SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO

Método de Unión

Existen diferentes técnicas de unión (temporal o permanente) de materiales, ya sea metálicos, cerámicos o polímeros.En este caso hablaremos de un método de unión permanente en metales; soldadura.

Clasificación de los procesos de unión

Soldadura

• Se basa en la tecnológica de adhesión y solidificación del metal.

• Esta relacionada con los procesos de fundición.

• Todos sus procesos están descritos por la Sociedad Americana de Soldadura (AWS).

Arco eléctrico• Se define como la corriente eléctrica que se establece a través

del aire ionizado, debido a la diferencia de potencial inducida entre las partes (electrodo y pieza o material base).

• El arco que se establece en los procesos de soldadura supone una descarga eléctrica que se caracteriza por su elevada intensidad de corriente (10-2000 A), bajo voltaje (25-50 V), y su gran brillo y aporte de calor.

Descripción del proceso.

Es un proceso de soldadura por fusión en el cual la unificación de los metales se obtiene mediante el calor de un arco eléctrico entre un electrodo y pieza a soldar. El arco eléctrico es una descarga de corriente eléctrica a través de una separación en un circuito y se sostiene por la presencia de una columna de gas ionizado (llamado plasma), a través de la cual fluye la corriente.

Descripción del proceso.

Esquema del proceso

Formación del arco eléctricoEl arco eléctrico se inicia al acercar el electrodo a la pieza, después del contacto se separa rápidamente de la pieza a una distancia corta. El arco eléctrico produce temperaturas hasta 5500 °C o más que son suficientes para fundir cualquier metal. Se forma un pozo de metal fundido que consiste en metal base y el metal de aporte (cuando se usa), cerca de la punta del electrodo. En la mayoría de los procesos de soldadura con arco eléctrico se agrega un metal de aporte durante la operación para aumentar el volumen y fortalecer la unión soldada. Conforme el electrodo se mueve a lo largo de la unión, el pozo de metal fundido se solidifica de inmediato.

Longitud del arcoLa longitud del arco depende del tipo de electrodo que se usa y el tipo de soldadura por hacer. Para electrodos con diámetro pequeño se requiere de un arco más corto que levante electrodos más grandes. Generalmente, la longitud del arco deberá ser aproximadamente igual al diámetro del electrodo. Si el arco está demasiado largo, el metal se derrite del electrodo en grandes glóbulos que oscilan de un lado al otro a medida que el arco oscila. Esto produce un depósito ancho, salpicado, e irregular sin suficiente fusión entre el metal original y el metal depositado. Un arco largo permite la atmósfera a fluir en el flujo del arco, permitiendo la formación de nitruros y óxidos. Un arco que está demasiado corto no genera suficiente calor para correctamente derretir el metal por soldar. Además, el electrodo se pegará frecuentemente y producirá depósitos desiguales con ondas irregulares. Un arco más corto normalmente es mejor para soldadura vertical porque se puede lograr mejor control de la mezcla de metales fundidos. El uso de un arco corto también evita entrada a la soldadura de impurezas de la atmósfera.

Tipos de Soldadura por Arco Eléctrico

Según el tipo de arco.De acción directa.De acción indirecta.

Según el tipo de electrodo.Con electrodo fusible.Con electrodo infusible.

Según el grado de mecanización.Manual.Semiautomática.Automática.

Según el tipo y polaridad de la corriente.Arco con corriente continua.Arco con corriente alterna.

Según el tipo de protección.Sin protección.Con protección de escoria o de fundente fundido.Con protección de atmósfera gaseosa.Con protección combinada de atmósfera gaseosa y fundente.

Tipos de Uniones(a) Unión empalmada – en esta unión, las partes se encuentran en el mismo plano y unen sus bordes.

(b) Unión en Angulo – Las partes en una unión de esquina forman un ángulo recto y se unen en la esquina del ángulo.

(c) Unión superpuesta (solape) – Esta unión consiste de dos partes que se sobreponen

(d) Unión T – Una parte es perpendicular a la otra cuando se unen

(e) Unión de bordes – las partes en una unión de bordes están paralelas con al menos uno de sus bordes en común y la unión se hace en el borde común.

Tipos de Uniones

Equipo de Soldadura

En función del tipo de corriente del circuito de soldeo el equipo consta de partes diferentes. En equipos de corriente alterna, transformador y convertidor de frecuencia; en equipos de corriente continua, rectificador (de lámparas o seco) y convertidor (conmutatrices o grupos eléctricos).

Elementos AuxiliaresLos principales son los electrodos, la pinza portaelectrodos, la pinza de masa y los útiles.

El electrodo: es una varilla con un alma de carbón, hierro o metal de base para soldeo y de un revestimiento que lo rodea. Forma uno de los polos del arco que engendra el calor de fusión y que en el caso de ser metálico suministra asimismo el material de aporte.Existen diversos tipos pero los más utilizados son los electrodos de revestimiento grueso o recubiertos en los que la relación entre el diámetro exterior del revestimiento y el del alma es superior a 1:3. El revestimiento está compuesto por diversos productos como pueden ser: óxidos de hierro o manganeso, ferromanganeso, rutilo, etc.; como aglutinantes se suelen utilizar silicatos alcalinos solubles.

La pinza portaelectrodos: sirve para fijar el electrodo al cable de conducción de la corriente de soldeo.

La pinza de masa: se utiliza para sujetar el cable de masa a la pieza a soldar facilitando un buen contacto entre ambos.

Entre los útiles, además de los martillos, tenazas, escoplos, etc. el soldador utiliza cepillos de alambre de acero para limpieza de superficies y martillos de punta para romper la cubierta de las escorias o residuos.

Riesgos y factores de riesgoRiesgos de AccidenteLos principales riesgos de accidente son los derivados del empleo de la corriente eléctrica, las quemaduras y el incendio y explosión. El contacto eléctrico directo puede producirse en el circuito de alimentación por deficiencias de aislamiento en los cables flexibles o las conexiones a la red o a la máquina y en el circuito de soldadura cuando está en vacío (tensión superior a 50 V). El contacto eléctrico indirecto puede producirse con la carcasa de la máquina por algún defecto de tensión. Las proyecciones en ojos y las quemaduras pueden tener lugar por proyecciones de partículas debidas al propio arco eléctrico y las piezas que se están soldando o al realizar operaciones de descascarillado.La explosión e incendio puede originarse por trabajar en ambientes inflamables o en el interior de recipientes que hayan contenido líquidos inflamables o bien al soldar recipientes que hayan contenido productos inflamables.

Riesgos y factores de riesgoRiesgos higiénicos Básicamente son tres: la exposiciones a radiaciones ultravioleta y luminosas, la exposición a humos y gases y la intoxicación por fosgeno. Las exposiciones a radiaciones ultravioleta y luminosas son producidas por el arco eléctrico. La inhalación de humos y gases tóxicos producidos por el arco eléctrico es muy variable en función del tipo de revestimiento del electrodo o gas protector y de los materiales base y de aporte y puede consistir en exposición a humos (óxidos de hierro, cromo, manganeso, cobre, etc.) y gases (óxidos de carbono, de nitrógeno, etc).Finalmente, puede ocurrir intoxicación por fosgeno cuando se efectúan trabajos de soldadura en las proximidades de cubas de desengrase con productos clorados o sobre piezas húmedas con dichos productos