La soldadura con arco sumergido difiere de otros procesos de soldadura con arco en que se utiliza una capa de material granulado fusible, llamado fundente (flux), para proteger el arco y el metal fundido. Se forma el arco entre la pieza de trabajo y un electrodo de alambre desnudo y se sumerge la punta en el fundente. Debido a que el arco queda cubierto por completo con el fundente, no es visible y puede colocarse la soldadura sin los chisporroteos, salpicaduras y destellos que caracterizan al proceso con arco abierto. La naturaleza del fundente es tal que se producen muy pocos humos o vapores.

El proceso es semiautom�tico o autom�tico y el electrodo se alimenta en forma mec�nica a la pistola, a la cabeza o cabezas. En la soldadura semiautom�tica, el operario mueve la pistola que suele tener un alimentador de fundente a lo largo de la uni�n. La alimentaci�n del fundente puede ser por gravedad, a trav�s de una boquilla conc�ntrica en el electrodo y desde una peque�a tolva en la parte superior de la pistola, o puede ser a trav�s de una boquilla conc�ntrico de tubo conectada en un tanque para fundente, aplicando aire a presi�n. El fundente tambi�n puede aplicarse antes de comenzar a soldar o bien hacia adelante del arco, desde una tolva que avanza a lo largo de la uni�n. En la soldadura autom�tica de arco sumergido, se alimenta el fundente en forma continua en la uni�n hacia adelante de, o conc�ntrica con el arco; las instalaciones autom�ticas suelen tener sistemas de vac�o para succionar el fundente sin fundir abandonado en la cabeza o cabezas soldadores, con objeto de limpiarlo y volver a usarlo.

Durante la soldadura, el calor del arco funde parte del fundente junto con la punta del electrodo (v�ase Fig.). La punta del electrodo y la zona de soldadura siempre est�n rodeadas y protegidas por fundente fundido, coronado por una capa de fundente sin fundir. Se mantiene el electrodo a una corta distancia arriba de la pieza de trabajo. Conforme avanza el electrodo a lo largo de la uni�n, el fundente ya fundido, m�s ligero, sube por encima del metal fundido en la forma de escoria. El metal de aporte, que tiene un punto de fusi�n m�s alto, se solidifica mientras la escoria todav�a est� fundida. La escoria, despu�s, se adhiere sobre el metal que se acaba de solidificar y sigue protegi�ndolo contra la contaminaci�n mientras est� muy caliente y reacciona con el ox�geno y nitr�geno de la atm�sfera. Cuando la escoria se enfr�a, se desprende con facilidad de la soldadura, elimin�ndose cualquier fundente sin fundir para volver a usarlo.

Hay dos tipos generales de fundente para arco sumergido: aglutinado y fundido. En el fundente aglutinado las sustancias qu�micas finamente molidas se mezclan y se les aplica un agente aglutinante y se produce un agregado granulado, en el cual se incorporan los desoxidantes. Los fundentes fundidos son una especie de vidrio que resulta de la fusi�n de los diversos productos qu�micos y la trituraci�n del vidrio para formar un granulado. Hay disponibles fundentes que agregan elementos de aleaci�n al metal de aporte, lo cual permite hacer metal de aporte aleado a partir de electrodos de acero dulce.

Se pueden emplear corrientes elevadas en la soldadura con arco sumergido que pueden producir un calor sumamente intenso. Debido a que la corriente se aplica al electrodo a una distancia corta y encima de su punta, pueden emplearse amperajes altos con electrodos de di�metro peque�o. Con ello, se producen densidades de corriente muy altas en secciones transversales peque�as del electrodo. Asimismo, se pueden conducir corrientes hasta de 600 A en electrodos de apenas 5/64 in para dar una densidad del orden de 100 000 A/in2, o sea 6 a 1 0 veces mayor que la conducida con electrodos de varilla.

FIG. Fases del proceso de arco sumergido. El arco y el metal de aporte fundido est�n cubiertos por una capa de fundente, que protege al metal de aporte contra la contaminaci�n y concentra el calor en la uni�n. El fundente fundido sube a trav�s del dep�sito, desoxida y limpia el metal fundido y forma una escoria protectora sobre la soldadura que se acaba de depositar. (The Lincoln Electric Company.)

Debido a la elevada densidad de corriente, la raz�n de fusi�n es mucho mayor con un electrodo de di�metro dado que con un electrodo de varilla. La raz�n de fusi�n es afectada por el material del electrodo, el fundente, el tipo de corriente, la polaridad y la longitud del alambre, m�s all� del punto de contacto el�ctrico en la pistola o la cabeza.

La capa aislante de fundente encima del arco evita el escape r�pido del calor y lo concentra en la zona de soldadura. Adem�s de que el electrodo y el metal base se funden con m�s rapidez, la fusi�n es m�s profunda en el metal base. La penetraci�n profunda permite emplear ranuras peque�as para soldar, con lo que se reduce al m�nimo la cantidad de metal de aporte por pie lineal de uni�n y se logran velocidades m�s altas en la soldadura. La soldadura r�pida, a su vez, reduce al m�nimo la entrada total de calor en el ensamble y por esto tiende a prevenir problemas de deformaci�n por calor. Todav�a m�s, se pueden soldar uniones m�s o menos gruesas en una sola pasada con el proceso de arco sumergido.

Las soldaduras hechas bajo la capa protectora de fundente tienen buena ductilidad y resistencia al impacto, as� como aspecto uniforme de los cordones. Se obtienen en forma constante propiedades mec�nicas iguales, cuando menos, semejantes a las del metal base. En las soldaduras de una sola pasada, el material de base fundido es grande en comparaci�n con la cantidad de metal de aporte consumida. Por tanto, en esas soldaduras, el metal base puede tener una gran influencia en las propiedades qu�micas y mec�nicas de la soldadura. Por esta raz�n, a veces no es necesario emplear electrodos de la misma composici�n del metal base para soldar muchos de los aceros de baja aleaci�n.

Con una buena selecci�n de equipo, la soldadura con arco sumergido tiene diversas aplicaciones en la industria. Se puede utilizar en todos los tipos de uniones y permite soldar un rango completo de aceros al carbono y de baja aleaci�n, desde l�mina de calibre 16 (1.5 mm) hasta la placa m�s gruesa. Tambi�n es aplicable en algunos aceros de alta aleaci�n, con tratamiento t�rmico y aceros inoxidables, y es el proceso preferido para reconstrucci�n y revestimiento duro. Se puede utilizar cualquier grado de mecanizaci�n, desde la pistola semiautom�tica de mano hasta cabezas de soldaduras m�ltiples suspendidas con una gr�a o rieles y sujetas a diferentes mecanismos.

La alta calidad de las soldaduras con arco sumergido, la alta raz�n de deposici�n, la penetraci�n profunda, la adaptabilidad del proceso a la mecanizaci�n total, y las caracter�sticas de comodidad para los operarios, como la ausencia de deslumbramientos, chispas, salpicaduras, humo o radiaci�n excesiva de calor, la hacen el proceso preferido para fabricaciones con acero. Se utiliza mucho en la construcci�n de buques, barcazas, y vagones de ferrocarril, la fabricaci�n de tubos, la fabricaci�n de vigas, trabes y columnas estructurales que requieren soldaduras largas. Las instalaciones autom�ticas para arco sumergido tambi�n son importantes en las �reas de soldadura de las plantas que producen conjuntos soldados en serie, unidos con soldaduras cortas repetidas.

La alta raz�n de deposici�n lograda con la soldadura de arco es un factor importante en las econom�as que usan este proceso. La reducci�n en los costos suele ser elevada cuando se cambia del proceso manual con arco protegido al de arco sumergido. Por ello, una pistola manual para arco sumergido con avance mec�nico puede reducir los costos de soldadura en m�s de 50%; mientras que con equipo autom�tico, de arcos m�ltiples, no es raro que los costos sean apenas de 10% en comparaci�n con los que se tienen en la soldadura con electrodos de varilla.

Fidel Cruz N. M�xico DF Copyright � 2001

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