MMAW vs GMAW: Diferencias clave en procesos de soldadura

La soldadura, junto con la fijación, se utiliza extensivamente para diversos propósitos de ensamblaje industrial y doméstico. La soldadura es un tipo de proceso de unión mediante el cual dos o más componentes sólidos pueden unirse permanentemente por formación de coalescencia con o sin la aplicación de metal de aporte, calor y presión. Con el desarrollo de la tecnología de soldadura, ahora ha reemplazado mayormente a otras técnicas de unión permanente, incluyendo el remachado. La soldadura puede aplicarse para unir eficientemente y económicamente metales, plásticos, cerámicas y compuestos. Si se realiza correctamente con un conjunto óptimo de parámetros, puede producir uniones sólidas y fiables con resistencia similar a la de los componentes base. Existe un gran número de procesos de soldadura, que pueden clasificarse ampliamente como soldadura por fusión y soldadura de estado sólido.

Los procesos de soldadura por fusión son aquellos donde las caras de unión del metal base se funden aplicando calor para formar coalescencia para la realización de la unión; mientras que, no ocurre tal fusión en los procesos de soldadura de estado sólido. Todos los procesos de soldadura por arco, soldadura por gas, soldadura por resistencia y soldadura por energía intensa son básicamente procesos de fusión. En la soldadura por arco, un arco eléctrico se constituye entre los componentes base y el electrodo suministrando una diferencia de potencial suficiente entre ellos. Este arco es la fuente principal de calor (energía térmica) para fundir las placas base y el aporte. Una vez más, existen varios procesos de soldadura por arco; por ejemplo, MMAW o SMAW, GMAW (MIG y MAG), GTAW o TIG, SAW, FCAW, ESW, etc. Cada uno ofrece ciertos beneficios sobre los demás.

La soldadura por arco manual con electrodo revestido (MMAW), también llamada soldadura por arco metálico protegido (SMAW), es un proceso de soldadura por fusión donde el arco eléctrico se constituye entre un electrodo y las placas base. Esta soldadura se lleva a cabo mayormente manualmente y, por tanto, el nombre. El electrodo consumible está cubierto con fundente adecuado que se desintegra durante la soldadura para producir gas protector y capa de escoria, que ayudan a proteger el arco y el baño de metal fundido de la oxidación o contaminación. Por tanto, no requiere aplicación de gas protector por separado. La soldadura por arco con gas metálico (GMAW) es también un proceso de soldadura por fusión donde el arco se constituye entre el electrodo consumible y los componentes base. El electrodo, en forma de alambre, se alimenta continuamente a la zona de soldadura desde un carrete de alambre usando un sistema mecanizado y, al mismo tiempo, se suministra gas protector apropiado desde una fuente externa para proteger el arco y las regiones circundantes. GMAW es un proceso muy rápido con alta tasa de deposición de aporte. A continuación se presentan en formato de tabla las diversas diferencias entre los procesos de soldadura por arco manual con electrodo revestido (MMAW) y soldadura por arco con gas metálico (GMAW).

Tabla: Diferencias entre procesos de soldadura MMAW y GMAW

Proceso intermitente y continuo

Una varilla de pequeño diámetro (0,5–2,0 mm) de longitud 30–50 cm y recubierta con fundente adecuado se usa como electrodo en la soldadura por arco manual con electrodo revestido. Dado que este electrodo es consumible, su longitud se acorta con el tiempo de soldadura debido a su deposición en el cordón de soldadura. Así, después de cierto intervalo (cuando la parte recubierta de fundente termina), el electrodo debe ser reemplazado por uno nuevo para continuar la soldadura. Por tanto, MMAW requiere paradas frecuentes y es un proceso intermitente. Por el contrario, un electrodo consumible (en forma de alambre) se suministra continuamente desde un carrete de alambre en la soldadura por arco con gas metálico. Este carrete puede almacenar longitud suficiente de alambre (generalmente se mide por su peso). Por tanto, GMAW puede llevarse a cabo por mayor duración sin ninguna pausa para cambio de electrodo.

Fuentes de gas protector

El gas protector es indispensable en los procesos de soldadura por arco para proteger el arco y el baño de metal fundido de la oxidación u otras contaminaciones. Durante la soldadura por arco, una capa gruesa de gas protector encierra toda la zona de soldadura y restringe el aire atmosférico a entrar en contacto con el cordón de soldadura y las áreas calientes circundantes. En el proceso MMAW, el electrodo está recubierto con un fundente que se desintegra por el calor de la soldadura y produce suficiente gas protector para cubrir las áreas calentadas. Por tanto, no se requiere suministrar gas protector adicional. Pero en GMAW, no existe tal recubrimiento de fundente en el electrodo. Por tanto, el gas protector se suministra desde fuentes adicionales (como cilindro de gas) usando tubería de suministro y boquilla adecuadas.

Deposición de escoria y su eliminación

MMAW utiliza un electrodo recubierto de fundente y este fundente realmente produce el gas protector deseado durante la soldadura. El fundente también produce escoria que se deposita en la superficie superior del cordón de soldadura y lo protege de la contaminación. Pero esta capa de escoria debe eliminarse después de que termina la soldadura para mejorar la apariencia. Generalmente, se adopta el rectificado para tal eliminación. Sin embargo, si la escoria queda atrapada dentro del cordón de soldadura y no flota hacia la superficie, se observan defectos como inclusión de escoria. Dichos defectos pueden reducir la capacidad de carga, la resistencia de la unión y hacerla vulnerable a la corrosión; todo esto reduce finalmente la vida útil. GMAW está libre de escoria, ya que no se usa electrodo recubierto de fundente. Así, elimina defectos relacionados con la escoria y también el requisito de post-procesamiento para eliminación de escoria.

Productividad

MMAW no es altamente productivo. En soldadura de múltiples pasadas, la escoria depositada en el cordón de soldadura debe eliminarse completamente después de cada pasada para evitar defectos de inclusión de escoria. Además, el electrodo debe cambiarse frecuentemente. Por tanto, no es adecuado si se requiere depositar un alto volumen de metal fundido en el cordón de soldadura. Por tanto, no es productivo para soldadura de múltiples pasadas. GMAW está libre de escoria y tampoco se desea cambio de electrodo. Por tanto, puede depositar gran volumen de aporte en corto período de tiempo. Así, es la opción perfecta cuando la abertura de raíz es mayor, el borde está preparado en forma de U o V y/o el espesor de la placa es mayor. Además, el diámetro del electrodo GMAW es menor que el de MMAW, lo que aumenta la densidad de corriente del arco y, por tanto, la tasa de deposición de aporte.

Flexibilidad de la soldadura

La flexibilidad indica la capacidad de un proceso de soldadura para acomodar diversas formas para unir de diversas maneras en diferentes condiciones. Indirectamente, se refiere a la capacidad y factibilidad de aplicar un proceso particular bajo ciertas condiciones. GMAW requiere cilindro de gas protector y tuberías y accesorios para su entrega controlada. Por tanto, no es adecuado para aplicaciones al aire libre de pequeña escala. MMAW puede aplicarse virtualmente en cada ubicación en todas las posiciones dentro del alcance del electrodo; sin embargo, su rendimiento puede no ser al mismo nivel en todos los escenarios. Aunque MMAW no es productivo, es altamente flexible y tiene diversas aplicaciones.

Calidad de la soldadura y dependencia del soldador

Como su nombre sugiere, la soldadura por arco manual con electrodo revestido se lleva a cabo mayormente por operadores humanos. Por tanto, la calidad de la soldadura depende de la habilidad y experiencia del soldador. También es susceptible a errores humanos, incluyendo errores aleatorios y por azar. Contrariamente, GMAW puede automatizarse y requiere poca intervención del soldador. Por tanto, puede proporcionar uniones de mejor calidad si se emplean parámetros apropiados.

En este artículo se presenta una comparación científica entre los procesos de soldadura por arco manual con electrodo revestido (MMAW) y soldadura por arco con gas metálico (GMAW). El autor también sugiere consultar las siguientes referencias para una mejor comprensión del tema.

1. Arc welding processes por magmaweld.com.
2. Shielded Metal Arc Welding por W. L. Ballis (2011, Xulon Press).
3. Gas Metal Arc Welding Handbook por W. H. Minnick (2007, Goodheart Willcox).