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Previniendo la
Distorsión de
la Arco al
Soldar
Electrodo
Dirección de Soldadura
Distorsión de
Arco Frontal
Fig. 2—La concentración de flujo detrás del arco de soldadura
al principio de la unión forza al arco hacia enfrente, mientras
que la concentración de flujo delante del arco de soldadura al
final de la unión forza al arco atrás.
La Distorsión de Arco
puede causar varios
problemas al soldar
incluyendo salpicado
excesivo, fusión
incompleta y porosidad.
¿Qué es la distorsión de
arco y cómo puede
prevenirse?
a Distorsión de Arco, también
llamada arco divergente, ocurre
durante el soldado con arco al usar
corriente directa; cuando esta
corriente del arco no sigue el camino
más corto entre el electrodo y la pieza
a soldar; la corriente se desvía hacia
enfrente o hacia atrás respecto de la
dirección del flujo, desviándose en
ocasiones, hacia un lado.
La Distorsión Trasera ocurre
mientras se suelda hacia enfrente de la
conexión de la pieza, cuando se hace
hacia el final de una unión, o bien, en
una esquina. La Distorsión Frontal
ocurre cuando se suelda lejos de la
conexión de la pieza o del punto de
inicio final de la unión. Este problema
se da especialmente cuando se usa
soldadura eléctrica al arco con metal
recubierto, (SMA, shielded metal arc)
con electrodos, mismos que tienden a
producir cubiertas largas. En estos
casos, la distorsión frontal hace que
los arcos superior e inferior se
L
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interrumpan durante las pasadas
largas, desprendiendo la soldadura.
La dirección de una Distorsión de
Arco puede ser observada en la
soldadura de arco, pero no en
soldadura por arco con fundente de
polvo; en este caso la dirección es
determinada por el tipo de defecto
producido al soldar.
La Distorsión Trasera se identifica
por soldadura salpicada; por cortes,
ya sean continuos o intermitentes; por
un punto de soldadura muy angosto y
con metal cortado; por incrementos
en la penetración o por porosidad en
la superficie al final de los terminados
de la soldadura en hojas de metal.
La Distorsión Frontal se identifica
Distorsión de
Arco Trasero
Dirección de
Flujo (flux)
por gotas grandes o burbujas,
irregularidades en el ancho; gotas en
forma ondulada; cortes intermitentes o
por la disminución en la penetración.
La Distorsión de Arco puede ser de
dos tipos: Magnético o Térmico.
Distorsión de Arco Magnético
Dirección de la corriente
Fig. 1—La corriente que pasa por el
conductor crea un campo magnético,
representado aquí por círculos
concéntricos planos, conocidos como
líneas de flujo magnético.
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La Distorsión de Arco Magnético es
la causante de la mayoría de los
problemas en la soldadura, más que la
Distorsión de Arco Térmica, y es el
resultado de un desequilibrio en el
campo magnético que rodea al arco.
Esta condición de desequilibrio
normalmente ocurre porque el arco se
encuentra localizado más allá de la
terminal del punto de unión de la
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soldadura respecto
Arco
de la otra terminal y
a distancias
Dirección de
variables del punto
la Distorsión
Pieza a
del Arco
de conexión de la
Soldarse
pieza. El
desequilibrio
también existe
debido al cambio de Fig. 3—La distorsión de arco es causado por la corriente
de la soldadura regresándose a la conexión a tierra. El
dirección en la
resultado de la combinación del flujo magnético y el flujo
corriente en la
alrededor del electrodo causa una concentración alta de
soldadura mientras flujo (x) que distorsiona el arco alejándolo del punto de
conexión de la pieza.
esta fluye a través y
dentro del arco así
recuperar el equilibrio en el campo
como a través de la pieza de trabajo.
magnético. A este cambio de dirección
La Fig. 1 nos muestra la corriente
se le llama Distorsión de Arco.
directa pasando a través de un
conductor, ya sea soldadura con
Dirección de la Distorsión
electrodos o de flujo de plasma entre
de Arco y el Área de Unión
un electrodo y un punto de unión de
La Fig. 2 nos ilustra la distorsión
soldadura. Un campo magnético rodea
del arco al principio y final del área de
al conductor; sus líneas de fuerza
unión de la soldadura. Al inicio, las
magnética, también llamados flux o
líneas de flujo se concentran detrás
flujo, se representan por círculos
del electrodo. El arco intenta
concéntricos en ángulos rectos en
compensar este desequilibrio
dirección de la corriente. Estas líneas de
moviéndose hacia delante, creando
fuerza disminuyen en intensidad de
una distorsión de arco frontal.
manera directamente proporcional a
Nuevamente se mueve en una
las distancias del conductor eléctrico.
dirección que lo libere de la
Las líneas de fuerza se mantienen
deformación tratando de compensar
circulares en un medio lo
nuevamente el desequilibrio, en este
suficientemente grande para
caso se moverá hacia atrás
contenerlas hasta que disminuyan a
observándose como una distorsión
casi nada. Pero si el medio cambia, por
trasera. En el centro de la unión de
ejemplo, de una placa de acero a aire,
dos placas del mismo ancho, el campo
los círculos concéntricos se
magnético es simétrico y no se
distorsionan y tienden a concentrarse
produce distorsión de arco alguna.
en el acero donde encuentran menos
Pero si una placa es más ancha que la
resistencia. En el borde entre las orillas
otra, se crea una distorsión lateral que
del acero y el aire, las líneas de fuerza se
puede ocurrir justo en la unión de
encogen y se deforman. Esto se traduce
soldadura de ambas placas, debido a
en una mayor concentración de flujo
la deformación de las líneas de flujo.
por detrás o por enfrente del arco de
Otro fenómeno de deformación se
soldadura. El arco entonces tenderá a
produce cuando la corriente de la
desviarse hacia una dirección diferente
soldadura se regresa hacia la conexión
a la concentración del flujo para
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Previniendo la Distorsión de la Arco al Soldar
El Mobiliario
Contribuye a la
Distorsión de Arco
Esté prevenido de la relación que
existe entre la distorsión de arco y la
maquinaria para el soldado. El
mobiliario hecho de acero puede
afectar el campo magnético alrededor
del arco y se puede magnetizar con el
tiempo. Regularmente, el mobiliario no
causa problemas en la soldadura SMA,
siempre y cuando la corriente no
exceda los 250 amperes. El uso de
maquinaria de alta corriente y
soldadura mecanizada necesita ser
diseñada para minimizar la distorsión
de arco.
Enseguida se describen algunos
ejemplos para diseñar mobiliario para
soldar:
• Para soldar partes cilíndricas con
costuras longitudinales, diseñe
mobiliario con una separación mínima
entre el soporte y la pieza de una
pulgada de distancia. Utilice
abrazaderas o sostenes a prueba de
magnetismo. No conecte la tierra a la
barra de cobre, conéctelo
directamente a la pieza a soldar.
• Fabrique el mobiliario usando acero
con bajo contenido de carbón para
prevenir que el mobiliario se
magnetice.
• Para el mobiliario tipo-cuerno, suelde
hacia la parte cerrada final del mismo
para reducir así la distorsión de arco
trasero.
• Diseñe el mobiliario lo
suficientemente largo para poder usar
abrazaderas en los extremos.
• No inserte una tira de cobre a la barra
de soporte de acero. El acero
aumenta la distorsión de arco.
• Prepare bastantes abrazaderas para
proveer sujeción continua a las
costuras largas e intermitentes, ya
que los espacios entre las costuras y
las abrazaderas provocan espacios
vacíos y esto promueve la distorsión
de arco entre dichos espacios.
• No diseñe mobiliario con muchas
partes de acero cargados hacia un
extremo, trate de colocar la cantidad
similar para equilibrar el extremo
opuesto del mobiliario.
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de la pieza de
trabajo y hacia la
pieza misma.
Como se muestra
en la Fig. 3, la
(a)
(b)
corriente eléctrica
Dirección de la Soldadura
pasa a través de la
Fig. 4—El flujo creado por la corriente regresiva de
pieza de trabajo y
soldadura al punto de conexión de la pieza es representado
de la soldadura, lo detrás del arco en (a) y delante del arco en (b).
que puede crear
un flujo
concentrado. La
línea gruesa
representa la
dirección de la
(a)
(b)
corriente de
Dirección de la Soldadura
soldadura,
Fig. 5—En (a), la distorsión magnética al final de la pieza es
mientras que las
reducida debido a que los dos campos de flujo se cancelan
líneas delgadas
el uno al otro. En (b), los dos campos se combinan y causan
una distorsión trasera muy fuerte.
representan el
flujo creado por la
corriente. Conforme la corriente
se forma detrás del arco y el
cambia de dirección o el arco cambia
movimiento de dicho arco es frontal.
su dirección, el flujo se concentra en
Sin embargo, cerca del final de la
(x) haciendo que el arco se distorsione
pieza el arco frontal disminuye la
lejos del punto de unión de la
distorsión de arco por el efecto que se
soldadura.
produce entre la concentración de
El movimiento del arco debido a
flux y la distorsión trasera al final de
este efecto se combina entre el
la unión de soldadura (Fig. 5a).
movimiento resultante de la
En la Fig. 4b, la conexión a tierra
concentración del flujo previamente
esta al final de la pieza creando
descrito, para darle la distorsión de
distorsión trasera, incrementándose en
arco observada. El efecto del retorno
intensidad al final de la unión de
de la corriente puede aumentar o
soldadura. Fig. 5b ilustra la
disminuir la distorsión de arco
combinación de flujos deformados.
causada por el arco de flux. De hecho,
Realizar una conexión a tierra al final
el controlar la dirección de la
de la pieza reducirá la distorsión frontal
corriente regresiva, es una manera de
al iniciar una unión de soldadura. Pero
controlar la distorsión de arco.
el modo de colocar la conexión de la
En la Fig. 4a, la conexión a tierra
pieza de trabajo, solo controla la
está al inicio de la pieza y el flux
creado por el retorno de la corriente
Fig. 6—Surgen muchas dificultades
con la distorsión de arco cuando se
usa corriente directa al unir piezas
con ranuras profundas. Cambiando a
corriente alterna se corrige este
problema.
Fig. 7—Espere una distorsión de arco
considerable cuando se suelda una
costura en la parte interna de la pieza
usando corriente directa. El cambiar a
corriente alterna puede ayudar a
aliviar este problema.
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(a)
(b)
(c)
Fig. 8—Soldadura con arcos múltiples,
cuando los dos arcos se sitúan lo
suficientemente cerca entre sí, se
puede causar una distorsión de arco
magnético. Cuando los arcos son de
diferente polaridad (a), ambos campos
magnéticos se combinan para empujar
hacia fuera las distorsiones de arco. Si
los arcos son de la misma polaridad (b),
los campos magnéticos se oponen
haciendo que las distorsiones de arco
se muevan hacia adentro. Con un arco
que use corriente directa y el otro arco
use corriente alterna (c), no ocurrirá u
ocurrirá una pequeña distorsión de
arco.
distorsión de arco en forma moderada,
otras medidas deberían emplearse para
reducir la distorsión de arco mientras
uno suelde.
Áreas Problemáticas
La distorsión de arco es
particularmente problemática en las
esquinas de una franja de soldadura y
en uniones de soldadura que requieren
una mayor preparación para soldar.
Aquí, la causa de la distorsión de arco
es la misma que cuando se realiza una
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soldadura para unir piezas rectas,
donde la concentración del flujo y el
movimiento del arco alivian la
distorsión. Fig.’s. 6 y 7 ilustran la
problemática de la distorsión de arco
cuando se usa corriente directa.
El usar baja corriente para soldar,
produce menos distorsión de arco que
usar alta corriente porque la corriente
más alta produce campos magnéticos
de mayor intensidad. Normalmente los
problemas de distorsión de arco no
ocurren cuando se suelda con escudo
de arco de metal (SMA) con una
corriente directa por debajo de 250
amperes; de cualquier manera, el tipo
de puntos de soldadura y la geometría
de la pieza que se vaya a soldar, juegan
un papel determinante.
El uso de corriente alterna reduce
considerablemente la distorsión de
arco. Al cambiar rápidamente a
corriente alterna, se induce un cambio
repentino a la base metálica y los
campos creados por estos cambios
reducen considerablemente la fuerza
del campo magnético que causa la
distorsión de arco.
Algunos materiales como el acero
con 9% de níquel, pueden
magnetizarse fácilmente por campos
magnéticos externos, tales como las
líneas eléctricas. Estos materiales son
difíciles de soldar debido a la distorsión
de arcos producidos por los campos
magnéticos en el material. El uso de
medidores de Gauss ayuda a detectar y
medir fácilmente estos campos. Los
campos superiores a los 20 Gauss,
pueden causar distorsiones de arco en
estos aceros niquelados.
(a)
(b)
Distorsión de Arco
Distorsión de
Arco Reducido
Fig. 9—La distorsión de arco (a) se
puede corregirse poniendo en ángulo
el electrodo (b).
sobre la pieza, el arco tiende a
demorarse debido a la resistencia que
opone al moverse hacia la zona fría en
la pieza. El espacio ionizado entre la
punta del electrodo y la superficie
caliente de la pieza, crea una superficie
con más conductividad que el
electrodo con una superficie más fría.
Durante la soldadura manual, una
pequeña cantidad de distorsión térmica
no detrimenta el proceso, pero se
vuelve problemática a mayores
velocidades de soldado, como ocurre
con el soldado automático. La
combinación entre la distorsión de arco
térmico y la distorsión de arco trasero,
produce problemas de calidad en la
soldadura.
Distorsión de Arco
con Arcos Múltiples
El soldar con arcos múltiples, para
lograr altas velocidades e incrementar
la productividad, puede causar
problemas de distorsión de arco,
especialmente cuando dos arcos se
encuentran muy cerca el uno del otro.
Si estos dos arcos tienen polaridades
opuestas (Fig. 8a), los campos
magnéticos entre ambos arcos, causará
que dichos arcos se repelan entre sí.
Distorsión de
Arco Térmico
La distorsión de
arco Térmico ocurre
porque un arco
eléctrico requiere de
zonas calientes en el
electrodo y la placa a
soldar para mantener
un flujo de corriente
continuo al fluir el
arco. Conforme
avanza el electrodo
Secuencia de Costura
Dirección de la Soldadura
Soldar Ambos lados
Fig. 10—La dirección de soldadura y la secuencia de las
costuras son ilustrados para observar la técnica de
soldadura regresiva. Note el grosor de las costuras en
ambos extremos, deben ser iguales a la de la pieza a soldar.
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Previniendo la Distorsión de la Arco al Soldar
Si la polaridad de los arcos es idéntica
(Fig. 8b), los campos magnéticos entre
ambos se oponen resultando en un
campo mas débil creando así una
atracción de los arcos entre sí.
Cuando se usen dos arcos, uno
puede tener corriente directa y el otro
corriente alterna (Fig. 8c). En esta
situación, el campo de flux en
corriente alterna se invierte
completamente durante cada ciclo, lo
cual apenas afecta el campo de la
corriente directa y resulta en muy
poca distorsión de arco.
Cuando se usen dos arcos de
corriente alterna, una práctica muy
común, es la de evitar la interferencia de
distorsión de arco, principalmente
alternando la corriente de un arco a otro
de 80 a 90 grados. Con este cambio, la
corriente y el campo magnético de uno
de los arcos alcanza su máximo cuando
la corriente y los campos magnéticos del
otro arco alcanzan la mínima corriente,
resultando mínima o nula, la distorsión
de arco.
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Cómo Reducir la
Distorsión de Arco
No toda distorsión de arco es mala.
De hecho, en pequeñas cantidades
ayuda a formar los puntos, a controlar
las uniones y a controlar la
penetración. A continuación se
incluyen algunas medidas correctivas
para reducir la distorsión de arco:
• Si usa corriente directa en un proceso
de soldadura SMA en rangos de
corriente mayores a 250 amperes,
cambie a corriente alterna AC.
• Mantenga un arco lo más corto
posible para que la fuerza del arco
contrarreste la distorsión de arco.
• Reduzca la corriente de la soldadura.
Esto puede requerir una reducción
en la velocidad del arco.
• Coloque el electrodo en un ángulo
opuesto a la dirección de la
distorsión de arco respecto de la
pieza a soldar (Fig. 9).
• Realice un punteado con bastante
soldadura en ambos lados de la pieza
a unir; coloque los puntos
frecuentemente por toda la pieza ya
que tiende a separarse o a soltarse.
• Suelde hacia puntos gruesos de
unión o hacia un área previamente
soldada.
• Use la técnica de soldadura regresiva
(Fig. 10).
• Suelde alejado de la conexión de la
pieza para reducir la distorsión de
arco trasero, y suelde más cerca para
reducir la distorsión de arco frontal.
• Si la soldadura produce costuras
gruesas, una pequeña cantidad de
distorsión trasera es deseable y se
obtiene soldando hacia la conexión
de la pieza.
• Enrolle el cable de tierra alrededor de
la pieza a soldar a fin de que la
corriente que regresa pase por la fuente
de poder en cierta dirección que se
neutralizará el campo magnético que
cause la distorsión de arco.
MF
La información para este artículo fue
proporcionada por The Lincoln Electric
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