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Índice soldadura
1. Soldaduras
2. Soldaduras por fusión.
3. Termofusión.
4. Autógena.
5. Soldadura por arco eléctrico.
6. Arco protegido.
7. Proceso de soldadura MMA (SMAW).
a. Equipo de soldadura MMA.
b. Tipos de electrodos MMA.
c. Normalización alfanumérica de electrodos MMA (UNE y AWS).
d. Normalización colórico de electrodos MMA.
e. Tecnología de encendido del arco en MMA.
f. Proceso de soldadura MMA.
g. Configurar equipo MMA antes de soldar.
8. Proceso de soldadura TIG (GTAW).
a. Equipo de soldadura TIG.
b. Tipos de electrodos y gases TIG.
c. Normalización colórico de electrodos TIG.
d. Tecnología de encendido del arco en TIG.
e. Proceso de soldadura TIG.
f. Configurar equipo TIG antes de soldar.
9. Proceso de soldadura MIG/MAG (GMAW).
a. Equipo de soldadura GMAW
b. Hilo de soldadura.
c. Configurar equipo MIG/MAG
10. Terminología en las soldaduras.
11. Inspección de las soldaduras.
12. Defectos en las soldaduras.
13. Factores para buenas soldaduras.
14. Seguridad y protección en las soldaduras.
15. Electrodos para soldadura.
16. Cordón de soldadura
17. Gases en soldadura por arco.
18. Dilatación y contracción de metales en soldaduras.
19. Soldadores Inverter y Tradicionales.
20. Soldaduras por puntos y especiales.
21. Oxicorte y corte por plasma.
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Soldaduras
Para empezar, has de saber que hay muchos tipos de uniones. Se necesitaría un libro entero para
explicarlos todos. Porqué no es lo mismo comprar una máquina de soldar, para poner cuatro tubos y
hacerte una reja para tú casa, que soldar una estructura métalica (bigas de hierro) para hacer una
edificación, como tampoco es lo mismo soldar una chapa de hierro que soldar un tubo de escape en
aluminio (moto o coche), para todo esto necesitamos diferente máquinaria, utensilios es decir, algo
específico para cada uso, aunque hay muchas máquinas de soldar que tiene varias funciones en el mismo
equipo.
Se denomina Soldadura al proceso en el cual se realiza la unión de dos materiales, generalmente metales
o termoplásticos, usualmente obtenido a través de fusión, en la cual los elementos son soldados
derritiendo ambos y agregando un material de relleno derretido (metal o plástico). Éste, al enfriarse, se
convierte en un empalme fuerte. En los tipos de soldadura más clásicos, las piezas se unen mediante
fundición y colocando un material (llamado material de aportación) en la unión entre ellas.
La soldadura puede ser hecha en diferentes ámbitos: al aire libre, bajo el agua y en el espacio. Existen
aproximadamente cuarenta tipos distintos de soldaduras. La mayoría de las soldaduras se efectúan en
forma manual, lo cual requiere mano de obra cualificada.
Tipos de soldadura
En cuanto a tipos de uniones la primera clasificación que se suele hacer es entre soldadura heterogénea
y soldadura homogénea.
La suelda heterogénea se lleva a cabo entre piezas de materiales diferentes. También se llama heterogénea
en el caso de que las piezas sean del mismo material, pero el material de aportación sea diferente. Dentro
la heterogénea hay otros dos tipos de soldadura:
Soldadura blanda
Soldadura fuerte
La soldadura homogénea se lleva a cabo con materiales de la misma naturaleza, incluido el material de
aportación, si es que lo hay. Este tipo de unión tiene muchos subtipos, por lo que aquí te mostraremos los
más utilizados en la industria.
Unión en estado sólido: soldadura en frío.
Unión por arco: soldadura TIG, MIG/MAG y MMA.
Unión por resistencia: soldadura por puntos y soldadura de hilo aislado.
Otro tipo de soldadura es la oxiacetilénica, que puede ser homogénea o heterogénea. Se utiliza acetileno
como combustible y oxígeno como comburente.
Soldadura blanda
Las soldaduras blandas consisten en soldar dos piezas aplicando calor y un material de aportación cuya
temperatura de fusión tiene que estar por debajo de 450 ºC y a su vez por debajo del punto de fusión de
las piezas a soldar. El material de aportación es una aleación metálica y es diferente dependiendo del
material que se ha de soldar. Las aleaciones más utilizadas son las compuestas por estaño, que podrá ir
acompañado por plata, plomo o zinc.
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Soldadura fuerte
El proceso de soldadura fuerte es como el de soldadura blanda, con la diferencia de que el material de
aportación tiene que tener el punto de fusión por encima de los 450ºC y por debajo del de las piezas a
soldar. En esta ocasión las aleaciones más usadas son las de cobre fosforoso, plata, níquel-cobalto,
aluminio silíceo, cobre, cobre-zinc y magnesio.
Soldadura en frío
Soldar en frío es uno de los tipos de soldadura de estado sólido. La denominación “estado sólido” se
debe a que las piezas se unen sin que se funda la zona de unión entre ellas. Por tanto, no hay fase líquida
presente en el proceso: no implican derretimiento de los materiales que son juntados.
Concretamente el proceso de soldar en frío se realiza aplicando presión a las piezas que se tienen que
unir mediante matrices o rollos. Debido a la presión se producirá una deformación plástica en las
piezas, por tanto, es necesario que sean de materiales dúctiles.
Soldadura eléctricas
Los siguientes tipos de uniones (de arco y de resistencia) que vamos a describir son soldaduras
eléctricas. Se caracterizan por que la unión de las piezas se hace mediante calor aportado por corriente
eléctrica. Los electrodos de la máquina soldadora presionan las piezas a unir, las cuales se empiezan a
fundir por la zona de contacto. Entonces se interrumpe la aplicación de corriente eléctrica y se deja que la
unión solidifique.
Las soldaduras TIG, MIG/MAG y MMA son soldaduras de arco. En este proceso las piezas se unen
por fusión. El calor necesario para ello es producido por un arco eléctrico. El arco eléctrico se forma entre
la pieza de trabajo y un electrodo que va unido a la máquina soldadora.
Estos tipos de uniones son las más empleadas en los talleres. Por ejemplo, la soldadura de acero
inoxidable se hace por cualquiera de estos tres métodos.
Soldaduras por Fusión
En las soldaduras por fusión se emplea calor para fundir los extremos de las piezas. Cuando enfrían las
partes soldadas solidifican logrando la unión permanente. Las uniones soldadas con defectos de calidad
son de difícil detección visual; dichos defectos reducen la resistencia de las uniones pudiendo
comprometer la estabilidad de la soldadura, por eso requiere personal cualificado.
Los tipos de soldaduras por fusión más utilizados son:
Soldadura Autógena
Soldadura por Arco Eléctrico
Termofusión
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Termofusión
La Termofusión es un método de soldadura simple y rápido, para unir tubos de polietileno y sus
accesorios. La superficie de las partes que se van a unir se calientan a temperatura de fusión y se unen por
aplicación de presión, con acción mecánica o hidráulica, de acuerdo al tamaño de la tubería y sin usar
elementos adicionales de unión. Apropiada para la unión de tuberías de la misma relación ø / espesor.
Esta técnica produce una unión permanente y eficaz, y es económica.
Las superficies a soldar deben comprimirse contra el termoelemento con una fuerza que es proporcional
al diámetro de la tubería y luego se debe disminuir hasta un valor determinado de presión, con el objeto
de que las caras absorban el calor necesario para la polifusión. Esta disminución provoca la formación de
un cordón regular alrededor de la circunferencia, que esta relacionado directamente con el espesor del
tubo.
Para lograr una correcta soldadura por Termofusión deben considerarse los siguientes factores:
Calor de fusión
Presión de fusión adecuada
Velocidad de fusión
Presión de enfriamiento
Temperatura del termoelemento correcta
Temperatura adecuada del ambiente
Uso de tiempos de calentamiento y enfriamiento adecuados
Alineación correcta
Evitar el contacto con suciedad, aceites y residuos
Soldadura Autógena
La Soldadura Autógena es un tipo de soldadura por fusión conocida también como soldadura oxi-
combustible u oxiacetilénica. La soldadura oxiacetilénica es la forma más difundida de soldadura
autógena. En este tipo de soldadura, la combustión se realiza por la mezcla de acetileno y oxígeno que
arden a la salida de una boquilla (soplete). La soldadura autógena no requiere de aporte de material.
Equipo utilizado para Soldadura Autógena
El equipo básico de la soldadura autógena es el que describe
la siguiente figura.
Partes de una Soldadora Autógena
Veamos sus partes:
1 – Cilindro de oxígeno: su capacidad varía de 60 a 300 pies
cúbicos, con presiones de hasta 2.400 psi.
2 – Cilindro de acetileno: contiene material poroso saturado con acetona. Como el acetileno libre no
puede comprimirse en forma segura a más de 15 psi, se encuentra disuelto en acetona, que lo mantiene
estable y permite una presión de 250 psi.
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3 – Reguladores de presión: mantienen la presión constante de los gases, asegurando un volumen
estable e igual calidad de la llama. La mayoría de los reguladores son de dos graduaciones y tienen dos
medidores: uno indica la presión en el cilindro y el otro la presión que ingresa en la manguera.
4 y 5 – Mangueras: aunque la figura las muestra separadas, pueden estar unidas o encintadas para evitar
que se enreden. Tienen distintos colores, siendo verde o azul para oxígeno y roja o naranja para acetileno.
Los conectores para oxígeno tienen las roscas hacia la derecha y los del acetileno hacia la izquierda.
6 y 7 – Válvulas de control: son del tipo aguja con tornillo de mariposa y controlan el caudal de los
gases que ingresan en la cámara mezcladora.
8 – Soplete: es el elemento que efectúa la mezcla de gases. Puede ser de alta presión, en el que la presión
de ambos gases es la misma, o de baja presión, en el que el oxígeno tiene una presión mayor que el
acetileno.
Soplete con botellas Oxígeno y Acetileno: El quemador expulsa la mezcla de oxígeno y de gas,
es la parte más importante de un equipo de soldadura autógeno. El gas mezclado con oxígeno es el
acetileno, un gas hidrocarburo no saturado. Cuidado, no es fácil notar su escape.
Mezcla gaseosa : Se efectúa con la boquilla del soplete. Se pone en contacto el oxígeno a gran
velocidad y el acetileno a baja presión. En la abertura de la boquilla una depresión que provoca la
aspiración de acetileno y permite la mezcla.
Manómetros: Permiten reducir la presión alta dentro de las botellas hasta un valor que permite la
producción de una llama utilizable: 1 bar para el oxígeno, 0,4 bar para el acetileno.
Las partes principales del soplete son: las válvulas de apertura y cierre, la cámara mezcladora y la
boquilla.
Las boquillas son piezas desmontables y de diferentes tipos y tamaños, ya que al soldar diferentes
espesores de material es necesario un suministro de calor correspondiente de la llama oxiacetilénica. Se
suelen fabricar de aleaciones de cobre y las medidas se determinan por el diámetro del agujero de orificio
en su extremo. El equipo normal tiene tres o más boquillas. Una boquilla demasiado pequeña demorará
excesivamente o hace imposible la fusión del metal base. Una boquilla demasiado grande puede tener
como resultado la quemadura del metal base.
Tipos de llama
De la boquilla sale una llama, la llamada llama oxiacetilénica, en la que se distinguen zonas claramente
diferenciadas. Dependiendo de la proporción gaseosa, existen tres tipos de llamas, como vemos en la
siguiente figura.
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Llama neutra: es la más utilizada, ya que es la que se logra cuando se suministra suficiente oxígeno para
realizar la combustión de todo el acetileno presente. Es, además, la más aconsejable para conservar las
propiedades del material. Se usa para soldar hierro fundido, acero maleable, acero suave, bronce, acero
inoxidable y acero al cromo con 12%.
Llama oxidante: la proporción de oxígeno en la mezcla es mayor que la de acetileno. Se reconoce por su
cono interno y penacho más cortos, así como por su sonido más agudo. Se usa para latón con grandes
porcentajes de zinc y aleaciones de bronce.
Llama reductora: con exceso de acetileno, se reconoce por una zona intermedia reductora (penacho de
acetileno) que aparece entre el cono y el penacho azul. Se utiliza solamente en casos particulares para
soldar aceros al carbono, aceros fundidos y sus aleaciones, aluminio fundido y aceros especiales.
Pasos para soldar
Una vez que tenemos el equipo listo y hemos seleccionado la boquilla adecuada para el espesor de
materiales que deseamos soldar, debemos seguir una serie de pasos para efectuar soldaduras correctas y
en condiciones de seguridad. El orden de estos pasos es el siguiente:
1. Conectamos los reguladores a los cilindros de gas.
2. Conectamos las mangueras al soplete y a los reguladores.
3. Montamos la boquilla adecuada mediante ajuste manual.
4. Regulamos la presión de trabajo mediante la apertura de las llaves de los cilindros y accionando
las manijas de regulación.
5. Encendemos el soplete. Para ello, abrimos el acetileno con un ¼ de giro de la válvula del soplete,
encendemos y abrimos lentamente el oxigeno.
6. Efectuamos la soldadura correspondiente, empleando la técnica que mejor se adapte a nuestros
requisitos y al metal base.
7. Apagamos el soplete cerrando primero el acetileno y luego el oxígeno.
8. Cerramos las llaves de los cilindros.
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Procedimiento
Por ejemplo, para unir dos chapas metálicas, se coloca una junto a la otra en la posición en que serán
soldadas; se calienta la unión rápidamente hasta el punto de fusión y por la fusión de ambos materiales se
produce una costura o cordón de soldadura. El efecto del calor funde los extremos que se unen, al
enfriarse y solidificarse logra un enlace homogéneo.
Para conseguir una fusión rápida e impedir que el calor se propague, se usa el soplete, que combina
oxígeno (como comburente) y acetileno (como combustible). La mezcla se produce con un pico con un
agujero por donde sale el acetileno, rodeado de cuatro o más agujeros por donde sale oxígeno . Ambos
gases se combinan antes de salir por el pico y entonces se produce una llama delgada característica de
color celeste. (tener precaución en la manipulación ya que a veces la llama se torna invisible sin que
merme su calor).
Pueden soldarse distintos materiales: acero, cobre, latón, aluminio, magnesio, fundiciones y sus
respectivas aleaciones.
Este tipo de soldadura se usa para soldar tuberías y tubos, como también para trabajo de reparación, por lo
cual sigue usándose en talleres mecánicos e instalaciones domésticas. No conviene su uso para uniones
sometidas a esfuerzos, pues, por efecto de la temperatura, provoca tensiones residuales muy altas, y
resulta además más cara que la soldadura por arco.
El oxígeno y el acetileno se suministran en botellas de acero estirado, a una presión de 15 kp/cm² para el
acetileno y de 200 kp/cm² para el oxígeno.
Aunque actualmente ha sido
desplazada casi por completo
por la soldadura por arco, ya
que uno de los problemas
que plantea la soldadura
oxiacetilénica son las
impurezas que introduce en
el baño de fusión además de
baja productividad y difícil
automatización.
Las ventajas de la soldadura autógena son la de reunir un equipo portátil y económico, de poder
emplearse en las cuatro posiciones de soldadura (plana, vertical, horizontal y sobre cabeza) y de soldar
todo tipo de metales de poco espesor, tanto ferrosos como no ferrosos. Sus principales desventajas residen
en que es antieconómica para soldar espesores gruesos y posee baja productividad y difícil
automatización. Además, la gran concentración de calor produce deformaciones y el proceso en sí
introduce un gran número de impurezas en el charco de soldadura.
Por estas razones, la soldadura autógena está perdiendo terreno frente a la soldadura por arco. Sin
embargo, aún se emplea con frecuencia en el área de manutención, reparación, soldadura de cañerías de
diámetro pequeño y manufacturas livianas.
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Soldadura por Arco Eléctrico
La Soldadura por Arco Eléctrico se realiza poniendo a dos conductores en contacto; y se los somete a
una diferencia de potencial, de esta manera se establece entre ellos un flujo de corriente. Luego se los
separa y se provoca una chispa para ionizar el gas o el aire que los rodea, consiguiendo de este modo el
paso de corriente, aunque los conductores no se hallan en contacto.
De esta manera creamos un arco eléctrico entre ellos por transformación de la energía eléctrica en energía
luminosa y calórica. El arco se forma entre el trabajo actual y un electrodo (recubierto o alambre) que es
manualmente o mecánicamente guiado a lo largo la junta.
De hecho, el calor producido por el arco no solo es intenso sino que además está focalizado, lo cual
resulta ideal para efectuar la soldadura. Se alcanzan así temperaturas de 3.500ºC.
En ese circuito eléctrico formado por los electrodos y el arco, la intensidad de la corriente depende de la
tensión, y la de la resistencia, del circuito. Al acercar o alejar los electrodos, varía la resistencia y la
intensidad, por lo tanto, la energía se transforma en calor, haciendo que la soldadura no sea uniforme.
Para lograr soldaduras uniformes, es necesario durante el proceso de soldado, mantener la distancia
constante entre electrodos.
Mediante la aplicación de calor intenso, el metal en la unión entre las dos partes se funde y causa que se
entremezclen directamente, o más comúnmente con el metal de relleno fundido intermedio. Tras el
enfriamiento y la solidificación, se crea una unión metalúrgica. Puesto que la unión es una mezcla de
metales, la soldadura final, potencialmente tiene las mismas propiedades de resistencia como el metal de
las piezas.
El electrodo es una varilla con el simple propósito de transportar la corriente entre la punta y el trabajo. O
puede ser una varilla o alambre especialmente preparado que no sólo conduce la corriente, sino también
se funde y suministra metal de relleno a la unión. La mayor parte de la soldadura en la fabricación de
productos de acero utiliza el segundo tipo de electrodo, el de relleno.
Arco Protegido
Una fuente de poder de CA o DC, equipada con lo que pueden ser controles necesarios, está conectada
por un cable de trabajo a la pieza de trabajo y por un cable "caliente" a un porta-electrodo de algún tipo,
que hace contacto eléctrico con el electrodo de soldadura.
Un arco se crea a través de la separación cuando el circuito con energía en la punta del electrodo toca la
pieza de trabajo y se retira, y así en estrecho contacto. El arco produce una temperatura de
aproximadamente 6500ºF en la punta. Este calor se derrite tanto en el metal de base como en el electrodo,
produciendo una pila de metal fundido a veces llamado "cráter". El cráter se solidifica detrás del electrodo
a medida que se mueve a lo largo de la junta. El resultado es una unión por fusión.
Sin embargo, la unión de metales requiere algo más que mover un electrodo a lo largo de una unión. Los
metales a altas temperaturas tienden a reaccionar químicamente con elementos presentes en el aire como
oxígeno y nitrógeno. Cuando el metal en el charco de fusión entra en contacto con el aire, óxidos y
nitruros, destruyen la resistencia y dureza de la unión soldada.
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Por lo tanto, muchos procesos de soldadura de arco proporcionan algunos medios de cubrir el arco y el
charco de fusión con un escudo protector de gas, vapor, o escoria. Esto se denomina arco protegido. Este
blindaje evita o minimiza el contacto del metal fundido con el aire. El blindaje también puede mejorar la
soldadura.
La Figura ilustra el blindaje del arco de soldadura y el
baño de fusión con un electrodo revestido. El extruido que
cubre la varilla de metal de relleno, proporciona un gas de
protección en el punto de contacto mientras la escoria
protege la soldadura fresca del aire.
El arco en sí es un fenómeno muy complejo. La comprensión profunda de las características físicas del
arco es en realidad de poco valor para el soldador, pero un poco de conocimiento de sus características
generales te puede ser útil.
Propiedades del Arco
Un arco es una corriente eléctrica que fluye entre dos electrodos a través de una columna de gas ionizado.
Un cátodo cargado negativamente y un ánodo cargado positivamente crean el intenso calor del arco de
soldadura. En la soldadura, el arco no sólo proporciona el calor necesario para fundir el electrodo y el
metal base, bajo ciertas condiciones también debe proporcionar los medios para transportar el metal
fundido desde la punta del electrodo a la obra.
Puesto que debe haber un camino ionizado para conducir la electricidad a través de una brecha, al
momento de encender la corriente de soldadura con un electrodo “frio” no se iniciará el arco. El arco debe
ser encendido. Esto es causado por cualquier suministro de voltaje inicial lo suficientemente alto para
causar una descarga o tocar el electrodo en la labor y luego retirarlo cuando el área de contacto se
calienta.
La soldadura por arco se puede hacer con corriente directa DC (con un electrodo positivo o
negativo), o con corriente alterna (AC). La elección de la corriente y la polaridad depende del
proceso, el tipo de electrodo, la atmósfera del arco, y el metal que se esté soldando.
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Nociones de electricidad con relación al arco eléctrico
Para comprender mejor la aplicación del arco eléctrico a la soldadura, es necesario conocer ciertos
principios fundamentales relacionados con la electricidad.
a) El circuito eléctrico.
La corriente eléctrica es un flujo de electrones que circula por un conductor en un circuito cerrado,
denominado circuito eléctrico.
b) El circuito de soldadura por arco eléctrico.
La corriente fluye a partir del borne de la máquina de soldar, donde se fija el cable del electrodo (1), y
termina en el borne de la máquina, donde se fija el cable de tierra o de trabajo (2). Como puede
observarse en la Fig. 7, a partir del punto (1) la corriente fluye al porta-electrodo y por éste al electrodo;
por el extremo del electrodo salta la electricidad a la pieza formando el arco eléctrico; sigue fluyendo la
electricidad por el metal base al cable de tierra (2) y vuelve a la máquina. El circuito está establecido sólo
cuando el arco se encuentra encendido.
c) Voltaje y amperaje.
El agua circula a lo largo de un tubo, si existe una presión que lo impulse; en la misma forma, la corriente
eléctrica fluye o circula a través de un circuito, si existe una «presión», que impulse el flujo de electrones
dentro de un conductor (máquina en funcionamiento). Esta “presión”, que induce una corriente eléctrica,
se llama diferencia de potencial, tensión o voltaje.
El voltaje se expresa en voltios y se mide con el voltímetro; algunas máquinas de soldar poseen
voltímetro y un regulador de voltaje. La cantidad de agua, que pasa por un tubo, se mide por una
magnitud en una unidad de tiempo (metros cúbicos por segundo).
En igual forma se utiliza, para expresar la magnitud de corriente eléctrica, la cantidad de electricidad por
segundo. La unidad utilizada es el Columbio por Segundo, lo que se expresa en Amperios, y se mide con
un instrumento llamado amperímetro. Todas las máquinas de soldar cuentan con reguladores, que
permiten variar el amperaje o intensidad de corriente eléctrica necesaria para soldar.
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d) Clases de corriente eléctrica.
Corriente alterna (AC).
El flujo de corriente varía de una dirección a la opuesta. Este cambio de dirección se efectúa 100 a 120
veces por segundo. El tiempo comprendido entre los cambios de dirección positiva o negativa se conoce
con los nombres de ciclo o período (50 a 60 ciclos).
Corriente continua (CC).
El flujo de corriente conserva siempre una misma dirección: del polo negativo al positivo.
e) Polaridad.
En la corriente continua es importante saber la dirección del flujo de corriente. La dirección del flujo de
corriente en el circuito de soldadura es expresada en término de POLARIDAD.
Si el cable del porta-electrodo es conectado al polo negativo (-) de la fuente de poder y el cable de tierra
(pinza) al polo positivo (+), el circuito es denominado POLARIDAD DIRECTA o NORMAL.
Cuando el cable del porta-electrodo es conectado al polo positivo (+) de la fuente de poder y el cable de
tierra (pinza) al polo negativo, el circuito es denominado POLARIDAD INVERTIDA o INDIRECTA.
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En algunas máquinas no es necesario cambiar los cables en los bornes, porque poseen una manija o llave
de conmutación que permite cambiar de polaridad con facilidad.
En una máquina de corriente alterna no es posible diferenciar los cables por sus conexiones de grapa y
porta electrodo porque la electricidad fluye por ellos alternando su sentido o dirección, lo que es
indiferente como se conecten.
Un soldador debe estar familiarizado con los efectos de la polaridad en el proceso de soldadura.
Generalmente, el electrodo conectado al polo positivo (polaridad invertida) permite una mayor
penetración y el electrodo conectado al negativo (polaridad directa) da una mayor velocidad de fusión.
Sin embargo, los componentes químicos del revestimiento del electrodo pueden hacer variar los
efectos de la polaridad y, por ello, es conveniente seguir las instrucciones del fabricante para
conectar el electrodo correctamente, ya sea al polo positivo o negativo.
Cuando se suelda con un electrodo, debe usarse siempre la polaridad correcta para obtener los
resultados satisfactorios que se esperan: buena penetración, aspecto uniforme del cordón, excelente
resistencia de la junta soldada.
f) Fenómenos del arco eléctrico para soldar.
En los polos del arco, el voltaje varía según la longitud de éste. Al rozar el electrodo con la pieza, el
voltaje es cero y va aumentando a medida que la longitud del arco se hace mayor, hasta que -por alejarse
demasiado el electrodo- el arco se interrumpe y la máquina vuelve a su “voltaje en vacío”, que es siempre
más elevado que el voltaje de trabajo.
La intensidad de corriente o amperaje necesario para fundir el electrodo y, por lo tanto, la pieza a soldar
debe elevarse a medida que aumenta el diámetro del electrodo utilizado. La regulación o aumento del
amperaje la hace el soldador
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Proceso de Soldadura – MMA (SMAW)
Shielded metal arc welding (SMAW) o manual metal arc (MMA) welding
El proceso de electrodo revestido (Manual), identificado por la AWS como SMAW (Shield Metal Arc
Welding), es un proceso de soldadura por arco eléctrico entre un electrodo revestido consumible y un
metal base.
La soldadura MMA es uno de los modos de soldadura eléctrica más común. MMA son las iniciales de
las palabras inglesas manual metal arc. También se le llama soldadura manual por arco eléctrico con
electrodo revestido, o más sencillamente o soldadura con electrodo. El sistema de soldadura Arco
Manual, se define como el proceso en que se unen dos metales mediante una fusión localizada, producida
por un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el metal base que se desea unir.
La soldadura al arco se conoce desde fines del siglo pasado. En esa época se utilizaba una varilla metálica
descubierta que servía de metal de aporte. Pronto se descubrió que el oxígeno y el nitrógeno de la
atmósfera eran causantes de fragilidad y poros en el metal soldado, por lo que al núcleo metálico se le
agregó un revestimiento que al quemarse se gasificaba, actuando como atmósfera protectora, a la vez que
contribuía a mejorar notablemente otros aspectos del proceso.
El electrodo consiste en un núcleo o varilla metálica, rodeado por una capa de revestimiento, donde el
núcleo es transferido hacia el metal base a través de una zona eléctrica generada por la corriente de
soldadura.
MMA trata de un proceso práctico, económico y permite soldar en todas las posiciones. No utiliza gas
protector. Como inconveniente está la formación de escoria y la cantidad de proyecciones que suelta. El
revestimiento del electrodo, que determina las características metálicas y químicas de la unión, está
constituido por un conjunto de componentes minerales y orgánicos que cumplen las siguientes funciones:
Producir gases protectores para evitar la contaminación atmosférica y gases ionizantes para dirigir
y mantener el arco
Producir escoria para proteger el metal ya depositado hasta su solidificación
Suministrar materiales desoxidantes, elementos de aleación y hierro en polvo
El factor principal que hace de este proceso de soldadura un método tan útil es su simplicidad y, por lo
tanto, su bajo precio. A pesar de la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, la soldadura con
electrodo revestido no ha sido desplazada del mercado. La sencillez hace de ella un procedimiento
práctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de alimentación, cables, un porta
electrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la fuente y no hay necesidad de utilizar gases
comprimidos como protección. El procedimiento es excelente para trabajos, reparación, fabricación y
construcción.
Además, la soldadura SMAW es muy versátil. Su campo de aplicaciones es enorme: casi todos los
trabajos de pequeña y mediana soldadura de taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar
metal de casi cualquier espesor y se pueden hacer uniones de cualquier tipo.
Sin embargo, el procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su automatización o
semi-automatización; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los electrodos es
relativamente corta: de 230 a 700 mm.
Por lo tanto, es un proceso principalmente para soldadura a pequeña escala. El soldador tiene que
interrumpir el trabajo a intervalos regulares para cambiar el electrodo y debe limpiar el punto de inicio
antes de empezar a usar electrodo nuevo. Sin embargo, aún con todo este tiempo muerto y de preparación,
un soldador eficiente puede ser muy productivo.
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El arco produce una temperatura aproximadamente de 3500°C en la punta del electrodo, superior a la
necesaria para fundir la mayoría de los metales. El calor funde el metal base y el electrodo revestido, de
esta manera se genera una pileta líquida o baño de fusión, que va solidificando a medida que el electrodo
se mueve a lo largo de la junta.
En la soldadura de electrodos revestidos el amperaje queda fijado por el diámetro del electrodo y tipo de
revestimiento, el voltaje por la longitud del arco. Las funciones que cumple el revestimiento son las
siguientes:
Protección del metal fundido a través de la generación de gas, de la escoria, provee desoxidantes, provee
elementos de aleación, facilita el inicio del arco y su estabilidad, determina la forma del cordón y su
penetración, establece la posición de soldadura, transmite mayor o menor calor y determina la viscosidad
y fusión de la escoria.
Ventajas:
Bajo nivel de inversión
Proceso simple, flexible y portable
Acceso a juntas en lugares difíciles de llegada
Uso en exteriores, al aire libre
Capacidad de soldar la mayoría de los metales ferrosos y no ferrosos
Limitaciones:
La productividad, las velocidades de deposición con electrodo revestido son menores que aquéllas
obtenidas el proceso de soldadura Mig-Mag
El rendimiento del electrodo revestido (60%) es menor que el alambre macizo del proceso Mig-
Mag (95%).
Equipo de Soldadura MMA
El equipo que se utiliza en el proceso de soldadura es una fuente de energía que modifica los parámetros
que tenemos en la red (Ej. 230V 50hz) a los necesarios para que un electrodo se funda correcta y
homogéneamente.
Transformadores: Modifican los parámetros voltaje (V) e intensidad (A) pero continua suministrando
corriente alterna (AC)
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Rectificadores – INVERTER: Consumen corriente alterna y a la vez que modifican los parámetros voltaje
(V) e intensidad (A) también rectifican la corriente que pasa de corriente alterna (AC) a corriente continua
(DC).
GENERADOR DE CORRIENTE
El generador de corriente tiene como tarea alimentar el arco eléctrico presente entre el material base y el
electrodo, a través de la salida de una cantidad de corriente suficiente para mantenerlo encendido. La
soldadura por electrodo se basa en el principio de la corriente constante, esto es, la corriente distribuida
por el generador no debe cambiar cuando el operador mueve el electrodo en la pieza.
La característica de fabricación de la fuente es, por lo tanto, la necesaria para mantener invariada la
corriente en presencia de variaciones de la longitud del arco debidas al acercamiento o alejamiento del
electrodo: cuanto más constante resulta la corriente, más estable se presenta el arco, facilitando de esta
manera el trabajo del operador. Normalmente, en el interior está presente un dispositivo de regulación de
la corriente de soldadura, de tipo mecánico (shunt magnético o reactancia saturable) o electrónico
(sistemas por SCR o sistemas por inverter).
Esta distinción es la que permite clasificar las soldadoras por electrodo en tres familias, en función de su
tecnología de fabricación: soldadoras electromecánicas, soldadoras electrónicas (por SCR), soldadoras
por inverter.
La polaridad de la corriente de salida del generador identifica otras dos categorías de pertenencia:
Generador de corriente alterna CA (alternating current)
La corriente de salida del generador asume la forma de una onda
típicamente sinusoidal, que cambia su polaridad con intervalos
regulares, con una frecuencia de 50 o 60 ciclos por segundo
(Hertz).
Ésta se obtiene mediante un transformador, que permite
convertir la corriente de red en una corriente de soldadura
adecuada. Es propia de las soldadoras electromecánicas.
Generador de corriente continua CC (direct current)
La corriente en salida del generador presenta una forma de onda
continua, que se obtiene mediante un dispositivo, el rectificador,
colocado antes del transformador, que permite la conversión de
la corriente de alterna a continua.
Esta salida es típica de los generadores por SCR y por inverter.
En el caso que el circuito de soldadura esté formado por un
generador de corriente continua (CC) puede introducirse una
ulterior clasificación en función de la modalidad de conexión de
los polos de la fuente de soldadura al material a soldar:
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Conexión en polaridad directa
La conexión en polaridad directa se produce conectando el cable de pinza (con pinza porta electrodo) al
polo negativo (-) de la fuente de soldadura y el cable de masa (con pinza de masa) al polo positivo (+) de
la fuente.
El arco eléctrico concentra el calor producido en la pieza favoreciendo la fusión. De esta anera el alma del
electrodo fundiendo se deposita y penetra en la junta a soldar.
Conexión en polaridad inversa
La conexión en polaridad inversa se produce conectando el cable de pinza (con pinza porta electrodo) al
polo positivo (+) de la fuente de soldadura y el cable de masa (con pinza de masa) al polo negativo (-) de
la fuente.
El calor del arco eléctrico se concentra sobretodo en el extremo del electrodo. Cada tipo de electrodo
necesita un tipo específico de curso de corriente (CA o CC) y en el caso de corrinete CC una polaridad
específica: por lo tanto, la elección del electrodo está condicionada por la tipología del generador
utilizado. Una utilización equivocada comporta problemas en la estabilidad del arco y, en consecuencia,
en la calidad de la soldadura.
Pinza porta-electrodos
Tiene la misión de conducir la electricidad al electrodo y
sujetarle. Debe proporcionar a su vez aislamiento para el
soldador. Para evitar un sobrecalentamiento en las mordazas,
estas deben mantenerse en perfecto estado; un
sobrecalentamiento se traduciría en una disminución de la
calidad y dificultaría la ejecución del soldeo: se debe evitar que
las mordazas se calienten en exceso, ya que eso hace más difícil
la soldadura y de peor calidad. Se debe seleccionar siempre el
porta-electrodos en función del electrodo a utilizar y la
intensidad de soldadura.
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Pinza de masa
La pinza de masa conecta la pieza de trabajo al generador de
soldadura. El cable debe estar bien sujeto para proporcionar buen
contacto eléctrico. En caso contrario se interrumpirá el circuito y
también el arco eléctrico. La conexión correcta de la pinza de masa
es una consideración de importancia. La situación del cable es de
especial relevancia en el soldeo. Un cable mal sujeto no
proporcionará un contacto eléctrico consistente y la conexión se
calentará, pudiendo producirse una interrupción en el circuito y la
desaparición del arco. También habrá que cuidar que el área de
contacto de la pinza de masa esté totalmente limpia. La zona de
contacto de la pinza de masa debe estar totalmente limpia sin
substancias que puedan dificultar su correcto contacto como
pinturas, barnices, aceites....
Electrodo
El elemento fundamental de este proceso es el electrodo, que establece el
arco, protege el baño de fusión y que, al consumirse, produce la
aportación de material que, unido al material fundido del metal base, va a
constituir la soldadura. El electrodo revestido está compuesto por un alma
y un revestimiento:
El alma está formada por una varilla de metal conductor que tiene
como única función el aporte de material a la pieza. El material con el que
está formada depende del material base a soldar: para los aceros al
carbono, para los cuales la soldadura por electrodo está más difundida, el
alma es de acero dulce. Durante la soldadura el alma funde un poco antes
que el revestimiento.
El revestimiento es la parte más importante del electrodo y tiene numerosas funciones. En primer
lugar, sirve para proteger la soldadura de la contaminación del aire, y lo hace tanto
volatilizándose, y por lo tanto modificando la atmósfera alrededor del baño, como fundiéndose
con retraso, y en consecuencia protegiendo el alma con el cráter que naturalmente se forma, como
licuándose y flotando encima del baño. Además, contiene materiales capaces de depurar el
material base y elementos que pueden contribuir en la creación de aleaciones en la fusión. La
elección del revestimiento es, por lo tanto, muy importante y depende de las características que se
quiere dar a la soldadura. Además, el revestimiento puede contener también metal de aporte en
polvo, para aumentar la cantidad del material depositado y por lo tanto la velocidad de la
soldadura. Se habla en este caso de electrodo de alto rendimiento.
Los electrodos tienen diámetros normalizados, siendo los más comunes los de 1,6mm; 2,0mm; 2,5mm;
3,25mm; 4,0mm; 5mm; ... Por otro lado, las longitudes más comunes son 150, 200, 250, 300, 350 y
450mm.
En general, se deberá seleccionar el mayor diámetro posible que asegure los requisitos de aporte térmico
y que permita su fácil utilización, en función de la posición, el espesor del material y el tipo de unión, que
son los parámetros de los que depende la selección del diámetro del electrodo. Por lo general, las
intensidades de soldadura recomendadas en función del diámetro del electrodo serian:
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Diámetro electrodo Corriente de soldadura
1,6 mm. 40-60 Amp.
2,0 mm. 60-80 Amp.
2,5 mm. 70-90 Amp.
3,25 mm. 90-130 Amp.
4,0 mm. 130-160 Amp.
Los electrodos de mayor diámetro se seleccionan para el soldeo de materiales de gran espesor y para el
soldeo en posición plana.
En el soldeo en posición cornisa, vertical y bajo techo el baño de fusión tiende a caer por efecto de la
gravedad, este efecto es tanto más acusado, y tanto más difícil de mantener el baño en su sitio, cuanto
mayor es el volumen de éste, es decir cuanto mayor es el diámetro del electrodo, por lo que en estas
posiciones convendrá utilizar electrodos de menor diámetro y por lo tanto corrientes de soldadura
menores.
Tipos de Electrodos
Los electrodos podemos clasificarlos en dos tipos, los Desnudos y los Recubiertos
Electrodos desnudos: Con estos electrodos, los materiales fundidos no están protegidos contra
las acciones de los gases tales como el oxigeno y el nitrógeno, es por este factor que las
soldaduras llegan a una calidad inferior. Estos electrodos únicamente se usan en los cordones
secundarios y en las cargas estáticas.
Electrodos revestidos: Es un electrodo para soldaduras eléctricas, estos son los que
generalmente se emplean en las estructuras metálicas. Este se encuentra protegido mediante un
revestimiento compuesto de diversas sustancias, según las características que se deseen brindar al
material de la soldadura y estas también protegen el metal fundido de la atmosfera y estabilizan el
arco eléctrico.
Las características que aportan el revestimiento a la soldadura son:
Penetración.
Tipo de corriente al utilizar
Polaridad.
El crecimiento de amperaje sin socavar.
Presentación.
Mayor velocidad de depósito.
Mayor estabilidad de arco.
Evita la porosidad.
Evita la oxidación inmediata.
Elimina ácidos presentes en el metal base.
Aporte de aleantes.
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Para proporcionar un mayor calidad a las soldaduras, es preferible usar los electrodos con revestimiento
de bajo hidrogeno, que aunque son mucho más difíciles de fundir, ofrecen muy buenas soldaduras, con
baja cantidad de oxígeno y pocas oclusiones gaseosas.
Tipos de electrodos revestidos MMA
Existen a la venta diferentes tipos de electrodos revestidos, donde su composición química influye
fuertemente en la estabilidad del arco eléctrico, la profundidad de penetración, la deposición del material,
la pureza del baño, esto es, los campos de aplicación de los mismos. El nombre del electrodo nos lo da el
material del revestimiento. Considerando el tipo de revestimiento, las principales tipologías de electrodos
se clasifican en:
* Electrodos con revestimiento ácido
Los revestimientos de estos electrodos están formados por óxidos de hierro, aleaciones ferrosas de
manganeso y silicio. Garantizan una buena estabilidad del arco que los hace idóneos tanto para la
corriente alterna (CA) como para la corriente continua (CC). Tienen un baño muy fluido que no permite
soldaduras en determinadas posiciones; además no tienen un gran poder de limpieza en el material base y
esto puede causar grietas.
No soportan elevadas temperaturas de secado, con el consiguiente riesgo de humedad residual y por lo
tanto de inclusiones de hidrógeno en la soldadura.
* Electrodos con revestimiento al rutilo
El revestimiento de este electrodo está compuesto esencialmente por un mineral llamado rutilo. Este
último está formado por un 95% de bióxido de titanio, un compuesto muy estable que garantiza una
óptima estabilidad del arco y una elevada fluidez del baño, con un apreciable efecto estético en la
soldadura. La tarea del revestimiento rutilo es, en cualquier caso, garantizar una fusión dulce, de fácil
realización, facilitando la formación de una escoria abundante y viscosa que permite un buen
deslizamiento en la soldadura, sobretodo en posición plana. En este caso el cordón se presenta
visualmente bello y regular. Sin embargo, tampoco estos revestimientos tienen una gran eficacia como
limpiadores y por lo tanto se aconsejan en los casos donde el material base no contiene muchas
impurezas; además no secan bien y por lo tanto desarrollan mucho hidrógeno en la soldadura.
En algunas aplicaciones se combina al rutilo otro componente típico de otros revestimientos, como la
celulosa (electrodo rutilo-celulósicos) o la fluorita (electrodos rutilo-básicos). El objetivo es normalmente
obtener un electrodo con arco estable pero con unas características de soldadura con mayor rendimiento.
La estabilidad del arco es una prerrogativa que hace posible el empleo de este electrodo tanto con
corriente alterna (CA) como con corriente continua (CC) en polaridad directa. Se usa sobretodo en
espesores reducidos.
* Electrodos con revestimiento celulósico
El revestimiento de estos electrodos está formado sobretodo por celulosa integrada con aleaciones
ferrosas (magnesio y silicio). El revestimiento gasifica casi completamente, permitiendo de esta manera la
soldadura también en posición vertical descendiente, lo que no está permitido con otros tipos de
electrodo; la elevada gasificación de la celulosa reduce la cantidad de escorias presentes en la soldadura.
El elevado desarrollo de hidrógeno (derivado de la especial composición química del revestimiento) hace
que el baño de soldadura sea "caliente", con la fusión de una notable cantidad de material base; se
obtienen de esta manera soldaduras que penetran en profundidad, con pocas escorias en el baño.
Las características mecánicas de la soldadura son óptimas; el nivel estético es bastante bajo ya que la casi
total ausencia de la protección líquida ofrecida por el revestimiento impide una modelación del baño
durante la solidificación.
La corriente de soldadura, dada la escasa estabilidad del arco, es normalmente en corriente continua (CC)
con polaridad inversa.
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* Electrodos con revestimiento básico
El revestimiento de los electrodos básicos está formado por óxidos de hierro, aleaciones ferrosas y
sobretodo por carbonatos de calcio y magnesio a los cuales, añadiendo el fluoruro de calcio, se obtiene la
fluorita, o sea, un mineral adecuado para facilitar la fusión. Tienen una elevada capacidad de depuración
del material base, por lo que se obtienen soldaduras de calidad y con una notable robustez mecánica.
Además, estos electrodos soportan elevadas temperaturas de secado, y por lo tanto no contaminan el baño
con hidrógeno. La fluorita hace que el arco sea muy inestable: el baño es menos fluido, se producen
frecuentes corto circuitos debidos a una transferencia del material de aporte con grandes gotas; el arco
debe mantenerse muy corto por la escasa volatilidad del mismo revestimiento; todas estas características
hacen necesario que el soldador tenga una buena experiencia. Tienen una escoria dura y difícil de quitar,
y debe eliminarse completamente en caso de repasos. Estos electrodos se prestan para reali
zar soldaduras en posición, verticales, por encima de la cabeza, etc...
En lo que se refiere a la corriente a emplear, se aconseja el empleo de generadores de corriente continua
(CC) en polaridad inversa. Los electrodos básicos se distinguen por la elevadísima cantidad de material
depositado y se adaptan notablemente a la soldadura de juntas de grandes espesores.
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Son fuertemente higroscópicos y se aconseja mantener estos electrodos en ambientes secos y en cajas
bien cerradas; si esto no fuese posible, se aconseja efectuar un nuevo secado del electrodo antes de la
utilización.
A la hora de elegir un electrodo u otro, hemos de tener en cuenta el material que vamos a soldar y en qué
posición vamos a hacerlo. Los electrodos de mayor diámetro se utilizan para soldar en posición
horizontal y materiales bastante gruesos. Si soldamos en vertical o en un techo, el baño de fusión tiende a
caer por gravedad. Los electrodos más gruesos producen mayor cantidad de baño de fusión por tanto es
más fácil que caigan. Entonces, en estas posiciones se tienden a usar electrodos de diámetro pequeño e
intensidades de corriente bajas.
Normalización alfanumérica para electrodos revestidos según UNE
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Los grupos de electrodos revestidos se clasifican según la norma EN 499 por el tipo de revestimiento en
función de sus características más importantes. Según la normativa en vigor cada electrodo puede
definirse en su totalidad con una sigla indicada en la envoltura de la protección, como a continuación se
muestra:
E 44 T 3 C 1 9 R09 KV20
Los diferentes elementos tienen el siguiente significado:
* E = electrodo
* 44 = resistencia a tracción, que puede ser:
00 = ningún valor garantizado
44 = mínimo garantizado 44 Joule
* T = Tipo de aplicación que puede ser:
S = para chapas finas (inferior a 4 mm.)
L = para chapas medias y gruesas
T = para tuberías
* 3 = clase de calidad, que varía de 1 a 4, en función de especiales pruebas mecánicas.
* C = tipo de revestimiento, que puede ser:
R = rutilo RC = rutilo-celulósico
B = básico RB = rutilo-básico
C = celulósico V = especial
* 1 = posiciones de soldadura, que puede ser:
1 = todas
2 = todas, excepto vertical descendiente
3 = sólo plano y plano-frontal (ángulo normal)
4 = sólo plano y ángulo sobre vértice
* 9 = corriente eléctrica a emplear, que puede ser:
* R09 = valor mínimo garantizado del rendimiento, expresado en décimas
* KV20 = símbolo añadido para características de resiliencia a baja temperatura. En el ejemplo el
electrodo tiene un valor de resiliencia de hasta - 20ºC.
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Normalización alfanumérica para electrodos revestidos según AWS
Según la clasificación AWS (AMERICAN WELDING SOCIETY) ASTM (AMERICAN SOCIETY
FOR TESTING AND MATERIALS) cada electrodo está representado además del logotipo del
fabricante por un símbolo alfanumérico. Estas son las normas que se utiliza internacionalmente para
designar electrodos revestidos para soldadura y reemplaza al código de colores en el electrodo. Los
electrodos se clasifican con base en la composición química o en las propiedades mecánicas, o ambas
cosas, de su metal de soldadura sin diluir.
Tipo de electrodo Especificaciones AWS
Acero al carbono A5.1
Acero de baja aleación A5.5
Acero resistente a la corrosión (acero inoxidable) A5.4
Hierro colado (hierro fundido) A5.15
Procesos con protección gaseosa (MIG/MAG, TIG y plasma) A5.18
Proceso de arco sumergido para aceros al carbono A5.17
Aluminio y aleaciones de cobre A5.3. A5.6
Níquel y aleaciones de recubrimiento A5.11, A5.13 y A5.21
Para soldadura de aceros al carbono se emplea la especificación AWS A5.1., que trabaja con la
siguiente designación para electrodos revestidos: E XXYZ -1 HZR
E: Indica electrodo para soldadura por arco. La “E” significa Electrode.
XX: Dos dígitos que designan la mínima resistencia a la tensión del metal depositado, en Ksi.
o E60XX-XX indica una resistencia aproximada de 4218,5 kg/cm², o de 60 000 psi.
o E70XX-XX indica una resistencia aproximada de 4921,5 kg/cm², o de 70 000 psi.
o
Y: dígito que designa la posición de soldadura en que puede trabajar el electrodo, el tipo de
revestimiento y el tipo de corriente adecuado para el electrodo. El primer dígito indica la posición
(1=todas, 2=plana y horizontal, 3=recomendado plana, 4 todas pero especialmente para vertical
descendente).
Z: el último dígito, que está íntimamente relacionado con el anterior, es indicativo del tipo de
corriente eléctrica y polaridad en la que mejor trabaja el electrodo, e identifica a su vez el tipo de
revestimiento (tipo de electrodo a usar), el que es calificado según el mayor porcentaje de materia
prima contenida en el revestimiento. Por ejemplo, el electrodo E 6010 tiene un alto contenido de
celulosa en el revestimiento, aproximadamente un 30% o más, por ello a este electrodo se le
califica como un electrodo tipo celulósico:
o E-xxx0 ..... --- CC+ Escoria orgánica, Arco fuerte y mucha penetración.
o E-xxx1 ..... CA CC+ Escoria orgánica, Arco fuerte y mucha penetración.
o E-xxx2 ..... CA CC- Escoria rutílica, Arco Medio y mediana penetración.
o E-xxx3 ..... CA CC+/- Escoria rutílica, Arco Sueve y poca penetración.
o E-xxx4 ..... CA CC+ Escoria rutílica, Arco Sueve y poca penetración.
o E-xxx5 ..... --- CC+ Escoria básica, Arco Medio y mediana penetración.
o E-xxx6 ..... CA CC+ Escoria básica, Arco Medio y mediana penetración.
o E-xxx7 ..... CA CC + Escoria mineral, Arco suave y mediana penetración.
o E-xxx8 ..... CA CC+ Escoria básica, Arco Medio y mediana penetración.
CC- PD : Polaridad Directa (Electrodo negativo)
CC+ PI : Polaridad invertida (Electrodo positivo)
CC+/- PD o PI
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TIPO DE REVESTIMIENTO :
o E-xxx0 ..... Celulósico, sodio
o E-xx20 ..... Oxido de hierro, sodio
o E-xxx1 ..... Celulósico, potasio
o E-xxx2 ..... Rutílico, Sodio
o E-xxx3 ..... Rutílico, Potasio
o E-xxx4 ..... Rutílico, Polvo de hierro. Gran rendimiento
o E-xxx5 ..... Básico. Bajo hidrógeno, Sodio
o E-xxx6 ..... Bajo hidrógeno, Potasio
o E-xxx7 ..... Oxido de hierro, Polvo de hierro. Ácido de gran rendimiento
o E-xxx8 ..... Bajo hidrógeno, Polvo de hierro. Básico de gran rendimiento
o E-xxx9 ..... Oxido de hierro, Rutílico, Potasio
Los designadores después del guión son opcionales:
o 1: Designa que el electrodo (E 7016, E 7018 ó E 7024) cumple con los requisitos de
impacto mejorados E y de ductilidad mejorada en el caso E 7024.
o HZ: Indica que el electrodo cumple con los requisitos de la prueba de hidrógeno difusible
para niveles de "Z" de 4.8 ó 16 ml de H2 por 100gr de metal depositado (solo para electrodos de bajo
hidrógeno).
o R: Indica que el electrodo cumple los requisitos de la prueba de absorción de humedad a
80°F y 80% de humedad relativa (solo para electrodos de bajo hidrógeno).
Para soldadura de aceros de baja aleación se emplea la especificación AWS A5.5, que utiliza la misma
designación de la AWS A5.1., con excepción de las designaciones opcionales. En su lugar, utiliza sufijos
que constan de una letra o de una letra y un número los cuales indican la composición química.
A1 0.5% Mo
B1 0.5% Cr, 0.5% Mo
B2 1.25% Cr, 0.5% Mo
B3 2.25% Cr, 1.0% Mo
B4 2.0% Cr, 0.5% Mo
B5 0.5% Cr, 1.0% Mo
C1 2.5% Ni
C2 3.25% Ni
C3 1.0% Ni, 0.35% Mo, 0.15% Cr
D1 y D2 0.25-0.45% Mo, 1.75% Mn
G(*) 0.5% mín. Ni, 0.3% mín. Cr, 0.2% mín Mo, 0.1% mín. V, 1.0% mín Mn
(*) Solamente se requiere un elemento de esta serie para alcanzar la clasificación G.
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Para soldadura de aceros inoxidables se emplea la especificación AWS A5.4. El código es específico y
por ello deberemos tener precaución. Por ejemplo, E-304-16 ( EXXX-YZ )
E: Indica electrodo para soldadura de arco.
XXX: indica la numeración que se corresponde a la Clase AISI de acero inoxidable. Indica la
composición química del depósito de soldadura puro, (la calidad del acero inox)..
Y: el penúltimo número indica la posición en que puede utilizarse. El “1” indica que el electrodo
es apto para todas las posiciones.
Z: el último número (5 y 6) señala el tipo de revestimiento, la clase de corriente y la polaridad a
utilizarse, de la siguiente forma:
o 5, tiene un revestimiento alcalino que debe utilizarse únicamente con corriente continua y
polaridad inversa (el cable del porta-electrodo o pinza al polo positivo)
o 6, tiene un revestimiento de titanio, que podrá emplearse con corriente alterna o corriente
continua. Cuando se utilice con corriente continua ésta debe ser con polaridad inversa (el
cable del porta-electrodo o pinza al polo positivo).
En algunos casos se podrá encontrar que en la denominación del electrodo aparece un índice adicional al final con
las letras ELC, que significa que el depósito del electrodo tiene un bajo contenido de carbono (E: extra; L: bajo/low
; C: carbono)
Algunos ejemplos de electrodos para soldaduras de acero inoxidable.
1. AWS E308L-16: Es un electrodo rutílico básico para aceros inoxidables austeniticos (301, 302, 304, 308).
De los electrodos de acero inoxidable es de los más utilizados (recomendado).
2. AWS E316-L16: Electrodo rutílico-básico para soldadura de acero inoxidable. Resistente a la corrosión
severa.
Para soldadura de hierro fundido se emplea la especificación AWS A5.15. En este caso el sistema de
clasificación de estos electrodos es simbólico, es decir, que se indica el símbolo químico del elemento o
elementos metálicos predominantes en el análisis del núcleo metálico del electrodo.
El sistema utiliza el prefijo E, que significa que el producto es un electrodo para soldar, seguido de los
elementos considerados significativos.
Por ejemplo: E Cu Sn A, los símbolos indican que el electrodo está compuesto básicamente de cobre
(Cu) y estaño (Sn).
Por último, el caso concreto para soldadura de hierro fundido, la denominación del electrodo termina con
las letras CI. Por ejemplos, E ni-CI, E ni Fe-CI, etc.
Para para procesos con protección gaseosa (MIG/MAG, TIG y plasma) se emplea AWS A 5.18, la
cual trae los requisitos del material de aporte. Denomina los electrodos de la siguiente forma: ERXX-SX
E: Indica electrodo para soldadura por arco (sólo para MIG/MAG);
R: Indica aporte que funde por un medio diferente que el conducir la corriente del arco eléctrico
(solo para TIG y plasma);
XX: La resistencia a la tracción nominal del depósito de soldadura la cual es igual para todas las
referencias 70.
S: Indica que el electrodo es sólido;
X: Es un número que indica la composición química del electrodo.
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Por ejemplo, si tenemos un electrodo con la denominación E6010 (el más común), sabremos que se trata
de una varilla de recubrimiento orgánico, con alma de acero que resiste unos 4218 kg/cm² de tracción,
que sólo admite corriente continua positiva. No tendrá ningún color, debido a que en su código colórico
los tres puntos aparecen sin pintar.
Los colores en el electrodo E7028 serán dos puntos negros (correspondientes a los colores A y B), y sin
pintar para el punto que representa al grupo. Es un electrodo de alma de acero que soporta 4921 kg/cm² a
la tracción, bajo en hidrógeno y con hierro en polvo al 50% en el recubrimiento, y que admite cualquier
polaridad y corriente.
Colores en el electrodo: qué son y para qué se utilizan
Los electrodos para soldadura son un elemento omnipresente en todo taller o fábrica metalúrgica; los hay
revestidos, de tungsteno (para soldadura TIG) o de alambre para soldadura MIG. Pero, ¿cómo se los
reconoce al momento de soldar? Un buen método es mediante los colores en el electrodo.
El método de identificación según el color está vigente para los electrodos de tungsteno que se utilizan en
la soldadura TIG, aunque también se utilizó para las varillas revestidas en la soldadura por arco hasta la
década del 60, cuando la AWS estableció que para estos electrodos se utilizaría un sistema de código
alfanumérico impreso.
Colores en el electrodo revestido (soldadura de arco o SMAW)
Este sistema de clasificación estuvo
oficialmente vigente hasta 1964, año en que la
AWS estableció un código alfanumérico para
identificar los electrodos revestidos. No
obstante, es frecuente encontrar electrodos de
colores si estamos fuera de Estados Unidos, y
de hecho aún se siguen fabricando mediante
ambos sistemas de identificación, lo que facilita
la tarea del soldador.
Es importante notar que, debido a la falta
de un estándar a nivel mundial, es posible
encontrar electrodos sin este sistema, o con
la cobertura teñida de un color cualquiera.
Este sistema de colores utiliza tres puntos, ubicados en la punta desnuda del electrodo.
El color de grupo indica la tabla en la cual deben buscarse las características primarias. Los colores A y B
determinan el tipo específico de acuerdo al código AWS A5.1-69 que veremos más adelante.
Las siguientes dos tablas pertenecen al grupo de los electrodos revestidos de acero dulce y otros aceros
de bajo contenido de carbono.
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Tabla 1
Tabla 2
La siguiente tabla indica los códigos de colores para electrodos con bajo contenido en hidrógeno y aceros
de baja aleación.
Tabla 3
Los últimos dos grupos de colores en el electrodo se dividen en electrodos para corriente continua y para
corriente alterna y continua, ambos para varillas de cromo y cromo-níquel.
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Tabla 4
Tecnologías de encendido del arco en MMA
Durante la soldadura por electrodos revestidos existen una serie de procesos que facilitan de forma
importante la aplicación y que en Solter incorporamos a nuestros equipos Inverter:
Anti-Stick
Evita que el electrodo se pegue a la pieza mientras se está realizando la soldadura. Si el electrodo se
adhiere a la superficie a soldar, este dispositivo apaga automáticamente la máquina, con lo que el proceso
puede rectificarse manualmente.
Hot-Start
Facilita el comienzo de cada soldadura incrementando la intensidad al inicio de cada electrodo. Muy válido
sobre todo cuando se utilizan electrodos difíciles. Facilita el cebado del arco. Suministra una pequeña
sobrecorriente cada vez que se hace una pasada de soldadura.
Arc-Force
Este dispositivo facilita la soldadura de electrodos especiales ya que mantiene la aportación de material del
electrodo al baño de fusión de forma constante evitando que el arco se corte. Facilita que las gotas de
electrodo fundido lleguen a la pieza de trabajo, previniendo que el arco se apague cuando se produzca el
contacto.
Arc-Sense
Este dispositivo estabiliza el Arco de soldadura, sobre todo cuando se trabaja a bajas intensidades y en
procesos de soldadura críticos.
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Proceso de soldadura MMA
Lo primero que hay que tener en cuenta antes de empezar a soldar es el ajuste de la máquina de soldadura
mma, que consistirá en fijar una intensidad de corriente. Esta depende del grosor del electrodo y del
espesor de los materiales a unir. Las máquinas soldadoras que trabajan con corriente continua tienen dos
puntos de conexión, uno como polo positivo y otro como polo negativo.
El soldeo por arco con electrodos revestido puede realizarse tanto en corriente alterna (AC) como en
corriente continua (DC). La elección del tipo de corriente dependerá del tipo de equipo disponible, del
electrodo a utilizar y del material a ser soldado.
La utilización de una u otra opción dependerá de las especificaciones técnicas de cada tipo de electrodo
que utilicemos. Una vez que se pone en marcha la máquina se produce la fusión del electrodo. El alma del
electrodo es el material de aportación. El revestimiento del electrodo también se descompone por el calor,
produciendo una escoria líquida y gases que sirven para proteger la soldadura.
El electrodo, que es una barra metálica, se sujeta con unas pinzas. Tiene que llevar una inclinación con
respecto a la pieza de trabajo. Se va avanzando y mientras el electrodo se consume.
Cuando nos vamos acercando al final se va variando la inclinación hasta tener el electrodo en ángulo
recto con respecto a la pieza. En la parte final, el electrodo queda con una inclinación opuesta a la que
tenía al comenzar el trabajo.
Electrodos tipo "Rutilo": Son los más comunes y mayoritariamente más utilizados por su facilidad de
soldeo. Pueden utilizarse tanto en equipos que suministran corriente alterna (AC) como en equipos que
suministran corriente continua (DC). Soldado en corriente continua normalmente la polaridad es
indistinta.
Electrodos Básicos y especiales (Inoxidable, fundido, aluminio...): Normalmente precisan de corriente continua
(DC) ya que facilita su soldeo. La polaridad dependerá de las características de cada electrodo.
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Pasos para efectuar una soldadura SMAW
Una vez que hemos elegido el electrodo revestido a
utilizar, que dependerá del tipo y espesor de la pieza de
trabajo, así como de la posición de soldadura y las
características de la soldadura que deseamos obtener,
tenemos que limpiar perfectamente la pieza de trabajo
mediante un cepillo de acero, eliminando las partículas
de suciedad, grasa, pintura u óxido. Con la pieza limpia
y las conexiones correctamente efectuadas, seguimos
una serie de pasos, como los que se detallan a
continuación.
Paso 1. Cebado del arco: el primer paso para realizar
una soldadura SMAW, es la operación de establecer o
encender el arco, conocida como “cebado”. El principio
del cebado se basa en el choque de la punta del
electrodo con el metal base o pieza de trabajo. Este
choque se puede realizar de dos maneras, tal como
muestra la figura:
Por golpe: es decir, golpeando el metal y levantando el
electrodo.
Por raspado: deslizando el electrodo por el metal con una
leve inclinación, como si se encendiera un fósforo.
En ambos casos, el arco debe formarse y permanecer estable. Cuando se logra la estabilidad, ya está cebado y
puede comenzarse con la soldadura.
Paso 2. Para trazar el cordón de soldadura, dirigimos el electrodo al punto de inicio de la soldadura,
tratando de que la distancia entre el electrodo y la pieza sea constante y de aproximadamente el diámetro
del electrodo. La elección entre cordones rectos u oscilantes dependerá de las exigencias del
procedimiento y del tipo de cordón:
Si la separación en la raíz no es muy grande, las primeras pasadas se efectúan generalmente con cordones
rectos.
Si la unión tiene excesiva separación de la raíz, las primeras pasadas deben depositarse dando, además del
movimiento oscilante, un pequeño vaivén de avance y retroceso del electrodo, a fin de dar tiempo para que
el charco de soldadura se solidifique, lo que evita la caída del material fundido.
Paso 3. La longitud del arco debe ser siempre lo más constante posible (entre 2 y 4 mm de longitud,
dependiendo del espesor del electrodo) acercando uniformemente el electrodo, a medida que se va
consumiento, hacia la pieza y a lo largo de la junta en la dirección de soldadura.
Paso 4. Si queremos reforzar la soldadura, debemos depositar varios cordones paralelos, separados entre
sí por 8-10 mm, luego retirar la escoria y depositar una nueva pasada entre los cordones.
Paso 5. El avance del electrodo siempre debe ser uniforme, ya que de esto depende el buen aspecto y la
calidad de la soldadura, así como la distribución uniforme del calor. Para obtener una buena soldadura es
necesario que el arco esté sucesivamente en contacto a lo largo de la línea de soldadura, ya que si se
desplaza de modo irregular o demasiado rápido se obtendrán partes porosas con penetración escasa o
nula. La penetración depende también de la intensidad de la corriente empleada: si esta es baja, la pieza
no se calienta lo suficiente; si es demasiado elevada, se forma un cráter excesivamente grande con riesgo
de quemar o perforar la pieza.
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Paso 6. Cuando terminamos de soldar o tenemos que reemplazar el electrodo consumido, nunca debemos
interrumpir el arco de manera brusca, ya que se podrían producir defectos en la soldadura. Existen varias
maneras de interrumpir correctamente el arco:
Acortar el arco de forma rápida y luego desplazar el electrodo lateralmente fuera del cráter. Esta técnica se
emplea cuando se va a reemplazar el electrodo ya consumido para continuar la soldadura desde el cráter.
Detener el movimiento de avance del electrodo, permitir el llenado del cráter y luego retirar el electrodo.
Dar al electrodo una inclinación contraria a la que llevaba y retroceder unos 10-12 mm, sobre el mismo
cordón, antes de interrumpir el arco; de esta forma se rellena el cráter.
Paso 7. Cuando reemplazamos el electrodo debemos observar siempre los siguientes pasos:
Interrupción del arco
Descascarillado o remoción de la escoria con un martillo apropiado
Limpieza con cepillo de acero para permitir la correcta deposición del próximo cordón de soldadura
Reemplazo del electrodo
Nueva operación de cebado del arco… y así sucesivamente
Paso 8. De hecho, durante la soldadura debemos tomar medidas de protección personal, tales como:
Usar indumentaria y calzado adecuados: guantes, botas, delantales y polainas.
Cuidar los ojos y la cara de la radiación del arco mediante el uso de gafas y caretas para soldar.
Prevenir descargas eléctricas: asegurarse de trabajar sobre superficies secas y de que tanto el equipo como
la aislación funcionen correctamente y las conexiones estén perfectamente realizadas.
Inicio de la Soldadura - Cómo Encender el Arco Eléctrico?
Saber encender el arco y mantener su continuidad es una de las bases de la soldadura eléctrica. Se
enciende el arco, cuando la corriente eléctrica es obligada a saltar el espacio existente entre la punta del
electrodo y el metal base, manteniendo una longitud adecuada, que permita formar un buen cordón de
soldadura.
Un método para el encendido del arco es el siguiente:
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Se mueve el electrodo sobre la plancha, inclinándolo ligeramente, como si se raspara un fósforo.
Cuando la punta del electrodo toca la plancha, el arco se enciende.
Cuando el arco se ha encendido, se retira un poco el electrodo, para formar un arco ligeramente
largo y luego establecer el arco de longitud normal, aproximadamente igual al diámetro del núcleo
del electrodo.
Otro método consiste en:
Bajar el electrodo en posición vertical hacia el metal base.
Tan pronto como la punta del electrodo toque la pieza, se le retira momentáneamente hasta formar
un arco largo y luego, inmediatamente, se baja a la longitud normal, que permita ejecutar un punto
de soldadura o un cordón.
En ambos métodos debe evitarse, que el electrodo se pegue a la plancha. Si esto ocurriera, se da al
electrodo un tirón rápido en sentido contrario al avance, a fin de despegarlo. Si no se despegara, será
necesario desprender el electrodo del porta-electrodo.
Llamamos cordón al depósito continuo de metal de soldadura formado sobre la superficie del metal base.
El cordón o una serie de cordones, compuesto de metal base y metal de aportación proveniente del
electrodo, es propiamente la soldadura.
El procedimiento para la ejecución de un cordón es el siguiente:
Regular la corriente eléctrica de acuerdo al diámetro del electrodo seleccionado.
Encender el arco eléctrico.
Mantener el electrodo perpendicular al metal base, con un ángulo de inclinación acorde con la
posición de soldeo en dirección de avance.
Mantener un arco de una longitud de 1,5 a 3mm y mover el electrodo sobre la plancha a una
velocidad uniforme para formar el cordón.
A medida que el arco va formando el cordón, observar el cráter y notar como la fuerza del arco
excava el metal base y deposita el metal de aportación.
Depositar cordones de 4 a 6 cm de largo y apagar el arco.
Encender de nuevo el arco y depositar otro cordón, y así sucesivamente hasta completar la unión
soldada.
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Cómo reanudar el cordón?
Un cordón debe reanudarse, sin dejar hoyos o abultamientos que desmejoran su aspecto y uniformidad.
La práctica continua de las indicaciones
siguientes permitirá reanudar el cordón
correctamente:
Mantener el electrodo en posición
perpendicular con un ángulo de inclinación
acorde con la posición de soldeo en dirección de
avance.
Encender el arco a unos 5 cm delante de la
depresión o cráter dejado por el cordón
anteriormente interrumpido.
Regresar al cráter y mover el electrodo dentro
de éste hasta rellenarlo y luego seguir adelante
con la ejecución del cordón.
Cómo rellenar un cráter al final del cordón?
Al terminar un cordón y apagar el arco, siempre se produce una contracción, conocida con el nombre de
cráter. Los cráteres causan zonas de tensiones y son los lugares más débiles de la soldadura y por ello,
deben rellenarse debidamente.
El relleno del cráter puede hacerse en la forma siguiente:
Cuando el cordón llega al borde de la plancha, debe levantarse el electrodo lentamente,
moviéndolo hacia atrás sobre el cordón ya ejecutado.
Otro método consiste en apagar el arco a una distancia de 2 a 5 mm del final del cordón o extremo
de la unión, y reanudar el arco en el borde de la obra, para ejecutar un cordón en sentido contrario
al ya realizado. Continuar soldando hasta el cráter del primer cordón y apagar el arco, cuando los
bordes más altos de cada cráter se junten.
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LA SOLDADURA EN MMA DE LOS MATERIALES
Si el acero es de composición fácilmente reconocible, pueden utilizarse los electrodos rutilos, por su
mayor facilidad de cebado, de soldadura y por la buena estética del cordón.
En la práctica, la soldadura de los aceros con un nivel medio o elevado de carbono (>0,25%) puede
provocar la formación de defectos estructurales; se aconseja la aplicación del procedimiento por electrodo
sobretodo para la soldadura de juntas con espesores medios-grandes y utilizando electrodos básicos: en
estos casos se obtiene una alta calidad de la soldadura junto a una buena resistencia a la rotura.
La soldadura de tubos de acero se produce utilizando electrodos celulósicos, donde es necesaria una
elevada penetración y que sea fácil trabajar el electrodo. Se aconseja siempre el biselado, con ángulo de
bisel suficiente para una casi completa introducción del electrodo en la ranura de soldadura.
En relación a los materiales especiales, como aceros inoxidables, aluminios y sus aleaciones, y fundición,
se utilizan electrodos específicos.
Los aceros inoxidables se sueldan en corriente continua (CC) con polaridad inversa; se utilizan
electrodos específicos, que se diferencias por la composición metalúrgica del material a soldar (presencia
del cromo (Cr) y del níquel (Ni) en porcentajes variables).
El aluminios y las aleaciones ligeras se sueldan en corriente continua (CC) con polaridad inversa. La
máquina debe estar dotada de una dinámica de cebado más bien elevada para garantizar el encendido del
electrodo.
Se utilizan también en este caso electrodos especiales, que se diferencian por la composición metalúrgica
del material a soldar (presencia del magnesio (Mg) y del silicio (Si) en porcentajes variables).
La fundición se suelda en corriente continua (CC) con polaridad inversa; la mayor parte de las
estructuras y órganos mecánicos en fundición se obtienen por fusión, por lo tanto la soldadura se usa para
corregir posibles defectos de fusión y para reparaciones. Se utilizan electrodos especiales y el material
base debe calentarse adecuadamente antes de la utilización.
Lo habitual en MMA es emplear corriente continua en polaridad inversa, debido a que los
electrodos con esta configuración alcanzan mayor temperatura, y por lo tanto se funden antes.
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Proceso de Soldadura - TIG (GTAW)
Gas tugsten arc welding (GTAW) o Tungsten inert gas (TIG)
La soldadura por arco en gas inerte con electrodo infusible de tungsteno (Tungsten Inert Gas) es un
procedimiento en que el calor necesario para la ejecución de la soldadura es suministrado por un arco
eléctrico que se mantiene entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar bajo la
protección de un gas inerte (que puede ser argón o helio) alimentado a través del soplete porta electrodo,
que evita el contacto del aire con el baño de fusión y con el electrodo, que se encuentran a alta
temperatura. El electrodo usado para conducir la corriente es un electrodo de tungsteno o de aleación de
tungsteno.
Gas inerte significa que no interviene en la soldadura, simplemente la protege de la atmósfera exterior, para
que ni el oxígeno ni el nitrógeno la quemen ni la oxiden.
El electrodo de tungsteno está sujeto a una torcha que le transmite la corriente eléctrica e inyecta el gas de
protección; puede estar refrigerada y es alimentada por una fuente de poder que puede ser de corriente
continua o alterna. Si tienes una idea de lo que es la soldadura más clásica, que es la oxiacetilénica, la
soldadura TIG es muy similar, pero con un procedimiento más moderno, utilizando como fuente de calor
la corriente eléctrica. Al igual que en la soldadura oxiacetilénica, en el proceso TIG se aporta calor para
fundir la pieza de trabajo.
Esta forma de soldar puede hacerse con o sin metal de aportación. La soldadura con procedimiento
TIG puede efectuarse con el aporte de otro material (varilla de material de aporte) o mediante la fusión
del material base por efecto del calor producido por el arco eléctrico. Si necesita aportación de material,
se hace con una varilla sobre el baño de fusión, de la misma forma que en la soldadura de oxiacetilénica
(el metal de aporte, cuando es necesario, se agrega directamente a la pileta líquida).
El uso de una varilla de metal de aportación requiere mayor pericia por parte del soldador ya que hay que
manejar con una mano la pistola de soldadura y con la otra la varilla de aportación, la cual se va
consumiendo con el proceso.
La soldadura con TIG logra mejores acabados y es químicamente más pura que la antigua soldadura
oxiacetilénica. Como curiosidad, el tungsteno es un metal que en la tabla periódica de los elementos
aparece más frecuentemente con el nombre de wolframio.
Ventajas:
Permite soldar en toda posición y todos los metales, a saber aceros aleados, aluminio, magnesio,
cobre, níquel y otros metales especiales, tales como el titanio y el circonio; es imprescindible para
espesores finos.
Debido a que el electrodo de tungsteno y el material de aporte son independientes, permite añadir
sólo la cantidad adecuada, evitando generar soldaduras con sobreespesores innecesarios, con muy
buen aspecto.
Genera un decapado de la capa de óxido que recubre los metales, refractaria en el caso del
aluminio, mientras que el gas inerte evita la regeneración de la misma, lo que produce una
soldadura limpia, sin escoria.
No transfiere material a través del arco, por lo que no se producen salpicaduras.
Permite al soldador ver bien la pileta líquida, con lo que podrá manejarla.
Mantiene el arco aún con muy bajas corrientes, se puede soldar una amplia gama de espesores y
hasta 4 mm de espesor sin preparación de bordes.
Permite controlar la penetración, por lo que se usa para la pasada de raíz de finos y grandes
espesores, luego se puede completar la junta con cualquier otro proceso.
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Aporta energía concentrada, con mínimas deformaciones y la zona afectadas al calor.
Permite obtener soldaduras con la misma composición química y propiedades mecánicas que el
metal base, cuando no hay material de aporte.
Limitaciones:
Velocidades de deposición son menores que aquéllas obtenidas con otros procesos de soldadura
por arco eléctrico con consumible.
Se requiere mayor habilidad del soldador que con electrodo revestido y MIG-MAG.
Presenta baja tolerancia a los contaminantes de los consumibles o el metal base.
Equipo de Soldadura TIG
El equipo básico para el soldeo TIG consiste en una fuente de energía o de alimentación, una antorcha
TIG equipada con un electrodo de Tungsteno no consumible, una pinza de masa y una botella de gas
inerte (mayoritariamente ARGON 100%).
Generador de corriente
El generador de corriente tiene como tarea alimentar el arco eléctrico que se crea entre el material base y
el electrodo de tungsteno, a través de la salida de una cantidad de corriente suficiente para mantenerlo
encendido.
En su interior normalmente se coloca un dispositivo de regulación de la corriente de soldadura, de tipo
mecánico (shunt magnético) o electrónico (sistema de tiristores o inverter).
Se pueden identificar dos categorías de pertenencia:
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Generador de corriente alterna AC (alternating current)
La corriente / tensión que sale del generador asume la forma
de una onda típicamente cuadrada, que cambia su polaridad
con intervalos regulares, con una frecuencia de 20 a 200 ciclos
por segundo (Hertz) o más, dependiendo del tipo de generador
utilizado. Ésta se obtiene mediante uno o más dispositivos,
cuya función es transformar la corriente / tensión sinusoidal de
red en una corriente / tensión alterna de soldadura adecuada.
Generador de corriente continua CC (direct current)
La corriente en salida del generador presenta una forma de onda
continua, que se obtiene mediante dispositivos que permiten la
conversión de la corriente / tensión de alterna a continua.
En el caso que el circuito de soldadura esté formado por un
generador de corriente continua (CC) puede introducirse una
ulterior clasificación en función de la modalidad de conexión de
los polos de la fuente de soldadura al material a soldar o de la
forma de onda de la corriente de soldadura.
Corriente continua con conexión en polaridad directa
Con la polaridad directa el soplete, con el relativo cable, se conecta al polo negativo y el material a soldar
al polo positivo de la fuente distribuidora; en este caso los electrones fluyen del electrodo hacia la pieza
provocando la fusión.
Es el tipo de corriente más utilizada con el sistema TIG y garantiza una buena soldabilidad en casi todos
los metales y las aleaciones comúnmente soldables, con excepción del aluminio. La corriente continua
con polaridad directa produce un baño de fusión estrecho y profundo así como una penetración muy
superior a la que se obtiene con la polaridad inversa.
Corriente continua con conexión en polaridad inversa
Soldando con esta polaridad el soplete, con el relativo cable, se conecta al polo positivo y la pieza al polo
negativo de la máquina distribuidora.
Este tipo de alimentación es escasamente utilizado
porque produce un baño plano con escasa
penetración. La polaridad inversa causa por sí
misma un excesivo calentamiento del electrodo;
para conseguir que éste no se queme deben
emplearse intensidades de corriente más bien
reducidas. De esta manera se justifica su limitado
empleo.
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Existe una ulterior familia de generadores, que se identifican
como generadores de corriente continua, independientemente
de la polaridad de la conexión, y más precisamente
generadores de corriente continua modulada o pulsada.
El generador en corriente modulada es un generador de
corriente continua provisto de dispositivos especiales que
permiten la variación de la amplitud de la corriente de
soldadura. La corriente modulada o pulsada se obtiene
sobreponiendo a la corriente continua de base otro
componente, normalmente de ondas cuadradas, produciendo
una pulsación periódica del arco.
Con este sistema se obtiene un cordón de soldadura formado por una sobreposición continua de puntos
de soldadura los cuales, uno después de otro, forman un único cordón. Se usa típicamente en espesores
finos, donde es necesario controlar el aporte de calor para evitar la perforación de la pieza a soldar sin
comprometer la penetrabilidad de la soldadura.
Antorcha TIG o Soplete porta electrodo de tungsteno con haz de cables
El soplete porta electrodo es un dispositivo que engloba el electrodo de tungsteno, y está conectado a
algunos cables conectados al generador, los cuales tiene como tarea alimentarlo eléctricamente y
distribuir el gas de protección.
En función del tipo de empleo, pueden haber sopletes con enfriamiento natural, a través del gas de
protección, si son necesarias intensidades bajas de corriente, y sopletes con enfriamiento por agua, cuando
son necesarias corrientes elevadas (200-500 A) y soldaduras frecuentes.
El electrodo de tungsteno que transporta mantiene la corriente hasta la zona de soldeo (arco eléctrico), se
sujeta rígidamente mediante una pinza alojada en el cuerpo porta-electrodos.
El gas de aportación llega hasta la zona de soldeo a través de una tobera de material cerámico, sujeta en la
cabeza del portaelectrodos. La tobera tiene la misión de dirigir y distribuir el gas protector sobre la zona
de soldeo. El gas de protección es muy importante para evitar que la soldadura se oxide. Suele haber
una botella de gas acoplada a la máquina. En las bombonas el gas está a presión muy alta. Llevan un
manorreductor para reducir la presión a una manejable por los equipos de soldadura. Cuanta más energía
se necesita en el trabajo, mayor caudal de gas se suministrará.
El cabezal de la antorcha consta de consta de varilla de tungsteno, difusor de gas y buza cerámica. Los
hay de diferentes diámetros según se necesite ampliar o reducir el área del gas aplicado.
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Varilla de material de aporte
El espesor del material, el tipo de junta y las características de soldadura deseadas influyen en la
necesidad de usar o no un metal de aporte a añadir al baño. El añadido del metal de aporte en la soldadura
manual se efectúa inmergiendo una varilla de material en la zona del arco, lateralmente al baño de fusión.
El metal de aporte es a menudo similar al metal base y con frecuencia se añaden limitadas cantidades de
desoldantes u otros elementos que mejoran las propiedades de la zona fundida.
Bombona de gas con circuito de presión
Está compuesta de:
- una bombona que contiene el gas o los gases de protección
- un manómetro, instrumento utilizado para indicar la cantidad de gas en el interior
de la bombona
- un reductor de presión
- una electro-válvula, presente en el caso que el soplete esté dotado de pulsador de
cebado, controlada por el mismo pulsador, el cual abre y cierra el flujo de gas
dependiendo de las necesidades del operador
Pinza de masa
La pinza de masa conecta la pieza de trabajo al generador de soldadura.
La pinza con cable de masa permite la conexión eléctrica entre el
generador de corriente y el material base a soldar. El cable debe tener un
tamaño y una longitud en función del amperaje máximo de la fuente de
soldadura.
El cable debe estar bien sujeto para proporcionar buen contacto
eléctrico. En caso contrario se interrumpirá el circuito y también el arco
eléctrico. La conexión correcta de la pinza de masa es una
consideración de importancia.
La situación del cable es de especial relevancia en el soldeo. Un cable mal sujeto no proporcionará un
contacto eléctrico consistente y la conexión se calentará, pudiendo producirse una interrupción en el
circuito y la desaparición del arco. También habrá que cuidar que el área de contacto de la pinza de masa
esté totalmente limpia. La zona de contacto de la pinza de masa debe estar totalmente limpia sin
substancias que puedan dificultar su correcto contacto como pinturas, barnices, aceites....
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Electrodo TIG
Los electrodos empleados en la soldadura TIG deben ser tales en su naturaleza y diseño, que garanticen
un correcto cebado y mantenimiento del arco eléctrico. Por otro lado, al no ser consumibles, deben estar
constituidos de materiales con un elevadísimo punto de fusión (>4.000 ºC) que eviten su degradación.
Entre los materiales existentes es el Tungsteno, en estado puro o aleado, el que mejor cumple con las
condiciones exigibles. También se suele utilizar con ciertos componentes añadidos a su composición.
Estos elementos aleantes favorecen ciertos aspectos, como el encendido del arco y además mejoran su
estabilidad, a parte de mejorar también el punto de fusión del tungsteno puro. Así se suele utilizar como
material para los electrodos el tungsteno aleado con torio (Th) o con circonio (Zr).
Los electrodos se presentan en forma cilíndrica con una gama de diámetros de 1,6; 2,4 y 3,2 mm. Cabe
destacar la importancia del afilado en el extremo del electrodo, que incide de manera decisiva en la
calidad de la soldadura:
Hay a la venta diferentes tipos de electrodos infusibles:
electrodos de tungsteno puro. Se emplean con intensidades de corriente reducidas y en corriente
alterna ya que el arco resulta más estable. En lo que se refiere al aspecto económico éstos son los
menos costosos.
electrodos de tungsteno y torio. Soportan elevadas intensidades de corriente. El arco es de fácil
encendido y, una vez cebado, permanece más bien estable. El uso de estos electrodos está
indicado para la soldadura de aceros en corriente continua en polaridad directa.
electrodos de tungsteno con circonio. Se emplean en soldadura manual sobre aluminio,
magnesio o en sus aleaciones con una intensidad de corriente medio-baja.
electrodos al cerio. Se caracterizan por una elevada emisión de electrones, permiten una buena
penetración y una satisfactoria resistencia al desgaste.
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Afilado del electrodo de Tungsteno
El torio (Th) es un elemento radiactivo natural que se encuentra presente en pequeñas cantidades en rocas,
suelo, agua, plantas y animales, y en concentraciones más elevadas, en explotaciones mineras
subterráneas. En la naturaleza se halla en forma de torio-232 que tiene una vida media de 14 billones de
años; sus isotopos sufren espontáneamente un proceso de desintegración emitiendo radiaciones
ionizantes.
En la industria tiene diversas aplicaciones: se utiliza para fabricar cerámicas, cubiertas para linternas de
gas, en la industria aeroespacial, como combustible para generar energía nuclear y en la fabricación de
electrodos de tungsteno toriado utilizados en la soldadura TIG (soldadura de arco con electrodo de
tungsteno y con protección de gas inerte). En estos electrodos, el torio es utilizado en forma de óxido y su
contenido en dicha forma suele variar entre el 1% y el 4% en peso y se utilizan para soldar aluminio y
aceros inoxidables, así como para el corte al plasma.
Para alcanzar la máxima estabilidad del arco y conseguir una buena calidad en la soldadura, la punta del
electrodo debe afilarse con el fin de conseguir una punta cónica antes de su utilización. Es importante
destacar que la idoneidad de los electrodos de torio para la creación del arco de gas no se basa en la
naturaleza radiactiva del torio ni en las radiaciones ionizantes emitidas por el mismo, sino en su
naturaleza refractaria, ya que no funden y su consumo es mínimo, aunque, debilitados por el bombardeo
electrónico del arco, deben ser periódicamente afilados para mantener la forma cónica, evitándose así la
contaminación del electrodo por el metal en fusión.
Estos electrodos son importados en España para su comercialización, aplicándoles la legislación de
transporte de materias radiactivas como productos manufacturados con torio natural, aunque son
transportados en simples cajas debido a su bajo contenido radiactivo y su pequeña tasa de dosis en la
superficie de las mismas. Dichas cajas están señalizadas, llevando indicaciones de acuerdo con la
normativa europea o americana de referencia, e incluyendo en su interior documentación relativa a la
naturaleza radiactiva del torio, y en algunos casos información sobre la eliminación de los residuos,
incluyendo los generados en el afilado.
En el mercado se encuentran electrodos de tungsteno con cerio, lantano o circonio, que no contienen torio
y que presentan ventajas similares, por lo que tienden a sustituir a los de tungsteno con torio, aunque éstos
siguen presentando ventajas residuales sobre los de lantano y tierras raras.
Los electrodos de tungsteno toriado más utilizados son los
WT 20 rojo, de diámetro 2.0 mm, aunque también se
utilizan los 1,6, 2,4 y 3,2 mm de diámetro y 150 mm de
longitud. Se comercializan en cajas de plástico de 10
unidades.
El objetivo de esta sección es exclusivamente para la
soldadura CC ya que en la soldadura CA la punta
redondeada del tungsteno se forma sola producto del
cambio de polaridad constante.
En el trabajo con este tipo de electrodos debe afilarse la
punta de los mismos varias veces, ya que después de un
periodo de soldadura, se deforma y debe pulirse de nuevo.
El polvo del afilado se deposita normalmente sobre la
muela y en sus proximidades. Para evitar su dispersión
algunas muelas disponen de un sistema de aspiración
localizada, existiendo en el mercado máquinas de afilado,
que funcionan en sistema cerrado, quedando el polvo
generado almacenado en su interior.
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El electrodo ha de ser afilado en su dirección longitudinal, nunca radialmente. Si se afila el electrodo de
forma errónea, es fácil que se obtenga un arco inestable. La imagen indica un ángulo de 40°, lo que vale
para corrientes de soldeo bajas. Cuando aumenta esta corriente, hay que incrementar el ángulo. Los
ángulos recomendados para electrodos se especifican en la siguiente tabla.
En el caso de soldar con corriente alterna, el extremo del electrodo ha de estar suavemente redondeado.
Entonces resulta innecesario afilar el electrodo. Basta con un ligero achaflanado del borde. Ello se debe a
que el electrodo adquiere su propia forma si se le sobrecarga con cuidado.
Si durante la soldadura con corriente alterna, la punta adquiere forma de bola, es señal de que la corriente
es demasiado alta para el diámetro de electrodo usado.
El que no se pueda utilizar en mayores amperajes (+ 200 Amp.), es porque los óxidos migran con gran
velocidad con el calor a la punta perdiéndose así su efecto beneficioso.
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Además, para demostrar gráficamente cómo la selección del ángulo afectara el tamaño del arco de
soldadura y la cantidad de penetración, el siguiente es un dibujo demuestra las representaciones típicas de
la forma del arco y del perfil resultante de la soldadura para diversos ángulos.
ALEACIONES DE LOS ELECTRODOS DE TUNGSTENO
Lantano
El tungsteno aleado al lantano generalmente se utiliza para soldar aceros aleados, de carbono y
aceros inoxidables, aleaciones de níquel y titanio. Según su porcentaje el distintivo será negro o
amarillo.
Cerio
Comparados con los electrodos toriados, estos electrodos son menos dañinos al ambiente y no
radioactivos. Su principal área de aplicación es la soldadura con Corriente Continua y Alterna de
aceros aleados o no aleados, aluminio, titanio, níquel, cobre y aleaciones de magnesio.
Los electrodos ofrecen excelentes propiedades de encendido, inclusive para volver a encender
electrodos calientes. Tienen una excelente duración y capacidad de conducción
Torio
Los electrodos con torio durante la soldadura incrementan sus propiedades frente a la
temperatura y el rendimiento. Con mayor contenido de torio, la duración y la capacidad de
conducción mejoran. La principal área de aplicación para estos electrodos es la soldadura con
Corriente Directa de aceros aleados e inoxidables. Hoy no se fabrican y van desapareciendo.
Efectos del Torio sobre la salud
. El principal riesgo de exposición es en el afilado del electrodo, por lo que habrá que tener
cuidado de usar guantes y lavarse las manos. Respirar torio en el lugar de trabajo puede
incrementar las posibilidades de desarrollar enfermedades de cáncer de pulmón, cuando su uso
es prolongado es recomendable usar otro tipo de electrodo.
Zirconio
Es más comúnmente utilizado para la soldadura de la CA de aleaciones de aluminio y magnesio,
que es el preferido cuando la contaminación de la soldadura de tungsteno es intolerable.
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UNIVERSALES
Electrodos con adición de tierras raras (mezcla de óxidos). En comparación con los
electrodos toriados, este electrodo es menos dañino al medio ambiente y no es radioactivo.
Estos electrodos ofrecen excelentes características de ignición y propiedades de Soldadura
consistentes. Son de uso universal y apto para cualquier aplicación tanto con CD como CA, para
aceros no aleados y aleaciones de acero, aluminio, titanio, níquel, cobre y magnesio. Por sus
excelentes propiedades de ignición son también aptos para Soldadura automatizada. Debido a
su baja temperatura de trabajo , ofrecen una mayor capacidad de conducción de corriente y
una mayor duración que los electrodos toriados.
Código de color: = Púrpura
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LOS GASES DE PROTECCIÓN
La función principal del gas de protección es sustituir al aire en
proximidad del baño de fusión, del electrodo y del extremo de la posible
varilla de aporte para evitar el riesgo de contaminación de agentes
nocivos presentes en la atmósfera.
Las características físicas y químicas del gas de protección pueden tener
diferentes influencias en la soldadura dependiendo de los diferentes tipos
de metal. Los gases de protección utilizados en la soldadura TIG son:
argón, helio, mezclas argón-helio y mezclas argón-hidrógeno.
En cualquier caso es importante que estos gases sean lo más puros
posible, ya que incluso porcentajes insignificantes de impurezas pueden
influir en la calidad de la soldadura, haciéndola inaceptable.
Durante la soldadura utilizando como gas de protección el argón, el arco es más bien estable pero el baño
resulta menos caliente; en consecuencia, este gas es más indicado para la
soldadura en espesores finos.
Se observa que el argón es un gas muy utilizado por su coste, más
contenido que el del helio; este factor es el que más influye en la
elección del gas de protección.
El arco en helio desarrolla un calor superior al desarrollado en argón; por
lo tanto, se aconseja su empleo para la soldadura de materiales con
elevada conductividad térmica, permitiendo un aumento de la velocidad
de soldadura.
Dado que el helio es más ligero que el aire, para obtener una protección adecuada del baño es
indispensable su utilización en cantidades superiores a las utilizadas para el argón.
Las mezclas de argón y helio se utilizan para obtener gases de protección de características intermedias.
El gas de protección es muy importante para evitar que la soldadura se oxide. Suele haber una
botella de gas acoplada a la máquina. En las bombonas el gas está a presión muy alta. Llevan un
manorreductor para reducir la presión a una manejable por los equipos de soldadura. Cuanta más energía
se necesita en el trabajo, mayor caudal de gas se suministrará.
ANTONIO HUESCAR INDICE pagina 46 de 129
Colores en el electrodo de tungsteno (soldadura TIG)
A diferencia de lo que sucede con los electrodos revestidos, las varillas TIG poseen una codificación de
colores más sencilla y que se encuentra plenamente vigente. Hay dos normas hermanas que estandarizan
esos colores: la AWS 5.12 y la ISO 6848. Ambas tienen vigencia internacional, y se emplean a nivel
nacional en distintos países casi sin modificaciones.
Actualmente hay nueve colores normalizados, e indican la aleación de la varilla. La tabla siguiente nos
ofrece la información necesaria.
La diferencia de colores entre las dos normas sumada a la falta de información suelen provocar
confusión entre los usuarios, en ocasiones quienes utilizan este sistema solo reparan en el color del
extremo de la varilla y no en la composición química del material. La varilla más común para soldadura
TIG es la blanca, seguida de la verde. Los colores en el electrodo se pintan en una de las puntas.