Soldadura por arco para niños
La soldadura por arco es un proceso que une metales usando el calor intenso de un arco eléctrico. Imagina que acercas una varilla especial, llamada electrodo, a las piezas de metal que quieres unir. Cuando el electrodo toca el metal, se forma una chispa muy brillante y caliente, como un rayo en miniatura. Esta chispa es el arco eléctrico.
Para que el electrodo no se pegue al metal, hay que levantarlo un poquito justo después de que toque. Así, el metal del electrodo se derrite en pequeñas gotas y se une al metal de las piezas, formando una unión fuerte cuando se enfría. Si levantas demasiado el electrodo, el arco se apaga y hay que empezar de nuevo.
Este método de soldadura se ha usado desde hace mucho tiempo. Hace más de cien años, en 1904, un inventor sueco llamado Oscar Kjellberg mejoró el proceso al crear el electrodo recubierto, que es una varilla con una capa protectora. Gracias a esto, la soldadura por arco se hizo muy popular en la industria a partir de los años 1950.
Contenido
¿Qué partes tiene la Soldadura por Arco?
Para entender cómo funciona la soldadura por arco, es útil conocer sus partes principales:
- Plasma: Es una zona muy caliente, como un gas electrificado, que permite que la corriente eléctrica pase entre el electrodo y el metal. Está lleno de partículas diminutas que se mueven y transportan la electricidad, alcanzando las temperaturas más altas del proceso.
- Llama: Rodea el plasma y es un poco menos caliente. Está formada por gases que se queman y desprenden calor, dándole al arco eléctrico su forma de cono.
- Baño de fusión: Es el metal que se derrite por el calor del arco. Parte de este metal se mezcla con el material que viene del electrodo. Cuando se enfría, esta mezcla se endurece y une las piezas.
- Cráter: Es una pequeña depresión que se forma en el metal base debido al calor. Su forma y profundidad dependen de cómo de fuerte sea el electrodo y la corriente usada.
- Cordón de soldadura: Es la unión final que se forma. Está hecho del metal de las piezas y del material del electrodo. Tiene dos partes: la escoria, que son impurezas que se quitan después, y la soldadura en sí, que es la parte fuerte y útil.
- Electrodos: Son las varillas metálicas que se usan para crear el arco eléctrico. A veces, también aportan el material que se derrite para la soldadura. Tienen un recubrimiento especial que ayuda en el proceso.
- Gases protectores: Se usan en algunos tipos de soldadura para proteger el metal derretido del aire. Pueden ser gases que no reaccionan (como el argón o el helio) o gases que sí reaccionan (como el dióxido de carbono). Su objetivo es evitar que el metal se contamine con el aire, lo que podría hacer que la soldadura fuera débil o porosa.
¿Para qué sirve el recubrimiento de los electrodos?
El recubrimiento de los electrodos tiene varias funciones importantes:
Ayuda eléctrica del recubrimiento
El recubrimiento contiene sustancias químicas que ayudan a que el aire alrededor del electrodo se vuelva conductor, lo que hace que el arco eléctrico sea estable y funcione bien.
Protección física del recubrimiento
Cuando el recubrimiento se quema, forma humos que son más densos que el aire. Estos humos crean una capa protectora que evita que el metal derretido se contamine con los gases del ambiente. También ayuda a sostener el metal derretido cuando se suelda en posiciones difíciles, como en vertical o por encima de la cabeza.
Mejora metalúrgica del recubrimiento
Además de ayudar al arco y a la forma del cordón, el recubrimiento es clave para la calidad de la soldadura. También protege la varilla del electrodo de la oxidación.
Tipos de Soldadura por Arco
Existen varios tipos de soldadura que usan el principio del arco eléctrico:
Soldadura con Electrodo Revestido (SMAW)
Este tipo de soldadura se conoce como SMAW (por sus siglas en inglés, Shielded Metal Arc Welding) o MMA (Manual Metal Arc welding). Aquí, el arco eléctrico se forma entre la pieza de metal y un electrodo metálico que tiene un recubrimiento.
Cuando el calor del arco derrite el electrodo, el recubrimiento se quema y crea una atmósfera protectora. Esto permite que el metal derretido del electrodo pase al metal base, formando la soldadura. Las gotas de metal fundido caen cubiertas por una capa de escoria derretida, que flota en la superficie y protege el cordón de soldadura mientras se enfría.
Como los electrodos se consumen, hay que cambiarlos cuando se acaban. Los electrodos tienen un "alma" (un alambre de metal) y un "revestimiento" (una mezcla secreta de minerales y otros materiales). La forma en que se clasifican los electrodos está regulada por la AWS (American Welding Society), una organización muy importante en soldadura.
Este tipo de soldadura es muy popular por su simplicidad y bajo costo. Solo necesitas una máquina de soldar, cables, un soporte para el electrodo y los electrodos. Es ideal para reparaciones, fabricaciones pequeñas y trabajos de construcción. Puedes soldar metales de casi cualquier grosor y hacer muchos tipos de uniones.
Sin embargo, no es fácil de automatizar, por lo que se usa principalmente de forma manual. Los electrodos son cortos, así que el soldador debe parar a menudo para cambiarlos y limpiar la zona. A pesar de esto, un buen soldador puede ser muy productivo.
Ventajas:
- Las máquinas son más baratas que las de otros procesos de soldadura por arco.
- Se puede usar en la mayoría de los metales.
- Los materiales que se usan son económicos.
Desventajas:
- La calidad de las uniones soldadas puede ser menor que con otros métodos.
- La productividad es baja porque hay que cambiar los electrodos con frecuencia.
- Requiere más habilidad por parte del soldador.
Características de los electrodos: Los electrodos se identifican con un código numérico que te dice para qué tipo de trabajo son adecuados. Por ejemplo, un electrodo E-6013 significa:
- E: Es un electrodo para soldadura eléctrica por arco.
- 60: Indica que la soldadura tendrá una resistencia de 60,000 libras por pulgada cuadrada.
- 1: Se puede usar en todas las posiciones de soldadura (plana, vertical, horizontal, por encima de la cabeza).
- 3: Indica el tipo de corriente que se puede usar (corriente alterna o continua) y el tipo de recubrimiento (en este caso, con rutilo y hierro en polvo).
Soldadura TIG (Electrodo No Consumible Protegido)
La soldadura TIG (por sus siglas en inglés, Tungsten Inert Gas) usa un electrodo que no se derrite, generalmente de wolframio (también llamado tungsteno). Para proteger la soldadura, se usa un chorro de gas que evita que el aire la contamine.
Este método se empezó a usar más en los años 1940. A diferencia de otros tipos, aquí el metal que forma el cordón de soldadura se añade por separado, a menos que las piezas sean muy delgadas. El metal que se añade debe ser similar al metal que se está soldando.
El gas protector (como argón o helio) se inyecta directamente a la punta del electrodo. Como el wolframio soporta temperaturas muy altas (se derrite a 3410 °C), el electrodo casi no se desgasta.
La gran ventaja de la soldadura TIG es que produce uniones muy fuertes, flexibles y resistentes a la corrosión, porque el gas protector aísla completamente el metal derretido del aire. Además, es ideal para soldar metales no ferrosos y produce soldaduras limpias y uniformes, con pocos humos y salpicaduras. El soldador puede ver claramente lo que hace, lo que mejora la calidad.
Sin embargo, requiere un flujo constante de gas, lo que aumenta el costo. También necesita soldadores muy especializados, por lo que se usa para trabajos que requieren mucha precisión y un acabado excelente.
Soldadura MIG/MAG (Electrodo Consumible Protegido)
Este método es similar al TIG, pero aquí el electrodo sí se consume y es el que aporta el material para el cordón de soldadura. El arco eléctrico también está protegido por un flujo continuo de gas.
En la soldadura MIG (Metal Inert Gas), el gas (como argón o helio) no reacciona con el metal; solo lo protege. En la soldadura MAG (Metal Active Gas), el gas (como dióxido de carbono o argón con oxígeno) sí participa en la soldadura.
Los métodos MIG y MAG son muy usados en la industria, especialmente en la fabricación de automóviles, por su alta productividad y facilidad para automatizar. Son muy versátiles y permiten soldar diferentes tipos de acero, aluminio y cobre, en casi cualquier posición. El gas protector asegura un cordón de soldadura continuo, uniforme y sin impurezas. Además, es un método limpio y respetuoso con el medio ambiente.
La principal desventaja es que necesita un suministro constante de gas y de electrodo, lo que puede aumentar las posibilidades de fallos y el costo. Sin embargo, es más productiva que la soldadura con electrodo revestido, ya que no hay que parar para cambiar el electrodo tan a menudo.
Soldadura por Arco Sumergido (SAW)
La soldadura por arco sumergido (SAW, por sus siglas en inglés Submerged Arc Welding) es un proceso donde el arco y el metal derretido están cubiertos por una capa de un material granular llamado "flux". Este flux protege la soldadura del aire y evita salpicaduras y chispas.
Este proceso es muy eficiente y puede depositar mucho metal rápidamente. Se usa principalmente en posiciones planas u horizontales y es ideal para soldar piezas grandes.
Ventajas:
- Deposita mucho material muy rápido.
- Las soldaduras son fuertes y profundas.
- Se puede soldar muy rápido en láminas delgadas.
- Hay muy poca luz ultravioleta y humo.
- No se necesita mucha preparación de los bordes de las piezas.
- Las soldaduras son uniformes y resistentes.
- No hay salpicaduras porque el arco está cubierto.
Limitaciones:
- Se usa principalmente con aceros y algunas aleaciones de níquel.
- Generalmente se limita a soldaduras planas o en ángulo.
- Requiere manejar el material granular (flux).
- Hay que quitar la escoria después de soldar.
Seguridad en la Soldadura por Arco
Trabajar con soldadura por arco requiere seguir medidas de seguridad muy importantes para evitar accidentes.
Consejos generales de seguridad
Antes de empezar a soldar, siempre hay que revisar el equipo y el área de trabajo. Asegúrate de que no haya nada inflamable cerca y ten un extintor a mano.
Los interruptores de las máquinas deben ser fáciles de apagar. La máquina debe estar desconectada cuando no se use y siempre debe tener una conexión a tierra. Los cables y las pinzas del electrodo deben estar en buen estado, sin partes sueltas o dañadas.
Es muy importante soldar en un lugar con buena ventilación, con techos altos o un sistema que extraiga los humos.
Equipo de protección personal
La luz brillante del arco eléctrico es muy dañina para los ojos y puede causar problemas de visión. Por eso, el soldador debe usar un casco especial con un visor que filtre la luz.
La ropa debe ser cómoda, holgada y resistente al fuego y al calor. Debe estar limpia y sin agujeros. Es recomendable usar camisas de manga larga, pantalones largos y botas aislantes. La ropa de cuero y los guantes largos son ideales para protegerse de las quemaduras por las gotas de metal derretido.
Para evitar descargas eléctricas, que pueden ser muy peligrosas, el equipo debe estar bien aislado. Los cables de soldadura deben estar lejos de otros cables eléctricos, y el soldador debe estar aislado del suelo, por ejemplo, usando un tapete de goma o madera seca. Nunca cambies los electrodos con las manos desnudas, mojadas o con guantes mojados.
Véase también
En inglés: Arc welding Facts for Kids
- Electrodos de soldadura
- Soldadura manual de metal por arco
- Proceso de fabricación
- Soldadura MIG/MAG
