El arco eléctrico puede considerarse como una descarga entre dos polos a

través de una zona gaseosa de alta resistencia, está constituido por un

ánodo (polo +), un cátodo (polo -) y una columna del arco.

Existen muchas maneras de clasificar las máquinas soldadoras, la manera más sencillay práctica es en base al tipo de corriente que proporcionan.En electricidad podemos obtener tres tipos de corriente:

Corriente Continua: Es la que produce un desplazamiento de electrones en elmismo sentido, es decir, siempre del polo negativo al polo positivo de la máquina.

Corriente Directa: Es la que produce un desplazamiento de electrones de igualmanera que el caso anterior, del polo negativa al polo positivo de la máquina.La corriente continua y la corriente directa aún cuando provienen de dos tipos demáquinas soldadoras, generadores y rectificadores respectivamente, se considerancomo iguales por el uso que se les da. Con ambos tipos de corriente es posible obtenerlo que en soldadura se le conoce polaridad y que analizaremos más adelante.

Corriente Alterna: Es una corriente eléctrica que alternativamente toma valorespositivos y negativos. En el primer semiciclo, la corriente circula en un sentido; acontinuación, cambia en sentido contrario. Este ciclo se esta repitiendocontinuamente. El número de ciclos completos que efectúan en un segundo recibe elnombre de frecuencia. Así, se habla de corriente de 25, 40, 50 o 60 ciclos porsegundo. En Venezuela la frecuencia de corriente alterna es de 60 ciclos por segundo.

Se pueden decir en general, que existen tres tipos de máquinas soldadoras con algunas variaciones cada una:

TRANFORMADORES: (Suministran C. Alterna)RECTIFICADORES: (Suministran C. Directa)

GENERADORES: (Suministran C. Continua)

TRANFORMADORES:

Las máquinas de este tipo reúnen una serie de ventajas como: -Mantenimiento reducido por su sencillez de operaciones.-Bajo precio.-Ocupan espacios reducidos.

Desventajas:

No se puede soldar con todo tipo de electrodos, no es posible obtener polaridad.

GENERADORES:

Este tipo de máquina recibe el nombre de convertidores cuando el motor cuando el motorde accionamiento es eléctrico y el de grupos electrógeno cuando el motor deaccionamiento es de gasolina o de diesel. Están diseñados para suministrar corrientecontinua.Las máquinas de este tipo reúnen las siguientes ventajas:- Fabricadas para uso rudo.- Transporte relativamente sencillo.- Se construyen para alto intervalos de amperaje.- La corriente continua que generan puede emplearse para soldar las mayorías de losmetales.- Acoplada a un motor de combustión interna se puede usar en exteriores, donde noexistan líneas de corriente eléctrica.- Proporciona polaridad.

RECTIFICADORES:Fundamentalmente están constituidos por transformadores que van provistos de unos dispositivoseléctricos que convierte la corriente alterna en corriente continua.

Algunos rectificadores van provistos de un conmutador que, al accionarlo, conecta los terminales ala salida del rectificador. Esto permite obtener corrientes alternas o corriente continua con una uotra polaridad. El transformador rectificador suele tener un mejor rendimiento eléctrico que elmotor generador y además presenta la ventaja de que es un aparato estático. Actualmente suele irprovisto de un sistema doble para el reglaje de la intensidad de corriente. Mediante un mando serealiza el ajuste basto con otro se verifica el ajuste fijo. Son maquinas sumamente versátiles, ya quereúnen algunas ventajas de los transformadores y generadores:

- Económicas debido a que reúnen todas las ventajas relativas a los transformadores.- Son generadores de tipo trifásico, por lo que pueden construirse de elevadas capacidades.- Proporcionan polaridad.

Las máquinas que suministran corriente continua se pueden dividir de acuerdo a las característicaso relación entre voltaje e intensidad que mantienen antes y después que el arco ha sido establecidoen:1.- Caída del voltaje de arco.2.- Voltaje constante en el arco.

La polaridad es importante ya que en ciertos casos determina la penetración de lafusión dentro del metal base y la rata de fusión del electrodo. Por ejemplo, en unsistema con electrodos de tungsteno se libera más calor en el ánodo (Polo positivo),lo contrario podría suceder en un sistema con electrodos revestidos, debido a queesta influenciado por la naturaleza del revestimiento.

En el circuito eléctrico, la polaridad es la que nos indica el sentido de circulación de lacorriente. Cuando se suelda con corriente alterna, el sentido de circulación de lacorriente esta cambiando continuamente, por lo que no tiene mucho sentido elhablar de polaridad. Por el contrario, cuando se utiliza un generador de soldadurainteresa que la corriente circule en sentido determinado. Cuando la pieza portaelectrodo esta conectada al polo negativo del generador y la pieza a soldar (masa) alpolo positivo, se dice que se trabaja con polaridad negativa, también llamadapolaridad directa. Si el electrodo esta conectado al polo positivo del generador y lamasa al negativo, polaridad negativa o inversa.

Procesos de soldadura por arco

Soldadura manual al arco con electrodo revestido (SMAW) /Shielded metal arc

welding

Soldadura por arco eléctrico con electrodo desnudo y gas protector MIG/MAG (GMAW).

/ Gas metal arc welding

Soldadura manual al arco con electrodos de tungsteno y gas protector TIG (GTAW)/ Gas

Tungsten Arc Welding

Soldadura por arco sumergido (SAW)/Submerged arc welding

Proceso SMAW

Es un proceso que consiste en establecer un arco eléctrico entre el extremo delelectrodo y la pieza a ser soldada. El proceso permite el ejemplo de corriente alternay/o continua, habiendo electrodos que pueden ser empleados en ambas.

La velocidad de fusión esta controlada principalmente por la corriente de soldadura,la longitud del arco y el voltaje. El ángulo de ataque del electrodo no tiene un efectosignificativo sobre la velocidad de fusión

Características y aplicaciones La soldadura SMAW es un proceso usado ampliamente, particularmente ensoldaduras pequeñas de producción, mantenimiento, reparación o construcción.

El equipo es simple, económico y portátil. Debido a que el material protectordel arco están en el revestimiento, no se requiere emplear otros materiales.

La posición de la soldadura no está limitada por este proceso, sino solo por eltipo y tamaño del electrodo.

El proceso puede usarse para soldar la mayoría de los materiales usadoscomúnmente.

Los metales de bajo punto de fusión como el plomo, estaño, zinc, etc. no sesueldan por este proceso, porque el calor que se produce suele ser muy alto.

Los metales reactivos tales como titanio, circonio, tantalio, etc. no sonsoldados por este proceso, pues son sensibles al oxígeno y la protección que seobtiene no es la apropiada

Características y aplicaciones

PuentesconstrucciónNaval

Recipientes a presión Tuberías

Equipo de soldadura

Electrodo revestido El electrodo consiste en un núcleo o varilla metálica, rodeado por unacapa de revestimiento, donde el núcleo es transferido hacia el metalbase a través de una zona eléctrica generada por la corriente desoldadura

Función del revestimiento 1.- Estabilizan el arco eléctrico.2.- Forman una pantalla gaseosa que protegen los metales fundidos.3.- Sirven como medio para efectuar depósitos metálicos.4.- Permiten la ejecución de las soldaduras en posición.5.- Forman una escoria que purifica el metal.

Clasificación de electrodos

1.- Para acero de bajo carbono. (AWS A5.1)

2.- Para acero de baja aleación. (AWS A5.5)

3.- Para acero inoxidable y de alta aleación. (AWS A5.4)

4.- Para hierro fundido. (AWS A5. 15)

5.- Para recargues duros.

6.- Para materiales no ferrosos.

Clasificación de electrodos

aceros al carbono

Clasificación de electrodos

aceros al carbono

Clasificación de electrodos baja aleación

ventajas y desventajas del proceso SMAW

VENTAJAS

El equipo es relativamente sencillo y muy económico.Por su versatilidad, permite hacer soldaduras en sitios remotos ya que permite el uso de generadores de corriente a gasoil o gasolina.Una gran gama de electrodos se fabrican y garantizan para ser usados con este proceso.

DESVENTAJAS La velocidad de avance durante la soldadura se sitúa entre 36 y 46 (14 a 18 pulg./min.) cm./min., rango de velocidad que comparado con otros procesos es muy bajo. Produce grandes cantidades de escoria las cuales deben ser removidas constantemente durante todo el proceso de soldadura. Los electrodos de bajo hidrógeno usados deben ser mantenidos en recipientes cerrados, por cuanto estos aunque se depositan muy rápido el soldador pierde tiempo entre cambiar el cabo y colocar otro en la pinza porta electrodo.

Proceso GMAW

(MIG/MAG)

Para soldadura MIG/MAG necesitan fuentes especiales, llamadas “Fuentesrectificadoras de potencia constante”, con este proceso se puede soldar los mismosmateriales, pero con alambre de pequeño diámetro y con más alta corriente. Ellosignifica mayor densidad de corriente (Amp/mm2).

Las fuentes rectificadoras de potencia constante suministran la intensidad adecuada ala velocidad de alimentación que se establezca. Si la velocidad de alimentaciónaumenta o disminuye, la intensidad varia en el mismo sentido, de la forma que lalongitud del arco se mantenga constante

Características del proceso

También se le conoce con el nombre de microwire.

El electrodo consumible (alambre) es de diámetro pequeño.

Los gases de protección pueden ser CO2, argón, helio o una mezcla de ello.

puede realizarse de manera automática o semiautomática.

Se puede emplear para soldar laminas de espesores a partir de 0,6 mm

El arco es siempre visible para el soldador.

La pistola y los cables de soldadura semiautomática son livianos, haciendo muy

fácil su manipulación y reduciendo la fatiga del operario

La soldadura MIG/MAG es una de las versátiles entre todo los procesos de

soldadura.

Equipos

Equipos

Equipos

Electrodos

El electrodo utilizado para el proceso MIG/MAG es un alambre solido, el cual es alimentado continuamente de manera automático directamente a la pistola.

Clasificación de electrodos

AAWWSS CCllaassss CCaarrbbóónn MMaannggaanneessee SSiill iiccoonn TTiittaanniiuumm ZZii rrccoonniiuumm AAlluummiinniiuumm

EERR77OOSS--22 0.07 0.90-1-40 0.40-0.70 0.05-0.15 0.02-0.12 0.05-0.15

EERR77OOSS--33 0.06-0.15 0.09-1.40 0.45-0.70 - - -

EERR77OOSS--44 0.07-0.15 1.00-1.50 0.65-0.85 - - -

EERR77OOSS--55 0.07-0.19 0.90-1.40 0.30-060 - - 0.50-0.90

EERR77OOSS--66 0.07-0.15 1.40-1.85 0.80-1.15 - - -

EERR77OOSS--77 0.07-0.15 1.50-2.00 0.50-080 - - -

EERR77OOSS--GG No Chemical Requirements

Especificación de electrodos

Tipo de material Especificación AWS

Acero al carbono A5.18Acero de baja aleación A5.28Aleaciones de aluminio A5.10Aleaciones de cobre A5.7Magnesio A5.19Aleaciones de níquel A5.14Acero inoxidable de la serie 300 A5.9Acero inoxidable de la serie 400 A5.9Titanio A5.16

Ventajas La soldadura puede hacerse en todas las posiciones.No hay que limpiar la escoria.Hay un mínimo de salpicadura.El proceso produce una superficie de soldadura de muy buena apariencia. Mínima generación de humos y gases.No hay fundente o costra de soldadura que limpiar. Proporcionan un alto coeficiente de deposición. El 95%El factor de trabajo del operario soldando con alambre MIG/MAG es del doble comparado con el proceso de soldadura con electrodos revestidos.El depósito de metal de soldadura es de calidad de bajo hidrógenoEl proceso MIG/MAG une separaciones y des alineamientos sin dificultades.El mismo equipo puede ser usado para soldar la mayoría de los metales, con solo seleccionar el alambre electrodo correcto y el gas de protección.Reduce grandemente la distorsión en soldadura de metales delgadosEs el unico proceso de electrodo consumible que puede servir para soldar todos los metales y aleaciones comerciales.

Desventajas

El equipo es mas complejo y mas costoso y menos transportable que el que proceso SMAW.GMAW es mas difícil de usar en lugares de dificil acceso por que la pistola soldadora es mas grande que un porta electrodo del proceso SMAW.el arco debe protegerse de corrientes de aire que puedan dispersar el gas protector. esto limita las aplicaciones en exteriores a menos que se le coloquen barreras que lo protejan para que la soldadura no sea afecta.Los niveles relativamente altos de calor radiado y la intensidad del arco pueden hacer que los operadores se resistan a utilizar el proceso.

Proceso GTAW (TIG)

Se conoce como soldadura TIG ( TUNGSTEN INERT GAS) a la soldadura al arco conelectrodo de tungsteno no consumible y protección de gas inerte. Es un proceso en elcual el arco se establece entre el electrodo de tungsteno y la pieza de trabajo, el arcoeléctrico proporciona la energía necesaria para la fusión; tanto del material basecomo el metal de aporte cuando este sea requerido. Un chorro de gas inerte,suministrado con una cierta presión a través de una boquilla que rodea el electrodo,expulsa el aire de las inmediaciones de la zona de soldadura, evitando la oxidacióndel electrodo y protegido el baño fundido y la zona térmicamente afectada de losefectos nocivos del aire.

Características Es muy versátil, ya que puede soldar una amplia variedad de

aleaciones metálicas.

Puede ser utilizado en todas posiciones

Es bueno para soldar espesores delgados

La charco de soldadura es visible al soldador

No produce escoria

El metal de aporte no es transferido a través del arco

No produce salpicadura

Se pueden soldar laminas de 0.3mm a 4 mm

se puede realizar sin material de aporte

Aplicaciones

Aceros al carbono

Aluminio y aleaciones

Aleaciones de magnesio

Cobre y aleaciones

Aceros inoxidables

Aceros de baja aleación

Titanio y aleaciones

Níquel y aleacionesZirconio y aleaciones

(Resistente a la corrosión ya las altas Temperaturas)

(Más ligero que el acero y tiene alta resistencia a la

corrosión y mecánica)

(Alta resistencia a la corrosión)

Aplicaciones

39

8.4. Equipo para el proceso GTAW

1. Fuente de potencia

2. Cables

3. Antorcha

4. Electrodo

5. Pedal (opcional)

6. Sistema de suministro de gas

7. Sistema de enfriamiento

8. Pinza tierra

41

ElectrodosLos electrodos que se utilizan en el sistema TIG están compuestos de Tungsteno oAleaciones de Tungsteno (Tungsteno-Torio o Tungsteno-Zirconio) siendo suprincipal característica que como su punto de fusión es entre 3400 y 4000 gradosCentígrados, estos son prácticamente no consumibles.

• Tungsteno puro (W)• Zirconio -Tungsteno (Zr-W)• Thorio – Tungsteno (Th-W)•Lantano -Tungsteno (La-W)• Cerio – Tungsteno (Ce-W)• Itrio -Tungsteno (I-W)

Clasificación Electrodos

Clasificación

AWS

% W (mínimo)

por diferencia

Th

%

Zr

%

Total de otros

elementos

EWP 99.5 - - 0.5

EWTh-1 98.5 0.8 – 1.2 - 0.5

EWTh-2 97.5 1.7 – 2.2 - 0.5

EWTh-3 (a) 98.95 0.35 -0.55 - 0.5

EWZr 99.2 - 0.15-0.40 0.5

Para la clasificación de los

electrodos se utiliza la norma AWS

A5.12

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Electrodos

W

El electrodo de tungsteno puro es el único sin ninguna adición de óxido. Tiene una capacidad

de corriente de baja y se quema fácilmente. Es adecuado para utilizar con CA.

47

Zr-W

8.4.4. Electrodos

Los electrodos de zirconio tungsteno tienen un buen rendimiento en la

soldadura de CA. Especialmente con alta carga de corriente y su excelente

rendimiento no puede ser reemplazado por otros productos.

48

8.4.4. Electrodos

Th-W

Electrodo de tungsteno torio es bueno para uso general en aplicaciones de CC,

porque opera bien incluso en caso de sobrecarga con el amperaje extra, por tanto,

mejora el rendimiento de la soldadura

49

8.4.4. Electrodos

La-W

El electrodo de tungsteno lantano tiene un rendimiento excepcional de soldadura sin

peligro de radiación. Se permiten a los soldadores para reemplazar el electrodo de

tungsteno torio por electrodo de tungsteno lantano fácil y cómodamente sin ningún cambio

en el procedimiento de soldadura.

Electrodo de tungsteno Lantano se aplica normalmente en DC (corriente continua) de

soldadura, también funciona bien en AC (corriente alterna) de soldadura.

50

8.4.4. Electrodos

Ce-W

Electrodos de tungsteno-cerio tienen un fácil arranque de arco. Se

utiliza especialmente para soldar tubos, artículos de acero inoxidable

y minipartes finas

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Características de la punta del electrodo

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VENTAJAS

• Puede ser utilizado para soldar la mayoría de las aleaciones metálicas utilizadasen la industria.

• No hay escoria, por lo que no es necesaria después de soldar• No hay salpicaduras• No es necesario metal de aporte• Puede ser utilizado fácilmente en todas posiciones.• Puede ser utilizada la corriente pulsante para reducir el aporte térmico• El arco y la pileta de soldadura son visibles al soldador• Debido a que el aporte de metal no es a través del arco, la cantidad añadida no es

dependiente del nivel de corriente utilizado

DESVENTAJAS

• La velocidad de soldadura es relativamente lento• El electrodo es fácilmente contaminado• No es recomendable para soldar grandes espesores debido a su bajas

tasas de deposición• El arco requiere protección de las corrientes de aire

Ventajas y desventajas

Proceso SAW

El proceso de soldadura por arco eléctrico es también una forma de soldadura conarco eléctrico, donde la diferencia estriba en la protección del arco eléctrico y metalfundido de oxígeno y nitrógeno que se encuentra en la atmósfera. El de este procesose genera por la formación de un arco eléctrico entre el extremo del alambre electrodoy el metal base que se va a soldar. Utiliza máquinas especiales de soldadura,automáticas o semiautomáticas, para suplir y alimentar el alambre electrodo.

Características

Se utiliza un fundente que protege el arco El arco eléctrico no se observa Puede ser automático o semiautomático Permite altas tasas de deposito de material en menor tiempo Se pueden utilizar altas corrientes que permite una mayor penetración Se pueden realizar soldaduras de grades espesores Se pueden realizar múltiples pases al mismo tiempo

Equipo de soldadura

Equipo de soldadura

Especificación de electrodo

Especificación AWS A5.17 para aceros

al carbono

Ventajas y desventajas VENTAJAS:Debido a que la corriente eléctrica se conduce directamente al punto de soldadura, no hay pérdida por radiación.El proceso es totalmente continuo.Se alcanzan altos valores de densidad de corriente: de 20 hasta 100 A/mm2.Se logran altísimos rendimientos.Penetración sumamente profunda(hasta 15mm en un solo cordón).Aplicables en materiales muy gruesos.Excelente protección del baño fundible.Posibilidad de lograr influencia metalúrgica mediante los fundentes.Muy buena calidad de la soldadura.No se produce chisporroteo.

DESVENTAJAS No aplicables en laminas de espesor delgados. En junta a tope a partir de 2 mm, en juntas en ángulos a partir de 3 mm.Solo es posible soldar en posición plana y horizontal.No es posible observar directamente el baño fundido para realizar correcciones eventuales.