Procesos de Soldadura por Arco Eléctrico por Arco Eléctrico

2016 – 1erC
Procesos de Soldadura
por Arco Eléctrico
Evolución Histórica
Evolución Histórica
Antecedentes Histórico
 Sir Humphry Davy demuestra en 1808 que es posible conducir
electricidad en el aire entre dos electrodos.
 Bernados, oriundo de Rusia pero radicado en Inglaterra,
demuestra en 1885 que con un arco establecido entre un
electrodo negativo de carbón y un ánodo metálico es posible
producir una fusión localizada y utilizarla para unir piezas
metálicas. Patenta el primer dispositivo de soldadura manual.
 Slavianoff en 1892 reemplaza el electrodo de carbón por una
varilla metálica introduciendo el concepto de electrodo
consumible.
 Kjellberg, un sueco, obtiene en 1907 la primera patente de un
electrodo revestido manual. Sería el fundador de la firma ESAB.
Física del Arco Eléctrico
 Arco termoiónico:
- Electrodo inconsumible de tungsteno (cátodo).
- Atmósfera de gas inerte.
Física del Arco Eléctrico
 Arco termoiónico:
- Electrodo inconsumible de tungsteno (cátodo).
- Atmósfera de gas inerte.
 En este modelo los electrones son emitidos desde el cátodo (-)
caliente y son acelerados en el campo eléctrico aplicado entre el
electrodo y la pieza. Al colisionar con las moléculas del gas inerte le
ceden su energía aumentando la temperatura de las mismas.
Cuando se alcanza la energía térmica suficiente las moléculas de
gas se ionizan y el proceso se vuelve autosostenido. Los iones
positivos producidos en la columna de plasma son acelerados hacia
el cátodo, donde ceden su energía por colisión aumentando la
temperatura del mismo, permitiendo la continuidad de la emisión.
Polaridad
DC Electrodo Positivo
(Polaridad Inversa)
DC Electrodo Negativo
(Polaridad Directa)
Denominación de los Procesos
 SHIELDED METAL ARC WELDING (SMAW): Soldadura con
electrodo revestido manual.
 GAS METAL ARC WELDING (GMAW): Soldadura con alambre
macizo continuo bajo protección gaseosa.
 GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW): Soldadura con electrodo
de Tungsteno bajo gas inerte.
 GAS SHIELDED FLUX CORED ARC WELDING (GSFCAW): Soldadura
con electrodo tubular bajo protección gaseosa.
 SELF SHIELDED FLUX CORED ARC WELDING (SSFCAW): Soldadura
con electrodo tubular autoprotegido.
 SUBMERGED ARC WELDING (SAW): Soldadura por arco
sumergido.
SMAW
 SHIELDED METAL ARC WELDING (SMAW): Soldadura con
electrodo revestido manual.
SMAW
 Equipo para Soldadura Manual.
SMAW
 Fabricación de Electrodos:
Pasta
Alambre
Extrusión en forma concéntrica
Despuntes
Impresión
Oreado y secado
Funciones del Revestimiento
 Metalúrgica:
 Protección por gas
 Protección por escoria
 Desoxidación
 Fuente de aleantes
 Suceptibilidad a la humedad
 Eléctrica:
 Iniciación del arco
 Estabilidad del arco
 Mayor o menor penetración
 Presencia de salpicaduras
 Reencendido
 Sobre la Manipulación:
 Rango de fusión de la escoria
 Viscosidad de la escoria
 Tensión interfacial metal/escoria
 Desprendimiento de la escoria
 Sobre la Manufactura:
 Formación de la pasta - Extrudabilidad
 Adherencia de la pasta al alambre
 Resistencia del revestimiento a la
fisuración en secado
 Resistencia del revestimiento al daño
durante el transporte y el manipuleo
 Facilidad de despunte
 Posibilidad de impresión
 Posibilidad de colorearlos
Tipos de Revestimiento
 Celulósico:
 Alto contenido de celulosa => Arco eléctrico muy enérgico.
 Apto para toda posición y alta penetración.
 Producen poca escoria y abundante salpicaduras.
 Buenas propiedades mecánicas.
 Rutílico:
 Componente Principal: Rutilo (forma natural del TiO2)
 Excelente operatividad: su arco es suave altamente estable, de penetración
mediana, pocas salpicaduras y finas fáciles de desprender, mucha escoria.
 Peores propiedades mecánicas.
 Básico:
 Componentes Principales: Fluorita (CaF2 natural) y Calcita (CaCO4 natural).
 Operatividad intermedia y poca penetración.
 Son conocidos como “Electrodos de Bajo Hidrógeno”.
 Mejores propiedades mecánicas.
Clasificación AWS de Electrodos
 E XX Y Z
(Por ejemplo: E 6013)
 E: Electrodo
 XX: Resistencia a la tracción mínima [kpsi o MPa/10]
 Y: Posición: 1: Todas (Plana o Bajo Mano, Horizontal, Vertical, Sobre Cabeza)
2: Solamente Plana y Horizontal
 Z: Tipo de Revestimiento y Tipo de Corriente & Polaridad
GMAW
 GAS METAL ARC WELDING (GMAW): Soldadura con alambre
macizo continuo bajo protección gaseosa.
GMAW
 Equipo para Soldadura Semiautomática:
Transferencia Metálica
 Las fuerzas que se ponen en juego en la transferencia metálica
en el arco eléctrico son de diversos orígenes:
 Tensión Superficial (Fs)
 Gravedad (Fg)
 Electromagnéticas (Fm)
 Arrastre (Fa)
 Reacción (Fe)
Transferencia Metálica
 De acuerdo a cuales sean los distintos tipos de fuerza
controlantes se tendrán diversos modos de transferencia metálica:
Corto Circuito
Globular
Spray
FCAW
 GAS SHIELDED FLUX CORED ARC WELDING (GSFCAW): Soldadura
con electrodo tubular bajo protección gaseosa.
FCAW
 SELF SHIELDED FLUX CORED ARC WELDING (SSFCAW): Soldadura
con electrodo tubular autoprotegido.
FCAW
 Fabricación de Alambres Tubulares:
GTAW
 GAS TUNGSTEN ARC WELDING (GTAW): Soldadura con electrodo
de Tungsteno bajo gas inerte.
PAW
 PLASMA ARC WELDING (PAW): Soldadura Plasma.
SAW
 SUBMERGED ARC WELDING (SAW): Soldadura por arco
sumergido.
Procesos de Soldadura por Arco Eléctrico
Tipos de Fuentes
CC / I=Cte.
Corriente Constante
CC / V=Cte.
Tensión Constante
Tipos de Fuentes
Fuente
Monofásica
Fuente
Tipo
Inverter