La soldadura por arco sumergido ( SAW ) es un proceso de soldadura por arco común . La primera patente SAW se obtuvo en 1935. El proceso requiere un electrodo consumible sólido o tubular (con núcleo de metal) alimentado continuamente. [1] La soldadura fundida y la zona del arco están protegidas de la contaminación atmosférica al estar "sumergidas" bajo una capa de fundente fusible granular que consiste en cal , sílice , óxido de manganeso , fluoruro de calcio y otros compuestos. Cuando se funde, el fundente se vuelve conductor y proporciona un camino de corriente entre el electrodo y la pieza de trabajo. Esta gruesa capa de fundente cubre completamente el metal fundido, evitando así salpicaduras y chispas, además de suprimir la intensa radiación ultravioleta y los vapores que forman parte del proceso de soldadura por arco metálico protegido (SMAW). [2]
La SAW normalmente se opera en modo automático o mecanizado; sin embargo, hay disponibles pistolas SAW semiautomáticas (manuales) con suministro de alimentación por flujo presurizado o por gravedad. El proceso normalmente se limita a las posiciones de soldadura de filete plano u horizontal [2] (aunque las soldaduras en posición de ranura horizontal se han realizado con una disposición especial para soportar el fundente). Se han informado tasas de deposición cercanas a los 45 kg/h (100 lb/h); esto se compara con ~5 kg/h (10 lb/h) (máx.) para la soldadura por arco metálico protegido . Aunque comúnmente se utilizan corrientes que van desde 300 a 2000 A, [3] también se han utilizado corrientes de hasta 5000 A (arcos múltiples).
Existen variaciones del proceso con cables de electrodos únicos o múltiples (2 a 5). El revestimiento de tiras SAW utiliza un electrodo de tira plano (por ejemplo, 60 mm de ancho x 0,5 mm de espesor). Se puede utilizar alimentación CC o CA, y las combinaciones de CC y CA son comunes en sistemas de electrodos múltiples. Las fuentes de alimentación de soldadura de voltaje constante son las más utilizadas; sin embargo, se encuentran disponibles sistemas de corriente constante en combinación con un alimentador de alambre con sensor de voltaje.
Alimenta fundente y metal de aportación a la junta de soldadura. Aquí se activa el electrodo (metal de aportación).
Almacena el fundente y controla la velocidad de deposición del fundente en la junta de soldadura.
El fundente granulado protege y protege así la soldadura fundida de la contaminación atmosférica. [2] El fundente limpia el metal de soldadura y también puede modificar su composición química. El fundente se granula hasta un tamaño definido. Puede ser de tipo fusionado, adherido o mezclado mecánicamente. El fundente puede consistir en fluoruros de calcio y óxidos de compuestos de calcio, magnesio, silicio, aluminio y manganeso. [ cita necesaria ] Se pueden agregar elementos de aleación según los requisitos. Las sustancias que involucran grandes cantidades de gas durante la soldadura nunca se mezclan con el fundente. Se recomiendan fundentes con tamaños de partículas finos y gruesos para soldar espesores más pesados y más pequeños, respectivamente.
El material de relleno SAW suele ser un alambre estándar y otras formas especiales. Este cable normalmente tiene un espesor de 1,6 mm a 6 mm (1/16 pulg. a 1/4 pulg.). En determinadas circunstancias, se puede utilizar alambre trenzado para dar al arco un movimiento oscilante. Esto ayuda a fusionar la punta de la soldadura con el metal base. [4] La composición del electrodo depende del material que se está soldando. Se pueden añadir elementos de aleación en los electrodos. Hay electrodos disponibles para soldar aceros dulces, aceros con alto contenido de carbono, aceros de baja y especial aleación, acero inoxidable y algunos de los no ferrosos como el cobre y el níquel. Los electrodos generalmente están recubiertos de cobre para evitar la oxidación y aumentar su conductividad eléctrica. Los electrodos están disponibles en longitudes rectas y en bobinas. Sus diámetros pueden ser 1,6, 2,0, 2,4, 3, 4,0, 4,8 y 6,4 mm. El valor aproximado de las corrientes para soldar con electrodos de 1,6, 3,2 y 6,4 mm de diámetro es de 150–350, 250–800 y 650–1350 amperios respectivamente.
El fundente comienza a depositarse en la unión a soldar. Dado que el fundente no es conductor de electricidad cuando está frío, el arco se puede iniciar tocando el electrodo con la pieza de trabajo o colocando lana de acero entre el electrodo y el trabajo antes de encender la corriente de soldadura o usando una unidad de alta frecuencia. En todos los casos, el arco se inicia bajo una capa de fundente. Por lo demás, el fundente es un aislante, pero una vez que se funde debido al calor del arco, se vuelve altamente conductor y, por lo tanto, el flujo de corriente se mantiene entre el electrodo y la pieza de trabajo a través del fundente fundido. La porción superior del fundente, en contacto con la atmósfera, que es visible, permanece granular (sin cambios) y puede reutilizarse. El fundente fundido inferior se convierte en escoria , que es un material de desecho y debe eliminarse después de la soldadura.
El electrodo se alimenta continuamente a la junta a soldar a una velocidad predeterminada. En los equipos de soldadura semiautomáticos, el cabezal de soldadura se mueve manualmente a lo largo de la junta. En la soldadura automática, un accionamiento separado mueve el cabezal de soldadura sobre el trabajo estacionario o el trabajo se mueve/gira debajo del cabezal de soldadura estacionario.
La longitud del arco se mantiene constante utilizando el principio de un arco autoajustable. Si la longitud del arco disminuye, el voltaje del arco aumentará, la corriente del arco y, por lo tanto, la tasa de combustión aumentarán, lo que provocará que el arco se alargue. Lo contrario ocurre si la longitud del arco aumenta más de lo normal. [5]
Se puede utilizar una placa de soporte de acero o cobre para controlar la penetración y soportar grandes cantidades de metal fundido asociado con el proceso.
