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Proceso de Soldadura SMAW o MMA

Hola Soldadores! Llegó el momento de hablar de SOLDADURA SMAW, uno de los procesos dentro de las soldaduras eléctricas por el que toda persona que se introduce al campo de trabajos en soldaduras debería comenzar.

Todo sobre soldadura MMA, SMAW o por electrodo

El proceso de soldadura SMAW o Soldadura MMA es uno de los procesos de soldadura por arco revestido más utilizado y conocido por la gran mayoría de soldadores; tanto por los principiantes como por los expertos en soldadura al arco.

Te dejo a continuación una amplia y más que completa reseña informativa sobre este proceso… Bon Appetit!!

¿Qué es la Soldadura SMAW ?

Si aún te estás preguntando ¿Cuál es la Soldadura SMAW?, veamos el significado de las siglas que componen la palabra SMAW y, lo que es lo mismo, MMA.

La Soldadura SMAW (por sus siglas en inglés de Shielded Metal Arc Welding ) es un proceso incluido dentro del grupo de procesos conocido como Soldaduras por Arco Eléctrico. El proceso SMAW es conocido también como Soldadura MMA (Manual Metal Arc welding) .

Soldadura MMA y SMAW: Significados…

SMAW = Shielded Metal Arc Welding = Soldadura de Metal con Arco Blindado
MMA= Manual Metal Arc Welding = Soldadura manual por arco metálico

El proceso de soldadura SMAW o MMA es conocido por la mayoría como soldadura eléctrica con electrodo revestido . Este proceso de soldadura manual requiere de un electrodo celulósico y consumible (se consume con el uso) que contiene un núcleo de alambre que servirá de material de aporte y un revestimiento que será el generador del gas protector durante la activación del arco eléctrico.

Soldadura SMAW: Su Definición

La denominación SMAW fué otorgada por la American Welding Society (AWS) y puede definirse como:

Un proceso de soldadura por arco eléctrico que utiliza un electrodo consumible revestido o recubierto para la generación del arco eléctrico, el gas protector, un metal de base para la recepción del arco eléctrico y el material fundente de aporte.

El proceso de soldadura SMAW

El Proceso de Soldadura con Electrodo Revestido (SMAW) es un proceso que requiere de la armonía de los parámetros de soldadura que son parte del mismo.

En el funcionamiento de este proceso, la corriente eléctrica provista por un transformador de corriente, forma un arco a través del espacio entre el extremo del electrodo y las piezas a ser soldadas.

Este arco eléctrico crea suficiente calor para calentar las piezas metálicas y fundirlas, llevándolas al estado de coalescencia de los metales en donde las partículas de los mismos pueden unificarse en una nueva y única pieza.

Luego de ello, el metal fundido del núcleo del electrodo pasa por el arco hasta el baño fundido del metal base, donde se mezclan.

El extremo del electrodo y  el baño fundido del metal están rodeados, purificados y protegidos por una nube gaseosa (producida por el revestimiento del electrodo al quemarse) que genera una atmósfera controlada sin la cual el arco eléctrico no podría producirse y que deja como resultante una cubierta de escoria.

¿Qué es un Electrodo Revestido?

Mucho venimos hablando de los electrodos revestidos y llegó la hora de detenernos y analizarlos en mayor detalle.

Los electrodos revestidos para la soldadura al arco SMAW, pueden tener un núcleo de alambre en el centro que puede variar tanto en diámetro como en su composición o las aleaciones metálicas que lo componen.

Además, su revestimiento tiene configuraciones muy variadas en cuanto a la cantidad de compuestos químicos que pueden conformarlo.

Esta variedad de configuraciones posibles para los electrodos revestidos puede ser muy extensa. Por ello, la American Welding Society o AWS,(y otras organizaciones) han establecido las clasificaciones posibles de los diversos tipos de electrodos revestidos según la aleación del núcleo de alambre y los compuestos del mismo.

Puedes aprender más sobre ellos, en un extenso artículo dedicado a los electrodos recubiertos en este link.

¿Cómo lograr un cordón de soldadura perfecto?

Para establecer un cordón de soldadura con el proceso SMAW, debemos aprender a realizar diversas tareas que nos llevarán, práctica mediante, a ser un soldador experimentado.

Aquí enumero 5 DESAFÍOS QUE DEBES LOGRAR antes de lanzarte como Soldador SMAW.

  1. Lograr un buen Arco Eléctrico.
  2. Practicar los Puntos de Soldadura.
  3. Practicar la trayectoria y velocidad del cordón de soldadura.
  4. Mantener una adecuada posición del electrodo recubierto.
  5. Conocer y practicar las Posiciones de Soldaduras básicas.

1- Lograr un buen Arco Eléctrico

La generación o cebado del arco eléctrico es el primer paso para comenzar a soldar con estos dispositivos.

Para ello puedo comentarte que existen básicamente dos maneras por la que puedes intentarlo:

POR RASPADO: Una de ellas es raspando el electrodo en el metal con suavidad. Trataremos de detenernos de 3 mm a 5 mm de altura cuando el arco se ha formado.

POR GOLPE: La segunda manera requiere de mayor experiencia y se realiza con un suave toque directo al metal. Un golpecito directo y luego distanciándose de 3 mm a 5 mm de altura.

2- Practicar los Puntos de Soldadura.

Una vez que lograste establecer un arco eléctrico con poca dificultad y observaste que eres capaz de mantener ese arco entre los 3 mm y los 5 mm de altura durante cierto tiempo; llega la hora de practicar el punteo.

Si bien la soldadura SMAW no es apta para trabajos donde soldemos estructuras por punteo, muchas veces requerimos sostener temporalmente una estructura mientras la construimos y la capacidad de dar un punto de soldadura rápido, eficiente y eficaz se vuelve fundamental.

Para practicarlo debes tomar un trozo de metal y establecer puntos cortos de soldadura. Como si dibujaras pequeñas monedas o volcanes uno al lado del otro.

Debes observar que cada punto no te salga con poca altura (si es así la máquina tiene mucho amperaje) ni elevado en exceso (de ser así el amperaje está muy bajo).

Ni llanura ni montaña, un buen punto de soldadura es un cerro.

Practica de punteo con electrodo recubierto

3- Practicar la Trayectoria y Velocidad del cordón de soldadura

Una vez establecido el arco eléctrico y alcanzada la capacidad de hacer buenos puntos de soldadura; debemos avanzar para comenzar a generar el cordón de soldadura.

En este paso es importante observar las características principales de los cordones de soldadura para así entender si este avance es demasiado rápido o, por el contrario, demasiado lento.

Una velocidad de avance en el cordoneo demasiado lenta nos genera demasiada acumulación de material, y temperatura. Por lo que, el cordón es excesivamente ancho y con mucho cuerpo además de ser un cordón de soldadura bajo y con mucha penetración respecto al metal de base a ser soldado.

Por el contrario, si la velocidad de avance es superior a la recomendada; es decir, que avanzamos demasiado rápido, el cordón termina quedando demasiado angosto, con mucha altura y poca penetración sobre el metal de base.

Esta es la parte más difícil del aprendizaje de soldadura pero estoy seguro que lo puedes lograr en poco tiempo. Adelante!

4- Mantener una adecuada posición del electrodo recubierto en Soldadura MMA

Una vez logrado el establecimiento del arco y ya aprendida la velocidad de avance debemos tener en cuenta otro factor importante: La posición del electrodo revestido respecto del sentido de avance.

Sí, sé que suena complicado pero presta atención ya que es bastante simple!

El electrodo debe encontrarse a un ángulo aproximado entre 45º y 60º desde los metales a soldar y siempre en dirección alineada con la línea que conforman los dos metales que requieren ser unidos.

Una vez que comprendiste lo anterior, debes tener en cuenta que siempre tienes que mover el electrodo hacia atrás (en arrastre hacia la parte cerrada del ángulo) y nunca hacia adelante; ya que de ser así soldaríamos sobre la escoria y el cordón sería muy débil.

5- Conocer y practicar las posiciones de Soldaduras básicas.

Si quieres leer sobre esto en profundidad, ya existe en esta web un extenso artículo dedicado a las Posiciones de Soldaduras SMAW.

Sin embargo, quiero explicarte las más conocidas.

  • Posición Plana o de nivel
  • Posición vertical
  • Posición horizontal
  • Posición Sobrecabeza

La Posición Plana o a Nivel es la que realizamos sobre un plano como la mesa de trabajo. En cambio la Posición Horizontal es aquella que se efectúa sobre la línea del horizonte (podría ser en una pared). La Posición Sobrecabeza es cuando el cordón de soldadura se realiza en una altura superior a la de nuestra cabeza y la Posición Vertical puede ser ascendente o descendente de manera vertical.


Soldadura SMAW: Aplicaciones posibles.

El proceso de soldadura SMAW, MMA, o soldadura con electrodo revestido a ido evolucionando mucho con el pasar del tiempo. En este proceso evolutivo nos encontramos con una gran cantidad de aplicaciones posibles en la industria y el mundo del trabajo.

Principalmente en la industria de la construcción, la soldadura SMAW ha sido particularmente seleccionada por operarios y soldadores que la eligen debido a la maniobrabilidad del equipo en diversas posiciones y la relativa facilidad para el transporte del equipamento necesario.

Por motivos similares, diferentes emprendedores de la herrería artesanal, eligen este tipo de soldadura al arco para la confección de productos de tamaños y funciones variadas, así como para la elaboración de rejas y portones que pueden llegar a ser verdaderas obras de arte.

No obstante, este proceso también tiene sus aplicaciones dentro de grandes industrias como la industria naval, para la reparación de buques.

Soldadura SMAW: Ventajas y Desventajas

Las variantes que ofrecen la soldadura eléctrica en general, produce ciertas ventajas y desventajas ante diferentes posibles aplicaciones de cada una.

Veamos las ventajas y desventajas del proceso de soldadura SMAW.

Ventajas de la Soldadura por Electrodo Revestido

  • La principal ventaja es la portabilidad de los equipos SMAW. Son dispositivos relativamente pequeños y fáciles de ser transportados; sobre todo con las nuevas tecnologías de soldadura MMA inverter donde el peso total del equipo es aún menor.
  • El equipo es sencillo de manejar o configurar y relativamente económico o barato de adquirir.
  • La variedad de los revestimientos de electrodos para la soldadura manual ofrecen una amplia gama de posibilidades para soldar con diferentes posiciones de soldadura y los tipos de metales con los que se puede trabajar.
  • La rapidez con que se puede intercambiar los electrodos para la continuidad del proceso.
  • La variedad de diámetros de los electrodos, lo cual posibilita diferentes rangos de amperaje y de temperaturas para el trabajo con diferentes espesores de material.
  • Debido a que el gas protector se genera al quemarse, el recubrimiento del electrodo es adecuado para el trabajo en exteriores, ya que el gas no se disipa fácilmente con el viento al no provenir de un tubo (como en la soldadura  MIG o TIG).

Desventajas de la Soldadura SMAW:

  • Una de las limitaciones de la soldadura SMAW es que el trabajo se interrumpe continuamente debido a la corta longitud de los electrodos. Además de ello, los cordones de soldadura no superan los 4 o 5 cm de longitud antes de re-comenzarse.
  • La curva de aprendizaje es muy elevada ya que el proceso requiere de pulso y una adecuada velocidad de avance del operario.
  • Son varios los posibles errores que pudieran ocasionar grietas o inclusiones de escoria, lo cual debilita la sección de soldadura.
  • Es un proceso que deja escoria sobre el cordón de soldadura; por lo cual este debe limpiarse siempre antes de poder evaluarse de manera visual.
  • No es adecuado para láminas de espesores delgados o de bajo punto de fusión; debido a que la temperatura del arco eléctrico genera perforaciones en las mismas.
  • No es adecuado o productivo para espesores iguales o superiores a 28mm, por lo que debe prepararse el material con chanfles o filetes.

Parámetros del proceso de Soldadura SMAW:

Conozcamos ahora todos los factores que influyen en el proceso de soldadura SMAW.

Temperatura en la Soldadura SMAW

Una de las variables del proceso SMAW de soldadura es la cantidad de  temperatura que puede o no generar el arco eléctrico.

Esta variable es regulada al modificar la corriente eléctrica medidas en unidad de Amperes. A mayor amperaje (A), mayor velocidad de corriente y por ello, mayor temperatura del arco.

Cabe  mencionar que existen diferentes diámetros de electrodos para diversos rangos de amperaje y temperatura.

Amplitud del Arco en la Soldadura SMAW

Un arco eléctrico en la soldadura SMAW, puede ser tan estrecho como para que este se extinga  se corte, y tan amplio como para que se deforme de una manera que llamamos“soplado del arco” ya que más que arco pareciera un soplo de fundente sin nada de precisión.

Esta amplitud es generada por la “distancia del arco”, lo que no es más que la distancia real entre el extremo final del electrodo y el metal de base a ser soldado. La variación de esta distancia debería ser aproximadamente de unos 3 mm a 5 mm como mucho.

Sin embargo, existe la dificultad de que al consumirse el electrodo recubierto, la distancia del arco se va paulatinamente incrementando, por lo cual el operario debe acercar la mano con la pinza porta electrodo para mantener dicha distancia entre los valores de tolerancia recomendados.

Diagrama del Circuito de Soldadura por Arco Eléctrico (SMAW)

A continuación veremos una imagen ilustrativa que representa el diagrama del circuito de soldadura por arco eléctrico y electrodo revestido.

diagrama del circuito electrico de la soldadura por electrodo recubierto suelda smaw

La Tensión Eléctrica durante el Proceso de Soldadura

La tensión depende exclusivamente del potencial eléctrico que tengan los polos por los que circula la corriente y se mide en Voltaje (V).

El potencial eléctrico entre los polos positivo y negativo, varía en tanto se amplie o reduzca la distancia entre ellos.

Esto se da a medida que se incrementa la longitud del arco, (a mayor longitud de arco, mayor voltaje eléctrico entregada al mismo).

En pocas palabras, mientras más lejos esta el electrodo del metal a soldar, más voltaje se transfiere al arco eléctrico por lo cual más ancho es el mismo pudiendo producir errores  en la soldadura.

La Temperatura del Arco Eléctrico:

La temperatura en un arco que genera la soldadura al arco con electrodo revestido supera los 3500 °C. La temperatura exacta depende de la resistencia (R) al flujo de la corriente y la velocidad de dicha corriente eléctrica (A).

La temperatura se ve afectada por las características del arco eléctrico,  la regulación del amperaje de la máquina y la composición de los gases que se queman  en el proceso.

La cantidad de calor producido se determina por el tamaño del electrodo y  la asignación de amperaje.

No todo el calor producido por un arco alcanza la soldadura, gran parte se disipa.

Tipos de Corriente para Soldadura SMAW

Las máquinas de soldar tradicionales utilizan Corriente Alterna la cual, mediante bobinas y transformadores de corriente, es modificada a valores de salida con Amperaje y Voltaje adecuados a cada configuración.

Estas máquinas de soldar tradicionales de Corriente Alterna solían ser de un tamaño y  peso mayor a las maquinarias actuales además de que la configuración de los valores de amperaje no era tan precisa como en las que utilizan tecnología Inverter.

Las máquinas de soldar MMA Inverter son unos dispositivos que toman la corriente Alterna de entrada al sistema (mediante la red eléctrica) y la convierten a Corriente Continua o Directa. Esto ofrece diversas ventajas tanto en su disposición como en su funcionamiento:

Principales Ventajas de las Soldadoras Inverter:

  • Su consumo eléctrico es muy reducido. Llegando a consumir solo un 30% de lo que consumen las máquinas de soldar tradicionales.
  • Su peso y tamaño también es compacto, lo que le otorga aún una mayor movilidad y maniobrabilidad.
  • La precisión del arco eléctrico y la regulación de su amperaje es superior lo que la hace más fácil de utilizar.

¿Cuál es el Positivo en una Máquina de Soldar SMAW ?

Saber dónde se conecta la masa en una Máquina de Soldar Tradicional de Corriente Alterna es muy simple ya que esta siempre va conectada al polo negativo y la pinza porta electrodo en el polo positivo.

Sin embargo, en las máquinas de soldar por electrodo de tecnología inverter, tanto la masa como la pinza porta electrodo pueden conectarse en el polo positivo o en el polo negativo de la salida de la misma.

Esto es así porque al tener como salida, una corriente continua, invertir la polaridad sólo ocasiona el efecto de invertir la dirección en la que circula la corriente eléctrica.

Con la pinza porta electrodo conectado al (+) o polaridad inversa

La corriente circula desde el metal hacia el electrodo por lo que el calor recae en el electrodo más que en la base de metal a soldar. Obteniendo así un cordón de soldadura amplio, mayor calentamiento sobre el electrodo y poca penetración en la pieza a soldar.

Con la pinza porta electrodo conectado al (-) o polaridad directa

La corriente circula desde el electrodo hacia el metal por lo que el calor recae en el metal más que en el electrodo, obteniendo un cordón estrecho, mayor penetración sobre el metal y mayor calentamiento de la pieza.

La medida de los Electrodos Revestidos:

La medida y características del electrodo a utilizar dependerá de los siguientes factores:

  • Tipo de material a soldar.
  • Espesor del material a soldar.
  • Preparación de los filos o bordes en la unión a soldar.
  • Posición en la que se encuentra la soldadura a efectuar (Plana, Horizontal, Vertical, Sobre Cabeza).

El amperaje a utilizar para realizar la soldadura dependerá de:

  • El tamaño del electrodo seleccionado.
  • El tipo de recubrimiento que el electrodo posea.
  • El tipo de equipo de soldadura utilizado.
  • El espesor del material a soldar.

¿Quién inventó la soldadura SMAW?

Mientras que la tecnología de los materiales metálicos lograba aleaciones y aceros más reforzados, lo métodos de trabajo sobre estos insumos fueron evolucionando en paridad. En un principio, el trabajo sobre piezas de metal se realizaba enteramente por fraguado.

Oscar Kjellberg
Oscar Kjellberg. Inventor del electrodo recubierto o revestido.

Tiempo después, a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, (específicamente en el año 1904) Oscar Kjellberg inventa la técnica de soldadura por electrodo revestido. Si bien el concepto de soldadura por arco eléctrico ya era en ese entonces un proceso en desarrollo, fue él quien logró darle un giro evolutivo a la calidad de las soldaduras, al posibilitar que dichos saltos eléctricos contengan una cobertura de atmósfera controlada por la fusión de un recubrimiento sobre el electrodo.

Este recubrimiento se quema con el propio arco y crea un gas en torno al electrodo el cual le otorga  mayor eficiencia tanto al electrodo como al resultado final de la soldadura.

Es quizás debido a esta mejora que el proceso de soldadura eléctrica comenzó a tomar aceptación  en la industria.

Es éste mismo recubrimiento, creador de esa atmósfera controlada y depuradora del metal a soldar, el cual al enfriarse, se solidifica en una escoria superflua sobre el cordón de soldadura.

Los primeros dispositivos para las soldaduras al arco con electrodo revestido, hoy llamadas tipo convencional o tradicional, funcionan mediante el trabajo resultante de dos bobinas (una primaria y otra secundaria) divididas por un núcleo de hierro y conectadas a la corriente alterna (A.C).

Estos transformadores tienen la función reductora de los valores de corriente eléctrica ya que ingresa de la red 120v (o 220v según el país) a 30 Amperios (A) de A.C  y en la salida de la máquina de soldar entrega 30 voltios a 120 Amperios (A) (observa que los valores de entrada y salida de A y de V se invirtieron).

bobinas de soldadora tradicional
Imagen extraida de “Soldadura-Principios y aplicaciones. Tomo II” Larry Jeffus. 2004

Transformadores de Corriente en Soldadoras Eléctricas Tradicionales

Estos transformadores son alimentados por corriente alterna (A.C), la cual puede responder a instalaciones monofásicas o trifásicas dependiendo de cada equipo (lo cual debemos tener en cuenta antes de adquirir una).

El transformador correspondiente a la bobina primaria tiene mayor cantidad de vueltas de alambre y se denomina reductor. Este toma corriente de alto voltaje y bajo amperaje e invierte los valores transformándola en una corriente de bajo voltaje y elevado amperaje.

Hoy en día, las modernas soldadoras de arco eléctrico por electrodo de tecnología de soldadura MMA inverter, trabajan con una conversión de corriente a través de circuitos integrados y son más eficientes.

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