Soldadura por electroescoria

La soldadura por electroescoria (ESW) es un proceso de soldadura de una sola pasada altamente productivo para materiales gruesos (de más de 25  mm hasta aproximadamente 300 mm) en posición vertical o casi vertical. La ESW es ​​similar a la soldadura electrogas , pero la principal diferencia es que el arco se inicia en una ubicación diferente. Un arco eléctrico se genera inicialmente mediante un alambre que se introduce en la ubicación de soldadura deseada y luego se añade fundente. Se añade fundente adicional hasta que la escoria fundida , al llegar a la punta del electrodo, extingue el arco. A continuación, el alambre se alimenta continuamente a través de un tubo guía consumible (que puede oscilar si se desea) hacia las superficies de las piezas metálicas y el metal de aporte se funde utilizando la resistencia eléctrica de la escoria fundida para provocar la coalescencia . El alambre y el tubo se mueven a lo largo de la pieza mientras que una zapata de retención de cobre, colocada antes de comenzar (que puede refrigerarse por agua si se desea), se utiliza para mantener la soldadura entre las placas que se están soldando. La soldadura por electroescoria se utiliza principalmente para unir placas y/o secciones de acero de bajo contenido de carbono de gran espesor. También puede emplearse en acero estructural, si se toman ciertas precauciones, y para barras conductoras de aluminio de gran sección transversal. ^{[ 1 ]} Este proceso utiliza una tensión de corriente continua (CC) que suele oscilar entre 600 A y 40-50 V; se requieren corrientes más altas para materiales más gruesos. Dado que el arco se extingue, no se trata de un proceso de arco eléctrico.   

El proceso fue patentado por Robert K Hopkins en Estados Unidos en febrero de 1940 (patente 2191481) y desarrollado y perfeccionado en el Instituto Paton , Kiev, URSS durante la década de 1940. El método Paton se presentó en Occidente en la Feria Comercial de Bruselas de 1950. ^{[ 2 ]} El primer uso generalizado en EE. UU. fue en 1959, por General Motors Electromotive Division , Chicago, para la fabricación de bastidores de motores de tracción. En 1968, Hobart Brothers de Troy, Ohio, lanzó una gama de máquinas para su uso en las industrias de construcción naval, construcción de puentes y fabricación de grandes estructuras. Entre finales de la década de 1960 y finales de la de 1980, se estima que solo en California se soldaron más de un millón de rigidizadores con el proceso de soldadura por electroescoria. Dos de los edificios más altos de California fueron soldados utilizando el proceso de soldadura por electroescoria: el edificio del Bank of America en San Francisco y las torres gemelas Security Pacific en Los Ángeles. Los terremotos de Northridge y Loma Prieta proporcionaron una prueba en condiciones reales para comparar todos los procesos de soldadura. Tras el terremoto de Northridge, se necesitaron mil millones de dólares para reparar las grietas que se propagaron en las soldaduras realizadas con el proceso de alambre tubular sin gas, mientras que no se produjeron fallos ni propagación de grietas en ninguna de las cientos de miles de soldaduras realizadas en placas de continuidad soldadas con el proceso de soldadura por electroescoria. ^{[ 3 ]}

Sin embargo, la Administración Federal de Carreteras (FHWA) supervisó el nuevo proceso y descubrió que la soldadura por electroescoria, debido a las grandes cantidades de calor confinado utilizadas, producía una soldadura de grano grueso y frágil, por lo que en 1977 prohibió el uso del proceso para muchas aplicaciones. ^{[ 4 ]} La FHWA encargó investigaciones a universidades e industrias, y se desarrolló la soldadura por electroescoria mejorada de espacio estrecho (NGI-ESW) como alternativa. La moratoria de la FHWA se levantó en el año 2000. ^{[ 5 ]}

Entre las ventajas del proceso se incluyen sus altas tasas de deposición de metal —puede depositar metal a una velocidad de entre 15 y 20  kg por hora (35 y 45  lb/h) por electrodo— y su capacidad para soldar materiales gruesos. Muchos procesos de soldadura requieren más de una pasada para soldar piezas gruesas, pero a menudo una sola pasada es suficiente para la soldadura por electroescoria. El proceso también es muy eficiente, ya que se minimiza la preparación de la junta y la manipulación de materiales, a la vez que se aprovecha al máximo el material de aporte. Además, es seguro y limpio, sin destellos de arco y con baja dispersión o distorsión de la soldadura. La soldadura por electroescoria se presta fácilmente a la mecanización, lo que reduce la necesidad de soldadores manuales cualificados.

Generalmente se utiliza un electrodo para soldar materiales con un espesor de 25 a 75  mm (1 a 3  pulgadas), y las piezas más gruesas suelen requerir más electrodos. El espesor máximo de pieza que se ha soldado con éxito fue de 0,91  m (36  pulgadas), para lo cual se necesitaron seis electrodos simultáneamente.

• Cary, Howard B. y Scott C. Helzer (2005). Tecnología moderna de soldadura . Upper Saddle River, Nueva Jersey: Pearson Education. ISBN 0-13-113029-3.
• Serope Kalpakjan y Steven R. Schmid. Ingeniería y tecnología de fabricación . Quinta edición. Upper Saddle River, Nueva Jersey. ISBN 0-13-148965-8
• <Carta práctica sobre soldadura></Número #007>. 29 de febrero de 2004.