La soldadura de arco eléctrico es la técnica más utilizada en el ámbito industrial para soldaduras con mayor precisión y eficacia, por medio de la formación de la fuente de calor para la fusión de dos o más piezas metálicas, los resultados generados a través de este procedimiento se manifiestan en la seguridad del operario y en la calidad de los acabados en las piezas de la soldadura y que se caracteriza por la utilización tanto de la corriente alterna como de la corriente continua y del gas de argón. A través de este artículo te invitamos a conocer un poco más de interesante tema.
Índice del Artículo
¿Qué es una Soldadora de arco eléctrico?
La soldadora de arco eléctrico es el equipo para soldar al cual también se le conoce como soldadora electrógena o tungsten inert gas TIG, el cual utilizan gas de argón e hidrógeno para unir y a su vez proteger el material sujeto al proceso de soldadura de la contaminación atmosférica, se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente o no consumible del elemento químico de metal tungsteno el cual tiene un valor de fundición de 3.410 °C, es de color gris acero, duro y denso y es el que proporciona el calor del arco eléctrico requerido para el proceso de la soldadura.
La soldadora de arco eléctrico es utilizada mayoritariamente en piezas de acero inoxidable, por lo cual es muy utilizado en la industria farmacéutica y de alimentación, debido a que el proceso de soldadura es muy limpio, no deja escorias ni residuos y no contamina las piezas de metal, igualmente tiene el poder de penetrar aceros de gran envergadura y es la más recomendada para soldar juntas biseladas que requieren gran precisión en su fusión.
Con la soldadora de arco eléctrico con protección de gas, se utiliza el calor penetrante entre el electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a fusionar y el cual puede tener o no metal de aporte, la utilización del gas de protección se utiliza para desplazar el aire y descartar las probabilidades de contaminación generada en la atmósfera a través del oxígeno y del nitrógeno, la soldadora de arco eléctrico son resistentes a la corrosión.
¿Para qué sirven?
La soldadora de arco eléctrico sirve para la fusión de dos o más metales, entre los que se encuentran las siguientes aplicaciones:
- Se aplica a una gran variedad de metales con diferentes espesores, variedad de material, formas y tamaños, por lo que no hay limitantes para su aplicación.
- Las uniones producidas con la soldadora de arco eléctrico son permanentes, inclusive la resistencia es superior a la del material base, el acabado de la soldadura es estanca por lo que la unión será estable y las piezas no podrán separarse y unirse nuevamente sin dejar evidencias visibles, las soldaduras pueden ser objeto de inspección con técnicas no destructivas.
- Se pueden realizar el proceso de soldadora de arco eléctrico en ambientes cerrados con ventilación controlada, de manera mecanizada o robótica, tomando las medidas de seguridad establecidas.
¿Cómo funciona la Soldadora de arco eléctrico?
El operador deberá apuntar el electrodo de soldadora de arco eléctrico en la dirección de la soldadura y utiliza el arco eléctrico para iniciar el proceso de fundición del metal de la junta, si se requiere metal de adicional como sucede cuando se realiza una soldadura en ángulo, el mismo se le complementa en el extremo delantero del flujo del cordón fundida de la soldadura por medio de electrodos o varillas.
El operario será el que controle la longitud del arco eléctrico, cuya longitud promedio de debe ser entre los 2 y los 5 mm; en relación a la velocidad de avance este debe ser ajustado de acuerdo al material a fundir de manera de realizar un baño de soldadura constante y de calidad.
La soldadora de arco eléctrico permite el control de la forma del flujo del cordón de la soldadura, independientemente de la energía de calor que aporta el arco y de la aplicación del material que se esté aportando, proporcionando una terminación de calidad, por lo que esta técnica es la elección adecuada para la soldadura de cordones de raíz, para soldaduras con pequeños espesores y cuando se requiera de un acabado de perfección en las superficies a fusionar.
¿Cómo utilizarla?
La fuente de potencia utilizada en la soldadora de arco eléctrico es generada por la corriente alterna o por la corriente continua y ambas alternativas deben suministrar una corriente constante a un valor preestablecido, por lo que permite soldar una gran variedad de materiales, adicionalmente combina la intensidad con el voltaje de medida constante, proporcionando una estabilidad al arco de soldadura, en el mercado hay máquinas que generan un poder que va desde los 5 a más de 500 amperios. Al utilizar este dispositivo de alta frecuencia el arco eléctrico se enciende sin la condición que el electrodo toque las piezas a soldar.
En la soldadora de arco eléctrico se utilizará corriente continua con el electrodo enchufado al terminal negativo de la fuente de potencia para los casos de soldadura de:
- Aceros al carbono.
- Cobre y sus aleaciones.
- Aceros inoxidables.
- Níquel y sus aleaciones.
- Titanio y sus aleaciones.
- Zirconio y sus aleaciones
Y con corriente alterna para los casos de soldadura de los siguientes materiales:
- Aluminio y sus aleaciones.
- Magnesio y sus aleaciones.
- Bronce.
Los gases de protección para la soldadura que poseen el elemento químico de Helio, favorecen la transmisión del calor por lo que es recomendado para soldar metales que poseen una mayor conducción térmica como el aluminio, el cobre y sus aleaciones.
Las actividades relacionadas con soldadoras de arco eléctrico deben realizarse en lugares cerrados con una buena ventilación controlada y constante, ya que si se realiza en espacios con ventilación natural el flujo del gas se puede ver interrumpido por los vientos, afectando el proceso de la soldadura. Antes de utilizar la soldadora de arco eléctrico, se debe limpiar las superficies de aluminio solamente con cepillos de alambres o con rascadores de acero inoxidable antes de comenzar el proceso de soldadura, el proceso de la soldadora de arco eléctrico, debe trabajar por espacio de 10 minutos continuos máximo y descansar 4 minutos, para volver a continuar el ciclo.
Partes
Las soldadoras de arco eléctrico poseen sus características de acuerdo con la magnitud del trabajo a realizar, sin embargo, la mayoría de las soldadoras cuentan con los elementos que a continuación se mencionan:
Máquina de soldar
La máquina de soldar, es el mecanismo más significativo de la actividad de la soldadora de arco eléctrico, ya que la misma posee todos los elementos mecánicos y técnicos para que el operario pueda realizar el trabajo eficientemente, entre sus componentes se encuentran: la fuente de corriente, los cables de conexión a la corriente, al equipo de gas, a la antorcha y a los cables de soldadura, los reguladores de voltajes, entre otros elementos.
Antorcha
La antorcha de soldadura de arco eléctrico es la herramienta responsable de establecer la vía de comunicación del electrodo, la transmisión eléctrica y la pieza que se desea fusionar, por lo que el diámetro de la antorcha debe estar acorde con el trabajo que se desea realizar. Su función es que puedan soportar la energía calórica de la corriente sin sobrecalentarse, tienen las características que poseen un difusor que permiten que el electrodo se sitúe lejos de la boquilla y de esta manera ofrece una mejor visibilidad del arco de electricidad.
Pedal
El pedal de la soldadora de arco eléctrico, se utiliza para controlar el calor producido por el gas, para aumentarlo o disminuirlo según los requerimientos de las piezas a fusionar, por medio del pedal se puede controlar:
- El flujo del cordón de soldadura, de manera que éste no crezca, se contraiga, se extienda o estreche mientras se está en el proceso de soldadura.
- El módulo del control del pedal está protegido por lo que este dispositivo es resistente a la suciedad y a la corrosión, lo que garantiza la seguridad y el funcionamiento del pedal.
- El pedal de la soldadora de arco eléctrico no es afectado por las elevadas temperaturas.
- Es el dispositivo adecuado para controlar la corriente de arranque y de salida de la soldadora.
Electrodo
El electrodo es un elemento que sirve de conductor eléctrico, el cual se utiliza para hacer contacto con una superficie y se genere la reacción de óxido /reducción, por lo que el electrodo tiende a disolverse por el lado en el cual está cargado negativamente y haciendo que los iones se depositen en el metal.
Los electrodos no consumibles que se utilizan en la soldadora de arco eléctrico no tienen contacto con la pieza de trabajo, el gas inactivo de que fluye alrededor del arco de soldadura reacciona con el metal y forma una capa protectora; de manera que el electrodo de tungsteno, el flujo del cordón de la soldadura y el metal se encuentran en la temperatura ideal para el inicio de la soldadura, el calor no permite que los elementos estén en contacto con el aire, impidiendo la oxidación y la absorción de los gases que se encuentran en la atmósfera, de modo que el resultado es una junta fusionada de manera compacta.
Varillas
Las varillas son el núcleo de los electrodos, las mismas pueden estar desnudas sin revestimientos, la varilla para la soldadora de arco eléctrico, se le denomina varilla de aportación para soldadura TIG, la cual debe ser igual o de mejor calidad que el material a soldar, las mismas son de acero inoxidable, aluminio, acero al carbono entre otras y sus diámetros van de 1.1 a 4,2 mm, estas varillas deben de estar libres de contaminantes y de humedad, las mismas no necesitan de elementos fundentes que son los elementos para facilitar la fusión, para realizar el cordón de la soldadura.
¿Qué tipos de electrodos se utilizan en una soldadora de arco eléctrico?
El electrodo utilizado en la soldadora de arco eléctrico es uno con características de no consumible, el arco eléctrico con base al electrodo de tungsteno entre los que se encuentran:
- Electrodos de tungsteno puro, no contiene aleaciones, es usado generalmente con soldaduras de corriente alterna para las aleaciones de aluminio, magnesio, contiene un 99,5% de tungsteno, la punta tiene una terminación limpia y de forma redondeada lo que permite una buena estabilidad para la corriente alterna, también pueden ser utilizados en la corriente continua, pero puede es susceptible a que se contamine las piezas de la soldadura.
- Electrodos de tungsteno de torio, que es un metal radioactivo, se utiliza para soldaduras en aceros al carbón, aceros inoxidables, níquel y sus aleaciones como por ejemplo con cobre, con cromo, con hierro, entre otros; titanio y aleaciones de cobre, contiene 2% de óxido de Thorio (THO2) y se encuentra distribuido en toda la varilla, aporta una resistencia al flujo del cordón de soldadura contra la contaminación atmosférica, provee un arco de soldadura eléctrica estable y puede ser utilizado con corriente alterna o con corriente continua. Cuando se esté utilizando el electrodo de tungsteno de torio el operario debe de colocarse una máscara de filtro de partículas número tres o superior.
- Electrodo de tungsteno de cerio, se utilizan para soldaduras de aceros al carbono, aceros inoxidables, níquel y sus aleaciones, titanio y aleaciones de cobre, contiene un 2% de óxido de cerio que es un metal muy maleable y no es radioactivo, es muy fácil de encender y posee una excelente estabilidad en el arco de electricidad, puede ser utilizado con corriente alterna o con corriente continua.
Para realizar las soldaduras de arco eléctrico con los electrodos no consumibles de tungsteno hay que tener en consideración las siguientes precauciones:
- La fuente de alimentación energética de la corriente alterna, se debe utilizar gas de argón al 99,99%, si el argón no es puro se producirá una capa de soldadura gris, lo que afectará el resultado final del proceso.
- La punta del electrodo de tungsteno debe ser molida antes de comenzar con la soldadura, de modo que quede en una forma cónica, esto con la finalidad de proporcionar el arco de electricidad de manera concentrada, la combustión sea constante y el alargamiento externo sea de 5MM, igualmente la punta del tungsteno en el medio de la punta de soldadura y no se puede desviar.
- La posición de la antorcha de la soldadura, del electrodo y de la pieza de trabajo debe realizarse de manera que se proteja el flujo del cordón de la soldadura fundida, por lo que el ángulo debe ser pequeño si es grande se puede ver interrumpida la estabilidad del arco de electricidad y del gas.
- Una vez terminado el proceso de la soldadora de arco eléctrico, deberá esperar entre 5 y 10 segundos y luego apagar la fuente de gas de argón, con esta acción se evita la oxidación del tungsteno.
Ventajas de utilizar una soldadora de arco eléctrico
Este tipo de soldadora de arco eléctrico presenta las ventajas que a continuación se mencionan:
- Con este tipo se soldaduras se obtiene un cordón de fusión más resistente, flexible y con menor capacidad de corrosión, ya que el gas de argón impide el contacto entre los elementos oxidantes de la atmósfera.
- El gas de argón facilita el proceso de soldadura tanto de materiales ferrosos como no ferrosos, por lo que no se requiere el empleo de elementos limpiadores de óxido y la limpieza posterior de material de escoria producto de la acción de la soldadura tradicional.
- En este tipo de soldadora de arco eléctrico el resultado es una soldadura limpia y pareja ya que la producción de humo es mínima, la movilidad que se presenta alrededor del arco es transparente lo que le permite al operario observar de manera nítida lo que está realizando, por lo que el cordón de fusión será de calidad, lo que redunda favorablemente en una disminución en los costos de producción.
- No se presentan salpicaduras descargas de chispas ya que no se presenta metal de aporte en el arco de eléctrico de la soldadura.
- Proporciona facilidad en el proceso en los lugares de difícil penetración ya que la transparencia en el arco y la poca o nula producción de humo, permite que el trabajo se realice sin muchos inconvenientes en cualquier posición.
- La aplicación de la soldadora de arco eléctrico es muy diversa, ya que puede soldar prácticamente todos los metales.
- La luz ultravioleta es mínima en comparación de soldadura tradicional.
Medidas de seguridad
Las medidas de seguridad para trabajar con la soldadora de arco eléctrico son los siguientes:
- El operario debe asegurarse de cuáles son los componentes con los que están recubiertos los electrodos, ya que si los mismos están revestidos con torio o zirconio al 2%, debe protegerse las vías respiratorias con máscaras de protección con una máscara de filtro de partículas número tres o superior o las denominadas FFP3, y así evitar enfermedades como la neumoconiosis benigna que se origina por la acumulación de partículas en los pulmones y otros padecimientos como irritación respiratoria, toxicidad sistémica e incluso el cáncer.
- Se deberá delimitar el espacio donde se va a realizar el proceso de la soldadora de arco eléctrico, para que de esta forma los demás operarios no tengan que inhalar los gases derivados del proceso de soldadura.
- La máscara o pantalla de soldadura debe ser oscura para evitar daños a la retina, pero al mismo tiempo debe ser lo conveniente clara para que el operario pueda tener una distancia considerada a la pieza objeto de la soldadura.
- El lugar de trabajo debe estar limpia y todas las herramientas en los lugares adecuado para su manipulación.
- Hay que verificar que los cables eléctricos y conductores del gas, estén en condiciones óptimas.
- La ventilación debe ser apropiada y controlada.
- Las máquinas deben estar en un lugar seco.
- Los electrodos deben colocarse con los guantes puestos y con la máquina apagada.
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