Qué es la soldadura por arco eléctrico: Principio de funcionamiento y tipos

El primer método de soldadura por arco se desarrolló en el siglo XIX, y adquirió importancia comercial en la construcción naval durante la Segunda Guerra Mundial. Hoy en día sigue siendo un proceso importante para la fabricación de vehículos y estructuras de acero. Es uno de los famosos métodos de soldadura que se utilizan para unir metales en las industrias. En este tipo de soldadura, la unión se forma fundiendo el metal con la ayuda de la electricidad. Por esta razón, recibe el nombre de arco eléctrico. La principal ventaja de esta soldadura es que se puede desarrollar fácilmente una alta temperatura para soldar. El rango de temperatura de la soldadura por arco será de 6k grados centígrados a 7k grados centígrados. En este artículo se trata una visión general de la soldadura por arco eléctrico.

¿Qué es la soldadura por arco eléctrico?

La definición de soldadura por arco es un proceso de soldadura que se utiliza para soldar los metales con la ayuda de la electricidad para generar el calor suficiente para ablandar el metal, así como cuando el metal ablandado se enfría entonces los metales serán soldados. Este tipo de soldadura utiliza una fuente de alimentación para crear un arco entre una varilla metálica y el material base para ablandar los metales al final del contacto.

Estos soldadores pueden utilizar tanto corriente continua como corriente alterna, y electrodos como consumibles o no consumibles. Generalmente, el lugar de la soldadura puede defenderse con algún tipo de gas de protección, escoria, o bien, vapor. Este proceso de soldadura puede ser manual, totalmente o semiautomático.

Diagrama del circuito

En el proceso de soldadura por arco, el calor puede generarse a través de un arco eléctrico que se produce entre un electrodo y la pieza. El arco eléctrico es una descarga eléctrica brillante entre dos electrodos que utilizan gas ionizado.
Cualquier tipo de técnica de soldadura por arco depende de un circuito eléctrico que incluye principalmente diferentes partes como la fuente de alimentación, la pieza de trabajo, el electrodo de soldadura y los cables eléctricos para conectar el electrodo y la pieza de trabajo a la fuente de alimentación.

El circuito de bobinado de arco eléctrico puede formarse mediante un arco eléctrico entre el electrodo y la pieza. La temperatura del arco puede llegar a 5500°C (10000°F), lo que es suficiente para combinar los bordes de la pieza.

Una vez que es necesaria una unión larga, el arco puede moverse a través de la línea de unión. El baño de soldadura del borde delantero disuelve la superficie soldada una vez que el borde trasero del baño se endurece para formar la unión.
Una vez que se necesita un metal de aportación para mejorar la unión, el hilo puede utilizarse fuera del material que se introduce en la región del arco, que disuelve y carga el baño de soldadura. La composición química de un metal de aportación está relacionada con la de la pieza.

El metal fundido dentro del baño de soldadura puede ser activo químicamente y responde a través de la atmósfera cercana. En consecuencia, la soldadura puede infectarse a través de la inclusión de óxidos y nitruros para debilitar sus propiedades mecánicas. Por ello, el baño de soldadura puede protegerse de la contaminación mediante gases de protección neutros como el helio, el argón y los fundentes de protección. Los blindajes se suministran para la zona de soldadura en forma de revestimiento de fundente para el electrodo, o bien en otras formas.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del bobinado de arco es que, en un proceso de soldadura, el calor puede generarse con un golpe de arco eléctrico entre la pieza y un electrodo. Se trata de una descarga eléctrica brillante entre dos electrodos a través de gas ionizado.

El equipo de soldadura por arco incluye principalmente una máquina de corriente alterna o bien una máquina de corriente continua, un electrodo, un soporte para el electrodo, cables, conectores para el cable, pinzas de puesta a tierra, un martillo picador, un casco, un cepillo de alambre, guantes de mano, gafas de seguridad, manguitos, delantales, etc.

Tipos de soldadura por arco

La soldadura por arco se clasifica en diferentes tipos que incluyen los siguientes.

• Soldadura por arco de plasma
• Soldadura por arco metálico
• Soldadura por arco de carbono
• Soldadura por arco de tungsteno con gas
• Soldadura por arco metálico con gas
• Soldadura por arco sumergido
• SMAW - Soldadura por arco metálico protegido
• FCAW (Soldadura por arco tubular)
• ESW (Soldadura por electrodo)
• Soldadura de pernos al arco

Soldadura por arco de plasma

La soldadura por arco de plasma (PAW) es similar a la soldadura GTAW o de tungsteno con gas. En este tipo de proceso de soldadura, el arco se genera entre la pieza de trabajo y el electrodo de tungsteno. La principal diferencia entre la soldadura por arco de plasma y la soldadura de tungsteno con gas es que el electrodo se encuentra dentro de la antorcha de la soldadura por arco de plasma. Se puede calentar el gas a la temperatura de 30000oF y convertirla en plasma para atacar la región de soldadura.

Soldadura por arco metálico

El proceso de soldadura por arco metálico (MAW) utiliza principalmente un electrodo metálico para el proceso de soldadura. Este electrodo metálico puede ser consumible o no consumible en función de las necesidades. La mayoría de los electrodos consumibles utilizados pueden cubrirse con fundente, y la principal ventaja de este tipo de proceso de soldadura es que requiere una temperatura baja en comparación con otros.

Soldadura por arco de carbono

El proceso de soldadura por arco de carbono (CAW) utiliza principalmente una varilla de carbono como electrodo para soldar la unión metálica. Este tipo de soldadura por arco es el proceso de soldadura por arco más antiguo y requiere una corriente alta y una tensión baja para generar el arco. En algunos casos, se puede generar un arco entre dos electrodos de carbono, lo que se denomina soldadura por arco de carbono doble.

Soldadura por arco de tungsteno con gas

La soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) también se denomina soldadura con gas inerte de tungsteno (TIGW). En este tipo de proceso de soldadura, se puede emplear un electrodo de tungsteno no consumible para soldar el material. El electrodo que se utiliza en esta soldadura puede estar encerrado con gases como el argón, el helio, etc. Estos gases protegerán la región de la soldadura contra la oxidación. Este tipo de soldadura puede utilizarse para soldar chapas finas.

Soldadura por arco metálico con gas

La soldadura por arco metálico con gas (GMAW) también se denomina soldadura con gas inerte (MIGW). Utiliza un electrodo de metal fresco que está protegido por gases como el helio, el argón, etc. Estos gases protegen la zona de unión de la oxidación y generan múltiples capas de material de soldadura. En este tipo de proceso de soldadura por arco, se puede alimentar constantemente un hilo de relleno utilizando un electrodo metálico no consumible para soldar el metal.

Soldadura por arco sumergido

La soldadura por arco sumergido (SAW) puede utilizarse ampliamente dentro de un método de soldadura automática. En este tipo de proceso de soldadura, un electrodo está completamente sumergido por la capa granular de fundente, y este fundente puede ser un conductor eléctrico que no se opondrá al suministro eléctrico. El revestimiento sólido de fundente impide que el metal fundido se vea afectado por la radiación ultravioleta y la atmósfera.

SMAW - Soldadura por arco metálico protegido

El término SMAW significa "Shielded Metal Arc Welding" (soldadura por arco metálico protegido), que también se denomina soldadura con electrodo, soldadura por arco con protección de flujo o soldadura manual por arco metálico (MMA/MMAW). Este tipo de soldadura se utiliza cuando el arco se produce entre la pieza y la varilla metálica. Así, la superficie de ambas puede disolverse para formar un baño de soldadura.

Cuando el recubrimiento de fundente se funde inmediatamente en la varilla, se formará escoria y gas para proteger el baño de soldadura del entorno. Se trata de un método flexible y adecuado para unir materiales férreos y no férreos a través de un material de espesor en todos los lugares.

FCAW (Soldadura por arco tubular)

Este tipo de soldadura es una alternativa a la soldadura por arco metálico. Esta soldadura por arco con núcleo de fundente funciona con un electrodo, así como con una fuente de alimentación de tensión estable, de modo que proporciona una longitud de arco estable. Este método funciona utilizando un gas de protección o el gas que se forma a través del fundente para dar seguridad contra el contagio.

ESW (Soldadura por electroescoria)

En este tipo de soldadura, el calor se produce a través de la corriente y pasa entre el metal de aportación y la pieza mediante una escoria fundida a la superficie de la soldadura. En este caso, el flujo de soldadura se utiliza para rellenar el hueco entre las dos piezas. Este tipo de soldadura puede iniciarse mediante un arco entre el electrodo y la pieza.

El arco genera el calor necesario para fundir el polvo fundente y produce una escoria fundida. Aquí la escoria incluye menos conductividad eléctrica que puede mantenerse en estado líquido debido al calor generado a través de la corriente eléctrica. La escoria adquiere una temperatura de 3500°F y es adecuada para fundir los bordes de la pieza y el electrodo consumible. Las gotas de metal caerán hacia el baño de soldadura y conectarán las piezas. Este tipo de soldadura se aplica principalmente al acero.

Soldadura de pernos al arco

Este tipo de soldadura es extremadamente fiable y se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Este método se utiliza para soldar cualquier tamaño de metal con una pieza mediante la mayor penetración de la soldadura.

Este tipo de soldadura puede crear soldaduras resistentes en una sola cara sobre metales base con un grosor de 0,048 pulgadas. Este arco puede formarse utilizando una fuente de alimentación de corriente continua; fijaciones metálicas; virolas y una pistola de soldadura de pernos. En esta soldadura, se utilizan tres métodos habituales, como la soldadura por arco dibujado, la soldadura por pernos de arco corto y la soldadura por pernos de arco de gas.

El método de arco estirado funciona con fundente fijado dentro del espárrago para limpiar la superficie del metal a lo largo de la soldadura. A lo largo del arco, el fundente se puede vaporizar y responde a través de los elementos contaminantes del entorno para mantener limpia la zona de soldadura.

El método de arco corto es similar al de arco trefilado, aparte de que no utiliza ninguna carga de fundente ni tampoco virola. Por tanto, este método proporciona los tiempos de soldadura más cortos de las técnicas de soldadura de pernos de arco. El método de pernos de arco con gas funciona mediante gas protector estático sin virola ni fundente, lo que facilita su automatización.

Otros tipos de soldadura por arco

Sabemos que la mayoría de las industrias utilizan el diseño de metales y las soldaduras más utilizadas se han comentado anteriormente. Pero hay otros métodos que también pueden soldar dos o más metales, como los siguientes.

Soldadura por haz electrónico

La soldadura por haz electrónico (EBM) se utiliza para unir metales donde las ondas de electrones se disparan a gran velocidad para soldar una superficie metálica con otra. Una vez que la onda de electrones incide en su objetivo, el punto afectado se fundirá lo suficiente para combinar la pieza contigua en su lugar.

Este tipo de soldadura es muy popular en el ámbito industrial. La técnica es especialmente útil para los fabricantes del sector aeroespacial y del automóvil, que utilizan esta soldadura para combinar varias piezas metálicas dentro de camiones, coches, aviones y naves espaciales. Debido a la naturaleza de la soldadura por haz electrónico basada en el vacío, el método es seguro para los trabajos de crisis en casas y edificios desocupados.

Soldadura con hidrógeno atómico

La AHW o soldadura con hidrógeno atómico es una antigua técnica para conectar metales que ha caído con frecuencia en beneficio de técnicas más eficaces como la soldadura por arco metálico con gas. Una región en la que la soldadura automática con hidrógeno sigue siendo familiar es en la soldadura con tungsteno. Como el tungsteno es extremadamente sensible al calor, esta soldadura es segura para este método.

Soldadura por electroescoria

Se trata de una soldadura rápida, inventada en la década de 1950. Este tipo de soldadura conecta metales pesados para utilizarlos en equipos y máquinas en las industrias. Como su nombre indica, se extrae de los soportes de agua de cobre incluidos en la herramienta que se utiliza para la soldadura por electroescoria. El agua impide que la escoria líquida se filtre a otras regiones a lo largo de una sesión de soldadura.

Soldadura por arco de carbono

La soldadura por arco de carbono o CAW es una técnica de unión que se utiliza para conectar metales aplicando temperaturas superiores a los 300 grados Celsius. En este tipo de soldadura, se puede formar un arco entre los electrodos y las superficies del metal. Esta técnica fue popular en su día, pero ahora ha quedado superada por la soldadura por arco de carbono doble.

Soldadura con oxicorte

Este tipo de soldadura es un método que utiliza oxígeno y combustible líquido para fundir el metal. Lo inventaron los ingenieros franceses Charles Picard y Edmond Fouché en el siglo XX. En este proceso, la temperatura generada por el oxígeno se utiliza en zonas de la superficie del metal. Esta soldadura se realiza en una atmósfera interior.

Soldadura por puntos de resistencia

La soldadura por puntos de resistencia se utiliza cuando el calor conecta las superficies de metal. El calor puede generarse a partir de la resistencia de las corrientes eléctricas. Este tipo de soldadura pertenece a un conjunto de técnicas de soldadura llamado soldadura por resistencia eléctrica.

Soldadura por resistencia

La soldadura por costura de resistencia es una técnica que produce calor entre las superficies de unión de los metales mediante propiedades relacionadas. Este tipo de soldadura comienza en una cara de la unión y va avanzando hacia el otro extremo. Por tanto, este método depende principalmente de electrodos gemelos que normalmente están hechos de material de cobre.

Soldadura por proyección

La soldadura por proyección es un método que restringe el calor en una región precisa para su colocación. Este método es muy común en los proyectos que utilizan espárragos, tuercas y otras fijaciones metálicas roscadas, alambres y barras cruzadas.

Soldadura en frío

Un nombre alternativo de esta soldadura es soldadura por contacto. Este tipo de soldadura se utiliza para unir las superficies de los metales sin que se fundan por medio del calor.

Ventajas de la soldadura por arco

Las ventajas de la soldadura por arco son principalmente las siguientes

• La soldadura por arco tiene una gran velocidad y eficacia de soldadura
• Incluye un aparato de soldadura sencillo.
• Es simplemente movible.
• La soldadura por arco forma la unión físicamente potente entre los metales soldados.
• Proporciona una calidad de soldadura fiable
• La soldadura por arco ofrece una atmósfera de soldadura superior.
• La fuente de energía de esta soldadura no es costosa.
• Esta soldadura es un proceso rápido y consistente.
• El soldador puede utilizar corriente doméstica ordinaria.

Desventajas de la soldadura por arco

Las desventajas de la soldadura por arco son las siguientes

• Es necesario un operario muy experto para realizar la soldadura por arco.
• La tasa de deposición puede ser incompleta, ya que el recubrimiento del electrodo tiende a quemarse y a disminuir
• La longitud del electrodo es de 35 mm y es necesario cambiar el electrodo para toda la tasa de producción.
• No son limpios para metales reactivos como el titanio y el aluminio

Aplicaciones

Entre las aplicaciones de la soldadura por arco se encuentran las siguientes

• Se utiliza en la soldadura de chapas metálicas
• Para soldar metales finos, ferrosos y no ferrosos
• Se utiliza para diseñar recipientes a presión y a presión
• La evolución de las tuberías en las industrias
• Utilizados en los ámbitos de la automoción y la decoración del hogar
• Industrias de la construcción naval
• Utilizado en la fabricación de aeronaves y aeroespacial
• Restauración de carrocerías de automóviles
• Ferrocarriles
• Industrias como la construcción, la automoción, la mecánica, etc
• La soldadura por arco de tungsteno con gas se utiliza en la industria aeroespacial para conectar muchas áreas como las chapas metálicas
• Estas soldaduras se utilizan para reparar matrices, herramientas y, sobre todo, en metales que están hechos con magnesio y aluminio.
• La mayoría de las industrias de fabricación utilizan la soldadura GTAW para soldar piezas finas, especialmente metales no ferrosos.
• Las soldaduras GTAW se utilizan cuando se requiere una resistencia extrema a la corrosión, así como al agrietamiento durante un largo período de cualidades.
• Se utiliza en la fabricación de vehículos espaciales
• Se utiliza para soldar piezas de pequeño diámetro, tubos de pared fina, por lo que es aplicable en las industrias de bicicletas

Así pues, se trata de la soldadura por arco eléctrico, y es el método de soldadura flexible. La soldadura eléctrica aplicaciones de la soldadura por arco eléctrico se utilizan en las industrias manufactureras para generar uniones potentes en todo el mundo debido a sus características como la facilidad y la eficacia superior de la soldadura. Se utiliza ampliamente en diferentes industrias para la protección o para trabajos de renovación, como la automoción, la construcción, la construcción naval y la industria aeroespacial. Aquí hay una pregunta para ti, ¿cuál es el rango de temperatura de la soldadura por arco?