ARCO ELÉLECTRICO

PROCESO DE SOLD. ARCO ELECTRICO ( SMAW)



Introducción.
El soldeo por arco con electrodo revestido es un proceso en el que la fusión del metal se produce gracias al calor generado por un arco eléctrico establecido entre el extremo de un electrodo revestido y el metal base de una unión a soldar.


Como consecuencia de la elevada temperatura que se produce con el arco, el electrodo se funde en forma de pequeñas gotas (material de aportación) constituyendo así el cordón de soldadura.


Vista a través de la fotografía de alta velocidad, la transferencia de metal en soldadura con electrodo revestido es espectacular. No se parece en nada a la transferencia que se produce en soldadura de arco metálico con protección de gas. En ésta, el electrodo se funde en una forma dispareja. Los materiales del revestimiento tienen un efecto muy marcado en la tensión superficial del metal fundido. Unas veces las gotas son grandes y otras veces, chicas. Cuando el revestimiento del electrodo está bien elaborado y mezclado, las gotas son más uniformes. En ocasiones, al terminar de soldar, se puede observar este hueco en el extremo del sobrante del electrodo que está dirigido hacia el arco. (Véase en la figura 1F-1.) Al momento de soldar, el arco se encuentra dentro de la cavidad.


Al soldar, la presión que ejerce el gas aumenta en el interior de la cavidad del electrodo. Los gases provenientes del metal caliente y del revestimiento, ejerciendo un efecto de chorro sobre el núcleo de metal fundido. Los gases empujan el metal fundido del electrodo hacia fuera, en dirección de la pieza de trabajo. El hueco no es completamente uniforme por lo que es posible que los gases se formen más rápidamente de un lado que del otro. Por lo tanto, los efectos del chorro actúan sobre el metal en direcciones diferentes. En ocasiones, la acción es directa sobre el baño, pero otras veces el metal puede brincar hacia los lados.
Corte transversal de la zona del arco, que muestra el efecto que éste tiene en la transferencia de metal y el fundente. Los gatos son irregulares porque las fuerzas sufren fluctuaciones y hay variaciones en la tensión superficial.

Es este carácter aleatorio de la transferencia lo que hace que el cordón sea ancho y que se produzcan salpicaduras. Sin embargo, si se mantiene el electrodo cerca de la pieza y si además se desliza sobre ella, el hueco de la punta sirve para dirigir las fuerzas del arco. Éste llegará a penetrar mejor y la transferencia de metal será más uniforme.

Factores relacionados con el avance.

Puesto que el revestimiento del electrodo aísla eléctricamente la varilla metálica del núcleo, es posible arrastrar muchos electrodos sobre la pieza de trabajo. La parte externa del revestimiento mantiene el núcleo metálico alejado del objeto, por lo que no hay peligro de hacer corto circuito y apagar el arco.

Con algunos electrodos se obtienen mejores resultados cuando se mantienen alejados del objeto a soldar, que cuando se aplica la técnica de arrastre. Hay que tratar de que la distancia entre la punta del electrodo y el objeto sea siempre la misma. La soldadura presenta un mejor aspecto cuando se avanza a una velocidad constante y se mantiene en un arco de longitud uniforme. Cada vez que se hace una pausa en algún sitio, el cordón se hace más ancho. Por el contrario, siempre que uno se brinca un espacio, el cordón se adelgaza. Cuando el metal depositado solidifica, se notan con claridad los lugares en que varió la velocidad de avance. La transferencia de metal da como resultado un cordón bien formado cuando la velocidad de avance es constante. No se debe variar la velocidad del electrodo al soldar.

Factores eléctricos

La energía del arco y la transferencia de metal varían junto con la dirección del flujo de la corriente. Cuando se utilice corriente continua, hay que asegurarse de que la polaridad sea la correcta. Es necesario utilizar el tipo de corriente correcto, es decir, no hay que usar corriente continua en lugar de corriente alterna, o viceversa. Los electrodos están diseñados para trabajar con una determinada cantidad de corriente y polaridad. Si se emplea la corriente equivocada, el arco puede resultar inestable e imposible de manejar. El que las salpicaduras aumenten es un síntoma de que la polaridad no es correcta. Otros síntomas son las variaciones en la forma que se espera que tenga el arco, una penetración insuficiente, demasiada turbulencia del baño y una cantidad considerable de salpicaduras. Puede llegar a ser imposible encender el arco. Cuando se observe que algo raro sucede con éste o con la transferencia de metal, hay que revisar las conexiones de la fuente de energía.

El control de la penetración

La transferencia de metal y la fuerza del arco se controlan con la longitud de éste y con la corriente. Cuando hay poca corriente, el arco pierde fuerza y disminuye la penetración. El cordón se adelgaza y el metal se empieza a acumular. También puede suceder que el electrodo se pegue a la pieza de trabajo. Cuando hay demasiada corriente, el arco tiene mucha fuerza; penetra demasiado en el objeto y produce demasiadas salpicaduras. Un exceso de corriente produce mordeduras a lo largo del cordón de la soldadura y puede llegar a perforar el metal.

Cuando el arco es demasiado corto, excava en el objeto. Un arco corto puede hacer que la transferencia de metal sea dispareja y que las ondulaciones del cordón sean grandes. Hay una tendencia a que se formen agujeros de escoria y porosidad. Si el arco es largo, las fuerzas de penetración disminuyen. Puede ser que el arco se aparte de su trayectoria normal y que los bordes del cordón resulten irregular y disparejo.

Ángulo del electrodo

El ángulo que forma el electrodo con el baño también afecta la transferencia de metal, puesto que este
ángulo dirige la fuerza del arco. Al acercar el ángulo hacia la vertical, aumenta la penetración. A medida que se disminuye el ángulo, se reduce la penetración. Cuando el arco apunta hacia el baño, puede suceder que el cordón se acumule y se solidifique en forma de grandes ondulaciones. Cuando se inclina el electrodo hacia la izquierda o hacia l a derecha, que es lo que se conoce como ángulo de trabajo, el cordón se desplaza del centro. Hay que manejar el electrodo como si de su punta emergiera un chorro imaginario de aire. (Véase la figura 1F-4.) El aire puede empujar el metal fundido, en cualquier punto que se dirija el electrodo. Una vez que se aprenda a controlar la fuerza del arco (fuerza del chorro), se logra mover el metal fundido hacia donde se desea.

Características y aplicaciones del procedimiento

· Sencillo y barato

El factor principal que hace del proceso de soldadura con electrodo revestido un método tan útil es su simplicidad y en consecuencia, su bajo costo. Otros procesos, como el de soldadura de arco con electrodo de tungsteno y gas inerte, el de soldadura de arco metálico y gas inerte y el de soldadura de arco con núcleo fundente, no han podido desplazar del mercado a la soldadura con electrodo revestido. Todo lo que se necesita un soldador para trabajar con este proceso es una fuente de energía, cables, un porta electrodo y electrodos.

· Coste de la fuente de energía.

Las fuentes de energía se consiguen fácilmente. Vienen en distintos tamaños y formas y su costo es relativamente bajo. Se conocen muy bien los factores que intervienen en el diseño de las fuentes de energía que se utilizan en la soldadura con electrodo revestido, y por esa razón es fácil fabricarlas y no se tienen que hacer grandes inversiones en equipo. Normalmente las fuentes de energía son pequeñas, ligeras y portátiles. Pueden ir desde lo que es un transformador sencillo, hasta un generador impulsado por un motor de gasolina. La mayoría de la gente ha visto alguna vez estas fuentes en el rincón de una camioneta. Se pueden localizar en las estaciones de gasolina, en los ranchos y puede que hasta en la cochera del vecino. Aún con su simplicidad y bajo costo, la soldadura con electrodo revestido constituye un proceso muy útil.

· Dónde se utilizan

El proceso de soldadura con electrodo revestido es el más conocido y probablemente el más utilizado de los procesos de soldadura con arco, y es a la vez versátil y flexible. El soldador puede trabajar lejos de la fuente de energía y además no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección. El procedimiento es excelente para trabajos, reparación, fabricación y construcción. Gran parte del trabajo de soldadura con arco que se realiza en forma rutinaria se efectúa con el proceso de soldadura con electrodo revestido. Con este proceso se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se pueden hacer uniones con la configuración que sea. Hay electrodos que se pueden usar con los aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables, aceros de alta aleación, resistentes a la corrosión, y aun aceros templados, hierro colado y maleable. A pesar de que no se utilizan tanto, también hay electrodos para soldar cobre, níquel y otras aleaciones. También se efectúa algo de trabajo de soldadura de piezas gruesas de aluminio, pero en cantidades muy pequeñas.

En muchos talleres pequeños se emplea el procedimiento de soldadura con electrodo revestido. La técnica es flexible y el equipo que se requiere es de un costo relativamente bajo. El soldador puede pasar fácilmente de un tipo de estructura a otro.

· Limitaciones

El procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su utilización con equipos automáticos o semiautomáticos; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los electrodos es relativamente corta: de 230 a 700 mm. Se requieren únicamente unos cuantos minutos para depositar un electrodo.

Debido a que le electrodo se consume en muy poco tiempo, el soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares para cambiarlo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar electrodo nuevo. Normalmente, el arco funciona menos de la mitad del tiempo total. Sin embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparación, un soldador eficiente puede ser muy productivo.

Electrodos

Hay que tener cuidado al seleccionar los electrodos, pues es muy importante que su composición sea adecuada de acuerdo con el metal que se desea soldar. Si el electrodo y el metal depositado no son compatibles, es muy probable que la soldadura obtenida no sea buena. No es posible esperar que una soldadura soporte la carga para la que se diseño si no se realiza con el electrodo correcto. Un electrodo inadecuado da origen a porosidad, poca resistencia a la corrosión, soldaduras débiles y otros defectos.

Constantemente se desarrollan electrodos nuevos. Los que se utilizaron durante la Primera Guerra Mundial eran totalmente diferentes de los que hay en la actualidad. La calidad de los depósitos de soldadura de nuestros días se debe al mejoramiento en la composición de los electrodos y sus revestimientos.

Algunos electrodos se pueden usar ya sea con corriente alterna o con corriente continua. Se han desarrollado ciertos revestimientos con el propósito de incrementar la cantidad de metal de aporte que se deposita por unidad de tiempo. Otros revestimientos contienen aditivos que aumentan la resistencia y mejoran la calidad de la soldadura.

A pesar de que la mayoría de los revestimientos facilitan mucho el trabajo con los electrodos, otros requieren mayor habilidad del soldador. Una persona que sabe seleccionar y usar cualquier electrodo se puede llamar soldador.