¿Qué factores hay que tener en cuenta en la soldadura?

Seguro que más de una vez te has sentido como la protagonista de nuestra historia, Matilda, la astronauta soldadora; es decir, perdida en un mundo de botones, pulsadores y lucecitas. No te preocupes, no estamos solos en esto, casi cualquiera ha pasado por un incontables dificultades a la hora de enfrentarse a cualquier reto. Da igual que se trate de aprendizaje de punto de cruz, artes marciales, saludar a ese compañero que te cae mal, o incluso enseñar a tu perro a que suba la patita sin necesidad de ayudarle con una salchicha (los que no tengáis perro no lo vais a entender :)

En nuestro caso particular vamos a centrarnos en aquello que podría necesitar Matilda, y quizás tú también, así que, vamos a identificar esos factores que afectan a la soldadura.

Tipo de material

Está claro que lo primero que hay que tener en cuenta en una soldadura es el tipo de material, no vaya a ser que vayamos a soldar un trozo de madera con un plástico. Bromas aparte (lo de la madera era broma, pero sí que se puede soldar y si lo no te lo crees, échale un vistazo a este artículo. 
Efectivamente, como se ha comentado, lo primero es ver que tipo de metal es, y eso es lo de lo que se hablará a continuación.

• Método de chispas e imán

En primer lugar, debemos verificar si se trata de un metal férrico, para ello podemos utilizar un imán (Ojo con el níquel y el cobalto, pues también son magnéticos. No obstante, debido al coste de estos metales, en el caso de que tuvieras que soldarlos, es difícil que no supieras de qué tipo de metales se tratan).

Debemos tener en cuenta que esta prueba del imán solamente será definitiva en el caso de que el resultado sea positivo. Es decir, exista atracción entre el imán y el material. En el caso de que el imán no atraiga al material, sería recomendable realizar una prueba de chispas. Utilizando una amoladora o esmeril en contacto con el material podremos comprobar si se desprenden chispas o si no lo hace. Esta prueba casi es definitiva, si se desprenden chispas estamos ante un metal férrico o si por el contrario no se desprenden chispas, entonces estaríamos frente a un metal no férrico, por ejemplo aluminio, cobre, magnesio, etc. No obstante, hay que aclarar nuevamente que podemos obtener chispas con el níquel, el cobalto, tungsteno, titanio y cromo; que no son férricos. Al igual que se comentaba anteriormente, estos materiales no tienen la característica de ser económicos, además de eso tienen aplicaciones concretas, por lo que si se diera el caso de tener que soldarlos sería dudoso que se desconociera el tipo de material concreto.

Como una imagen vale más que mil palabras, vamos a verlo mucho más claro en el siguiente artículo.

• Densidad:

Cada metal tiene una densidad específica, conociéndola podemos averiguar de qué tipo se trata. Por ejemplo, el aluminio es un metal bastante ligero, por lo que enseguida podemos ver si se trata este material en contraste con un acero inoxidable qué es más pesado. Igualmente, el hierro fundido es mucho más pesado que los demás (excepto el plomo), por lo que también se vería con bastante rapidez.

• Color: 

Gracias al aspecto y color podemos diferenciar rápidamente si se trata de un metal plateado como el zinc, acero inoxidable, aluminio, titanio, o por el contrario presenta un color anaranjado, en el que estaríamos hablando de cobre y sus aleaciones: bronce, latón, etc. El acero al carbono generalmente tiene una capa de "calamina" de color grisáceo que se genera en los procesos de laminación en caliente y no tiene aspecto brillante si no está pulido; que es lo habitual.

• Uso:

El uso habitual de un metal nos puede dar información muy concreta de qué tipo de material puede ser. Podemos imaginar que tenemos claro que tenemos una pieza de aluminio, pero necesitamos conocer qué tipo de aleación es, ya que entre otras, podemos tener aleaciones al silicio (fundiciones) o al magnesio (barras, tubos, pletinas). En el caso de que tengamos que reparar un bloque de motor de aluminio, o un bloque de caldera, casi con toda probabilidad se trataría de fundición de aluminio, ya que con el proceso de fundición se pueden fabricar piezas con formas complejas, vertiendo el metal fundido sobre un molde que posteriormente al enfriarse quedará con la forma de dicho molde.

Pongamos otro ejemplo, hemos identificado que nuestro material es un tipo indefinido de acero inoxidable, pero no sabemos el tipo concreto. En este caso si el material no se imanta estaríamos ante un acero inoxidable austenítico. En el caso de que sí se imantara podríamos tener varias opciones, por lo que la cosa se complica, pero si para este caso particular se tratara de un material que tiene que conservar su filo, probablemente se trataría de un acero inoxidable martensítico. En definitiva, es necesario utilizar diferentes pruebas y valorar todo la información que presenta en su contexto general.

Poniendo en práctica lo anterior, básicamente tendríamos ya una imagen bastante certera del tipo de material. Hay que tener en cuenta que esto es fundamental a la hora de regular nuestro equipo, y sobre todo para seleccionar nuestros consumibles. 

En las siguientes secciones seguiremos profundizando en el resto de factores relacionados con la soldadura, sigue un poco más para quedarte con todas las claves.

Selección del método de soldadura

En la sección anterior hemos visto varios métodos que nos ayudan a conocer el metal que tenemos que soldar. De esta forma podemos adecuar el método de soldadura y seleccionar adecuadamente los consumibles. Sin duda, esto es un tema lo suficientemente complejo como para poder abordarlo adecuadamente en este artículo, sin embargo, puedes tener un manual muy completo que te ayude en la selección de métodos de soldadura y sus consumibles (para metales férricos) aquí, además viene con acceso integrado a una aplicación web muy interactiva, y lo he hecho yo, así que no se puede pedir más. 

Además de esto, te recomiendo que le eches un vistazo a este artículo en el que explico cómo seleccionar el tipo de soldadura con mayor detalle que lo que aquí expondré a continuación.

Básicamente te recomendaría que siguieras el camino que prefieras en el siguiente diagrama de flujo para seleccionar el tipo de soldadura. En primer lugar debes seleccionar dónde vas a soldar (interiores o exteriores) y después escoger la opción que prefieras.

Parámetros de soldadura

Definitivamente llegamos a uno de los puntos claves de la soldadura. Perro antes de nada, déjame que reflexione con vosotros; bajo mi punto de vista, la soldadura es una técnica que requiere a partes iguales de técnica y de conocimientos. La técnica es lo necesario para abordar el manejo de la soldadura, el movimiento, el aporte, el ritmo, etc. Mientras que el conocimiento nos ayudará a seleccionar adecuadamente los consumibles, el método de soldadura y a regular los parámetros.

Insisto en que tan importante son los unos como los otros, y utilizaré un ejemplo concreto de soldadura: en una soldadura de penetración o de raíz, por muy buena técnica que se tenga, si los parámetros del grupo de soldadura no están bien regulados no será posible que salga bien el trabajo. Y lo mismo ocurre a la inversa. Así que vamos a ver en qué consisten estos parámetros tan importantes paso a paso, no hay por qué impacientarse.

• Voltaje o tensión: 

En función de éste podemos obtener mayor o menor potencia de trabajo. Si utilizamos un símil hidráulico e imaginamos una presa desaguando por su parte inferior, podemos entender intuitivamente la relación entre la altura del agua en la presa y la fuerza con la que sale por su descarga; esto mismo es el voltaje, y bueno, su unidad de medida el el Voltio (V). 

Vamos a verlo más claro en la siguiente imagen.

• Amperaje o intensidad: 

Vamos a seguir utilizando el símil hidráulico. Ahora nos situamos en el punto de descarga, y vemos que sale mucha o poca agua (en función de la altura del agua) y la medimos como un flujo, porque es un fluido que fluye (valga la redundancia), que se mueve, es por lo tanto un caudal. La fórmula matemática del caudal (q) es q=A⋅v (velocidad (v) por sección (A)). Resumiendo, el amperaje es el flujo de la corriente eléctrica, se simboliza con una "I" de intensidad y se mide en amperios (A).

Con esta imagen lo vemos súper claro, la diferencia de altura del líquido es como la diferencia de tensión o voltaje. Aquí también le dicen potencial eléctrico y es correcto, a veces las cosas tienen muchos nombres, pero no lo hacen para liar a los estudiantes, son cosas de la vida misma.

Y volviendo a la imagen, abajo hay una bombilla, concretamente el símbolo de ésta, y además está luciendo. Esto es porque hay una circulación (simulada) de la electricidad. La intensidad de corriente es lo que hace que luzca la bombilla.

• Velocidad del hilo (para soldadura MIG-MAG):

En la soldadura MIG-MAG podemos controlar la velocidad con la que sale el hilo, y si recuerdas en el punto anterior la velocidad estaba relacionada con el amperaje o intensidad, así que fíjate qué lógico, ambas están relacionadas con el mismo mando. La intensidad y la velocidad del hilo se modifican en el mismo mando.

¿Y cuál es el motivo para tener que utilizar estos parámetros? Bien, esto es sencillo. Los métodos de soldadura por arco eléctrico funden el metal, por lo que necesitan aportar suficiente calor como para que esto suceda. 

La fórmula del calor generado por el efecto Joule, también conocido como calentamiento resistivo, describe la cantidad de calor producido cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor. Esta fórmula se expresa generalmente como:

𝑄=V⋅I⋅𝑡 (Voltaje por intensidad por tiempo). Así pues, en función de la regulación del voltaje, intensidad y también el ritmo de soldadura, obtendremos un aporte térmico en consonancia. Es por ese motivo por el que la soldadura TIG ofrece un aporte térmico superior al que se obtiene con la soldadura MIG-MAG. Recordamos que la soldadura TIG es un proceso mucho más lento que la soldadura MIG-MAG.

En el resto de soldaduras no se podrá modificar el voltaje, únicamente, cuando haya alguna pantalla para ello, podremos visualizar dicho voltaje o tensión. Es decir, en todas las soldaduras se puede modificar la intensidad, y exclusivamente en la soldadura MIG-MAG, también el voltaje.

• Polaridad: La electricidad en la red se suministra en forma alterna (AC), es decir va modificando su valor de tensión entre el positivo y el negativo de forma muy rápida. Esta oscilación no es demasiado deseable en la mayoría de trabajos de soldadura, por lo que los grupos de soldadura la transforman a corriente continua (DC); resultando de esta forma en una soldadura mucho más estable.

A su vez, si recordamos el símil de la presa hidráulica, comprendemos que la corriente tendrá un valor mayor o menor en función de la diferencia de potencial, y también una dirección de flujo, es decir hacia dónde va. La dirección por pura intuición es de donde hay más hacia donde hay menos. En la presa el agua sale por la compuerta hacia afuera, no se mete de nuevo en la presa.

En la electricidad pasa lo mismo, pero con una singularidad algo compleja y en la que no vamos a entrar ahora: el flujo es desde un punto (-) hacia un punto (+). Es algo así como que desde donde sale se queda con menos porque fluye desde ahí, hacia el positivo.

Bueno, después de este rollo (espero que os haya parecido interesante), debemos comprender que la polaridad tiene influencia en la soldadura y también en la penetración de ésta. El tema de la penetración es algo singular, hay bibliografía contradictoria acerca de esto, unas dicen que la polaridad directa (-) penetra más, y otras dicen justo lo contrario. El sentido común dice que tiene bastante lógica que si el flujo de corriente circula del (-) al (+), entonces si conectamos nuestra pinza de soldadura en polaridad directa, los electrones se concentrarán porque salen de un elemento pequeño hacia una superficie grande y tendrán mayor capacidad de penetración. En el caso opuesto, polaridad inversa, los electrones fluyen de un elemento grande (la pieza) hacia un elemento pequeño (por ejemplo la punta de un electrodo), por lo que es probable que el arco eléctrico sea más ancho y se produzca una penetración menor. Insisto, sobre esto hay bibliografía contradictoria, así que lo mejor es probar en el momento de la soldadura y escoger en consonancia.

Lo que sí que está claro, es que con polaridad directa (-), el calor se distribuye en 2/3 partes hacia la pieza, mientras que en polaridad inversa (+) estos 2/3 se enfocan en el electrodo. 

Lo más importante con respecto a esto es respetar la polaridad adecuada para el proceso. Esto lo podemos saber mediante el conocimiento de la teoría, o por lo que se indique en las hojas de procedimiento (WPS). Vamos a resumirlo a continuación:

• TIG: la polaridad siempre es directa (-), excepto para el aluminio y el magnesio que se sueldan con corriente alterna (AC).
• MIG-MAG: polaridad inversa (+).
• FCAW: polaridad directa (-).
• SMAW: ambas, en función del tipo de electrodo y aplicación concreta, y también alterna para algunos electrodos.

Inductancia:

Este parámetro se suele modificar en la soldadura MIG-MAG y tiene un efecto en la cantidad de proyecciones y penetración.

• Más inductancia: menos proyecciones y penetración.
• Menos inductancia: más proyecciones y mayor penetración.

Pulsado:

Se trata de una función muy interesante. Se trata de una oscilación de la magnitud de la corriente, en la que ésta oscila entre un valor elevado (pico) y otro bajo (base) para reducir el aporte térmico de la soldadura. Hay que entender que la soldadura es un procedimiento ciertamente agresivo para el material, ya que afecta a sus propiedades, modificándolas en ocasiones para peor. Este método sube y baja la corriente y permite realizar soldaduras de alta calidad y buen aspecto, reduciendo a su vez su impacto negativo.

Vamos a verlo más claro en la siguiente imagen.

En la imagen tenemos una corriente de pico de 200A y una corriente de base de 130A. Por norma general en los equipos que disponen de esta funcionalidad, es posible seleccionar la "duración" de las corrientes de pico y valle, haciéndolas más o menos amplias de manera independiente, al igual que las respectivas intensidades.

Hay que tener en cuenta que la corriente de pico y base, como vemos en la imagen, tienen un tiempo que podemos asignar y que ambos funcionan como un ciclo, cuando este ciclo se referencia temporalmente, es decir se mide cuánto tiempo tarda en completarse, se denomina periodo (T) y se mide en Herzios (HZ). Un Hertzio es un ciclo por segundo.

Vamos a ver un ejemplo, imaginamos que tenemos 200A de pico y 100A de base, y que ambos ocupan respectivamente la mitad del tiempo del periodo. Si escogemos una frecuencia de 100Hz, tendremos que el ciclo se repetirá 100 veces por segundo, por lo que en un minuto, en 30 segundos se habrán aportado 200A y en el resto, 30 segundos, se habrán aportado 100A. De esta forma, en la parte del ciclo correspondiente a la corriente de pico, se funde el material, mientras que en la parte que corresponde a la intensidad de base, el material se solidifica sin enfriarse completamente, ya que hay una corriente de mantenimiento.

De esta forma, como se ha apuntado anteriormente se preservan las características del material.

¿Cómo lo ves? Seguro que después de toda esta información, Matilda ya lo tiene mucho más claro y ya se le ha pasado esa cara de susto que tenía. 

Espero que este artículo te haya parecido útil e interesante. Intento explicar los conceptos relacionados con la soldadura desde un punto de vista ameno.

Si te ha gustado, estaría agradecido de que lo comentaras y compartieras en redes sociales y recuerda tener Felices soldaduras.

03/06/24