3.2 SOLDADURA SMAW

SOLDADURA POR PROCESO SMAW

El proceso de electrodo revestido (Manual), identificado por la AWS como SMAW (Shield Metal Arc Welding), es un proceso de soldadura por arco eléctrico entre un electrodo revestido y un metal base.

El arco produce una temperatura aproximadamente de 3500°C en la punta del electrodo, superior a la necesaria para fundir la mayoría de los metales. El calor funde el metal base y el electrodo revestido, de esta manera se genera una pileta líquida o baño de fusión, que va solidificando a medida que el electrodo se mueve a lo largo de la junta.

En la soldadura de electrodos revestidos el amperaje queda fijado por el diámetro del electrodo y tipo de revestimiento, el voltaje por la longitud del arco.

Las funciones que cumple el revestimiento son las siguientes:

Protección del metal fundido a través de la generación de gas, de la escoria, provee desoxidantes, provee elementos de aleación, facilita el inicio del arco y su estabilidad, determina la forma del cordón y su penetración, establece la posición de soldadura, transmite mayor o menor calor y determina la viscosidad y fusión de la escoria.

Ventajas del proceso SMAW:

  • Bajo nivel de inversion
  • Proceso simple, flexible y portable
  • Acceso a juntas en lugares difíciles de llegada
  • Uso en exteriores, al aire libre
  • Capacidad de soldar la mayoría de los metales ferrosos y no ferrosos

Limitaciones del proceso SMAW:

  • La productividad, las velocidades de deposición con electrodo revestido son menores que aquéllas obtenidas otros procesos de soldadura como el Mig-Mag
  • El rendimiento del electrodo revestido (60%) es menor que el alambre macizo del proceso Mig-Mag (95%).

Todos los elementos que participan en la soldadura SMAW cumplen una función importante. Veamos por qué:

El arco: el comienzo de todo proceso de soldadura por arco es precisamente la formación del arco. Una vez que este se establece, el metal de aporte y el fundente que lo recubre empiezan a consumirse. La fuerza del arco proporciona la acción de excavar el metal base para lograr la penetración deseada. Este proceso continúa a medida que la soldadura se ensancha y el electrodo avanza a lo largo de la pieza de trabajo.

El metal de aporte: al derretirse, forma gotas que se depositan sobre la pieza de trabajo dando lugar al charco de soldadura, que llena el espacio de soldadura y une las piezas en lo que se denomina una junta de soldadura.

El fundente: se derrite junto con el metal de aporte formando un gas y una capa de escoria, que protegen el arco y el charco de soldadura. El fundente limpia la superficie metálica, suministra algunos elementos de aleación a la soldadura, protege el metal fundido contra la oxidación y estabiliza el arco. La escoria se retira después de la solidificación.

Equipo de soldadura SMAW

Conocido por su simplicidad y facilidad de uso, el equipo para efectuar soldaduras SMAW es el que se muestra en la figura de abajo.

Este equipo consta de:

Fuente de alimentación:  dependiendo del tipo de electrodo y del tipo y la posición de la pieza de trabajo, la fuente puede ser de corriente continua o corriente alterna. Si es de corriente continua, y nuevamente en función del tipo de electrodo y la naturaleza de la soldadura que se desea obtener, la conexión del electrodo a la fuente se puede efectuar de dos maneras:

  • Conexión al terminal negativo:  en este caso se habla de un electrodo negativo o polaridad directa (DCEN, por sus siglas en inglés).

Se utiliza cuando se desean lograr altas tasas de deposición y una baja penetración.

  • Conexión al terminal positivo: en este caso de habla de un electrodo positivo o polaridad inversa (DCEP, por sus siglas en inglés).

Se utiliza cuando se desea lograr una penetración profunda.

Porta electrodo: se conecta al cable de soldadura y conduce la corriente de soldadura hasta el electrodo. El mango aislado se utiliza para guiar el electrodo sobre la junta de soldadura y alimentar electrodo en el charco a medida que se consume. Los porta electrodos están disponibles en diversos tamaños y se clasifican según su capacidad para transportar la corriente.

Cable del electrodo y cable de masa: ambos son una parte importante del circuito de soldadura. Deben ser sumamente flexibles y tener un aislamiento resistente al calor. Las conexiones al porta electrodo, la pinza de masa y los terminales de la fuente de alimentación deben estar soldadas o perfectamente efectuadas para garantizar una baja resistencia eléctrica. El área de la sección transversal de estos cables debe ser de tamaño suficiente para transportar la corriente de soldadura con un mínimo de caída de voltaje. Cuanto mayor sea la longitud del cable, mayor debe ser su diámetro, a fin de reducir la resistencia y la caída de voltaje.

Pinza de masa: se utiliza para conectar el cable de masa a la pieza de trabajo. Se puede conectar directamente a la pieza, a la mesa o al porta pieza. Como parte del circuito de soldadura, la pinza de masa debe ser capaz de transportar la corriente de soldadura sin riesgo de sobrecalentamiento debido a la resistencia eléctrica.

Pasos para efectuar una soldadura SMAW

Una vez que hemos elegido el electrodo revestido a utilizar, que dependerá del tipo y espesor de la pieza de trabajo, así como de la posición de soldadura y las características de la soldadura que deseamos obtener, tenemos que limpiar perfectamente la pieza de trabajo mediante un cepillo de acero, eliminando las partículas de suciedad, grasa, pintura u óxido. Con la pieza limpia y las conexiones correctamente efectuadas, seguimos una serie de pasos, como los que se detallan a continuación.

Paso 1. Cebado del arco: el primer paso para realizar una soldadura SMAW, es la operación de establecer o encender el arco, conocida como «cebado». El principio del cebado se basa en el choque de la punta del electrodo con el metal base o pieza de trabajo. Este choque se puede realizar de dos maneras, tal como muestra la figura:

  • Por golpe: es decir, golpeando el metal y levantando el electrodo.
  • Por raspado: deslizando el electrodo por el metal con una leve inclinación, como si se encendiera un fósforo.

En ambos casos, el arco debe formarse y permanecer estable. Cuando se logra la estabilidad, ya está cebado y puede comenzarse con la soldadura.

Paso 2. Para trazar el cordón de soldadura, dirigimos el electrodo al punto de inicio de la soldadura, tratando de que la distancia entre el electrodo y la pieza sea constante y de aproximadamente el diámetro del electrodo. La elección entre cordones rectos u oscilantes dependerá de las exigencias del procedimiento y del tipo de cordón:

  • Si la separación en la raíz no es muy grande, las primeras pasadas se efectúan generalmente con cordones rectos.
  • Si la unión tiene excesiva separación de la raíz, las primeras pasadas deben depositarse dando, además del movimiento oscilante, un pequeño vaivén de avance y retroceso del electrodo, a fin de dar tiempo para que el charco de soldadura se solidifique, lo que evita la caída del material fundido.

Paso 3. La longitud del arco debe ser siempre lo más constante posible (entre 2 y 4 mm de longitud, dependiendo del espesor del electrodo) acercando uniformemente el electrodo, a medida que se va consumiento, hacia la pieza y a lo largo de la junta en la dirección de soldadura.

Paso 4. Si queremos reforzar la soldadura, debemos depositar varios cordones paralelos, separados entre sí por 8-10 mm, luego retirar la escoria y depositar una nueva pasada entre los cordones.

Paso 5. El avance del electrodo siempre debe ser uniforme, ya que de esto depende el buen aspecto y la calidad de la soldadura, así como la distribución uniforme del calor. Para obtener una buena soldadura es necesario que el arco esté sucesivamente en contacto a lo largo de la línea de soldadura, ya que si se desplaza de modo irregular o demasiado rápido se obtendrán partes porosas con penetración escasa o nula. La penetración depende también de la intensidad de la corriente empleada: si esta es baja, la pieza no se calienta lo suficiente; si es demasiado elevada, se forma un cráter excesivamente grande con riesgo de quemar o perforar la pieza.

Paso 6. Cuando terminamos de soldar o tenemos que reemplazar el electrodo consumido, nunca debemos interrumpir el arco de manera brusca, ya que se podrían producir defectos en la soldadura. Existen varias maneras de interrumpir correctamente el arco:

  • Acortar el arco de forma rápida y luego desplazar el electrodo lateralmente fuera del cráter. Esta técnica se emplea cuando se va a reemplazar el electrodo ya consumido para continuar la soldadura desde el cráter.
  • Detener el movimiento de avance del electrodo, permitir el llenado del cráter y luego retirar el electrodo.
  • Dar al electrodo una inclinación contraria a la que llevaba y retroceder unos 10-12 mm, sobre el mismo cordón, antes de interrumpir el arco; de esta forma se rellena el cráter.

Paso 7. Cuando reemplazamos el electrodo debemos observar siempre los siguientes pasos:

  • Interrupción del arco.
  • Descascarillado o remoción de la escoria con un martillo apropiado.
  • Limpieza con cepillo de acero para permitir la correcta deposición del próximo cordón de soldadura.
  • Reemplazo del electrodo.
  • Nueva operación de cebado del arco… y así sucesivamente.

Paso 8. De hecho, durante la soldadura debemos tomar medidas de protección personal, tales como:

  • Usar indumentaria y calzado adecuados: guantes, botas, delantales y polainas.
  • Cuidar los ojos y la cara de la radiación del arco mediante el uso de gafas y caretas para soldar.
  • Prevenir descargas eléctricas: asegurarse de trabajar sobre superficies secas y de que tanto el equipo como la aislación funcionen correctamente y las conexiones estén perfectamente realizadas.

Aplicaciones y utilidades de la soldadura SMAW

Por razones de mayor productividad, calidad y rentabilidad, el proceso SMAW se ha ido reemplazando gradualmente.  Sin embargo, la capacidad del proceso SMAW para lograr soldaduras en zonas de acceso restringido significa que todavía encuentra un uso considerable en ciertas situaciones y aplicaciones.

La construcción pesada, tal como en la industria naval, y la sodadura «en campo» se basan en gran medida en el proceso SMAW. Y aunque dicho proceso encuentra una amplia aplicación para soldar prácticamente todos los aceros y muchas de las aleaciones no ferrosas, se utiliza principalmente para unir aceros, tales como aceros suaves de bajo carbono, aceros de baja aleación, aceros de alta resistencia, aceros templados y revenidos, aceros de alta aleación, aceros inoxidables y diversas fundiciones. El proceso SMAW también se utiliza para unir el níquel y sus aleaciones y, en menor grado, el cobre y sus aleaciones, aunque rara vez se utiliza para soldar aluminio.

Ventajas

  • Equipo simple, portátil y de bajo costo.
  • Aplicable a una amplia variedad de metales, posiciones de soldadura y electrodos.
  • Posee tasas de deposición del metal relativamente altas.
  • Adecuada para aplicaciones en exteriores.

Desventajas:

  • El proceso es discontinuo debido a la longitud limitada de los electrodos.
  • Por tratarse de una soldadura manual, requiere gran pericia por parte del soldador.
  • La soldadura puede contener inclusiones de escoria.
  • Los humos dificultan el control del proceso.

Parámetros de soldadura

Los parámetros utilizados para la soldadura influyen enormemente en la eficiencia en deposición de soldadura. Recordemos que, con la soldadura por arco, tenemos tres factores a considerar: corriente, avance del electrodo y diámetro del electrodo. De estos tres parámetros, el más importante en general es la corriente, o el calor de la soldadura.

Si la corriente es excesiva, se formará un cordón de soldadura demasiado ancho, y existirá el riesgo de una penetración excesiva. Por el contrario, si la corriente es muy pobre, el cordón será angosto, y habrá poca penetración, con lo que la soldadura será frágil.

Parámetros de soldadura y su influencia en el cordón y la calidad.

Posiciones en los procesos de soldadura.

Las posiciones de soldadura, se refieren directamente a la posición del eje de la soldadura en los diferentes planos de soldar, en soldadura existen normas y códigos que rigen las diferentes posiciones vigentes para ejecutar trabajos en diferentes materiales y perfiles, entre los más destacado están las posiciones en planchas y tuberías.

En la ejecución del cordón de soldadura eléctrica, aparecen piezas que no pueden ser colocadas en posición cómoda, en estas posiciones hacemos uso correcto del movimiento del electrodo para obtener una soldadura de calidad. Según el plano de referencia fueron establecidas las cuatro posiciones siguientes:

Tipo de soldadura

Variaciones de bisel.

Tipos de uniones

Punteado de fijación para trabajo.

Para hacer la fijación de las piezas en la posición debida antes de realizar la costura, es necesario utilizar la técnica de punteado. El mismo se realizara en distintos lugares de la unión, con el fin de que cuando realicemos la costura las piezas queden en su lugar y no se separen ni deformen.

La longitud, espesor y distancia de las costuras apuntaladas varían de acuerdo con las fuerzas que se producirán al momento de soldar.

 

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