La soldadura de arco sumergido es un proceso en el cual la unión de metales se produce al calentar con un arco o arcos entre un electrodo o electrodos de metal desnudo y el trabajo. En el proceso, el arco está protegido por una capa de material fusible granular en la obra sin utilizar presión y con un metal de relleno obtenido del electrodo o de una varilla de soldadura suplementaria.
Equipo
El equipo de soldadura por arco sumergido consta de una máquina de soldar o fuente de energía, un alimentador de alambre y el sistema de control, antorcha de soldadura para soldadura automática o el conjunto de pistola y cable de soldadura para soldadura semiautomática, la tolva de flujo y el mecanismo de alimentación, generalmente un sistema de recuperación de flujo.
Mecanismo para soldadura automática
La fuente de energía para la soldadura por arco sumergido debe estar clasificada para un ciclo de trabajo del 100%, ya que las operaciones de soldadora de arco son continuas y el período de tiempo para realizar una soldadura puede exceder los diez minutos. Si se utiliza una fuente de energía de ciclo de trabajo del 60%, debe reducirse de acuerdo con la curva del ciclo de trabajo para una operación del 100%.
Cuando se usa corriente constante, ya sea CA o CC, se debe usar el sistema alimentador de alambre con electrodo sensor de voltaje. Al usar voltaje constante, se utiliza el sistema alimentador de alambre de velocidad fija más simple, mientras que el sistema CV únicamente se emplea con corriente continua.
Las máquinas de soldadura para este tipo de soldadura varían en tamaño desde 300 amperios hasta 1500 amperios y utilizan fuentes de alimentación de generador y rectificador de transformador que pueden conectarse en paralelo para proporcionar potencia adicional para aplicaciones de alta corriente. La energía de corriente continua se usa para aplicaciones semiautomáticas, pero la energía de corriente alterna se usa principalmente con la máquina o el método automático y se requiere de una planta de soldar microalambre.
Es importante considerar que los sistemas de electrodos múltiples requieren tipos de circuitos especializados, especialmente cuando se emplea CA. Para la aplicación semiautomática, se utiliza una pistola de soldadura y un conjunto de cables para transportar el electrodo y la corriente y para proporcionar el flujo en el arco.
Una pequeña tolva de flujo está unida al extremo del conjunto del cable, el alambre del electrodo se alimenta a través del fondo de esta tolva de flujo a través de una punta de captación de corriente al arco. El flujo se alimenta desde la tolva al área de soldadura por gravedad y la cantidad de flujo alimentado depende de qué tan alto se mantenga la pistola por encima del trabajo.
La pistola de la tolva puede incluir un interruptor de inicio para iniciar la soldadura o puede utilizar un electrodo caliente para que cuando se toque al trabajo, la alimentación comience automáticamente. Para la soldadura automática, la antorcha está unida al motor de alimentación de alambre e incluye puntas de captación de corriente para transmitir la corriente de soldadura al alambre del electrodo. La tolva de flujo normalmente está unida a la antorcha, y puede tener válvulas operadas magnéticamente que pueden ser abiertas o cerradas por el sistema de control.
Otros equipos que a veces se usan pueden incluir un carro de viaje, que puede ser un simple tractor o un accesorio especializado en movimiento complejo. Normalmente se proporciona una unidad de recuperación de flujo para recoger el flujo de arco sumergido no utilizado y devolverlo a la tolva de suministro. El sistema de soldadura por de arco sumergido puede volverse bastante complejo al incorporar dispositivos adicionales como seguidores de costura, tejedores y rovers de trabajo.
Ventajas
Las principales ventajas del proceso de soldadura de arco sumergido son:
- Soldadura de metal de alta calidad
- Velocidad extremadamente alta
- Alta tasa de deposición
- Soldadura lisa, uniforme y terminada sin salpicaduras
- Poco o nada de humo.
- Mínima necesidad de ropa protectora
- Alta utilización de alambre de electrodo
- Fácil automatización
- Normalmente, no implican habilidades de manipulación
Usos principales
El proceso de arco sumergido se usa ampliamente en trabajos pesados de fabricación de placas de acero. Esto incluye la soldadura de:
- Formas estructurales
- Costura longitudinal del tubo de mayor diámetro
- Fabricación de componentes de máquinas para todo tipo de industria pesada
- Fabricación de recipientes y tanques para uso a presión y almacenamiento
- Es ampliamente utilizado en la industria de la construcción naval para empalmar y fabricar subconjuntos, y en muchas otras industrias donde los aceros se utilizan en espesores medianos a pesados
- También se utiliza para trabajos de superficie y acumulación, mantenimiento y reparación
Limitaciones de proceso
Una limitación importante de la soldadura por arco son las posiciones de soldadura. La otra limitación es que se usa principalmente para soldar aceros de alta resistencia suaves y de baja aleación.
La entrada de calor elevado y el ciclo de enfriamiento lento pueden ser un problema al soldar aceros templados y revenidos. La limitación de entrada de calor del acero en cuestión debe cumplirse estrictamente cuando se utiliza soldadura por arco sumergido. Esto puede requerir la realización de soldaduras multipasos donde una de un solo paso sería aceptable en acero dulce. En algunos casos, las ventajas económicas pueden reducirse hasta el punto en que se deba considerar la soldadura por arco con núcleo de fundente o algún otro proceso.
En la soldadura semiautomática de arco sumergido, la incapacidad de ver el arco y el charco puede ser una desventaja para llegar a la raíz de una soldadura de ranura y rellenar o dimensionar adecuadamente. Les recomendamos tener en cuenta estos puntos al seleccionar la técnica de soldadura y adoptar medidas especiales para obtener los mejores resultados posibles.
Principios de Operación
Proceso
El proceso de soldadura por arco sumergido utiliza el calor de un arco entre un electrodo alimentado continuamente y el trabajo. El calor del arco derrite la superficie del metal base y el extremo del electrodo. El metal derretido del electrodo se transfiere a través del arco a la pieza de trabajo, donde se convierte en el metal de soldadura depositado.
El blindaje se obtiene de una capa de flujo granular, que se coloca directamente sobre el área de soldadura. El flujo cerca del arco se funde y se mezcla con el metal fundido de soldadura, ayudando a purificarlo y fortificarlo.
El fundente forma una escoria similar al vidrio que es más liviana que el metal de soldadura depositado y flota en la superficie como una cubierta protectora. La soldadura se sumerge bajo esta capa de fundente y escoria, de ahí el nombre de soldadura de arco sumergido. El flujo y la escoria normalmente cubren el arco para que no sea visible.
La porción no fundida del fundente puede reutilizarse. El electrodo se alimenta al arco automáticamente desde una bobina. El arco se mantiene automáticamente y se inicia por un arranque de tipo fusible o por un sistema de retroceso.
Método normal de aplicación y capacidades de posición
El método más popular de aplicación del arco sumergido es el método de máquina donde el operador monitorea la operación de soldadura. El segundo en popularidad es el método automático, donde la soldadura es una operación de botón pulsador y puede aplicarse semiautomáticamente.
El proceso no puede aplicarse manualmente porque es imposible que un soldador controle un arco que no es visible, lo que lo vuelve de posición limitada. Las posiciones de soldadura son limitadas porque la gran piscina de metal fundido y la escoria son muy fluidas y tenderán a salirse de la junta. La soldadura se puede hacer en posición plana y en posición de filete horizontal con facilidad.
Bajo procedimientos controlados especiales, es posible soldar en posición horizontal, a veces llamada soldadura a las tres en punto. Esto requiere dispositivos especiales para mantener el flujo hacia arriba para que la escoria fundida y el metal de soldadura no puedan escapar. El proceso no se puede utilizar en posición vertical o superior.
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