Soldadura por arco eléctrico: características y procesos

Características del Arco Eléctrico
• Temperatura:
– El arco eléctrico permite alcanzar temperaturas
superiores a los 5500 C (10000 F)
• Radiación:
– El arco eléctrico genera radiaciones en los espectros de
luz Visible, Infrarroja y Ultravioleta

• Intensidad de Corriente:
– Este parámetro determina la cantidad de energía
disponible para la fusión del metal base y el material
de aporte.
• Tipo de Corriente:
– Alterna: Permite utilizar grandes magnitudes de
corriente. Sin embargo, el arco se extingue y se
enciende al doble de la frecuencia de la red eléctrica, lo
hace inestable.
– Continua: Genera arcos eléctricos estables. Permite
obtener uniones de gran calidad

• Polaridad de Corriente:
– regula la distribución del calor del arco eléctrico. La
mayor cantidad de energía se concentra en el polo
negativo del circuito (cátodo).
– Polaridad Directa (DC-
, electrodo negativo): se utiliza
para maximizar la fusión del electrodo. Se utiliza en
materiales de poco espesor y soldaduras fuera de
posición
– Polaridad Inversa (DC+
, electrodo positivo): se utiliza
para maximizar la penetración de la soldadura. SE
aplica en soldaduras de materiales de gran espesor

• Tipo de Electrodo
– Consumibles: El electrodo se funde durante el proceso
de soldadura, pasando a formar parte del cordón de
soldadura.
– No Consumibles: El electrodo no se funde durante el
proceso. Los aportes de material se hacen mediante la
alimentación de varillas.
• Diámetro del electrodo

Factores que influyen el Arco
eléctrico:
• Longitud del Arco: es la distancia medida entre la punta
del electrodo y la superficie del metal base. Influye:
– Estabilidad del arco: a Mayor longitud puede ocurrir la
extinción del arco.
– Eficiencia de la transferencia de metal (a mayor
longitud, mayor salpicadura)
– Pérdida de energía del arco (a mayor longitud, mas
pérdidas por radiación)
– Voltaje de soldadura (y por ende energía para la fusión)

eléctrico:
• Protección de la soldadura:
– Los procesos de soldadura por arco utilizan dos
métodos de protección: Gases de protección y Flujos
(sólidos).

eléctrico:
• Penetración:
– La penetración en la soldadura es la profundidad de la
zona fundida medida desde la superficie de la parte.
Depende de los parámetros del arco. (polaridad e
intensidad de corriente).
• Número de pasadas:
– Los procesos de soldadura por arco pueden efectuarse
en una o múltiples pasadas en función de la cantidad de
material a depositar en la junta.

Fuentes de energía utilizadas en los
procesos de soldadura por arco
Las Máquinas eléctricas utilizadas se clasifican en:
• Transformadores
• Transformadores-rectificadores
• Generadores

Descripción de Equipos utilizados para la
soldadura:
•Transformador-Rectificador (mono fásico):
Es la fuente de energía mas versátil y de menor costo. Al
ser de una fase, la calidad de la onda de corriente no es
muy buena ni confiable. Operación silenciosa, sin partes
móviles. Es el método de transformación de energía más
eficiente.
•Transformador Rectificador trifásico:
Costo Intermedio, La energía para la soldadura es mas
homogénea que en la fuente monofásica aunque esta sujeta
a la calidad de la línea de alimentación. Operación
silenciosa, sin partes móviles

•Motor-Generador
Es la mas costosa de las fuentes de energía. Tiene elevados costos
de mantenimiento pero es la recomendada cuando se necesita un
voltaje de arco estable y una onda homogenea para realizar el trabajo.
Permite el control del voltaje de circuito abierto. Permite mantener una
intensidad de corriente constante a pesar de las variaciones de voltaje
en la línea de alimentación.
•Factor de servicio:
% de tiempo que el arco puede estar activo, en base a intervalos de
10 minutos, para maximizar la vida de la fuente de energía
Descripción de Equipos utilizados para la
soldadura:

Curvas características de las máquinas
eléctricas
• Corriente Constante:
– Son aquellas que independientemente del voltaje
generan la misma corriente de operación
V (Volts)
i (Amp)
Punto de Operación

Curvas características de las máquinas
eléctricas
• Voltaje Constante:
– Son aquellas que independientemente de la intensidad
de corriente, conservan el mismo voltaje de operación
V (Volts)
i (Amp)
Punto de Operación

Soldadura por electrodo
recubierto (SMAW: Shielded
Metal Arc Welding)
Proceso de soldadura donde la coalescencia
es producto del calentamiento logrado al
establecer un arco eléctrico entre un
electrodo consumible recubierto y la pieza
de trabajo

Equipo para la soldadura SMAW
Máquina de
Soldadura
(AC/DC)
Porta
electrodo
Electrodo
Arco
Cables
Cable de
Tierra

Clasificación de los electrodos
recubiertos
En primer término, las especificaciones de los electrodos se
refieren al material base de la soldadura:
• Aceros Dulces (A5.1)
• Aluminio y aleaciones de aluminio (A 5.3)
• Aceros inoxidables (al cromo y al cromo nickel) (A 5.4)
• Aceros de baja aleación (A 5.5)
• Cobre y Aleaciones de Cobre (A 5.6)
• Nickel y aleaciones de nickel (A 5.11)
• Endurecimiento superficial (A 5.13)
• Hierro Fundido (A 5.15)

Nomenclatura de los electrodos para aceros
dulces según AWS
E 60 1 B11 H4 R
Electrodo
Su mínimo soldadura (ksi)
Posiciones de Soldadura:
1. P, H, V, O
2. P, H
3. P, H, V, O
Tipo de Recubrimiento y de corriente:
0 Celulosa Sodio DC+
1 Celulosa Potasio AC DC+ DC-
2 Titanio Sodio AC DC-
3 Titanio Potasio AC DC+
4 Hierro Titanio AC DC+ DC-
5 Sodio Bajo H. DC+
6 Potasio Bajo H. AC DC+
7 Hierro Óxido de Hierro AC DC+ DC-
8 Hierro Bajo H. AC DC+
Resistente a la Humedad
Hidrógeno disuelto
(ml/100 g depósito):
4
8
16
Composición química del deposito:
A1 0.5% Mo
B1 0.5% Cr 0.5% Mo
B2 1.25%Cr 0.5% Mo
B3 2.25%Cr 1% Mo
C1 2.5% Ni
C2 3.25%Ni
C3 1% Ni 0.15% Cr 0.38%Mo
D1&D2 1.25-2% Mn 0.25-0.45% Mo
G 0.5% Ni 0.3%Cr 0.2%Mo 0.1%V

Funciones de los Componentes de los
revestimientos
• Formadores de escoria:
– SiO2, MnO2, FeO, Al2O3
• Estabilizadores de las características del Arco
– Na2O, CaO, MgO, TiO2
• Desoxidantes (fundentes)
– Grafito, Al, celulosa
• Aglomerantes
– Silicato de sodio, silicato de potasio, abestos
• Elementos aleantes:
– Va, Ce, Co, Mo, Al, Zirconio, Cr, Ni, Mg, W.

Clasificación electrodos de
aceros Dulces
Los electrodos de aceros dulces se clasifican en base
a los requerimientos de las juntas:
• Alta Penetración
• Alta Deposición
• Uso General
• Bajo Hidrógeno

Electrodos de Alta Penetración
• Son electrodos donde la poza de fusión se solidifica
rápidamente. Se recomiendan para la soldadura en todas
las posiciones. Poseen un recubrimiento de celulosa que
forma permite alta penetración y poca escoria
• Características:
– Fabricación y mantenimiento general
– Soldadura vertical hacia arriba y sobre la cabeza
– Inspección por R X en soldaduras fuera de posición
– Soldadura de juntas galvanizadas, sucias, pintadas o grasosas que
no puedan se limpiadas adecuadamente
– Juntas de ALTA PENETRACIÓN
– Soldadura de chapas

Electrodos de Alta Deposición
Son electrodos donde el recubrimiento es en peso, 50%
hierro. Se utilizan para maximizar la cantidad de metal
depositado en la junta. La poza de fusión solidifica
lentamente y posee una capa espesa de escoria. Se
recomienda para posiciones planas y horizontales. En general,
soldaduras en Juntas (canales), Filetes planos y horizontales y
sldaduras de superposición en espesores mayores a 3/16” se
consideran de este tipo.
•Características:
– Juntas de múltiples pasadas
– Alta producción en soldadura de una pasada
– Soldadura plana y hasta 15 grados hacia abajo
– Buena apariencia del cordon
– Facilidad de remoción de escoria
– Mínima penetración

Electrodos de Uso General
• Son electrodos con una deposición inferior al
grupo de alta deposición pero con una mejor tasa
de solidificación. Permite soldar en todas las
posiciones. Su recubrimiento posee lima y titania,
y en algunos casos, hierro.
– Se recomiendan para la soldadura de laminas de menos
de 3/16” de espesor a elevadas velocidades,
minimizando incrustaciones de escoria y perforaciones.
– Soldaduras irregulares o cortas que cambian dirección o
posición.
– Soldaduras de filete o superpuestas en chapas
– Pobre preparación de superficie
– Soldadura general en todas las posiciones

Electrodos de Bajo Hidrógeno
• Se recomiendan para juntas que deban cumplir códigos de
soldadura y materiales sensibles a agrietamiento por
hidrógeno disuelto. Los electrodos de bajo hidrógeno se
encuentran distribuidos entre los tres grupos precedentes.
• Características
– Soldaduras de calidad de inspección RX
– Excelentes propiedades mecánicas
– Evitan agrietamiento de aceros de medio y alto carbono
– Evitan fractura en caliente de aceros fosforados
– Evitan porosidad en aceros con azufre
– Minimizan agrietamiento por esfuerzos residuales
– Excelentes propiedades de impacto
– Minimiza precalentamiento.

Selección del tipo de Electrodo
recubierto para una soldadura de
aceros dulces
Grupo
Nomenclatura del
electrodo
Nomenclatura Bajo
Hidrógeno
Rápida
solidificación
Exx10, Exx11,
Exx22
Exx18
Alta
Deposición
Exx24, Exx27 Exx28
Deposición y
solidificación
Exx14, Exx12,
Exx13
Exx18

Variables Principales del Proceso
• Variables principales del proceso:
– Intensidad de Corriente
– Polaridad de Corriente
– Longitud de Arco
– Característica de la máquina
– Tipo de Electrodo
– Diámetro del electrodo

• Intensidad de corriente: El fabricante de electrodos
establece en rangos de corriente para cada tipo y diámetro
de electrodo.
• La intensidad de corriente mínimamínima, es aquella que permite
la fusión de los metales base, el electrodo y el
recubrimiento.
• La intensidad de corriente máximamáxima, es aquella que permite
el establecimiento del arco sin descomponer el
recubrimiento

• Tipo y Polaridad de Corriente:
– El proceso de soldadura con electrodo recubierto permite trabajar
tanto con polaridad directa como con polaridad inversa.
– El tipo y polaridad de corriente a utilizar están limitados por la
selección del electrodo en función del material y los
requerimientos de la junta.

• Longitud de Arco: Para las soldaduras en posición,
se prefieren los arcos cortos (son mas eficientes).
• Para las soldaduras fuera de posición, es permisible
utilizar longitudes de arco variables a fin de controlar
el tamaño de la posa de fusión.
• La longitud de arco es controlada por la destreza del
operador, lo que hace este proceso menos competitivo
que otros procesos de soldadura por arco
L

Máquinas de Soldadura utilizadas en el
proceso con electrodo recubierto
• Curva característica recomendada: de tipo Corriente
constante
V
i
Vo
icc

• Diámetro del Electrodo: Determina la cantidad de corriente que
puede utilizar el electrodo. Un exceso de corriente puede causar la
descomposición del recubrimiento, impidiéndole cumplir sus
funciones. A mayor diámetro, mayor capacidad de corriente.
• Recomendaciones:
– Diámetros Grandes: se utilizan en materiales de elevado espesor y para
incrementar la velocidad de soldadura.
– Diámetros pequeños: se utilizan cuando se requiere controlar el tamaño de
la poza de fusión (soldadura fuera de posición)
– Para minimizar los costos del proceso de soldadura, se recomienda utilizar
el mayor diámetro posible de electrodo con el que no ocurra una “sobre
soldadora”. (exceso de dimensiones del cordón de soldadura)

• Tipo de Electrodo: El tipo de electrodo seleccionado
determina:
– El mecanismo de protección
– Composición química de la junta
– Propiedades mecánicas de la junta
– Acota intensidad de corriente, polaridad y posiciones de soldadura
que pueden utilizarse
• El tipo de electrodo se selecciona en base a los materiales
a unir (y los códigos que norman las soldaduras) y en base
a los requerimientos de la Junta (aceros dulces)

Ejemplos de características de
electrodos

Ventajas y limitaciones del proceso.
• El equipo de soldadura es relativamente económico.
• Es ampliamente utilizado en la fabricación y en los
trabajos de mantenimiento.
• Es ampliamente explotado en espesores de 3 a19 mm
• Baja Producción, se debe reemplazar los electrodos
limitando el tiempo de arco eléctrico
• Portátil (necesita electricidad, pero el equipo es ligero y
fácil de transportar)

GSAW
(Gas Shielded Arc Welding)
Soldadura por arco protegida a gas

GSAW:
• Definición:
– Procesos de soldadura donde la coalescencia se produce
bajo la protección de un gas y el calentamiento de un
arco eléctrico establecido entre un electrodo
(consumible o no) y las partes a Ser Unidas.
• Clasificación en función del tipo de electrodo:
– Proceso GMAW: Electrodo de metal, consumible
– Proceso GTAW : Electrodo de tungsteno, no
consumible

Soldadura por Arco metálico y Gas
(GMAW)
• Proceso de soldadura por arco eléctrico en el cual la
coalescencia se produce debido al calentamiento producido
por un arco eléctrico establecido entre un electrodo
consumible de alimentación continua y el material de
trabajo. La protección de la soldadura se logra mediante la
aplicación externa de un gas o mezcla de gases.
• Dependiendo de la naturaleza del gas, el proceso puede
clasificarse como:
– Proceso MIG (Gases inertes o sus mezclas)
– Proceso MAG (Gases activos o sus mezclas)

Equipo para la soldadura Mig/Mag.

Equipo para la soldadura Mig/Mag.
Bombona de Gas
Regulador de presión
Regulador de Flujo
Alimentador de
Electrodo
Carrete de Electrodo
Fuente de poder
Antorcha
Contiene el gas de protección
Conserva constante la presión
de gas de la línea
Regula el caudal de la línea de gas
Regula la alimentación de electrodo y de
gas a la antorcha de soldadura. Es
controlado por la intensidad de corriente
establecida en la fuente
Almacena el electrodo a utilizar
Genera y conserva el voltaje y corriente
requeridos por el proceso
Genera el arco eléctico. Guía el flujo de gas
hacia la poza de fusión. Transmite la corriente
eléctrica desde la máquina hasta el electrodo

Características de la fuente de poder en el
proceso GMAW
Se utilizan fuentes de voltaje constante.
• Esto Garantiza la Regulación automática de la longitud del
Arco y por consiguiente de los parámetros de operación
(Voltaje, Corriente).

Tipos de Corriente utilizados en la soldadura
GMAW
• Corriente Continua:
– DC+ (Polaridad inversa, Electrodo positivo)
• Genera un Arco estable
• Genera buena penetración en los metales Base
– DC- (Polaridad Directa, Electrodo negativo)
• No es utilizada debido a la inestabilidad del arco.
• Corriente Alterna:
– Este tipo de corriente no se utiliza en el proceso
debido a la inestabilidad del arco eléctrico.

Tipos de Transferencia de Metal
–Aspersión(Rocío): el metal se transfiere a la poza de fusión
en forma pequeñas gotas de metal de diámetro menor que el
electrodo. Posee las siguientes características:
•Sólo se produce en atmósferas de mas de 85% Ar
•Utiliza grandes intensidades de corrientes y electrodos de diámetro
Grande.
•Poca penetración, pero es mayor que en electrodo recubierto
•El Arco es Estable
•No produce Salpicaduras

–Globular: el metal se transfiere erráticamente a la poza de
fusión en forma de glóbulos de metal de diámetro mayor que
el electrodo.
• Ocurren salpicaduras en el cordón
• Se utilizan altas intensidades de corriente
• Se logra gran penetración
• Permite mayor velocidad de soldadura que la transferencia por
aspersión
• Se produce en atmósferas de CO2
• Se utiliza en materiales de gran espesor

–Cortocircuito: el metal se transfiere en forma de glóbulos a
la poza de fusión durante los instantes en que el electrodo la
toca.
• Genera una pobre penetración de los metales base (algunas
veces, ninguna)
• Utiliza bajas intensidades de corriente
• Las gotas se forman a una frecuencia superior a las 50 por
segundo
• Se utilizan electrodos de poco diámetro
• Se utiliza en materiales de poco espesor.

–Rocío por Arco Pulsado: variación de la transferencia por
rocío, utiliza corriente que alterna respecto a la corriente de
transición para reducir cantidad de calor disponible para la
soldadura.
• Permite soldadura en todas las posiciones con bajas intensidades
de corriente promedio
• Se utiliza ampliamente para materiales de bajo
espesor.Superpone corriente base con corriente superior a la de
transición

–Tensión superficial: variación de la Transferencia por
cortocircuito. Se controla la alimentación de corriente para
minimizar salpicaduras y maximizar fusión de electrodo
• La Corriente de soldadura se basa en los requerimientos
instantaneos del arco
• La Velocidad de alimentación es independiente del control de
corriente

Gases utilizados en función del
Material
• Gases Inertes: Son utilizados para la soldadura de
Aluminio, Magnesio y Aceros Inoxidables
– Argón
– Helio
• Gases Activos: Son utilizados para la soldaduras
de aceros de bajo carbono y aceros de baja
aleación. En este caso los electrodos aportan
desoxidantes
– CO2
– O2

Efecto del tipo de Gas sobre el perfil del
cordón de soldadura:

Intensidad de Corriente
• Existe una intensidad de corriente llamada
“Corriente de transición”
– Cuando la intensidad de corriente es inferior a
este límite, la transferencia se logra por
cortocircuito
– Cuando la intensidad de corriente es superior a
este límite, la transferencia es globular o por
aspersión; dependiendo del gas de protección
utilizado

Electrodos
• Presentación:
– Los electrodos se presentan
en carretes de diferentes
pesos; entre 30 y 1200 lb
– Los diámetros oscilan entre:
0.6 y 4 mm
• Selección en base a
material a soldar y al gas
de protección a utilizar

Campo de aplicación de la soldadura
Mig/Mag
• Dado que no hay formación de escoria, es excelente para
soldaduras de múltiples pasadas.
• Excelente deposición de material. Permite grandes
velocidades de soldadura
• Procesos automáticos y semi-automáticos.
• Proceso Versátil y económico
• Es fácil capacitar a los operadores
• Soldadura de materiales ferrosos y no ferrosos de diversos
espesores
• Inversión Inicial entre 1000 y 3000 US$

Selección de Parámetros de Soldadura
• La ASME ha establecido procedimientos
donde se fijan los parámetros de soldadura
en función a:
– tipo material a soldar
– tipo de junta
– posición de la junta
– espesor de los materiales
– proceso de soldadura.

Recomendaciones ASME Soldadura aceros
inoxidable serie 300, proceso MIG,
transferencia por rocío

GTAW (Gas Tungsten Arc
Welding)
Proceso de Soldadura por arco eléctrico
donde se la coalescencia se logra debido al
calor proveniente de un arco eléctrico que
se establece entre un electrodo de
tungsteno y las piezas a soldar. La
protección se logra por medio de gas o una
mezcla de gases. En este proceso puede o
no utilizarse materiales de aporte

Equipo para la soldadura TIG.
Aporte
Antorcha
Recipiente
de Gas
Máquina
de
soldadura
Cables
Manguera Reguladores
de Presión y
Flujo
Interruptor de
Corriente/Gas

Gases de protección en la
soldadura TIG.
• Se utilizan únicamente gases inertes:
–Argón
–Helio*
–Mezclas Ar-He*
*... Dificultan el encendido del arco

Tipos de Electrodo
• Se utilizan electrodos no consumibles de
tungsteno. Estos pueden ser:
– Puro: mínimo costo, máxima contaminación de
la junta, mínima vida util del electrodo.
– Aleados: mejor emisividad de electrones,
mínima contaminación, mayor vida útil.
• Torio (DC-
)
• Zirconio: (AC)
• Óxido de Cerio: (DC-
, AC)
• Óxido de Lantano: (DC, altas corrientes)

Selección de Electrodos en base a su
aplicación
Tipo de
Electrodo
Tipo de
Corriente
Materiales a
soldar
Puro AC Al, Mg
2% Cerio
s
AC, DC-
s
Acero, Inox,
Ti, Ni
1% Zirconio
s
AC
s
Al, Mg,
a
2% Torio
s
DC-
s
Acero, Inox,
Ti, Ni

Selección de Electrodos en base a
los materiales a soldar
• Torio (2% ThO2): Excelente Resistencia a
contaminación, máxima facilidad de inicio de
arco, máxima estabilidad de arco. Soldadura DC
de aceros inoxidables, al carbono, aleaciones de
nickel y titanio.
• Puros (99.5% W): Forma una punta esférica ideal
para la soldadura AC. Es difícil de iniciar el arco
en DC. Contamina fácilmente la poza de fusión,
mínimo costo. Soldadura AC de aleaciones de
Aluminio y Magnesio

• Ceriados (2% CeO2) :. El electrodo no es
radioactivo como el torio. Máxima vida útil AC o
DC. Soldadura DC de aceros inoxidables, al
carbono, aleaciones de nickel y titanio.
• Lantanados (2% La2O3): Desempeño ligeramente
inferior a los electrodos Ceriados (arco menos
estable). Soldadura DC de aceros inoxidables, al
carbono, aleaciones de nickel y titanio

• Zirconio (ZrO2) :. Características medias entre los
electrodos toriados y los electrodos puros. Se
recomiendan como primera opción para la
soldadura AC, pues proveen estabilidad de arco y
esferoidización de la punta (electrodo puro) junto
con capacidad de corriente, facilidad de encendido
de arco y resistencia a contaminación (electrodo
de torio). Soldadura AC de aluminio y sus
aleaciones, Mg y sus aleaciones.

Rectificación de corriente y
estabilización del Arco eléctrico
• A las temperaturas de trabajo, el tungsteno
es mucho mejor emisor de electrones que
los metales base, esto, ocasiona:
– Capacidades de corriente diferentes según la
polaridad (mayores para DC-
)
– Dificultad para el flujo de corriente durante el
semi ciclo de polaridad inversa. Onda de
corriente se desbalanceada (AC), puede llegar a
rectificarse.

Máquina eléctrica
• Se utilizan fuentes de corriente constante.
• La soldadura puede ser DC- o AC
• Para la soldadura AC, es obligatorio el uso de un
generador de alta frecuencia. Este elemento:
– Balancea la onda de corriente, estabilizando el arco y
eliminando el potencial de rectificación de corriente
– Permite encender el arco sin tocar las piezas (mínimiza
contaminación).

Selección de polaridad de
soldadura en el proceso TIG
• DC-
: Aceros, hierro fundido
• DC+
: No se utiliza
• AC: Aluminio, Magnesio y sus Aleaciones.
Posee acción limpiante de óxidos sobre
estos materiales.
• La soldadura AC permite incorporar la acción
limpiante de la polaridad inversa (DC+) junto a la
capacidad de corriente de los electrodos en
polaridad directa

Materiales de Aporte:
• Se utiliza un material similar a los metales
que se van a unir. Con frecuencia, contienen
agentes desoxidantes para garantizar la
calidad de la soldadura. Los metales de
aporte se utilizan en forma de varillas de 36
plg de longitud para la soldadura manual y
rollos de material para la soldadura
automática

Campo de aplicación de la
soldadura TIG
• Soldadura de todo tipo de metales fundibles por arco
eléctrico.
• No es económica para materiales de gran espesor (poca
velocidad, costo elevado de gases), esto la orienta hacia la
soldadura de materiales de poco espesor.
• Soldaduras que requieran Gran calidad. No ocurren
salpicaduras ni es necesaria la eliminación de Fundentes.
• Procesos manuales o automáticos.
• Especialmente recomendado para soldadura de aluminio,
magnesio, titanio y sus aleaciones.

Soldadura arco sumergido
(SAW).
Proceso de soldadura por fusión
donde el calentamiento se proviene
del arco eléctrico que se establece
entre un electrodo de metal desnudo y
la pieza de trabajo. El proceso es
protegido por un capa de material
granular fusible que se deposita sobre
la pieza de trabajo

Equipo para la soldadura arco
sumergido.

Propiedades de los Fundentes:
• En estado sólido son aislantes eléctricos. En estado líquido
son excelentes conductores de corriente.
• Estan compuestos de minerales que produzcan poco o
ningún gas durante el proceso.
• El fundente puede ser depositado manual o
automáticamente
• El fundente no fundido es reciclable.
• Concentran el calor del metal fundido en un área estrecha.
Esto mejora la penetración de la soldadura.

Funciones de los Fundentes:
• Protegen la poza de fusión del medio ambiente
• Sirve como agente limpiante del metal base
• Modifica la composición química de la junta
soldada
• Influencia la forma y penetración del cordón.
• Controlan la velocidad de enfriamiento del cordón
de soldadura.

Campo de aplicación de la
soldadura arco sumergido
• Aceros de bajo y medio carbono
• Dado que la protección de la junta se hace
mediante polvos Fundentes, la misma está limitada
a posiciones plana, y en algunos casos, horizontal.
• Soldadura a altas velocidades de planchas de gran
espesor. Gran producción
• La operación es automática.
• Pueden utilizarse varios arcos simultáneamente a
fin de incrementar la producción

RW: Soldadura por resistencia
eléctrica
• Proceso de soldadura por resistencia.
• Ejemplos de Soldaduras por resistencia eléctrica
• Principio de Funcionamiento del proceso: Resistencias
• Soldadura por puntos
– Definición
– Equipos para la soldadura por puntos
• Ciclo de soldadura y función
– Presión
– Espera
– Aplicación de Corriente
– Espera
– Eliminación de Presión
• Variables e influencia sobre el proceso (intensidad,
presión)
• Definición y Equipo para la soldadura por costura
• Definición y Equipo para la soldadura por proyección

Soldadura por resistencia
eléctrica
Son aquellos procesos de soldadura donde
la fusión en las juntas se genera gracias al
calentamiento que es consecuencia de la
resistencia de la junta al flujo de altas
intensidades de corriente a través de ella.
Siempre se aplica presión antes, durante y
después de la aplicación de corriente

Ejemplos de Soldaduras por
resistencia eléctrica
• Carrocerías de automóviles
• Uniones solapadas de chapas de poco
espesor (calentadores de agua)

Principio de soldadura por puntos
El paso de corriente a través de
una resistencia eléctrica genera
calor en una magnitud
proporcional a la resistencia y al
cuadrado de la intensidad de
corriente
Q=i2
R
i

El circuito de soldadura por
resistencia eléctrica Resistencia
de contacto 1
Resistencia de
conducción 1
Resistencia
de contacto
Interfaz
Resistencia
de contacto 2
Resistencia de
conducción 2

El Circuito de soldadura por
resistencia eléctrica
Resistencia
de contacto 1
Resistencia de
conducción 1
Resistencia
de contacto
Interfaz
Resistencia
de contacto 2
Resistencia de
conducción 2
Q=I2
R

Soldadura por puntos
•En este tipo de soldadura se aplica presión mediante dos
electrodos cilíndricos opuestos que actúan sobre dos
miembros solapados. La fusión puede iniciarse y ocurrir en
las superficies adyacentes o puede proceder desde una
superficie de uno de los miembros. La sección transversal
del punto de soldadura es aproximadamente circular.
•Este tipo de soldadura puede realizarse con electrodos
cilíndricos o electrodos en forma de disco.
•En la soldadura por puntos, los electrodos son retraidos al
concluir cada soldadura.

Ciclo de soldadura por resistencia
eléctrica
El ciclo de soldadura por resistencia eléctrica consiste en:
– Intervalo de apriete: los electrodos aplican presión a las partes a
unir ANTES de que se aplique la corriente. Durante este intervalo
de tiempo se distribuye la presión en los materiales a soldar.
– Intervalo de soldadura: Intervalo de tiempo durante el que se aplica
la corriente de soldadura SIN eliminar la presión
– Intervalo de Sujeción: Intervalo de tiempo en que se conserva la
Fuerza sobre las piezas a Unir una vez concluida la aplicación de
corriente. Esta presión se requiere para garantizar una solidificación
apropiada de los puntos de soldadura
– Intervalo “Apagado”: Intervalo de tiempo que los electrodos NO
están en contacto con las piezas... Se aplica en soldaduras
repetitivas.

Funciones de la presión de
sujeción
• Establece el contacto entre las partes a soldar
• Reduce la resistencia de contacto inicial entre las interfaces de las
piezas y de las piezas con los electrodos
• Permite el uso de corrientes mas elevadas en el secundario del
transformador
• Reduce la porosidad y el agrietamiento interno del punto.
•Permite la solidificación de la pepita de soldadura
Un exceso de presión puede ser responsable de la identación del
electrodo en los metales de trabajo, desmejorando la apariencia del
producto final.
Durante la solidificación, es normal que se requiera elevar la presión a
niveles del doble o triple de la presión durante la soldadura. Esto se logra
mediante la utilización de máquinas multi fuerza. Depende del metal, y
de su espesor

Funciones de la corriente
•Calentamiento y fusión del material
•Forma de aplicación
– Un impulso (con o sin pendientes de
precalentamiento y post calentamiento)
– Múltiples impulsos (precalentamiento,
soldadura, temple-revenido, refinado;
múltiples pulsos de soldadura... Calentamiento
lento).

Funciones de los electrodos
• Conducen la corriente a la zona de soldadura y determinan la densidad
de corriente en ella
• Transmiten y determinan la presión en el área de soldadura
• Disipan calor de la zona de soldadura, evitando la fusión del electrodo
a la pieza de trabajo. Adicionalmente, contribuyen al balance de
energía en la soldadura
• Mantienen la alineación de las partes y frecuentemente sirven para
alinearlas.
• Una ventaja de que los electrodos sean mas blandos que las piezas a
soldar, es que la deformación en la interfaz electrodo-pieza es mayor,
reduciendo la magnitud de esta resistencia de contacto y favoreciendo
la localización del punto de soldadura en la interfaz metal-metal

Equipo para la soldadura por
rodillos

Definición y Equipo para la
soldadura por rodillos
Existen dos formas en que se puede efectuar la soldadura por
costura con rodillos:
Soldadura por puntos: Similar al anterior, pero los electrodos
son los rodillos
Por costura:
• Los rodillos giran a una velocidad consistente con el
trabajo (traccionan los metales a unir) y se interrumpe la
corriente
• El Avance de los rodillos se interrumpe para la aplicación
de corriente y la solidificación de las zona de fusión

Cuando se efectúa la soldadura por costura, se acostumbra
utilizar fuentes que interrumpan la corriente, pues esto
permite:
• Controlar el calor obtenido
• Solidificar el metal fundido a presión
• reducir deformación de los ensamblajes
• reducir defectos de soldadura
La única soldadura de costura donde no se requiere un
interruptor so las que se hacen a una velocidad tan alta
que la frecuencia del circuito eléctrico sirva como
interruptor.
En la soldadura de láminas de alto espesor, o donde se
requieran ciclos de calentamiento, la soldadura se efectúa

• Entre los ejemplos de piezas realizadas por
soldadura por rodillos se encuentran:
– Tanques de gasolina
– Silenciadores
– Recipientes herméticos

Equipo para la soldadura por
proyección

Soldadura por proyección
Es un proceso de soldadura por resistencia donde la
coalescencia se produce por el calentamiento obtenido de
la resistencia al flujo de corriente a través de partes sujetas
juntas bajo la presión de los electrodos. Las soldaduras
resultantes están localizadas en puntos predeterminados
por el diseño de las partes a ser soldadas. Esta localización
usualmente se logra a través de proyecciones,
intersecciones o relieves.

Funciones de las proyecciones:
– Pre establecer los puntos de contacto, presión y paso de corriente.
– En las proyecciones se desarrolla mayor cantidad de calor (aplicar
a mayor espesor, mayor conductividad)
– Se pueden utilizar electrodos mas grandes que apliquen mayores
presiones sin marcar las piezas
Este tipo de soldadura requiere menos corriente “por punto”
que la soldadura por puntos.

Ventajas:
– Balance de calor en soldaduras de combinaciones de
espesor o materiales
– Resultados mas uniformes en muchas aplicaciones
– Mayor producción (múltiples puntos simultáneos)
– Mayor vida de electrodos (en general son planos)
– Los puntos pueden distribuirse mas cercanos
– Agiliza el ensamblaje de partes
– Mejora apariencia final
– Permite unir piezas que no puedan ser soldadas por
puntos.
Ejemplos:
– Tuercas y tornillos sobre chapas delgadas
– Ensambles de Chapas Estampadas.

Requerimientos de las proyecciones en chapas de
metal:
– Debe ser lo suficientemente rígido para soportar el
intervalo de sujeción
– Debe poseer suficiente masa para fundir la otra pieza
antes de colapsar
– Debe colapsar sin salpicar metal entre las partes. La
separación entre las piezas soldadas debe ser mínima
– No pueden ser parcialmente cortada, pues pueden ser
débiles y fácilmente fracturables
– No debe distorsionar la pieza durante el formado

Aspectos Gerenciales de la
Soldadura

Defectos en uniones soldadas
• Clasificación de defectos en Uniones
Soldadas:
– Dimensionales:
– Microestructurales
– Propiedades defectuosas

Discrepancias dimensionales
Se considera una discrepancia dimensional,
cuando el ensamble soldado o la junta
soldada posee dimensiones diferentes a las
especificadas en los planos. Cuando estos
defectos ocurren, deben ser reparados

• Distorsión: las piezas
se deforman como
consecuencia de los
esfuerzos residuales
del proceso de
soldadura.
Puede corregirse
utilizando Soportes
apropiados, pre
formado o con una
secuencia de soldadura
diferente. Depende del
espesor a soldar.

• Preparación
incorrecta de junta:
Ocurre cuando el
borde no es preparado
según las
especificaciones del
procedimiento de
soldadura.
Cuando la preparación
no es acorde al espesor
del material a soldar se
incrementa la
tendencia a formar
discontinuidades
estructurales

• Desalineación: Es la
distancia entre los
centros de dos piezas
soldadas a tope.

• Tamaño del cordón:
El tamaño del cordón
de soldadura es
diferente al
especificado.
• En las soldaduras de
filete, se mide como el
cateto del triángulo
isósceles más grande
que puede inscribirse
en el cordón.
• En las juntas de
penetración, se mide
como la profundidad
del chaflán más la
penetración de la raiz.
L

• Perfil del cordón:
La geometría del
cordón es
inaceptable

Discontinuidades
Microestructurales
• Son todas las discontinuidades en la matriz
del cordón de soldadura. Afectan
sensiblemente el desempeño de la junta
sometida a cargas externas.

Discontinuidades
Microestructurales
• Porosidad: Son burbujas de gas o cavidades sin
material sólido en la estructura del cordón de
soldadura. Se forman al reducirse la solubilidad de
los gases en el metal líquido durante la
solidificación

Discontinuidades
Microestructurales
• Grietas: Son fracturas
del material debido a
los esfuerzos.
• En Caliente: Ocurre a elevadas
temperaturas al concluir la
solidificación, debido a los
esfuerzos por enfriamiento y
cambio de volumen. Es
intergranular y constituye la
gran mayoría de las grietas en la
soldadura. Puede ocurrir tanto en
los metales base como en el
cordón de soldadura
• En frío: Ocurre frecuentemente
en los aceros cuando estos llegan
a temperatura ambiente. Es una
Talón
Longitudinal
Transversal
Bajo el cordón

Discontinuidades
Microestructurales
• Inclusiones no metálicas: son todos los óxidos y
sólidos no metálicos mezclados con el cordón de
soldadura o entre el cordón y el metal base.
• Inclusiones de tungsteno: Son partículas de
tungsteno transmitida al material durante el
proceso TIG por contacto entre el electrodo y la
poza de fusión

Discontinuidades
Microestructurales
• Fusión incompleta: Es cuando el proceso no
logra fundir capas adyacentes de metal soldado
(cordón) o capas adyacentes entre el metal base y
el metal soldado.

Propiedades Defectuosas
• Son todas aquellas juntas en las cuales el
metal base o el cordón de soldadura no
cumple con las propiedades químicas o
mecánicas especificadas.
– Resistencia a tracción
– Resistencia a impacto
– Composición química
– Resistencia a corrosión
– etc.

Metodos de Inspección de
uniones soldadas
• Métodos de Inspección:
– Visuales
– Ultrasonido
– Rayos X

Técnicas de Inspección Visual
• Es uno de los métodos de inspección mas
utilizados por su bajo costo, rapidez y facilidad de
aplicación. En soldaduras no críticas, es casi el
único utilizado.
• Permite la detección de discrepancias
dimensionales y de algunos defectos superficiales
• La Inspección visual básica se hace midiendo la
dimensiones y alineación de la piezas y su
preparación antes, durante y despues del proceso
de soldadura.

Técnicas de Inspección Visual
• Líquidos penetrantes: Este ensayo no
destructivo se utiliza para localizar
pequeñas discontinuidades que se extiendan
hasta la superficie del metal.
• Principio: Se aplica un líquido penetrante,
se le deja penetrar, se limpia el exceso de
penetrante y se utiliza un revelador que
hace que el defecto sea apreciable a simple
vista.

Detección por ultrasonido:
• Descripción: esta técnica utiliza ondas sonoras de
alta frecuencia para detectar, ubicar y ayudar a
medir discontinuidades en una soldadura.
• Principio de detección: al aplicar una onda al
material a inspeccionar la onda se transmitirá a
través del material atenuandose paulatinamente.
Sin embargo, si existe un cambio o una interfaz en
el interior del medio, ocurrirá una reflexión de la
onda, que será captada por los transductores
indicando la existencia y ubicación del defecto.

• Detección de Defectos: Se considera que se
encuentra un defecto cuando el transductor recibe
la reflexión de una onda no esperada.
• Ubicación del defecto: La distancia desde la
superficie es indicada por el transductor, basado
en: dirección de la onda, tiempo entre la emisión y
la recepción de la respuesta.

• Evaluación del defecto: Dependiendo de las
exigencias de la junta en estudio, se puede requerir
la aplicación de otros método de inspección, tanto
no destructivo (Rx) como destructivos para
determinar el tipo de defecto y si puede ser
aceptado o no (ejemplo: algunas veces la
porosidad es permisible. En ningún caso las
fracturas son aceptadas). Antes de efectuar un
ensayo destructivo, se debe determinar la
magnitud (extensión) del defecto, lo cual puede
hacerse con esta técnica.

• Defectos detectados por ultrasonido
– Interfaz metal – metal
– Inclusiones no metálicas
– Interfaz metal - gas

Inspección por radiografías
• Principio: La técnica utiliza Radiaciones de
ondacorta: Rx o R gamma para penetrar un
material opaco a la luz común y registrar en una
pantalla el espectro que logra atravesar el medio
• Aplicación: Esta técnica permite mostrar la
presencia y naturaleza de las discontinuidades en
el interior de las uniones soldadas.
• Las porosidades, grietas e inclusiones, cambian la
atenuación de la onda en el material, reflejandose
en la película utilizada para reflejar el interior del
medio.

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