La soldadura de arco sumergido es un proceso de soldadura por arco, que tiene la particularidad de que el arco eléctrico va sumergido bajo una capa de fundente. El electrodo consumible es suministrado por unos rodillos hacia el punto de soldadura. Este proceso es adecuado para la soldadura de materiales gruesos a partir de 6 mm de grosor. Su gran capacidad de deposición, junto con la alta calidad de soldadura hace a este proceso muy útil para la construcción de estructuras pesadas, solo por mencionar algunas aplicaciones, como construcción de vigas para puentes, tubería hidráulica, construcción de barcos, estructuras para edificios, etc.  Aunque este proceso es más común para la soldadura en acero al carbón, también puede ser utilizado para soldadura en acero inoxidable.

El fundente utilizado en este proceso es de forma granulada y consistencia arenosa, tiene el propósito de proteger la soldadura  y de bloquear la salida de radiación dañina hacia el exterior. La utilización de fundente limita las posiciones en que puede aplicarse este proceso. En una superficie plana inclinada 15 grados o más, el fundente tiende a deslizarse dejando desprotegida la zona de soldadura. Es posible soldar en superficies con mayor inclinación, o incluso en superficies verticales, pero en esos casos es necesario un sistema para mantener el fundente sobre la soldadura, al menos mientras esta se solidifica. Para maximizar la eficiencia del fundente existen sistemas de recolección que succionan el fundente que no ha sido derretido en el proceso de soldadura hacia una tolva, la cual lo suministra nuevamente el proceso de soldadura.

El fundente, así como el electrodo para arco sumergido, se elige de acuerdo al material a soldar y a las propiedades requeridas para la soldadura final. Los grosores más comunes de electrodo para arco sumergido van de 3 mm hasta 6 mm. Se suministra usualmente en rollos de 25 kg.

Partes de un equipo de soldadura de arco sumergido

Las partes que conforman un equipo de arco sumergido son las siguientes:

  • Fuente de voltaje directa constante: Debe ser capaz de mantener un voltaje directo constante seleccionado por el usuario.
  • Alimentador o despachador de electrodo: Hace avanzar el electrodo hacia la soldadura por medio de rodillos que giran impulsados por un motor eléctrico.
  • Cabezal: Es la parte del equipo más cercana al punto de soldadura, donde se junta el fundente, el electrodo y la corriente eléctrica para llevar a cabo la soldadura. Por la cercanía entre el cabezal y el punto de soldadura está conformado por piezas consumibles que se desgastan por las condiciones en las que se utilizan.
  • Grúa: Es la que produce el desplazamiento longitudinal del cabezal para llevar al cabo el cordón de soldadura. Sobre la grúa va instalado el alimentador de electrodo y el portarrollos, que es donde se coloca el rollo de electrodo.
  • Unidad de Control: Es el dispositivo que controla y coordina las diferentes partes del equipo de arco sumergido. El usuario interactúa con la unidad de control para ajustar el voltaje de la fuente, la corriente de soldadura y la velocidad de avance de la grúa. Se encarga de aumentar o disminuir la velocidad de avance del electrodo, de manera que la corriente de soldadura se mantenga al nivel elegido por el usuario. Cuando la unidad de control detecta una disminución o aumento en la corriente de soldadura lo compensa aumentando o disminuyendo la velocidad de alimentación del electrodo según sea el caso. Desde el punto de vista del sistema de control el proceso de arco sumergido tiene bastante similitud con el proceso de soldadura de microalambre, pero a mayor escala.

soldadura de arco sumergido

Definiciones

Antes de continuar con la explicación del proceso de soldadura de arco sumergido, es necesario definir unos términos que son útiles y necesarios para poder comprender el proceso y poder aplicarlo correctamente:

  • Corriente de soldadura: La cantidad de electrones que fluyen través del arco eléctrico. Se mide en Amperes o Amperios, su abreviatura es
  • Voltaje de soldadura: Diferencia de potencial eléctrica entre la terminal positiva y la terminal negativa de la fuente de poder del equipo. Se mide en Volts o Voltios. Se abrevia como V.
  • Longitud de arco: La longitud física del arco eléctrico. En el proceso de arco sumergido, esta longitud es mayor a cero y cuando mucho uno o dos centímetros.
  • Potencia eléctrica: En el caso de fuentes de voltaje directo la cantidad de energía en watts (P) entregada por la máquina para el proceso de soldadura, es igual a la corriente eléctrica en amperes (A) multiplicado por el voltaje (V) es decir P=A x V. El valor de P es proporcional a la cantidad de la cantidad de calor o energía que se genera en el proceso de soldadura.

Variables en el proceso de arco sumergido

La  potencia de soldadura P la podemos incrementar, ya sea incrementando la corriente de soldadura o el voltaje. Además, podemos ajustar la velocidad de recorrido de la grúa y  elegir de entre diferentes grosores de alambre. Estas 4 variables o parámetros principales afectan nuestra soldadura final. El usuario debe encontrar la mejor combinación de estos parámetros para obtener una soldadura óptima de acuerdo a sus requerimientos. A continuación explicamos cómo estos parámetros  determinan la forma, tamaño y penetración de la soldadura:

  • Corriente de soldadura: Este valor es proporcional a la velocidad de alimentación del electrodo. Una velocidad mayor del alambre requiere una corriente más alta para fundirlo, esto causa una mayor cantidad de material depositado en la soldadura y también acorta la longitud del arco eléctrico. A menor longitud del arco menor el área que este cubre y mayor la profundidad de la soldadura. Al aumentar la corriente de soldadura aumenta la cantidad de material depositado sin casi aumentar el ancho del cordón, lo que resulta en un cordón angosto, abultado y profundo. Por otro lado, poca corriente produce un arco de gran longitud, el cual esparce el calor en un área mayor dando como resultado cordón muy ancho, con poco material depositado y poco profundo. La cantidad de corriente que podemos utilizar en el proceso está limitada por la longitud del arco. Al aumentar la corriente, el arco se acorta hasta el punto en que se apaga y el electrodo se pega al material deteniendo el proceso de soldadura. Por otro lado, al ir disminuyendo la corriente, el arco se alarga hasta que deja de conducir y de igual manera el proceso se detiene.

soldadura de arco sumergido

  • Voltaje de soldadura y longitud del arco: Dado un voltaje fijo tenemos un rango de libertad para ajustar la corriente de soldadura y dentro del cual podemos llevar a cabo el proceso de arco sumergido. Al aumentar el voltaje del arco, también lo hace su longitud, por lo que podríamos utilizar más corriente eléctrica sin que el electrodo de quede pegado. Una vez que encontramos un valor de corriente y voltaje que nos da una buen cordón de soldadura con la proporción correcta entre ancho, altura y profundidad del cordón. Podemos utilizar estos parámetros como referencia para obtener los mismos resultados, pero ahora para realizar un cordón de soldadura proporcionalmente más grande. Lo que debemos hacer es aumentar el voltaje para anchar el cordón, y aumentar la corriente para depositar una mayor cantidad de material logrando un cordón más alto y más profundo.
  • Velocidad de Recorrido. Para aumentar la productividad de soldadura, no siempre es posible simplemente aumentar la velocidad de recorrido, y al mismo tiempo aumentar el voltaje y corriente para conseguir un mayor volumen de material depositado. Debemos tomar en cuenta que al aumentar el voltaje y corriente obtendremos un cordón más ancho, además si utilizamos demasiada velocidad de recorrido puede resultar en una fusión inadecuada entre el metal base y la soldadura, con propiedades mecánicas pobres. Una velocidad de recorrido muy baja puede producir un calor excesivo en la soldadura o una cantidad excesiva de material depositado superficialmente.
  • Grosor del electrodo. El electrodo se debe elegir de acuerdo con la cantidad de material que se quiera depositar en la soldadura, también debemos tomar en cuenta que entre más delgado es el electrodo más angosto y profundo el cordón de soldadura.

Podemos encontrar varias combinaciones de estos parámetros o variables que nos den los mismos resultados, por lo que tenemos la libertad de elegir de entre varias opciones. Además de la apariencia del cordón, es recomendable, e incluso indispensable en algunas aplicaciones la realización de pruebas de laboratorio tanto mecánicas como químicas para determinar que una soldadura es adecuada y cumple con las especificaciones requeridas.

Conclusiones

El arco sumergido posee la ventaja de poder depositar una gran cantidad de soldadura sin exponer al operador a la radiación de la soldadura ni al intenso calor del arco eléctrico. Además, una vez encontrados los parámetros adecuados para una soldadura óptima, el operador no requiere una capacitación especializada. Por otra parte, este proceso está limitado solamente a la soldadura de materiales gruesos, además de que no es posible realizar soldaduras en posiciones muy inclinadas sin un sistema adecuado para mantener el fundente sobre la soldadura.

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