Introducción
El arco sumergido es el proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodos consumibles, en el cual el arco eléctrico y el baño de soldadura son protegidos del medio ambiente por los productos resultantes de la quema de un fundente que se agrega independientemente del electrodo. Se puede utilizar como electrodo: alambre macizo, alambre tubular o cinta.
Detalles del proceso
La soldadura por arco sumergido (SAW) une metales calentándolos y derritiéndolos con un arco eléctrico (o arcos) establecido entre un electrodo desnudo (o múltiples electrodos) y el metal base.El arco está sumergido (cubierto) por una capa de material granular fusible que se conoce como fundente; por tanto, el régimen de fusión es mixto: por efecto joule (es decir, térmico) y por arco eléctrico.
Los dispositivos automáticos aseguran la alimentación del electrodo (o electrodos) a una velocidad conveniente de tal manera que sus extremos se sumergen constantemente en el baño de fundente fundido.
El movimiento del cabezal de soldadura en relación con la pieza hace avanzar paso a paso el baño de soldadura, que siempre está cubierto y protegido por una escoria formada por el fundente fundido y las impurezas. La siguiente figura muestra este proceso.
Ventajas del proceso:
- Soldaduras de alta calidad.
- Tasa de deposición y velocidad de desplazamiento extremadamente altas.
- Sin arco de soldadura visible, minimizando los requisitos de protección.
- Poco o nada de humo.
- Puede usar varios cables (opcional).
Una utilidad del proceso de soldadura por arco sumergido es la soldadura de láminas de acero gruesas, por ejemplo, recipientes a presión, tanques, tuberías y vigas de gran diámetro.
Se debe tener cuidado con el secado y el mantenimiento del secado de los fundentes para evitar la introducción de hidrógeno en la soldadura.
El flujo que no se utilizó se puede reutilizar pero hay criterios. La primera es, obviamente, que no se ha fusionado (o no se ha utilizado). La segunda es que hay límites sobre cuántas veces se puede usar el fundente porque a más reutilización, más contaminación por humedad (por ejemplo).
Equipo de soldadura
La soldadura por arco sumergido es un proceso normalmente automático y se puede encontrar como semiautomático, en el que la alimentación de consumibles y la longitud del arco están controlados por el alimentador de alambre o cinta y la fuente de energía.En el proceso automático, un mecanismo de avance desplaza el cabezal de soldadura a lo largo de la pieza y, normalmente, un sistema de recuperación del fundente granular no utilizado. En la soldadura de unión de cilindros, el cabezal de soldadura permanece fijo y el conjunto se desplaza mediante posicionadores giratorios.
- Un voltaje variable de un generador o rectificador de CC.
- Un voltaje directo de un generador o rectificador de CC.
- Un transformador de CA.
Las fuentes de alimentación proporcionan altas corrientes de trabajo. La mayoría de las soldaduras se realizan en un rango de 350 a 2000 A. La soldadura de corriente continua permite un mejor control de la forma del paso de soldadura, la profundidad de penetración y la velocidad de soldadura.
La soldadura de corriente continua normalmente se realiza con polaridad inversa (electrodo positivo, DC+). La corriente alterna tiene la ventaja de reducir el golpe magnético (desviación del arco de su trayectoria normal debido a las fuerzas magnéticas).
Los fundentes para la soldadura por arco sumergido también modifican la composición química de la soldadura e influyen en sus propiedades mecánicas. Las características del fundente son similares a las de los revestimientos utilizados en el proceso de soldadura por arco con electrodos revestidos.
Los diferentes tipos de flujo se enumeran a continuación:
- Derretido;
- aglutinado;
- Mezclado mecánicamente.
La posibilidad que presenta el proceso de utilizar varias combinaciones alambre-flux, ya que ambos son individuales, otorga al proceso una gran flexibilidad para lograr las propiedades deseadas para la soldadura.
Control de procesos
Las siguientes observaciones son importantes para dominar la técnica de soldadura por arco sumergido:- A mayor intensidad de corriente (I) mayor penetración;
- Cuanto mayor sea el voltaje (V), mayor será la longitud del arco y, en consecuencia, mayor será el ancho del paso;
- Cuanto mayor sea el stick out (distancia entre el electrodo y la pieza), mayor será la tasa de deposición;
- A mayor velocidad de soldadura, menor penetración y menor ancho de pasada;
- Cuanto menor sea el diámetro del electrodo, mayor será la penetración;
- La corriente continua, polaridad inversa (DC+) produce una tasa de deposición más baja y una penetración más alta.
Características y usos
La soldadura por arco sumergido se puede usar para muchas aplicaciones industriales, que incluyen la fabricación de barcos, la fabricación de elementos estructurales, recipientes a presión, etc. El proceso se puede usar para soldar secciones delgadas y gruesas (de 5 mm a más de 200 mm).El proceso se utiliza principalmente en aceros al carbono, de baja aleación e inoxidables.
No apto para todos los metales y aleaciones.
A continuación se enumeran algunas de las diversas clases de metales base que se pueden soldar mediante este proceso:
- Acero al carbono hasta 0,29% C.
- Aceros al carbono tratados térmicamente (normalizados o revenidos – revenidos).
- Aceros de baja aleación, templados y revenidos, límite elástico hasta 700 Mpa (100.000 psi).
- Aceros al cromo-molibdeno (1/2% al 9%Cr y 1/2% al 1%Mo).
- Aceros inoxidables austeníticos.
- Níquel and lines of Níquel.
Mediante este proceso se pueden realizar soldaduras a tope, soldaduras en ángulo, soldaduras en tapón, así como depósitos superficiales sobre el metal base (recubrimiento).
Cuando se sueldan juntas a tope de raíz abierta, se utiliza una junta de cobre para soportar el metal fundido. En lugar de una junta de cobre, es posible utilizar una soldadura de raíz TIG para soportar el calor del arco sumergido.
En la soldadura de revestimiento para proporcionar las propiedades deseadas a una superficie, por ejemplo, resistencia a la corrosión o erosión, el metal de aporte utilizado normalmente es una cinta. La tasa de deposición puede variar desde 5,0 kg/h, utilizando procesos semiautomáticos, hasta un máximo de aproximadamente 85 kg/h, utilizando procesos automáticos con varios arcos conjugados.
Preparación y limpieza de la junta
La limpieza de juntas y la alineación de la máquina con la junta son particularmente importantes en la soldadura por arco sumergido.En lo que respecta a la limpieza, cualquier contaminación residual que no se elimine puede resultar en porosidad e inclusiones. Por tanto, para la soldadura por arco sumergido prevalecen todas las recomendaciones realizadas para la soldadura con electrodo revestido, a saber:
- Las piezas a soldar deben estar libres de aceite, grasa, óxido, residuos del examen por líquido penetrante, arena y hollín del precalentamiento a gas, en una franja de por lo menos 20 mm a cada lado de los bordes, y desmagnetizadas.
- Las irregularidades y la escoria del oxicorte deben eliminarse, como mínimo, mediante esmerilado.
- Deben eliminarse los depósitos de carbón, escoria y cobre resultantes del corte del electrodo de carbón.
- La alineación incorrecta de la máquina/unión da como resultado una falta de penetración y una falta de fusión en la raíz. Si la soldadura está muy restringida, también pueden surgir grietas debido a la desalineación.
Discontinuidades inducidas por el proceso
En la soldadura por arco sumergido, al igual que la soldadura con electrodo revestido, se pueden producir casi cualquier tipo de discontinuidad, al menos las más comunes. El inspector de soldadura debe prestar atención a algunos aspectos principales:Falta de fusión
Puede darse en el caso de un cordón grueso ejecutado en una sola pasada o en soldaduras muy rápidas, es decir, en casos de baja energía de soldadura.Falta de penetración
Como mencioné antes, la falta de penetración, cuando ocurre, se debe a una incorrecta alineación de la soldadora con la junta a soldar.Inclusión de escoria
Puede ocurrir cuando la eliminación de la escoria en la soldadura de varias pasadas no es perfecta. Debemos cuidar que se elimine toda la escoria, teniendo en cuenta que hay zonas donde esta operación es más difícil: la zona entre pasadas y la entre pasada y la cara del chaflán ejecutada en el metal base.Vender a menor precio que
Suceden con cierta frecuencia en la soldadura por arco sumergido, cuando la soldadura avanza rápidamente y cuando la corriente es muy alta.Porosidad
Ocurre con frecuencia, teniendo como principales causas la alta velocidad de avance de la máquina y el rápido enfriamiento de la soldadura. Estas son burbujas de gas atrapadas debajo de la escoria. Podemos eliminar la porosidad cambiando la granulación (menos finos) o la composición del flujo.Otras formas de evitar la porosidad son: limpieza adecuada de la junta, reducción de la velocidad de avance de la máquina, uso de alambres con mayor contenido desoxidante y altura de flujo adecuada.
Grieta
En la soldadura por arco sumergido, las grietas pueden ocurrir a temperaturas altas o bajas. Las grietas de cráteres normalmente ocurren en la soldadura por arco sumergido, a menos que el operador tenga una técnica perfecta de llenado de cráteres.En la práctica, utilizamos placas de apéndice (lengüetas de avance y retroceso) para alejar el comienzo y el final de la operación de soldadura de las piezas que realmente se están soldando.
Las grietas en los bordes y las grietas en la raíz a menudo ocurren algún tiempo después de la operación de soldadura y en este caso se deben al hidrógeno. A menudo, la causa es la humedad en el arroyo.
Laminados dobles, desbastes y tapas de metales no comunes
Puede provocar grietas en la soldadura por arco sumergido. Tales discontinuidades aparecen en forma de muescas que tienden a iniciar grietas en el metal de soldadura. Las laminaciones dobles asociadas con esfuerzos de soldadura elevados pueden provocar grietas interlamelares.Condiciones para la protección personal
Con el arco sumergido (invisible porque está debajo del fundente) la soldadura normalmente se realiza sin humos, proyecciones y otros inconvenientes comúnmente vistos en otros procesos de soldadura por arco eléctrico.Por lo tanto, no necesitamos máscaras y otros dispositivos de protección que no sean gafas de seguridad. Deben oscurecerse para protegerlos contra el deslumbramiento en caso de que se inicie un arco inadvertidamente sin flujo de cobertura.
La soldadura por arco sumergido puede producir humos y gases tóxicos. Siempre es recomendable asegurarse de que exista una ventilación adecuada del lugar de soldadura, especialmente en el caso de áreas confinadas.
El operador y otras personas involucradas en la operación del equipo de soldadura deben estar familiarizados con las instrucciones de operación del fabricante. Se debe prestar especial atención a la información de precaución contenida en el manual de instrucciones.
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