SOLDADURA

INTRODUCCIÓN

La soldadura representa una herramienta poderosa en el diseño y la construcción civil dadas las ventajas que presenta desde el punto de vista técnico y económico con respecto a otros medios de unión. Muchas de las edificaciones modernas se fundamentan en estructuras metálicas y barras de acero de refuerzo que son unidas por medio de soldadura. Inexplicablemente, la formación del ingeniero civil en nuestro país presenta un vacío con respecto al tema. Por estas razones se ha estructurado un manual que sirva de guía práctico-teórica para el ingeniero civil que se vea en la necesidad de incursionar en el campo de la inspección de soldadura. Sin embargo, el presente manual no solamente contiene información referente a la inspección, sino también al diseño y al cálculo de costos.

La enseñanza del control de calidad de la soldadura debe hacerse apoyando las ideas y conceptos en fotografías y figuras para acelerar y facilitar su comprensión. Para realizar la inspección de soldaduras es necesario un cierto nivel de conocimientos técnicos relacionados a los procesos de soldadura, métodos de ensayos destructivos y no destructivos, discontinuidades presentes, los criterios que permiten aceptar o rechazar un trabajo de soldadura, normas de seguridad industrial, etc. Todos estos conceptos se encuentran ampliamente desarrollados en el manual.

El inspector de soldadura debe tener conciencia de la responsabilidad que implica su trabajo. La rectitud e integridad, además de sus conocimientos, permitirán que las estructuras soldadas sean confiables y duraderas. La inspección defectuosa da paso a soldaduras de mala calidad que ponen en riesgo la vida del soldador, el inspector, el personal que trabaja en los alrededores y los usuarios finales así como también la inversión realizada.

Es necesario comprender que la inspección efectiva de soldadura involucra mucho más que simplemente observar soldaduras terminadas. El inspector está en la obligación de revisar la preparación de la junta, los materiales a soldar, velar por el cumplimiento de las normas de seguridad industrial y por el buen funcionamiento de los equipos, revisar los documentos de certificación de los soldadores, diseñar los planes de inspección, etc. Además el inspector debe actuar como comunicador hacia niveles inferiores o superiores de autoridad: debe presentar resultados a sus superiores y asignar tareas y guiar a sus subalternos.

La inspección de soldadura no es un trabajo fácil, sin embargo reviste una importancia enorme en el control de la calidad de las obras y en la seguridad de las personas.

SOLDADURA ELECTRICA AL ARCO PROCESO SMAW (MANUAL):

LA SOLDADURA MANUAL CON ARCO ELÉCTRICO

es un sistema que utiliza una fuente de calor (arco eléctrico) y un medio gaseoso generado por la combustión del revestimiento de electrodo, mediante el cual es posible la fusión del metal y la pieza.

LA SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO

de metal protegido (shielded metal arc welding, SMAW), mejor conocida como soldadura por arco con electrodos revestidos, es un proceso de soldadura por arco eléctrico en el que se logra la coalescencia de metales por medio del calor de un arco eléctrico que se establece entre la punta de un electrodo revestido y la superficie de trabajo y sin la aplicación de presión.

El arco eléctrico produce el calor suficiente para derretir el metal base, el metal de aporte y el revestimiento del electrodo. Para lograr la unión es necesario desplazar el arco a lo largo de la junta. En la figura 1.11 se observa el circuito eléctrico básico del proceso. Puede observarse la fuente de potencia eléctrica, los cables conductores o cables de soldadura, el porta electrodos, el electrodo, y la pieza de trabajo. El arco eléctrico se inicia tocando momentáneamente el metal base con el electrodo. La corriente eléctrica pasa entonces por el circuito cerrado debido a la diferencia de potencial establecida por la fuente de potencia.

stablece entre la punta de un electrodo revestido y la superficie de trabajo y sin la aplicación de presión.

El arco eléctrico produce el calor suficiente para derretir el metal base, el metal de aporte y el revestimiento del electrodo. Para lograr la unión es necesario desplazar el arco a lo largo de la junta. En la figura 1.11 se observa el circuito eléctrico básico del proceso. Puede observarse la fuente de potencia eléctrica, los cables conductores o cables de soldadura, el porta electrodos, el electrodo, y la pieza de trabajo. El arco eléctrico se inicia tocando momentáneamente el metal base con el electrodo. La corriente eléctrica pasa entonces por el circuito cerrado debido a la diferencia de potencial establecida por la fuente de potencia.

FIG.1.11

La corriente al pasar del electrodo al metal base, funde a ambos para formar el charco de soldadura. También se funde el revestimiento del electrodo, separándose el gas de protección y la escoria. El gas protege las gotas de metal de aporte; la escoria, el metal fundido. La escoria tiene la función de regular la velocidad de enfriamiento del metal fundido y la uniformidad dimensional del cordón. La figura 1.12 muestra la interacción de los elementos anteriormente citados.

FIG. 1.12

El proceso SMAW puede servir para unir la mayor parte de los metales y aleaciones comunes. La lista incluye los aceros al carbono, de baja aleación, los inoxidables y el hierro colado, así como el cobre, níquel, aluminio y sus aleaciones. También se usa para unir una amplia gama de materiales disímiles. No puede usarse en los metales reactivos (titanio y zirconio) y refractarios (Cobalto, Tantanio, Molibdeno), además por las altas temperaturas alcanzadas por el arco (5500 grados centígrados) no puede usarse en materiales con bajo punto de fusión (plomo y estaño). La mayor parte de las aplicaciones de este proceso implican espesores de 3mm a 38mm (1/8 a 1.5 pulg.) Aunque es posible realizar soldaduras de hasta 10 pulg. o más.

Variables del proceso SMAW

Entre las variables que intervienen en el proceso se encuentran: corriente de soldadura, voltaje de soldadura, velocidad de recorrido, longitud del arco, orientación del electrodo, etc.

Corriente

El proceso SMAW puede ser usado con corriente alterna o corriente continua. La corriente alterna ofrece dos ventajas que no tiene la continua. Una es la ausencia de soplo magnético del arco eléctrico y la otra es el precio de la fuente de potencia. Al no haber soplo magnético del arco, es posible usar electrodos más grandes y corriente de soldadura más elevadas, lo que aumenta la tasa de deposición de material. La corriente continua siempre produce un arco más estable y una transferencia de metal más uniforme que la corriente alterna. La corriente continua es ideal para soldar secciones delgadas y para posiciones vertical y sobre cabeza. El soplo magnético del arco puede ser un problema al soldar metales magnéticos (hierro y níquel).

La cc (corriente continua) tiene a su vez dos variantes: si el electrodo ostenta la polaridad negativa, se trabaja con polaridad directa; en caso contrario, con polaridad inversa. La corriente eléctrica y el voltaje a aplicar se especifican en el empaque de los electrodos. El rango de corriente oscila entre 20 y 550 A y el de voltaje entre 16 a 40 voltios.

Longitud de arco y voltaje

El voltaje y la corriente varían de acuerdo a la longitud del arco. En tanto aumente la longitud del arco, disminuye la corriente y aumenta el voltaje de soldadura. El soldador debe tratar de mantener la longitud del arco en un rango de variación pequeño con el fin de garantizar que el trabajo está siendo realizado con el voltaje y la corriente correctos.

La longitud de arco correcta varía con la clasificación del electrodo, su diámetro y la composición de su cobertura; asimismo varía con el amperaje y la posición de la soldadura. La longitud del arco aumenta al incrementarse el diámetro del electrodo y el amperaje. Por regla general, la longitud del arco no debe exceder el diámetro del alambre del núcleo del electrodo, aunque suele ser más corta en el caso de electrodos con cobertura gruesa, como los de hierro en polvo. Si el arco es demasiado corto puede ser irregular y entrar en corto circuito durante la transferencia de metal. Por otro lado, si es demasiado largo, carecerá de dirección e intensidad, y dispersará el metal fundido (salpicaduras) que viaja desde el electrodo hasta el charco de metal fundido. Por estas razones es necesario que la fuente de potencia eléctrica para proceso SMAW tenga una curva Volt-Ampere bastante inclinada .

La inclinación del electrodo con respecto a la junta es importante para la calidad de la soldadura. Una inclinación incorrecta puede causar porosidades, socavación e inclusiones de escoria. Se emplea el ángulo de desplazamiento y el ángulo de trabajo para definir la inclinación del electrodo.

Ángulo de desplazamiento

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