Post on 10-Aug-2015
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 1 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 2 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 3 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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).
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 4 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 5 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 6 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 7 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 8 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 9 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 10 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 11 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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.
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 12 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 13 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 14 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 15 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 16 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 17 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 18 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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
Generalidades del proceso SMAW SENA 2010 Página 19 de 19
Resumen SMAW Evaluación de Competencias Laborales Editado por hgomezb@misena.edu.co
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