Procesos De Soldaduras
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Tecnología de Unión de Materiales-Facultad de Ingeniería- UNLP / Unidad II.
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SOLDADURA MANUAL CON ELECTRODOS REVESTIDOS (SMAW)
Definición y Descripción del Proceso.
Este proceso es denominado por la AWS como “Shielded Metal Arc Welding”,
(SMAW), y consiste fundamentalmente en un proceso de soldadura por arco
eléctrico, donde la coalescencia de metales se produce por calentamiento desde un
arco eléctrico mantenido entre la punta de un electrodo revestido y la superficie del
metal base en la junta a ser soldada.
El núcleo del electrodo revestido consiste en una varilla sólida de metal
trefilado o fundido, o una vaina metálica que contiene material en polvo en su
interior. El núcleo conduce la corriente eléctrica hacia el arco y provee material de
aporte a la junta.
El revestimiento genera la atmósfera que protege al metal fundido durante su
transferencia a través del arco y aumenta la estabilidad del mismo. El revestimiento
también cumple otras funciones, dependiendo del tipo de electrodo, pero estas dos
son las funciones fundamentales en cualquier tipo de electrodo.
El flujo de arco se obtiene a partir de los gases formados como resultado de
la descomposición de algunos componentes del revestimiento. Estos componentes,
que generan una atmósfera gaseosa de protección, varían de acuerdo al tipo de
electrodo.
Los componentes del revestimiento y el alambre utilizado como núcleo son
factores determinantes en las características operativas del electrodo e influencian
sobre las propiedades mecánicas, composición química y estructura metalográfica
del metal de soldadura
Antecedentes.
El inicio de la soldadura por arco se remonta al año 1881 cuando Auguste de
Meritiens utilizó como fuente de energía el arco eléctrico producido con electrodos
de carbón no consumibles. Pocos años después, en 1888, el científico ruso
Slavianoff utilizó, por primera vez, una varilla de alambre desnudo como electrodo y
es considerado el inventor de la soldadura eléctrica con electrodo metálico. Durante
aproximadamente 50 años se usó esta técnica de soldadura. Era necesaria una
gran habilidad operativa para iniciar y mantener el arco, y se obtenían depósitos de
soldadura seriamente contaminados por oxígeno y nitrógeno, debido a que el arco
eléctrico carecía por completo de protección gaseosa. De esta manera era muy
difícil obtener soldaduras de buenas propiedades mecánicas, libres de poros,
fisuras, inclusiones y demás defectos atribuibles a una mala técnica operativa o
deficiente calidad de producto. Por otro lado, en aquella época la calidad de los
aceros era muy inferior a la actual, y las exigencias técnicas para la unión soldada
eran prácticamente inexistentes. No se contaba con los medios de ensayos no
destructivos tan divulgados en nuestros días.
Rápidamente se trató de mejorar las características operativas aplicando
algún tipo de sustancia sobre la superficie del alambre. De esta manera se comenzó
realizando encalados del alambre, que luego se oxidaba por acción natural,
obteniéndose sobre la superficie del mismo, una película muy fina de óxido de
calcio y óxido de hierro. A pesar que estos elementos estaban presentes en muy
baja cantidad, brindaban una sensible mejoría en las características del arco. El
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primero que comprendió la necesidad de aplicar un revestimiento de fundente que
cumpliera con otras funciones, además de estabilizar el arco eléctrico, fue el sueco
O. Kjellberg en el año 1904. Hoy en día se reconoce a Kjellberg como el inventor del
electrodo revestido quien, para fabricar este producto, fundó la compañía ESAB,
que denomina a sus electrodos OK utilizando las iniciales de su fundador.
Desde su introducción en el mercado, los electrodos revestidos están en
constante desarrollo e investigación. A pesar de la competencia de otros métodos
de soldadura más modernos, la soldadura manual con electrodos revestidos es uno
de los procesos más utilizado.
En la actualidad, los electrodos revestidos se fabrican en modernas prensas
de extrusión a razón de 1000 varillas por minuto, en lugar del antiguo método de
inmersión que se efectuaba en forma manual, varilla por varilla.
Principio de Operación.
El método de soldadura por arco con electrodo revestido utiliza el calor
generado en el arco para fundir el metal base y la punta del electrodo revestido, que
de esta manera se va consumiendo durante la operación de soldadura. El electrodo
y el metal base son partes de un circuito eléctrico conocido con el nombre de
circuito de soldadura, figura 2.1.
Este circuito comprende la fuente de energía eléctrica, los cables de
soldadura, la pinza porta-electrodo, la pieza a soldar y el electrodo revestido. Uno
de los dos cables de soldadura de la fuente se conecta a la pieza y el otro a la pinza
porta-electrodo.
La operación de soldadura comienza cuando se establece el arco eléctrico
entre la punta del electrodo y el material base.
En el extremo del electrodo se forman rápidamente pequeños glóbulos del
metal fundido, que se transfieren a través de la columna del arco hacia el baño de
fusión o pileta de metal fundido. De esta manera se deposita material de aporte a
medida que el electrodo se va consumiendo en forma progresiva. El arco se
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desplaza sobre la pieza con longitud de arco y velocidad de avance apropiadas
para obtener un proceso estable de fusión y adición permanente.
Como el arco eléctrico es una de las fuentes comerciales de energía de
mayor temperatura (más de 5000ºC en el centro), la fusión metálica ocurre en forma
casi instantánea. Cuando se suelda en posición plana u horizontal la transferencia
metálica está inducida por la fuerza de gravedad, expansión gaseosa, fuerzas
eléctricas y electromagnéticas, y tensión superficial. Para soldadura en cualquier
otra posición, la gravedad actúa en forma opuesta a
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