Soldadura con Electrodos Revestidos (SMAW, MMA, 111)

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SOLDADURA SMAW (MMA – 111)

En este tema desarrollamos los siguientes aspectos del Proceso SMAW:

  • Seguridad
  • Principios básicos del Proceso SMAW
  • Equipo de Soldadura
  • Variables del Proceso
  • Ventajas y Limitaciones del Proceso SMAW
  • Clasificación de los Electrodos según AWS

SEGURIDAD EN SOLDADURA SMAW:

Para soldar debemos tener en cuenta todas las medidas de Seguridad relacionadas con la Soldadura y los Procesos Asociados a la misma, que se encuentran en el Código de AWS ANSI Z49.1 y otras recomendaciones y normas de aplicación nacional y específicas de la empresa en la que se trabaje y adicionalmente, se deben tener en cuenta y entender las recomendaciones y avisos que se encuentran en:
– Los equipos de soldadura
– Los paquetes de los consumibles – leer las Fichas de Seguridad (MSDS)
– Los manuales de instrucción

Para tener en sus manos la información completa,

su biblioteca debe contar con el código:

AWS / ANSI Z49.1

Seguridad en Soldadura, Corte y Procesos relacionados.

Normativa completa seguridad en soldadura y corteLa guía más consultada en el mundo para la realización segura de los trabajos.

Principio Soldadura SMAW:

La American Welding Society (AWS) define SMAW como Shielded Metal Arc Welding (Soldadura de Metal al Arco Protegido).
PROCESO SMAW:
  • Se conoce normalmente como “Soldadura de Electrodo o de Electrodo Recubierto o Revestido
  • En algunos países también se reconocen las siglas de este proceso como MMA (Manual Metal-Arc)
  • Según normativa europea EN (ISO EN UNE 4063), la denominación de este proceso es 111.
  • Es el proceso de soldadura más usado en todo el mundo, y el primero que se desarrolló como Soldadura al Arco.
    • ESAB es uno de los fabricantes líderes mundiales de consumibles para soldadura y su historia de innovación comenzó en 1904 con la invención por parte de Oscar Kjellberg del electrodo de soldadura revestido, para la marca Esab, que desde entonces denomina a sus electrodos OK.
    • Lincoln Electric desarrolló por otro lado los electrodos celulósicos desde la fabricación de los primeros equipos de soldadura eléctricos, allá por el 1.911.
  • Puede usarse para soldar prácticamente todos los metales y aleaciones.

Componentes del Proceso:

Es el proceso de arco eléctrico en el que se precisa menor inversión.

Los elementos que se requieren son:

  • Un equipo de soldadura, o fuente de corriente (de corriente constante)
  • Un cable con una pinza porta-electrodo
  • Un cable de masa
  • Los electrodos, que son siempre Metales de Aporte, o Consumibles de soldadura. Se producen en forma de varillas de metal con un recubrimiento externo.
Del lado del electrodo, la corriente eléctrica fluye a través del cable del electrodo hasta la pinza, atraviesa el electrodo y se transmite en el arco eléctrico.
Del lado de la pieza que se suelda, la corriente fluye a través del metal base a la pinza de masa y de vuelta hasta el equipo de soldadura.

Funciones del Recubrimiento del Electrodo:

  • Forma una campana de Gas de Protección para que el Baño Fundido esté aislado de la atmósfera mientras se encuentra la gota en estado líquido.
  • Forma una escoria que protege el caldo fundido hasta su enfriamiento de la oxidación y contaminación atmosférica.
  • Ayuda al establecimiento y mantenimiento de un Arco Eléctrico constante y estable
  • Favorece la transferencia de metal desde la varilla del electrodo al caldo de soldadura”

 

Cuando el electrodo se acerca a la pieza a soldar se establece el Arco Eléctrico usando una técnica de “Rascado” del electrodo.

Entonces el circuito eléctrico mantiene el arco encendido, que se cierra entre los dos polos de salida del equipo de soldadura.

El Arco Eléctrico se establece entre la punta del electrodo y el metal base y depende de la diferencia de potencial entre ambos o Voltaje.

En el centro del arco eléctrico pueden alcanzarse temperaturas de alrededor de 5.000 ºC (10.000 ºF).

Al avanzar en la junta a soldar con el electrodo, se va formando un cordón de soldadura que, cuando solidifica, mantiene los componentes “soldados”, es decir, unidos.

Si la soldadura se ha realizado correctamente, las propiedades de la junta soldada deberían ser al menos las mismas que tendría el metal base sin soldar. 

Escoria:

La escoria se puede limpiar usando un cepillo, una piqueta, un martillo neumático, una radial o amoladora u otro medio mecánico.

La escoria es una combinación del “flux” o recubrimiento del electrodo y de impurezas del metal base que flotan en la superficie el caldo fundido pues tienen en estado líquido menor densidad que el metal fundido.

La escoria depende del tipo de recubrimiento que tenga el electrodo.

En función de dicho recubrimiento será más o menos “vidriosa”, y ayudará a obtener un cordón de soldadura más o menos puro y por tanto de mejor o peor calidad.

La escoria se solidifica rápidamente y forma un recubrimiento sobre el cordón de soldadura.

La escoria también ayuda a que el caldo de soldadura se enfríe más lento.

En esta imagen se ve cómo el soldador retira la escoria usando un martillo neumático.

EQUIPO DE SOLDADURA SMAW:

La soldadura SMAW se realiza con un equipo de CORRIENTE CONSTANTE:

  • La Corriente (Amperios) varía muy poco a pesar de que el Voltaje (Voltios) sí varían debido a la variación de distancia de arco eléctrico debido a la inestabilidad del pulso y posición del soldador, pues es un proceso de soldadura MANUAL.

Un equipo de soldadura SMAW puede ser:

  • Equipos eléctricos (con conexión a la red):
    • Un transformador de Corriente Alterna (el electrodo va cambiando de polaridad positiva a negativa según la frecuencia de la red – 50 Hz en Europa, 60 Hz en América, a los mismos ciclos/segundo que dicha frecuencia.
    • Un rectificador de Corriente Continua “convencional”: el electrodo puede escogerse para trabajar en Polaridad Positiva o bien en Polaridad Negativa.
    • Un moderno equipo “Inverter”, que es un rectificador más pequeño y ligero, también de Corriente Continua.
  • Equipos autógenos (con motor de alimentación de gasolina o diesel, o modernamente con batería).

Efecto de la Polaridad en el electrodo recubierto

El efecto de la Polaridad en el resultado de soldadura se puede observar la imagen de la izquierda.

Resultado de Soldadura según parámetros y ejecución: 

Ventajas del proceso SMAW:

  • Coste inicial de inversión mínimo
  • Portátil
  • Fácil y seguro para trabajo al aire libre
  • Puede soldar en todas posiciones
  • Disponibilidad de electrodos para soldar casi todos los metales

Limitaciones del proceso SMAW:

  • Baja Eficiencia del electrodo (cuánto de cada electrodo se aprovecha como metal fundido en la soldadura)
  • Difícil para soldar materiales muy finos (el mínimo diámetro de electrodo es 1,5 mm, el cual requiere unos 20-25 A para fundir)
  • Empalmes muy frecuentes, cada vez que se acaba un electrodo
  • Bajo Factor de Marcha o Factor de Operación (tiempo de arco encendido)
  • Se requiere de mayor habilidad del soldador (es un proceso manual)

CLASIFICACIÓN DE LOS ELECTRODOS SMAW:

Según AWS y también SFA/ASTM/ASME:

Ejemplo: AWS A5.1: E7018
Significado de los dígitos en electrodos de Acero al Carbono:
  • AWS A5.1 – Es la ESPECIFICACIÓN, significa la agrupación de un consumible de soldadura. En este caso es la agrupación de electrodos para soldadura de aceros al carbono.
    • AWS A5.5 – Es la ESPECIFICACIÓN para soldadura de aceros de baja aleación.
    • AWS A5.4 – Es la ESPECIFICACIÓN para soldadura de aceros inoxidables.
    • Para más información, consultar las normas AWS/ASME/ASTM/SFA.
  • E7018: Es la CLASIFICACIÓN del electrodo concreto
  • Cada uno de los dígitos de la Clasificación tiene este significado:
    • E = Electrodo
    • 70 = Resistencia Mecánica del Metal Aportado, en ksi (Klb/in2) = 70.000 lb/in2)
    • 1 = Soldadura en Todas Posiciones

Pudiera ser también un 2, lo cual significaría que el electrodo es de Gran Rendimiento y sólo es adecuado para soldar en posiciones 1F, 2F y 2G.

También puede ser un 4, lo cual significaría que el electrodo está específicamente desarrollado para soldar en Vertical Descendente.

    • 8 = Recubrimiento Básico de Bajo Hidrógeno

Este cuarto dígito puede ser una de estas opciones:

        • 0 ó 1 – El recubrimiento del electrodo es Celulósico
        • 2, 3 ó 4 – El recubrimiento del electrodo es Rutilo, Ácido o ambos
        • 5, 6, 7, 8 – El recubrimiento del electrodo es Basico, de Bajo Hidrógeno, si se conserva preservado de la humedad.
    • Adicionalmente, la combinación de los dos últimos dígitos (en el ejemplo, 18, está relacionada con el tipo de corriente (alterna o continua) y la polaridad a la que el electrodo debe usarse.

Cada fabricante indica en la Ficha Técnica del electrodo y su empaquetado, el tipo de corriente y el rango de uso de cada diámetro de dicho electrodo, así como sus características y recomendaciones de aplicación, que son precisas de respetar.

Adicionalmente, en la Clasificación se pueden añadir Sufijos, los cuales son indicadores de aleantes en pequeña proporción en el metal depositado, para mejora de propiedades:

Los sufijos y sus significados son los siguientes:

  • -1 (Ejemplo E7018-1): El metal depositado con el electrodo tiene unas buenas características de tenacidad incluso a -46ºC
  • -A1 (Ejemplo E7018-A1): El metal depositado contiene un % de Molibdeno (Mo), el cual mejora las propiedades mecánicas y de tenacidad.
  • -BX (Ejemplo E8018-B2): El metal depositado contiene un % de Cromo (Cr) y de Molibdeno (Mo), los cuales mejoran las propiedades mecánicas de la soldadura a elevadas presiones y temperaturas.
  • -CX (Ejemplo E8018-C1): El metal depositado contiene un % de Níquel (Ni), el cual mejora las propiedades de tenacidad a temperatura sub-cero.
  • -G (Ejemplo E8018-G): El metal depositado contiene un % de aleantes, pero sin un contenido ni proporción definida por la norma. Se debe tener cuidado al escoger electrodos con esta clasificación, poniendo atención a qué aleantes están presentes y en qué proporción, pues debemos escoger los electrodos con los que se obtengan las propiedades deseadas según la aplicación.

FIN DEL TEMA

Como ves, todos los temas que estamos desarrollando están relacionados.

Sólo tendrás un conocimiento completo tras finalizar los temas del curso y, por supuesto, irás ganando con la experiencia y el estudio continuado.

Si has entendido los conceptos de este tema, no olvides dar a COMPLETAR en la parte superior del tema.

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