SOLDADURA SMAW En la actualidad, existen diversos procesos de soldadura. La Asociación Americana de Soldadura (AWS) reconoce y clasifica estos procesos en seis grupos: soldadura blanda (soldering), soldadura en estado sólido, soldadura fuerte (brazing), soldadura por oxicombustible, soldadura por resistencia eléctrica y soldadura por arco. ¿Qué es soldadura SMAW? La soldadura SMAW es un proceso en el cual la fusión del metal se produce debido al calor generado por un arco eléctrico que se crea entre el extremo de un electrodo y el metal base al que se va a unir. El material de aportación, es decir, el que se obtiene del cambio sólido a líquido del electrodo se da en forma de gotas pequeñas. Equipo El equipo necesario para realizar una soldadura SMAW consta de cinco elementos: 1. Fuente de energía. Las características a tener en cuenta para elegir una fuente de energía adecuada son: el electrodo que se va a utilizar, el tipo de corriente (alterna o continua), el rango de intensidades y la tensión de vacío (OVC). Cualquiera que sea la fuente de energía elegida, debe ser descendente de intensidad constante para que la corriente no presente afectaciones por las variaciones en la longitud del arco. 2. Pinza portaelectrodos. Conduce la corriente al electrodo y sirve para sujetarlo. La elección de la pinza está condicionada por el diámetro del electrodo que se va a usar para llevar a cabo la SMAW. Es recomendable que las mordazas se mantengan en buen estado para evitar un sobrecalentamiento que puede provocar una disminución en la calidad y hacer más difícil el soldeo. 3. Electrodo revestido. Crea el arco eléctrico y, al consumirse, produce el material que se une con el material base y que constituye, propiamente, la soldadura. Cada electrodo está compuesto de cuatro elementos: el alma, el diámetro, la longitud y el revestimiento. El alma es el alambre de sección circular uniforme que sirve como material de aportación. La composición química del alambre cambia según la pieza que se va a soldar. Uno de sus extremos (normalmente de 20 a 30 milímetros) no está cubierto por el revestimiento y constituye la parte que se inserta en la pinza portaelectrodos. El diámetro determina la anchura del electrodo, en tanto que la longitud, el largo. Las medidas normalizadas para el diámetro son 1.6, 2, 2.5, 3.2, 4, 5 y 6 milímetros, mientras que para la longitud son 150, 200, 250, 300, 350 y 450. El revestimiento es el cilindro concéntrico de espesor homogéneo que envuelve el alma del electrodo. Sus funciones son dirigir el arco eléctrico al crear una fusión equilibrada y uniforme; al mismo tiempo que proteger el metal fundido al impedir la entrada de oxígeno y nitrógeno. 4. Conexión a masa. El mejor método para lograr una buena conexión a masa es utilizar una zapata (pieza de freno que actúa por fricción sobre un eje para moderar o impedir su movimiento) de contacto de cobre sujeta con una mordaza de tipo C. Esta conexión debe hacerse de manera correcta porque de lo contrario puede producirse un soplo magnético que dificulte el control del arco. Asimismo, debe prestarse atención a una buena sujeción del cable para evitar una conexión con sobrecalentamiento que genere una interrupción en el circuito y la desaparición del arco. 5. Cables de soldeo. Son los conductores de corriente. Por lo general, están hechos con dos alambres aislados y recubiertos de hule o plástico. TIPOS DE ELECTRODOS Y CLASIFICACION 1. ¿Cuáles son los electrodos SMAW más comunes? Existen cientos, si no miles, de electrodos SMAW, pero los más populares son los electrodos de acero suave que entran en la clasificación A5.1 de la American Welding Society (AWS). Éstos incluyen los electrodos 6010, 6011, 6012, 6013, 7014, 7024, y 7018. 2. ¿Cómo descifro estas clasificaciones de electrodos de la AWS? La AWS usa un sistema de codificación estandarizado para identificar los electrodos SMAW. Los códigos se encuentran impresos en el lado de cada electrodo SMAW y representan propiedades específicas. Para los electrodos de acero suave mencionados previamente, he aquí cómo funciona el sistema AWS: La letra E indica un electrodo. Los dos primeros dígitos representan la resistencia a la tracción mínima resultante de la soldadura, medida en libras por pulgada cuadrada (PSI). Por ejemplo, el número 70 en un electrodo E7018 indica que el electrodo producirá un cordón de soldadura con una resistencia mínima a la tracción de 70,000 PSI. El tercer dígito representa las posiciones de soldar para las cuales puede usarse el electrodo. Por ejemplo, 1 significa que el electrodo puede usarse en todas las posiciones y 2 significa que éste puede usarse en posición plana y horizontal. El cuarto dígito representa el tipo de recubrimiento y el tipo de corriente para soldar (CA, CD, o ambas) que puede usarse con el electrodo. 3. ¿En qué difieren los electrodos 6010, 6011, 6012, y 6013, y cuándo debe usarse cada uno? Los electrodos 6010 pueden usarse sólo con fuentes de energía de CD. Éstos ofrecen una penetración profunda y pueden traspasar óxido, aceite, pintura y suciedad (vea la Figura 1). Muchos soldadores experimentados de tubo usan estos electrodos de toda posición para pasos de soldadura raíz que se localizan dentro de un tubo. Sin embargo, los electrodos 6010 tienen un arco extremadamente estrecho, que puede dificultar su uso a soldadores amateur. Los electrodos 6011 también pueden usarse para soldar en todas las posiciones, excepto que requieren fuente de energía de CA para soldar. Como los electrodos 6010, los electrodos 6011 producen un arco profundo y penetrante que corta a través de metales corroídos sin limpiar. Muchos soldadores eligen electrodos 6011 para trabajo de mantenimiento y reparación cuando no cuentan con una fuente de energía de CD. Los electrodos 6012 trabajan bien en aplicaciones que requieren puenteo de espacios entre dos uniones. Muchos soldadores profesionales también eligen electrodos 6012 para soldaduras en ángulo de alta velocidad y alta corriente. Estos electrodos tienden a producir un perfil de penetración más superficial y escoria densa que requiere limpieza adicional después de soldar. Los electrodos 6013 producen un arco suave con salpicadura mínima, ofrecen penetración moderada y tienen una escoria fácilmente removible. Éstos deben usarse sólo para soldar chapa metálica limpia y nueva. 4. ¿En qué difieren los electrodos 7014, 7018, y 7024, y cuándo debe usarse cada uno? Los electrodos 7014 producen casi la misma penetración de unión que los electrodos 6012 y están diseñados para usarse en aceros al carbón y de baja aleación. Los electrodos 7014 contienen una mayor cantidad de polvo de hierro, el cual incrementa la velocidad de deposición. Éstos también pueden usarse a amperajes más altos que los electrodos 6012. Los electrodos 7018 son fáciles de usar y contienen un fundente grueso con alto contenido de polvo. Éstos producen un arco suave y silencioso con salpicadura mínima y penetración media del arco. Muchos soldadores usan electrodos 7018 para soldar metales gruesos como acero estructural. Además, éstos producen soldaduras fuertes con altas propiedades de impacto (incluso en clima frío), y pueden usarse en metales con base de acero al carbón, alto carbón, baja aleación y acero de alta resistencia. Los electrodos 7024 contienen una alta cantidad de polvo de hierro que ayuda a incrementar las razones de deposición y se usan con frecuencia para soldaduras en ángulo horizontales o planas de alta velocidad. Estos electrodos funcionan bien en chapa de acero de al menos 1/4 de pulgada de espesor. También pueden usarse en me­tales más gruesos que 1/2 pulgada. 5. ¿Cuál es la mejor forma de elegir un electrodo SMAW? Seleccione un electrodo que coincida con las propiedades de resistencia y composición del metal base. Por ejemplo, al trabajar con acero suave, generalmente funcionará un electrodo E60 ó E70. Luego, busque el tipo de electrodo que coincida con la posición de soldar y considere su fuente de energía disponible. Recuerde, ciertos electrodos pueden usarse sólo con CD o CA, mientras que otros pueden usarse con cualquiera. Evalúe el diseño de la unión y el ensamble que requiere, y seleccione un electrodo que proporcione las mejores ca­racterísticas de penetración (excavación, media o ligera). Si está trabajando en una unión con un ensamble estrecho o un lado no está biselado, el E6010 ó E6011 proporcionarán arcos excavadores para asegurar suficiente penetración. Para materiales delgados o uniones con aperturas anchas de raíz, seleccione un electrodo con arco ligero o suave, como un E6013. Para evitar la fractura de la soldadura en material grueso y pesado o en diseños complicados de uniones, seleccione un electrodo con ductilidad máxima. También considere la condición de servicio en la que estará el componente y las especificaciones que éste debe cumplir. ¿Se va a usar en un ambiente de baja temperatura, de alta temperatura, o de ondas de choque? Para estas aplicaciones, un electrodo de bajo hidrógeno E7018 funciona bien. También debe considerar la eficiencia de la producción. Al trabajar en la posición plana, los electrodos con un alto contenido de polvo de hierro, como el E7014 ó el E7024, ofrecen velocidades de deposición más altas. Para aplicaciones críticas, verifique siempre los procedimientos y la especificación de la soldadura para el tipo de electrodo. 6. ¿Cuál es la función del fundente que rodea al electrodo SMAW? Todos los electrodos SMAW comprenden un alambre rodeado por un recubrimiento llamado fundente, el cual tiene varios propósitos importantes. Es el fundente, o el recubrimiento, en el electrodo el que realmente dicta dónde y cómo puede usarse un electrodo. Cuando usted enciende un arco, el fundente se quema y produce una serie de reacciones químicas complejas. Conforme los ingredientes del fundente se queman en el arco de soldadura, liberan el gas protector que protege la soldadura fundida contra impurezas atmosféricas. Cuando la soldadura fundida se enfría, el fundente, forma escoria para proteger al metal de soldadura contra oxidación, y previene la porosidad en el cordón de soldadura. El fundente también contiene elementos ionizantes que hacen el arco más estable (especialmente al soldar con una fuente de energía de CA), junto con aleaciones que dan a la soldadura su ductilidad y resistencia a la tracción. Algunos electrodos usan fundente con una concentración más alta de polvo de hierro para ayudar a aumentar las velocidades de deposición, mientras otros contienen antioxidantes agregados que actúan como agentes limpiadores y pueden penetrar piezas de trabajo corroídas o sucias, o escamas de laminación. 7. ¿Cuándo es apropiado un electrodo SMAW con deposición alta? Los electrodos con deposición alta pueden ayudar a terminar un trabajo más rápido, pero tienen sus limitaciones. El polvo de hierro adicional en estos electrodos hace que el baño de fusión de la soldadura sea mucho más fluido, lo que significa que no pueden usarse para soldar fuera de posición. Tampoco pueden usarse para aplicaciones críticas o requeridas por código, como contenedores a presión o fabricación de calderas, donde los cordones de soldadura están sujetos a altos esfuerzos. Sin embargo, los electrodos con deposición alta son una opción excelente para aplicaciones que no son críticas como soldar un tanque simple de almacenamiento de líquidos o dos piezas de metal no estructural. 8. ¿Cuál es la forma adecuada de almacenar y secar de nuevo los electrodos SMAW? Un ambiente calentado de baja humedad es el mejor lugar de almacenamiento para electrodos SMAW. Por ejemplo, muchos electrodos de hidrógeno bajo y acero suave 7018 necesitan almacenarse a una temperatura entre 250 y 300 grados (121.1 y 148.9ºC). Generalmente, las temperaturas de reacondicionamiento de electrodos son mayores que la temperatura de almacenamiento para ayudar a eliminar el exceso de humedad. El ambiente de reacondicionamiento para electrodos de hidrógeno bajo 7018 debe ser de 500 a 800ºF (260 a 426.7ºC) entre 1 y dos horas. Algunos electrodos como el 6011, sólo necesitan almacenarse secos a temperatura ambiente, la cual se define como un nivel de humedad que no excede 70 por ciento y una temperatura entre 40 y 120ºF (4.4 y 48.9ºC). Para temperaturas y tiempos específicos de almacenamiento y reacondicionamiento, refiérase siempre a las recomendaciones del fabricante. SIMBOLOS SOLDADURAS Símbolo de soldadura. El símbolo de soldadura consiste en una línea de referencia unida a una línea de flecha en el que, sobre la línea de referencia se pueden incluir los símbolos elementales, suplementarios, dimensiones... y demás indicaciones que indican el tipo de soldadura y sus características. La línea de flecha indica la localización de la unión soldada, debiendo de estar en contacto con una línea sólida visible que sea parte de la unión. La línea de referencia se ha de dibujar preferentemente paralela al lado inferior del dibujo, es decir, horizontalmente. Si al símbolo de soldadura solamente se le añade una cola, se tiene el símbolo de soldeo básico. Este símbolo se usa cuando los detalles de la unión no están especificados y solamente se quiere indicar que la unión a la que se hace referencia va a ser soldada. Símbolos elementales. Al símbolo de soldadura (línea de referencia más línea de flecha) se le pueden añadir símbolos elementales que indican el tipo de soldadura a realizar, desde el punto de vista geométrico. Estos símbolos se sitúan sobre la línea de referencia, generalmente en su punto medio. Símbolos suplementarios Los símbolos suplementarios sirven para proporcionar información adicional, generalmente relacionada con la forma del cordón de la soldadura o sobre cómo debe ser realizada la soldadura. En la tabla 3 están representados los símbolos suplementarios. Línea de flecha quebrada La línea de flecha quebrada se usa en soldaduras a tope en las que solo de los elementos a unir requiere una preparación previa (por ejemplo, soldadura en bisel simple o en J simple) y el otro componente no. En estos casos la línea de flecha ha de ser quebrada y apuntar hacia el componente al que se ha de aplicar la preparación previa. Posición de la unión soldada. “Lado y otro lado” de la flecha. Una unión soldada está formada por dos lados: el lado en el que se realiza la soldadura y el lado opuesto, formando ambos, parte de la misma unión. Se denomina “lado de la flecha” al lado de la unión al cual señala la punta de la flecha. El “otro lado” es el lado opuesto de la unión al que señala la punta de la flecha. Como se ha indicado la línea de referencia del símbolo de soldadura es una línea doble, formada por una línea continua y por otra línea de trazos. La línea continua hace referencia al “lado de la flecha” y la línea discontinua al “otro lado” de la flecha. Cuando la soldadura se realiza en el lado de la flecha los símbolos que definen la soldadura deben de estar situados en la línea continua. Si la soldadura se realiza en el otro lado, los símbolos han de situarse en la línea discontinua. La línea discontinua puede estar situada debajo o encima de la línea continua. Líneas de referencia múltiple Se pueden emplear dos o más líneas de referencia para indicar una serie de operaciones de soldeo consecutivas. La primera operación a realizar será indicada en la línea de referencia más cercana a la punta de la flecha. El resto de las operaciones se indican consecutivamente en las otras líneas de referencia, realizando en primer lugar aquellas que estén más cercanas a la flecha. Cola La cola es un elemento opcional que se añade al final de la línea de referencia cuando es necesario incluir información adicional en el símbolo de soldadura. Dicha información puede ser: Nivel de calidad. Normas ISO 5817, ISO 10042, ISO 13919… Proceso de soldeo, con numero de referencia de acuerdo con la norma ISO 4063 Material de aportación. Normas ISO 14171, ISO 14341… Posición de soldeo. Norma ISO 6947. Información suplementaria Una cola cerrada se emplea para indicaciones referentes a una instrucción precisa. RECOMENDACIONES SOLDADURA No realizar trabajos de soldadura en locales húmedos o mojados.436 Contar con interruptor cerca del puesto de soldadura que permita cortar totalmente la corriente en caso necesario. Los cables de alimentación deben ser de la sección suficiente para no dar lugar a sobrecalentamientos. Su aislamiento será adecuado para una tensión nominal superior a 1000 V. Debe comprobarse periódicamente el correcto aislamiento de los bornes de conexión de la máquina y la clavija de enchufe. La carcasa debe estar conectada a tierra a través de una toma de corriente asociada a un interruptor diferencial. Los cables de soldadura soportarán las corrientes generadas por el tipo de trabajo (hay que tener en cuenta que la longitud disminuye su capacidad de transporte de corriente eléctrica). Es necesario comprobar periódicamente el estado de la conexión de los cables de soldadura a la máquina (conviene evitar la utilización de tornillos para fijar conductores trenzados, pues acaban por desapretarse) y a las pinzas y el aislamiento adecuado de dichas zonas. Se debe reemplazar cualquier cable de soldadura que presente cualquier defecto de aislamiento (o algún tipo de deformación a menos de 3 m del porta­electrodos). Los cables del circuito de soldadura deben desenrollarse completamente antes de su uso y protegerse contra proyecciones incandescentes, grasas, aceites, etc., para evitar arcos o circuitos irregulares. Bajo ningún concepto se enrollarán sobre el cuerpo. Los cables deben disponerse procurando que no formen bucles ni atraviesen vías de circulación de vehículos o personas sin estar protegidos con apoyos de paso de suficiente resistencia a la compresión. El cable de soldar debe mantenerse con una mano y la soldadura se debe ejecutar con la otra. La pinza porta­electrodos debe ser adecuada al tipo de electrodo utilizado, que debe quedar firmemente sujeto a la misma. Para colocar el electrodo en la pinza se deben utilizar siempre los guantes. También se usarán los guantes para coger la pinza cuando esté en tensión. ROPA DE TRABAJO Y EQUIPOS DE PROTECCIÓN INDIVIDUAL: Varios de los riesgos analizados en la tabla precedente hacen necesario que los soldadores utilicen diversos equipos de protección individual. Este apartado relaciona todos ellos y profundiza sobre su necesidad y las características que deben reunir. Ropa de trabajo (evita la exposición del cuerpo a las radiaciones no ionizantes que se generan y deben limitar/minimizar el riesgo de quemaduras). Debe ser de pura lana o algodón ignífugo (ambos tejidos se carbonizan, al contrario que las fibras sintéticas que cuando arden se derriten dando lugar a quemaduras muy graves). Para evitar incendios derivados de la retención de partículas incandescentes, las mangas serán largas, con los puños ceñidos a la muñeca, los pantalones no deben tener dobladillo y nunca se llevarán por dentro del calzado. Además, es conveniente evitar los bolsillos exteriores y en caso contrario debe dotarse a los mismos de tapeta. También es recomendable un collarín que proteja el cuello. No debe utilizarse ropa manchada de grasa, disolventes o cualquier otra sustancia inflamable. La ropa utilizada en trabajos de soldadura eléctrica debe estar libre de elementos metálicos como cremalleras, corchetes, etc. Asimismo, hay que tener en cuenta que la ropa húmeda o sudada se hace conductora por lo que debe ser cambiada. Guantes, polainas, manguitos y mandiles de cuero (protegen las manos y la ropa de trabajo de quemaduras y partículas incandescentes). Deben tener costuras interiores para evitar la retención de partículas incandescentes y mantenerse totalmente secos. Calzado de seguridad. Con puntera reforzada para minimizar los riesgos derivados de caídas de objetos pesados, plantilla reforzada si son previsibles las pisadas sobre objetos punzantes y suela aislante (imprescindible si se va a trabajar sobre superficies o estructuras metálicas). Caretas o pantallas faciales equipadas con filtros ópticos (protegen a la cara y a los ojos de las radiaciones no ionizantes y de la proyección de partículas). Debido a la importancia de su correcta selección en esta Guía se les dedica un apartado específico. Protección respiratoria (para evitar la inhalación de humos y gases nocivos para la salud). Debido a la importancia de este riesgo en esta guía se le dedica un apartado específico. Gafas o pantallas faciales contra impactos (para proteger a los ojos y la cara de proyecciones durante operaciones como el picado de escoria o la utilización de máquinas auxiliares como amoladoras). Deben seleccionarse en función de los impactos previsibles. Otros que pudieran ser necesarios en función de las condiciones de trabajo como cascos, arneses o cinturones de seguridad, protección contra el ruido, etc.
