Welding (soldadura) es el procedimiento de juntar dos metales donde el material base es elevado a una

alta temperatura superando su punto de fusin, y en donde, aprovechando su estado liquido se mezclan

para forman una unin de la fusin de todas las partes envueltas incluyendo el material de aporte si

existiera.

Brazing (soldadura) es el procedimiento de juntar dos metales usando un material de aporte con una

temperatura de trabajo por encima de los 427 Grados Centgrados (800 F) pero siempre por debajo del

punto de fusin del metal base.

Soldering (soldadura o soldeo) es el procedimiento de juntar dos metales usando un material de aporte

a una temperatura de trabajo por debajo de los 427 Grados Centgrados (800 F) pero siempre por

debajo del punto de fusin del metal base.

sabia usted?

Soldering es la mas antigua de estas practicas siendo considerada un antiguo proceso, que ha

existido por entre 2.000 a 3.000 anos, aunque hay registros de que los Egipcios usaron el plomo y

el estano como material para soldar, se piensa que los Romanos fueron lo primeros en usar el

Soldering, uniendo los empalmes de sus tuberias de plomo de sus acueductos con una aleacion de

40% estano y 60% plomo o 60% estano y 40% plomo, ambas composiciones son mencionadas en

los escritos del historiador Romano Plinius

Oxicorte bajo el agua.

El oxicorte bajo el agua es hoy da un procedimiento corriente de destruccin y recuperacin de

restos de naufragios, de demolicin de diques y otros trabajos submarinos.

Para asegurar la inflamacin de la mezcla oxiacetilnica y la estabilidad de la llama es preciso alejar

el agua de la boquilla. Se puede concebir un pequeo colector adaptado al extremo de la boquilla de

salida de los gases, al cual se hace llegar aire comprimido. Los constructores franceses han

perfeccionado el procedimiento utilizando directamente los productos de la combustin de la llama

para eliminar el agua. La cabeza del soplete va provista de una pequea cmara de expansin que

concentra los productos de la reaccin.

La llama oxiacetilnica de corte, corresponde a la reaccin de combustin total del acetileno, con

2,5 volmenes de oxgeno, en vez de 1,2 que es el correspondiente a la llama de corte ardiendo en el

aire.

Por otra parte, los sopletes estn provistos de un pequea llama oxiacetilnica, que constituye una

lamparilla para permitir el encendido de la llama bajo el agua.

Los sopletes de corte bajo el agua deben ser de alta presin de acetileno, pero sta no puede

sobrepasar los 1,5 kg/cm2 a causa de su descomposicin explosiva. Esto la profundidad de operacin

que no puede superar lo 10 metros. Por encima de este lmite, el acetileno hay que sustituirlo pos el

hidrgeno, que no presenta estos inconvenientes.

Corte por arco.

Sin entrar en detalles, recordaremos que es posible cortar, o mejor destruir, las chapas al

aire y bajo el agua utilizando el arco de soldadura.

El corte no es una consecuencia de la oxidacin del acero, como ocurre en el procedimiento

oxiacetilnico, sino que resulta de la fusin local de la pieza mediante sangras. En este caso el

electrodo est constituido por una punta de grafito de gran dimetro o un electrodo metlico.

El gasto de energa elctrica para el corte es considerable; hay que aplicar intensidades de

350 e incluso de 500 A para los electrodos de graito de 12 a 20 mm de dimetro.

Tambin se han utilizado los electrodos de grafito y metlicos tubulares en el corte bajo el

agua, haciendo circular oxgeno a presin. 1 kg de presin por metro de profundidad. En el caso de las

puntes de grafito se necesita an una energa mayor, que alcanza los 600 a 900 A con 50 V, siendo un

poco menor para los electrodos metlicos.

Soldadura por arco bajo el agua.

Recientemente se han realizado numerosos trabajos de reparacin o construccin bajo el

agua en diversos pases, por el procedimiento de soldadura por arco. Dicha soldadura se ejecuta con

electrodos especiales con revestimiento recubierto de un barniz no conductor y resistente al agua. En

este caso la corriente continua se hace indispensable, por otra parte el revestimiento contiene

elementos estabilizadores del arco. Es evidente que las pinzas porta-electrodo, tienen que estar

especialmente concebidas para aislar al operario de todo tipo de contacto elctrico.

Clasificacin de procesos segn AWS

SMAW (Stick Manual Arc Welding) Soldadura de Arco Manual

Soldadura por arco

La idea de la soldadura por arco elctrico fue propuesta a

principios del siglo XIX por el cientfico ingls Humphrey Davy pero

ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con

electrodos de carbono.

Cuatro aos ms tarde fue patentado un proceso de soldadura

con varilla metlica. Sin embargo, este procedimiento no tom

importancia en el mbito industrial hasta que el sueco Oskar

Kjellberg descubri, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso

masivo comenz alrededor de los aos 1950

La Soldadura de Arco Manual o MMA es tambin

conocida como Soldadura de Electrodo Cubierto,

Soldadura de Varilla o Soldadura de Arco Elctrico. Es

la mas antigua y mas verstil de todos los diferentes

procesos de soldadura de arco.

Un Arco Elctrico es mantenido entre la punta de un

electrodo cubierto (Coated Electrode) y la pieza a

trabajar. Las gotas de metal derretido son

transferidas a travs del arco y son convertidas en un

cordn de soldadura, un escudo protector de gases es

producido de la descomposicin del material

fundente que cubre el

Fig. 2 Soldadura por arco

electrodo adems, el fundente tambin puede proveer algunos complementos a la aleacin, la escoria

derretida se escurre sobre el cordn de soldadura donde protege el metal soldado aislndolo de la

atmsfera durante la solidificacin, esta escoria tambin ayuda a darle forma al cordn de soldadura

especialmente en soldadura vertical y sobre cabeza. La escoria debe ser removida despus de cada

procedimiento.

Oscar Kjellberg fue el inventor del electrodo cubierto, y con este la invencin de la soldadura de arco,

cuando en 1904 entrego en la oficina de patentes de Suecia una nota escrita a mano que describa su

invencin nica, hasta ahora y al pasar del tiempo cientos de diferentes variedades de electrodos son

producidos, a veces conteniendo aleaciones para el trabajo estructural metlico, fuerza y ductilidad

para la soldadura, las labores mas ligeras son efectuadas usando potencia AC por el bajo costo de los

transformadores que la producen, el trabajo de alta produccin industrial usualmente requiere de

fuentes DC mas poderosas y grandes rectificadores, para darle la polaridad exacta al proceso. El

proceso es mayormente usado para soldar aleaciones ferriticas en trabajos metlicos estructurales,

fabricacin de barcos e industrias en general. A pesar de lo relativamente lento del proceso, por el

recambio de electrodos y la remocin de la escoria, se mantiene como una de las tcnicas mas flexibles

y sus ventajas en reas de acceso restringido son notables.

La Sociedad Americana de Soldadura AWS ha establecido una serie de cdigos de identificacin y a

su vez de Clasificacin para los diferentes productos que las grandes y medianas fabricas de electrodos

producen para abastecer el mercado, estos cdigos se han convertido en la referencia mas comnmente

usada en Latino-Amrica por su fcil reconocimiento y manejo y aunque algunos fabricantes nombran

sus productos con sus propios nombres comerciales, los usuarios en su mayora prefieren llamarlos por

su cdigo de identificacin de la AWS.

Otras agencias, especializadas en reas especificas, han establecido sus cdigo para identificar sus

productos, como algunas agencias que regulan los productos de uso militar, Military MIL, La

Sociedad Americana de Ingenieros Metalrgicos (American Society of Metallurgical Engineer)

ASME, el Bureau Americano de constructores de Barcos (American Bureau of Shipping) ABS, el

Bureau Canadiense de Soldadura (Cannadian Bureau of Welding) CBW, solo para nombrar los ms

grandes..

Los electrodos, en particular, tienen su propio cdigo en todas las agencias que los clasifica,

que los separa de los dems productos y los hace identificables de manera especifica, el cdigo que

AWS usa para esto, y que probablemente sea el mas popular en Latino-Amrica se ha convertido en la

referencia que mas comnmente se usa para Clasificar, son el AWS A5.1 para los electrodo de acero

dulce o de relleno, y el AWS A5.5 para los electrodos de aleacin de acero (alto contenido de

carbn), muchos los identifican separndolos errneamente como Electrodos de Bajo Hidrogeno y

Electrodos de Alto Hidrogeno respectivamente, pero algunas variaciones de los electrodos en ambas

clasificaciones contienen en sus fundentes altas o bajas cantidades de Hidrogeno que los excluye de

esa referencia.

Soldadura por arco manual con electrodos revestidos

La caracterstica ms importante de la soldadura con electrodos revestidos, en ingls Shield Metal

Arc Welding (SMAW) o Manual Metal Arc Welding

(MMAW), es que el arco elctrico se produce entre la

pieza y un electrodo metlico recubierto. El

recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el

momento de la fusin. Con el calor del arco, el extremo

del electrodo funde y se quema el recubrimiento, de

modo que se obtiene la atmsfera adecuada para que se

produzca la transferencia de metal fundido desde el

ncleo del electrodo hasta el bao de fusin en el material base.Fig. 3 Diferentes electrodos para la soldadura

Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusin del

recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordn de soldadura,

una capa protectora del metal fundido.

Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, ser necesario reponerlos

cuando se desgasten. Los electrodos estn compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento.

El alma o varilla es alambre (de dimetro original 5.5 mm) que se comercializa en rollos continuos.

Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecnicamente (a fin de eliminar el xido y

aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su dimetro.

El revestimiento se produce mediante la combinacin de una gran variedad de elementos (minerales

varios, celulosa, mrmol, aleaciones, etc.) convenientemente seleccionados y probados por los

fabricantes, que mantienen el proceso, cantidades y dosificaciones en riguroso secreto.

La composicin y clasificacin de cada tipo de electrodo est regulada por AWS (American Welding

Society), organismo de referencia mundial en el mbito de la soldadura.

Este tipo de soldaduras pueden ser efectuados bajo corriente tanto continua como alterna. En

corriente continua el arco es ms estable y fcil de encender y las salpicaduras son poco frecuentes;

en cambio, el mtodo es poco eficaz con soldaduras de piezas gruesas. La corriente alterna posibilita

el uso de electrodos de mayor dimetro, con lo que el rendimiento a mayor escala tambin 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 mtodo tan til 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 prctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de alimentacin,

cables, un porta electrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la fuente y no hay

necesidad de utilizar gases comprimidos como proteccin. El procedimiento es excelente para

trabajos, reparacin, fabricacin y construccin. Adems, la soldadura SMAW es muy verstil. Su

campo de aplicaciones es enorme: casi todos los trabajos de pequea y mediana soldadura de taller

se efectan 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

automatizacin o semiautomatizacin; su aplicacin 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 pequea escala. El soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares para

cambiar el electrodo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar electrodo nuevo. Sin

embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparacin, un soldador eficiente puede ser muy

productivo.

DEFECTOS EN LAS SOLDADURAS POR ARCO SUMERGIDO

POROSIDAD

Es un defecto bastante comn y se debe a varios factores. A veces aparece en forma visible, como

pinchaduras en la superficie del cordn y otras en forma no visible, por debajo de la superficie, revelado por rayos X ultrasonido.

Las principales causas son:

Contaminacin de la junta con pintura, grasa, aceite, xidos hidratados, etc.. Estos materiales se

descomponen a las elevadas temperaturas del arco produciendo gases.

Fundente hmedo. Es buena prctica resecar los fundentes antes de su empleo y almacenarlos en un

ambiente calefaccionado. Los fabricantes proveen indicaciones al respecto.

Si la unidad recuperadora es accionada por aire comprimido, ste deber ser secado previamente.

FISURACIN POR HIDRGENO

Algunos aceros son ms susceptibles que otros a la fisuracin en fro, pero afortunadamente las

soldaduras por arco sumergido no poseen tendencia particular a este defecto. Si el acero es templable y

el fundente est hmedo, entonces s pueden aparecer fisuras en fro. Este problema se evita

manipulando correctamente el fundente y respetando las temperaturas de precalentamiento,

interpasadas y de postcalentamiento en los casos en que ello sea necesario.

FISURAS DE SOLIDIFICACIN

La fisuracin en caliente suele ser un problema causado por el gran tamao de la pileta lquida debido

a grandes corrientes de soldadura combinado con elevadas velocidades de avance. Esto origina

cordones estrechos y profundos que son muy proclives a las fisuras longitudinales en caliente; figura

siguiente.

El problema se agravar ante la presencia de P, S, C .

Si se presume la presencia de estos elementos en el metal base en cantidades mayores que lo normal,

debe minimizarse la dilucin adems de lograr cordones con un perfil adecuado.

Factor de forma en cordones realizados por el proceso de arco sumergido.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO

El arco sumergido, respecto de los otros procesos de soldadura, ofrece las siguientes ventajas:

Las juntas pueden ser preparadas en V con poca profundidad debido a la elevada penetracin del proceso, obtenindose con esto un menor consumo de alambre y fundente.

Los procesos de soldadura pueden realizarse a altas velocidades debido a la elevada intensidad con que

se opera en la mayora de las aplicaciones.

No es necesario proteger al operador de la mquina de la emisin de radiacin, ya que el arco se

encuentra sumergido en el fundente, evitndose adems las salpicaduras del metal fundido.

El fundente acta como un desoxidante protegiendo el arco y aportando elementos de aleacin al

cordn en el caso de emplear fundentes aleados.

Por otro lado, las limitaciones del proceso son:

Muchas soldaduras requieren algn tipo de respaldo para evitar la perforacin del metal

base.Este proceso conlleva un tiempo de preparacin mayor previa mayor que otros.

Con este sistema generalmente se sueldan piezas a partir de los 5 mm de espesor. La posicin de

soldadura est restringida a plana y horizontal.

Soldadura por electrodo no consumible protegido

PROCESO GTAW La soldadura GTAW (gas tugsten arc welding) o Soldadura TIG (tungsten inert gas) es tambin conocida como soldadura Heliarc, es un proceso en el que se usa un electrodo no consumible de tungsteno slido, el electrodo, el arco y el rea alrededor de la soldadura fundida son protegidas de la atmsfera por un escudo de gas inerte, si algn metal de aporte es necesario es agregado a la soldadura desde el frente del borde de la soldadura que se va formando. La Soldadura TIG fue desarrollada inicialmente con el proposito de soldar metales anticorrosivos y otros metales dificiles de soldar, no obstante al pasar del tiempo, su aplicacion se ha expandido incluiyendo tanto soldaduras como revestimientos endurecedores (hardfacing) en practicamente todos los metales usados comercialmente En cualquier tipo de proceso de soldadura la mejor soldadura, que se puede obtener, es aquella donde la soldadura y el metal base comparten las mismas propiedades quimicas, metalurgicas y fisicas, para lograr esas condiciones la soldadura fundida debe estar protegida de la atmosfera durante la operacion de la soldadura, de otra forma, el oxigeno y el nitrogeno de la atmosfera se combinarian, literalmente, con el metal fundido resultando en una soldadura debil y con porosidad. En la soldadura TIG la zona de soldadura es resguardada de la atmosfera por un gas inerte que es alimentado a travez de la antorcha, Argon y Helio pueden ser usados con exito en este proceso, el Argon es mayormente utilizado por su gran versatilidad en la aplicacion exitosa de una gran variedad de metales, ademas de su alto rendimiento permitiendo soldaduras con un bajo flujo para ejecutar al proceso. El Helio genera un arco mas caliente, permitiendo una elevacion del voltaje en el arco del

50-60%. Este calor extra es util especialmente cuando la soldadura es eaplicada en secciones muy pesadas. La mezcla de estos dos gases es posible y se usa para aprovechar los beneficios de ambos, pero la seleccion de el gas o mezcla de gases dependera de los materiales a soldar. Dado que la atmosfera esta aislada 100% de el area de soldadura y un control muy fino y preciso de la aplicacion de calor, las soldaduras TIG, son mas fuertes, mas ductiles y mas resistentes a la corrosion que las soldaduras hechas con el proceso ordinario de arco manual (electrodo cubierto). Ademas de el hecho de que no se necesita ningun fundente, hace este tipo de soldaduras aplicable a una amplia gama de diferentes procedimientos de union de metales.

Es imposible que ocurra una corrosion debido a restos de fundente atrapados en la soldadura y los procedimientos de limpieza en la post-soldadura son eliminados, el proceso entero se ejecuta sin salpicaduras o chispas, la soldadura de fusion puede ser ejecutada en casi todos los metales usados industrialmente, incluyendo las aleaciones de Aluminio, Acero Inoxidable, aleaciones de Magnesio, Nickel y las aleaciones con

base de Nickel, Cobre, Cobre-Silicon, Cobre-Nickel, Plata, Bronze fosforico, las aleaciones de acero de alto carbon y bajo carbon, Hierro Colado (cast iron) y otros. El proceso tambien es ampliamente conocido por su versatilidad para soldar materiales no similares y aplicar capas de endurecimiento de diferentes materiales al acero. La fuente de poder para TIG puede ser AC o DC , sin embargo, algunas caracteristicas sobresalientes obtenidas con cada tipo, hacen a cada tipo de corriente mejor adaptable para ciertas aplicaciones especificas. Las siguientes son unas referencias utiles al momento de efectuar los ajustes iniciales de los sistemas aplicados.

Guia para determinar el tipo de corriente

Diametro del electrodo en Pulgadas

AC* DCSP DCRP

Usando Tungsteno Puro

Usando Tungsteno Thoriado o Electrodos "Rare Earth" **

Usando Tungsteno Puro,Thoriado, o "Rare Earth"

.020 5 15 8 - 20 8 20 ---

.040 10 60 15 80 15 80 ---

1/16 50 100 70 150 70 150 10 20

3/32 100 160 140 235 150 250 15 30

1/8 150 210 225 325 250 400 25 40

5/32 200 275 300 425 400 500 40 55

3/16 250 350 400 525 50 800 55 80

325 475 500 700 800 1000 80 125

* Los valores maximos mostrados han sido determinados usando un transformador de onda desbalanceada, si un transformador de onda balanceada es usado, reduzca estos valores 30% o use el proximo diametro de electrodo mas grueso. Esto es necesario dado el alto calor que aplica al electrodo una onda balanceada. **Los electrodos con la punta redondeada son los que mejor sostienen estos niveles de corriente.

Guia para determinar la corriente aplicada

Material

Corriente Alternada*

Corriente Directa

Con estabilizacion de alta frecuencia

Con Polaridad Negativa

Con Polaridad Positiva

Magnesio hasta 1/8" de espesor 1 NR 2

Magnesio sobre 3/16" de espesor 1 NR NR

Magnesio Colado 1 NR 2

Aluminio hasta 3/32" de espesor 1 NR 2

Aluminio sobre 3/32" de espesor 1 NR NR

Aluminio Colado 1 NR NR

Acero Inoxidable 2 1 NR

Aleaciones de Laton Bronze 2 1 NR

Cobre Silicon NR 1 NR

Plata 2 1 NR

Aleaciones Hastelloy 2 1 NR

Revestimientos de Plata 1 NR NR

Endurecimientos 1 1 NR

Hierro Colado 2 1 NR

Acero bajo Carbon, 0.015 a 0.030 in 2** 1 NR

Acero bajo Carbon, 0.030 a 0.125 in. NR 1 NR

Acero alto Carbon, 0.015 a 0.030 in. 2 1 NR

Acero alto Carbon, 0.030 in. o mas 2 1 NR

Cobre desoxidado*** NR 1 NR

Titanio NR 1 NR

1. Excelente Operacion 2. Buena Operacion N.R. No recomendado * Donde AC es recomendado como segunda opcion, use serca de 25% corriente mas alta de lo recomendado para DCSP ** No use corriente AC cuando las piezas tengan aserramientos texturas muy complejas *** Use Fundente para soldadura d flama o fundente de Silicon Bronze para 1/4 in. o mas grueso

Tabla para seleccionar el Gas segun el proceso y metal a ser aplicado Metal Tipo de

Soldadura Gas o Mezcla de Gases

Rasgos sobresalientes / Ventajas

Acero Dulce

Punteada Argon Larga duracion del electrodo, mejor contorno del cordon, mas facil de establecer el arco inicial

Manual Argon Mejor control del cordon especialmente en soldaduras en posiciones especiales

Mecanizada Argon-Helio

Alta velocidad, menos flujo de gas que con Helio

Helio Mas velocidad que la obtenida con Argon

Aluminio y Magnesio

Manual

Argon Mejor arranque del arco, mejor accion de limpieza y calidad de soldadura, menos consumo de gas

Argon-Helio Mas alta velocidad de soldadura, mayor penetracion que con Argon

Mecanizada

Argon-Helio Buena calidad de soldadura, mas bajo flujo de gas requerido que con Helio solo

Helio DCSP Mas profunda penetracion y mayor velocidad de soldadura, puede proveer accion de limpieza para las soldaduras en aluminio y magnesio

Acero Inoxidable

Punteada

Argon Exelente control de la penetracion en maeriales de bajo calibre

Argon-Helio Mas alta entrada de calor para materiales de mayor calibre

Manual Argon Exelente control de el cordon, penetracion controlada

Mecanizada

Argon Exelente control de penetracion en materiales de bajo calibre

Argon-Helio Mas alta entrada de calor, mas velocidad de soldadura es posible

Argon-Hidrogeno (Hasta 35% H2)

Minimiza el corte en los bordes del cordon, produce soldaduras de contornos deseables a bajo nivel de corriente, requiere bajo flujo de gas

Cobre, Niquel y Aleaciones Cu-Ni

Manual solamente

Argon Exelente control del cordon, penetracion en materiales de bajo calibre

Argon-Helio Alta entrada de calor para compensar la alta disipacion termica de los materiales mas pesados

Helio Mas alta temperatura para sostener mas altas velocidades de soldadura en secciones de materiales mas pesados

Titanio Manual Solamente

Argon Alta densidad del gas provee un escudo mas efectivo

Argon-Helio

Mejor penetracion para la soldadura manual de secciones gruesas (se requiere un gas inerte de respaldo para proteger la soldadura de la contaminacion)

Silicon Bronce

Manual Solamente

Argon Reduce la aparicion de grietas en este metal de corta duracion de calor.

Aluminio Bronce

Manual Solamente

Argon Penetracion controlada de el metal base