Fundamentos de Soldadura por Arco: Procesos, Electrodos y Control de Calidad

Introducción a los Procesos de Soldadura por Arco

La soldadura es un proceso fundamental en la industria, y comprender sus diversas modalidades y componentes es crucial. A continuación, se detallan algunos de los procesos de soldadura por arco más comunes y conceptos esenciales.

Principales Procesos de Soldadura por Arco

SMAW: (Shielded Metal Arc Welding)

Soldadura manual de metal por arco, también conocida como soldadura con electrodo revestido.

GTAW: (Gas Tungsten Arc Welding)

Soldadura de arco de gas tungsteno, comúnmente referida como TIG (Tungsten Inert Gas).

GMAW: (Gas Metal Arc Welding)

Soldadura por arco metálico con gas, conocida popularmente como MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas).

SAW: (Submerged Arc Welding)

Soldadura por arco sumergido.

OAW: (Oxygen Autogenous Welding)

Soldadura con oxígeno autógeno.

Componentes Clave en Soldadura

El Electrodo: Corazón del Circuito de Soldadura

El electrodo es la parte más importante del circuito de soldadura. Consiste en un núcleo metálico y un recubrimiento o revestimiento, formado por diferentes metales y sustancias orgánicas aplicadas alrededor del núcleo. El alambre del núcleo de un electrodo, en casi todos los casos, se elabora con el mismo metal que el de las piezas a soldar.

Un electrodo típico se compone de:

• Extremo porta electrodo
• Clasificación
• Núcleo metálico
• Recubrimiento o fundente
• Extremo para encendido del arco

Tipos de Revestimientos de Electrodos

Los revestimientos de los electrodos son cruciales para la calidad de la soldadura. Se clasifican según su composición principal:

• A: Ácido (óxido de hierro)
• AR: Ácido rutílico
• B: Básico
• C: Celulósico
• O: Oxidante
• R: Rutilo
• RR: Rutilo (con capa de gran espesor)

Clasificación de Electrodos: Nomenclatura AWS

La clasificación de electrodos, según la normativa AWS (American Welding Society), utiliza un sistema numérico para indicar sus propiedades y aplicaciones. Por ejemplo, en un electrodo E6010:

• 60: Significa una resistencia mínima a la tracción de 60,000 libras por pulgada cuadrada (psi). Este valor se multiplica por mil.
• 1: Indica la posibilidad de aplicación en todas las posiciones de soldadura.
• 0: Significa alta penetración y que se debe aplicar únicamente con polaridad invertida y corriente continua.

Significado del Penúltimo Dígito en la Clasificación AWS

El penúltimo dígito en la clasificación de electrodos especifica las posiciones de soldadura para las que el electrodo es apto:

• 1: Todas las posiciones (plana, horizontal, vertical, sobrecabeza).
• 2: Posición plana y horizontal.
• 3: Solo soldable en posición plana.
• 4: Posición vertical descendente y otras.

Principios Físicos de la Soldadura

El Rol del Calor en la Soldadura

Una corriente eléctrica no solo produce un campo magnético, sino también calor. Este se genera por la resistencia al paso de la corriente, una combinación que se utiliza en la soldadura. En este proceso, el calor se produce cuando el soldador forma el arco. Cuando se establece la separación entre el electrodo y la pieza de trabajo, se produce resistencia y se genera el calor necesario para fundir los metales.

Fundamentos de la Electricidad en Soldadura

A la electricidad solo la conocemos por sus efectos; es una fuerza invisible de atracción que produce una carga eléctrica. Cuando los electrones de una corriente se mueven siempre en una misma dirección, producen corriente continua (CC). Cuando los electrones invierten su dirección a intervalos periódicos, producen corriente alterna (CA).

Fuentes de Energía para Soldadura

Las principales fuentes de energía utilizadas en soldadura incluyen:

• Energía hidráulica
• Combustibles:
  • Líquidos (combustóleo, diésel, gasolina)
  • Reactores atómicos

Defectos Comunes en Soldadura

Porosidad en Cordones de Soldadura

La porosidad se usa para describir huecos globulares, libres de todo material sólido, que se encuentran con frecuencia en los cordones de soldadura. Difieren de las inclusiones de escoria en que contienen gases y no materia sólida.

Formación de Escoria y sus Inclusiones

El recubrimiento en la parte superior de una soldadura de arco se llama escoria. Cuando se deposita, está muy caliente, pero al enfriarse queda sólida y dura. A veces, estos óxidos y otros sólidos no metálicos se encuentran en forma de inclusiones alargadas y globulares en la soldadura, producto de la reacción química entre los materiales fundentes. Debido a su menor densidad, tienden a buscar la superficie exterior del metal fundido.

Agrietamiento en Uniones Soldadas

El agrietamiento ocurre por la presencia de esfuerzos multidireccionales localizados que en algún punto rebasan la resistencia máxima del metal. Esto ocurre, por lo general, en piezas de mucho espesor y magnitud. Se evita haciendo un tratamiento térmico de relevado de esfuerzos para las secciones gruesas.