y aumentan el tamaño de

la zona afectada. Los procesos como la

soldadura por rayo láser tienen una cantidad

altamente concentrada y limitada de calor,

resultando una ZAT pequeña. La soldadura de

arco cae entre estos dos extremos, con los

procesos individuales variando algo en

entrada de calor. Para calcular el calor para

los procedimientos de soldadura de arco,

puede ser usada la siguiente fórmula:

en donde,

Q = entrada de calor (kJ/mm),

I = corriente (A), y

V = voltaje (V),

S = velocidad de la soldadura (mm/min)

El rendimiento depende del proceso de

soldadura usado, con la soldadura de arco de

metal revestido teniendo un valor de 0,75, la

soldadura por arco metálico con gas y la

soldadura de arco sumergido, 0,9, y la

soldadura de arco de gas tungsteno, 0,8.

Distorsión y agrietamiento

Los métodos de soldadura que implican

derretir el metal en el sitio del empalme son

necesariamente propensos a la contracción a

medida que el metal calentado se enfría. A su

vez, la contracción puede introducir tensiones

residuales y tanto distorsión longitudinal

como rotatoria.

La distorsión puede plantear un problema

importante, puesto que el producto final no

tiene la forma deseada. Para aliviar la

distorsión rotatoria, las piezas de trabajo

pueden ser compensadas, de modo que la

soldadura dé lugar a una pieza correctamente

formada. Otros métodos de limitar la

distorsión, como afianzar en el lugar las

piezas de trabajo con abrazaderas, causa la

acumulación de la tensión residual en la zona



afectada térmicamente del material base. Estas

tensiones pueden reducir la fuerza del material

base, y pueden conducir a la falla catastrófica

por agrietamiento en frío. Este tipo de falla

está limitado a los aceros, y está asociado a la

formación de martensita mientras que la

soldadura se enfría. El agrietamiento ocurre

en la ZAT del material base. Para reducir la

cantidad de distorsión y estrés residual, la

cantidad de entrada de calor debe ser limitada,

y la secuencia de soldadura usada no debe ser

de un extremo directamente al otro, sino algo

en segmentos. El otro tipo de agrietamiento,

es el agrietamiento en caliente o

agrietamiento de solidificación, puede ocurrir

en todos los metales, y sucede en la zona de

fusión de la soldadura. Para disminuir la

probabilidad de este tipo de agrietamiento,

debe ser evitado el exceso de material

restringido, y debe ser usado un material de

aporte apropiado.

Soldabilidad

La calidad de una soldadura también es

dependiente de la combinación de los

materiales usados para el material base y el

material de relleno. No todos los metales son

adecuados para la soldadura, y no todos los

metales de relleno trabajan bien con

materiales base aceptables.

Aceros

La soldabilidad de aceros es inversamente

proporcional a una propiedad conocida como

la templabilidad del acero, que mide la

probabilidad de formar la martensita durante

el tratamiento de soldadura o calor. La

templabilidad del acero depende de su

composición química, con mayores cantidades

de carbono y de otros elementos de aleación

resultando en mayor templabilidad y por lo

tanto una soldabilidad menor. Para poder

juzgar las aleaciones compuestas de muchos

materiales distintos, se usa una medida

conocida como el contenido equivalente de

carbono para comparar las soldabilidades

relativas de diferentes aleaciones comparando

sus propiedades a un acero al carbono simple.

El efecto sobre la soldabilidad de elementos

como el cromo y el vanadio, mientras que no

es tan grande como la del carbono, es por

ejemplo más significativa que la del cobre y el

níquel. A medida que se eleva el contenido

equivalente de carbono, la soldabilidad de la

aleación decrece. La desventaja de usar

simple carbono y los aceros de baja aleación

es su menor resistencia - hay una

compensación entre la resistencia del material

y la soldabilidad. Los aceros de alta

resistencia y baja aleación fueron

desarrollados especialmente para los usos en

la soldadura durante los años 1970, y estos

materiales, generalmente fáciles de soldar

tienen buena resistencia, haciéndolos ideales

para muchas aplicaciones de soldadura.

Debido a su alto contenido de cromo, los

aceros inoxidables tienden a comportarse de

una manera diferente a otros aceros con

respecto a la soldabilidad. Los grados

austeníticos de los aceros inoxidables tienden

a ser más soldables, pero son especialmente

susceptibles a la distorsión debido a su alto

coeficiente de expansión térmica. Algunas

aleaciones de este tipo son propensas a

agrietarse y también a tener una reducida

resistencia a la corrosión. Si no está

controlada la cantidad de ferrita en la

soldadura es posible el agrietamiento caliente.

Para aliviar el problema, se usa un electrodo

que deposita un metal de soldadura que

contiene una cantidad pequeña de ferrita.

Otros tipos de aceros inoxidables, tales como

los aceros inoxidables ferríticos y

martensíticos, no son fácilmente soldables, y a

menudo deben ser precalentados y soldados

con electrodos especiales.

Designación de los aceros (SAE - AISI) El instituto americano del hierro y el acero

(ANSI) y la sociedad de ingenieros

automotrices (SAE) clasifican e identifican

los aceros mediante un prefijo y cuatro o

cinco dígitos.

El primer digito indica el tipo de acero, el

segundo indica la cantidad aproximada de

elemento de aleación. Los últimos dos o tres



dígitos indican el contenido de carbono en

centésimas por ciento.

Si el primer digito es:

1: es un acero al Carbono

2: es un acero al Níquel

3: es un acero al Cromo-Níquel

4: es un acero al Molibdeno, etc.

Ej.: un acero 2335

Es un acero al Ni, con un 3,5% de Ni y un

0.35% de carbono, en donde:

Prefijos utilizados por AISI:

El Instituto Americano del Hierro y el Acero,

emplea un prefijo para indicar el proceso de

elaboración del acero:

A – acero aleado Martin Siemens

B – acero al carbono Bessemer ácido

C – acero al carbono Martin Siemens básico

D – acero al carbono Martin Siemens ácido

E – acero al C Aleado en horno eléctrico

Designación básica de los aceros

Tipo de acero Serie

Aceros al carbono 1XXX

De construcción 10XX

Fácil mecanizado (azufre) 11XX

Fácil mecanizado (azufre fosforo) 12XX

Aceros al manganeso 13XX

Alto C de manganeso 15XX

Aceros al níquel 2XXX

3.50 % níquel 23XX

5.00 % níquel 25XX

Aceros al cromo níquel 3XXX

1.25 % Ni 0.60 % Cr 31XX

1.75 % Ni 1.00 % Cr 32XX

3.5 % Ni 1.5 % Cr 33xx

Con 3.00% 0.80% de Cr 34XX

Aceros resistentes a la corrosión y

el calor

30XXX

Aceros al molibdeno 4XXX

Carbono – con 0.25% Mo 40XX

0.9% Cromo – 0.29%molibdeno 41XX

0.8% Cr – 1.8% Ni - 0.5% Mo 43XX

Aceros al Níquel - Molibdeno 46XX-48XX

Aceros al cromo 5XXX

Bajo contenido de cromo (0.9%) 51XX

Medio contenido de cromo 52XX

Resistentes a corrosión y al calor 51XXX

Aceros al cromo vanadio 6XXX

Con 0.9% Cr - 0.15% V 61XX

Aceros al tungsteno 7XXX

Aceros al Cr – Ni - Mo 86XX - 87XX

Aceros al manganeso silicio 92XX

Aceros al Ni – Cr – Mo 93XX

Aceros al Mn-Ni-Cr-Mo 94XX

Aceros al Ni-Cr-Mo 97XX

Aceros al Ni-Cr-Mo 98XX

Aceros con Boro, mín. 0.0005 % B. XXBXX

Seguridad

La soldadura sin las precauciones apropiadas

puede ser una práctica peligrosa y dañina para

la salud. Sin embargo, con el uso de la nueva

tecnología y la protección apropiada, los

riesgos de lesión o muerte asociados a la

soldadura pueden ser prácticamente

eliminados. El riesgo de quemaduras o

electrocución es significativo debido a que

muchos procedimientos comunes de soldadura

implican un arco eléctrico o flama abiertos.

Para prevenirlas, las personas que sueldan

deben utilizar ropa de protección, como

calzado homologado, guantes de cuero

gruesos y chaquetas protectoras de mangas

largas para evitar la exposición a las chispas,

el calor y las posibles llamas. Además, la

exposición al brillo del área de la soldadura

E – 2 3 3 5 % CARBON XX/100 Aquí, sería 0,35% C

3,5 % de Ni

Horno Eléctrico

ACERO AL NIQUEL



produce una lesión llamada ojo de arco

(queratitis) por efecto de la luz ultravioleta

que inflama la córnea y puede quemar las

retinas. Las gafas protectoras y los cascos y

caretas de soldar con filtros de cristal oscuro

se usan para prevenir esta exposición, y en

años recientes se han comercializado nuevos

modelos de cascos en los que el filtro de

cristal es transparente y permite ver el área de

trabajo cuando no hay radiación UV, pero se

auto oscurece en cuanto esta se produce al

iniciarse la soldadura. Para proteger a los

espectadores, la ley de seguridad en el trabajo

exige que se utilicen mamparas o cortinas

translúcidas que rodeen el área de soldadura.

Estas cortinas, hechas de una película plástica

de cloruro de polivinilo, protegen a los

trabajadores cercanos de la exposición a la luz

UV del arco eléctrico, pero no deben ser

usadas para reemplazar el filtro de cristal

usado en los cascos y caretas del soldador.

A menudo, los soldadores también se exponen

a gases peligrosos y a partículas finas

suspendidas en el aire. Los procesos como la

soldadura por arco de núcleo fundente y la

soldadura por arco metálico blindado

producen humo que contiene partículas de

varios tipos de óxidos, que en algunos casos

pueden producir cuadros médicos como la

llamada fiebre del vapor metálico. El tamaño

de las partículas en cuestión influye en la

toxicidad de los vapores, pues las partículas

más pequeñas presentan un peligro mayor.

Además, muchos procesos producen vapores

y varios gases, comúnmente dióxido de

carbono, ozono y metales pesados, que

pueden ser peligrosos sin la ventilación y la

protección apropiados. Para este tipo de

trabajos, se suele llevar mascarilla para

partículas de clasificación FFP3, o bien

mascarilla para soldadura. Debido al uso de

gases comprimidos y llamas, en muchos

procesos de soldadura se plantea un riesgo de

explosión y fuego. Algunas precauciones

comunes incluyen la limitación de la cantidad

de oxígeno en el aire y mantener los

materiales combustibles lejos del lugar de

trabajo.

La seguridad en la soldadura

Según ANSI Z49.1 (NTC 4066), las medidas

de seguridad necesarias para trabajar con

soldadura con arco son las siguientes.

Recomendaciones generales sobre

soldadura con 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 (polvo químico seco) 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.

Equipo/Elementos de Protección Personal

(EPP)

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 de bota larga,

acompañados con zapatos o botas aislantes

que cubran completamente la piel.

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

mojados.

Los peligros relacionados con la soldadura

suponen una combinación poco habitual de

riesgos contra la salud y la seguridad. Por su

propia naturaleza, la soldadura produce humos

y ruido, emite radiación, hace uso de

electricidad o gases y puede provocar

quemaduras, descargas eléctricas, incendios y

explosiones.

Algunos peligros son comunes tanto a la

soldadura por arco eléctrico como a la

realizada con gas y oxígeno. Si trabaja en

labores de soldadura, o cerca de ellas, observe

las siguientes precauciones generales de

seguridad:

Suelde solamente en las áreas

designadas.

Utilice solamente equipos de soldadura

en los que haya sido capacitado.

Sepa qué sustancia es la que está

soldando y si ésta tiene o no revestimiento.

Lleve puesta ropa de protección para

cubrir todas las partes expuestas del cuerpo

que podrían recibir chispas, salpicaduras

calientes y radiación.

La ropa de protección debe estar seca

y no tener agujeros, grasa, aceite ni ninguna

otra sustancia inflamable.

Lleve puestos guantes incombustibles,

un delantal de cuero o asbesto, y zapatos altos

para protegerse bien de las chispas y

salpicaduras calientes.

Lleve puesto un casco hermético

específicamente diseñado para soldadura,

dotado de placas de filtración para protegerse

de los rayos infrarrojos, ultravioleta y de la

radiación visible.

Nunca dirija la mirada a los destellos

producidos, ni siquiera por un instante.

Mantenga la cabeza alejada de la

estela, manteniéndose detrás y a un lado del

material que esté soldando.

Haga uso del casco y sitúe la cabeza

correctamente para minimizar la inhalación de

humos en su zona de respiración.

Asegúrese de que exista una buena

ventilación por aspiración local para mantener

limpio el aire de su zona de respiración.

No suelde en un espacio reducido sin

ventilación adecuada y sin un respirador

aprobado por NIOSH.

No suelde en áreas húmedas, no lleve

puesta ropa húmeda o mojada ni suelde con

las manos mojadas.

No suelde en contenedores que hayan

almacenado materiales combustibles ni en

bidones, barriles o tanques hasta que se hayan

tomado las medidas de seguridad adecuadas

para evitar explosiones.

Si trabajan otras personas en el área,

asegúrese de que hayan sido avisadas y estén

protegidas contra los arcos, humos, chispas y

otros peligros relacionados con la soldadura.

No se enrolle el cable del electrodo

alrededor del cuerpo.

Aterrice el equipo de soldadura con la

conexión de masa o de tierra y el metal que

esté soldando.

Observe si las mangueras de gas tienen

escapes, usando para ello un gas inerte o una

mezcla jabonosa.

Revise las inmediaciones antes de

empezar a soldar para asegurarse de que no

haya ningún material inflamable ni

disolventes desgrasantes.

Vigile el área durante y después de la

soldadura para asegurarse de que no haya



lumbres, escorias calientes ni chispas

encendidas que podrían causar un incendio.

Localice el extinguidor de incendios

más próximo antes de empezar a soldar.

Deposite todos los residuos y

despuntes de electrodo en un recipiente de

desechos adecuado para evitar incendios y

humos tóxicos.

Si tiene alguna pregunta acerca de los

aspectos de salud y seguridad relacionados

con la soldadura, hable con su supervisor

Costos y tendencias

Como un proceso industrial, el costo de la soldadura

juega un papel crucial en las decisiones de la

producción. Muchas variables diferentes afectan el

costo total, incluyendo el costo del equipo, el costo de

la mano de obra, el costo del material, y el costo de la

energía eléctrica. Dependiendo del proceso, el costo del

equipo puede variar, desde barato para métodos como

la soldadura de arco de metal blindado y la soldadura

de oxicombustible, a extremadamente costoso para

métodos como la soldadura de rayo láser y la soldadura

de haz de electrones. Debido a su alto costo, éstas son

solamente usadas en operaciones de alta producción.

Similarmente, debido a que la automatización y los

robots aumentan los costos del equipo, solamente son

implementados cuando es necesaria la alta producción.

El costo de la mano de obra depende de la velocidad de

deposición (la velocidad de soldadura), del salario por

hora y del tiempo total de operación, incluyendo el

tiempo de soldar y del manejo de la pieza. El costo de

los materiales incluye el costo del material base y de

relleno y el costo de los gases de protección.

Finalmente, el costo de la energía depende del tiempo

del arco y el consumo de energía de la soldadura.

Para los métodos manuales de soldadura, los costos de

trabajo generalmente son la vasta mayoría del costo

total. Como resultado, muchas medidas de ahorro de

costo se enfocan en la reducción al mínimo del tiempo

de operación. Para hacer esto, pueden seleccionarse

procedimientos de soldadura con altas velocidades de

deposición y los parámetros de soldadura pueden

ajustarse para aumentar la velocidad de la soldadura. La

mecanización y la automatización son frecuentemente

implementadas para reducir los costos de trabajo, pero

con a menudo ésta aumenta el costo de equipo y crea

tiempo adicional de disposición. Los costos de los

materiales tienden a incrementarse cuando son

necesarias propiedades especiales y los costos de la

energía normalmente no suman más que un porcentaje

del costo total de la soldadura.

En años recientes, para reducir al mínimo los costos de

trabajo en la manufactura de alta producción, la

soldadura industrial se ha vuelto cada vez más

automatizada, sobre todo con el uso de robots en la

soldadura de punto de resistencia (especialmente en la

industria del automóvil) y en la soldadura de arco. En la

soldadura robotizada, unos dispositivos mecánicos

sostienen el material y realizan la soldadura, y al

principio, la soldadura de punto fue su uso más común.

Pero la soldadura de arco robótica ha incrementado su

popularidad a medida que la tecnología ha avanzado.

Otras áreas clave de investigación y desarrollo incluyen

la soldadura de materiales distintos (como por ejemplo,

acero y aluminio) y los nuevos procesos de soldadura.

Además, se desea progresar en que métodos

especializados como la soldadura de rayo láser sean

prácticos para más aplicaciones, por ejemplo en las

industrias aeroespaciales y del automóvil. Los

investigadores también tienen la esperanza de entender

mejor las frecuentes propiedades impredecibles de las

soldaduras, especialmente la microestructura, las

tensiones residuales y la tendencia de una soldadura a

agrietarse o deformarse.

Especificaciones de soldadura

American Society of Mechanical Engineers -

Boiler and Pressure Vessel Code - Section IX

American Welding Society – Structural

Welding Code

American Welding Society – Bridge Welding

Code

American Welding Society (AWS) D1.1

Código de Soldadura Estructural - Acero

Soldadura de tuberías - American Petroleum

Institute (API) Código 1104

Soldadura de recipientes a presión y calderas -

ASME Sección IX

Páginas consultadas: http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura

• Manual de Soldadura EXSA-OERLIKON Edición 1 995.

• ASM-HANDBOOK Welding Brazing and Soldering.

• Filler Metal Specifications American Welding Society.

• Welding Handbook.

American Welding Society.

• Handbuck Schwi Bzusatzwerkstoffe.

Técnica y práctica de la soldadura

Escrito por Joseph W. Giachino,William Weeks

http://www.millerwelds.com/

http://soldando.blogspot.com/

NOTAS

http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura#Historia

http://www.millerwelds.com/

http://soldando.blogspot.com/

resumen smaw

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