Proceso de Soldadura SMAW




Este blogs describira el proceso SMAW Soldadura Manual por Arco Eléctrico Protegido (electrodo revestido) sus variables, fundamentos, tipos de electrodos, usos y otras conceptos relacionados con el tema.

 

PROCESO DE SOLDADURA SMAW (SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ELECTRODO MANUAL REVESTIDO

En este proceso intervienen el metal de las piezas a soldar denominado metal base, una varilla metálica, revestida, denominada electrodo revestido y una máquina de soldar que aporta la energía necesaria para que se fundan metal base y el electrodo.

* Este es un proceso de soldadura en el cual se produce un arco eléctrico entre un electrodo revestido y  la superficie de un metal base. Este arco produce el calor necesario par fundir el metal base y el de relleno (electrodo), los cuales coalescen.

* El electrodo contiene en su parte central material que conduce la corriente eléctrica y proporciona el metal de relleno para la unión.

* El material de revestimiento del electrodo protege al metal fundido de la atmósfera, además de servir como estabilizador del arco, proporcionar aleantes, etc.

Caracteristicas y Aplicaciones de la Soldadura

 

·    La soldadura de arco con electrodo revestido es un proceso usado ampliamente, particularmente en soldaduras pequeñas de producción, mantenimiento, reparación o construcción.

·    El equipo es simple, económico y portátil.

·    Debido a que el material protector del arco están en el revestimiento, no se requiere emplear otros materiales.

·    La posición de la soldadura no está limitada por este proceso, sino solo por el tipo y tamaño del   electrodo.

·    El proceso puede usarse para soldar la mayoría de los materiales usados comúnmente.

·    Los metales de bajo punto de fusión como el plomo, estaño, zinc, etc. no se sueldan por este proceso, porque el calor que se produce suele ser muy alto.

·    Los metales reactivos tales como titanio, circonio, tantalio, etc. no son soldados por este proceso, pues son sensibles al oxígeno y la protección que se obtiene no es la apropiada.

 

CONEXIÓN DE LA MÁQUINA PARA SOLDAR CON DC:

Equipo de Corriente Directa para soldadura La corriente en salida del generador presenta una forma de onda continua, que se obtiene mediante un dispositivo, el rectificador, colocado antes del transformador, que permite la conversión de la corriente de alterna a continua.
En el caso que el circuito de soldadura esté formado por un generador de corriente continua (CD) puede introducirse una ulterior clasificación en función de la modalidad de conexión de los polos de la fuente de soldadura al material a soldar:

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

b) conexión en polaridad inversa. La conexión en polaridad inversa se produce conectando el cable de pinza (con pinza porta electrodo) al polo positivo (+) de la fuente de soldadura y el cable de masa (con pinza de masa) al polo negativo (-) de la fuente. El calor del arco eléctrico se concentra sobretodo en el extremo del electrodo.Cada tipo de electrodo necesita un tipo específico de curso de corriente (CA o CD) y en el caso de corriente continua una polaridad específica: por lo tanto, la elección del electrodo está condicionada por la tipología del generador utilizado. Una utilización equivocada comporta problemas en la estabilidad del arco y, en consecuencia, en la calidad de la soldadura.

SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS

¿Que son los aceros? Son aleaciones de hierro – carbono aptas para ser deformadas en frío y en caliente y en las cuales el porcentaje de carbono no excede de 1.76% aunque en algunos casos especiales puede superar dicho limite, como sucede en ciertos aceros con un elevado contenido de carbono.

Clasificación de los aceros según su contenido de carbono

- Según al porcentaje de carbono, los aceros se clasifican en:

- Aceros hipoeutectoides: Si su porcentaje de carbono es inferior al punto S (eutectoide); o sea al 0.89%.

- Aceros eutectoides: Si su porcentaje de carbono es igual al punto S.

- Aceros hipereutectoides: Si su porcentaje de carbono es superior al punto S.

Solubilidad de los aceros al carbono

Dentro de la actividad de la soldadura, los procesos general mente empleados son oxiacetilénicos y la soldadura por arco eléctrico.

El arco eléctrico se emplea básicamente en piezas de acero de cualquier contenido de carbono.

Es importante considerar la temperatura de aplicación de la soldadura, de acuerdo con el porcentaje de carbono del acero, por las transformaciones estructurales que puede sufrir.

Los procesos de soldadura se pueden llevar a cabo satisfactoriamente siguiendo los siguientes pasos.

- limpieza: La pieza debe estar totalmente limpia, libre de óxidos superficiales, lubricantes, etc., utilizando algún solvente adecuado.

- Biselar: El bisel apropiado de la junta va de acuerdo al espesor de material a soldar. Para esto, se puede biselar con algún medio mecánico y/o utilizando un electrodo para biselar

- Precalentamiento: El objetivo del precalentamiento es evitar una disipación demasiadas rápida del calor proporcionado por el arco eléctrico, es decir evitar un enfriamiento brusco que ocasione un transformación estructural en el acero. El precalentamiento será más o menos fuerte, de acuerdo al tamaño de la pieza, del espesor a unir y al contenido del carbono. En piezas pequeñas, el precalentamiento muchas veces será innecesario.

A continuación, se da una tabla que sirve como guía, basada en la formula de precalentamiento.

CONTENIDO DE %C TEMPÉRATURA ºC

0.5 - 0.30% 100C máx., (Alg. casos)

0.31 - 0.40% 100C - 200C

0.41 - 0.50% 200C - 300C

0.51 - 0.60% 300C - 400C

0.61 - 1.70% 400C - 550C

SOLDAR: Seleccionar el electrodo más adecuado, del menor diámetro posible, para usar el menor amperaje posible. Soldar con cordones cortos y alternados, para no elevar excesivamente la temperatura de la pieza. Martillar cada cordón, para alivianar las tensiones internas provocadas por la contracción del cordón de soldadura, cuando este se comienza a enfriar.

- Enfriamiento lento: Tiene como objetivo no permitir un enfriamiento brusco, que produzca un cambio estructural en la zona soldada. El enfriamiento lento asegura que éste sea uniforme en toda la pieza, equilibrando una contracción pareja. La pieza soldada se deja en un recipiente con asbesto, ceniza, cal, carboncillo, etc.

SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS DE BAJA ALEACION

Para soldar aceros de baja aleación es necesario seguir las siguientes recomendaciones:

- Limpieza: La zona a soldar debe estar libre de lubricantes, óxidos y suciedad, para lo cual es conveniente el uso de algún solvente.

- Biselar: El bisel debe ser apropiado al espesor del material a soldar; se puede hacer por medios mecánicos o con un electrodo para biselar.

- Precalentamiento: Para los aceros de baja aleación, el precalentamiento es necesario en muchos casos, siendo menor o mayor, dependiendo de las dimensiones y complejidad de la pieza.

A continuación, se dan unos valores con aceros de baja aleación más usados y su precalentamiento:

ACEROS AL NÍQUEL ACEROS AL NIQUEL – CROMO ACEROS AL MOLIBDENO

SAE 2015 Hasta 150c SAE 3115 100c - 200c SAE 4140 300c - 400c

SAE 4615 200c - 300c SAE 2340 200c - 350c SAE 3450 450c - 600c

SAE 4340 350c - 450c SAE 2320 100c - 250c SAE 3240 350c - 500c

Soldar: Para soldar los aceros de baja aleación es necesario seleccionar el electrodo más adecuado, usando el diámetro y al amperaje mínimos con cordones cortos y alterados, para evitar un sobrecalentamiento de la pieza innecesario. Martillar cada cordón para contrarrestar los efectos de la contracción y eliminarlas tensiones internas.

Pos – calentamiento: En especial, para aquellas piezas que se recalentaron a mucha temperatura, es necesario dar un pos calentamiento a unos 100 grados mas que la temperatura de precalentamiento, con el objeto de unificar la temperatura en la pieza, evitando así las grietas y las tensiones internas.

Enfriamiento lento: La pieza debe ponerse en un recipiente tapada con asbesto, cal, ceniza, etc. , de manera que su enfriamiento sea uniforme

SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS DE GRAN ALEACION

Los aceros con 12% de cromo son perfectamente soldables por el procedimiento oxiacetilénico con el empleo de un flujo, y sobre todo por arco eléctrico.

El metal de aportación esta constituido, en principio, con un acero del mismo tipo y el flujo decapante tiene por misión absorber el oxido de cromo; este flujo sensiblemente de la misma composición que el destinado ala soldadura de acero ausencia.

SOLDABILIDAD DE ACEROS FERRITICOS

Estos aceros son de tipo ferritico es decir de fase única y de y sin puntos de transformación.

Los aceros ferríticos comienzan apartar de una concentración de el 18-20% de cromo.

La ausencia de puntos de transformación conduce a la formación,

- Recalentamiento o por fusión de granos de gran tamaño; por tanto las uniones realizadas sobre estos aceros son muy frágiles.

- Desde este punto de vista podemos decir que la soldabilidad de estos aceros es mediocre.

- Se mejora la soldabilidad de aceros ferríticos al cromo mediante ciertos artificios como la introducción de nitrógeno que afina el grano en el momento de la solidificación, ya se sabe que los aceros ferriticos al cromo absorben el 0,60% de nitrógeno por fusión por arco.

- En resumen en las uniones por arco de aceros soldables no se sobrepasa la transformación además el proceso de por pasadas sucesivas estrechas produce una normalización no solo del metal fundido sino también de las zonas adyacentes del metal base.

- En las uniones por arco las estructuras iniciales experimentan una transformación mas fuerte a causa de un enfriamiento bastante mayor pero las pequeñas pasadas sucesivas atenúan este efecto y mejoran las características mecánicas.

- Los cordones por el reverso no experimentan ningún cambio conservan su estructura de fusión.

·    La velocidad de depósito de soldadura es relativamente baja por este proceso, debido a que existe necesidad de cambiar los electrodos, los cuales sólo se producen en longitudes cuyo rango es de 230 a 460 mm.

·    El proceso de soldadura de arco con electrodo revestido se aplica a cualquier espesor de material dentro de consideraciones prácticas y económicas. Para espesores menores a 3 mm., el metal fundido puede caer si no se toman las precauciones necesarias.

·    No hay límite superior de espesor, pero por razones de competitividad, la mayoría de las aplicaciones se presentan en espesores de entre 3 y 38 mm.

·    Localización de la soldadura.- Debido a que el equipo es muy simple, el proceso es  muy versátil    respecto a la localización y el ambiente. La soldadura se puede llevar a cabo a puerta cerrada, a cielo abierto, en un barco, puente, edificio, etc. En sitios remotos, una fuente de poder de diesel o    gasolina puede usarse.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

·         El equipo es relativamente sencillo y muy económico.

·         Por  su versatilidad, permite hacer soldaduras en sitios remotos ya que permite el uso de generadores de corriente a gasoil o gasolina.

·         Una gran gama de electrodos se fabrican y garantizan para ser usados con este proceso.

DESVENTAJAS

·         La velocidad de avance durante la soldadura se sitúa entre 36 y 46 (14 a 18 pulg./min.) cm./min., rango de velocidad que comparado con otros procesos es muy bajo.

·         Produce grandes cantidades de escoria las cuales deben ser removidas constantemente durante  todo el proceso de soldadura.

·         Los electrodos de bajo hidrógeno usados deben ser mantenidos en recipientes cerrados, por cuanto estos aunque se depositan muy rápido el soldador pierde tiempo entre cambiar el cabo y colocar otro en la pinza portaelectrodo.

MATERIALES BASE

El proceso de electrodos revestidos se aplica para unir una gran variedad de metales base. Su  aplicación depende básicamente de la disponibilidad de un electrodo revestido. Normalmente se pueden soldar los siguientes materiales:

1.         Aceros al carbono

2.         Aceros aleados

3.         Aceros resistentes a la corrosión

4.         Fundiciones dúctiles y grises

5.         Aluminio y sus aleaciones

6.         Cobre y sus aleaciones

7.         Níquel y sus aleaciones