Soldadura TIG.pdf

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INTRODUCCIN

Estructura del Manual

1 INTRODUCCIN Pg. 112 PROCEDIMIENTO TIG Pg. 213 VENTAJAS DEL PROCESO Pg. 314 CARACTERSTICAS DEL PROCESO Pg. 415 CAMPO DE APLICACIN Pg. 516 ELEMENTOS DE UN EQUIPO TIG Pg. 617 POLARIDAD Pg. 718 INTENSIDAD A UTILIZAR Pg. 819 METAL DE APORTACIN Pg. 9110 ELECCIN DE LA CORRIENTE Pg. 10111 MTODOS OPERATORIOS Pg. 11112 VARIANTES DEL PROCEDIMIENTO TIG Pg. 12113 SOLDADURA TIG DE LOS METALES Y

ALEACIONES MS USUALES Pg. 13114 PUNTOS IMPORTANTES A RECORDAR Pg. 14115 SEGURIDAD EN ESTE TIPO DE

SOLDADURA Pg. 151

13

14

Soldadura TIG(tungsteno inerte gas)

introduccin

Sus comienzos se remontan a 1919, que fue cuandoempezaron las primeras investigaciones con gases iner-tes, hidrgeno e hidrocarburos. En los aos treinta lasinvestigaciones se centraron en los gases inertes y fue en1940 cuando comenzaron los primeros experimentos enEstados Unidos.

Inicialmente, la soldadura por arco con proteccin gaseo-sa se utilizaba nicamente en la soldadura de aceros ino-xidables y otros metales de difcil soldadura. En la actuali-dad se aplica a todo tipo de metales, en sus diferentesvariantes TIG, MIG y MAG.

Este procedimiento TIG, por razones de calidad, velocidadde soldeo y facilidad operatoria, ha desplazado a la solda-dura oxiacetilnica e incluso a la soldadura por arco conelectrodo revestido.

Se puede aplicar tanto manual como automticamente yalcanza desde espesores finos hasta ms gruesos, y tantoa metales frreos como no frreos.

Figura 1

PROCEDIMIENTO TIG

23

Procedimiento TIG

Soldadura por arco bajo gas protector con electrodo noconsumible de tungsteno o wolframio.

Procedimiento de soldeo manual, que utiliza como fuentede calor el arco que salta, entre un electrodo no consumi-ble de tungsteno o wolframio y la pieza a soldar. Todo elloenvuelto en una atmsfera de gas inerte (argn, helio), yutilizando una varilla de material de aportacin indepen-diente cuando sea necesario. El electrodo de tungstenoslo se emplea para establecer y mantener el arco; noaporta material como suceda con el electrodo revestido.

Para realizar este tipo de soldadura necesitamos funda-mentalmente tres elementos:

Calor (arco elctrico). Proteccin (gas inerte). Aportacin (varilla).

VENTAJAS DEL PROCESO

33

Ventajas del proceso

El gas impide el contacto entre el bao y la atmsfera,con lo cual las uniones son ms resistentes, ms dcti-les y menos sensibles a la corrosin.

La proteccin gaseosa simplifica el soldeo de metales nofrreos, no requiere el empleo de desoxidantes. Cuandonecesitamos desoxidantes tenemos el problema de laeliminacin de stos. Adems, con el empleo de desoxi-dantes siempre se corre el peligro de formacin desopladuras e inclusiones de escoria.

Otra ventaja es que nos permite obtener soldaduras mslimpias, sanas y uniformes, debido a la escasez dehumos y proyecciones.

Al ser transparente la proteccin que rodea el arco, el sol-dador ve claramente lo que est haciendo, lo cual repor-ta en la buena calidad de la soldadura.

La soldadura se puede realizar en todas las posiciones ycon un mnimo de proyecciones.

Se reduce sensiblemente la operacin de acabado, yaque el cordn presenta gran limpieza. Esto lleva consigoahorros en costo de produccin.

Por ltimo, decir que es menor la deformacin de las pie-zas en las inmediaciones del cordn de soldadura.

CARACTERSTICAS DELPROCESO

43

Caractersticas delproceso

Proceso adecuado para unir la mayora de los metales.

Puede emplearse en todo tipo de uniones y posiciones.

Proceso idneo para soldar chapa fina.

No hay proyecciones al no existir transporte en el arco.

Produce soldaduras de gran calidad y limpieza.

El bao es limpio por carecer de escoria.

Tiene una fuente de calor muy localizada.

Produce un arco muy estable.

Existe independencia entre aportacin y calentamiento.

Aunque se trata de un procedimiento manual, se ha auto-matizado para algunas producciones en serie.

Es un procedimiento relativamente lento.

La proteccin pierde eficacia en zonas sometidas acorrientes de aire.

Su aplicacin manual exige del soldador una gran habili-dad.

CAMPO DE APLICACIN

53

Campo de aplicacin

Es una tcnica de soldeo fino y consigue soldaduras dealta calidad en metales de difcil soldabilidad.

Su campo de aplicacin para espesores:

Finos, de 0,6 a 1 mm.

Medios, de hasta 4 mm.

Y de materiales ms diversos:

Aceros al carbono.

Aceros inoxidables.

Alumnio y sus aleaciones.

Magnesio y sus aleaciones.

Cobre y sus aleaciones.

Nquel y sus aleaciones.

Titanio.

Pero su principal aplicacin est centrada en la soldadurade cordones de raz en tubera.

ELEMENTOS DE UNEQUIPO TIG

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POLARIDAD

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Polaridad

Para la correcta unin de dos planchas en la soldadura TIGdeberemos tener muy en cuenta la polarizacin del elec-trodo y la plancha. Esto nos vendr determinado por elespesor de las planchas, el material y el tipo de corrienteempleada, pudiendo ser la corriente alterna y continua.

Corriente continua

Utilizando este tipo de corriente podremos polarizar tantodirecta como inversamente segn el grado de penetracinque deseemos obtener.

En el caso de la POLARIZACIN DIRECTA conectaremos elelectrodo al borne negativo del equipo de soldadura y lapieza al borne positivo.

Con esto se obtiene la circulacin de electrones desde elelectrodo hacia la pieza, lo cual dar lugar a una mayorpenetracin y un bao de fusin estrecho, puesto que seconsigue concentrar la energa calorfica del arco sobreuna zona reducida de la pieza. El electrodo sufre menosdesgaste pudiendo soportar una intensidad mayor que siestuviese conectado al polo positivo (ver figura 5).

74

Figura 5

Por el contrario si realizamos una POLARIZACIN INVERSA,conectaremos el electrodo al borne positivo del equipo y lapieza al borne negativo. Esto da lugar a una circulacin deelectrones de la pieza al electrodo, consiguindose asuna menor penetracin de la energa calorfica del arco yun bao de fusin ms ancho. El electrodo ser quiensoporte la elevada temperatura.

En la polarizacin inversa, el electrodo sufre un mayordesgaste, por lo que con esta polaridad a igualdad deintensidad necesitaremos un electrodo de mayor dimetroy con la punta redondeada para que ste no se funda ycontamine la soldadura.

Figura 6

75

Corriente alterna

Al ser el ciclo de esta corriente alternado, lo que se pre-tende con ella es sumar las caractersticas que proporcio-na la polaridad directa y la inversa en el proceso de solda-dura TIG.

Principalmente se emplea en soldadura de aluminio y susaleaciones.

Cuando apliquemos la corriente alterna en el semiciclonegativo al electrodo, estaremos proporcionando una tem-peratura suficiente sobre la pelcula de xido de la piezacomo para vencerla. Una vez rota la pelcula de xido, elelectrodo llega al semiciclo positivo, produciendo unamayor penetracin en el material, y protegindolo as deuna posible perforacin.

Si en este mismo caso slo hubisemos operado con pola-ridad directa, una vez rota la pelcula de xido, la energacalorfica proyectada sobre la plancha sera tan intensaque la fundira. Por el contrario, si slo operamos con pola-ridad inversa, no podramos realizar la soldadura, ya quela pelcula de xido impedira la creacin del bao defusin.

Con el objeto de conseguir una mayor estabilidad del arcoelctrico se emplean bajas intensidades, altos voltajes y,sobre todo, altas frecuencias. Para su uso es necesario ungenerador de alta frecuencia, que facilitar el cebado delarco y su posterior estabilizacin.

Figura 7

INTENSIDAD A UTILIZAR

83

Intensidad a utilizar

Aceros al carbono: Unos 30 A por mm de espesor.

Aceros inoxidables: Unos 25 A por mm de espesor.

Aluminio: Entre 35 y 45 A por mm de espesor.

Cobre: Necesita altas intensidades y uncalentamiento previo. Tambininfluye el volumen de las piezas.

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MTODOS OPERATORIOS

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Mtodos operatorios

Para realizar una soldadura mediante el procedimiento TIGtendremos en cuenta las siguientes operaciones:

1. Operaciones previas.

2. Cebado del arco.

3. Posicionado y ejecucin de la soldadura.

114

Mtodos operatorios1

Operaciones previas

En funcin de las caractersticas de cada soldadura deci-diremos el tipo de corriente a utilizar; puede ser alterna ocontinua. Dentro de la continua incluso deberemos deci-dir la polaridad.

Comprobar las buenas conexiones del equipo tanto en lapieza como en la pistola.

Escoger el electrodo adecuado al tipo de soldadura tantoen dimetro como en punto de fusin.

Ajustar en el equipo los parmetros adecuados en cuan-to a voltaje e intensidad, y en el caso de utilizar corrien-te alterna regular tambin la frecuencia.

Regular el caudal del gas, que en este procedimientosiempre ser INERTE.

Un punto importantsimo antes de realizar la soldaduraes la preparacin de las piezas segn el espesor de lasmismas, para realizar el tipo de junta ms adecuado, ascomo la limpieza de las piezas a soldar.

115

Mtodos operatorios2

Cebado del arco

Si utilizamos CORRIENTE ALTERNA el cebado ser de lasiguiente manera:

Para el cebado se establece una diferencia de potencialentre el electrodo y la pieza mediante la regulacin delvoltaje, se coloca el portaelectrodos en posicin horizon-tal de manera que diste ste de la superficie una distan-cia de 5 cm.

Posteriormente se gira el electrodo mediante un movi-miento suave de mueca, posicionando ste perpendi-cularmente a la superficie de la pieza hasta que disteunos 3 mm. Es entonces a causa de la corriente de altafrecuencia cuando se hace conductor el aire y se esta-blece el arco.

Si utilizamos CORRIENTE CONTINUA el cebado del arco seconsigue como se indica:

El proceso es similar al anterior. Primero situamos elelectrodo en una posicin horizontal y a una distancia dela pieza de unos 50 mm, luego giramos con un movi-miento de mueca hasta que el electrodo toque la super-ficie de la pieza; de esta manera queda cebado el arco,acto seguido lo retiramos hasta una distancia de unos 3mm.

Tanto utilizando corriente alterna como corriente continuael arco se suprime alejando el electrodo de la pieza, peromanteniendo el gas un tiempo sobre el metal fundido. Estaoperacin se realiza rpidamente para evitar alteracionesen la soldadura.

116

Mtodos operatorios3

Posicionamiento yejecucin de la

soldadura

Una vez establecido el arco, se posiciona el portaelectro-dos a unos 80 respecto a la pieza que va a ser soldada.Seguidamente se calienta la parte de la pieza hasta que seobtiene el bao de fusin adecuado. Posteriormente se ini-cia el avance de la pistola portaelectrodos a los largo de lajunta a soldar.Si por necesidades de la soldadura sta precisa de mate-rial de aportacin, la operacin se realiza como sigue: lavarilla de metal de aportacin guardar una inclinacin de15 con respecto a la pieza. Se introduce en el bao defusin para aportar una gota y se retira; esta operacin deintroducir y sacar la varilla se repite hasta rellenar la juntaa soldar.

Las diferentes posiciones de soldeo en chapa son:

1. Soldadura a tope.

2. Soldadura a solape.

3. Soldadura en esquina.

4. Soldadura en vertical.

5. Soldadura en cornisa.

6. Soldadura en techo.

117

Posicionamiento y ejecucin dela soldadura

3.1Soldadura a tope

Precalentar la zona de iniciacin de la soldadura, dndoleal electrodo un movimiento circular de pequea amplitud.En cuanto se forma un bao de fusin brillante y fluido,desplazar suavemente el portaelectrodos, sin balanceolateral a lo largo de la junta.Si es necesario aportar material, sostener la varilla segnse indica en la figura.

Figura 8

Cuando se observe la fusin de los bordes se retirar lige-ramente el arco hacia la parte posterior del bao de fusiny se aportar material, tocando con la varilla en la partedelantera del mismo. A continuacin se retira la varilla y seavanza con el arco corto hacia la parte delantera del bao.Este proceso se repetir hasta completar el cordn.

118


3.2Soldadura a solape o en

ngulo interior

Figura 9

Figura 10

119

Para realizar esta soldadura sin aportacin, se inicia unbao de fusin en la pieza inferior; una vez obtenido elbao acortar el arco de 1 a 2 mm y girar el portaelectrodospara hacer incidir el arco directamente sobre la junta,hasta que el bao cubra las dos piezas. Una vez iniciadala soldadura se desplaza el electrodo a lo largo de la junta,sin balanceo lateral y de forma que su extremo vaya sobreel borde de la pieza superior.

Para realizar esta soldadura con aportacin, sta se reali-zar cada 5 o 6 mm, introduciendo la varilla en el bao ysacndola rpidamente.

1110


3.3Soldadura en ngulo

exterior (esquina)

Salvo en espesores gruesos, este tipo de soldadura nonecesita material de aportacin.

Se inicia el bao de fusin en un extremo, y se desplazael portaelectrodos en lnea recta a lo largo de la junta.Si el bao de fusin es grande, la velocidad ha sido lenta.Por el contrario, si el bao queda estrecho, es que el avan-ce ha sido demasiado rpido.

1111


3.4Soldadura vertical

Puede ser tanto ascendente como descendente.

El mtodo descendente, por su pequeo poder de penetra-cin, suele aplicarse para soldar espesores finos. Cuandose necesite material de aportacin, se aplicar la varilla porla parte inferior del bao de fusin.

Figura 11

1112

El mtodo ascendente se aplica en la soldadura de espe-sores algo ms gruesos y normalmente siempre requierematerial de aportacin.

Figura 12

1113


3.5Soldadura en cornisa

Cebar el arco a unos 10 o 12 mm del extremo de la juntay una vez cebado volver al extremo de la junta para iniciarla soldadura. Sostener el electrodo y la varilla segn indi-ca la figura 13.

Figura 13

El portaelectrodos se desplazar a lo largo de la juntaintroduciendo la varilla en la parte delantera del bao yprocurando realizar el depsito hacia el borde superior.Mientras se introduce la varilla en el bao se retira ligera-mente el electrodo para facilitar la solidificacin del bao yas evitar descolgamientos del metal lquido.

Como norma general se debe mantener el arco lo mscorto posible durante toda la soldadura.

1114


3.6Soldadura en techo

Se trabajar con una intensidad de corriente entre un 5 yun 10% ms baja que la utilizada para trabajos similaresen horizontal.

La posicin del portaelectrodos y varilla es la que se indi-ca en la figura 14.

Figura 14

La aportacin de la varilla se realiza metiendo y retirandosta, al igual que en otros mtodos.

Es conveniente retirar ligeramente el arco cuando se veri-fica la aportacin de una gota de varilla para facilitar lasolidificacin.

En soldadura de tubera tiene gran aplicacin este siste-ma, realizndose con TIG las primeras pasadas de razpara aceros suaves en cualquier posicin. Para tubos dealuminio y acero inoxidables se suelda toda la junta conTIG o se combinan TIG y MIG en todas las posiciones.

VARIANTES DELPROCEDIMIENTO TIG

123

Variantes delprocedimiento TIG

Soldadura TIG automtica

Se caracteriza por el suministro automtico del metal deaportacin mediante un motor que alimenta una boquillasituada tras la torcha.

Existe un procedimiento derivado del anterior. Consiste ensometer a calentamiento previo el alambre del metal deaportacin para que llegue en estado candente al bao defusin.

Soldadura TIG arco pulsado

Este sistema consiste en utilizar una corriente que oscilaentre un nivel alto y otro bajo, con una velocidad de osci-lacin dependiente de la frecuencia, y es regulable segnlas necesidades de la soldadura.

En un primer impulso, determinado por un nivel alto decorriente, se produce un punto de soldadura, seguido deeste impulso llega otro caracterizado por un nivel bajo decorriente, el cual permitir el enfriamiento del bao paraseguir con un nuevo punto producido por otro impulso.Este proceso se repite constantemente durante la realiza-cin de la soldadura. Con este sistema se pretende obte-ner un cordn formado por puntos, o un cordn continuo,en el que sea importante controlar el aporte de calor comoen el caso de chapas finas, posiciones difciles de soldeo

124

o porque se puedan producir cambios metalrgicos en elmetal base.

Soldadura TIG por puntos

Este tipo de soldadura se consigue realizando varios pun-tos seguidos, formando un cordn ms o menos continuo,dependiendo de las distancias entre puntos.

El punto de soldadura se lleva a cabo tocando con laboquilla de la pistola la superficie a soldar; a continuacinse aprieta el gatillo iniciando la salida del gas inerte y larefrigeracin de la pistola.

En este momento el electrodo comienza su aproximacinhacia la pieza, tocndola para posteriormente retrocederhasta alcanzar una separacin de 1,5 mm. Es en este ins-tante cuando se consigue la ionizacin del gas, que dalugar al salto del arco elctrico.

El tiempo de duracin del arco es breve, aunque se puederegular con la ayuda de un temporizador segn se deseeobtener un punto con mayor o menor superficie. El tiemposuele oscilar entre 0 y 6 segundos.

En la soldadura TIG por puntos se utiliza un electrodo sinafilar, es decir, con su extremo plano, lo cual dar lugar amayores desgastes.

Soldadura orbital

Este mtodo de soldadura TIG es empleado para soldadu-ra en tubos de automtica.

Una caracterstica especfica de este proceso es el hechode hacer girar el electrodo alrededor de la tubera sobre lasuperficie a soldar, independientemente de que se preciseo no aportacin de metal a la soldadura.

125

Soldadura por hilo caliente

Es otra de las variantes que ofrece la soldadura TIG auto-mtica, la cual viene caracterizada por el calentamientoprevio de la varilla de metal de aportacin, consiguindo-se una mejor fusin y ms rpida, lo que da lugar a unmayor rendimiento.

SOLDADURA TIG DE LOSMETALES Y ALEACIONES

MS USUALES

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PUNTOS IMPORTANTES ARECORDAR

143

Puntos importantes arecordar

1. El procedimiento TIG puede aplicarse a la soldadura deprcticamente todos los metales y aleaciones, en distintosespesores y tipos de unin.

2. Utilizar la boquilla del tamao adecuado. Las boquillasdemasiado pequeas tienden a calentar excesivamente, loque produce fisuraciones y rpidos deterioros.

3. Para soldar con intensidades superiores a 200 amperioshay que recurrir a los portaelectrodos refrigerados poragua.

4. El argn es el gas protector que se utiliza normalmenteen la soldadura TIG.

5. La soldadura TIG puede realizarse con corriente conti-nua o con corriente alterna. Cuando se suelda con conti-nua, la polaridad directa es la que produce mejores resul-tados. Para la soldadura de algunos metales la corrientealterna con estabilizacin por alta frecuencia da mejorresultado que la corriente continua.

6. El dimetro del electrodo a utilizar depende del espesory naturaleza del material a soldar. Hay que comprobar queel afilado del extremo sea el adecuado al tipo de corrienteque se va a utilizar.

7. En muchos casos, para el soldeo de espesores finos, esnecesario emplear placas de soporte.

8. Comprobar que el electrodo sobresale de la boquilla ladistancia correcta.

9. Utilizar los caudales recomendados para el gas de pro-teccin. En caso contrario puede ocurrir que la proteccinno sea correcta.

144

10. Cuando es necesario el empleo de material de aporta-cin, utilizar el dimetro de varilla adecuado.

11. Cuando se utilizan electrodos refrigerados por agua,asegurarse de que sta circula bien.

12. No intentar cambiar o ajustar el electrodo mientras elcircuito est bajo tensin.

SEGURIDAD EN LA

SOLDADURA POR ARCO

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Documents

Soldadura TIG.pdf