CONOCIMIENTO
DE MATERIALES
SOLDADURA
CONTENIDO : FUENTES DE ALIMENTACION
OBJETIVOS : COMPARACION DE LOS DIFERENTES TIPOS DE ALIMENTACION PARA SOLDADURAS A ARCO
TEMAS : PROCESOS DE ARCO MANUAL, SEMIAUTOMATICOS ( TIG, MIG, MAG ) Y AUTOMATICOS ( ARCO SUMERGIDO )
SOLDADURA :
INTRODUCCION Y CONCEPTO : es la unión de dos o más piezas metálicas por aplicación de calor, presión o calor y presión conjuntamente, con o sin metal de aporte, para producir una unión localizada por fusión o recristalización en la interfase.
PROCESOS DE SOLDADURA : los procesos de soldadura se pueden dividir en dos grandes grupos :
POR FUSION : es con activación térmica que permite la fusión del material base y del material aportado.
EN FASE SOLIDA O SIN FUSION : puede ser en frío o con activación térmica, no hay aporte del material.
Entre las soldaduras por fusión encontramos las soldaduras por arco, básicamente el proceso consiste en establecer un arco entre el electrodo metálico y la pieza a soldar.
Un arco es una corriente eléctrica que fluye entre dos electrodos a travéz de una columna de gas ionizado ( plasma ); cambiando el gas de protección puede cambiarse la cantidad de calor desarrollada entre electrodos.
SOLDADURAS POR ARCO :
SOLDADURA MANUAL : ( con electrodo revestido ) , además de establecer el arco y suministrar el material de aporte, los electrodos revestidos introducen materiales en el arco y alrededor del mismo. Con este proceso se pueden controlar la s tres variables :
- velocidad de avance del electrodo
- intensidad de corriente
- voltaje del arco
Las soldaduras de arco manual son relativamente livianas y pequeñas para hacer trabajos en lugares o talleres pequeños ya que esta puede llegar a cualquier lugar.
La conexión a la red es de 220 volt , o trifásica de 380 volt , con una frecuencia de 50 o 60 hz.
El rango usual de intensidad de corriente para este proceso es de 15 a 350 amperes.
El voltaje comunmente usado varía entre 20 y 50 volts.
El tipo de ventilación puede ser por convección térmica o forzada.
El peso varía según la máquina, pero en general son muy livianas (10 a 15kg ).
SOLDADURA SEMIAUTOMATICA : el soldador solo controla manualmente la velocidad de avance del electrodo , las demas variables son preseleccionadas, se encuentran la TIG, MIG Y MAG entre otras.
SOLDADURA TIG : el calor necesario para la fusión es producido por un intenso arco eléctrico, desarrollado entre un electrodo de tungsteno virtualmente no consumible y el metal a ser soldado ; el electrodo, la zona fundida, el arco y las zonas vecinas calentadas se protegen de la contaminación ambiental con gas inerte.
La fuente eléctrica de poder puede ser c.a. o c.c.
En corriente contínua el circuito puede ser conectado para trabajar con polo positivo o negativo.
La conexión polo - , es aquella en que el electrodo es negativo y el metal base es positivo.
Para conexión polo + , la conexión es la inversa, es decir, electrodo positivo, metal base +.
En el primer caso, conexión polo -, los electrones golpean las placas a alta velocidad ejerciendo un considerable efecto de calentamiento en estas.
En el segundo caso ocurre todo lo contrario, se calienta el electrodo por el mismo efecto, por lo que su extremo tenderá a fundir.
También es necesaria una alimentación de agua fría, si la pistola es refrigerada.
El Argón es el gas comunmente usado en la mayoría de las aplicaciones, de este proceso.
Existe, para este proceso, además del metodo manual, el proceso TIG automático.
Este requiere mas inversión y un equipo mas complicado. También requiere mas control en la tolerancias de la juntas. El objetivo de la automatización es producir juntas de mayor calidad y reducir costos.
SOLDADURA MIG : en este proceso se utiliza como electrodo , un alambre contínuo, que es a la vez el metal de aporte, enrollado en forma de bobina y es mecánicamente conducido a la zona de soldadura.; menor contenido de hidrógeno, se adapta mejor a espesores menores, de mayor calidad, no contiene escoria y no existen zonas oscuras en la pileta líquida.
e para la transferencia del metal del alambre al metal base.
Para baja densidad de corriente, la transferencia es iregular y de poca penetración.
Para altas intensidad de corriente, la transferencia es uniforme y de gran penetración.
La polaridad, tiene un importante efecto en la forma en que actúa el arco, en la velocidad con que el electrodo funde y sobre las gotas transferidas.
CARACTERISTICAS :
- posee alambre enrollado ( aporte ) en forma contínua ( manganeso )
- alta intensidad de corriente
- polo negativo
- sin escoria 
- mayor velocidad de depósito del alambre
- sin zonas oscuras
- mayor calidad del resultado obtenido
- proceso mas caro
- menor adaptabilidad
- fisuras en aceros templables sin escoria.
SOLDADURA MAG: el principio de funcionamiento y equipo son semejantes al proceso mig , la diferencia está en la atmósfera protectora que en este caso es CO2 ( dióxido de carbono ), mas barato, se produce una leve escoria y utiliza manganeso y silicio.
En cuanto a la corriente a utilizar, se elije de acuerdo al espesor del material a soldar y según la posición de soldadura.
La magnitud de la corriente define el régimen de fusión y la penetración.
La elección del diámetro del alambre se elige en primere lugar , según la corriente de soldadura, pero también por el rendimiento deseado y por criterios económicos.
La tensión de arco, junto con la corriente, es uno de los parámetros mas impor tantes para la producción de una buena soldadura.
Para igual corriente, a medida que decrece el diámetro del alambre, se debe aumentar la tensión.
CARACTERISTICAS:
- actúa bajo CO2. ( atmósfera protectora ) 
- igual funcionamiento y equipo que el mig.
- se obtiene una pureza del 99.7 %
- para una tensión mas elevada se obtiene un cordón mas ancho, mas plano , menos penetración y mayores características mecánicas.
- se produce una pequeña escoria por CO2.
SOLDADURA AUTOMATICA : las tres variables son preseleccionadas.
SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO : calor aportado por un arco producido por un electrodo consumible y la pieza a soldar ; poco manuable , porosidad fundente, rodillos mecánicos ( enrollado ), no necesita protección de la vista ( escoria ).
En todos los tipos de equipos, los alambres, que actúan como electrodos, son alimentados contínuamente a travéz de rodillos mecánicos, luego pasa por una boquilla, que actúa como un tubo de contacto y atraviesa la capa de funtente, hacia la pileta líquida.
CARACTERISTICAS:
- se introduce un fundente fusible granular delante del arco.
- posee rodillos mecánicos donde está enrollado el " electrodo ".
- no necesita protección de la vista devido a la escoria.
- es una máquina poco manuable
- posee una porosidad fundente.
AUTOTRANSFORMADOR:PRINCIPIO:Es posible reunir en uno solo los dos devanados de un transfor mador, dados los dos devanados (fig l),si unimos los de los extremos homólogos (a-a´) hallaremos otro punto (b) cuyas tensiones coincidirán en todo momento, que corresponden a aquellos que tienen el mismo número de espiras. Uniéndolos se pueden reunir en uno solo(fig 2 ) La energía se transfiere parte por conducción y parte por transformación.
Las corrientes de carga primaria y secundaría están en.oposición(diagrama vectorial) luego se restan escalarmente en la parte común(despreciando la corriente de vacío).por la constancia de los para transformadores en cargade las ecuaciones anteriores deducimossiendo n la relación de transformación .Conclusión : La corriente en el arrollamiento común es veces menor que la Potencia : la potencia suministrada a la red secundaría desde el primarioo "potencia de paso" es :mientras que la "potencia propia o interna es :reemplazando conclusión : en un autotransformador resulta aumentada la potencia de paso en veces la interna.Otras expresiones : Relaciones entre un autotransformador (a) y un transformador (t) A igual cantidad de Fe y Cu en el autotransformador, tenemos más potencia que en el transformador. Ventajas :1) economía de cobre, por lo tanto: a) menores pérdidas en el Cu.2) se reduce la longitud de los núcleos, por lo tanto: a)menor pérdida Fe b)menor corriente magnerizante c)mayor cos 3) por consiguiente: mejor rendimiento.4) en el circuito común queda disminuída la dispersión entre 1° y 2°, por lo tanto a) menor reactancia b) mejor regulación5) cuanto más se acerca a. 1 la relación de transformación, tanto mayor la economía y menor el riesgo de accidentes.Inconvenientes :1) al tener menor reactancia , Icc mayores, mayores esfuerzos mecánicos, interruptores mayores;.necesidad de añadir impedancias limitadoras.2) necesidad de adoptar la misma conexión primaria y secundaria.3) no son convenientes cuando la diferencia de tensiones es muy elevada. (ver fórmula de Pi)4) eléctricamente unidos AT y BT (alta tensión y baja tensión)Conexiones :están limitadas exclusivamente a las siguientes:
Aplicaciones :1) interconexión de redes de AT (alta tensión)2) Autotransformador de arranque ( generalmente triángulo abierto)3) Regulación de locomotoras eléctricas.4) Para igualar impedancia en transformadores distintos, conectados en paralelo.Máquinas eléctricas para la soldadura Se pueden distinguir los siguientes casos:1) Fuente alterna de tensión constante: a) transformador b) transformador y rectificador c) convertidor rotativo2) Grupo electrógeno para soldadura Los casos 1) a) y b) se tratan en el estudio de los transformadores para soldadura. Los casos 1) c) y 2) sólo difieren en el motor que acciona la generatriz de c.c. para soldadura, ya que en el primer caso será un motor eléctrico de c.a. y en el segundo un motor térmico.Transformadores para soldaduraLa característica del arco a presión normal para soldadura eléctrica , exige una característica externa en las máquinas con una caida muy pronunciada (fig 1) . Un transformador normal posee una característica externa, como la de la fig 2, puesto que la variación de tensión debe ser mínima, para mantener la tensión nominal en los receptores.
Por consiguiente, un transformador normal no sirve par soldadura eléctrica. Considerando el circuito equivalente reducido y simplificado, y recordando la expresión de la variación de tensión : -deducimos que la única manera de que el circuito tenga una característica como la de la fig1, es incrementando Ux %, ya que hacerlo con Ux % sería antieconómico por las pérdidas en calor.Como Ux % representa las caídas por dispersión , entonces lo conveniente seria aumentar la dispersión en el transformador; es decir, construir un transformador con mucho flujo disperso. 
Esto da origen a los transformadores para soldadura por dispersion. Algunos ejemplos constructivos son: con arrollamientos separados (fig 3 ); con puente magnético variable (fig 4) o con bobinas desplazables (fig 5 ).
Otra forma de producir la caída reactiva es agregando una reactancia en serie a la salida con diversas tomas para su regulación (fig 6 ).En los primeros tenemos una regulación suave y contínua, y en el último por saltos.Ventajas 1) Equipos muy económicosInconvenientes 1) Al ser máquinas monofásicas, producen un gran desequilibrio en la red. 2) Potencia aparente elevada, bajo rendimiento. 3) Factor de potencia pequeño, del orden de 0,5, debido a la gran. Ux %. 4) Régimen de marcha intermitente y variable ; variaciones de tensión en la red.Para mejorar algunos de estos inconvenientes se recurre a los transformadores trifásicos- monofásicos, de los cuales se dan dos ejemplos:
Pero el sistema que realmente elimina los inconvenientes 1°,2° y 3°, y que es el mejor actualmente, es el equipo de soldadura constituido por un transformador trifásico, con reactancias y rectificadores controlados en el secundario ( primero ), o bien con reactancias variables y rectificadores (segundo).
COMPARACION DE LAS MAQUINAS :
TIPOS, CARACTERISTICAS Y APLICACIONES DE MAQUINAS ELECTRICAS TIPO CARACTERISTICAS APLICACIONES TRANSFORMADORES : monofásicos, acorazados y de colúmnas generalmente de pequeñas potencias tensiones bajas y medias equipos electrónicos - para proveer luz, a travéz de líneas de media tensión - pequeñas soldadoras eléctricas TRIFASICOS DE COLUMNAS de medianas a grandes potencias de bajas a muy altas tensiones estaciones de transformación de la energía eléctrica - rectificación industrial - soldadoras eléctricas medianas y grandes TRIFASICOS ACORAZADOS de medianas a grandes potencias de bajas a muy altas tensiones hornos eléctricos a arco. EXAFASICOS de medianas potencias de alta a baja tensión rectificación para tracción eléctrica. DE CINCO COLUMNAS grandes potencias altas tensiones donde se requiera grandes potencias y se encuentre limitada la altura disponible