Procesos de soldadura: conózcalos y elija el mejor para su taller

Considerando la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, seleccionar el correcto para su taller podría ser una decisión confusa y difícil. En cualquier operación de manufactura, encontrar el mejor proceso para la aplicación puede marcar la diferencia entre la ganancia y la pérdida en un trabajo determinado.

De la misma forma, la soldadura tiene muchas variables en términos de armonizar métodos y materiales. Al seleccionar apropiadamente un proceso de soldadura, pueden ahorrarse muchas horas en producción, reparaciones, pulido y rectificado, o soldaduras rechazadas.

El objeto de la soldadura, sea que se haga en una base de producción u ocasionalmente, es el mismo: producir una soldadura de calidad en la menor cantidad de tiempo. La calidad de la soldadura está determinada por el éxito que uno tiene en crear una soldadura que penetre suficientemente, sin poros, bolsillos o espacios.  Un buen acabado superficial también es otro factor.

En este artículo, vamos a ver los cuatro procesos más comunes de soldadura. Discutiremos brevemente lo que cada uno ofrece al trabajo en términos de las características de desempeño, de modo que usted pueda determinar mejor cuál proceso de soldadura que se acomoda mejor a su aplicación.

Procesos de soldadura más comunes

Desafortunadamente, no hay un único proceso de soldadura apto para todas las situaciones. Por esta razón, es necesario sopesar las ventajas y desventajas de cada proceso de soldadura.

Los procesos de soldadura más comunes usados para fabricación de metales son los de soldadura de arco metálico con gas (MIG), soldadura de núcleo fundente, soldadura de arco con tungsteno y gas (TIG) y soldadura de arco metálico revestido (electrodo de barra). Para hacer una evaluación del proceso de soldadura más apropiado para determinado trabajo, deben considerarse los siguientes factores:

• Tipo de material a soldar.
• Espesor del material.
• La posición de la soldadura.
• Tipo de fuente de energía para la soldadura y cantidad de corriente disponible.
• Requerimientos de tiempo.

A continuación, revisaremos con más profundidad cada proceso de soldadura.

Soldadura de arco metálico con gas (MIG)

Este proceso consiste en alimentar un alambre desnudo de relleno metálico –hecho del mismo material que se está soldando– en conjunto con un gas de protección a través de una unidad de soplete manual. El alambre de soldadura recoge la corriente eléctrica suministrada por una fuente de energía estándar. Al contacto, crea un arco que realiza la soldadura.

A medida que el alambre es alimentado por la unidad al trabajo, funciona como un electrodo continuo y consumible, por lo que requiere menos arranques y paradas.

Para aplicaciones de unión rutinarias, un soldador MIG probablemente ofrece más ventajas que cualquier otro proceso de soldadura. Aquí se presentan algunas ventajas de la soldadura MIG:

• Es el proceso de soldadura más fácil de aprender. Con un poco de práctica, incluso un usuario MIG principiante puede lograr una soldadura de buena apariencia.
• Suelda materiales de bajo calibre o placas gruesas (con múltiples pasadas).
• Suelda todos los metales comunes –acero al carbono, acero inoxidable y aluminio–.
• La soldadura puede hacerse en todas las posiciones, incluso sobre cabeza.
• No hay necesidad de retirar el fundente, ya que la protección es dada por un gas.
• Pueden lograrse altas velocidades de soldadura –hasta cuatro veces más rápido que la soldadura de barra– reduciendo el tiempo de reparación o construcción.

Se recomienda una fuente de energía que dé una polaridad inversa de corriente directa (DCRP) para usar con el proceso de soldadura MIG. Generalmente, los soldadores usan corriente de polaridad directa, lo cual significa que el flujo de electricidad se mueve del soplete a la pieza de trabajo. En la soldadura con polaridad inversa, la corriente viaja de la pieza de trabajo al soplete de soldadura. Para la soldadura MIG, una corriente DCRP produce la mejor transferencia de arco y una superficie de soldadura más suave que otros tipos de corriente.

Se requiere una consideración especial cuando se suelda en el exterior o en áreas ventosas con un soldador MIG, porque el viento o las corrientes de aire pueden soplar el gas de protección del charco de soldadura y causar porosidad. El proceso de soldadura MIG también requiere un equipo más complejo, el cual es inicialmente más costoso. Los siguientes equipos y suministros son necesarios para la soldadura MIG:

• Una fuente de energía y cables de soldadura.
• Un alimentador de alambre de electrodo / sistema de pistola de soldadura MIG.
• Un cilindro de gas con 75% argón y 25% CO², con mangueras y reguladores.

El mismo equipo de voltaje constante usado para la soldadura MIG también sirve para la soldadura de núcleo fundente. La diferencia es el alambre que se usa como electrodo. En  lugar de operar un alambre sólido acoplado con un gas de protección, la soldadura de núcleo fundente usa el mismo alambre de protección con el fundente en su interior (algunos alambres de núcleo fundente requieren un gas de protección).

Los alambres con núcleo se usan generalmente en materiales más gruesos (4 mm y superiores) que los alambres sólidos usados con el proceso MIG. Las ventajas de la soldadura de núcleo fundente son:

• Menos afectada por corrientes de aire, así que es más adecuada para trabajo exterior.
• Trabaja tan bien como la soldadura de barra en material oxidado o sucio.
• Alimentación continua del alambre, lo cual minimiza arranques y paradas.
• Penetración profunda para secciones gruesas de soldadura.
• Mayor deposición de metal (dos a tres veces la de la soldadura de barra), lo cual es beneficioso para el recargue duro (añadir material a la pieza de trabajo).
• Puede eliminar la necesidad de una botella de gas de protección, lo cual incrementa la portabilidad.

La porosidad es un problema para los soldadores. Generalmente ocurre en áreas ventosas con la soldadura de núcleo fundente con un gas de protección. Esta dificultad puede superarse con el uso de un alambre de núcleo fundente que actúa como la misma protección. Éste se desempeña de forma similar a un soldador de barra en condiciones tales que el viento impacta menos sobre la soldadura. Una cosa importante es que el material usado para rellenar los alambres de núcleo fundente puede ser formulado a medida para ajustarse al metal base, lo cual ayuda a producir una mejor soldadura. Esto también puede hacer la soldadura de núcleo fundente menos sensible al óxido en la pieza soldada que con otros procesos.

Entre sus capacidades MIG y de núcleo fundente, un soldador de alambre puede desarrollar la mayoría de tareas que puede hacer un soldador de barra, y a menudo de forma más eficiente. Mientras un soldador de alambre de buena calidad cuesta entre 450 a 2,000 dólares (según su tamaño), los costos para el alambre y el gas son mucho menores que los de las varillas de soldadura de barra. Junto con la capacidad de soldar aluminio y lámina metálica, un soldador de alambre se paga muy rápido.

Soldadura de gas y tungsteno (TIG) 

Este proceso usa un electrodo de tungsteno no consumible y un gas de protección que protege el área de soldadura de la contaminación. La soldadura TIG puede hacerse en todas las posiciones, incluso sobre cabeza. Su calor concentrado y el control preciso del arco permiten soldar materiales delgados (0.01 pulgadas). Las ventajas de la soldadura TIG son:

• Se logra fácilmente una soldadura precisa en materiales delgados, además hay menos distorsión, en general.
• Provee el trabajo de mayor calidad (calidad de rayos x) cuando se requiere, así como costuras de soldadura muy estéticas.
• Le permite al soldador ajustar la entrada de calor, mientras se suelda usando un control de amperaje de pie o mano.
• Puede desarrollarse un recargue duro fino para trabajos de moldes y troqueles.
• Suelda acero, aluminio y otros metales con sólo un gas (argón).
• No hay salpicaduras ni flujos para retirar.

El suministro de energía para la TIG usa normalmente corriente alterna (AC) para aluminio y magnesio, o corriente directa con polaridad directa (DCSP) para acero, acero inoxidable y otras aleaciones. Las unidades de energía intercambiables AC/DC están disponibles para acomodar gran variedad de materiales de la pieza de trabajo.

Aunque la soldadura TIG es un proceso relativamente lento, comparado con el MIG con alimentación de alambre o el de núcleo fundente, provee soldaduras de alta calidad. Sin embargo, también requiere un mayor nivel de habilidad del operador que en otros procesos.

Ya que no hay salpicaduras o flujo creado por una soldadura TIG, es una opción ideal para aplicaciones donde la apariencia cosmética es importante. El siguiente equipo es necesario para la soldadura TIG:

• Una fuente de energía, cables de soldadura y soplete TIG.
• Un suministro de agua con mangueras de entrada y salida de agua (el agua es innecesaria si el sistema es enfriado por aire),
• Electrodos de tungsteno no consumibles, y
• Un cilindro de gas inerte y suministro de gas, con mangueras y reguladores.

La soldadura TIG produce soldaduras de calidad. Debido a la gran variedad de materiales que es capaz de soldar, es considerado uno de los procesos más ampliamente usados para trabajos de precisión y estéticos. Otro factor a considerar es que las máquinas TIG también tienen capacidades para soldadura de barra (soldadores TIG/barra). Aunque cuestan más que los soldadores sólo MIG o de barra, una sola máquina TIG/barra le da al usuario mayor flexibilidad.

Soldadura de arco metálico revestido (barra)

Este proceso usa un electrodo consumible fundente recubierto que contiene acero dulce, acero inoxidable, hierro fundido u otras aleaciones diferentes. Estos electrodos se seleccionan según el material base a soldar.

Aparte de una fuente de energía, un portaelectrodo y la pinza de trabajo, no se requiere más equipo. Las ventajas de la soldadura de barra son:

• Puede desarrollarse en cualquier posición y en ubicaciones de difícil alcance. Sin embargo, es menos apropiado para soldadura sobre cabeza.
• Puede usarse al exterior porque los vientos no afectan la soldadura.
• La mayoría de materiales pueden soldarse con barra.
• El menos costoso para comenzar.
• Más compasivo que el MIG cuando se suelda metal sucio u oxidado. Aun así, siempre es recomendable raspar o pulir pintura, óxido y otras suciedades; soldar en el material más limpio posible produce una soldadura más fuerte.

Algunas limitantes de la soldadura de barra son:

• Puede ser difícil o imposible soldar materiales delgados (acero menor a calibre 18).
• Marginal para soldar aluminio. Soldar aluminio con el proceso de barra requiere un alto grado de habilidad del operador.
• Debe limpiarse la escoria de la soldadura.
• El de barra es un proceso más lento que el MIG.

Si usted planea comprar un soldador de barra, una fuente de energía AC/DC para soldador es la mejor. Para la mayoría de aplicaciones, la soldadura con polaridad inversa DC ofrece ventajas sobre la AC. Estas incluyen arranques más fáciles, menores interrupciones y adhesión del arco; menos salpicaduras (soldaduras de mejor apariencia); soldaduras fuera de posición más fáciles; una curva de aprendizaje más sencilla, y mejores soldaduras en materiales relativamente delgados.

¿Cuál es el tema con el ciclo de trabajo? Una forma de clasificar el “tamaño” de las fuentes de energía para soldadura es medir cuánto amperaje puede generarse en un “ciclo de trabajo” determinado. El ciclo de trabajo es el número de minutos, en un ciclo de 10 minutos, que un soldador puede operar.

Por ejemplo, una de las unidades AC/DC de Miller (Shopmaster 200) puede entregar 200 amperios de corriente constante AC, en un ciclo de trabajo de 40%. Eso significa que puede soldar continuamente a 200 amperios durante 4 minutos. Luego debe enfriarse durante los restantes seis minutos para prevenir el sobrecalentamiento.

Sin embargo, el ciclo de trabajo y el amperaje son inversamente proporcionales. Reducir el amperaje incrementa el ciclo de trabajo. Al operar a 130 amperios, el mismo suministro de energía tiene un ciclo de trabajo del 100% –puede soldar continuamente a este nivel de amperaje–. En el otro extremo de la curva de energía puede operar a 300 amperios y tiene un ciclo de trabajo cercano al 20%. Esto equivale a soldar efectivamente dos minutos de diez.

Con el ciclo de trabajo en mente, considere que los metales delgados requieren menos amperaje que los metales gruesos. Por ejemplo, para soldar con MIG un acero calibre 18 en una sola pasada se requieren unos 70 amperios. Soldar acero de ¼ de pulgada en una sola pasada requiere unos 180 amperios.

La frase en una sola pasada es la clave. Ya que puede hacerse una serie de pasadas delgadas para soldar un material más grueso, y se requiere menos amperaje por pasada. Sin embargo, múltiples pasadas requieren más tiempo. Y usted puede sobrepasar el ciclo de trabajo de la máquina, gastando incluso más tiempo esperando que soldando.

¿Qué tamaño de soldador debería considerar? No hay un suministro de energía universal para la soldadura. Cada unidad tiene un rango de trabajo efectivo. Aquí hay un resumen general de cuáles tamaños de soldadores se adaptan mejor a una aplicación dada.

Para reparaciones ligeras en acero, acero inoxidable y aluminio –de metal en lámina hasta material de 3/16 de pulgada de espesor– una unidad MIG o TIG de 130 amperios con un ciclo de trabajo del 20 o 30 por ciento puede desarrollar muchos de los trabajos de soldadura requeridos.

Para reparaciones más pesadas o trabajos de fabricación, considere una unidad MIG o TIG con al menos 200 amperios y un ciclo de trabajo de 40 por ciento o mayor. Recuerde, necesita tener un amperaje suficiente para asegurar una penetración apropiada de la raíz (primera pasada). No puede compensar una pasada de raíz regular con pasadas subsecuentes.

Al considerar apropiadamente los diferentes factores de su aplicación y examinar las ventajas que ofrece cada proceso de soldadura, seleccionar la fuente correcta de energía para soldadura puede ser una decisión sencilla y rentable.