2.4 MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS EN LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Accesorios universales

El equipo básico necesario para el proceso de soldadura por arco eléctrico consta de los siguientes elementos:

  • fuente de corriente;
  • cables;
  • pistola o pinza porta-electrodo;
  • pinza de masa
  • elementos de seguridad (careta, guantes y mandril).

Adicionalmente a lo anterior también se suelen emplear los siguientes útiles:

  • cepillo de alambres;
  • piquetas para eliminar la escoria una vez solidificado el cordón, dado que si no se elimina correctamente puede crear corrosión;
  • galgas de calibración para medir profundidad y sobre-espesores del cordón.

Pinza porta-electrodo:

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La pinza porta electrodos está diseñada ofreciendo un diseño compacto y ligero. En la zona de la empuñadura suele presentarse estrías para proporcionar un menor calentamiento que se transmite al operario.

Pinzas de masa

Pinza masa


Se debe cuidar que la conexión de la pinza de masa a la pieza quede solidaria para evitar que se produzcan chisporroteos en el punto de conexión, además que sea de una calidad buena para que se produzca el circuito eléctrico correctamente.
Es muy importante que el trenzado de cobre sea robusto y no presente cortes o mermas en la sección.
Existen también pinzas de masa con tornillo que se emplean para soportar grandes amperajes.

Mesas de soldadura

Banco soldadura liso

A menos que el equipo de soldadura que compremos esté destinado exclusivamente a realizar trabajos en campo, necesitaremos una buena mesa de soldadura en donde apoyar y sujetar las piezas.

Existen distintos tipos de mesa de soldadura: lisas, cribadas, inclinables, ranuradas (para colocar dados o tuercas T según norma DIN 508), etcétera. Lo importante es que la superficie de trabajo sea metálica, que permita instalar al menos una morsa y que posea un área libre en donde instalar la pinza de masa del equipo de soldar (si se realizará soldadura eléctrica)

Guantes

Guantes de descarne, utilizados en soldadura.

Tan importante como la careta de soldadura lo es el guante. Este nos protege principalmente contra cualquier escoria caliente que pueda salpicar, y contra el calor producido por la antorcha o el electrodo.

Delantales

Delantal de cuero de descarne.

También es importante proteger la zona delantera del cuerpo ante salpicaduras; el delantal permite hacerlo y, al mismo tiempo, ofrecer bolsillos delanteros en donde guardar temporalmente alguna herramienta necesaria para la operación posterior o anterior a la soldadura.

Herramientas de complemento de soldadura

Lima

Limas planas. De izquierda a derecha: lima fina, lima media, lima gruesa o bastarda.

Limas planas. De izquierda a derecha: lima fina, lima media, lima gruesa o bastarda.

La lima es otro de los accesorios para el soldador que no puede faltar en la mesa de trabajo. Permite desbastar y ajustar las medidas en forma manual, quitar rebarbas, matar cantos y muchas otras operaciones.

Existen limas planas, de media caña, redondas, triangulares, bastardas, medias, finas y muchas otras. En general bastará con contar con una lima bastarda, una media y otra fina, más una lima media caña.

Martillo

Martillo de bola.

El martillo permite retirar la escoria en las soldaduras de arco manual. Si se tiene un martillo de bola es posible también repujar hasta cierto punto el borde de las chapas en la etapa previa a la soldadura.

Cepillo metálico o carda

Cepillo metálico o carda

Cepillo metálico o carda

Este cepillo se utiliza para remover las partículas metáLicas de la lima, pero también se puede utilizar para quitar los restos de escoria de los metales.

Perfiles Metálicos Comerciales

Los aceros llegan generalmente al comercio en formas normalizadas. Las siderurgias suministran los metales en la mayoría de los casos en forma de planchas, barras redondas, cuadradas, etc.

¿Qué son los soldadores eléctricos?

Los soldadores eléctricos también conocidos como soldadura de resistencia, estos equipos convierten la energía eléctrica en calor provocando la fusión de los materiales con los que estamos trabajando.

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Los soldadores eléctricos tienen 3 clasificaciones:

  • Eléctricos por arco: Muy utilizados por su coste reducido, fácil utilización y la posibilidad de soldar un amplio abanico de metales. 
  • Eléctricos por temperatura: Este equipo produce un calor localizado e intenso, alcanzado temperaturas de 3.500ºC.
  • Eléctricos por resistencia: Este tipo de equipos tiene como ventaja que el calor que genera logra atravesar “la resistencia” que es el material que se coloca en la zona a unir. 

Partes de una máquina de soldar y sus características: Soldador eléctrico

Es muy importante conocer las partes de una máquina de soldar y sus características antes de trabajar con ella y no olvidar de tomar las medidas de seguridad correspondientes, dicho esto ¡Vamos a ello!

  1. Máquina para soldar: Es el conjunto de componentes que suministra la energía para el proyecto de soldadura, siendo la parte más importante del soldador eléctrico.
  2. Cable de tierra: Donde se encuentra el electrodo se conecta la pieza mediante dicho cable.
  3. Cable porta electrodo: Desde el bobinado sale este cable, dirección hacia la pieza.
  4. Porta electrodo: Es el lugar donde se encuentra el electrodo a utilizar en el trabajo de soldadura. 
  5. Electrodo: También conocido como varilla y es el elemento con el que realizamos la soldadura.
  6. Cable que conecta la toma de corriente: Es el cable que hace que funcione el soldador eléctrico y se conecta a la corriente. 
  7. Amperaje (Manija para su regulación): Con esta manija de regular el amperaje que se desea teniendo en cuenta las características del trabajo de soldadura. 
  8. Botón On/Off: Para apagar y encender el paso de corriente.
  9. Botón de alto/bajo voltaje: Con él se regula el voltaje y la graduación mediante una manija.
  10. Cable porta electrodo y bornes de conexión de cables de tierra: Con este cable se une la pieza con el bobinado.
  11. Seguro del soldador eléctrico: Con esta pieza se asegura el electrodo. 

Si vas a comprar uno o más grupos para soldar, estas sugerencias para saber cómo elegir un equipo de soldadura pueden servirte de ayuda.

El equipo de soldadura es una herramienta indispensable en el proceso de soldadura, el cual consiste en provocar la fusión de dos o más materiales (metálicos o termoplásticos), mediante la aplicación conveniente de calor o presión, y la adición de un material de aporte para obtener una unión en las piezas más fuertes y resistentes. Con el fin de prevenir riesgos, su manipulación requiere conocimientos específicos de la máquina, en sus controles y electricidad, así como el uso de elementos de protección personal adecuados.

Hay diversos tipos de soldadura, una de las más desarrolladas y ampliamente utilizada en la industria, es la soldadura por arco eléctrico. Ésta, consiste en la formación de un arco eléctrico (fuente de calor) entre las partes a soldar, un electrodo metálico y el material base; el cual proporciona calor intenso y derrite los materiales en el punto de la soldadura. Según el grado de mecanización del proceso, hay soldaduras por arco manual, semiautomática y automática.

La soldadura por arco es popular por su bajo costo y comprende diversos procesos: soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW), soldadura de arco con gas tungsteno (GTAW o TIG), soldadura de arco sumergido (SAW), soldadura de arco con gas de protección (GMAW o MIG/MAG), soldadura   de hilo continuo protegido con gas (MIG/MAG) y soldadura de hilo tubular con protección y sin protección (FCAW).

¿Cómo elegir un equipo de soldadura por arco?

El desarrollo en el mercado de las máquinas y equipos para soldar, permite variedad y mejoras tecnológicas, que procuran la seguridad del usuario, la portabilidad, productividad y acabados más limpios de soldadura. Para elegirlo, se deben tener en cuenta los procesos de soldadura que se desean ejecutar, su disponibilidad de corriente, portabilidad, amperajes y ciclos de trabajo.

Estas máquinas generan un arco eléctrico entre la pieza a soldar y el electrodo. Básicamente constan de botón de encendido y apagado, regulador de amperaje, carcasa con pintura antichispas, pinza portaelectrodo, pinza maza, cables de alimentación y fuente de energía (la cual transforma la energía de la red de alimentación, con un voltaje e intensidad adecuados para soldar); y pueden trabajar en corriente alterna (CA o AC), en corriente continua (CC o DC), o ambas.

La Corriente Alterna AC, varía constantemente su polaridad, genera un cordón de soldadura más inestable y limita en el uso de diferentes tipos de electrodos; mientras que la de Corriente Continua DC, fluye en la misma dirección: del polo negativo al positivo, lo que garantiza una mejor calidad en la soldadura y da la posibilidad de utilizar variedad de electrodos.

Conoce algunos equipos de soldadura según su fuente de corriente o energía:

1- Equipo de soldadura tipo transformador de corriente alterna CA:

Modifica la corriente eléctrica, bajando la tensión e intensidad de la red de alimentación de bajo voltaje y alto amperaje, seguros para soldar. Este tipo de máquina es más económica, pero es más pesada, ofrece menor amperaje y mayor consumo de energía. Además, solo suministra corriente alterna, lo cual la limita en los procesos de soldadura.

Se utiliza para soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW.)

2 – Equipo de soldadura tipo transformador – rectificador AC/DC:

Para proteger los cables de alimentación, está conformado por un transformador que cambia la tensión e intensidad de la corriente para soldar; y por un rectificador de silicio, que permite que la energía fluya en un único sentido, es decir, convierte la corriente alterna en corriente continua.

Puede utilizarse en procesos de soldadura de arco con gas tungsteno GTAW o TIG y en soldadura por arco con electrodo revestido de todos los tipos SMAW.

3- Equipo de soldadura tipo generador de  AC/DC:

Modifica la corriente generada a una corriente de bajo voltaje y alto amperaje, adecuados para soldar.

Son ampliamente utilizados en la industria, tienen un costo más elevado y permiten trabajar en exteriores y lugares donde no se cuenta con redes de corriente eléctrica pues ellos generan su propia corriente para soldadura.

Se dividen en máquinas accionadas por motor eléctrico, que convierten la energía eléctrica en mecánica y funcionan con batería; y las accionadas por motor a combustión, convierten la energía mecánica en eléctrica y funcionan con diésel, gasolina o gas propano.

Hay modelos tipo generador multipropósito, es decir, que se pueden usar en todos los procesos de soldadura por arco.

4- Equipo de soldadura tipo inversor DC:

Son los más fabricados en la actualidad. Estos no cuentan con un transformador – rectificador, sino con una placa electrónica que reduce la tensión de la fuente de alimentación y aumenta el amperaje para estabilizar el arco. Son ideales para iniciar en soldadura, ya que cuentan con sistema antiadherente, que funde el electrodo más rápido y no permite que se pegue.

Igualmente, suministran corriente continua DC, e invierten su polaridad. Se habla de polaridad directa, cuando el portaelectrodos se conecta en el polo negativo y la pinza maza en el positivo; y de polaridad inversa al poner el portaelectrodos en el polo positivo y la pinza maza en el negativo, ésta conserva más calor sobre el electrodo y da mayor estabilidad en el arco.

Hay modelos tipo inversos multipropósito, es decir, que se pueden usar en todos los procesos de soldadura por arco.

Antes de encender tu equipo de soldadura:

-Limpia y ordena la zona de trabajo.

– Verifica que las conexiones de los cables a la máquina no estén pelados o dañados.

– Asegúrate de que haya ventilación apropiada.

–  Mantén la máquina en un lugar seco.

–  Previene un incendio teniendo un extintor a la mano

–  Siempre coloca los electrodos con guantes y con la máquina apagada.

Finalmente, recuerda no exceder su ciclo de trabajo, el cual estipula el porcentaje que éste puede trabajar de manera continua en un período de 10 minutos, así:

Si una equipo de soldadura trabaja con 200 amperios y su porcentaje de servicio es de 60%, indica que está diseñado para trabajar de manera continua  con ese amperaje, durante 6 minutos y debe descansar 4 minutos.

¿Cómo elegir equipo de soldadura según las necesidades?

Lo primero que vamos a mostrarte es cómo elegir un equipo según las necesidades. Es importante saber el uso que se le va a dar para evaluar si es conveniente escoger uno sencillo o uno más complejo. Estas preguntas te ayudarán a determinar el apropiado:

¿Qué tipo de trabajos voy a realizar?

Si te vas a dedicar al metal, no cabe duda de que necesitarás un equipo con una cierta complejidad, capaz de trabajar bastante tiempo seguido sin calentarse y que permita utilizar potencias altas. Si solo se quiere para reparaciones puntuales o pequeños cordones, bastará con uno sencillo.

¿Dónde se van a realizar los trabajos?

Si las soldaduras se van a realizar en taller y con cierta frecuencia, puedes plantearte un equipo de soldadura por arco de buena marca.

¿Qué espesores voy a soldar?

No es lo mismo soldar chapas finas de acero inoxidable que chapas gruesas de acero al carbono. Para los cordones más precisos en materiales finos, podría utilizarse la TIG. Y para cordones y materiales más bastos, podría emplearse MIG, MAG o arco sumergido.

Elegir según las máquinas de soldadura

Las características y el funcionamiento de las máquinas de soldadura también son determinantes en el momento de elegir. Cada una funciona de una manera diferente y requiere de unos conocimientos y habilidades específicas. Estas son las más comunes:

MMA

Los equipos de soldadura MMA o soldadura por arco, son los indicados para iniciarse en la soldadura. La técnica es sencilla de aprender, siempre que se trate de cordones simples. Es la mejor opción para trabajos puntuales.

TIG

La soldadura TIG es una buena opción si se van a realizar trabajos de precisión en metales no muy gruesos. Es perfecta para el acero inoxidable, el aluminio y algunas aleaciones.

MIG / MAG

Es un tipo de soldadura muy cómoda y eficiente. Los equipos de MIG o MAG son los mismos, solo cambia el gas que se utiliza. Si se van a realizar soldaduras constantes, con grandes cordones y en grosores variables, esta es la máquina indicada.

SAW

Para cordones gruesos y constantes se puede utilizar la máquina SAW o de soldadura sumergida. La complejidad de la maquinaria, el sistema de fijación y el proceso, que sumerge el arco de soldadura en una especie de arena, hace que este equipo solo sea rentable en el caso de empresas dedicadas a la soldadura intensiva.

El Ciclo de Trabajo

El Ciclo de Trabajo está definido como el tiempo que una máquina de soldar puede trabajar de manera continua comparado con el tiempo que debe reposar considerando un período de 10 minutos.

El Ciclo de Trabajo se expresa en porcentaje.

EJEMPLO.

•Alimentación: 220 VCA

•Corriente de Salida: 100 amp

•Voltaje de Salida: 28 volts

•Ciclo de trabajo: 30%

En el ejemplo, si el Ciclo de Trabajo es del 30%, esto significa que la máquina puede soldar de manera continua y sin ninguna pausa, 3 minutos y por consiguiente, si esto es en referencia al período de 10 minutos, deberá dejar de soldar por 7 minutos.

3 min. (soldar)+ 7 min. (reposar)= 10 minutos

¿Por qué se necesita dejar reposar la máquina?

•Cuando se está soldando, los componentes internos se calientan por efecto de las altas corrientes que circulan por ellos pero como este calentamiento es un efecto que toma tiempo en elevar la temperatura de los componentes sensibles, podemos seguir soldando mientras la temperatura no llegue a valores que los puedan destruir.

•Los fabricantes aprovechan este tiempo para diseñar máquinas más económicas a costa de períodos de trabajo intermitentes de corta duración.

¿Qué significa “trabajo continuo”?

• La gran mayoría de los trabajos de soldadura son de este modo:

• Acomodar la piezas a soldar

• Puntear

• Volver a acomodar

• Puntear

• Revisar la unión de las piezas

• Soldar

• Esto no es soldadura continua pues entre soldaduras hay pausas que permiten a la máquina enfriarse.

• Cuando la soldadura es como se explicó, períodos de soldadura con periodos de reposo, entonces el Ciclo de Trabajo de la máquina aumenta permitiendo seguir soldando por algunos minutos más que lo especificado por su ciclo de trabajo.

• Si el proceso de soldadura requiere períodos largos de soldado con períodos cortos de reposo, entonces es necesario seleccionar una máquina con un Ciclo de Trabajo más largo, como 70% o 100%.

• Una máquina con ciclo de Trabajo del 100% significa que puede trabajar 10 minutos con reposo de 0 minutos. O sea que puede trabajar sin descanso.

Como es de esperarse, una máquina con Ciclo de Trabajo más grande será más costosa que una con Ciclo de Trabajo más pequeño pero le permitirá largos tiempos de trabajo sin que afecte esto el desempeño del equipo.

Qué fácil, ¿no?¡Un momento! No vayamos tan rápido. Todo esto es cierto siempre y cuando el proceso de soldado se realice con un ajuste de corriente de salida igual al de la etiqueta de especificaciones.

En nuestro ejemplo se dijo que nuestra máquina puede trabajar a una salida de 100 amp. con un ciclo de trabajo del 30%

• ¿Qué pasa si en realidad estoy soldando con una corriente menor a los 100 amp?

•Si se está soldando a menor corriente, el efecto térmico sobre los componentes de la máquina es menor permitiendo ciclos de trabajo más largos que el especificado a la corriente nominal de ese equipo.

•Observemos la gráfica color naranja, que representa una máquina de soldar con capacidad de 100 amp. de salida al 30%. Trabaja 3 minutos y debe reposar 7 minutos.

• Pero esa misma máquina trabajando a una salida de 80 amp. representada en la gráfica color verde, tiene un ciclo de trabajo del 60% lo que significa que puede trabajar 6 minutos para reposar sólo 4 minutos

OJO.

Si se excede el Ciclo de Trabajo, sus componentes internos se van degradando reduciéndose su vida útil de manera significativa. Inclusive si el abuso es mayor, el equipo se quema.

Por último, algunas máquinas cuentan con una etiqueta que además de tener todas sus especificaciones, indica el Ciclo de Trabajo a diferentes salidas de corriente permitiendo que el operador tenga una mejor idea de lo que puede esperar del equipo que adquirió.

EQUIPO DE OXICORTE

Los equipos oxicorte sirven para ejecutar trabajos de corte, soldadura y calentamiento de metales. La energía que se necesita para esta acción, se produce por una combustión controlada de la mezcla de dos gases (oxígeno + acetileno u oxígeno + propano) y se aplica por medio de un soplete.

Estos equipos oxicorte se componen de un cilindro de oxígeno, un cilindro de gas combustible (acetileno o propano), dos reguladores, un soplete mezclador, una manguera gemela acoplada, y un carro porta cilindros.

Para realizar trabajos con equipos oxicorte, debes tener en cuenta:

Revisar el montaje del casquete de protección de las válvulas de los cilindros de gas y las válvulas anti retorno de la llama. Es importante verificar que ni las válvulas, ni las mangueras contemplen fugas de gases y que las conexiones de los cilindros estén limpias y en buen estado.

No se debe incluir mangueras que tengan otro diámetro que no hayan sido especificados por el fabricante para el manejo propio de los gases. Y en caso de necesitar agregarlas, es necesario que estén especificadas para este proceso de corte. 

Antes de comenzar con el corte, soldadura y /o calentamiento con equipos oxicorte:

Debes hacer uso de todos los EPP como gafas de protección con filtros oscuros, botas de seguridad, guantes de carnaza, casco y traje de seguridad industrial libres de suciedad y grasas.

En segundo lugar, para un trabajo más seguro, instala un extintor de polvo químico seco de 10 kg, en un lugar adecuado para hacer uso de él si se presenta alguna emergencia. También asegúrate de mantener las mangueras a una distancia prudente del área de trabajo y permite que estas se muevan libremente.

Por eso comprueba que los líquidos inflamables, vapores, gases, polvos o elementos combustibles estén alejados del área de trabajo y si los hay, es recomendable que los tapes o los retires a 12 metros de distancia aproximadamente. También haz uso de un elemento de medición para comprobar la ausencia de atmósferas inflamables.

Al final del trabajo con equipos oxicorte:

Al término de cada trabajo con equipos oxicorte es fundamental cerrar inmediatamente la válvula del gas combustible (acetileno o propano) y seguido de esto, cerrar la válvula de oxígeno. Además de accionar la válvula de mezcla del soplete para bajar la atmósfera de las mangueras que están inmersas en el equipo.

Luego, cierra las válvulas de los cilindros y los reguladores. Revisa el estado del equipo oxicorte y cambia lo que ya veas deteriorado.  Vuelve a instalar los elementos para control de riesgos que estaban ubicados antes de comenzar el trabajo.

Por último: el equipo oxicorte debe estar aseado y darle un buen mantenimiento

Como mencionamos anteriormente, es importante que cambies mangueras, boquillas o elementos del equipo que no estén en buen estado. Igualmente, hay que tener muy en cuenta las recomendaciones del fabricante y mantener los cilindros fuera del alcance de material graso o aceitoso. Evita darle golpes a reguladores y elementos de medición, elimina desechos que estén adheridos al equipo y realiza de forma periódica revisión de los reguladores y manómetros. 

A los equipos de oxicorte se les debe hacer mantenimiento a diario, así:

– Al iniciar la jornada de trabajo se debe presurizar el sistema y buscar fugas sumergiendo las mangueras, mezclador y cortador en agua o en solución jabonosa.

– Cada vez que se detecte un retroceso de llama se deben limpiar y cambiar los orings.

– Al finalizar la jornada laborar se debe despresurizar el sistema y cerrar los reguladores para no forzar los sellos y dar mayor durabilidad.

– Si los equipos no presentan fugas al realizar las pruebas, y está seguro que no se han tenido retrocesos de llama, se deben aplicar mantenimientos preventivos según cronogramas establecidos para este fin en la planeación de mantenimiento.

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