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SOLDADURASEMIAUTOMTICA
CON GAS DE PROTECCIN
(MIG-MAG)
Departamento de FormacinLincoln-KD, S.A
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Soldeo MIG/MAG
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SOLDEO MIG/MAG
INDICEPg
.
1. PRINCIPIOS DEL PROCESO
...............................................................................
21.1 Descripcin y denominaciones
..........................................................................
21.2 Ventajas y limitaciones
......................................................................................
3
2. EQUIPO DE SOLDEO
.............................................................................................
42.1 Fuente de energa
...............................................................................................
52.2 Sistema de alimentacin de alambre
..................................................................
82.3 Pistola
................................................................................................................
122.4 Alimentacin de gas protector y de agua de
refrigeracin.................................. 152.5 Panel de
control..................................................................................................
15
3. MODOS DE TRANSFERENCIA
...........................................................................
163.1 Transferencia por
cortocircuito...........................................................................
193.2 Transferencia
globular........................................................................................
193.3 Transferencia por arco
spray..............................................................................
203.4 Transferencia por arco pulsado
..........................................................................
21
4. MATERIALES DE
APORTACIN.......................................................................
235. GASES DE PROTECCIN
.....................................................................................
236. PARMETROS DE SOLDEO
................................................................................
24
6.1 Relacin entre los
parmetros............................................................................
266.2 Extremo libre del alambre / electrodo
................................................................
276.3 Velocidad de
desplazamiento.............................................................................
276.4
Polaridad............................................................................................................
276.5 ngulo de inclinacin de la pistola (ngulo de
desplazamiento)....................... 27
7. TCNICAS
ESPECIALES.......................................................................................
287.1 Soldeo por
puntos..............................................................................................
28
8. DEFECTOS TPICOS DE LA SOLDADURA
..................................................... 299. FALLOS
EN EL EQUIPO MIG/MAG . CAUSAS Y CONSECUENCIAS ..... 37
ANEXO : CLASIFICACIN DE LOS ALAMBRES SEGN NORMAS AWS Y EN
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Soldeo MIG/MAG
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1. PRINCIPIOS DEL PROCESO
1.1.Descripcin y denominaciones
El soldeo por arco elctrico con proteccin de gas, es un proceso
de soldeo en el cual el calornecesario es generado por un arco que
se establece entre un electrodo consumible y el metalque se va a
soldar.
El electrodo es un alambre macizo, desnudo, que se alimenta de
forma continuaautomticamente y se convierte en el metal depositado
segn se consume.
El electrodo, arco, metal fundido y zonas adyacentes del metal
base, quedan protegidas de lacontaminacin de los gases atmosfricos
mediante una corriente de gas que se aporta por latobera de la
pistola, concntricamente al alambre/electrodo.
El proceso est esquematizado en la figura 1.
FIGURA 1 :SOLDEO POR ARCO CON GAS DE PROTECCIN
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Soldeo MIG/MAG
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El proceso de soldeo por arco con gas se denomina tambin :
GMAW Gas Metal Arc Welding (ANSI/AWS A3.0 ) 13 Soldeo por arco
con gas (EN 24063 )
Si se emplea un gas inerte como proteccin el proceso se denomina
:
MIG Metal Inert Gas ( ANSI/AWS A3.0 ) 131 Soldeo por arco con
gas inerte ( EN 24063 )
Si se utiliza un gas activo como proteccin el proceso se
denomina :
MAG Metal Active Gas ( ANSI/AWS A3.0 ) 135 Soldeo por arco con
gas activo ( EN 24063 )
Este proceso de soldeo puede ser automtico o manual; al proceso
manual se le denominatambin semiautomtico.
1.2 Ventajas y limitacionesVentajas Puede utilizarse para el
soldeo de cualquier tipo de material. El electrodo es continuo, por
lo que se aumenta la productividad al no tener que cambiar
de electrodo y la tasa de deposicin es ms elevada. Se pueden
conseguir velocidades desoldeo mucho ms elevadas que con el
electrodo recubierto ( SMAW ).
Se puede realizar el soldeo en cualquier posicin. Se pueden
realizar soldaduras largas sin que existan empalmes entre cordones,
evitando
as las zonas de peligro de imperfecciones. No se requiere
eliminar la escoria ya que no existe.
Limitaciones
El equipo de soldeo es ms costoso, complejo y menos
transportable que el de SMAW. Es difcil de utilizar en espacios
restringidos, requiere conducciones de gas y de agua de
refrigeracin, tuberas, botellas de gas de proteccin, por lo que
no puede emplearse enlugares relativamente alejados de la fuente de
energa.
Es sensible al viento y a las corrientes de aire, por lo que su
aplicacin al aire libre eslimitada.
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Soldeo MIG/MAG
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2. EQUIPO DE SOLDEO
En la siguiente figura ( figura 2 ) se puede ver el equipo de
soldeo MIG/MAG que consistebsicamente en :
Fuente de energa. Fuente de suministro de gas. Sistema de
alimentacin del alambre. Pistola (refrigerada por aire o por agua).
Sistema de control. Carrete de alambre/electrodo. Sistema de
regulacin para el gas de proteccin. Sistema de circulacin de agua
de refrigeracin para las pistolas refrigeradas
por agua. Cables y tubos o mangueras.
FIGURA 2. EQUIPO PARA EL SOLDEO MIG/MAG
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Soldeo MIG/MAG
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2. 1. FUENTES DE ENERGALa fuente de energa deber ser capaz de
funcionar a elevadas intensidades, generalmentemenores de 500 A en
el soldeo semiautomtico y suministrar corriente continua.
La fuente de energa recomendada es una fuente de tensin
constante, cuya curvacaracterstica sea como la indicada en la
figura 3. Las fuentes de energa de intensidadconstante slo se
podran utilizar para el soldeo MIG/MAG si se emplea conjuntamente
conun alimentador de velocidad variable y por tanto mucho ms
complejo.Una cualidad importante de la curva caracterstica de
tensin constante es su pendiente oslope. La pendiente de una fuente
de energa de tensin constante es :
FIGURA 3. PENDIENTE O SLOPE DE LA CARACTERSTICA DE LA FUENTEDE
SOLDEO
Para obtener una buena transferencia en spray es necesario que
la pendiente de la curva seala adecuada, que depender del material
a soldar, por esta razn en algunas mquinas sepuede ajustar la
pendiente en funcin de la aplicacin. En otras mquinas la pendiente
es fija,estando programada para las aplicaciones ms comunes.
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Soldeo MIG/MAG
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Para variar las condiciones de soldeo, se podr seleccionar la
tensin deseada actuando sobreel mando de la mquina. Al variar la
posicin del mando, se estn seleccionando diferentescurvas como
indica la figura 4.
FIGURA 4. SELECCIN DE LAS CURVAS CARACTERSTICAS
Autorregulacin del arco
Al tocar el alambre la pieza, la intensidad de cortocircuito que
se origina es muy elevada, porlo cual el extremo del alambre se
funde inmediatamente, establecindose un arco (cebadoinstantneo)
cuya longitud es funcin de la tensin elegida en la fuente de
energa. Una vezcebado el arco entra en juego el fenmeno de
autorregulacin, suministrando la fuente laintensidad necesaria para
fundir el alambre a medida que ste se suministra, mantenindose
lalongitud de arco correspondiente a la regulacin del voltaje
elegida.Si por cualquier causa la distancia entre la extremidad del
alambre y la pieza aumenta, latensin y la longitud del arco
aumentarn pero, al mismo tiempo, la intensidad disminuirpor lo que
la fusin ser ms lenta hasta que se restablezca la longitud y el
voltaje inicial(figura 5 ). Lo contrario ocurre cuando la distancia
entre el alambre y la pieza disminuye.
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Soldeo MIG/MAG
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FIGURA 5. AUTORREGULACIN
El fenmeno de autorregulacin es importante para garantizar la
estabilidad del arco, perootras variables son tambin
importantes.
Composicin interna de la fuente de energa
En la figura 6 podemos observar de forma esquemtica el interior
de una mquina de soldeoMIG/MAG, que est compuesta por :
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Soldeo MIG/MAG
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FIGURA 6. COMPONENTES DE LA FUENTE DE ENERGA2.2 SISTEMA DE
ALIMENTACIN DEL ALAMBRELa unidad de alimentacin del
alambre/electrodo es el dispositivo que hace que el alambrepase por
el tubo de contacto de la pistola para fundirse en el arco.
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Soldeo MIG/MAG
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En la siguiente figura (fig.8 ) se representa una unidad de
alimentacin de alambre que constade :
1 Bobina de alambre, con el dispositivo para su colocacin.2 Gua
del alambre.3 Rodillo de arrastre4 Rodillo de presin o empujador5
Boquilla de salida del alambre
FIGURA 8. UNIDAD DE ALIMENTACIN DEL ALAMBRELa unidad dispondr de
un sistema para variar la velocidad de avance del alambre, as
comouna vlvula magntica para el paso del gas.
El alimentador del alambre va unido al rectificador por un
conjunto de cables y tubos.Algunos alimentadores de alambres poseen
solo una pareja de rodillos (fig. 8 ), mientras queotros poseen dos
pares de rodillos que pueden tener el mismo motor o ser accionados
pordos motores acoplados en serie.
En la siguiente figura (fig.9) se representa el alimentador de
alambre con cuatro rodillos. Suselementos son :
1 - Boquilla de alimentacin del alambre2 Rodillos de arrastre3
Rodillos de presin o empujadores4 Gua de alambre5 Boquilla de
salida del alambre
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Soldeo MIG/MAG
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FIGURA 9. ALIMENTADOR DE ALAMBRE DE CUATRO RODILLOS
Antes de disponer el alambre en la unidad de alimentacin es
necesario asegurarse que todoel equipo es el apropiado para el
dimetro del alambre seleccionado.
Para ajustar la presin de los rodillos se introduce el alambre
hasta la tobera, se aumenta lapresin hasta que los rodillos dejen
de deslizar y transporten el alambre.La mayora de los alimentadores
son de velocidad constante, es decir, la velocidad esestablecida
antes de que comience el soldeo y permanece constante. La
alimentacincomienza o finaliza accionando un interruptor situado en
la pistola. El arrastre del alambre hade ser constante y sin
deslizamientos en los rodillos de arrastre. Por lo general es
necesarioun sistema de frenado de la bobina de la cual se devana el
alambre, para evitar su giroincontrolado. Los sistemas se disean de
forma que la presin sobre el alambre pueda seraumentada o
disminuida segn convenga.
Los sistemas de alimentacin pueden ser de varios tipos :
De empuje (push) De arrastre (pull) Combinados de
empuje-arrastre ( o push-pull)
El tipo depende fundamentalmente del tamao y composicin del
alambre utilizado y de ladistancia entre el carrete del alambre y
la pistola.
La mayora de los sistemas son de empuje ( figura 10 A y B ) en
los que el alambre esalimentado desde un carrete por medio de unos
rodillos y es empujado a travs de unconducto flexible al cual est
unida la pistola. La longitud del conducto es generalmente hastade
3 m, pudiendo ser en algunas ocasiones de hasta 5 m.
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Soldeo MIG/MAG
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Cuando la distancia entre la fuente de energa y la pistola es
muy grande puede ser difcilalimentar el hilo mediante el sistema de
empuje, por lo que se recurre al sistema de arrastre.En este
sistema la pistola est equipada con unos rodillos que tiran, o
arrastran, el alambre atravs de la funda ( o tubo- gua), evitando
los atascos que se pueden producir con el sistemade empuje, sin
embargo este sistema es ms costoso.Si se combinan ambos sistemas se
tienen un sistema de alimentacin de arrastre y empuje.Este sistema
se conoce tambin con el trmino ingls de push-pull en el que existen
unosrodillos empujando a la salida de la bobina y otros tirando
desde la pistola (figura 10 C).
FIGURA 10. UNIDAD DE ALIMENTACIN DE ALAMBRE
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Soldeo MIG/MAG
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Conjunto fuente de energa unidad de alimentacinLa unidad de
alimentacin del alambre puede ser independiente (fig. 10 B) o estar
incluida enla carcasa de la fuente de energa (fig. 10 A y C ),
denominadas normalmente mquinascompactas. Otra opcin es emplear las
pistolas con bobina incorporada (fig. 10 D ).
En la figura 10 de la pgina anterior, se ha representado los
diferentes tipos de equipos desoldeo.
Rodillos de arrastre
Los rodillos utilizados en MIG/MAG son normalmente como los de
la figura 11 : uno esplano y el otro es con bisel. El bisel es en
forma de V para materiales duros como el acero alcarbono o el acero
inoxidable. Para materiales blandos como el aluminio se emplean
rodilloscon bisel en forma de U. Tambin pueden tener dos biseles o
ser moleteados, norecomendndose estos ltimos para el aluminio.
Tambin es imprescindible seleccionar elrodillo de acuerdo con el
dimetro del alambre.
FIGURA 11. RODILLOS PARA EL SOLDEO MIG/MAG
2.3. PISTOLA
Las pistolas para el soldeo por arco con proteccin de gas son
relativamente complejas. Enprimer lugar es necesario que el alambre
se mueva a travs de la pistola a una velocidadpredeterminada y, en
segundo lugar, la pistola debe estar diseada para transmitir la
corrienteal alambre y dirigir el gas de proteccin. El mtodo de
refrigeracin (agua o aire) y lalocalizacin de los controles de
alimentacin del alambre y del gas, aaden complejidad aldiseo de las
pistolas.
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Soldeo MIG/MAG
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En la siguiente figura podemos observar de manera esquemtica las
principales partes de lapistola de soldeo.
FIGURA 12. PISTOLA PARA EL SOLDEO MIG/MAG (ACERO AL CARBONO)
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Soldeo MIG/MAG
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Los principales componentes de la pistola de soldeo MIG/MAG son
:
Tubo de contacto : Se encarga de guiar al electrodo a travs de
la tobera y hace elcontacto elctrico para suministrar la corriente
al alambre; est conectado a la fuente deenerga a travs de los
cables elctricos. La posicin del tubo de contacto respecto al
finalde la tobera puede variar en funcin del modo de transferencia;
con transferencia encortocircuito se situar a unos 2 mm de sta o
incluso por fuera, mientras que entransferencia en spray se situar
a unos 5 mm. El tubo de contacto se reemplazar si eltaladro se ha
ensanchado por desgaste o si se ha atascado por
proyecciones.Normalmente es de cobre o de alguna aleacin de cobre.
El libro de instrucciones de lapistola indicar el tamao y tipo
adecuado en funcin del dimetro y material delelectrodo a
utilizar.
Tobera : Normalmente es de cobre y tiene un dimetro interior que
oscila entre 9.5 y22.25 mm (3/8 a 7/8 de pulgada ) dependiendo del
tamao de la pistola.
Tubo gua o funda del alambre/electrodo : A travs del cual el
electrodo llegaprocedente, normalmente, de una bobina. Es muy
importante el dimetro y material deltubo gua del electrodo. Se
utilizarn de acero en forma de espiral en el caso demateriales como
el acero o el cobre, y sern de tefln o nylon para el magnesio o
elaluminio, aunque tambin se emplearn para el acero inoxidable con
el fin de nocontaminar el electrodo.
Conducto de gas
Cables elctricos
Interruptor : La mayora de las pistolas de manipulacin manual
tienen un gatillo queacta como interruptor para comenzar o detener
la alimentacin del alambre.
Conductos para el agua de refrigeracin : ( solo para pistolas
refrigeradas por agua ).Estas pistolas pueden utilizarse con
intensidades hasta de 600 A.
La pistola puede ser de cuello curvado ( cuelo de cisne con un
ngulo de 40 a 60 ) o rectas;las de cuello de cisne suelen ser ms
flexibles y cmodas para el soldeo manual.
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Soldeo MIG/MAG
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2.4. ALIMENTACIN DE GAS PROTECTOR Y DE AGUA DEREFRIGERACINGas de
proteccin
La alimentacin de gas se hace desde la botella de gas que tiene
en su salida un caudalmetropara poder graduar el caudal de gas de
proteccin necesario en cada caso particular. Elsuministro de gas se
puede realizar tambin desde una batera de botellas o desde
undepsito.
Agua de refrigeracin
Cuando se suelda con intensidades elevadas es preciso utilizar
pistolas refrigeradas por agua,ya que la refrigeracin de la pistola
por el propio gas de proteccin sera insuficiente, paraevitar que se
produzcan daos o la inutilizacin de la pistola.
La alimentacin del agua para tal refrigeracin puede hacerse
desde un simple grifo dispuestocerca de la mquina de soldeo, o con
un sistema de circuito cerrado.
Sea cual sea el sistema, es necesario un conducto de alimentacin
del agua que refrigere lapistola y otro de retorno, segn el sistema
adoptado. Como ocurra con el gas, existe unaelectrovlvula para que
el agua circule solamente en los momentos que se est soldando.
Losconductos de agua tambin son flexibles y como los de gas, forman
parte del conjunto de lapistola.
2.5. PANEL DE CONTROL
La mayora de los parmetros de soldadura se pueden regular desde
el panel de controlubicado en la fuente de energa o en la fuente de
alimentacin del alambre.
Las mquinas sinrgicas poseen un control interno que armoniza
automticamente todos losparmetros. El mando de control facilita al
soldador el empleo de los programas, de formaque prefijando el tipo
de alambre y de gas de proteccin selecciona automticamente
laintensidad y la velocidad de alimentacin del alambre
correctas.
En la figura 13 se presenta el panel de control de una mquina
MIG/MAG de tipo compacta.
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Soldeo MIG/MAG
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FIGURA 13. PANEL DE CONTROL DE UNA MQUINA COMPACTAA Arco
pulsado
A1 Seleccin del tiempo de la corriente de fondoA2 Seleccin del
tiempo de la corriente de pico
B Seleccin de la tensin
B1 Selector de escalaB2 Selector de tensin
C Tiempo de postquemado (burn back). Se retrasa el corte de la
corriente de soldeodurante un cierto tiempo de forma que el alambre
se quemalibremente formandouna pequea esfera que deber ser lo ms
pequea posible, por lo que el tiempo depostquemado debe ser el
mnimo posible. De esta forma se evita que el alambrefundido llegue
a tocar el tubo de contacto estropendolo.
D Seleccin de la velocidad de alimentacin del alambre
E Interruptor general
F Control de tipo de ciclo
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Soldeo MIG/MAG
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PANEL DE CONTROL DE UNA MQUINA COMPACTA (CONTINUACIN)-2 t = 2
tiempos
2. Tiempo 1: Apretar interruptor de la pistola y mantener. Se
pone en funcionamiento: gasde proteccin + alimentador del alambre +
corriente.
3. Tiempo 2: Soltar el interruptor de la pistola. Deja de estar
en funcionamiento: gas deproteccin + alimentacin del alambre +
corriente.
Se puede utilizar en el soldeo de estructuras pero no se
recomienda cuando el nivel de calidadrequerido sea elevado.
-4 t = 4 tiempos
Tiempo 1 : Apretar interruptor de la pistola. Se pone en
funcionamiento el gas deproteccin.
Tiempo 2 : Soltar el interruptor de la pistola. Continua
saliendo el gas de proteccin y sepone en funcionamiento la
alimentacin del alambre y la corriente.
Tiempo 3 : Apretar interruptor de la pistola. Deja de estar en
funcionamiento la corrientey la alimentacin del gas.
Tiempo 4 : Soltar el interruptor de la pistola. Deja de salir el
gas de proteccin.Alto nivel de calidad gracias a la existencia de
gas de proteccin previo y posterior al soldeo.El gas de proteccin
previo al soldeo desplaza el aire que rodea a la zona a soldar y
mejora laproteccin posterior, el gas de proteccin posterior protege
el metal de soldadura mientras seenfra.
G Soldeo por puntos
H Movimiento lento del alambre. El alambre se alimenta a baja
velocidad hasta que seestablece el arco.
J Ampermetro y voltmetro.
I Llenado de crter. Se reduce la tensin y la intensidad de
soldeo al final de lasoldadura.
K Polo positivo (+) de la mquina, se conecta a la pistola.
L El polo negativo (-) puede tener varias tomas para introducir
diferentes inductancias alcircuito. La inductancia puede tambin
estar regulada de forma continua con unpotencimetro. El cable de la
pieza se suele conectar al negativo (-). La introduccinde una
cierta inductancia consigue un funcionamiento del arco de forma ms
suave ycon menos proyecciones. La seleccin depende del dimetro del
electrodo,normalmente a mayor dimetro mayor inductancia. La
seleccin de la inductancia estil sobre todo en transferencia
cortocircuito.
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Soldeo MIG/MAG
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3. MODOS DE TRANSFERENCIA
La transferencia del metal en el arco puede realizarse
bsicamente de cuatro formas :
En Cortocircuitos. El metal se transfiere del electrodo a la
pieza cuando el electrodo contactacon el metal fundido depositado
por soldadura.
Transferencia globular. En forma de grandes gotas de tamao mayor
que elalambre/electrodo que caen al bao de fusin por su propio
peso.
Transferencia en spray. Se desprenden pequeas gotas del alambre
y se desplazan a travsdel arco hasta llegar a la pieza.
Transferencia por arco pulsado. Es un modo de transferencia tipo
spray que se produce enimpulsos regularmente espaciados, en lugar
de suceder al azar como ocurre en el arco spray.
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Soldeo MIG/MAG
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El tipo de transferencia depende del gas de proteccin y de la
intensidad y tensin de soldeo.
3.1. TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO
Se produce por contacto del alambre con el metal depositado. Se
obtiene este tipo detransferencia cuando la intensidad y la tensin
de soldeo son bajas. Se utiliza este tipo detransferencia para el
soldeo en posicin vertical, bajo techo y para el soldeo de
espesoresdelgados o cuando la separacin en la raz es excesiva. Los
parmetros tpicos oscilan entrelos siguientes valores : voltaje 16 a
22 V, intensidad de 50 a 150 A. Se reconoce porque elarco es corto,
suele haber proyecciones y hay un zumbido caracterstico.
FIGURA 15. CICLO DE TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO
Este tipo de transferencia se obtiene ms fcilmente con dixido de
carbono (CO2)
3.2. TRANSFERENCIA GLOBULAR
La transferencia globular se caracteriza por la formacin de una
gota relativamente grande demetal fundido en el extremo del
alambre. La gota se va formando hasta que cae el baofundido por su
propio peso. Este tipo de transferencia no suele tener
aplicacionestecnolgicas por la dificultad de controlar
adecuadamente el metal de aportacin y porquesuele provocar faltas
de penetracin y sobreespesores elevados. Los parmetros tpicos son
:voltaje de 20 a 35 V, intensidad de 70 a 255 A.
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Soldeo MIG/MAG
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FIGURA 16. CICLO DE TRANSFERENCIA GLOBULAR
3.3. TRANSFERENCIA POR ARCO SPRAY
En este tipo de transferencia las gotas que se forman son
iguales o menores que el dimetrodel alambre electrodo y su
transferencia se realiza desde el extremo del alambre al baofundido
en forma de una corriente axial de finas gotas ( corriente centrada
con respecto alalambre). Se obtiene este tipo de transferencia con
altas intensidades y altos voltajes :intensidades de 150 a 500 A y
voltajes de 24 a 40 V. Los gases inertes favorecen este tipo
detransferencia.
La transferencia en spray se puede aplicar prcticamente a
cualquier tipo de material basepero no se puede aplicar a espesores
muy finos ya que la corriente de soldeo es muy alta.Con este tipo
de transferencia se consiguen grandes tasas de deposicin y
rentabilidad en lasoldadura.
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Soldeo MIG/MAG
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FIGURA 17. TRANSFERENCIA POR ARCO SPRAY
3.4. TRANSFERENCIA POR ARCO PULSADO
La transferencia por arco pulsado es una modalidad del tipo
spray, que se produce por pulsosa intervalos regularmente
espaciados, en lugar de suceder al azar como ocurre con el
arcospray. Este tipo de transferencia se obtiene cuando se utiliza
una corriente pulsada, que es lacomposicin de una corriente de baja
intensidad, que existe en todo momento (es constante)y se denomina
corriente de fondo o de base, y un conjunto de pulsos de intensidad
elevadadenominada corriente de pico. La intensidad de fondo sirve
para precalentar y acondicionarel alambre que va avanzando
continuamente. La gota saltar al bao de fusin cuando seaplique una
corriente de pico.
La ventaja fundamental de este mtodo es la importante reduccin
de calor aplicado que seproduce con respecto al mtodo arco-spray,
lo cual se traduce en la posibilidad de soldar enspray espesores
menores, obtener menores deformaciones y soldar en todas las
posiciones.Adems se pueden utilizar dimetros de alambre mayores y
se reducen las proyecciones.
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Soldeo MIG/MAG
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FIGURA 18. FORMA DE LA CORRIENTE DE SOLDEO EN LA
TRANSFERENCIAPOR ARCO PULSADO
Las mayores desventajas de las fuentes de energa de corriente
pulsada son : el elevado costedel equipo, la dificultad de
establecer los parmetros adecuados de soldeo debido al grannmero de
datos que hay que introducir y que slo se pueden utilizar mezclas
con bajocontenido en CO2 (mximo un 18%).
En algunas fuentes de energa la corriente de fondo, la de pico y
la duracin del pulso estnpermanentemente establecidas, tan slo se
puede cambiar la frecuencia de los pulsos, deforma que a mayor
frecuencia (mayor nmero de pulsos por segundo ) mayor es
laintensidad efectiva y la tasa de deposicin.
Actualmente las fuentes de soldeo de corriente pulsada son de
tipo sinrgico, lo que significaque el soldador slo tiene que
ajustar la velocidad de avance del alambre y los datos sobre
elmaterial de aportacin, el gas de proteccin y el dimetro del
electrodo. A partir de estosdatos la fuente de corriente ajusta
automticamente los parmetros de soldeo idneos.
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Soldeo MIG/MAG
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4. MATERIALES DE APORTACINLos electrodos / alambres empleados
son de dimetros pequeos ( 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.6, 2.0,3.0 y 3.2
mm) y se suministran en bobinas para colocar directamente en los
sistemas dealimentacin. Para conseguir una alimentacin suave y
uniforme el alambre debe estarbobinado en capas perfectamente
planas y es necesario que no est tirante durante susuministro, sino
que exista una cierta holgura entre la bobina y la vuelta que se
estdesenroscando. Al ser los alambres de pequeo dimetro y la
intensidad de soldeo bastanteelevada, la velocidad de alimentacin
del electrodo suele ser elevada del orden de 40 a 340mm/s (2.4 a
20.4 m/min.) para la mayora de los metales y de hasta 600 mm/s (236
m/min.)para las aleaciones de magnesio.
Dados sus pequeos dimetros la relacin superficie / volumen es
muy alta, por lo quepequeas partculas de polvo, suciedad grasa,
etc. pueden suponer una importante cantidad enrelacin con el
volumen aportado, de aqu que sea de gran importancia la
limpieza.
Los alambres de acero reciben a menudo un ligero recubrimiento
de cobre que mejora elcontacto elctrico, la resistencia a la
corrosin y disminuye el rozamiento con los distintoselementos del
sistema de alimentacin y la pistola.
El material de aportacin es, en general, similar en composicin
qumica a la del metal base,varindose ligeramente para compensar las
prdidas producidas de los diferentes elementosdurante el soldeo, o
mejorar alguna caracterstica del metal de aportacin. En otras
ocasionesse requieren cambios significativos o incluso la
utilizacin de alambres de composicincompletamente diferente.
Cuando se vara el dimetro del alambre utilizado se debe cambiar
el tubo gua, el tubo decontacto y ajustar los rodillos, o
cambiarlos en caso de que no fueran adecuados para esedimetro de
alambre.
5. GASES DE PROTECCINEl objetivo fundamental del gas de
proteccin es la de proteger al metal fundido de lacontaminacin por
la atmsfera circundante. Muchos otros factores afectan a la eleccin
delgas de proteccin. Algunos de estos son :
4. Material a soldar5. Modo de transferencia del metal de
aportacin6. Penetracin7. Forma del cordn8. Velocidad de soldeo9.
Precio del gas
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Soldeo MIG/MAG
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Los gases ms utilizados en el soldeo MIG/MAG son :
CO2 (dixido de carbono) Ar (argn), He (helio) o Ar + He Ar + CO2
o He + CO2 Ar + O2 ( 1-10% de oxgeno) Ar + O2 + CO2 Ar + He + CO2
Ar + He + CO2 + O2
El soldeo se denominar MAG cuando se utilicen gases activos (
CO2, O2, y MIG cuando seutilicen los inertes ( Ar, He ).
En general, se utilizan los gases inertes para el soldeo de los
materiales no frreos y acerosinoxidables, utilizndose el CO2, puro
solamente con los aceros al carbono; las mezclas deAr + CO2 y Ar +
O2 se aplican tambin al soldeo de aceros y en muchos casos para
acerosinoxidables.
Cuando se utiliza CO2 no se puede obtener una transferencia en
spray ntida.Una de las mezclas ms utilizadas en el soldeo MAG es Ar
+ 8-10% de CO2, utilizndosegeneralmente con transferencia en spray.
Las mezclas de Ar + CO2, con un porcentaje deste ltimo mayor o
igual al 25%, se utilizan para transferencia por cortocircuito en
el soldeode aceros al carbono y de baja aleacin. Con arco pulsado
se utilizan mezclas de Ar + CO2(generalmente con un 5% de CO2 ), o
mezclas de Ar + He + CO2 .Con un caudal de gas muy bajo la cantidad
de gas de proteccin es insuficiente. Con uncaudal de gas muy alto
puede haber turbulencias y formacin de remolinos en el gas.
Elcaudal de gas depender en gran medida del tipo de material base.
Para obtener una buenaproteccin, el ngulo de trabajo de la pistola
no debe ser mayor de 10 a 20. El tubo decontacto debe estar
centrado en la boquilla y las proyecciones depositadas en la tobera
de gasy en la boquilla de contacto deben retirarse
regularmente.
6. PARMETROS DE SOLDEOLos parmetros fundamentales que entran a
formar parte de las caractersticas de soldeo, ypor tanto de la
calidad de soldadura, son :
Tensin Velocidad de alimentacin Longitud libre del alambre o
stick-out Velocidad de desplazamiento Polaridad ngulo de inclinacin
de la pistola Gas de proteccin
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Soldeo MIG/MAG
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El conocimiento y control de estos parmetros es esencial para
obtener soldaduras de calidad.Estas variables no son independientes
ya que el cambio de una de ellas produce o implica elcambio de
alguna de las otras.
6.1. RELACIN ENTRE LOS PARMETROSLa tensin se mide en voltios (V)
y es regulable en la fuente de energa, o bien a distanciadesde la
unidad alimentadora de alambre. Se transmite de forma regular desde
la fuente alalambre, sin embargo se distribuye entre la prolongacin
del alambre y el arco de un mododesigual. Aproximadamente el 90% de
la energa se concentra en el arco y el 10% restante enel alambre
(ver figura 19). Por tanto, cuanto mayor sea la longitud del arco
mayor ser latensin.
La intensidad, sin embargo, est muy relacionada con la velocidad
de alimentacin delalambre, de forma que cuanto mayor es la
velocidad de alimentacin mayor es la intensidad.La tasa de
deposicin tambin est muy relacionada con la intensidad; cuanto
mayor es laintensidad ms rpidamente se producir la fusin y, por
tanto, la deposicin. Se puedenestablecer as las siguientes
equivalencias:
FIGURA 19. DISTRIBUCIN DE LA TENSIN EN EL ARCO ELCTRICO.RELACIN
ENTRE LA LONGITUD DEL ARCO Y LA TENSIN
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Soldeo MIG/MAG
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6.2. EXTREMO LIBRE DEL ALAMBRE ELECTRODO ( STICK-OUT)
El extremo libre del alambre es la distancia desde el tubo de
contacto hasta el extremo delalambre y est relacionada con la
distancia entre el tubo de contacto y la pieza a soldar.
Estavariable tiene suma importancia para el soldeo y en especial
para la proteccin del bao defusin.
Cuando aumenta el extremo libre del alambre la penetracin se
hace ms dbil y aumenta lacantidad de proyecciones. stas pueden
interferir con la salida del gas de proteccin y unaproteccin
insuficiente puede provocar porosidad y contaminacin excesiva.
La mayora de los fabricantes recomiendan longitudes de 6 a 13 mm
para transferencia porcortocircuito y de 13 a 25 mm para otros
tipos de transferencia. Disminuyendo la longitud entransferencia
por cortocircuito, aunque la tensin suministrada por la fuente de
energa seabaja, se consigue buena penetracin.En la siguiente figura
se ha representado la influencia de la variacin de la distancia
entre eltubo de contacto y la pieza.
FIGURA 20. EFECTO DEL EXTREMO LIBRE DEL ALAMBRE
MANTENIENDOCONSTANTES LA TENSIN Y LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIN
DEL
ALAMBRE
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Soldeo MIG/MAG
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6.3. VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO
Si se mantienen todos los dems parmetros constantes, cuanto
menor sea la velocidad desoldeo mayor ser la penetracin. Sin
embargo una pistola se puede sobrecalentar si sesuelda con
intensidad alta y baja velocidad de soldeo. Una velocidad de soldeo
alta produciruna soldadura muy irregular.
6.4. POLARIDAD
Para la mayora de las aplicaciones del soldeo GMAW se utiliza la
polaridad inversa (DC+)ya que se obtiene un arco estable, con una
buena transferencia de metal de aportacin, pocasproyecciones, un
cordn de soldadura de buenas caractersticas y gran penetracin.
La polaridad directa (DC-) casi no se utiliza porque, aunque la
tasa de deposicin es mayor,generalmente solo se consigue
transferencia globular.
La corriente alterna no se utiliza en el soldeo MIG/MAG ya que
el arco se hace inestable ytiende a extinguirse.
6.5. NGULO DE INCLINACIN DE LA PISTOLA (NGULO
DEDESPLAZAMIENTO)
Cuando se utiliza la tcnica de soldeo hacia delante disminuye la
penetracin y el cordn sehace ms ancho y plano, por lo que se
recomienda para el soldeo de pequeos espesores. Lamxima penetracin
se obtiene con el soldeo hacia atrs con un ngulo de desplazamiento
de25. Para la mayora de las aplicaciones se utiliza el soldeo hacia
atrs con un ngulo dedesplazamiento de 5-15. En el soldeo del
aluminio, sin embargo, se suele preferir el soldeohacia delante
pues se mejora la accin limpiadora. Para el soldeo en ngulo
(posicin PB) serecomienda un ngulo de trabajo de 45.
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Soldeo MIG/MAG
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7. TCNICAS ESPECIALES7.1 SOLDEO POR PUNTOS
Se pueden realizar soldaduras en forma de puntos discontinuos
mediante soldeo MIG/MAG,similares a los obtenidos mediante el
soldeo por resistencia, como se muestra en la siguientefigura.
El soldeo por puntos mediante MIG/MAG solo requiere tener acceso
a una de las piezas quese van a unir, lo cual representa una
ventaja respecto al soldeo por puntos por resistencia.El soldeo por
puntos mediante MIG/MAG tiene aplicacin en la unin de chapas finas
(engeneral hasta 5 mm) de acero, aluminio, acero inoxidable y
algunas aleaciones de cobre.
Para el soldeo por puntos se requieren algunas modificaciones
del equipo de soldeoMIG/MAG convencional :
10. Toberas especiales, con huecos que permiten que el gas de
proteccin salga de la toberacuando sta se presiona sobre la chapa a
soldar.
11. Controladores de la velocidad de alimentacin del alambre
para regular el tiempo desoldeo y asegurar el rellenado de crter,
mediante la disminucin progresiva de lacorriente al final del
soldeo.
Para realizar un punto de soldadura se sita la pistola sobre la
pieza con la tobera presionandola pieza de menor espesor, en el
caso de que sean de espesores diferentes, y se aprieta elgatillo de
la pistola para iniciar el arco mantenindose la pistola inmvil
hasta que se corta lacorriente. El tiempo de soldeo debe de ser el
suficiente para conseguir el soldeo de ambaschapas, suele ser de
0,3 a 1,7 segundos en el caso de espesores inferiores a 3 mm y de
hasta5 segundos para chapas de espesores mayores.
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Soldeo MIG/MAG
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8. DEFECTOS TPICOS EN LAS SOLDADURAS
Defecto : Porosidad
Causa
Caudal de gas bajo que produce unaproyeccin defectuosa o
proyecciones en latobera que reduce la seccin de sta.
Caudal de gas alto. La turbulencia generadapor el excesivo
caudal permite que el aire seintroduzca en el bao de fusin.
Excesivas corrientes de viento.
Material base contaminado.
Remedio
Aumentar el caudal de gas de proteccin yretirar las proyecciones
de la tobera.En el caso del CO2 situar calentadores entrela vlvula
de la botella y el manorreductor.En el caso de haberse atascado
elmanorreductor por hielo utilizar calentadores.
Disminuir el caudal para eliminar laturbulencia.
Proteger la zona de soldeo del viento
Extremar la limpieza del material base.
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Defecto : PorosidadCausa
Electrodo contaminado o sucio.
Tensin muy elevada.
Longitud visible (extensin) muy grande.
Insuficiente proteccin debida a una velocidadde soldeo
elevada.
Pistola demasiado separada de la pieza.
ngulo de desplazamiento demasiado grande
Contaminacin del gas de proteccin.
Remedio
Utilizar exclusivamente electrodos limpios ysecos.
Disminuir la tensin.
Acortar la extensin y determinar la tensinadecuada.
Reducir la velocidad.
Acercar la pistola a la pieza. Mantener lapistola al final de la
soldadura hasta que stase solidifique.
Disminuir el ngulo de desplazamiento(situar la pistola ms
vertical).
Utilizar gases de proteccin de gran calidad.Purgar las botellas
(excepto las de hidrgenoy mezclas con hidrgeno) antes deconectarlos
a las mangueras para eliminar laacumulacin de polvo que pudiera
existir.
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Defecto : Falta de fusin o de penetracin
NOTA: El bao de fusin no aporta, por s solo, la cantidad de
calor suficiente para fundirel material base, solamente el calor
aportado por el arco es capaz de hacerlo. Si el arco nollega a las
caras o a la raiz de la unin se producir la falta de fusin.
CausaParmetros de soldeo no adecuados.
Manipulacin de la pistola inadecuada. Situacin de la pistola
asimtrica respecto
a los lados del bisel.
Pistola con inclinacin excesiva hacia unlado.
RemedioAumentar la tensin y la velocidad dealimentacin del
alambre.Reducir la velocidad de desplazamiento.Disminuir la
extensin.Reducir la dimensin del alambre.Reducir el espesor de cada
cordn desoldadura.
Distribuir el calor del arco en forma simtricarespecto a ambas
piezas.
Mantener la inclinacin correcta.
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Defecto : Falta de fusin o de penetracinCausa
Falta de accesibilidad.
Diseo inapropiado de la unin.
Realizar el soldeo sobre cordones consobreespesor excesivo.
Empalme entre cordones defectuoso.
RemedioCambiar el diseo de la unin o elegir unaboquilla de menor
tamao.
Reducir el desalineamiento.Aumentar la separacin en la
raz.Reducir el taln.Aumentar el ngulo del chafln.
Eliminar el exceso de sobreespesor medianteamolado.
Amolar el final del cordn anterior y cebar elarco antes del
final del cordn.
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Defecto : Falta de fusin o penetracinCausa
Superficies del chafln sucias u oxidadas.
Tcnica de soldeo no adecuada.
Cordones excesivamente anchos sin llegar afundir el chafln.
El bao de fusin se adelanta al arco e impidela perfecta fusin de
los bordes. Causas :
Velocidad de desplazamiento baja o tasade deposicin ( velocidad
de alimentacindel alambre) demasiado alta. Este defectopuede
ocurrir ms fcilmente en laposicin PG.
RemedioLimpiar, y decapar si fuera necesario, lassuperficies del
chafln.
Cuando se realicen cordones con balanceopararse momentneamente
en los extremos.
Limitar la anchura del cordn, cuando elchafln se ensanche se
preferir realizar 2cordones estrechos a uno ancho.
Reducir el espesor de cada cordnindividual. Disminuir la
velocidad dealimentacin del alambre en verticaldescendente.
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Defecto : Falta de fusin o de penetracinCausa
ngulo de desplazamiento demasiado grandeRemedio
Reducir el ngulo de desplazamiento.
Defecto : GrietasCausa
Embridamiento excesivo.
Electrodo inadecuado.
Penetracin excesiva respecto a la anchura delcordn.
Aportacin de calor demasiado elevada quecausa deformaciones
grandes.
Tensiones residuales elevadas, enfriamientorpido y grandes
deformaciones.
RemedioReducir el embridamiento.Precalentar.Utilizar un metal de
aportacin ms dctil.Realizar un martillado.
Revisar la composicin del alambre.
Disminuir la velocidad de alimentacin delalambre o aumentar la
tensin.
Reducir la tensin, la velocidad dealimentacin del alambre o
aumentar lavelocidad de desplazamiento.
Precalentar para reducir el nivel de lastensiones residuales,
utilizar una secuencia desoldeo adecuada.
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Defecto : MordedurasCausa
Tensin excesiva.
Intensidad excesiva.
Movimiento lateral muy rpido.
Velocidad de desplazamiento excesiva.
Pistola con inclinacin excesiva.
RemedioDisminuir la tensin.
Reducir la velocidad de alimentacin delalambre.
Dar un movimiento lateral ms lento yretener un poco a los lados
del cordn.
Disminuir la velocidad de desplazamiento.
Mantener la inclinacin adecuada de lapistola.
Defecto : ProyeccionesCausa
Humedad en el gas.
Arco demasiado largo
Intensidad demasiado elevada.
Tensin muy elevada.
Pistola al polo negativo.
Extremo libre del alambre excesivo.
Velocidad de soldadura alta.
Inclinacin excesiva de la pistola.
RemedioEmplear gas de proteccin bien seco.
El arco debe tener una longitud de unos 3mm.
Disminuir la velocidad de alimentacin delalambre.
Disminuir la tensin, con tensin alta lasproyecciones son muy
grandes.
Conectar la pistola en el polo positivo.
Disminuyendo la longitud libre de varilladisminuyen las
proyecciones.
Seleccionar la velocidad adecuada.
Llevar la inclinacin correcta.
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Defecto : AgujerosCausa
Intensidad muy elevada.
Tensin de arco muy baja.
Movimiento de desplazamiento muy lento.
Bordes de las chapas muy separados.
Metal base muy caliente.
RemedioDisminuir la intensidad para evitar laperforacin de la
chapa.
Aumentar la tensin y disminuir lapenetracin.
Aumentar la velocidad de desplazamiento.
Disminuir la separacin entre los bordes.
Dejar enfriar antes de depositar un nuevocordn.
Defecto : Falta de espesor. Falta de material o relleno
insuficiente del chafln.Causa
Velocidad excesiva.Remedio
Disminuir la velocidad de desplazamiento.
Defecto : Exceso de metal aportadoCausa
Dimetro de alambre demasiado grueso.
Velocidad de desplazamiento muy lenta.
RemedioUtilizar alambre de menor dimetro.
Aumentar la velocidad de desplazamiento.
Defecto : Cordn irregularCausa
Intensidad excesiva
Tensin muy baja.Movimiento de avance irregular.
Avance irregular del alambre.
Arco muy largo.
Excesiva inclinacin de la pistola.
RemedioDisminuir la intensidad.
Aumentar la tensin.
Dar a la pistola un movimiento de avanceuniforme.
Dar ms presin a las ruletas de arrastre delalambre. Cambiar las
guas si estndesgastadas. Cambiar el tubo de contacto siest
desgastado o si tiene irregularidades ensu interior.
Disminuir la longitud del arco.
Colocar la pistola con la inclinacin debida.
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9. FALLOS EN EL EQUIPO MIG/MAG- CAUSAS Y CONSECUENCIAS
Componente Causa del falloRodillos de la unidad de alimentacin.
Tamao del perfil del rodillo demasiado
grande o que se ha desgastado por el uso.
Rodillo muy pequeo.
Presin del rodillo de alimentador dealambre.
Presin de contacto demasiado ligera.
Presin de contacto demasiado fuerte queproduce excesivo
rozamiento o deforma elalambre.
Mangueras Retorcimiento o doblado de las mangueras.
Boquilla Parcialmente obturada por las proyecciones.
Holgura.
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Componente Causa del falloCable de la pieza. Limpieza inadecuada
de la conexin.
Holgura en la conexin.
Bobina de alambre. Freno demasiado dbil.
Freno demasiado fuerte
Gua de alambre. Distancia desde el rodillo alimentador muygrande
o taladro muy grande.
Tubo de contacto Tubo de contacto con taladro demasiadogrande o
desgastado por rozamiento.
Tubo de contacto.
Taladro demasiado pequeo.
Tubo de contacto deteriorado por la excesivatensin de
soldeo.
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Soldeo MIG/MAG
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Componente Causa del falloSituacin CORRECTA DEL TUBO
DECONTACTO
Para cortocircuito.
Tubo de contacto muy separado del extremode la tobera.
INCORRECTO
Para cortocircuito
Para spray
