Procesos Fundamentales de Soldadura: Electrodo Revestido (SMAW) y MIG/MAG (GMAW)

Soldadura por Arco con Electrodo Revestido (SMAW)

La soldadura con electrodo revestido (también conocida como SMAW, Shielded Metal Arc Welding) es un proceso de soldadura homogénea que se emplea para unir metales y aleaciones. En este método, el metal de aportación se deposita al fundirse el electrodo consumible. El calor necesario para la fusión se genera mediante un arco eléctrico mantenido entre el extremo del electrodo y la pieza de trabajo.

Esta técnica produce escoria, un subproducto resultante del fundente del revestimiento del electrodo, que protege el baño de fusión a altas temperaturas.

Ventajas y Desventajas

Ventajas:

• Rapidez en ciertas aplicaciones.
• Facilidad relativa de aprendizaje y ejecución.
• Equipos de bajo coste inicial.
• Buena fusión de los bordes a unir.
• Versatilidad en diferentes posiciones y lugares (portabilidad).

Inconvenientes:

• No es apropiada para soldar espesores muy pequeños.
• Aporta una cantidad significativa de calor a la pieza, lo que puede provocar deformaciones o modificar la estructura metalúrgica del metal base.
• Riesgo de modificar la estructura interna del metal si absorbe gases atmosféricos durante el proceso (si la protección es inadecuada).
• Requiere limpieza de la escoria después de cada cordón.

Equipo Necesario

El equipo básico para la soldadura SMAW consta de:

• Fuente de alimentación: Transforma la energía eléctrica de la red a las características adecuadas para la soldadura (corriente constante). Puede ser monofásica o trifásica.
• Red eléctrica: Debe contar con las protecciones adecuadas (diferenciales, magnetotérmicos).
• Pinza de masa: Conecta el cable de masa a la pieza de trabajo, cerrando el circuito eléctrico. Debe tener un cable de diámetro adecuado para soportar la intensidad de soldadura.
• Pinza porta-electrodo: Sujeta el electrodo revestido y conduce la corriente hasta él. Debe estar bien aislada.
• Cables de soldadura: Conectan la fuente de alimentación con la pinza porta-electrodo y la pinza de masa.

Electrodos Revestidos

Son varillas metálicas (alma) recubiertas con sustancias (revestimiento) adecuadas al tipo de metal a soldar y a las características deseadas del cordón.

Funciones del Revestimiento:

• Eléctrica: Facilita el cebado (inicio) del arco y mejora su estabilidad.
• Mecánica: Protege el arco y el baño de fusión. Controla la velocidad de enfriamiento del cordón mediante la formación de escoria.
• Metalúrgica: Protege el baño de fusión de la oxidación y contaminación atmosférica (oxígeno y nitrógeno). Puede aportar elementos de aleación al cordón y ayudar a refinar el grano, mejorando las propiedades mecánicas (dureza, rigidez).

Tipos de Revestimiento (según su composición principal):

• Oxidantes
• Ácidos
• Celulósicos
• Rutilos
• Básicos

Selección del Electrodo:

Se debe tener en cuenta:

• El tipo de metal base a soldar.
• La penetración deseada.
• La posición de soldeo (plana, horizontal, vertical, sobrecabeza).
• La máquina de soldar disponible (tipo de corriente: CA, CC+, CC-).
• La tensión de vacío de la máquina.

Nota sobre seguridad: Aunque el aire en condiciones normales es aislante, las altas tensiones de vacío presentes en algunas máquinas de soldar pueden suponer un riesgo eléctrico para el operario si no se toman las precauciones adecuadas.

Soldadura MIG/MAG (GMAW)

La soldadura MIG/MAG (Metal Inert Gas / Metal Active Gas), también conocida como GMAW (Gas Metal Arc Welding), es un proceso en el que el calor necesario se genera mediante un arco voltaico establecido entre un alambre-electrodo consumible continuo y la pieza de trabajo. La protección del arco y del baño de fusión se consigue mediante un gas protector suministrado externamente.

A diferencia del proceso SMAW, el material de aportación es un alambre continuo que se alimenta automáticamente a una velocidad regulada hacia el baño de fusión. Esta soldadura generalmente no produce escoria significativa.

• MIG (Metal Inert Gas): Utiliza un gas de protección inerte (que no reacciona con el baño de fusión), como Argón (Ar) o Helio (He), o mezclas de ambos. Se usa principalmente para metales no ferrosos (aluminio, cobre, etc.) y acero inoxidable.
• MAG (Metal Active Gas): Utiliza un gas de protección activo (que interviene en el proceso), como Dióxido de Carbono (CO₂) o mezclas de Argón con CO₂ u Oxígeno (O₂). Se usa principalmente para aceros al carbono y de baja aleación.

Un inconveniente potencial es la dificultad para obtener una protección gaseosa eficaz en exteriores o con corrientes de aire, lo que puede afectar la calidad de la soldadura.

Componentes del Sistema

El equipo de soldadura MIG/MAG se compone de:

• Fuente de alimentación: Transforma la corriente alterna de la red (monofásica 230V o trifásica 400V) en corriente continua (CC) de tensión constante y regulable.
• Mecanismo de alimentación del alambre-electrodo: Impulsa el alambre desde la bobina hasta la pistola. Puede estar integrado en la fuente o ser una unidad separada ("devanadora"). El material de aportación se suministra en bobinas de hilo.
• Sistema de gas de protección:
  • Botella de gas: Contiene el gas protector a alta presión.
  • Manorreductor y Caudalímetro: El manorreductor reduce la alta presión de la botella a una presión de trabajo segura. El caudalímetro permite regular y medir el flujo (caudal) de gas necesario (normalmente en l/min).
• Pistola de soldar (Antorcha): Elemento que guía el alambre, conduce la corriente eléctrica y suministra el gas de protección al área del arco. Sus partes principales son:
  • Cuerpo y mango.
  • Conductos internos para gas, corriente y alambre.
  • Tubo de contacto (boquilla de contacto): Transfiere la corriente al alambre.
  • Tobera: Dirige el flujo de gas protector.
  • Interruptor (gatillo): Activa la salida de gas, corriente y alimentación de alambre.
• Pinza de masa y cables.

Factores Clave del Proceso

En la soldadura MIG/MAG intervienen los siguientes parámetros:

• Intensidad de corriente (Amperaje): Está directamente relacionada con la velocidad de alimentación del hilo. A mayor velocidad de hilo, mayor intensidad se requiere (para una misma tensión).
• Tensión de salida (Voltaje): Influye directamente sobre la longitud del arco y la forma del cordón (penetración y anchura). Al aumentar la tensión, generalmente aumenta la longitud del arco, la fluidez del baño y la anchura del cordón. Se ajusta en función del espesor del material, diámetro del hilo, tipo de gas, posición de soldadura y penetración requerida.
• Velocidad de alimentación del hilo: Determina la cantidad de material aportado y, junto con la tensión, controla el tipo de transferencia metálica. Debe elegirse de acuerdo con la soldadura a realizar (espesor, posición, etc.).
• Polaridad de la corriente: Generalmente se utiliza Corriente Continua Polaridad Inversa (CC+), conectando el polo positivo (+) a la pistola (hilo) y el negativo (-) a la pieza. La polaridad directa (CC-) se usa en aplicaciones específicas.
• Caudal de gas: Debe ser suficiente para proteger eficazmente el arco y el baño de fusión. Un caudal típico suele ser aproximadamente 10 veces el diámetro del hilo en milímetros (ej. para hilo de 1.0 mm, unos 10 l/min), pero depende de la tobera, la posición y las condiciones ambientales.
• Longitud libre del hilo (Stick-out): Distancia entre el tubo de contacto y la pieza. Afecta la estabilidad del arco y la penetración.
• Velocidad de avance: Velocidad a la que se mueve la pistola a lo largo de la junta.