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Unidad V
SSOOLLDDAADDUURRAA PPOORR AARRCCOO EELLCCTTRRIICCOO CCOONN
EELLEECCTTRROODDOO RREEVVEESSTTIIDDOO
((SSMMAAWW)) SSHHIIEELLDDEEDD MMEETTAALL--AARRCC WWEELLDDIINNGG
1. DESCRIPCIN Y DENOMINACIONES
La soldadura de arco con electrodo revestido es tambin conocida
como Soldadura de Electrodo Cubierto, Soldadura de Varilla o
Soldadura de Arco Elctrico manual, es la ms antigua y ms verstil de
todos los diferentes procesos de soldadura de arco. El un proceso
de soldadura por fusin, cuya fuente de calor lo constituye el arco
elctrico que alcanza temperaturas hasta los 4000 a 6500 C. 1.1.
PRINCIPIO
Se basa en el hecho de que al acercar el electrodo al metal
base, produce un arco la corriente elctrica que pasa entre el
electrodo y el metal base, alcanzando una temperatura muy alta que
funde el metal base y el electrodo. El metal fundido fluye hacia la
unin. Al solidificarse el charco, se tiene la unin completa.
Figura 5.1 Soldadura por arco elctrico manual
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1.2. USOS Y APLICACIONES
La soldadura por arco elctrico es la ms utilizada porque puede
soldarse en todas las posiciones, en aceros suaves, aleados,
resistentes al calor, a la corrosin naval, estructuras de ingeniera
en general. Se puede utilizar en combinacin con otros procesos,
porque tiene buena penetracin de raz.
Figura 5.2 Unin por soldadura de piezas
Figura 5.3 Proteccin de piezas al desgaste
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Figura 5.4 Recuperacin de partes de mquinas.
Figura 5.5 Reparacin de partes de mquinas
Figura 5.6 Aumento de espesores a planchas.
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Figura 5.7 Rellenado de ejes
Figura 8.8 Soldadura por de rellenado
1.3. VENTAJAS Y LIMITACIONES
VENTAJAS
Por lo general los equipos de soldadura con electrodo revestido
son sencillos y baratos.
Tanto el material de aporte como el de proteccin proceden del
material de aporte.
Por su potencia tiene buena penetracin y se usa para las pasadas
de raz, y su proteccin es tambin buena.
Puede soldarse en cualquier posicin, tanto en ambientes cerrados
como al aire libre. No necesita refrigeracin. Aun en zona alejadas
de energa.
Es posible soldar gran variedad de espesores de materiales, pero
mayores de 2 mm.
Suela la mayora de los metales y sus aleaciones.
LIMITACIONES
Proceso lento, por la baja deposicin de material de aporte y la
necesidad de limpiar la escoria. Por eso ha sido desplazado por
otros procesos.
Requiere gran habilidad del soldador.
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No es aplicables a metales de bajo punto de fusin, como plomo,
estao, cinc y sus aleaciones, por la alta temperatura del arco
elctrico. Y tambin los metales de alta oxidacin como titanio,
circonio, tntalo y niobio, ya que su proteccin es tan buena para
ellos.
No es aplicable a espesores menores de 2 mm. Es de baja
deposicin no es continua, ya que tiene que cambiar de
material de aporte. Slo se puede soldar espesores mayores de 1,5
- 38 mm. Para mayor
espesor no resulta productivo.
1.4. TCNICAS DE ENCENDIDO
El encendido del arco se efecta cuando hay un arrastre del
electrodo sobre la pieza de trabajo y antes que se pegue,
levantamos el electrodo, donde resultar el arco elctrico. Entre el
electrodo y la pieza de trabajo tiene que existir una distancia
determinada (+ - 3mm.). Para la longitud del arco existe una frmula
emprica que dice: La distancia promedio debe ser igual al dimetro
del ncleo del electrodo.
1.5. MTODOS DE ENCENDIDO
Figura 5.9 Formas de encender un arco
POR GOLPE
POR RASPADO
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1.6. GUA PRCTICA PARA SOLDAR ACEROS AL CARBONO
Se puede uniformar el procedimiento de soldadura, siguiendo los
siguientes pasos: Limpieza
La pieza debe estar limpia, libre de txicos superficiales,
lubricantes, etc., utilizando algn solvente adecuado
(perclorhetileno, tetracloruro de carbono, etc.)
Biselar
El bisel apropiado de la junta va de acuerdo al espesor del
material a soldar. Para esto, se puede biselar con algn medio
mecnico o utilizando un electrodo para biselar.
Precalentamiento
El objetivo del precalentamiento es evitar una disipacin
demasiado rpida del calor proporcionado por el arco elctrico o
soplete; es decir, evitar un enfriamiento brusco que ocasione una
transformacin estructural en el acero.
Soldar
Seleccionar el electrodo ms adecuado, de menor dimetro posible,
para usar el menor amperaje posible. Soldar con cordones cortos y
alternados para no elevar excesivamente la temperatura de la pieza.
Martillar cada cordn para aliviar las tensiones internas provocadas
por la contraccin del cordn de soldadura cuando este se comienza a
enfriar.
Enfriamiento lento
Tiene como objetivo no permitir un enfriamiento brusco que
produzca un cambio estructural en la zona soldada. El enfriamiento
lento asegura que esta sea uniforme en toda la pieza, equilibrando
una contraccin pareja. La pieza soldada se deja en un recipiente
con asbesto, ceniza, cal, carboncillo, etc. La calidad de una
soldadura depende de los conocimientos y destreza del soldador.
Pasos:
Colocar, alinear y fijar (segn necesidad) las partes a soldar.
Seleccionar los electrodos de acuerdo al metal Encender y ajustar
los controles en la mquina, conectar (sujetar) la
pinza de tierra al metal base.
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1.7. CLCULO DE AMPERAJE PARA SOLDAR
Amperaje = Dimetro del electrodo (ncleo) X 31 (valor constante)
Ejemplo: Electrodo 3.25 mm.
3.25mm. X 31 = 100.75 Amperaje Recomendado: 100
Factores bsicos para empezar a soldar:
L = Longitud de Arco (igual al dimetro del electrodo) A = ngulo
del electrodo (10 - 15 es lo recomendado) V = Velocidad de avance
(vara entre 4 y 10 pulgadas por minuto) A = Amperaje (se toman
constantes de 30 a 40)
1.8. ACTIVIDAD N 09
1. Cul es el principio de la soldadura por arco elctrico
manual?
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2. Qu significado tienen las siglas SMAW?
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3. Qu nombre da este proceso segn la norma (EN 4063) y (ANSI /
AWS A3.0)
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4. El cdigo 111 a qu proceso de soldadura se refiere?
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5. Cules son los usos y aplicaciones de procesos SMAW?
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6. Qu ventajas y limitaciones tiene este proceso de soldadura
SMAW?
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7. Lectura y Resumen
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2. EL ARCO ELCTRICO
Es el flujo continuo de electrones a travs de un medio gaseoso
que genera luz y calor.
Figura 5.10 Representaciones de un flujo de electrones
Figura 5.11 Representaciones de cada de metal fundido
Figura 5.12 Representaciones de un cortocircuito
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Cuando la punta del electrodo choca con el metal base (pieza de
trabajo), se enciende el arco y se derriten, el electrodo y el
metal de aporte, formando una unin llamada soldadura. 2.1. ES DEL
ARCO ELCTRICO
Figura 5.13 Descripcin del arco elctrico Arco. Flujo de
electrones que produce luz y calor que puede llegar
hasta los 6500 C. Electrodo: Es la varilla metlica revestida que
se usa como metal de
aporte. Metal base: Es la pieza a soldar. Gas protector: El
revestimiento al quemarse produce el gas protector
del arco. Crter: Es la cavidad que se produce con la fuerza del
arco. El metal
base y el de aporte estn fundidos y lquidos. Metal depositado:
Llamado tambin cordn de soldadura. Escoria: Es la capa que cubre el
cordn de soldadura
2.2. EL CIRCUITO ELCTRICO
El circuito elctrico de soldadura, se establece slo cuando el
arco elctrico se encuentra encendido. El circuito elctrico de
soldadura, se puede comparar con una instalacin de agua que es
abastecida por una bomba de agua. Si hacemos funcionar el motor de
la bomba de agua y abrimos la vlvula controladora, el agua circular
por la tubera.
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Figura 5.14 representacin de un Circuito elctrico
De igual manera al funcionar el generador tiene la corriente
lista (al vaco) para soldar. Por eso cuando el electrodo hace
contacto con el material base se produce el arco el elctrico. Para
ello es necesario contar con:
Figura 5.15 Componentes del circuito elctrico.
2.3. PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD
La electricidad es una de las fuentes de energa ms utilizada en
la tecnologa de los procesos de soldadura.
Fuente de energa
Cables de portaelectrodo y de tierra
Material base
Portalectrodo
Grapa de tierra
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V= I x R
V: Diferencia de potencial, medida en Voltios (V) I: Intensidad
de corriente medida en Amperaje (A) R: Resistencia del conductor,
medida en ohmios () Voltaje Es una fuerza con que sale la corriente
elctrica de la mquina
de soldar y pasa por los cables. Su unidad es el voltio y se
mide con un voltmetro.
Amperaje Es la cantidad de corriente que pasa por los cables de
soldar. Su unidad es el Amper y se mide con un ampermetro.
Diferencia potencial V = I x R
Intensidad I = V/R
Resistencia R = V/I
9 V
10 8 V
11 6 V
12 2 V
5 A
4 A
3 A
1 A
2()
2()
2()
2()
Tabla 5.1
Calcular: La resistencia de un circuito elctrico, cuyo voltaje
es de 20 V y su intensidad es 100 A.
2.4. CLASES DE CORRIENTE ELCTRICA Corriente Alterna (C.A.):
Cuando la corriente vara de una direccin a
la otra (opuesta)
Figura 5.16 Representacin de Corriente alterna
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Corriente Continua (C.C.): Cuando la corriente no vara su
direccin.
Figura 5.17 Representacin de la corriente continua.
En la corriente continua es necesario conocer la polaridad.
Corriente trifsica:
Figura 5.18 Representacin de la corriente trifsica.
2.5. POLARIDAD
Es la direccin de circulacin de la corriente en el circuito de
soldadura. CLASES DE POLARIDAD
Directa o Normal: Cuando el cable del porta electrodo es
conectado
al polo negativo (-) de la mquina de soldar y el cable de tierra
al polo positivo (+). Se usan principalmente para electrodos de
tipo rutlico.
Figura 5.19 Representacin de la polaridad directa
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Indirecta o Invertida: Cuando el cable del porta electrodo es
conectado al polo positivo (+) de la mquina de soldar y el cable de
tierra al polo negativo (-). Se utilizan principalmente para los
electrodos bsicos.
Figura 5.20 Representacin de la polaridad invertida.
2.6. EFECTOS DE LA POLARIDAD
En los procesos de soldadura la polaridad tiene mucha
importancia, en especial las mquinas de corriente continua.
Figura 5.21 Efectos de la polaridad.
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Tensin en vaco (circuito abierto)
Es la corriente que sale de la mquina cuando est encendida, pero
no est trabajando (soldando). Se limita entre 45 a 80 voltios para
el arco manual.
Tensin en funcionamiento
Es la corriente elctrica cuando se pone en marcha la mquina
(soldando), es de 15 a 40 voltios como mximo.
Figura 5.22 La tensin en vaco y su causa.
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Variacin de la longitud del arco voltaico, causa la variacin de
la tensin de carga.
Figura 5.23 Efecto de variacin del arco elctrico.
Nota Cambios pequeos de longitud de arco produce variaciones
relativamente grandes de voltaje, pero relativamente pequeos de
corriente (amperaje)
2.7. SOPLO MAGNTICO
CAUSA Es la desviacin del arco de soldadura hacia fuera de su
direccin natural, debido a la formacin de un campo magntico.
Arco normal: para electrodos revestidos de Rutilo, longitud de
arco Voltaico aproximado y espesor de ncleo.
Arco largo: mucho calor, ms voltaje, Arco ms fro, ms
salpicadura.
Arco corto: Poco calor, menos voltaje, arco ms caliente.
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Figura 5.24 Formacin de campo magntico en un conductor
El efecto del soplado de arco es algo superior en una plancha
delgada que en una pieza gruesa.
Figura 5.25 Formacin de soplo magntico en la soldadura
Figura 5.26 Soplo magntico en soldadura produce chispas.
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PREVENCIN
Reducir el amperaje Mantener el arco tan corto como sea posible
para que la energa del
arco contrarreste el soplo. Colocar la toma de masa tan lejos de
la junta a soldar como sea
posible.
2.8. ACTIVIDAD N 10
1. Cul es el principio del arco elctrico?
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2. Grafique el arco elctrico?
3. Calcule el voltaje de un circuito elctrico, que tiene una
Resistencia de 0.3 ohmios y una intensidad de 90 Amperios.
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4. Qu polaridad es cuando el cable del portaelectrodo est
conectado en borne negativo?
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5. Cmo reconocemos la polaridad en una mquina de corriente
alterna?
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6. Cmo afecta el soplo magntico y cmo prevenir?
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3. MAQUINAS DE SOLDAR POR ARCO CON ELECTRODO REVESTIDO
3.1. MQUINAS DE SOLDAR
Las mquinas de soldar son aparatos elctricos que producen o
proporcionan corriente elctrica apropiada para soldar. Tambin
llamados fuentes de energa.
Figura 5.27 Representacin de mquinas de soldar
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FUNCIONES
Rebajar el voltaje de la red elctrica general a un voltaje en
vaco
que permita iniciar el arco. Una vez iniciado el arco, debe
permitir una regulacin automtica e
instantneamente del voltaje en vaco a un voltaje de trabajo que
permita mantener el arco.
Permitir regular la intensidad de la corriente necesaria para
soldar. Asegurar una alimentacin constante de corriente que
permita
mantener el arco estable.
3.2. PARTES DE LAS MAQUINAS
Figura 5.28 Representacin de una mquina de soldar esttica
1) Conector a la lnea de alimentacin
2) Manivela para regular el
amperaje
3) Conector y cable de portaelectrodo
4) Conector y cable de
Grapa Tierra
5) Transformador
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Figura 5.29 Representacin de una mquina de soldar rotativa
3.3. CLASES DE MAQUINAS
Estticas:
Son las que no tienen piezas en movimiento continuo,
excepcionalmente algunas poseen un ventilador. Son de tres tipos:
Transformador transformador-rectificador Rectificadores.
3.3.1. TIPO TRANSFORMADOR:
Transforma la corriente de la lnea general de electricidad de
alto voltaje y bajo amperaje a un bajo voltaje y alto amperaje.
Proporcionan corriente alterna para soldar. Consta de dos
partes:
a. Ncleo magntico: hecho de placas de hierro al silicio. b.
Bobina: que van enrolladas sobre el ncleo.
Regulador de amperaje
Control PowerMotor Elctrico
3
4
Generador Ventilador
1) Conector a la lnea de alimentacin 2) Manivela para regular el
amperaje 3) Cable de portaelectrodo 4) Conector y cable de Grapa
Tierra
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Son dos:
1. Primario: conectado a la red, al que se aplica la tensin que
se desea transformar.
2. Secundario: conectado a la pieza a soldar y al porta
electrodo, de donde se obtiene la tensin transformada al valor
deseado.
Proporcionan corriente alterna para soldar.
VENTAJAS: No produce soplo magntico, es ms barato. Ideal para
soldar planchas gruesas.
Figura 5.30 Representacin de un transformador
3.3.2. TRANSFORMADOR RECTIFICADOR CON VENTILADOR
El conjunto de diodos deja pasar la corriente elctrica en una
direccin solamente. El funcionamiento de un diodo se puede comparar
con una vlvula de retencin. Proporcionan corriente continua para
soldar. VENTAJAS: Se puede soldar con todo tipo de electrodos, el
arco es ms estable, ideal para soldar planchas delgadas.
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Figura 5.31 Representacin de un transformador- rectificador
3.3.3. TIPO TRANSFORMADOR RECTIFICADOR
Reciben tambin corriente alterna, pero proporcionan para soldar,
ya sea C.A. o C.C. Su construccin elctrica especial permite cambiar
de una corriente a otra con slo mover una llave de continuacin.
ROTATIVAS: Son aquellas que tienen algn elemento en movimiento
constante. Proporcionan C.C. para soldar. Se componen bsicamente de
dos partes principales: 1. Motor: Produce Y proporciona la
velocidad de rotacin
necesaria que constituye la energa mecnica. El motor puede ser:
De combustin interna: sea a petrleo gasolina Elctrico: de corriente
alterna monofsica o trifsica. 2. Dnamo: Produce la C.C. para soldar
que constituye la
energa elctrica.
El interruptor estrella- tringulo tiene dos escalones se arranca
en la posicin 1 (A.) Y se espera un tiempo prudencial hasta que el
motor aumente su velocidad; luego se pasa a la segunda posicin (A)
El grupo soldador: el motor de accionamiento no es un motor
elctrico, sino un motor a gasolina o diesel.
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El generador de soldar, as como el grupo soldador, genera
corriente continua.
Figura 5.32 Representacin de un generador
VENTAJAS:
Permite emplear una amplia seleccin de electrodos y gama
de corriente. Mxima estabilidad del arco en comparacin con C.A.
Ideal para soldar planchas delgadas y tubera,
recubrimientos duros y para soldar acero inoxidable. La
polaridad influye en la forma del material depositado en
la soldadura, en la penetracin alcanzada en el metal base y en
la funcin de los fundentes y/o de los elementos que se adicionan en
el revestimiento de los electrodos. Con la polaridad directa se
obtiene menos penetracin y el cordn es algo plano, mientras que con
polaridad invertida se logra una mayor penetracin una mejor aleacin
entre el metal base y el metal aportado y el cordn es grueso.
Favorable para los electrodos Bsicos y especiales Es preferible
para electros butlicos Corriente Continua Polaridad invertida
Corriente Continua Polaridad Directa Los generadores se usan mucho
en construccin y
reparacin naval. Oleoductos, gasoductos, puentes, etc., lugares
en que no existe corriente de alimentacin de red.
DESVENTAJAS Producen mayor salpicadura. Consumen ms corriente
Requieren de mayor mantenimiento (alto costo) Elevadas prdidas de
corriente en vaco. Producen soplo magntico.
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3.4. HERRAMIENTAS ADICIONALES
Tenemos: Pica escoria (martillo de escorina) Cepillo metlico
(escobilla de acero) Tenazas para forja Martillo, cincel Cepillo
para limpiar la mesa
Figura 5.33 Representacin de las herramientas utilizadas por el
soldador
3.5. ACCESORIOS
Entre los ms importantes tenemos:
El Porta-electrodo: Es un dispositivo de sujecin aislado hacia
afuera
que alimenta el electrodo. En corriente de soldadura. Tienen
mordazas de cobre acanaladas para sujetar electrodos de diferentes
dimetros y a diferentes ngulos. Su capacidad se expresa en amperios
que debe estar de acuerdo con la capacidad de la mquina.
Figura 5.34 Representacin de un portaelectrodo
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Grapas para tierra: (Toma de masa): Se sujeta en el metal
(pieza)
que se va a soldar. Son de diversas formas y tamaos.
Figura 5.35 Representacin de una grapa o prensa
Conectores: Facilitan conectar y desconectar los cables e
instalar
cables nuevos cuando se necesite.
Figura 5.36 Representacin de conectores
Acoplamiento: Son de mucha importancia para prolongar los cables
de soldadura.
Figura 5.37 Representacin de acoples
3.6. INSTALACION Y MANTENIMIENTO
Para la instalacin de las mquinas por arco elctrico manual, son
necesarios al menos los elementos esquemticos que componen el
circuito de soldadura, estos deben ser proporcionados por los
fabricantes, para poder instalar de acuerdo a sus recomendaciones.
Sin embargo, los soldadores pueden realizar los siguientes
pasos:
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TECSUP PFR Procesos de Soldadura
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Leer bien las instrucciones (manual) del fabricante Conectar la
mquina a la red elctrica Conectar los cables de masa (trabajo) y el
porta electrodo Poner en funcionamiento la mquina Probar con
algunos electrodos Parar el funcionamiento de la mquina Controlar
la temperatura de los puntos de conexin.
Figura 5.38 Representacin de una instalacin de mquina de
soldar
Nota: La instalacin elctrica de una mquina debe ser hecha por un
especialista.
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3.7. ACTIVIDAD N 11
1. Qu es una mquina de soldar?
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2. Nombre la mquina que son estticas.
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3. De la figura indique las partes numeradas.
Figura 5.39
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4. Qu tipo de corriente puedo obtener de una mquina
transformador-rectificador?
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5. Por qu las mquinas generadoras hacen excesivo ruido?
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6. Lectura y Resumen
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