manual soldadura básica uni2

Curso “Práctica Básica Soldadura Arco Manual”

UNIDAD II: Tipos de Máquinas de Soldar y Tipos de Electrodos

Objetivos de la Unidad

Al finalizar esta unidad el alumno será capaz de:

Reconocer e identificar los diferentes tipos de máquinas de soldar utilizadas en

procesos de Arco Manual. Reconocer e identificar los diferentes tipos de electrodos utilizados en proceso

Arco Manual acero carbono.

2.1. Conceptos Generales El fenómeno físico producido por el paso de la corriente eléctrica a través de una masa gaseosa, produce una zona de alta temperatura, la cual es aprovechada como fuente de calor, esta situación ocurre en todos los procesos de soldadura por arco eléctrico.

2.1.2. Características

El arco eléctrico llamado también arco voltaico, desarrolla una elevada energía en forma de luz y calor, alcanzando temperaturas aproximadas a los 4.000 oC. Se forma por contacto eléctrico y posterior separación, a una determinada distancia fija de los polos positivo y negativo.

Este arco eléctrico se mantiene por alta temperatura del medio gaseoso interpuesto entre ambos polos.

Sistema Arco Manual: Es la Unión de dos metales; se produce mediante fusión localizada, producto de un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el metal base a unir.

Ventajas del proceso Arco Manual

Se aprovecha como fuente de calor en el proceso de soldadura por arco, con el fin de fundir los metales en los puntos que han de unirse, de manera que fluyan a la vez y formen luego una masa sólida única.

Luis Jaque T – DocenteInstructor 11

Desventajas del proceso Arco Manual

Provoca irradiaciones de rayos: luminosos, ultravioletas e infrarrojos, los cuales producen trastornos orgánicos en el ser humano.

El sistema es lento cuando se trata de trabajos de alta producción, ya que es necesario reponer el electrodo cada vez que se agota.

2.2 Tipos de Máquinas de Soldar 2.2.1 Máquinas con Transformador

Son aquellas máquinas de soldar que usan “transformador”, son conocidas también como máquinas Estáticas, en este tipo de máquinas, se transforma la corriente alterna (220 volts), bajando la tensión de la red de alimentación a una tensión e intensidad adecuada para soldar. Dicha corriente alterna de baja tensión (65 a 75 Voltios en vacío) y de intensidad regular, permite obtener la fuente de calor necesaria para la soldadura.

Existen del tipo bobina desplazable y de regulación por clavijas, no poseen piezas móviles. Se han fabricado para intensidades altas, llevan un ventilador cuya función exclusiva es refrigerar el sistema.

A continuación se muestran algunas máquinas de soldar Estáticas de corriente alterna de 150 y 180 Amps AC para trabajo liviano:

Ventajas:

Bajo costo de adquisición.

Mayor duración y menor gasto de mantenimiento.

Mayor rendimiento y menor consumo en vacío.

Regulación de corriente por shunt móvil.

Menor influencia del soplo magnético.


a Q Trabajo Liviana

o F Trabajo Liviano

Desventaja:

Limitación en el uso de algunos electrodos.

Dificultad para establecer y mantener el arco (se pega el electrodo).

Debe conservarse libre de polvo.

2.2.2 Máquinas con Generador.

Las máquinas de este tipo producen corriente continua de baja tensión, la cual es utilizada para soldar, se denominan igualmente como máquinas de soldar Rotativas. Su característica principal es que el tipo de corriente de salida, es apta para todo tipo de electrodo.

Están compuestas por un motor, con el cual es posible la obtención de energía mecánica bajo la forma de movimiento giratorio. Este movimiento es transmitido mediante un eje común al generador propiamente tal, el cual permite obtener en éste, la corriente adecuada para la soldadura.

Existen dos tipos conocidos de máquinas de soldar rotativas y están caracterizadas por su sistema de propulsión, a saber: las hay accionadas por motor eléctrico y accionadas por motor a combustión.

A continuación se muestran algunas máquinas de soldar Rotativas por ejemplo la Blue Star Miller 3500 de 140 Amps. DC y la BOBCAT 225 D Miller de 210 Amps DC y 225 Amps AC, ambas para uso industrial:

Ventaja:

Poseen más de un proceso.

Poseen estabilidad en el arco.

Disponen de la polaridad que el electrodo requiera.

Son aptas para todo tipo de electrodo.

Poseen ajuste gradual de la intensidad.

En algunos tipos de máquinas se puede seleccionar el voltaje de salida.

En el caso de las máquinas con motor a combustión se tiene la posibilidad de soldar en lugares en donde no hay energía eléctrica.


o Uso industrial o

Desventaja:

Producen contaminación en el ambiente de trabajo, si este no se encuentra adecuadamente ventilado.

Las máquinas accionadas a motor de combustión involucran un alto costo de adquisición y mantenimiento.

En ambos casos se tiene máquinas Estáticas y Rotativas sofisticadas de alta producción en variadas marcas en el mercado. En general la mayoría según su requerimiento se caracterizan por:

Varios procesos de soldadura.

Excelentes ciclos de trabajo entre 60 % y 100%.

Buen control de la fuerza de arco.

Amplio rango de amperaje.

Medidores digitales de amperaje y voltaje.

Protección contra descargas.

Ventilación controlada por termostato.

A continuación se muestras algunas máquinas de soldar industriales que cumplen con lo expresado precedentemente.

2.3 La Revolución de las Máquinas de Soldar Digitales El paso de la tecnología analógica a la digital a sido un salto de calidad, pensemos en la música por ejemplo, hace muy poco tiempo un disco de música de vinilo nos parecía el mejor medio; pero tenía un defecto, había llegado a sus límites de calidad cuanto más se escuchaba peor sonaba. En la actualidad la Técnica digital a dado a la música lo que debe ser; esto es, aunque pongamos el disco cien veces la calidad sigue siendo siempre la misma. Lo mismo vale para la tecnología de la soldadura digital, con ello se obtienen resultados cien por cien reproducibles, la base de todo ello es una precisión altamente fiable de los procesos de soldadura que se deben a una regulación totalmente digital.


o Uso Industrial o

Por lo anterior vale la pena analizar punto por punto el principio de la regulación totalmente digital de los procesos de soldadura. Los resultados intentados en la soldadura parten de un estado nominal deseado por ejemplo el de los valores de corriente y tensión.

2.3.1 Que es la Tecnología INVERTER

Son aquellas máquinas soldadoras que cuentan con un diodotransformador primario, con tecnología MOFSET o IGP, que convierte la frecuencia de 50 Hz a una más elevada que varía entre los 20.000 Hz hasta 50.000 Hz; un transformador de ferrita; un diodo rectificador secundario y una inductancia de salida. Recordemos que las fuentes de energías analógicas convencionales utilizaban igual que los trasformador, mientras más grandes eran mejor, debido a su presencia casi indiscreta las fuentes de energía modernas se diferencias mucho de las anteriores no impresionan por su tamaño sino más bien por su potencia.

En las soldadoras con tecnología Inverter los parámetros de salida pueden ser continuamente variados en forma independiente a la carga de trabajo o al voltaje de entrada, mediante la utilización de un microprocesador incorporado a la máquina de soldar.

Sobre esta tecnología se ha desarrollado un sistema Inverter de Resonancia que consiste en un controlador de la configuración eléctrica del diodorectificador primario. De esta forma se incrementa la frecuencia hasta 120.000 Hz, minimizando las pérdidas de energía de la etapa invertir primaria. Otro adelanto de esta tecnología son equipos que tienen un COS φ = 1 , con lo cual se puede soldar en 220 volts, pero con variaciones de voltajes que fluctúan entre los 190 volts y los 270 volts, sin disminuir la potencia entregada.

A continuación presentamos dos modelos ejemplos de tecnología Inverter disponibles en el Centro de Formación Técnica de la Universidad de Atacama. Estas son las máquinas de soldar: Transpocket 1400 y la ATP 2100 FRONIUS, de fabricación austriaca.


La TP 1400, es una máquina de soldar para trabajo convencional; es liviana, pequeña y resistente, con un peso de 4,2 Kg. Es fácil de transportar lo que hace que el soldar sea muy fácil. Debido a esta nueva tecnología se ha logrado obtener una máquina de soldar extraordinariamente liviana que es capaz de trabajar con una frecuencia de 100 KHz y un rendimiento eléctrico del 88 % y dos procesos de soldadura Arco Manual con partida TIG.

La clave de su eficiencia está en su bajo consumo de corriente, posee un sistema Arc Force control (integrado) se encarga de que los electrodos de gota gruesa no sean un problema en el trabajo, dado que en la eventualidad de un corto circuito la corriente es elevada de manera automática. De igual forma el aparato está dotado de un dispositivo Anti Stick (contra soldaduras débiles) que evita, que el arco se apague durante la soldadura. La soldadora cuenta con un elevado ciclo de trabajo 35 % con una corriente de soldadura de 140 Amps a 40 oC.

La tecnología con la que cuentan estas máquinas han entrado a ocupar un lugar importante en la industria dada las siguientes características:

Bajo Peso: una máquina soldadora tradicional de 140 Amps pesa 12 Kg. Con esta nueva tecnología se puede logra en el mismo equipo un peso de sólo 4,1 Kg. Por lo mismo los equipos son fácilmente transportable, lo que permite operarlos en espacios reducidos o en trabajos de altura.

Menor consumo eléctrico: Una máquina Inverter consume 1/3 de la energía que consume una máquina tradicional.

Calidad de la soldadura: Debidos a los parámetros de soldadura que se obtienen, se logra una soldadura perfecta sin la necesidad de un soldador experto.

Seguridad al soldar con electrodos: No se producen corto circuitos ya que si se acerca mucho el electrodo a la pieza se corta el arco, evitando así daños a la pinza porta electrodos.

Mayor versatilidad en el uso de los equipos: Con un solo equipo se puede soldar Arco Manual, TIG, MIG. Además los equipos de gran tamaño pueden ser ocupados con amperajes bajos. Por ejemplo una soldadora de 500 Amps, puede ser utilizada para soldar desde 35 hasta 50 Amps con la misma calidad. En cambio una máquina tradicional no puede soldar en bajos amperajes ni un solo segundo.

16 Luis Jaque T – DocenteInstructor

2.4 Electrodos Utilizados en Proceso Arco Manual 2.4.1 Generalidades

El Electrodo es la varilla especialmente preparada, para servir como material de aporte en los procesos de soldadura por Arco. Se fabrica de material ferroso y no ferroso

2.4.2 Tipos de Electrodos

Existen dos tipos: El electrodo Revestido y el electrodo Desnudo.

Electrodo Revestido: Posee un núcleo metálico, con un revestimiento a base de sustancias químicas y un extremo no revestido para fijarlo al portaelectrodo

El núcleo: Es la parte metálica del electrodo, sirve como material de aporte. Su composición química varía y su selección se hace de acuerdo al material de la pieza a soldar.

El Revestimiento: Es un material que está compuesto por distintas sustancias químicas. Tiene las siguientes funciones.

a. Dirige el arco conduciendo a una fusión equilibrada y uniforme. b. Crea gases que actúan como protección evitando el acceso de oxígeno y de

nitrógeno. c. Produce una escoria que cubre el metal de aporte, evitando el enfriamiento

brusco y también el contacto del oxígeno y del nitrógeno. d. Contiene determinados elementos para obtener una buena fusión con los

distintos tipos de metales. e. Estabiliza el Arco.


Lu


2.4.3 Condiciones de uso de los Electrodos Revestidos.

1. Debe estar libre de humedad y su núcleo debe ser concéntrico. 2. Debe conservarse en un lugar fresco, idealmente en un Horno adecuado para

transporte y almacenamiento de electrodos.

A continuación se muestran algunos tipos de Hornos para este uso. El del lado izquierdo es un horno portátil para mantención y secado de electrodos en puestos de trabajo o faenas en terreno, su capacidad de almacenamiento es de 4,5 Kgs. y su rango de temperatura es de 50 a 300 oC. El horno del lado derecho es fijo y almacena electrodos de hasta 18” de largo, la temperatura se ajusta por termostato, su capacidad de almacenamiento es de 159 Kgs y su rango de temperatura es de 38 a 288 oC.

Electrodo Desnudo: Son aquellos electrodos que no poseen revestimiento, esencialmente es un alambre estirado o laminado. Su uso es limitado por la alta absorción de oxigeno y nitrógeno del aire y a la inestabilidad de su arco.

En la figura se observan Electrodos No Revestidos para uso de corriente alterna y continua, usualmente por ejemplo son usados en procesos TIG (Gas Inerte Tungsteno).


2.5 Normas AWS, Códigos de la Sociedad Americana de soldadura (American Welding Society). La Sociedad Americana de Soldadura "AWS" ha establecido una serie de códigos de identificación y a su vez de Clasificación, para los diferentes productos que las grandes y medianas fábricas de electrodos producen para abastecer el mercado, estos códigos se han convertido en la referencia más comúnmente usada en LatinoAmérica por su fácil reconocimiento y manejo y aunque algunos fabricantes nombran sus productos con sus propios nombres comerciales, los usuarios en su mayoría prefieren llamarlos por su código de identificación de la AWS.

Los electrodos, en particular, tienen su propio código en todas las agencias que los clasifica, que los separa de los demás productos y los hace identificables de manera especifica, el código que AWS usa para esto, y que probablemente sea el mas popular en LatinoAmérica se ha convertido en la referencia que más comúnmente se usa para Clasificar y son:

El AWS A5.5 para los electrodos de aleación de acero (alto contenido de carbón).

Muchos los identifican separándolos erróneamente como "Electrodos de Bajo Hidrógeno y Electrodos de Alto Hidrógeno" respectivamente, pero algunas variaciones de los electrodos en ambas clasificaciones contienen en sus fundentes altas o bajas cantidades de Hidrógeno que los excluye de esa referencia.

Clasificación AWS para los metales de aporte de la especificación A5.1

Electrodo cubierto de Acero "Dulce"

E X X X X (1) (2) (3) (4) (5)

(1) Lo identifica como electrodo

(2) y (3) Dos primeros dígitos indican su fuerza tensil x 1000 PSI.

(4) Indica la posición que se debe usar para optimizar la operación de este electrodo.

(5) Indica la usabilidad del electrodo, Ej. : tipo de corriente y tipo de fundente, en algunos casos, tercer y cuarto digito son muy significativos.

Luis Jaque T – DocenteInstructor El AWS A5.1 para los electrodos de acero "dulce" o de relleno.

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Ejemplo: E6010

E = Electrodo. 60 = 60 X 1000 PSI = 60.000 PSI de fuerza tensil. 1 = Cualquier posición, (de piso, horizontal, vertical y sobre cabeza) ** 0 = DCEP (direct current electrode positivo) Corriente Directa "DC" electrodo

positivo "+" *

* Ver la tabla 2.5.1 para más detalles de los dos últimos dígitos ** Ver tabla 2.5.2 de posición de operación del electrodo

2.5.1. Tabla Clasf. Corriente Arco Penetración Fundente y Escoria

EXX10 DCEP Penetrante Profunda Celuloso Sodio (0 10% de polvo de Hierro)

EXXX1 AC o DCEP Penetrante Profunda Celuloso Potasio (0% de Polvo de Hierro)

EXXX2 AC o DCEN Mediano Mediana Titanio Sodio (0 10 % de Polvo de Hierro)

EXXX3 AC o DCEN o DCEP Suave Ligera Titanio Potasio (0 10% de Polvo de Hierro)

EXXX4 AC o DCEN o DCEP Suave Ligera Titanio Polvo de Hierro (25 40% de Polvo de Hierro)

EXXX5 DCEP Mediano Mediana Bajo Hidrógeno Sodio (0% de Polvo de Hierro)

EXXX6 AC o DCEP Mediano Mediana Bajo Hidrógeno Potasio (0% de Polvo de Hierro)

EXXX8 AC o DCEP Mediano Mediana Bajo Hidrógeno Polvo de Hierro (25 40% de Polvo de Hierro)

EXX20 AC o DCEN Mediano Mediana Oxido de Hierro Sodio (0% de Polvo de Hierro)

EXX22 AC o DCEN o DCEP Mediano Mediana Oxido de Hierro Sodio (0% de Polvo de Hierro)

EXX24 AC o DCEN o DCEP Suave Ligera Titanio Polvo de Hierro (50% de Polvo de Hierro)

EXX27 AC o DCEN o DCEP Mediano Mediana Oxido de Hierro Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro)

EXX28 AC o DCEP Mediano Mediana Bajo Hidrógeno Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro)

EXX48 AC o DCEP Mediano Mediana Bajo Hidrógeno Polvo de Hierro (25 40% de Polvo de Hierro)

DCEP Corriente Directa Electrodo Positivo

DCEN Corriente Directa Electrodo Negativo

Nota: El porcentaje del polvo de Hierro esta calculado en base al peso del fundente

2.5.2. Tabla Posición de Operación

E XX1X = Cualquier Posición (De piso, horizontal, sobre cabeza y

vertical).

E XX2X = Horizontal y de piso solamente.

E XX3X = De piso solamente.

E XX4X = De piso, sobre cabeza, horizontal y vertical hacia abajo.

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