La soldadura por arco es un proceso para unir piezas de metal. En este proceso, la alta temperatura producida por un arco eléctrico cerca de la superficie del metal hace que el metal de las piezas que se unen se derrita y, al enfriarse, se fusionen. Este curso analiza los tipos más comunes de soldadura por arco, incluida la soldadura por arco de metal blindado, la soldadura por arco de metal con gas y la soldadura por arco de tungsteno con gas. Este curso también ilustra cada tipo y describe las variables y el equipo utilizado en cada tipo.
En consecuencia, todos los procesos de soldadura por arco, soldadura por gas, soldadura por resistencia y soldadura por haz de energía intensa caen dentro del alcance de la soldadura por fusión. En la soldadura por arco, se constituye un arco eléctrico entre un electrodo puntiagudo y los metales base conductores. Este arco es la principal fuente de calor para fundir superficies de contacto y metales de relleno. Existen bastantes procesos de este tipo; todos siguen el mismo principio básico, pero varían sustancialmente con respecto al procedimiento, los beneficios, las limitaciones y las áreas de aplicación factibles. La soldadura por arco metálico protegido (SMAW), la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) y la soldadura por arco con gas tungsteno (GTAW) son tres de estos procesos de soldadura por arco; cada uno de ellos ofrece ciertas ventajas sobre otros. Las diferencias entre los procesos de soldadura SMAW, GMAW y GTAW se analizan a continuación.
Electrodo consumible y no consumible: El electrodo es parte integral de cada proceso de soldadura por arco para establecer y mantener el arco eléctrico. Dichos electrodos pueden ser de dos tipos: consumibles y no consumibles. Un electrodo consumible se derrite durante la soldadura debido al calentamiento del arco y posteriormente se deposita en el cordón de soldadura que finalmente se convierte en una parte integral de la unión. Al contrario, un electrodo no consumible no se funde durante la soldadura y permanece intacto. Un proceso de soldadura por arco particular utiliza solo un tipo. Con respecto a la naturaleza consumible y no consumible del electrodo, a continuación se enumera la comparación entre los procesos de soldadura SMAW, GMAW y GTAW.
SMAW: electrodo consumible.
GMAW: electrodo consumible.
GTAW: electrodo no consumible.
Aplicación del metal de aportación: se requiere el suministro de metal de aportación para rellenar el hueco de la raíz. Cuando el espacio de la raíz es sustancialmente mayor (> 2 mm) y / o el borde está preparado, se debe aplicar relleno. Con el electrodo consumible, el propio electrodo se funde y se deposita en el cordón de soldadura. Por lo tanto, no es necesario suministrar ningún relleno adicional. Dicho electrodo se comporta como relleno y la velocidad de alimentación del electrodo se puede controlar para manipular la velocidad de deposición del relleno. Por el contrario, el electrodo no consumible no suministra relleno en el cordón de soldadura. Por lo tanto, si se requiere relleno, debe suministrarse por separado.
SMAW: no se requiere relleno adicional. El electrodo actúa como relleno.
GMAW: no se requiere relleno adicional. El electrodo actúa como relleno.
GTAW: el electrodo no es consumible. Por lo tanto, se suministra relleno adicional en forma de varilla de pequeño diámetro, solo cuando se requiere, alimentándolo constantemente por debajo de la columna de arco.
Naturaleza continua del electrodo / relleno: el material de relleno, ya sea en forma de electrodo o uno separado, se derrite continuamente y se deposita en el cordón de soldadura. Por lo tanto, su longitud se acorta gradualmente con el tiempo de soldadura. Si esta longitud de relleno es corta, entonces debe ser reemplazada con frecuencia por una nueva. Esto reduce la tasa de producción e interrumpe el proceso. Por otro lado, se puede alimentar continuamente un relleno largo a la zona de soldadura durante más tiempo sin ninguna interrupción. Tal método es productivo pero requiere el almacenamiento a granel de una carga costosa.
SMAW: relleno con electrodo tiene la forma de una varilla recta de diámetro pequeño de 2 a 3 pies de largo. Por lo tanto, requiere cambios e interrupciones frecuentes del proceso.
GMAW: relleno con electrodo tiene la forma de alambre de diámetro pequeño que se enrolla en una piscina de alambre. En ese grupo se almacena un electrodo de alambre bastante largo y, por lo tanto, la soldadura se puede realizar de forma continua durante más tiempo sin paradas intermedias para el cambio de electrodo. Este electrodo se alimenta de forma continua mediante dispositivos mecanizados.
GTAW: el electrodo no es consumible. El relleno adicional generalmente viene en forma de varilla corta de diámetro pequeño y, por lo tanto, requiere paradas frecuentes para cambiar el relleno. Sin embargo, la soldadura se puede realizar de forma continua si no se utiliza relleno.
Modo de soldadura preferible: La soldadura por arco se puede realizar en tres modos diferentes. Como se mencionó anteriormente, no es necesario suministrar relleno cuando el espacio de la raíz es muy pequeño o los materiales de base son delgados. Cuando la soldadura se realiza sin aplicar ningún relleno, se denomina modo autógeno. Sin embargo, si se aplica relleno y la composición metalúrgica del relleno es similar a la del componente original, entonces se denomina modo homogéneo. Si la composición metalúrgica del relleno difiere sustancialmente de la del componente original, se denomina modo heterogéneo. Los diferentes procesos de soldadura son adecuados para diferentes modos.
SMAW: el relleno es inherente a este proceso debido al electrodo consumible. Entonces el modo autógeno no es posible. Es adecuado para soldaduras principalmente homogéneas.
GMAW: similar al SMAW, el relleno es inherente a este proceso debido al electrodo consumible. Entonces el modo autógeno no es posible. Es apto para soldaduras homogéneas y heterogéneas.
GTAW: el electrodo no es consumible. De modo que el modo autógeno es factible; de hecho, la soldadura TIG es adecuada solo para este modo. Sin embargo, también se puede aplicar para soldaduras homogéneas y heterogéneas utilizando un conjunto óptimo de parámetros de proceso.
Material del electrodo: El material del electrodo de cada proceso de soldadura por arco debe poseer pocas características básicas como buena conductividad eléctrica, buena emisividad de electrones, punto de fusión deseado, etc. Vale la pena mencionar que el metal de aportación debe ser compatible con el metal base, de lo contrario no se mezclarán correctamente. Soldadura defectuosa principal. Por lo tanto, con el electrodo consumible, el material del electrodo debe elegirse en función de la compatibilidad con el metal base. Con electrodo no consumible, el material de relleno debe elegirse en función de la compatibilidad con el metal base, mientras que el electrodo debe estar hecho de dicho material con alto punto de fusión.
SMAW: el electrodo está hecho principalmente de materiales ferrosos. Tiene poca variedad en términos de material de electrodo. Por lo tanto, solo es adecuado para la unión homogénea de componentes ferrosos.
GMAW: hay una amplia variedad de materiales de electrodos disponibles en el mercado. Aunque la mayoría de los electrodos son ferrosos, su composición metalúrgica se puede variar para aprovechar el resultado deseado.
GTAW: este electrodo está hecho únicamente de tungsteno. Esto es independiente del metal base o del metal de aportación, ya que el electrodo no es consumible. El tungsteno tiene el punto de fusión más alto (3422 ° C). También se pueden manipular otras propiedades deseadas agregando elementos de aleación en pequeñas proporciones. Por ejemplo, se añaden tungsteno con tungsteno, óxido de lantano, óxido de cerio, óxido de lantano, etc. para mejorar diversas características de soldadura como la emisividad de electrones, la erosión del electrodo, etc.
Electrodo revestido o desnudo: El electrodo puede revestirse para protegerlo de la oxidación o la contaminación atmosférica. Además de la protección contra la oxidación, el recubrimiento también proporciona otras ventajas como suministrar gas protector, reducir las salpicaduras, estabilizar el arco, inducir elementos químicos en el cordón de soldadura, etc. Sin embargo, un electrodo recubierto es costoso y propenso a dañarse con el tiempo. Los diferentes procesos utilizan diferentes tipos de revestimiento, cada uno con la función deseada.
SMAW: utiliza un electrodo recubierto de fundente grueso. Además de proteger el electrodo, este fundente suministra gas protector.
GMAW: no hay recubrimiento de fundente disponible en el electrodo. Sin embargo, se aplica una fina capa de material estable para proteger el material del electrodo de la oxidación.
GTAW: utiliza electrodo de tungsteno desnudo. No se aplica recubrimiento sobre el electrodo.
Suministro de gas protector: El gas protector se suministra en soldadura por arco para dispensar el oxígeno de la zona de soldadura y crear una envoltura de gases inertes que rodean el cordón de soldadura. Su función principal es proteger el cordón de soldadura caliente de la oxidación. Dicho gas protector se puede suministrar directamente desde un cilindro de gas o indirectamente desintegrando otros elementos químicos durante la soldadura.
SMAW: el revestimiento de fundente del electrodo se desintegra durante la soldadura y produce gas protector. No se aplica ningún gas protector por separado.
GMAW: el gas protector (inerte o activo) se suministra desde el cilindro de gas.
GTAW: el gas protector inerte se suministra desde el cilindro de gas.
Problema de salpicaduras: Las salpicaduras son pequeñas gotas de metal de filtro fundido que se producen debido a la dispersión del arco y salen de la zona de soldadura. Esta salpicadura provoca la pérdida de metal de relleno y, por lo tanto, una tasa de deposición de relleno no uniforme que en ocasiones conduce a varios defectos de soldadura, incluido el refuerzo negativo y la inexactitud dimensional. También dificulta la apariencia y requiere esmerilado después de la soldadura para su eliminación.
SMAW: produce salpicaduras excesivas incluso con un conjunto óptimo de parámetros de proceso.
GMAW: también produce salpicaduras; sin embargo, se puede reducir utilizando un conjunto óptimo de parámetros de proceso.
GTAW: casi no tiene salpicaduras.
Manual y automatización: La soldadura por arco metálico blindado se realiza de forma manual, por lo que también se denomina soldadura manual por arco metálico (MMAW). La soldadura por arco metálico con gas se puede automatizar fácilmente cuando el alambre del electrodo se alimenta continuamente desde el carrete utilizando una disposición mecanizada y al mismo tiempo la antorcha es movida por otro vehículo automático. La soldadura por arco de tungsteno con gas se realiza comúnmente de forma manual; sin embargo, también se puede automatizar, especialmente el movimiento de la antorcha. Un proceso automatizado es rápido y más productivo; pero el proceso manual es más flexible y virtualmente no posee restricciones de ubicación para su aplicación.
Problemas de productividad y calidad: SMAW no ofrece juntas de buena calidad. Por lo tanto, se lleva a cabo principalmente para los requisitos domésticos e industriales en general. El cambio frecuente de electrodos provoca la interrupción del proceso y, por lo tanto, no es adecuado para requisitos de soldadura más prolongados. GMAW es altamente productivo y se puede realizar de forma continua durante un período prolongado. Se puede automatizar fácilmente. Su tasa de deposición de volumen también es muy alta. Por lo tanto, es adecuado donde existe un amplio espacio de raíz, los bordes se preparan en forma de U o V, requisitos de unión más largos o incluso para revestimientos. Aunque es menos propenso a defectos, su calidad de unión no es muy buena. Las salpicaduras también dificultan la apariencia del cordón de soldadura. En términos de calidad, GTAW es el mejor entre los tres. Proporciona una articulación superior con una apariencia espléndida. Es menos propenso a defectos, pero la tasa de deposición o tasa de soldadura es comparativamente baja.
En este artículo se presenta una comparación científica entre la soldadura por arco metálico protegido (SMAW), la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) y la soldadura por arco con gas tungsteno (GTAW). El autor también sugiere que revise las siguientes referencias para comprender mejor el tema.
Manual de soldadura por arco metálico con gas por WH Minnick (2007, Goodheart Willcox).
Soldadura básica TIG y MIG (GTAW y GMAW) por IH Griffin, EM Roden y CW Briggs ( 3ª edición, Delmar Cengage Learning).
Soldadura por arco metálico blindado por WL Ballis (2011, Xulon Press).
Fuente: differencebox