La soldadura por arco sumergido ( SAW ) es un proceso de soldadura por arco común . La primera patente de SAW se obtuvo en 1935. El proceso requiere un electrodo sólido o tubular (con núcleo metálico) consumible 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 una ruta de corriente entre el electrodo y la pieza de trabajo. Esta gruesa capa de fundente cubre completamente el metal fundido, evitando así las salpicaduras y las chispas, además de suprimir la intensa radiación ultravioleta y los humos que son parte del proceso de soldadura por arco metálico protegido (SMAW). [2]
La soldadura por arco sumergido (SAW) se utiliza normalmente en modo automático o mecanizado, aunque también se encuentran disponibles pistolas SAW semiautomáticas (portátiles) con suministro de fundente presurizado o por gravedad. El proceso normalmente se limita a las posiciones de soldadura plana u horizontal en filete [2] (aunque se han realizado soldaduras en posición de ranura horizontal con una disposición especial para soportar el fundente). Se han reportado tasas de deposición cercanas a los 45 kg/h (100 lb/h), en comparación con los ~5 kg/h (10 lb/h) (máximo) para la soldadura por arco metálico protegido . Aunque se utilizan comúnmente 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 uno o varios electrodos (de 2 a 5). El revestimiento de tiras con SAW utiliza un electrodo de tira plano (por ejemplo, de 60 mm de ancho x 0,5 mm de espesor). Se puede utilizar energía de CC o CA, y las combinaciones de CC y CA son comunes en los sistemas de múltiples electrodos. Las fuentes de alimentación de soldadura de voltaje constante son las más utilizadas; sin embargo, hay disponibles sistemas de corriente constante en combinación con un alimentador de alambre con detección de voltaje.
Alimenta fundente y metal de aporte a la unión de soldadura. El electrodo (metal de aporte) se energiza aquí.
Almacena el fundente y controla la velocidad de deposición del fundente en la unión de soldadura.
El fundente granulado protege y, por lo tanto, protege 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 a un tamaño definido. Puede ser de tipo fundido, unido o mezclado mecánicamente. El fundente puede consistir en fluoruros de calcio y óxidos de calcio , magnesio , silicio , aluminio y compuestos de manganeso . [ cita requerida ] Se pueden agregar elementos de aleación según los requisitos. Las sustancias que implican grandes cantidades de gas durante la soldadura nunca se mezclan con el fundente. Se recomiendan fundentes con tamaños de partícula finos y gruesos para soldar espesores más pesados y más pequeños respectivamente.
El material de relleno SAW suele ser un alambre estándar, así como otras formas especiales. Este alambre 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 retorcido 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 a los electrodos. Los electrodos están disponibles para soldar aceros dulces , aceros con alto contenido de carbono , aceros de baja aleación y especiales , acero inoxidable y algunos de los no ferrosos de cobre y 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 bobinas. Sus diámetros pueden ser de 1,6, 2,0, 2,4, 3, 4,0, 4,8 y 6,4 mm. Los valores aproximados de las corrientes para soldar con electrodos de 1,6, 3,2 y 6,4 mm de diámetro son 150–350, 250–800 y 650–1350 amperios respectivamente.
El fundente comienza a depositarse en la junta que se va 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 la pieza de trabajo antes de encender la corriente de soldadura o utilizando una unidad de alta frecuencia. En todos los casos, el arco se inicia bajo una cubierta de fundente. 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 parte superior del fundente, en contacto con la atmósfera, que es visible, permanece granular (sin cambios) y se puede reutilizar. El fundente inferior, fundido, se convierte en escoria , que es material de desecho y debe eliminarse después de la soldadura.
El electrodo se introduce continuamente en la junta que se va 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 independiente 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 mediante 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 hará 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.
