manual de corte soldaduray perforacion

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MANUAL DE
CORTE. SOLDADURA
PERFORACiÓN
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HAN COLABORADO:
COORDINADOR
Manuel IglesiasRodríguez
TEXTOS DIBUJOS
Jesús Monge
Extinciónde Incendiosdel Ayto.de Madrid
FOTOGRAFfAS y DIBUJOS
Jesús Monje
Unidad de Diseño Gráfico de la Escuelade Bomberosy Protección Civil
EDITOR:
ESCUELADE BOMBEROS y PROTECCiÓNCIVil
IMPRESiÓN:
Egraf. S.A.
Luis 1,n. 3 -7 . 28031 Madrid
DEPÓSITO LEGAL: M. 8033-2005
I.S.B.N.: 84-931740-9-2
L a compleja realidad en la que pueden desarrollarse los procedimientosde salvamento y rescate en el entorno urbano obliga a que los profe-sionales de la emergencia posean complejos conocimientos sobre las
más diversas técnicas y herramientas.
Los bomberos de una gran ciudad como Madrid deben ser el paradigma de la
polivalencia capaces de intervenir en rescate de montaña, acuático o urbano.
Así, en los siniestros de hundimientos, terremotos, desescombros, etc., el bom-
bero debe manejar métodos y herramientas que permitan consolidar estructuras
colapsadas o bien desescombrar, cortar, etc., estructuras de todo tipo (metálicas,
hormigón, fábrica de ladrillo) que permitan el salvamento de personas sepultadas.
En este sentido los responsables de la formación de los bomberos deben ofrecer
los recursos necesarios para que la capacitación del bombero sea actualizada, per-
manente y continua.
Con este Manual se cierra la trilogía de los conceptos básicos en un siniestro de
hundimiento -Rescate Urbano- Apeos de emergencia y por último Corte,
Perforación y Soldadura fijan las pautas y conocimientos básicos en este tipo de
emergencias.
Con esta publicación la Escuela amplia su base documental con ediciones de cali-
dad tanto en sus contenidos como en su presentación y posteriormente se hará lle-
gar a todos los Parques para su conocimiento.
Felicito, en consecuencia, al autor de este Manual y estoy seguro de que él
mismo, acompañado de la docencia directa por parte de los especialistas, constitui-
rá una ayuda inestimable para el mejor desempeño del bombero y, en consecuen-
cia, para el incremento de la seguridad de los ciudadanos de Madrid,
Alfonso del Álamo Giménez
Director General de Emergencias
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La soldadura es fundamental para la expansión y productividad de la industria.
Actualmente es uno de los principales medios de fabricación y reparación de pro-
ductos metálicos. Es casi imposible citar una industria, grande o pequeña, que no
utilice algún tipo de soldadura. La industria ha encontrado en la soldadura un pro-
cedimiento eficiente, seguro y económico para la unión de los metales en prácti-
camente todas las operaciones de fabricación y en la mayoría de las construccio-
nes
Como medio de fabricación, la soldadura aporta rapidez, seguridad y gran fle-
xibilidad. Además, disminuye los costos de fabricación, porque permite diseños
más simples y elimina costosos modelos, así como numerosas operaciones de
mecanizado.
La soldadura también se emplea ampliamente en la reparación de maquinaria y
de piezas desgastadas, lo que repercute muy favorablemente en la economía de
muchas industrias.
En nuestro campo de aplicación, la soldadura nos resulta muy útil a la hora de
fijar o reforzar elementos metálicos, muy comunes en la construcción actualmen-
te, así como para la colocación de ojales o cáncamos en vigas o soportes que han
sufrido ruina y deben ser retirados.
Aunque estas situaciones no son muy comunes, afortunadamente, es de suma
importancia la correcta realización de estas soldaduras para no correr riesgos de
accidente.
La soldadura requiere un largo tiempo de aprendizaje para dominar una buena
parte de sus variantes. No obstante con un conocimiento elemental de los equipos
y su funcionamiento, horas de práctica y una buena guía de referencia, que este
manual pretende ser, seremos capaces de realizar un trabajo satisfactorio.
En este manual hablaremos de varios tipos de soldadura, algunos desconocidos
para la mayoría, con esto no pretendemos enseñarlos, sino dar una visión amplia
de las múltiples formas de lograr una misma cosa y su evolución: LA SOLDADURA.
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INTRODUCCiÓN. SOLDADURAS HETEROC;~NEAS.SOLDADURAS HOMOC;~NEAS
MÁQUINAS DE SOLDAR. TIPOS DE SOLDADURA. ELECTRODOS NORMATIVAS.
T~CNICAS . POSICIONES. SOLDADURA CON ARCO SOLDADURA MIC;
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SOLDADURA
1
SOLDADURA
1.1. PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA
Entre los numerosos procedimientos de soldeo que se aplican
en la actualidad, la soldadura con llama, el soldeo por arco y la sol-
dadura por resistencia son los más extendidos. Para explicar las
diferencias existentes entre estos procedimientos podemos fijar-
nos en las funciones que debe desempeñar el soldador para la apli-
cación de cada uno de ellos.
La principal misión del soldador que utilice el procedimiento de
soldadura con llama es la de controlar y dirigir el calor sobre los
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CORTE ·SOLDADURA .PERFORACIÓN
bordes de las piezas a enlazar mientras aplica, al baño de fusión,
una varilla de metal adecuado. El intenso calor necesario para fun-
dir bordes y varilla se obtiene por la combustión de un gas. Puesto
que normalmente se emplea una mezcla de acetileno y oxígeno, el
procedimiento recibe el nombre de soldadura oxiacetilénica.
La técnica requerida para este trabajo se puede resumir en los
siguientes puntos:
. Reglaje de la instalación.
. Selección de la boquilla y diámetro de varilla adecuados.
. Preparación de los bordes de las piezas a soldar.
. Manejo correcto de llama y varilla.
El soldador de oxiacetilénica también puede hacer el corte con
llama mediante el empleo de un dispositivo de corte y una sobre-
presión de oxígeno. El oxicorte, o corte con llama, se emplea para
cortar diversos metales al tamaño y forma adecuados, o bien, para
eliminar el material sobrante en piezas de fundición.
El trabajo del soldador por arco consiste en establecer un arco
eléctrico en un extremo de la junta a realizar y, mantenerlo, para
conseguir la fusión de los bordes de las piezas y del electrodo. El
metal fundido procedente del extremo del electrodo se deposita
entre las piezas y junto con el
que resulta de la fusión de los
bordes forma el baño de fusión.
Éste, al solidificar, da lugar a
una conexión limpia y unifor-
me.
El soldador por arco debe
seleccionar el electrodo ade-
cuado para cada trabajo o ser
capaz de seguir las instruccio-
nes establecidas en las especifi-
caciones; leer símbolos de sol-
14
PROCEDIMIENTOS
dadura y realizar
cualquier tipo de
costura utilizan-
do la postura
adecuada, es de-
cir, soldadura en
techo, en hori-
zontal, etc.
En el campo
de la soldadura
por arco, los
procedimientos que utilizan una protección gaseosa tienen un
prestigio reconocido, considerándose incluso superiores al méto-
do clásico con electrodos revestidos. Siendo, este método, el más
utilizado en la actualidad ya no sólo en la industria sino en peque-
ños talleres.
En estos procedimientos de soldeo tanto el arco como el baño
de fusión están rodeados por un gas protector. Esta protección
gaseosa evita la contaminación atmosférica con lo que se consi-
gue una soldadura muy limpia. Estos procedimientos, que se
conocen como soldadura TIG y soldadura MIG, se pueden aplicar
manual o automática mente.
Los soldadores por resistencia son responsables del control de
las máquinas que realizan estas soldaduras. Éstas trabajan por
aplicación de calor y presión. Si se sitúan dos piezas metálicas
entre dos electrodos y a través de éstos se establece una corrien-
te de gran intensidad, bajo un pequeño voltaje, los materiales,
debido a su propia resistencia se calentarán hasta alcanzar el esta-
do plástico. Una vez interrumpida la corriente se completa la sol-
dadura por aplicación de una presión a las piezas.
Las misiones del soldador son las de ajustar la corriente, la pre-
sión y los tiempos de alimentación adecuados para cada material
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CORTE .SOLDADURA .PERFORACiÓN
a soldar. También es responsable de la alineación correcta de las
piezas a ensamblar así como,de controlar el paso de éstas a través
de las máquinas de soldar.
Por lo tanto, como hemos visto, el oficio del soldador abarca un
amplio abanico siendo prácticamente imposible que un soldador
domine todas las técnicas medianamente. Es por eso que el solda-
dor se especializa en una determinada técnica, ya que de otra
forma la calidad requerida para los trabajos de soldadura no se
alcanzaría.
1.1.1.Selección del procedimiento de soldeo más adecuado
No existen reglas sencillas y precisas que determinen el tipo de
soldadura a utilizar para cada trabajo en particular. En general, los
factores determinantes para la elección son:
. El tipo de metal a soldar.
. El costo.
. La naturaleza de los productos a fabricar.
. Las técnicas utilizadas en la producción.
Algunos trabajos se realizan más fácilmente mediante la solda-
dura oxiacetilénica, otros por el contrario, son más adecuados
para soldadura por arco.
Como hemos visto anteriormente existen diversas formas de
soldar, en este manual vamos a hacer referencia tan solo a las más
conocidas, dejaremos a un lado los métodos utilizados en grandes
industrias, de los que únicamente mencionaremos alguno, debido
a su importancia.
PROCEDIMIENTOS
1.1.2. Procesos de soldadura
La soldadura es un proceso para la unión de dos metales por
medio de calor y/o presión y se puede definir como la unión ínti-
ma entre átomos de dos metales. Existen diversos procesos de sol-
dadura que, fundamentalmente difieren, por el modo de aplicar el
calor o la energía para la unión, y por el metal resultante de esa
unión. Una manera general de agruparlos es la siguiente:
. Soldadura blanda.
. Soldadura fuerte.
Estos procesos se encuadran en las soldaduras Heterogéneas,
ya que el metal base es distinto del aportado.
. Soldadura por forja.
. Soldadura por resistencia.
. Soldadura con llama.
. Soldadura por arco eléctrico.
Estos procesos se encuadran en las soldaduras Homogéneas,
puesto que metal base y metal de aportación son la misma cosa,
no hay discontinuidad entre uno y otro.
Para lograr la soldadura algunos procesos requieren de mucha
fuerza para la unión; unas, de un metal de aporte y mucha ener-
gía térmica que derrita dicho metal, otras sólo requieren de una
gran cantidad de energía. Cada uno de los diferentes procesos de
soldadura genera características especiales y costos específicos.
Para lograr la soldadura existen diferentes formas de unir los
materiales, su aplicación dependerá fundamentalmente del tipo
de material a utilizar, la apariencia de la unión y del uso que se
dará a ésta.
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CORTE .SOLDADURA ·PERFORACIÓN
1.2. SOLDADURAS HETEROGÉNEAS
1.2.1. Soldadura blanda
Es la unión de dos piezas de metal por medio de un metallla-
mado de aporte que se aplica entre ellas en estado fundido.
La temperatura de fusión de estos metales no es superior a los
4302 C. En este proceso se produce una aleación entre los metales
y con ello se logra una adherencia que genera la unión de éstos.
En los metales de aporte por lo regular se utilizan aleaciones de
plomo y estaño que funden entre 1802y 3702 C.
Este tipo de soldadura es utilizada para la unión de piezas que
no están sometidas a grandes cargas o fuerzas. Una de sus princi-
pales aplicaciones es la unión de elementos a circuitos eléctricos.
Por lo regular el metal de aporte se funde por medio de un solda-
dor eléctrico y fluye por capila-
ridad.
1.2.2. Soldadura fuerte
En esta soldadura se intro-
duce también un metal de
aporte en estado líquido pero
éste, es un metal no ferroso
con punto de fusión superior a
los 4302 e y siempre menor que
la temperatura de fusión del
metal base. Por lo regular se
requiere de fundentes especia-
18
, EAS y HOMOGÉNEAS
les para remover los
óxidos de las superfi-
cies a unir y aumen-
tar la fluidez al metal
de aporte. Algunos
de los meta les de
aporte son aleacio-
nes de cobre, alumi-
nio o plata.
A continuación se presentan algunos de los más utilizados para
las soldaduras denominadas como fuertes:
1. Cobre. Su punto de fusión es de 1083QC.
2. Bronces y latones con punto de fusión entre los 870Q y
1100QC.
3. Aleaciones de plata con temperaturas de fusión entre 630Q
y 845Q C.
4. Aleaciones de aluminio con temperatura de fusión entre
570Q y 640Q C.
1.3. SOLDADURAS HOMOGÉNEAS
Se conoce por soldadura homogénea la unión indisoluble de
metales de la misma naturaleza, por fusión, en estado pastoso o
fluido, que penetra íntimamente formando un todo sin solución
de continuidad.
Según el procedimiento empleado, las soldaduras autógenas se
clasifican como se indica en el siguiente cuadro:
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POR PRESiÓN
A LA FRAGUA
SOLDADURAS ELÉCTRICA POR RESISTENCIA
AUTÓGENAS POR ARCO ELÉCTRICO
HOMOGÉNEAS
POR FUSiÓN CON GAS PROTECTOR
CON SOPLETE
CORTE .SOLDADURA .PERfORACIÓN
1.3.1. Soldadura por forja o a la fragua
Es el proceso de soldadura
más antiguo. Consiste en el
calentamiento de las piezas a
unir en una fragua hasta su
estado plástico y posterior-
mente por medio de presión o
golpeteo se logra la unión de
las piezas. En este procedi-
miento no se utiliza metal de
aporte y la limitación del pro-
ceso se encuentra en que sólo se puede aplicar en piezas peque-
ñas y en forma de lámina. La unión se hace del centro de las pie-
zas hacia afuera y debe evitar-
se la oxidación, para esto se
utilizan aceites gruesos con un
fundente, por lo regular se uti-
liza bórax combinado con sal
de amonio.
La preparación se hace de
diferentes formas. En la figura
se ven dos piezas en forma de
uña, con un abultamiento, que
permite el martilleo necesario,
sin que la unión disminuya de
espesor.
No se insiste más en la des-
cripción de este procedimiento
por estar actualmente en desu-
so, excepto en producciones
artesanales.
A.20
La soldadura por resistencia
es, principalmente, un procedi-
miento para fabricación en
serie. Se destina específica-
mente a la producción masiva
de electrodomésticos, automó-
viles, equipo eléctrico, etc.
Probablemente la principal
característica se encuentra en la gran rapidez para la realización
de las costuras.
El principio de funcionamiento de este proceso consiste en
hacer pasar alta corriente eléctrica a través de los metales que se
van a unir; como en la unión de los mismos la resistencia es mayor
por sus cuerpos, se produce un calentamiento que funde el metal;
si a la vez aplicamos presión las piezas se unirán de forma homo-
génea. Lacorriente pasa por un
transformador en el que se
reduce el voltaje de 120 ó 240 a
4 ó 12V se eleva a un amperaje
considerable para subir la tem-
peratura. Cuanto mayor es la
resistencia que el metal opone,
mayor es la cantidad de
corriente que circula, antes se
eleva la temperatura del cuer-
po. La soldadura eléctrica, no
es sino un cortocircuito que se
establece entre las piezas que
se han de soldar previamente
conectadas a los polos de la
1.3.2. Soldadurapor resistencia
- - - - - --- -
'AS Y HOMOGÉNEAS
*
1
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-- - - - -
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CORTE . SOLDADURA. PERfORACIÓN
corriente eléctrica. Los bordes de dichas piezas alcanzarán rápida-
mente el punto de fusión, bastando sólo presionarlas para que
queden soldadas. La soldadura por resistencia es aplicable a casi
todos los metales, excepto al estaño, zinc y plomo. La máquinas
pueden ser fijas o móviles o bien estar acopladas a un robot o
brazo mecánico.
En los procesos de soldadura por resistencia se incluyen los de:
1.3.2.1. SOLDADURA POR PUNTOS
La corriente eléctrica pasa por dos electrodos con punta que
una vez permitido el calentamiento de las piezas aplican la presión
generando un punto de soldadura. Como su nombre indica, la cos-
tura soldada no es continua sino por puntos más o menos separa-
dos en función de la resistencia deseada.
Se realiza en máquinas especiales pro-
vistas de dos electrodos en cuyas puntas
se colocan las piezas que se han de soldar.
Al presionar los electrodos contra las pie-
zas con una fuerza de 100 a 200 Kg,
queda conectada la corriente, el material
llega al estado pastoso y seunen íntimamente en los pun-
tos de contacto. La soldadura
de cada punto, tan sólo dura
algunas fracciones de segundo
y se obtienen uniones muy
resistentes, es un procedimien-
to muy empleado que ha susti-
tuido claramente al remachado
de chapas y de perfiles de poco
espesor.
22
- AA_AA_ A A~ _ A_A
- A .. A . __ AA. A A_ AA A___ AA _ _. _ _
,
AS Y HOMOGÉNEAS
Pueden soldarse chapas de acero de 8 milímetros y de 5 milí-
metros en otros metales.
1.3.2..2.. SOLDADURAPOR RESALTES
Es un proceso similar al de puntos
sólo que, en ésta, se producen varios
puntos a la vez en cada ocasión que se
genera el proceso. Los puntos están
determinados por la posición de un
conjunto de puntas que hacen contac-
to al mismo tiempo. Este tipo de sol-
dadura se puede observar en la fabri-
cación de malla.
1.3.2..3. SOLDADURA POR COSTURA
Es el enlace continuo de dos piezas
de lámina traslapadas. La unión se
produce por el calentamiento obteni-
do por la resistencia al paso de la
corriente y la presión constante que
ejercen dos electrodos circulares. Este
proceso de soldadura es continuo.
1.3.2..4. SOLDADURA A TOPE
Consiste en la unión de dos piezas con la misma sección, que se
presionan cuando está pasando por ellas la corriente eléctrica, con
lo que se genera calor en la superficie de contacto. Con la tempe-
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CORTE. SOLDADURA. PERFORACIÓN
ratura y la presión entre las dos
piezas se logra la unión. Para ello
se emplean máquinas especiales
en las que se sujetan las piezas con
unos soportes que sirven de elec-
trodos. Las superficies que se han
de unir, deben estar bien limpias,
para evitar poros que debilitarían
la soldadura.
1.3.3.Soldadura con llama u oxiacetilénica
La soldadura con llama se utiliza prácticamente en todas las
industrias de fabricación metálica; principalmente en trabajos de
mantenimiento.
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Debido a su flexibilidad y
movilidad es ampliamente utili-
zada en trabajos de reparación
y mantenimiento. El equipo,
montado sobre un carro, es
fácilmente transportable al
punto donde se desee, la adap-
tabilidad del procedimiento
oxiacetilénico permite su apli-
cación para soldadura por
fusión, soldaduras heterogéne-
as, corte y tratamientos térmi-
cos.
Como fuente de calor se
emplea llama producida por la
combustión de acetileno en
presencia del oxígeno. El aceti-
AS Y HOMOGÉNEAS
leno es el combustible y el oxí-
geno el comburente. También
se utilizan otros gases como
propano, butano e hidrogeno
para su utilización bajo el agua.
La llama se obtiene con un
soplete a propósito en el que se
pueden dosificar adecuada-
mente ambos gases, según la
naturaleza y el espesor del
material que se va a soldar. La temperatura alcanzada por esta
llama es superior a los 31002 C.
El proceso de soldadura consiste, esencialmente, en calentar las
piezas hasta la fusión de sus bordes, para que éstos se unan direc-
tamente o bien, aplicando la varilla de metal de aporte al baño de
fusión.
1.3.4. Soldadura eléctrica
La principal ventaja de la soldadura eléctrica por arco estriba en
la gran rapidez con que se realizan soldaduras de gran calidad a un
costo relativamente bajo. Aplicaciones específicas de este procedi-
miento se encuentran en la fabricación de estructuras de acero,
puentes y maquinaria. Elsoldeo por arco se considera ideal para la
fabricación de recipientes y aparatos a presión, así como para la
producción a base de metales comerciales estándar.
El desarrollo de las soldaduras por arco con protección gaseosa
amplía el campo de aplicación de este procedimiento a todo tipo
de metales, férreos y no férreos, y en toda la gama de espesores.
La soldadura eléctrica por arco con electrodos revestidos, que
es la que ocupa nuestra atención debido a que los equipos que dis-
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- -
CORTE .SOLDADURA .PERfORACiÓN
pone el Servicio de Bomberos son de este tipo, está fundada sobre
el siguiente principio:
Si se corta un conductor eléctrico en un punto cualquiera del
circuito, al acercar de nuevo sus extremos se produce entre ambos
un arco luminoso que engendra efectos caloríficos intensos
(3.000g C). Es lo que, de forma común, conocemos como "chispa".
Laspiezas que debensoldarse, conectadas en el circuito eléctri-
co, constituyen el extremo de uno de los conductores (masa),
mientras que el otro está formado generalmente por el metal de
aportación (pinza).
Lacorriente eléctrica empleada puede ser alterna o bien conti-
nua.
Se llama corriente continua la que circula en el mismo sentido
y corriente alterna la que varía a cada instante de sentido (gene-
ralmente unas 50 veces por segundo). En la corriente continua se
pueden distinguir dos polos (positivo y negativo).
No es posible conectar un circuito de soldadura directamente
sobre los cables de la red sin un elemento intermediario. Esta
corriente se suministra general-
mente a una de tensión relati-
vamente elevada (220 ó 380
V.) Y la corriente sobrepasaría
la intensidad admisible por el
circuito.
Para salvar esta dificultad se
usan unos aparatos que trans-
forman la corriente según los
casos y necesidades.
Según la naturaleza de la
corriente que suministra al
puesto de soldadura, puede ser:
UINAS DE SOLDAR
. Corriente alterna, que proporciona un buen rendimiento,
pero sólo puede emplearse con electrodos especialmente prepara-
dos: electrodos revestidos.
. Corriente continua, facilita el cebado del arco; éste es más
estable y puede usarse con electrodos de todo tipo.
1.4. MAQUINAS DE SOLDAR
Regulación Selector
de Intensidad Voltaje
Masa
Mlnimo
1.4.1.Transformadores
Son grupos estáticos que reciben
la corriente alterna de la red y la
transforman en otra alterna de la
misma frecuencia, pero de menor
tensión y mayor intensidad, propia
para la soldadura. Han sido hasta
ahora los más utilizados.
1.4.2..Transformadores-
rectificadores
Son máquinas estáticas que dejan
pasar la corriente alterna de la red
en un solo sentido. Se obtiene así
una corriente rectificada, con sus
polos definidos, pero con los cortes
propios de la alterna. Su comporta-
miento para la soldadura es como si
se tratara de corriente continua.
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CORTE · SOLDADURA. PERfORACIÓN
Constan de un transformador, cuyo circuito primario está
conectado a la red y el secundario a un rectificador, que es el
encargado de convertir la corriente alterna en rectificada, merced
al uso de materiales llamados semiconductores, como el silicio.
Dado el gran desarrollo y el alto rendimiento que se ha alcanzado
con estos elementos en la actualidad es de prever, que estas sol-
dadoras sean las de mayor aplicación en el futuro.
1.4.3. Convertidores
Están compuestos de un motor eléctrico alimentado por la
corriente alterna de la red o por un motor de explosión que mueve
una dinamo, unida al mismo eje, la cual genera corriente continua
para la soldadura.
Pueden ser dos máquinas independientes o formar un solo blo-
que.
1.4.4. Alternadores Ogrupos convertidores de frecuencia
Son máquinas rotativas compuestas de un motor eléctrico
movido por la corriente alterna de la red que acciona un alterna-
dor, el cual suministra corriente alterna a la tensión e intensidad
conveniente para la soldadura, pero con una frecuencia de 250
períodos (Hz). Esto proporciona mejor cebado y estabilidad del
arco.
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!ÁQUINAS DE SOLDAR
1.4.5. Características técnicas de los equipos y consumibles
Las máquinas soldadoras quedan determinadas por los siguien-
tes datos:
1.4.5.1. CLASEDE CORRIENTEQUE SUMINISTRAN
Es importante conocerla, ya que el resultado positivo de la sol-
dadura depende del uso correcto de determinados electrodos,
puesto que deben ser utilizados con una cierta polaridad. Por todo
ello, es un factor decisivo en la elección de la máquina.
1.4.5.2. AUTORREGULACIÓN
Capacidad de pasar, automáticamente, de la tensión de cebado
a la de arco en el tiempo en que se establece el mismo.
1.4.5.3. INTENSIDAD
La intensidad que puede soportar y su posible regulación,
dependiendo del diámetro de los electrodos que se hayan de
emplear.1.4.5.4. AEROVOLTAICO
La temperatura que se genera en este proceso es superior a los
5.500Q C. Para la generación del arco existen los siguientes elec-
trodos:
· Electrodo de carbón.- En la actualidad son poco utilizados, el
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CORTE ·SOLDADURA ·PERFORACIÓN
electrodo se utiliza sólo como fuente de calor y el metal de apor-
te se agrega por separado. Este método esta en desuso, ya que el
principio es el mismo que el de la soldadura TIG que utiliza elec-
trodos de tungsteno como veremos mas adelante.
. Electrodo metálico.- El propio electrodo sirve de metal de
aporte al derretirse sobre los materiales a unir.
. Electrodos recubiertos.- Los electrodos metálicos con un
recubrimiento que mejore las características de la soldadura son
los más utilizados en la actualidad, las funciones de los recubri-
mientos son las siguientes:
- Proporcionan una atmósfera protectora.
- Proporcionan escoria de características adecuadas para prote-
ger al metal fundido.
- Facilita la aplicación de la soldadura en techo.
- Estabiliza el arco.
- Añade elementos de aleación al metal de la soldadura.
- Desarrolla operaciones de enfriamiento metalúrgico.
- Reduce las salpicaduras del metal.
- Aumenta la eficiencia de deposición.
- Elimina impurezas y óxidos.
- Influye en la penetración del arco.
- Influye en la formación del cordón.
- Disminuye la velocidad de enfriamiento de la soldadura.
30
'Os. DE SOLDADURA
Las composiciones de los recubrimientos de los electrodos
pueden ser orgánicas o inorgánicas y estas substancias se
pueden subdividir en las que forman escoria y las que son
fundentes. Algunos de los principales compuestos son:
- Para la formación de escoria se utilizan Si02, Mn02 y FeO.
- Para mejorar el arco se utilizan Na20, CaO, MgO y Ti02.
- Como desoxidantes: grafito, aluminio, serrín.
- Para mejorar el enlace: silicato de sodio, silicato de potasio y
asbestos.
- Para mejorar la aleación y la resistencia de la soldadura: vana-
dio, cesio, cobalto, molibdeno, aluminio, circonio, cromo,
níquel, manganeso y tungsteno.
1.5. SOLDADURA AL ARCO CON PROTECCiÓN
GASEOSA
En esta serie de procesos de soldadura el arco eléctrico sumi-
nistra el calor para la fusión mientras que, la protección gaseosa
- - - - -- - - - - - - - - -
31
A?2
CORTE .SOLDADURA .PERFORACIÓN
se encarga de la protección y limpieza, y a menudo, también del
control metalúrgico. La forma más ampliamente utilizada de sol-
dadura al arco con gas protector es la soldadura al arco metálico.
BOQUilLA
TUBO
CONDUcrOR
GAS
PROTECClON
'~''''
METAL BAÑO
BASE
METAL
SOLDADO
1
1.5.1. Origen de la Soldadura al arco metálico
La soldadura al arco comenzó en 1881 con el uso, por Auguste
de Meritens, de arcos de electrodos de carbón no consumibles.
Poco después, en 1888 el ruso N. G. Slavianoff, utilizó como elec-
trodo consumible una varilla de acero desnuda y es generalmente
aceptado como el inventor de la soldadura por arco metálico. La
soldadura manual con alambre desnudo, como fue conocida, se
empleó durante casi medio siglo pero actualmente está ya en
desuso. Se necesitaba una habilidad considerable para encender y
mantener el arco y puesto que la operación se hacía en el aire, el
metal era seriamente contaminado con oxígeno y nitrógeno; esto
afectaba adversamente a las propiedades de resistencia al choque.
No mucho después de la introducción del proceso de arco metá-
lico con alambre desnudo, se hicieron intentos para vencer estas
]TOS DE SOLDADURA
dificultades recubriendo los electrodos. Estos intentos fueron esti-
mulados por el hecho, reconocido desde los primeros días, de la
importancia de la superficie del alambre del electrodo. Aunque se
consideraba como desnudo, el alambre utilizado para la soldadura
recibía frecuentemente un baño de limo durante el trefilado,
obteniéndose como resultado una delgada película de óxido y
arcilla en la superficie del hilo. Aunque de espesor despreciable,
esta película conducía a una mejora notable de las propiedades del
arco.
Kjellberg introdujo el primer electrodo recubierto de fundente
en 1907 y comprendió claramente que el recubrimiento podría
tener otras funciones además de las simples de estabilizar el arco.
Desde su introducción, en el comienzo de siglo, los electrodos
de arco metálico han estado sometidos a un continuo desarrollo.
A despecho de la competencia de otros métodos de soldadura
desarrollados recientemente, el proceso de arco metálico en el
cual los electrodos en forma de varillas de corta longitud recu-
biertas de fundente son sostenidos manualmente, se ha transfor-
mado en el proceso de soldadura más ampliamente utilizado. A
partir de algunos de los primeros electrodos recubiertos por un
fino baño, que se aplicaba sumergiéndolos en barro, se han desa-
rrollado los electrodos modernos en los que el fundente es de con-
siderable espesor y se aplica por extrusión.
ALAMBRE EXTREMO DE SUJECClON
EXTREMO DE CEBADO REVESTIMIENTO
33
CORTE ·SOLDADURA .PERFORACIÓN
1.5.2.Recubrimientos de electrodos
El recubrimiento de un electrodo tiene que cumplir múltiples
funciones que ya he enumerado anteriormente, además, la esco-
ria dejada sobre la superficie de la soldadura debe ayudar a la for-
mación de un cordón de soldadura de la forma adecuada. Una vez
se ha completado y enfriado la soldadura ya no se necesita la esco-
ria, y ésta debe poderse quitar fácil y rápidamente. Como cabría
esperar, existen actualmente tipos variados de recubrimiento,
cada uno de los cuales es más adecuado para unas aplicaciones
que para otras. Puesto que las características de un electrodo y la
composición y propiedades del metal depositado pueden ser fácil-
mente alteradas a través de la composición del recubrimiento fun-
dente, es posible la preparación de electrodos para fines especia-
les. Los electrodos se evalúan por la calidad del metal que deposi-
tan, la economía con la cual lo depositan y, sobre todo, por la faci-
lidad con que pueden ser usados por el soldador.
De los muchos ingredientes de los recubrimientos de electrodos
para soldar acero suave, probablemente los más importantes son:
celulosa, generalmente en forma de un desagregado químico de
pulpa de madera conocido como floco alfa; óxido de titanio,
corrientemente en forma de rutilo natural; silicatos minerales;
óxidos de hierro; carbonatos básicos, tales como caliza; espato-
fluor; ferrosilicio y silicato sódico. En muchos electrodos moder-
nos se incorpora también polvo de hierro.
Elcomportamiento de un electrodo viene determinado no sola-
mente por la composición química de su recubrimiento sino tam-
bién por el origen, estado de división y manipulado de los consti-
tuyentes.
Después de que los materiales seleccionados se han mezclado y
amasado con un aglomerante, a menudo silicato sódico, para for-
mar una pasta espesa, ésta se extruye alrededor del núcleo de
34
ELECTRODOS
alambre de acero bajo en carbono, que ha sido cortado en longi-
tudes adecuadas y enderezado. A continuación los electrodos
recubiertos se secany cuecen, en estufas continuas, hasta un con-
tenido de humedad controlada.
La función de las adiciones de ferro-aleaciones al recubrimien-
to de un electrodo se pone de manifiesto por el cambio en el aná-
lisis del metal aportado resultante, utilizando una técnica de sol-
dadura que permita una contaminación excesiva por la atmósfera.
Con un arco anormal mente largo, la protección se hace menos
efectiva y se emplea en desoxidar la soldadura una mayor canti-
dad del silicio presente que la empleada con un arco corto. El oxí-
geno de la atmósfera disminuye el contenido en carbono por oxi-
dación y, como el nitrógeno, también de la atmósfera, se absorbe
en el metal de la soldadura. El contenido en nitrógeno del nivel
que se presenta en el metal de soldadura depositado con arcos lar-
gos, se traduce inevitablemente en porosidad. Los electrodos
varían en su capacidad de protección y de ahí en su susceptibilidad
a los efectos adversos del arco largo.
El mayor riesgo de la porosidad por nitrógenose presenta al
comienzo de la soldadura donde es particularmente importante
no mantener un arco largo.
Cuando se deseadepositar un metal de soldadura aleado seaña-
den ferro-aleaciones en el recubrimiento fundente. Sin embargo,
en los metales altamente aleados o las aleaciones no ferrosas toda
o por lo menos la mayor parte de la adición aleante está conteni-
da en el alambre del núcleo del electrodo.
1.6. ELECTRODOS.CLASIFICACiÓN
Se llaman electrodos los extremos de los conductores entre los
cuales salta el arco eléctrico o arco voltaico. Uno de los
- - - - - -- - - - - -
35
-- - - --
CORTE ·SOLDADURA .PERFORACIÓN
conductores es siempre la pieza metálica (a la cual se conecta la
pinza de masa) que se ha de soldar; por esto cuando se habla en la
soldadura del "electrodo" se refiere uno siempre al otro
conductor, desde el cual salta la chispa hasta la pieza (varilla de
metal de aportación).
Existen varios tipos de electrodos, principalmente vamos a
distinguir entre consumibles y no consumibles.
1.6.1. Electrodos no consumibles
Los electrodos no consumibles (carbón, tungsteno, etc.) sólo
sirven para fundir el metal de la pieza gracias al calor generado
por el arco voltaico. Si hace falta metal de aportación, hay que
emplear una varilla como en la soldadura por soplete de gas.
1.6.2.. Electrodos consumibles
En el caso de los electrodos consumibles, los más utilizados son
los electrodos metálicos recubiertos, en éstos el mismo electrodo
constituye el metal de aportación, que va fundiendo y cayendo en
gotas por el calor del arco.
Este tipo de electrodos, es el más utilizado. Están constituidos en
general por la varilla del metal de aportación y un revestimiento.
Éste consiste, en general, en una capa de una sustancia apropiada
que envuelve la varilla.
Este revestimiento en los electrodos tiene como fin evitar
oxidaciones en la soldadura, pues el hierro líquido al contacto con
el aire se combina químicamente con el oxígeno, volviéndose
frágil y duro a temperatura ambiente; el revestimiento protege la
soldadura creando un gas inerte alrededor del metal derretido,
aislándolo por completo de la atmósfera, produciendo una escoria
,4...36
ELECTRODOS
que se rompe fácilmente, cuya función es la protección de la
soldadura aumentando el tiempo de enfriamiento del metal
depositado, lo que conduce a una soldadura más dúctil o flexible,
evitando así su rotura ante esfuerzos considerables.
Para quitar estas escorias se debe usar siempre protección
evitando así las proyecciones en los ojos.
El revestimiento protector de los electrodos debe permanecer
seco, para conseguir un buen cebado del electrodo y posterior
soldadura.
Hay gran variedad de electrodos, éstos se diferencian entre sí
por el material de la varilla de aportación (hierro, aluminio,
fundición, acero inoxidable, etc.) y principalmente por la
composición del recubrimiento (rutilo, básico, oxidante,
celulósico, etc...).
RUTILO
El electrodo más utilizado para la soldadura de aceros suaves,
aceros de construcción, aceros al carbono en general, etc. es el de
tipo rutilo. Su nombre se debe a la gran cantidad de óxido de
titanio (rutilo) que lleva en su revestimiento. Son de fácil
utilización ya que el cebado es bueno, la escoria es viscosa y se
desprende con facilidad, se pueden utilizar tanto con corriente
continua como con corriente alterna, son apropiados para soldar
en todas las posiciones (plano, vertical, rincón y techo). A todo
esto hay que añadir unas buenas características mecánicas.
CELULÓSICO
Un recubrimiento de esta clase tiene un alto contenido en
celulosa, ésta se quema produciendo un abundante suministro de
37
- --
CORTE. SOLDADURA. PERFORACIÓN
hidrógeno y monóxido de carbono, los cuales protegen el arco de
la atmósfera. La presencia en el arco de estos gases con elevado
potencial de ionización se traduce en un alto voltaje de arco y por
ello una elevada energía de arco, la cual es causa del rápido
consumo y profunda penetración de este tipo de electrodos.
Durante la fusión de electrodos celulósicos hay tendencia a la
descomposición de los constituyentes orgánicos del recu-
brimiento al calentarse el alambre del núcleo del electrodo por
resistencia. Esto se traduce en una ligera caída del voltaje del arco
y un incremento en las cantidades de manganeso y silicio que
pasan al metal soldado. Este efecto se controla casi totalmente
por la forma en que está compuesto el recubrimiento. Puesto que
la mayor parte del recubrimiento es carbonoso se deposita poca
escoria sobre la soldadura y este hecho, junto con el fuerte chorro
de plasma producido por un arco potente, hace adecuado el
electrodo para la soldadura en todas posiciones. Ha sido
ampliamente utilizado para soldaduras de tubos y estructuras, a
menudo con una técnica de soldadura vertical descendente en la
cual el metal de la soldadura es sostenido por el chorro de plasma.
La ausencia de estabilizadores en el recubrimiento y el elevado
voltaje del arco hacen necesario el uso de corriente continua y una
polaridad positiva del electrodo.
OXIDANTES
Estos electrodos están recubiertos principalmente con óxidos o
carbonatos de manganeso y hierro, con algunos silicatos. Este tipo
de recubrimiento produce una escoria fluida y voluminosa que se
traduce en una soldadura lisa y limpia, de la cual la escoria puede
separarse fácilmente.
La presencia de la escoria atrapada en soldaduras profundas de
varias pasadas es reducida, por lo cual estos electrodos son
especialmente adecuados para trabajo de alta calidad en el que se
38
ELECTRODOS
utiliza inspección radiográfica. Puesto que la escoria es fluida, con
estos electrodos sólo se emplea corrientemente soldadura
horizontal; mientras que el volumen de la escoria a fundir exige la
polaridad positiva del electrodo para aprovechar la ventaja del
calentamiento extra de la punta. También puede utilizarse
corriente alterna.
BÁSICos
Probablemente es el tipo de electrodo más importante desde el
punto de vista metalúrgico. El recubrimiento de este electrodo
contiene considerables cantidades de carbonato cálcico y
fluoruros en forma de caliza y espatofluor. El recubrimiento del
electrodo se produce con un contenido de humedad muy bajo, de
modo que el contenido en hidrógeno del metal depositado es
corrientemente menor que con otros tipos de electrodos, y a
menudo puede ser tan bajo como 5 ml/10o g. Los electrodos de
esta clase se llaman básicos o de bajo hidrógeno, aunque debe
tenerse en cuenta que no todos los electrodos de bajo hidrógeno
son estrictamente del tipo básico o de caliza-espatofluor.
Debido en parte al bajo contenido en hidrógeno del metal
soldado, estos electrodos son adecuados para soldar aceros de
baja aleación, susceptibles de agrietarse en la zona afectada por el
calor. El metal aportado tiene una gran resistencia al
agrietamiento en caliente y a la fisuración, es apropiado para
usarse con aceros de gran espesor, aceros de alto contenido en
carbono mejor que otros tipos de electrodos. Además el metal
aportado tiene propiedades mecánicas excelentes, especialmente
de resistencia al choque. Posiblemente los electrodos básicos no
son tan fáciles de utilizar como algunos otros tipos, pero en la
actualidad puede usarse generalmente en todas las posiciones de
soldadura tanto en corriente alterna como en corriente continua
en el electrodo positivo. La escoria es relativamente fluida y no
39
---
- - - ---
CORTE. SOLDADURA. PERFORACIÓN
tan voluminosa como en los electrodos del tipo de rutilo. Puesto
que se utilizan para aplicaciones de alta calidad, basadas en el bajo
contenido de humedad del recubrimiento, estos electrodos deben
almacenarse y secarse cuidadosamente. Para aplicaciones
especialmente severas, tales como la soldadura de aceros aleados,
se practica un secado adicional inmediatamente antes de ser
utilizados.
GRAN RENDIMIENTO
La introducción de polvo de hierro en el recubrimiento del
electrodo tiene un notable efecto sobre su rendimiento. Las
adicionesde polvode hierro en loselectrodos se alineanentre 5%
Y 50 %, aunque la adición deis % no es suficiente para situar un
electrodo en la clase de polvo de hierro. El polvo de hierro se
adiciona al recubrimiento por dos razones: para aumentar la
velocidad de fusión y mejorar el comportamiento del arco. Con
los electrodos convencionales la corriente de soldar es conducida
totalmente por el núcleo de alambre; pero con polvo de hierro en
el fundente, el recubrimiento se hace conductor cerca del arco, lo
cual proporciona un camino alternativo para la corriente. Como
resultado el arco se ensancha, tiende a llamear y deposita sobre un
área mayor con menos penetración. El camino alternativo para la
corriente en el área del arco limita la onda de intensidad cuando
las gotas de metal cortocircuitan el alambre del electrodo y la
pieza, reduciéndose así el chisporroteo. Estos efectos dan, en
términos de soldadura práctica, un arco más tranquilo y estable,
aumentan la fusión lateral, dan soldaduras planas y menor
mordedura.
Para sacar ventaja de la mayor velocidad de depósito dada a los
electrodos por el polvo de hierro, es necesario hacer las adiciones
máximas del 50 %. Por encima de esta cifra el comportamiento
del electrodo comienza a deteriorarse, al fundirse el
40
- .. .-. - - - ... -. -...
NORMATIVA AWS
recubrimiento desigualmente. La mayor velocidad de depósito de
los electrodos de polvo de hierro, no depende tanto del hecho de
que se añade metal extra del recubrimiento, como de que es
posible utilizar mayores intensidades de corriente para el mismo
diámetro del núcleo de alambre. A medida que aumenta la
intensidad de la corriente también aumenta el valor del
chisporroteo, pero las curvas de los electrodos de polvo de hierro
suben más lentamente que la de los convencionales, de manera
que son admisibles mayores intensidades de trabajo.
La combinación de rutilo con grandes adiciones de polvo de
hierro en un recubrimiento grueso produce un tipo de electrodo
especialmente útil. Estando fabricado para producir depósitos de
bajo hidrógeno, este electrodo combina muchas de las ventajas de
los electrodos básicos con el excelente comportamiento del
electrodo de rutilo y el elevado rendimiento del electrodo de
polvo de hierro. Se afirma una recuperación de metal del 150 %,
junto con la capacidad de soldadura en todas las posiciones, cosa
que no es normalmente posible con las escorias fluidas de rutilo.
1.7. NORMATIVAAWS
Para distinguir unos electrodos de otros debemos fijarnos en la
numeración que llevan impresa en el revestimiento, y también en
el cuadro de características de la caja. Esta norma se debe a una
serie de requerimientos y normas de designación de electrodos
impuesta por la AWS (American Welding Society).
Según esta clasificación, a cada electrodo se le asignan una serie
de símbolos específicos, tales como E-7010, E-8010, etc...
. El prefijo E indica que es un electrodo para el soldeo por arco.
. Las dos primeras cifras nos indican la resistencia a la tracción
mínima del metal depositado en miles de libras por pulgada
cuadrada (psi).
41
--
CORTE . SOLDADURA. PERFORACIÓN
. 1 libra lb = 0.453592.kilogramo kg.
. 1 pulgada cuadrada = 6.45 cm2.. La tercera cifra indica las posiciones de soldeo para las que es
apto el electrodo:
- Un 1 nos indica que el electrodo puede utilizarse en todas las
posiciones.
- Un 2. que debe utilizarse sólo para las soldaduras en
horizontal y en cornisa.
- Un 3 que debe aplicarse sólo para el soldeo horizontal.
. La cuarta cifra indica alguna característica específica del
electrodo como tipo de revestimiento, calidad de la soldadura,
exigencias eléctricas y penetración.
~ UNE14OO3: E4332R11ESA--gS CIIIsifIcacIoneDIN1913 E4332R(c)3.
~ _ AWSAISFA5.f:E6013
OK 46.00
EtrC'TRODO TIPO lII1Ta.O CON IIUY !IUEHAS
et,RACTERISTICAS DE SOIlE) EN TODAS LAS
I'OsICIONES. 2.5
~ A~'cCU"'OO PARASOlDARACERos DE CONS'mUC- "3.25
\\ Clú~ CON RESISTENCIADE HASTA510NI""". :\\,A~F3BtDOPOR:A.B.S.,Dn.V..LLR~B.V.yTOv 1\
60 -100
60 -150
100- 200
150- 2!'C
~W.:)f:":
CA.- corriente alterna
Cc.- corriente continua
7018
..
42
- NORMA ISO 2560
o .- Celulosa con silicato sódico.
CC+Gran penetración, cordón plano o cóncavo, fusión rápida.
1 .- Celulosa con silicato potásico.
CA, CC+ Gran penetración, cordón plano o cóncavo, fusión
rápida.
2.- Rutilo con sales de sodio.
CA,CC-Penetración media, cordón convexo, gota fría.
3.- Rutilo con sales de potasio.
CA,CC+,CC-Penetración media, cordón convexo, gota fría.
4.- Rutilo con polvo de hierro.
CA,CC+,CC-Penetración media, gran velocidad de aportación
5.- Básico con sales de sodio.
CC+ Soldadura de aceros con bajo carbono y alto azufre
6.- Básico con sales de potasio.
CA,CC+ Soldadura de aceros con alto carbono y alto azufre
7.- Con óxido de hierro y polvo de hierro.
CA, CC+, CC- Penetración media, cordón plano, gran
aportación
8.- Básico con polvo de hierro.
CA,CC+ Baja penetración, gran aportación
1.8. NORMAISO 2560 1973 (E)
La norma internacional ISO 2560 1973 (E) determina los
símbolos para describir un electrodo considerando sus
características de funcionamiento y las propiedades del metal
depositado. Comenzando con la letra E, que indica electrodo,
siguen tres números que indican:
------
43
-- -- --- ---
CORTE .SOLDADURA .PERFORACIÓN
.Alcance de la resistencia a la tracción.
. Alargamiento.
. Resistencia al choque.
Después sigue una letra que designa el tipo de recubrimiento en
la forma siguiente:
A- Ácido (óxido de hierro) con recubrimiento medio o grueso
que produce una escoria óxido de hierro-óxido de manganeso-
silicato, la cual solidifica con una estructura característica de
panal y se separa fácilmente.
AR.-Ácido (rutilo) similar al anterior, pero conteniendo también
rutilo en diversas proporciones.
B.- Básico con un recubrimiento grueso, como el descrito
anteriormente como clase 6. Este recubrimiento no debe tener un
contenido de humedad superior al 0,6 %
c.- Celulósico.
0.- Oxidante.
R.- Rutilo.
RR .- Ruti lo.
Después de la letra símbolo del recubrimiento existe la opción de
añadir tres cifras indicando el rendimiento de depósito si es
superior al 100 % y, otros números, indicando las posiciones de
soldadura en que puede ser usado el electrodo y las características
eléctricas.
Finalmente si el electrodo no deposita metal con más de 15mi de
hidrógeno por 100 g de soldadura puede añadirse una letra H.
Puede apreciarse que no hay ninguna clase especial para
electrodos que contengan grandes cantidades de polvo de hierro.
De hecho muchos electrodos modernos de todas clases contienen
polvo de hierro adicional.
La limitación de la humedad en los recubrimientos de los
electrodos es necesaria para limitar el contenido de hidrógeno en
44
TAMIENTO y uso
el metal. El hidrógeno procede de cuatro fuentes principales en el
recubrimiento: humedad capilar; agua en el aglomerante; la
descomposición de sustancias orgánicas, tales como la celulosa; y
agua de cristalización asociada a los minerales.
La primera fuente puede ser fácilmente controlada por secado a
baja temperatura, pero la última sólo puede ser reducida por
tostación a alta temperatura, la cual puede afectar la eficiencia del
aglomerante, de los compuestos orgánicos. Los electrodos de
rutilo están diseñados para funcionar con un cierto contenido de
humedad, pero muchos electrodos básicos son secados a 400 ó
500 Qe durante su fabricación.
8.1. COMPORTAMIENTO y USO DE LOS ELECTRODOS
Los recubrimientos de los electrodos no férreos son de diferente
composición de los férreos. Generalmente no se intenta hacer
adiciones al metal aportado a través de los materiales adicionales
del recubrimiento, puesto que el alambre del núcleo tiene la
composición deseada. Los electrodos no férreos se utilizan con
corriente continua y polaridad positiva del electrodo por distintas
razones. Ésta es la polaridad del electrodo con la cual el arco es
capaz de ejercer una acción limpiadora en el baño de soldeo, lo
cual puede ser significativo, ya
que muchos metales no
férricos forman películas de
óxido refractarias.También es
la polaridad con la cual se
desarrolla el máximo calor en
el electrodo; este calor extra
puede ser necesario para fundir
los gruesos recubrimientos del
fundente sobre metales de alta
-- -- -
I
45
----
CORTE. SOLDADURA. PERFORACIÓN
conductibilidad. Sin embargo,
lo más importante es que con la
polaridad positiva del electrodo
el transporte de metal es más
uniforme con partículas más
pequeñas y mejor dirigidas que
con el electrodo en polaridad
negativa.
Probablemente esto es así
porque cuando el cátodo
(polaridad negativa) se forma
en el electrodo, la base del arco tiende a localizarse de tal forma
que las fuerzas electromagnéticas no ayudan a la separación de las
gotas.
Con el electrodo positivo el ánodo del arco rodeará
frecuentemente el extremo del alambre, proporcionando con-
diciones favorables al transporte. Estas consideraciones son de
particular importancia en la soldadura en atmósfera
protectora.
1.9. TÉCNICAS DE SOLDADURA PARA EL TRABNO
MANUAL
Los electrodos para soldadura
por arco metálico se hacen con
alambre de diámetro de 2 a 10
mm. Sin embargo, excepto para
circunstancias excepcionales,
corrientemente el campo útil es
de 2,5 a 6,3 mm. La longitud de
los electrodos depende del
diámetro, para electrodos de
TÉCNICAS
pequeño diámetro en los que la manipulación del electrodo exige
un gran control, la longitud puede ser solamente de 300 mm. Sin
embargo, generalmente los electrodos se fabrican de 450 mm de
longitud y se consumen a una velocidad de quemado de 200 a 250
mmjmin. En un extremo del electrodo el recubrimiento se elimina
durante la fabricación, de manera que pueda ser agarrado en la
pinza portaelectrodos.
Las intensidades de trabajo para un cierto número de tamaños
de electrodos se muestra en el envase de los electrodos. Por
razones económicas, el soldador debe usar el mayor diámetro de
electrodo adecuado para cada aplicación. A causa de que la
soldadura en posición (techo, vertical) exige un control preciso de
un pequeño baño de soldeo, para este fin se utilizan tamaños de
electrodos más pequeños que
para la soldadura en hori-
zontal, en la que el baño toma
su forma por gravedad. En
soldadura de varias pasadas en
rincón o en uniones entalladas,
la primera pasada se deposita
corrientemente utilizando un
electrodo del diámetro más
pequeño, para lograr un mejor
acceso y penetración en la raíz.
En la figura se muestra una
secuencia típica para una
soldadura de varias pasadas plana y vertical en una placa gruesa.
La tarea del soldador es dirigir el arco en la unión de tal forma
que el metal sea depositado donde se necesita, manipular el
electrodo con sacudidas u ondulaciones, de tal forma que el arco
mantenga el metal en posición y aparte a un lado la escoria. El
electrodo no se sostiene nunca perpendicularmente a la unión,
sino que corrientemente se inclina de manera que forme un
Orden de los cordones
47
CORTE · SOLDADURA. PERFORACIÓN
ángulo de 1102 con el cordón de
soldadura; esto es suficiente para
permitir al soldador ver el cráter
bajo el arco y para que la fuerza
del arco evite que la escoria fluya
indeseablemente por delante del
Craterde soldadura cráter de avance.
El proceso es intermitente, ya que tenemos que parar para
colocar un nuevo electrodo, muchas veces en el curso de la
ejecución de cada soldadura.
Si se rompe el arco levantando el electrodo al terminar cada uno
de éstos, el cráter de soldadura solidificará sin ser alimentado por
metal líquido y puede formar un cráter rechupado. Para evitar
esto el arco se rompe dirigiendo el electrodo lentamente hacia
atrás a lo largo del cordón mientras al mismo tiempo se alarga el
arco. Antes de utilizar el nuevo electrodo debe quitarse la escoria
que ha solidificado sobre el cráter para evitar inclusiones de
escoria. Elarco del nuevo electrodo se enciende delante del cráter
y se mueve hacia atrás para alcanzar el final del cordón anterior.
La posición de parada-comienzo en cada cambio de electrodo es
una importante fuente de inclusión de escorias, porosidad y falta
de fusión; esta parte de la técnica de la soldadura debe dominarse
totalmente si el soldador ha de producir un trabajo de calidad.
La intensidad, el voltaje (longitud de arco) y la velocidad son
variables importantes del proceso. Una intensidad baja producirá
un cordón de soldadura irregular situado sobre la parte superior
de la plancha.
Una intensidad elevada producirá una buena fusión, pero con
chisporroteo excesivo. Losarcos cortos, de bajo voltaje, producen
cordones irregulares, de penetración pobre con tendencia a
inclusiones de escorias; los voltajes elevados y arcos largos se
traducen en chisporroteo en una tendencia a captar nitrógeno del
aire produciendo porosidad.
48
CÓMO SOLDAR
Velocidad excesiva. Defecto en la unión de cordones
Velocidad normal. Poca intensidad
Velocidad excesiva. Exceso de intensidad. Chisporroteo
Las velocidades de soldadura altas se traducen en cordones con
mordeduras y picudos; las velocidades bajas producen cordones
anchos que tienden a solapar sobre las piezas.
1.10. CÓMO SOLDARAL ARCOVOLTAICO
La pieza a soldar debe estar bien limpia; no se puede, o debe,
soldar sobre una superficie sucia, manchada de grasa, pintura o de
alguna forma oxidada. Debemos regular la intensidad depen-
diendo del diámetro del electrodo que vayamos a utilizar, que a su
vez irá en función del grosor de la pieza a soldar y del tipo de
soldadura que haya que realizar.
49
CORTE ·SOLDADURA ·PERFORACIÓN
REVE)'MENIO
UNE 1«J03 : E4332R11
CI8sifIcacIones DIN1913 E4332R(C)3.
AWSAlSfA5.1: E6013
SOlDAR ACEROS DE CONSTIIIJO.
ISTENCIA DE HASTA 510 NI.....
R:A.B.s.;Dn.V~ LLR.; a.v. yTOv
¡::;-,
I I
" I~ "
~', I, I, I, I, ,
'-, '
A.50
Debemos establecer el arco, a
esta operación le llamamos
"cebado", para ello deslizamos
el electrodo por la pieza con
una ligera inclinación hasta que
salte el arco y permanezca
estable. Entonces dirigimos el
electrodo hacia el comienzo de
la soldadura procurando
mantenerlo a una distancia
constante de la pieza a soldar,
esta distancia debe oscilar
entre 2/3 y 3/3 del diámetro del
electrodo, para luego iniciar el
movimiento, que ha de ser
oscilatorio hacia delante, pro-
curando depositar un cordón lo
más derecho y uniforme po-
sible.
A medida que el electrodo se
va consumiendo, se aproxima
éste a la pieza para poder
conservar un arco de 2 a 4
milímetros de longitud depen-
diendo del grosor del elec-
trodo.
Para efectuar un refuerzo o
bien aumentar el espesor de
una pieza se depositan varios
cordones de soldadura para-
lelos, dejando un espesor de 8 a
10 milímetros entre sí, se retira
la escoria y se hace entre éstos
una nueva pasada.
Para obtener una buena sol-
dadura es necesario que el arco
este sucesivamente en contac-
to a lo largo de la línea de sol-
dadura, ya que si se desplaza
en forma irregular o demasia-
do rápidamente se obtendrán
partes porosas de ninguna o
poca penetración. La penetra-
ción depende también de la
intensidad de la corriente
empleada, si ésta es escasa, no
se calienta suficientemente la
pieza; si es demasiado elevada,
se forma un cráter excesiva-
mente grande con riesgo de
quemarla o perforarla.
El operador debe procurar
protegerse los ojos en todo
momento, así como proteger al
resto del grupo de trabajo de
CÓMO SOLDAR
-rI
~'
\
I~--
I
..-- -
51
A.52
CORTE ·SOLDADURA .PERFORACIÓN
las irradiaciones que provoca el arco, ya que éstas provocan una
inflamación en los ojos que se vuelve molesta al cabo de un
tiempo. También deberá proteger su cuerpo con guantes,
mandiles y polainas de cuero.
En trabajos exteriores en los que existan superficies mojadas
hay que tener cuidado de no tocar el electrodo u otro elemento
metálico que lleve corriente eléctrica, sobre todo si los pies no
están sobre material aislante o están mojados, ya que podría
derivar a masa y sufrir una descarga.
1.11. POSICIONES DE LA SOLDADURA
Las soldaduras pueden realizarse en varias posiciones: en plano,
rincón, cornisa, vertical, techo.
Las primeras, plano y rincón, son lasmás comunes.
La soldadura vertical se puede efectuar de arriba hacia abajo
(método descendente), empleando electrodos que tiene la
protección menos fluida, y una corriente algo más intensa a fin de
aumentar la penetración. También se realizará desde abajo para
arriba (método ascendente), empleando un movimiento más
rápido, no velocidad de avance, y una corriente de menor
intensidad.
La soldadura en techo es la más difícil de realizar, por cuanto se
necesita más precisión.
En principio, cualquier tipo de junta podrá soldarse en cuatro
posiciones diferentes. Dichas posiciones son:
· Plana o sobremesa.·Horizontal o cornisa.
· Bajo techo..Vertical.
. . ........ -.. ..
POSICIONES
En general, la clasificación de las posiciones que se indica más
adelante tiene aplicación principalmente a la hora de juzgar la
habilidad de los soldadores u operadores de las máquinas de
soldeo y también cuando se trata de soldaduras de
responsabilidad.
La AWS (American Welding Society) y otras especificaciones
distinguen las posiciones cuando se trata de soldar chapas o
tuberías, tanto a tope como en ángulo, según queda reflejado en
las siguientes figuras.
Es de aplicación a soldaduras de chapas a tope. La descripción de
las posiciones es la siguiente:
- Posición 1G: Chapas horizontales. Soldadura plana o
sobremesa.
Posición 2G: Chapas
verticales con eje de soldadura
horizontal. Soldadura hori-
zontal o cornisa.
- -------
53
----
CORTE. SOLDADURA. PERFORACIÓN
- Posición 3G: Chapas verticales con eje de soldadura también
vertical. Soldadura vertical.
- Posición4G: Chapas horizontales. Soldadura bajo techo.
En el caso de soldadura de tuberías a tope, la descripción de sus
posiciones será la siguiente:
Posición 1G: Tuberías
horizontales, con movimiento
de rotación. Soldadura plana o
sobremesa. El depósito de
material se realiza en la parte
superior.
54
posición IG
Posición 2G: Tuberías
verticales e inmóviles durante
el soldeo. Soldadura horizontal
o cornisa.
Posición SG: Tuberías
horizontales e inmóviles du-
rante el soldeo. Soldadura
plana, vertical y bajo techo.
Posición 6G: Tuberías
inmóviles con sus ejes incli-
nados 4S2.
POSICIONES
Posición 2G
Posición 5G
En soldadura de chapas en ángulo, la descripción es la siguiente:
- Posición 1F: Una de las
chapas inclinada 4S2.
Eje de soldadura horizontal.
Soldadura plana.
Garlanta vertical
Posición I F
55
- -- - - -
- ---
CORTE ·SOLDADURA ·PERFORACIÓN
- Posición 2F: Una de las
chapas horizontal. Eje de
soldadura horizontal. Solda-
dura horizontal.
Posición 2F
- Posición 3F: Ambas chapas
verticales con eje de soldadura
vertical. Soldadura vertical.
Posicit;" 3F
- Posición 4F: Una de las
chapas horizontal. Eje de
soldadura horizontal. Solda-
dura bajo techo.
Posición 4F
1.11.1.Tipos de uniones o juntas
La forma más común de unir dos piezas es la junta a tope. Para
este tipo de unión hay que preparar los bordes, bien dejando una
separación entre las dos piezas para que pueda penetrar bien la
soldadura, o haciendo un chaflán al borde de las dos piezas a unir
para que así la soldadura penetre la totalidad del grosor de la
pieza.
56
POSICIONES
En la soldadura eléctrica es muy frecuente efectuar la operación
con varias pasadas. En este caso hay que procurar picar bien la
cascarilla de cada pasada antes de dar la siguiente, sin lo cual la
soldadura resultará defectuosa. En caso de tener que cubrir una
unión, se debe alternar el orden de los cordones de un lado al
opuesto para evitar un calentamiento excesivo y posibles
deformaciones debidas a la contracción posterior al enfriamiento.
1.11.2.Dilatación y contracción
Todo metal se dilata. El hierro, por ejemplo, aumenta de
longitud un milímetro por metro por cada cien grados de
temperatura. Al enfriarse tiende a tomar la forma y longitud
primitivas y se encoge, provocando el fenómeno llamado
contracción. En la soldadura por arco las contracciones son más
pequeñas que en la de soplete de gas, gracias al rápido desarrollo
del calor. A veces la contracción provoca la deformación de las
piezas y cuando se trata de impedirla con prensas u otras
herramientas de fijación se producen tensiones internas o
residuales que pueden incluso determinar la rotura de la
soldadura. Paraevitar la contracción es preferible soldar las piezas
por ambos lados o bien fijar las mismas entre sí con puntos de
soldadura cada 20 Ó 30 centímetros. Las tensiones residuales se
eliminan recociendo la pieza a soldar o calentando al rojo oscuro
las partes más cercanas a la soldadura.
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Defectos por dilatación y contracción
- -
57
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CORTE · SOLDADURA. PERFORACIÓN
1.11.3. Aplicaciones
El tipo de soldadura por arco metálico manual es el más utilizado
ya que puede ser utilizada en todas las posiciones de soldadura
con aceros suaves, aleados, resistentes al calor y a la corrosión,
casi con el mismo éxito, con algunas aleaciones a base de cobre o
níquel, el proceso es ampliamente utilizado en construcción naval,
estructuras e ingeniería en general. Se usan casi diez veces más
electrodos de acero suave como de todos los otros tipos especiales
juntos. Es un proceso de bajo coste de capital que utiliza equipo
portátil y puede ser aplicado a una amplia gama de tipos de
uniones. Sin embargo, el coste del metal depositado en acero
suave es de más de treinta veces el del mismo volumen de
material base.
Uniones tales como las de los accesorios a sus estructuras
principales, uniones entre tubos, en conjuntos complejos de
planchas y perfiles laminados, son difíciles de mecanizar e ideales
para la soldadura manual por arco metálico.
1.12. SOLDADURA POR ARCO EN ATMÓSFERA INERTE.
SOLDADURA TIG (TUGSTEN INERT GAS)
1.12.1.Resumen histórico
La idea de utilizar un medio de aislamiento gaseoso para
proteger, tanto el arco eléctrico como el metal de la soldadura, de
la contaminación por la atmósfera es casi tan antigua como los
electrodos recubiertos. Roberts y Van Nuys en 1919 y otros
algunos años más tarde, trataron el problema se propusieron
varios gases, desde el gas inerte al hidrógeno e hidrocarburos. En
58
los años 30 el interés comenzó
a centrarse en los gases
inertes; pero no fue hasta 1940
cuando se comenzaron los
experimentos en la Northrop
Aircraft Co. de USA, con el
propósito deliberado de desa-
rrollar un método práctico de
soldadura en atmósfera inerte.
El metal a soldar se fundía por
un arco eléctrico con un elec-
trodo de tungsteno en una atmósfera inerte de helio
monoatómico.
Elaparato original comprendía la sencilla antorcha de electrodo
de tungsteno y un generador de corriente continua. Elencendido
del arco se hacía frotando el electrodo sobre el trabajo, pero esto
producía contaminación sobre este electrodo, se añadió al equipo
un generador de chispas de alta frecuencia, de manera que el arco
pudiese encenderse desde el electrodo sin tocar en el trabajo. Al
principio se usaron tanto polaridad negativa como positiva para el
electrodo, aunque la polaridad negativa era más favorable puesto
que generaba menos calor en el electrodo de tungsteno, el cual
permanecía relativamente frío.
Con el deseo de soldar
materiales más gruesos se
hicieron necesarias inten-
sidades de soldadura superio-
res a los 100 A. Y ya no fue
posible utilizar la polaridad
positiva del electrodo, porque
éste se recalentaba tanto que
el tungsteno fundido goteaba
en el baño de soldeo.
SOLDADURA llG
ANTORCHA
ALIMENTACION DE CORRIENTE
ELECTRICA, GAS y AGUA
59
--
CORTE ·SOLDADURA .PERFORACIÓN
Las altas intensidades de soldadura necesitaron también el
enfriamiento por agua del cuerpo de la antorcha, a causa de la
creciente cantidad de calor conducida hacia atrás a lo largo del
electrodo.
Hacia 1944 se reconoció que la polaridad del electrodo era de
mayor importancia de lo que parecía al principio. Hasta este
tiempo el proceso del arco en atmósfera inerte se había utilizado
principalmente sobre magnesio y acero inoxidable delgado, pero
se hicieron intentos también para soldar aluminio,en los que se
encontró necesario el empleo de un fundente; sin embargo, se
observó que la separación del óxido podía ser realizada por el
propio arco con electrodo positivo en corriente continua o con
corriente alterna, lo cual hacía innecesario el fundente. A menos
que se dispusiese de un mínimo de voltaje en circuito abierto,
cuando se soldaba aluminio con corriente alterna la capa de óxido
no se rompía, de manera que la corriente alterna se rectificaba y
la soldadura era imposible. Sin embargo, hacia 1946 se encontró
que las chispas ionizantes podían estabilizar el arco de corriente
alterna. Gradualmente fue
apareciendo una preferencia
por el argón sobre helio en la
soldadura normal; en gran
manera como resultado del
menor cambio en el voltaje del
arco al variar la longitud de
éste cuando se soldaba con
argón, lo cual hacía el proceso
menos crítico desde el punto de
vista del soldador.
Una vez puesto en marcha el
método para la soldadura del
aluminio por arco de tungsteno
en atmósfera inerte, comenzó
60
SOLDADURA TIG
un período de rápido desarrollo a causa de la nueva serie de
aplicaciones que abría. Aunque limitado durante varios años a la
soldadura de material en planchas a menos de 150 A., se
demandaba ahora ir a intensidades más altas. Las boquillas
metálicas para el gas fueron reemplazadas por otras de cerámica
y éstas, a su vez, se reemplazaron por boquillas metálicas
enfriadas por agua, cuando se encontró que las boquillas de
cerámica eran de una duración limitada. El cuerpo de la antorcha
refrigerado por agua y los conductores de corriente eran
esenciales ahora para dar ligereza y flexibilidad a la antorcha y
puesto que el ionizador de alta frecuencia se dejaba conectado
continuamente, debía prestarse gran atención al aislamiento
eléctrico.
Aunque el ionizador de alta frecuencia estabiliza el arco, no
afecta al desequilibrio propio entre el voltaje de los semiperíodos
alternos, el cual se traduce en una componente de corriente
continua que tiende a saturar el transformador. Al principio esto
se resolvía aplicando un voltaje de corriente continua similar pero
de polaridad opuesta al del circuito de forma que, la componente
de corriente continua se elimina equilibrándola. Esto se hizo con
batería de acumuladores pero posteriormente se encontró que
colocando grandes condensadores en serie, con el arco, se obtiene
el mismo efecto.
La purezadel gasprotector se mejoró del 98 % por encima del
99,95 % a medida que se desarrolló el proceso,especialmente
como resultado de la necesidad de gases de alta pureza para la
soldadura de las aleacionesde aluminio y metales reactivos. El
argón, único gas inerte disponible fuera de los Estados Unidos,
aumentó en popularidad incluso en este país, siendo el principal
gas utilizado para la soldadura manual, aunque el elevado voltaje
de arco y en consecuencia la mayor penetración del arco de helio
se encontró valiosa para la soldadura automática. Ambas técnicas,
la del arco de tungsteno en helio y la del arco de tungsteno en
61
CORTE .SOLDADURA .PERFORACIÓN
argón, fueron aplicadas rápidamente a la soldadura de una gama
de metales no férreos, que habían mostrado dificultades para
soldarse por otros métodos.
Los nuevos procesos, por su ausencia de fundente, abrieron un
gran campo al empleo del aluminio y el magnesio en ingeniería.
Anteriormente la soldadura en rincón y otros tipos de uniones en
los cuales el fundente podía quedar atrapado debían evitarse en
caso de peligro de corrosión después de la soldadura. La
aportación de calor más concentrado del proceso de soldadura por
arco de tungsteno bajo gas posibilitaba aumentar las velocidades
de soldadura y mejorar la calidad metalúrgica de las soldaduras. Si
bien había muchas ventajas en el proceso se encontraron también
algunas limitaciones. La adición separada del metal de aportación
requería el uso de ambas manos del soldador, además el acceso a
uniones difíciles era restringido, la soldadura en posición era lenta
y difícil.
Se han usado electrodos de otros metales refractarios distintos
del tungsteno para la soldadura en atmósfera inerte, éstos son
inadecuados porque se desgastan demasiado fácilmente. Incluso
los electrodos de tungsteno se desgastan, pero a un ritmo tan
lento, que los electrodos pueden considerarse justificada mente
como no consumibles. El gas que rodea el arco y el baño de
soldadura debe también proteger al electrodo. A las elevadas
temperaturas alcanzadas en la raíz del arco, el tungsteno se oxida
con facilidad, de forma que el gas protector puede solamente
incluir mezclas de gas inerte e hidrógeno o en caso extremo
nitrógeno. El hidrógeno no es generalmente útil para proteger,
porque eleva el voltaje del arco, exigiendo un voltaje en circuito
abierto alto y puede ser absorbido por algunos metales
aumentando las grietas o la porosidad. Por ello para fines
prácticos en la soldadura de electrodos no consumibles protegidos
por gas se emplea argón o helio para la protección y tungsteno
para los electrodos.
,4 62
SOLDADURA TIG
1.12.2. Polaridad del
electrodo
Debido a la mayor cantidad
de calor desarrollado en el
ánodo (+), un electrodo de
tungsteno utilizado con esta
polaridad se sobrecalienta más
fácilmente, que si es el polo
negativo del arco. La
intensidad máxima que el a..
electrodo puede transportar se
alcanza cuando el extremo fundido del arco se hace tan grande
que se vuelve inestable y empiezan a salir del electrodo partículas
de tungsteno. Incluso con electrodo de tungsteno de 6 mm de
diámetro no pueden utilizarse más de 100 A. con corriente
continua cuando es positivo; sin embargo, cuando el electrodo es
negativo la intensidad admisible es de hasta ocho veces mayor.
Por esta razón el arco de tungsteno con electrodo positivo es
raramente usado.
La principal ventaja del método de corriente continua con
electrodo positivo (CCEP) es la acción limpiadora ejercida por el
arco sobre la pieza trabajada. De ningún modo es totalmente
cierta la teoría, ampliamente sostenida, de que esto es debido al
bombardeo iónico. Filmaciones de alta velocidad del arco han
mostrado movimientos amplios y extraordinariamente rápidos de
los puntos catódicos, que muestran su preferencia por partículas
de óxido y otras impurezas. En estos puntos puede producirse la
vaporización del óxido y el metal subyacente, cualquier óxido
restante es roto y flota, libremente separado, hacia los bordes del
baño. Esta actividad de los puntos catódicos puede observarse a
veces, espe-cialmente en el aluminio, en los bordes de la plancha
adya-centes al baño. La polaridad CCEN (corriente continua
-~
- - --
63
CORTE ·SOLDADURA .PERFORACIÓN
electrodo negativo) se utiliza
normalmente, excepto cuando
la acción limpiadora es esencial,
cuando se suelda aluminio o
aleaciones que contienen
cantidades apreciables de
elementos que forman óxidos
refracta rios.
El movimiento característico
de los puntos catódicos se dice
a menudo que causa
inestabilidad cuando el
electrodo es negativo, porque
la base del arco puede
desplazarse por encima del
extremo del electrodo. Para
evitar esto pueden adaptarse
algunas medidas: el electrodo
se afila en cono y el tungsteno
se dopa con materiales que aumentan su emisividad. El dopado
del electrodo con 1 a 2 % de thorio o con circonio aumenta la
superficie del punto catódico y también facilita el cebado del arco,
aumenta la resistencia a la contaminación. La contaminación y
pérdida de tungsteno ocurre en gran manera al comenzar la
soldadura, pero aumentando la emisividad se evitan los puntos
calientes, el electrodo alcanza su temperatura de funcionamiento
más fácilmente. Una ventaja adicional es que aumenta la
capacidad de transporte de intensidad del electrodo.
El ángulo del cono en el extremo del electrodo de tungsteno
afecta la forma de la penetración en el metal soldado. Se cree que
de los electrodos con un ángulo de cono pequeño puede
desarrollar un chorro de plasma que produce una penetración
profunda y estrecha, cuando las condiciones son tales que es
64
SOLDADURA TIGpenetrada la totalidad del espesor de la pieza de trabajo. Sobre
placas gruesas en las que hay penetración parcial, el chorro de
plasma es desviado produciendo un cordón ancho en la superficie.
Cuando el material a soldar exige la acción limpiadora eléctrica
de la polaridad del electrodo positivo pero deben utilizarse inten-
sidades superiores a 100 A.,seemplea una fuente de energía de
corriente alterna. El arco de corriente alterna combina las ven-
tajas limpiadoras del arco sobre la pieza trabajada, en el semipe-
ríodo en que el electrodo es positivo, con el menor desarrollo de
calor y por ello un funcionamiento refrigerante del electrodo,
cuando es negativo. Cuando se usa corriente alterna el extremo
del electrodo no es cónico tomará una forma semiesférica esta-
ble a consecuencia de la fusión superficial. Si la corriente es exce-
siva para el tamaño del electrodo este punto fundido oscilará
debido a las fuerzas pulsantes del arco pueden desplazarse partí-
culas de tungsteno de un pequeño orificio que se forma en el
centro. Las intensidades de
soldadura demasiado bajas no
proporcionan suficiente ener-
gía para fundir el extremo del
electrodo de forma que la base
del arco se desplace haciendo
éste inestable. El orden de la
intensidad óptima para cada
tamaño de electrodo depende
de distintos factores: el diseño
de la pistola, que puede influir
en el enfriamiento del electro-
do; el tipo de electrodo; y,
posiblemente el más impor-
tante, el equilibrio entre las
partes positivas y negativas
del período de intensidad
65
--
CORTE .SOLDADURA ·PERFORACIÓN
(convencionalmente se toma la polaridad como referida al
electrodo). Como se verá más adelante, hay una tendencia a
que el semiperíodo negativo de la intensidad sea más largo que
el positivo dando una componente de corriente continua. Si
ésta se elimina para proteger de la saturación al transforma-
dor, el semiperíodo positivo aumenta en duración, de forma
que el electrodo funciona más caliente y reduce su capacidad
de transporte de corriente.
1.12..3.Encendido del arco
La contaminación y la pérdida de tungsteno pueden reducirse
grandemente encendiendo el arco con una intensidad pequeña a
través de un circuito piloto y conectando la intensidad principal
unos pocos ciclos después cuando el electrodo se ha calentado. En
la ausencia de tales técnicas, tanto si se utiliza el contacto o no
para el arranque, es útil encender el arco sobre un trozo de
material de desecho y luego reencenderlo sobre el trabajo, una
vez que el electrodo ha alcanzado su temperatura de
funcionamiento. Estas medidas son particularmente importantes
cuando se sube a intensidades altas, porque las probabilidades de
perder tungsteno para formar inclusiones de este metal son muy
grandes durante el período de calentamiento del electrodo.
Durante el período de calentamiento del electrodo en corriente
alterna, hasta que alcanza la temperatura que permite la emisión
termoiónica, es posible que falle el arco en los semiperíodos de
electrodo negativo. Esto conduce a la rectificación en el sentido
opuesto al que se encuentra normalmente mientras funciona el
arco, de modo que tal suceso se conoce como "rectificación
inversa". Una vez el electrodo está caliente el arco se reenciende
fácilmente con su cátodo sobre el tungsteno y es más propenso a
extinguirse cuando la pieza trabajada es el negativo. Elefecto más
;4...66
SOLDADURA TIG
importante de la rectificación inversa es que deja una carga en el
condensador de supresión de la corriente continua, de polaridad
inversa a la normal; ésta se opone a la corriente en los
semi períodos de electrodo negativo, la cual es perjudicial para
calentar el electrodo, de forma que el arco se desenceba por sí
mismo. Para evitar esto, a menudo se mantienen desconectados
los condensadores de supresión cuando el arco va a encenderse y
se conectan después cuando está funcionando normalmente.
1.12..4.Técnicas de soldeo
Después de encendido el arco, la antorcha se mantiene
estacionaria mientras se forma el baño de soldadura fundido; si la
intensidad de soldadura es adecuada esto no tomará más que unos
pocos segundos y la superficie del baño será brillante y limpia. Se
utiliza una técnica de soldadura a izquierdas, con la antorcha
sostenida a 802, para dar visibilidad al baño y suministrar argón
delante del cordón. Una vez se ha establecido el baño se puede
proceder a la soldadura y añadirse, si es necesario, metal de
aportación. La acción de introducir metal de aportación al baño
puede perturbar la protección de gas y arrastrar aire. Por ello es
útil mantener el extremo de la varilla dentro de la atmósfera
protectora constantemente; esto evita también la formación de
óxido en el extremo de la varilla de metal de aportación.
Si el diámetro de la varilla es demasiado pequeño, en la
soldadura manual, se fundirá rápidamente formando un glóbulo
en su extremo. Inversamente una varilla demasiado gruesa puede
perturbar el arco y producir inclusiones de óxido por impedir la
acción limpiadora del arco sobre la soldadura. La varilla de metal
de aportación del tamaño correcto debe mantenerse cerca del
baño, no son necesarios movimientos violentos cuando se añade
metal. En la soldadura mecanizada el alambre de metal de
67
,4...68
CORTE · SOLDADURA. PERFORACIÓN
aportación se suministra de una bobina al borde de avance del
baño y se dispone para hacer buen contacto con el metal sólido
justo delante de este borde. Pueden usarse alambres de menor
diámetro que los usados para soldadura manual, en la que este
contacto no debe mantenerse.
1.13. SOLDADURAMIG (METAL INERTGAS)
En 1948 hizo su aparición el segundo proceso importante de
soldadura en atmósfera inerte, que demostró poder ser utilizado
satisfactoriamente en muchos de los tipos de uniones que no eran
idealmente adecuados para el método de arco de tungsteno. En la
soldadura con arco de tungsteno el electrodo era no consumible,
pero en el nuevo método el electrodo se presenta en forma de
alambre que se consume durante la soldadura suministrando el
metal de aportación. Este alambre era alimentado al arco desde
una bobina a la misma velocidad que se fundía. El término arco
metálico se utiliza para denominar un proceso de soldadura al
arco en el cual el electrodo se consume durante la soldadura para
suministrar metal de aportación y el nuevo proceso fue conocido
por ello como soldadura por arco metálico en atmósfera inerte.
No pasó mucho tiempo antes de que se utilizasen otros gases
distintos de los inertes, de forma que los procesos pueden ser
denominados concretamente en la actualidad como arco metálico
en argón, arco metálico en helio, arco metálico en (02, etc., con
la denominación general de arco metálico en atmósfera de gas
para la totalidad de la serie.
En los primeros aparatos el alambre era empujado a través de un
tubo flexible hasta una antorcha de tipo de pistola, donde se hacía
el contacto con el conductor de la corriente de soldadura. El gas
argón para proteger el baño de soldeo pasaba a través de una
boquilla que rodeaba el alambre de metal de aportación; aunque
la pistola se sostenía en la
mano el proceso poseía ciertas
características corrientemente
asociadas con la soldadura
automática. Fue el primer
proceso manual que utilizó el
principio de autoregulación del
arco, en el cual la longitud de
arco se mantenía constante
durante la soldadura indepen-
dientemente del movimiento del operario. En la actualidad hay
incluso máquinas portátiles que se alimentan de baterías.
Una característica especial del proceso, que hace posible utilizar
la autorregulación del arco y el tubo de alimentación flexible
hasta la pistola es el pequeño diámetro del alambre del electrodo,
de aproximadamente 1,6 mm. El metal se transfiere axialmente
desde este alambre de electrodo a la pieza trabajada en una
corriente de finas gotas.
El desarrollo del método de soldadura por arco metálico en
atmósfera inerte, al principio de los años cincuenta, estuvo
estrechamente asociado con la
soldadura de aleaciones de