REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL “JOSÉ ANTONIO ANZOÁTEGUI”

TALLER DE PROCESOS DE MANUFACTURA

TEMA II

SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO (SMAW)

Realizado por: Ing. Ricardo Vielma

PROCESO DE SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO CON ELECTRODO REVESTIDO (SMAW)

INTRODUCCIÓN

El proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido que también se conoce como

soldadura con electrodo revestido, es uno de los métodos de soldadura más importantes y

comunes, ya que con él se pueden soldar metales de distintos tipos y espesores, en todas las

posiciones y con una inversión mínima en equipo. En soldadura de arco con electrodo revestido,

los metales del electrodo recubierto y de la pieza que se desea soldar quedan unidos al fundirse

ambos debido al calor del arco que se forma entre ellos. La descomposición del revestimiento del

electrodo es lo que forma la atmósfera de protección; el electrodo fundido constituye el metal de

aporte.

Debido a que su uso está muy extendido y a que su costo es muy bajo, el proceso de arco eléctrico

con electrodo revestido se enseña en la mayoría de las escuelas. Además, para dominar este

procedimiento se requiere una gran habilidad por parte del trabajador. Las personas que logran

aprender a soldar con electrodo revestido no tienen muchas dificultades después para aplicar con

destreza otros métodos de soldadura con arco.

Un gran porcentaje de las soldaduras que se efectúan en construcción, manufactura,

mantenimiento, en talleres, refinerías, y en la industria química, farmacéutica y eléctrica, se

efectúa en el proceso de arco eléctrico con electrodo revestido.

Este método de soldadura evolucionó a partir de las técnicas con electrodo sin recubrimiento que

se utilizaron a fines del siglo pasado y principios de éste. La primera soldadura con arco se realizó

con electrodos de carbón. El uso de estos elementos en soldadura con arco fue una consecuencia

natural de su uso en las lámparas de arco. Entre 1880 y 1900, muchos inventores realizaron

experimentos en relación con los arcos y la soldadura. Entre ellos estaban los rusos Nikolai

Benardos y Stanislaus Olszewski, quienes recibieron una de las primeras patentes británicas de

soldadura, y N. Slavinoff, quien empezó a usar electrodos de metal sin recubrimiento en lugar de

los electrodos de carbón. Otro inventor más fue Charles Lewis Coifin, de Wayne County (Detroit),

Michigan, quien recibió muchas patentes de EE.UU. En una de ellas, Coifin proponía la utilización

de electrodos sin recubrimiento. Gran parte del trabajo que abrió brecha se realizó en forma

independiente, pues los sistemas de comunicación no eran lo que son en la actualidad. Los

inventores solían trabajar sin saber lo que hacían los demás. Sin embargo, todos sabían que las

soldaduras quedaban muy porosas, no eran de muy buena calidad y, además, los arcos eran

inestables. Las salpicaduras constituían un problema grave y se requería gran habilidad por parte

de los operarios únicamente para mantener el arco. Según los patrones actuales, las soldaduras

que se realizaban a principios de este siglo no eran muy satisfactorias.

Posteriormente se produjo un gran avance tecnológico. Oscar Kjellberg, un experimentador sueco,

empezó a utilizar electrodos con revestimiento. Los primeros revestimientos, llamados

estabilizadores, se usaban para mantener el arco en funcionamiento. Casi de inmediato, todo

mundo realizó experimentos con revestimientos para electrodos. Se comprobó que estas capas

eran muy útiles para reducir las salpicaduras, estabilizar el arco, disminuir la porosidad y hacer

más fácil el proceso de soldadura.

En la actualidad, es posible comprar electrodos recubiertos para soldar casi cualquier cosa y

continuamente se están haciendo mejoras a este tipo de elementos. Sin embargo, todo este

avance se basa en el trabajo que se efectuó entre 1900y 1910.

Debido a que es fácil de utilizar, a que el equipo que se necesita es muy sencillo, a la gran variedad

de revestimientos disponibles y a que su costo es relativamente bajo, la soldadura de arco con

electrodo revestido es uno de los procesos de soldadura con arco más comunes y se piensa que lo

seguirá siendo durante muchos años más.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

El sistema de soldadura Arco Manual, se define como el proceso en que se unen dos metales

mediante una fusión localizada, producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el

metal base que se desea unir.

EVOLUCIÓN DE LOS REVESTIMIENTOS

Los electrodos que se utilizaban a fines del siglo pasado y principios de éste eran varillas metálicas

sin recubrimiento. Los operarios tenían que mantener un arco muy corto y para conservarlo en

funcionamiento se necesitaba tener una gran habilidad. Algunas de las fuentes de poder antiguas

suministraban una tensión de salida que se consideraría elevada de acuerdo con los patrones

actuales. Como no se utilizaba ningún tipo de gas de protección ni de fundente para mantener el

arco en funcionamiento se requerían tensiones muy grandes. Los primeros recubrimientos para

electrodos se emplearon para ayudar a estabilizar el arco, lo mantenían en funcionamiento, con lo

que le costaba menos trabajo soldar al operario.

A medida que los revestimientos tuvieron mayor aceptación, los soldadores se dieron cuenta de

que estos compuestos hacían algo más que estabilizar el arco. También contribuían a la

transferencia del metal y a que los cordones quedaran más uniformes y con menos porosidad. Se

empezó a revestir los electrodos con todo tipo de materiales como la lechada (un recubrimiento

de cal), papel (recubrimiento de celulosa) (véase la figura 1C-1), hilo de algodón, cáñamo y cordón

de asbesto, para ver si mejoraba el efecto de la soldadura. Algunos revestimientos eran delgados y

otros muy gruesos. Hubo quienes empezaron a mezclar sustancias químicas y a pegarlas sobre el

electrodo. La variedad de materiales que llegaron a revestir los electrodos fue realmente

asombrosa: aserrín, hilaza de algodón, azúcar, almidón, harina, arcilla, limadura de hierro y otros.

FUNCIONES DE LOS REVESTIMIENTOS

Poco a poco fue evidente que se podían hacer revestimientos a la medida de cualquier necesidad.

Mientras que algunos ingredientes contribuían a estabilizar el arco, otros suministraban al cordón

una protección de gas y lo resguardaban de la escoria. Otros más se empleaban para mejorar el

comportamiento químico de la soldadura. A continuación se presenta una lista de los resultados

más comunes que es posible obtener al controlar la constitución química de los revestimientos:

1. Estabiliza el arco, permite usar corriente alterna, directa o cualquier otro tipo de fuente de

poder, dependiendo del revestimiento.

2. Controla la penetración, ayuda a concentrar la energía del arco.

3. Cubre la soldadura con una capa de escoria, ayuda a evitar el contacto con el aire e impide

la oxidación.

4. Elimina el óxido, ayuda a limpiar el objeto que se va a soldar y proporciona una acción

fundente.

5. Adiciona aleantes a la soldadura, ayuda a controlar la composición química y la resistencia

de la soldadura.

6. Proporciona protección al arco, genera un gas que protege al arco. También ayuda a

dirigirla transferencia de metal.

7. Incrementa la velocidad de depósito, suministra metal adicional mediante la agregación

de polvo de hierro.

8. Disminuye las necesidades de tensión, ayuda a reducir los costos por suministro de

energía y aumenta la seguridad.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES DE LOS REVESTIMIENTOS

Los revestimientos están hechos para proporcionar una serie de mejorías y aún se fabrican nuevos

tipos. Los materiales que constituyen los revestimientos se dividen según sus características.

Puede ser que algunos tengan más de una cualidad. Entre las características más importantes de

los materiales tenemos:

1. Aglutinantes: mantienen pegados los materiales del revestimiento.

2. Materiales aleantes: controlan la composición química de la soldadura.

3. Fundentes: controlan la fluidez del charco y eliminan los óxidos.

4. Productores de escoria: suministran protección al charco.

5. Desoxidantes: previenen la porosidad y fortalecen las soldaduras.

6. Estabilizadores: facilitan el uso de los electrodos.

7. Productores de gas: suministran una protección más adecuada.

REACONDICIONAMIENTO

Muchos electrodos se pueden volver a acondicionar si se meten al horno otra vez, pero esto

representa un gasto de tiempo y energía. Si se quiere ahorrar dinero, hay que proteger los

electrodos antes de que sufran algún daño. Algunos de ellos son más resistentes a la humedad,

pero tarde o temprano también se verán afectados. Por lo tanto, sólo hay que cargar el material

necesario para el trabajo inmediato. Se debe leer el instructivo del fabricante para saber cuánto

tiempo se pueden dejar los electrodos fuera del horno. Existe un margen prudente que depende

del lugar donde se esté trabajando. No hay que tratar de adivinar cuando se quieran conocer las

condiciones en que se encuentra el recubrimiento de un electrodo, pues esta es la manera más

rápida de echar a perder una soldadura. Lo que se debe hacer es conseguir electrodos recién

desempacados y mandar los que ya están viejos a reacondicionar. Para esto último, es necesario

leer el manual que proporciona el fabricante del horno.

CLASIFICACIÓN DE LOS ELECTRODOS

El sistema para la clasificación de electrodos que más se usa es el que elaboró la American

Welding Society (AWS). Una vez que se haya entendido este sistema, será más fácil escoger el

electrodo adecuado para el trabajo que se vaya a realizar. Si no fuera por el sistema de la AWS,

sería muy difícil seleccionar el electrodo adecuado. Existen cientos de combinaciones de

materiales para los revestimientos de fundente y de varillas metálicas de donde escoger.

DIMENSIONES CARACTERÍSTICAS

Las varillas del núcleo tienen diámetros que van desde 3/32 hasta 5/16 de pulgada. Su longitud

puede estar entre 9 y 36 pulgadas, pero comúnmente está entre 9 y 18 pulgadas. El extremo

descubierto, que sirve para establecer el contacto eléctrico, mide entre 3/4 y 1 1/2 pulgadas de

largo. En caso de que el trabajador necesite más detalles acerca de las dimensiones de algún

electrodo, debe tratar de conseguir la especificación de la AWS. En la tabla 2.1 se presenta una

lista con las especificaciones de la AWS para los electrodos revestidos.

TABLA 2.1. Especificaciones de la AWS para los electrodos revestidos.

Especificación Tipo de electrodo

A5.1 Acero al carbono

A5.3 Aluminio y sus aleaciones

A5.4 Aceros resistentes a la corrosión

A5.5 Acero de baja aleación

A5.6 Cobre y sus aleaciones

A5.11 Níquel y sus aleaciones

A5.15 Hierro colado

A5.13 Careado núcleo sólido

A5.21 Careado núcleo compuesto

DESIGNACIONES USUALES DE LOS ELECTRODOS

Todos los números de identificación de electrodos comienzan con la letra E, que es la inicial de la

palabra electrodo. La letra E va seguida de una cifra de cuatro o cinco dígitos, por ejemplo, E6010.

Los dos primeros dígitos, del total de cuatro de que está formado el número, indican la resistencia

a la tracción del metal que se va a depositar expresada en miles de libras por pulgada cuadrada. En

el ejemplo anterior, el número 60 indica que el metal depositado tiene por lo menos una

resistencia de 60 000 lb/puIg2, en condiciones de soldadura similares a las de la prueba. Un

electrodo E12010 es de un metal con una resistencia de 120.000 lb/puIg2, no de 12.000 lb/puIg2.

Es fácil darse cuenta que la resistencia es de 120.000 lb/puIg2, porque los dos últimos dígitos

determinan el tipo de corriente y de revestimiento del electrodo. Basta con quitar los dos últimos

dígitos para que queden únicamente los tres primeros de esta designación. No hay que leer los dos

o tres primeros dígitos antes de quitar o separar los dos últimos, pues se puede cometer algún

error.

El tercer dígito (o el cuarto, en caso de que el número conste de cinco dígitos) señala la posición en

que se debe soldar. El tercer (o cuarto) dígito puede ser un 1 o un 2, como en EXX1X o en EXX2X.En

la tabla 2.2 se aclara el significado de la tercera (o cuarta) cifra.

TABLA 2.2. Significado del tercer dígito.

Especificación Tipo de electrodo

1 P, V,SC,H

2 P, Filetes H

Nomenclatura P: Plana; V: Vertical; SC: Sobrecabeza; H: Horizontal

Normalmente, el último dígito establece el tipo de corriente que se tiene que usar y el tipo de

revestimiento del electrodo, aunque siempre hay que considerarlo en combinación con el tercero

(o cuarto). En la tabla 2.3 se presenta el significado de los dos últimos dígitos combinados.

Obsérvese al ver la tabla 2.3, que a excepción de los casos de EXX10, EXX20, EXX12 y EXX22 basta

con saber cuál es el último dígito para buscar la información que uno necesita. Sin embargo, siem-

pre hay que tomar en cuenta los dos últimos dígitos juntos para buscar toda la información. En

muchos libros se emplea únicamente el método del último dígito, pero para evitar errores hay que

utilizar los dos. Por ejemplo, muchos textos indican que el número O quiere decir alto contenido

de celulosa, sodio con CDEP (corriente directa, electrodo positivo). Esto es correcto si el electrodo

que se busca es el E6010, pero la situación es muy diferente si el electrodo es el E6020. El E6020 se

puede usar tan to con corriente alterna como con corriente directa, polaridad también directa; un

E6010, sólo con CDEP. Lo mismo ocurre con los electrodos E6012 y E6022. El E6012 se utiliza con

corriente alterna o con CDEN (corriente directa, electrodo negativo), mientras que el E6022 se

puede usar tanto con CDEP como con corriente alterna o CDEN.

TABLA 2.3. Significado de los dos últimos dígitos combinados.

Número Revestimiento Tipo de corriente

EXX 10 Alto contenido de celulosa, sodio CDEP EXX 11 Alto contenido de celulosa, potasio CA, CDEP EXX 12 Alto contenido de rutilo, sodio CA, CDEN EXX 13 Alto contenido de rutilo, potasio CA, CDEP o CDEN EXX 15 Bajo contenido de hidrógeno, sodio CA, CDEP EXX 16 Bajo contenido de hidrógeno, potasio CA, CDEP EXX 18 Bajo contenido de hidrógeno, potasio, polvo de

hierro CA, CDEP

EXX 20 Alto contenido de óxido de hierro CA, CDEN EXX22 Alto contenido de óxido de hierro CA, CDEP o CDEN EXX 24 Polvo de hierro, rutilo CA, CDEP o CDEN EXX 27 Alto contenido de óxido de hierro, polvo de hierro CA, CDEN EXX 28 Bajo contenido de hidrógeno, potasio, polvo de

hierro CA, CDEP

Nomenclatura CA: Corriente alterna CDEP: Corriente directa, electrodo en positivo (corriente directa, polaridad invertida) CDEN: Corriente directa, electrodo en negativo (corriente directa, polaridad directa)

DESIGNACIÓN DE LOS ELECTRODOS PARA EL ACERO INOXIDABLE

La AWS clasifica con la clave A-5.4. a los electrodos que se usan con el acero inoxidable. Esta

clasificación comienza siempre con la letra E, de electrodo y los tres primeros números indican el

tipo de acero inoxidable, según el código de la American Iron and Steel Institute (AISI).

La American Welding Society emplea este mismo código en sus publicaciones.

A continuación se presentan las ternas de números y su significado:

1. Serie 200, cromo-níquel-manganeso, austenítico, no templable, no magnético.

2. Serie 300, cromo-níquel, austenítico, no templable, no magnético.

3. Serie 400, cromo, martensítico, templable, magnético.

4. Serie 400, cromo, ferrítico, no templable, magnético.

5. Serie 500, cromo-molibdeno, martensítico, magnético.

A continuación del número EXXX pueden aparecer algunas letras, por ejemplo, E308L. Estas letras

tienen los siguientes significados:

Sufijo Significado

L Bajo contenido de carbono ELC Contenido de carbono muy bajo Cb Columbio Mo Molibdeno

Los dos últimos dígitos pueden ser 15 ó 16. El número 15 indica que el electrodo tiene

recubrimiento de cal y se utiliza con CDEP. El 16 indica que el revestimiento es de rutilo y se utiliza

con corriente alterna o CDEP. Las dos claves pueden aparecer en todas las posiciones.

SELECCIÓN DE LOS ELECTRODOS

LA IMPORTANCIA DE LA SELECCIÓN DEL GRUPO DE ELECTRODOS

Alguien debe hacer esta elección, que es muy importante tanto para el empleado como para el

soldador. Si no se escoge el electrodo adecuado, será más difícil realizar el trabajo, se gastará más

tiempo y también más dinero.

La empresa del patrón debe ser rentable. Si no logra su objetivo, no va a pasar mucho tiempo

antes de que los trabajadores tengan que buscar otro empleo. Incluso en los casos en que gastar

más de la cuenta no represente un gran problema, es muy frustrante soldar con un electrodo

inapropiado.

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA SELECCIÓN DE UN GRUPO DE ELECTRODOS

El electrodo que se utiliza en soldadura de arco con electrodo revestido y atmósfera de protección

no sólo suministra el metal de aporte, sino que también ayuda a controlar la forma de la

soldadura. Si se utiliza la técnica y el electrodo correctos, se tiene un control total sobre la forma

del cordón.

Los alambres del núcleo de los electrodos de baja aleación son similares. El revestimiento

proporciona elementos de aleación. Otros materiales de los recubrimientos reducen la porosidad y

las salpicaduras, hacen que surjan menos problemas para iniciar el arco y eliminar la escoria,

controlan la penetración y facilitan el proceso.

Los materiales de los revestimientos se pueden tomar como base para clasificar los electrodos en

cuatro grupos, de acuerdo con el uso que se les pretenda dar. Cuando haya que seleccionar el

mejor electrodo para un cierto trabajo, se deben tomar en cuenta estos grupos.

Otros factores a tomar en cuenta para la selección son:

1. La posición de la soldadura.

2. Las exigencias de calidad.

3. La velocidad de depósito de material.

CARACTERÍSTICAS DE LOS GRUPOS

La especificación A5.1 de la American Welding Society, Specifications for Carbon Steel Covered Arc

Welding Electrodes (Especificaciones para electrodos de acero al carbono revestidos), rige los

electrodos de acero de bajo carbono. La especificación A5.5, Low-AIIoy Covered Arc We/ding EIec-

trodes (Electrodos revestidos de baja aleación), rige los electrodos de aceros de baja aleación.

Los grupos de electrodos tienen numeraciones F con base en las aplicaciones en las que se pueden

usar. Sus características determinan si un trabajador puede realizar soldaduras satisfactorias con

un metal de aporte dado.

Las características de los electrodos varían de un grupo a otro, aunque en una estructura

determinada se pueden utilizar electrodos que pertenezcan a más de un conjunto. Los electrodos

se dividen en grupos de acuerdo con la capacidad que tengan de suministrar un metal de aporte

que se deposite en grandes cantidades, que se solidifique rápidamente, que tenga una

penetración moderada o profunda o que puedan soldarse con él aceros difíciles de soldar.

Grupo F-1. Electrodos de gran velocidad de depósito: E6020, E6027, E7024 y E7028.

Tienen en sus revestimientos una cantidad considerable de polvo u óxido de hierro, que a veces

llega hasta un 50 por ciento. Este polvo se funde a medida que se consume el electrodo y la

mayoría de éste se incorpora al charco. Con estos electrodos es posible depositar hasta un 50 por

ciento más de metal.

Estos electrodos no forman arcos muy poderosos. Puesto que permiten una velocidad de depósito

muy grande, son aptos para utilizarse únicamente en la posición horizontal o para los filetes

horizontales.

A continuación se presentan las características de los electrodos que pertenecen a este grupo.

1. El charco que forman es muy fluido y solidifica lentamente.

2. La escoria es pesada y solidifica antes que el metal depositado, razón por la cual éste toma

la forma de aquélla. Sucede lo mismo que cuando se vierte plomo o cera en un molde.

3. Es fácil quitar la escoria.

4. El arco no es rígido y salpica poco.

5. La penetración va de superficial a moderada.

6. El cordón presenta un aspecto liso y sin grandes ondulaciones.

7. Estos electrodos se pueden utilizar en metales sensibles al agrietamiento, cuando no se

tengan a la mano electrodos con bajo contenido de hidrógeno (grupo F-4).

8. Con ellos se logran soldaduras que pasan el análisis radiográfico (con rayos X).

Grupo F-2. Electrodos con penetración superficial E6012, E6013yE7014.

La velocidad de depósito de los electrodos con penetración superficial es un poco menor a la de

los electrodos del Grupo F-1. El charco es menos fluido que el que forman los electrodos del grupo

anterior y tiende a solidificarse rápidamente. Los electrodos con penetración superficial son una

excelente opción para soldaren posiciones complicadas. A continuación se presentan las caracte-

rísticas de los electrodos de este grupo.

1. El charco es ligeramente fluido y solidifica con mayor rapidez que el que forman los

electrodos del grupo F-1.

2. El arco es un poco más rígido que el de los electrodos del grupo F-1. Además, es bastante

silencioso y casi no salpica.

3. La penetración va de superficial a moderada.

4. Se logra una soldadura de buena calidad.

5. Es posible aprovechar la técnica de arrastre.

6. Estos electrodos son excelentes en lámina metálica, acero de construcción y en general en

fabricación.

7. Es fácil quitar la escoria de una superficie plana, pero es difícil hacerlo si se trata de

soldaduras en filete.

Grupo F-3. Electrodos de penetración profunda: E6010, E6011.

Los arcos de los electrodos de penetración profunda, son hondos. Este efecto es de mucho pro-

vecho para la soldadura de uniones a tope de placas, tubos y conductos. Permiten una excelente

fusión de lado a lado en las pasadas de raíz.

El charco es profundo y muy agitado, pero se enfría rápidamente, lo cual facilita su control en

posiciones complicadas. Los electrodos de este grupo son muy útiles en soldadura descendente y

se utilizan ampliamente en uniones a tope de tubos en posiciones complicadas.

A continuación se presentan las características de los electrodos que pertenecen a este grupo.

1. El arco penetra profunda y toscamente, con un nivel alto de salpicadura.

2. La penetración es profunda y se logra una excelente fusión de lado a lado en las pasadas

de raíz.

3. El charco se solidifica rápidamente.

4. El depósito se realiza en forma burda. (Debido a que el charco se enfría rápidamente, se

pueden observar cada uno de los movimientos que se efectuaron con el electrodo.)

5. Las propiedades mecánicas son excelentes. (Es posible alcanzar un nivel de calidad que

pase un análisis con rayos X.)

6. Para manejar estos electrodos se necesita gran destreza.

7. Estos electrodos son excelentes para todo tipo de uniones con raíz abierta.

Grupo F-4. Electrodos con bajo contenido de hidrógeno, para aceros difíciles de soldar: E7016 y

E7018.

Entre ellos se encuentran los aceros de alta maquinabilidad, con alto contenido de azufre los de

baja aleación resistentes a la abrasión y las placas de blindaje.

Estos electrodos son menos propensos al agrietamiento que los que pertenecen al grupo F-3. En

algunas circunstancias, como cuando se tiene que soldar un tubo a temperaturas extremadamente

bajas, los electrodos F-4 funcionan mejor. Los electrodos de este grupo son la opción obligada

cuando se desea lograr las mejores propiedades mecánicas y una calidad comprobable con rayos

X.

A continuación se presentan las características de los electrodos que pertenecen a este grupo.

1. Hay que guardar y conservar los electrodos a la temperatura que recomienda el

fabricante. Esta medida reduce la probabilidad de que las piezas absorban humedad.

2. La fuerza del arco es regular o moderada.

3. La penetración es media o moderada. Es difícil lograr una excelente fusión de lado a lado

en las pasadas de raíz abierta.

4. Permite una velocidad de depósito moderada.

5. El charco salpica menos que los electrodos del grupo F-3.

6. El metal depositado tiene excelentes propiedades mecánicas.

7. Se puede recurrir a estos electrodos cuando se trabaja con aceros difíciles de soldar con

los de los otros grupos.

FUNDAMENTOS DEL EQUIPO DE SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO CON ELECTRODO

REVESTIDO

PORTA-ELECTRODOS Y CABLES

Los porta-electrodos y los cables parecen ser objetos muy simples. Dan la apariencia de que

cualquiera podría fabricarlos, pero nada está más tejos de la verdad. Los porta-electrodos deben

ser resistentes. Deben ser capaces de transmitir la corriente hacia los electrodos sin calentarse de-

masiado. Deben ser fáciles de reparar cuando algo no funcione bien o se haya desgastado, y debe

ser barato usarlos. Además, deben durar mucho tiempo. Son muchas las cosas que tienen que

hacer eficientemente. La función del porta-electrodos es sujetar el electrodo y transmitirle co-

rriente (figura 2.2).

Figura 2.2. Diseños comunes de porta-electrodos.

PINZA DE LA PIEZA DE TRABAJO Y CABLES

Es casi tan importante tener una buena pinza de la pieza de trabajo y un buen cable, como tener

un buen porta-electrodos y cable. La corriente del electrodo debe circular a través del arco y

regresar a la fuente de poder. (figura 2.3.) Una buena pinza de la pieza de trabajo es la clave para

resolver muchos problemas en soldadura.

Figura 2.3. Pinzas comunes de la pieza de trabajo.

FUENTES DE PODER

POTENCIA DE ENTRADA Las soldadoras de arco que usan corriente alterna de la línea de transmisión, deben transformarla en

corriente segura y útil para soldadura. La CA que suministra la compañía de electricidad llega con

una tensión muy elevada y una corriente muy baja. Puede ser muy peligroso trabajar con este

tipo de energía y además no se puede utilizar para soldar.

La compañía de electricidad suministra energía con tensiones que varían desde 115 volts, que es

la que llega a las casas habitación, hasta 230, 380, 460 e incluso 575 volts de corriente alterna.

La mayoría de las soldadoras para arco con electrodo revestido cuentan con derivaciones que

permiten usar diferentes tensiones de entrada.

EL TRANSFORMADOR REDUCTOR

Básicamente, la soldadora o planta de soldar de CA es un transformador re-ductor. Un

transformador reductor disminuye la tensión de entrada y aumenta la corriente para que la

energía sea útil para soldar.

Para que la energía que se utiliza en el proceso de soldadura con electrodo revestido se pueda

considerar útil, la tensión de circuito abierto debe ser de entre 55 y 80 volts. La tensión de

circuito abierto es la tensión de salida cuando la máquina está encendida pero no se está

soldando. Si se mide la tensión entre las terminales de la soldadora sin carga, el valor de la

lectura debe estar entre estos límites. A esta medida se le conoce como tensión sin carga o

también tensión de circuito abierto. A las casas llega corriente alterna de 115 volts, por lo que

se puede considerar que es un poco menos peligroso manejar la energía para soldadura. Sin

embargo, siempre se debe actuar como si todo tipo de energía eléctrica fuera peligrosa y

potencialmente mortal.

1a tensión de circuito cerrado es la que se mide al soldar. Normalmente, la tensión de circuito

cerrado es de entre 20 y 35 volts. La tensión real depende de la longitud del arco con que se

esté soldando.

TIPO DE CORRIENTE PARA SOLDADURA

Los transformadores de corriente alterna que se utilizan en soldadura tienen bobinas primarias

de alta tensión y baja corriente, y bobinas secundarias de baja tensión y alta corriente. De las

soldadoras que hay en el mercado, ésta es la más barata, pero tiene varias limitaciones. Sólo se

deben usar electrodos especiales de CA (corriente alterna). En cierto tipo de estructuras y para

determinados trabajos, se recomienda la utilización de electrodos de CD (corriente directa o

continua). En estos casos, la electricidad de CA no rinde resultados satisfactorios.

La corriente alterna cambia de dirección cada medio ciclo. Se produce en un generador que

tiene un inducido que gira entre polos magnéticos.

La electricidad que suministra la compañía de luz es normalmente de 60 ciclos. En la figura 2.4

se muestra un ejemplo. Al observar la onda de CA, se deben observar los puntos de intersección

1, 3 y 1. En estos puntos, la corriente cambia de dirección y su valor es igual a cero. En los

puntos 2 y 4, el flujo de la corriente adquiere su valor máximo. En la corriente alterna de 60

ciclos, el flujo de corriente cambia de dirección 120 veces por segundo.

Fig 2.4. Onda sinusoidal de la corriente alterna.

Cuando se emplea CA en soldadura, uno de los medios ciclos se conoce como ciclo de polaridad

directa con electrodo negativo. El otro medio ciclo se conoce como ciclo de polaridad invertida

con electrodo en positivo. A pesar de que no es posible observarlo, el arco se apaga cada vez

que la corriente cambia de dirección. (Véase la figura 2.4.).

Cada una de las polaridades de la corriente que se utiliza en soldadura tiene sus propias

características de penetración. En la figura 2.5 se muestra la penetración que se logra con

corriente directa polaridad invertida (CDEP), con corriente alterna y con corriente directa

polaridad directa (CDEN). Nótese que con corriente directa, polaridad invertida se logra una

penetración profunda y con polaridad directa ésta es superficial. La corriente alterna, que es

una combinación de las otras dos, alcanza una penetración regular.

Fig 2.5. Efectos de la corriente sobre la penetración

CICLO DE TRABAJO

En realidad, no se suelda durante todo el tiempo. Es necesario interrumpir el trabajo para cambiar

de electrodo, quitar la escoria antes de efectuar la siguiente pasada y por muchas otras razones.

Debido a que no se suelda todo el tiempo, las máquinas están diseñadas con diferentes ciclos de

trabajo. En soldadura de producción a gran escala, se requieren máquinas con ciclos de trabajo

más grandes y con cables más resistentes. El comprador debe tomar en cuenta sus necesidades

particulares al seleccionar la máquina con el ciclo de trabajo que mejor se adapte. Hay que

recordar que las máquinas con ciclos de trabajo elevados cuestan más. La evaluación del ciclo de

trabajo se basa en el número de minutos de cada diez, que se puede poner a trabajar una

soldadora con carga nominal, sin que se sobrecaliente. Algunos aparatos tienen una protección

que impide que la soldadora funcione hasta que se haya enfriado lo suficiente.

A modo de ejemplo, una soldadora de 300 amperes con un ciclo de trabajo del 60 por ciento

puede funcionar sin ningún problema a 300 amperes durante seis minutos de cada diez.

Se recomienda un ciclo de trabajo del 60 por ciento para las máquinas soldadoras manuales que se

utilizan en producción industrial; pero el hecho de que se diga que una soldadora tiene un ciclo de

trabajo del 60 por ciento no quiere decir que se pueda poner a funcionar continuamente con carga

nominal un total de 36 minutos de cada hora. Lo que significa es que si la soldadora está

funcionando con corriente nominal, debe dejarse enfriar durante cuatro minutos de cada período

de diez. Por otro lado, si la soldadora trabaja por debajo de su rendimiento normal, puede usarse

por períodos más largos.

BIBLIOGRAFIA

INDURA. Manual de soldadura

Koellhoffer, Leonard. Manual de soldadura. LIMUSA