Oficios Técnicos

www.sapiensman.com/tecnoficio


Información para el estudiante y el trabajador de oficios técnicos. 

 

 


Búsqueda personalizada

Premisas generales sobre soldadura. Soldadura oxiacetilénica


Soldadura eléctrica por arco

1. Generalidades

La soldadura es cualquier proceso de unión de metales, en el que la coalescencia se produce calentando el metal a temperaturas adecuadas, con o sin la aplicación de presión y con o sin el uso de metales de relleno.

La soldadura de los metales puede obtenerse eléctricamente, de dos maneras: por resistencia, y por arco voltaico.

Ver también:   Soldadura eléctrica. Términos usuales.

La primera se basa en el hecho de que toda sustancia -especialmente, los metales- ofrecen una determinada resistencia al paso de la corriente eléctrica, que así se trasforma en calor.

Cuanto más grande es la resistencia, opuesta por los metales, y mayor la cantidad de corriente que circula a través de ellos, tanto más pronto se eleva la temperatura del cuerpo.

En este caso, la soldadura eléctrica no es sino un corto circuito que se establece entre las piezas que se han de soldar, previamente conectadas a los polos de la corriente eléctrica.

Los bordes de dichas piezas alcanzarán rápidamente el punto de fusión, bastando sólo presionarlas, para que queden soldadas.

Figura: La soldadura por arco siempre estará con nosotros, como el mejor método de soldadura para unir pesadas planchas para trabajos comerciales, de granja e industriales. El soldador requiere considerable protección de las salpicaduras y la radiación, usualmente usando pesada vestimenta protectora de cuero.

La corriente necesaria para efectuar esta clase de soldadura, debe ser de baja tensión (voltaje) y de gran intensidad (amperaje).

La soldadura eléctrica por arco se basa en el principio siguiente: Si se corta un conductor eléctrico en un punto cualquiera del circuito, al acercarlo de nuevo se produce entre ambos extremos  un arco luminoso, que engendra intensos efectos caloríficos (3.000ºC) , acompañados de una disgregación de moléculas del conductor positivo; moléculas que se depositan en d conductor negativo.

Otra forma de explicar principio de la soldadura por arco es colocar un cable de tierra a la pieza de trabajo, ajustar la máquina para el amperaje correcto basándose en el espesor del material, coloque un electrodo consumible (varilla de soldadura) en el soporte del electrodo, y con su máscara protectora hacia abajo golpee el electrodo contra la pieza de trabajo para iniciar la circulación de corriente, se produce el arco, que produce calor intenso y  luz y suelda sus partes entre sí. Al soldar materiales de mayor espesor se requiere mas calor en la forma de mayor amperaje de la máquina. Las máquinas básicas de arco de interés para usted tienen un rango de amperaje de 40-225 amperios.

El proceso de arco se adapta mejor a los materiales gruesos, usted probablemente nunca usará su máquina en los ajustes mas altos. Aún cuando se sueldan materiales de gran espesor ( los que mas probablemente nunca encontrará en su taller), o cuando se reparan grandes fundiciones metálicas, la costura no se completa totalmente en una pasada, la misma requiere varias pasadas de cordones de soldadura para unir totalmente las partes.

De la misma manera, usted probablemente nunca usará su soldadora de AC (corriente alterna) en los ajustes mas bajos. Para materiales de espesores menores a 3 mm, existen otros procesos mas adecuados, como la soldadura a gas, arco de helio o soldadura MIG. La mayor parte de la soldadura básica llevada a cabo con soldadoras de corriente alterna es hecha en los 90-125 amperios sobre materiales de 3 mm a 9,5 mm,  y a veces 12,5 mm.

Las piezas que deben soldarse, conectadas en el circuito eléctrico, constituyen el conductor o electrodo positivo, mientras que el electrodo negativo se halla formado por el metal de aporte, o viceversa.

La corriente eléctrica empleada puede ser alterna o continua.

A pesar de que la soldadura por resistencia es más rápida y económica, y no da lugar a eventuales oxidaciones e inclusiones de escoria en la masa de soldadura; al presente, en la reparación y construcción de piezas mecánicas, es más empleado el método de soldadura por arco, que ha alcanzado gran desarrollo, gracias a la universalidad de su aplicación y a los buenos resultados obtenidos.

2. Aparatos o equipos electrógenos para la soldadura eléctrica

No es posible conectar un circuito de soldadura de arco directamente sobre los cables de la línea, por la inestabilidad de los factores de la corriente, por lo cual hay que interponer, entre ésta y el arco, un aparato estabilizador, que generalmente está constituido por un trasformador estático y un reóstato regulador.

La figura 35 ilustra el principio del trasformador para corriente alterna. Los dos terminales A y B, que están conectados con la línea de 120, 220 o 380 voltios, se arrollan sobre un núcleo de hierro dulce, y constituyen el primario del trasformador.

En el secundario, constituido por un hilo muy grueso y arrollado sobre otro núcleo de hierro dulce -o bien, sobre el primero-, queda inducida la corriente, que es la utilizada para la soldadura.

En el primario se inserta el reóstato, que, según la posición de sus contactos, proporciona una corriente variable entre 20 y 50 voltios, y 75 y 120 amperios, según el espesor de las piezas que deban soldarse.

Como se observa, el equipo de soldadura funciona con bajo voltaje, para que el trabajo con el arco eléctrico no sea peligroso para el operario.

Para soldar con corriente continua, se emplea generalmente un equipo rotativo con un generador de la misma corriente, o un convertidor rotativo, constituido por un motor asíncrono  trifásico (La voz asíncrono es sinónima de asincrónico, y ambas se refieren a un motor que no gira en sincronismo con el campo magnético producido por la corriente alterna polifásica de alimentación), una dínamo y un regulador de corriente (Fig. 36).

Figura 35. - Esquema de un transformador para soldadura eléctrica.

Figura 36. - Esquema de un equipo para soldar con corriente continua.

Figura 36a - La distribución del circuito de la soldadora eléctrica es la simplicidad misma. La varilla ( también llamada electrodo) es a la vez la fuente del arco y del gas protector, producido a medida que la varilla funde su fundente o resina.

Si no existe fuerza motriz o corriente eléctrica, se emplea un equipo electrógeno móvil o fijo, formado por un motor de explosión o de tipo Diesel, de 10 a 15 HP de fuerza, que al poner en movimiento una dínamo, generará la corriente necesaria.

Los equipos deben ser instalados y manipulados correctamente, y de acuerdo con las instrucciones de los fabricantes.

Lo que a usted le interesará en una máquina de arco, no es el amperaje mas alto que ofrece, sino su ciclo de trabajo en los rangos de 90-125 amperios que usará mas frecuentemente. Todas las máquinas soldadoras eléctricas tienen un régimen de ciclo de trabajo, que se refiere a cuánto tiempo pueden soldar a una salida específica si que se produzca sobrecalentamiento. El ciclo de trabajo es descripto como un porcentaje. Si una máquina tiene un ciclo de trabajo de 100%, esto significa que la misma puede ser operada virtualmente todo el día, excepto que se la pare para el cambio de electrodos.  El porcentaje está realmente basado en un período de diez minutos como prueba, significando que si el ciclo de trabajo es de 50%,  la máquina podría ser usada por cinco de los diez minutos. Usted podría soldar sin parar por cinco minutos y luego “descansar” la máquina por cinco antes de comenzar nuevamente.

El régimen de ciclo de trabajo confunde a la mayoría de los compradores que se inician en la soldadura, debido a que diferentes compañías publican sus regímenes para diferentes ajustes de amperaje. Cuanto mayor es el amperaje con el que va trabajar ( para materiales mas gruesos), menor será el ciclo de trabajo. Obviamente, la máquina se recalentará mas rápidamente en los amperajes mas altos. En cada rango de amperaje de máquina, existe probablemente un punto donde el ciclo de trabajo es de 100%. Una máquina específica puede tener un ciclo de trabajo del 50% en su ajuste mas alto, aún teniendo un régimen de 100% en los ajustes de medio rango que usted usará mas.  Es importante cuando se va a comprar una soldadora averiguar cuáles son los regímenes para el rango mas alto y en el medio rango. En máquinas profesionales mas grandes diseñadas para talleres de soldadura y trabajos en líneas de producción, el ciclo de trabajo debe ser cercano al 100% en cualquier situación, y por lo tanto estas máquinas deben ser construidas con componentes mucho mas caros y reserva de capacidad.

¿Corriente alterna, corriente continua o ambas?. La mayoría de las máquinas básicas en la soldadura con electrodo son alimentadas a corriente alterna o CA (AC en Inglés), . Para aquellos lectores que consideran al suministro de electricidad como un elemento dado por hecho, y que no va a faltar, corriente alterna se refiere a la que está disponible en nuestras cases, negocios y líneas de alimentación. La designación CC, (DC en Inglés) se refiere a corriente continua o, para la cual el uso diario mas común es el de 12 voltios en nuestros autos. Cuando la electricidad fue usada por primera vez en los 1890s, Thomas Edison, a pesar de todo su genio en otras consideraciones científicas, era insistente en que la corriente continua fuera el estándar en la iluminación casera y en cualquier otro uso. Desafortunadamente, la corriente continua carece de practicidad para ser enviada a largas distancias a través de cables, y con corriente continua, cada vecindario debería disponer de su propia planta generadora de electricidad. El brillante Nikola Tesla ( el verdadero inventor de la radio y de muchos otros dispositivos) desarrolló el sistema de corriente alterna y le dio la licencia a Westinghouse, que se volvió luego un gran corporación cuando la corriente alterna fue aceptada como el estándar mundial (la corriente alterna podía ser enviada a cientos de kilómetros a lo largo de las líneas de potencia).

  • -

La soldadora de corriente alterna es muy buena en producir menor salpicadura de soldadura, en soldar planchas pesadas con largos electrodos, requiere menos electricidad para funcionar y usualmente tiene menores costos de mantenimiento que las máquinas mas grandes. Las mismas toman la corriente alterna estándar de línea, que está a alto voltaje y baja corriente y la reducen a través de un transformador a un bajo voltaje y elevado amperaje para la soldadura. El único inconveniente para las soldadoras de corriente alterna es que el continuo cambio de polaridad puede producir pequeñas inconsistencias en el cordón de soldadura, imperfecciones que usted y yo nunca notaríamos, pero algo que sería crítico en una línea de cañería de petróleo, en la estructura de un elevado edificio o en un reactor nuclear. Por esta razón, la mayoría de los soldadores profesionales usan las soldadoras a corriente continua, que producen una soldadura mas pareja, un arco mas estable y disponen de una amplia selección de electrodos especiales para el soldador profesional de corriente continua. La máquinas soldadoras de sólo corriente alterna son generalmente usadas estrictamente para unir metales ferrosos, pero las máquinas de corriente continua pueden además ser usadas para acero inoxidable y para cementación de partes industriales. Adicionalmente a los dos tipos específicos de corrientes para soldadoras de arco, existen máquinas combinadas (CA/CC o AC/DC), que usualmente tienen un rectificador agregado a la máquina de corriente alterna básica.

3. Accesorios del equipo para la soldadura eléctrica.

Un equipo de soldadura eléctrica se compone del cuadro de manodo de la corriente eléctrica, con sus respectivos voltímetro y amperímetro; el trasformador regulable y el primario, del cual parten dos cables.

El primer cable negativo, va conectado a la pieza portaelectrodo, y el segundo, positivo, al banco de trabajo, que es generalmente una plancha de fundición sobre caballete de hierro.

Forman parte del equipo de soldadura, los elementos ilustrados en la figura 37, y que se mencionan inmediatamente:

Figura 37.  Equipo trranformador portátil,  con accesorios para soldadura por arco.

  1. La careta o pantalla, con vidrio de color;
  2. El delantal de cuero, o confeccionado con fibra de amianto;
  3. Los guantes, también de cuero;
  4. Un cepillo de alambre de acero;
  5. Un buril y un martillo especiales, para eliminar las escorias;
  6. Las tenazas, etc.

La sección de soldadura eléctrica debe estar provista de cortinas, y los operarios deben vestir un traje especial. A falta de éste, se utilizara el delantal mencionado más arriba, o un mandil semejante, para protegerse de los rayos ultravioletas, que en gran cantidad produce la soldadura eléctrica, y pueden afectar gravemente el organismo del operario.

Al estar más cerca, el soldador necesita un casco para proteger sus ojos y su cara de la luz perjudicial y las partículas de metal caliente. El casco de soldadura se construye generalmente de un material aislante de fibra prensada. Cuenta con una diadema ajustable que permite su uso por personas con diferentes tamaños de cabeza. Para minimizar los reflejos y deslumbramientos producidos por la luz intensa, el casco es de color negro mate. Se ajusta sobre la cabeza y se puede girar hacia arriba cuando no se esté soldando. La principal ventaja del casco es que deja ambas manos libres, por lo que es posible mantener el trabajo y realizar la soldadura al mismo tiempo.

4. Normas previas a la soldadura

Precauciones generales de seguridad:

a . Para evitar daños al personal, debe tenerse extrema precaución cuando se está utilizando cualquier tipo de equipo de soldadura. La lesión puede ser el resultado de incendios, explosiones, descargas eléctricas o agentes nocivos . Tanto las precauciones generales como especiales de seguridad se enumeran a continuación,  y deberán ser estrictamente observadas por los trabajadores que sueldan o cortan metales.

b . No permita que personas no autorizadas utilicen el equipo de soldadura o de corte.

c . No suelde en un edificio con pisos de madera, a menos que los mismos estén protegidos del metal caliente por medio de una tela resistente al fuego, arena, u otro material a prueba de fuego. Asegúrese de que las chispas o metal caliente no caerán sobre el operador o en cualquiera de los componentes del equipo de soldadura.

d. Retire todo el material inflamable, como el algodón, el aceite , la gasolina, etc. , de las inmediaciones de la soldadura.

e . Antes de soldar o cortar, advierta a aquellos que están en proximidad que no estén protegidos, usar la ropa o gafas adecuadas.

f . Separe las piezas ensambladas del componente que se está soldando y que puedan sufrir deformaciones o daños por el proceso de soldadura .

g . No deje restos calientes de electrodos desechados, chatarra de acero o herramientas en el suelo o alrededor del equipo de soldadura. Pueden ocurrir accidentes y / o incendios .

h . Mantenga un extintor de incendios adecuado a mano todo el tiempo. Asegúrese de que el extintor de fuego se encuentre en condiciones de funcionamiento.

i . Identifique todo metal caliente después de que las operaciones de soldadura se han completado. La esteatita es comúnmente usada para este propósito.

Antes de empezar a soldar, el operario realizará atentamente las siguientes comprobaciones:

1º) Que el equipo funcione perfectamente;

2º) Que la línea de alimentación esté en buenas condiciones; especialmente, las conexiones de los cables;

3º) Que la pinza portaelectrodo abra y cierre bien asegurando perfectamente el electrodo;

4º) Que la pantalla tenga sanos y limpios los vidrios blancos, azules y rojos. El arco eléctrico es una fuente muy poderosa de luz, incluyendo luz visible, ultravioleta e infrarrojos. La ropa y el equipo de protección deben ser usados ​​durante todas las operaciones de soldadura. Durante toda la soldadura oxiacetilénica y en procesos de corte, los operarios deben utilizar gafas de seguridad para proteger sus ojos contra el calor, el deslumbramiento, y los fragmentos voladores de metales calientes. Durante todos los procesos de soldadura eléctrica, los operarios deben utilizar gafas de seguridad y un escudo de mano o un casco equipado con un filtro de vidrio adecuado para protegerse contra los intensos rayos infrarrojos y ultravioleta. Cuando los demás están en las proximidades del arco, no pueden fijar la vista directamente hacia los procesos de soldadura eléctrica, y el área debe estar apantallada de forma directa o evitando la reflexión de vidrio o metal.

Los arcos de soldadura son luces intensamente brillantes. Estos contienen una proporción de luz ultravioleta que puede causar daño a los ojos. Por esta razón, el arco nunca debe ser visto a simple vista a una distancia menor de 16 m. El brillo y el espectro exacto, y por lo tanto el peligro de la luz, dependen del proceso de soldadura, los metales en el arco, la atmósfera de arco, la longitud del arco, y la corriente de soldadura. Los operarios, montadores, y el resto del personal que trabaja en las inmediaciones necesitan protección contra la radiación del arco. La intensidad de la luz del arco aumenta con el aumento de la corriente y la tensión del arco. La radiación del arco, al igual que toda la radiación de luz, disminuye con el cuadrado de la distancia. Aquellos  procesos que producen humo rodeando al arco tienen un arco de menos brillante ya que el humo actúa como un filtro. El espectro del arco de soldadura es similar a la luz del sol. La exposición de la piel y los ojos al arco es el mismo que la exposición al sol.

5º) Que haya una cantidad suficiente de electrodos al alcance de la mano;

6º) Que la pieza por soldar esté bien limpia: no es posible soldar sobre una superficie sucia de grasa o de pintura, o en alguna pieza oxidada.

7º) Los vapores de algunos solventes clorados (por ejemplo tetracloruro de carbono, tricloroetileno, y percloroetileno ) se descomponen bajo la radiación ultravioleta de un arco eléctrico y forman gases tóxicos. Evite soldar donde tales vapores estés presentes. Estos solventes se evaporan fácilmente y la inhalación prolongada del vapor puede ser peligrosa. Estos vapores orgánicos deberían ser quitados del área de trabajo antes de iniciar las soldaduras.

8º) No asuma que un contenedor que almacenaba combustibles está limpio y seguro hasta que se haya verificado su estado. No suelde en lugares donde polvo o partículas de combustibles estén suspendidas en el aire, o donde vapores explosivos estén presentes. La remoción de material inflamable de los tanques o contenedores puede ser hecha mediante soplado de vapor o hirviendo.

9º) La soldadura de partes llenas de espuma de poliuretano produce gases tóxicos.  La soldadura no deberá ser intentada sobre partes llenas con espuma de poliuretano. Si la reparación de tales partes por soldadura es necesaria, la espuma debe ser quitada de las áreas afectadas por el calor, incluyendo residuos, antes de la soldadura.

 


Siguiente >> 1 - 2 - 3

 

 

 

 

 

 
Volver arriba