Manual de conceptos básicosen soldadura y corte Soldadura y corte con gas de protección para procesos:GMAW (MIG/MAG)GTAW (TIG/TAG)FCAW (Tubular)PAW (Plasma)OAW (Oxiacetileno)OFC-A (Oxicorte-Acetileno)

MANUAL DE CONCEPTOS BÁSICOS EN SOLDADURA

Y CORTE

SSOOLLDDAADDOORRSOLDADURA Y OXICORTE CON GAS DE PROTECCIÓN

ÍÍNNDDIICCEE

Introducción 6-9

Proceso de soldadura MIG/MAG 10-13

Proceso de soldadura TIG 14-20

Proceso de soldadura PAW (Soldadura por arco plasma) 21

Tipos de uniones 22-27

Defectos y causas en las soldaduras 28-29

Gases de protección 30-33

• Soldadura MIG/MAG

• Soldadura TIG

Datos de soldadura 34-40

• Soldadura MIG/MAG

• Soldadura alambre tubular – FCAW

• Soldadura TIG

Corte con oxiacetileno 41

La seguridad siempre 49

Introducción

Soldadura por fusión

Los procesos de soldadura comúnmente empleados se basan en la fusión de los componentes en la junta de unión.

En la soldadura por fusión, una fuente de calor se encarga de fundir el metal para formar un “puente” entre los componentes.

Las fuentes de calor más empleadas son:

El arco eléctrico

La llama de gas

En el proceso de soldadura, el metal fundido debe pro-tegerse de la atmósfera circundante, ya que la absor-ción de oxígeno, nitrógeno o humedad genera una sol-dadura de baja calidad.

Para evitar la contaminación de la soldadura, el aire presente en el área de la soldadura debe reemplazarse por un gas de protección, o debe cubrirse la soldadura con un flux o polvo protector.

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Introducción

¿Por qué emplear la soldadura?

El proceso de soldadura se emplea porque es:

Uno de los métodos para unir metales más óptimos en costo.

Válida para un amplio rango de espesores que cubre desde unas décimas de milímetro hasta espesores de 10 pulg. (25 cm.)

Muy versátil. Se utiliza en una amplia gama de componentes, formas y tamaños.

Las uniones obtenidas por soldadura son:

Permanentes.

Fuertes, normalmente ofrecen la resistencia de los componentes.a) Resistencia a la tensión.b) Resistencia al impacto.c) Elongación.

Libres de poros.

Reproducibles.

De fácil inspección por ensayos no destructivos.

La soldadura puede utilizarse:

En taller

En campo

para:

Láminas

Placas

Piezas

Tuberías

¿Qué proceso de soldadura emplear?

Existe un gran número de procesos y técnicas de sol-

dadura. Ningún proceso es el mejor para todos los

casos. Cada proceso tiene sus propias características

y debe seleccionarse para cada aplicación.

Factores para seleccionar el proceso de soldadura

Tipo de metal.

Tipo de unión.

Limitaciones de la producción.

Equipamiento disponible.

Disponibilidad de la mano de obra.

Costo de los consumibles.

Costo de la mano de obra.

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Introducción

Procesos de soldadura por arco eléctrico

El proceso al arco eléctrico se emplea principal-mente para la soldadura de láminas, placas o tuberías de metal.

gas de protección

microalambre

fuente de poder

MIG/MAG flujómetro

antorcha MIG/MAG

regulador de presión

electrodo

manguera de suministro de gas

unidad de alimentación de microalambre

amperímetro

voltímetro

cable a electrodo

cable de tierra

pinza de tierra

El proceso GMAW establece un arco eléctrico entre la pieza

de trabajo y el alambre electrodo que se alimenta continu-

amente. Utiliza una máquina de potencial constante, antor-

cha y un mecanismo que alimenta el alambre hacia la

unión de los metales. Es requerida la protección de un gas

o mezcla de gases. La polaridad recomendada es polaridad

invertida, sin embargo deberá consultar la especificación

del electrodo a aplicar.

En el proceso GMAW la transferencia del electrodo se real-

iza por 3 formas:

a) Tranferencia corto circuito

b) Transferencia globular

c) Transferencia spray o rocío

Se pueden unir aceros al carbón, inoxidables, aluminio,

cobre y bronces.

La soldadura MIG/MAG y la soldadura TIG son dos de los procesos más importantes que emplean un gas de protección para proteger al metal soldado de la conta-minación atmosférica.

manguera de sum-inistro de gas

control de corriente

pinza de tierra

cable de retorno

interruptor de pie

TIG / TAG flujómetro regulador

de presión

gas de protección

antorcha TIG

amperímetro

voltímetro

El proceso GTAW, establece el arco eléctrico entre un electrodo de tungsteno (no consumible) y la pieza a unir, se requiere una protección de un gas o mezcla de gases normalmente, la fuentes de poder incluyen una unidad de alta frecuencia que ayuda a iniciar el arco sin tocar la pieza base y estabilizarlo. Una característica del proceso es que no genera sal-picadura y produce cordones de gran calidad. Se pueden unir aceros al carbón, inoxidables, aluminio, cobre y aleaciones, titanio y magnesio.

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Introducción

Términos habitualmente empleados en la soldadura al arco protegido con gas

Longitud de arco: distancia entre la punta del electrodo y la superficie del baño de fusión.

Metal base: término para describir el metal del cual están hechos los componentes de la unión.

Cordón: pasada simple de metal soldado deposita-do sobre la superficie del metal base.

Velocidad de fusión: velocidad a la cual se funde el microalambre. Se da como una medida lineal – m/min (metros por minuto) o in/min (pulgadas por minuto).

Metal depositado: material que se aporta a la unión mediante el electrodo o microalambre de aportación, con el fin de construir el perfil soldado.

Velocidad de deposición: velocidad a la cual el metal del electrodo fundido se aporta al baño de fusión. Se mide en kg/h (kilogramos por hora). En algunas oca-siones se emplea incorrectamente refiriéndose a la relación entre el metal depositado y la cantidad de elec-trodo fundido, cuya terminología correcta sería “rendimiento de deposición”.

Electrodo: según el proceso de soldadura corre-sponde a: a) la varilla recubierta de pasta protectora en la soldadura al arco manual; b) el electrodo de tungsteno en la soldadura TIG y la soldadura plasma; c) el microalambre consumible en la soldadura MIG/MAG. El arco eléctrico se forma entre el metal base y la punta del electrodo.

Metal de aporte: metal añadido al baño de fusión durante la soldadura. En la soldadura MIG/MAG el metal de aporte se obtiene por la fusión del electro-do (hilo continuo). En la soldadura TIG el metal se aporta en forma de varilla.

Temperatura entre pasos: temperatura de la unión entre cada pasada realizada. En algunas aplicaciones se especifica un máximo de temperatura para evitar los cambios metalúrgicos en el material.

Paso de fusión: fundir el metal base pasando un arco TIG a lo largo de la superficie. No se emplea metal de aporte.

Boquilla: en la soldadura MIG/MAG, TIG y Plasma, consiste en un tubo de material metálico o cerámi-co, que dirige el gas de protección en el área de sol-dadura.

Paso o cordón: metal depositado en un recorrido del arco a lo largo de la unión. En la soldadura TIG sin aporte el término correcto sería “paso de fusión”.

Temperatura de precalentamiento: temperatura del metal base justo antes de empezar a soldar. En algunos casos, el metal base debe calentarse para evitar problemas de agrietamiento o de falta de fusión.

Paso de raíz: primera pasada depositada en una unión en el caso en que se necesiten más pasadas para llenar la ranura de la unión.

Pasada de sellado: pasada de metal de aporte que se deposita sobre el lado opuesto de una unión a tope, a lo largo de la línea de la raíz.

Rendimientos de soldadura de acuerdo al proceso:

Electrodo revestido (SMAW): 60-65%

Microalambre (GMAW): 95-98%

Alambres tubulares (FCAW): 90%

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Proceso MIG/MAG

Soldadura MIG/MAG

La soldadura por arco eléctrico con gas de protección es un proceso semi-automático que es válido tanto para la operación manual como automatizada.

Se conoce por una variedad de nombres:

MIG: Metal Inert Gas

MAG: Metal Active Gas

GMAW: Gas Metal Arc Welding

Para proporcionar el calor necesario para la operación de soldadura se requiere un arco de bajo voltaje (16-40 V) y alta intensidad (60-600 A) que se establece entre el electrodo y la pieza de trabajo.

El electrodo, arco, metal fundido y área de soldadura están protegidos de la contaminación atmosférica mediante una corriente de gas de protección.

El gas de protección puede ser:

CO2

Argón

Argón + CO2

Argón mezclado con pequeñas cantidades de otros gases (CO2 , O2, He, H2)

Helio

siempre se deben considerar características del metal a soldar.

Ver páginas 32 y 33.

“Las mezclas de gases para soldar garantizan altos rendimientos ya que eliminan pérdidas de material de aporte por salpicaduras”.

INFRA MIXX 200

RECOMENDACIÓN

Conexión a polaridad invertida

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11

Operación

La unidad de alimentación aporta el hilo/electrodo den-tro del arco eléctrico. Mediante la fuente de potencia se consigue mantener constante la tensión y la longitud de arco, permitiendo al soldador concentrarse en ase-gurar la fusión completa de la unión.

Las fuentes de potencia empleadas en la soldadura MIG/MAG se llaman “fuentes de voltaje constante” ya que tienen una pendiente característica de la fuente de soldadura.

Para la soldadura de placas, tuberías de espesor del-gado y piezas en posición plana se recurre al proceso de “transferencia en spray” que opera dentro del rango de intensidades de 180 A -450 A. En este proceso se forman pequeñas gotas de metal fundido del alambre de aporte, que se proyectan al baño de fusión a través del arco.

Las soldaduras que están localizadas en posiciones en las cuales el metal fundido tiende a salir hacia fuera de la unión por acción de la gravedad (vertical, sobre cabeza), se sueldan a menores intensidades (60 A -180 A).

La técnica apropiada para estos tipos de unión es:

a) transferencia en cortocircuito: se transfiere el metal a la unión cuando el alambre de aporte contacta con el baño de fusión.

b) transferencia en arco pulsado: se transfiere el metal a la unión en forma de pequeñas gotas (tipo spray) controladas mediante impulsos regularmente espa-ciados.

Estas dos técnicas se emplean también para la sol-dadura de láminas delgadas 1.6 mm (1/16”) y menores.

El MIG-Sinérgico es un sistema MIG/MAG avanzado que incorpora la transferencia en spray y la transferen-cia en pulsado. Se deben establecer las condiciones óptimas de trabajo para un rango de aplicaciones. El proceso MIG-sinérgico requiere un equipo específico de soldadura.

Los datos de soldadura para aplicaciones MIG/MAG se describen en las páginas 35 y 36.

“La soldadura MIG/MAG con el gas de protección FERRO D, proporciona mejoras en velocidad de proceso y en nivel de fusión para transferen-cia cortocircuito y spray en alam-bres sólidos y tubulares”.

uniones en posición plana

RECOMENDACIÓN

Proceso MIG/MAG

Proceso MIG/MAG

Aplicación de la soldadura MIG/MAG

En la soldadura MIG/MAG el alambre se orienta en la misma dirección de avance que la antorcha (técnica de empuje). Esto permite que el arco funda el metal base por delante del baño de fusión y se obtenga una mejor penetración. El soldador debe controlar la velocidad de avance para asegurar que el baño de fusión no vaya por delante del arco, lo que podría provocar una falta de fusión.

Soldadura a tope técnica de “Empuje”

Soldadura en filete técnica de “Empuje”

La calidad de la soldadura en la soldadura MIG/MAG depende del ajuste de las variables de soldadura.

- El voltaje controla el perfil de la soldadura.

- La inductancia en la transferencia en cortocircuito estabiliza el arco y reduce el nivel de proyecciones. Inductancia baja: Aceros al carbón, aluminio, cobre. Inductancia alta: Aceros inoxidables.

- La velocidad de alimentación del alambre establece el amperaje de soldadura.

- El amperaje controla:

El aporte térmico.El tamaño de la soldadura.La profundidad de penetración.

- El diámetro del alambre depende de la corriente requerida. La siguiente tabla sirve de guía para la selección del diámetro de alambre, pero la relación exacta depende también del material y del gas de protección.*

Diámetro (mm)

Intensidad (A)

alimentación del hilo (m/min)

alimentación del hilo

(pulg/min)

0.9 80-200 7.5-10 300-400

1.1 160-240 8.8-14 350-500

*( Gas de protección: INFRA MIXX)

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Proceso MIG/MAG

Alambres tubulares - FCAW

Normalmente, los alambres que se emplean para la soldadura MIG/MAG son sólidos. Para aceros dulces, aceros al Carbono–Manganeso y aceros Inoxidables, se pueden emplear alambres tubulares (FCAW - flux cored arc welding). Éstos ofrecen mayores velocidades de soldadura y un control más fácil de los perfiles de las soldaduras en ángulo.

Mezclas de gases de INFRA MIXX 200 para la soldadura MIG/MAG

Las mezclas de gases de soldadura de INFRA facilitan la obtención de los resultados óptimos en la soldadura MIG/MAG para un amplio rango de metales.

Las mezclas INFRA MIXX 200/25, 200/2, 200/02, 200/05, son un conjunto de mezclas de Argón, CO2 y O2 creadas con el fin de conseguir las condiciones ide-ales de arco y obtener soldaduras libres de salpica-duras.

INFRA MIXX 200/02 está recomendado para la sol-dadura de láminas de acero al Carbono y de baja aleación de espesores menores a 3 mm en cortocir-cuito y en arco spray.

INFRA MIXX 200/05 es la mezcla ideal para la sol-dadura de aceros al Carbono de espesores menores a 6 mm en arco spray pulsado. Proporciona unas propiedades excelentes para procesos automáticos de soldadura: incremento de velocidad y disminución de proyecciones.

INFRA MIXX 200/2 está especialmente diseñada para su utilización en la soldadura convencional y sinérgica de aceros al carbón e inoxidables y alea-ciones Cupro-Níquel.

El gas ARGÓN es particularmente efectivo para soldar Aluminio y sus aleaciones. También se emplea para soldar Cobre y Níquel.

La línea de gases ALUMIXX es una mezcla con base Helio especialmente diseñadas para incrementar el aporte térmico del arco a la pieza, lo que permite incre-mentar la velocidad de soldadura, aumentar la produc-tividad, alcanzar mayor penetración y disminuir el uso de consumibles en función del material a soldar. Está indicada para acero inoxidable, aluminio, cobre y para la soldadura de aceros por el proceso MIG-Sinérgico.

Ver las páginas 32 y 33 para seleccionar el gas correcto.

“Con la mezcla ALUMIXX se obtienen mayores velocidades de avance que se traduce en una reducción de los costos de la soldadura”.

RECOMENDACIÓN

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Proceso TIG

Soldadura TIG

La soldadura con electrodo de Tungsteno y arco prote-gido con gas inerte, se conoce normalmente con el nombre TIG (Tungsten Inert Gas). Para conseguir la fusión se emplea un arco que se establece entre el electrodo y la pieza de trabajo. El electrodo es no con-sumible y el metal de aporte, si se requiere, se aporta desde fuera.

El metal fundido en el baño de fusión, el extremo de la varilla del metal de aportación y el electrodo de Tungsteno se protegen de la contaminación atmosféri-ca por medio de un gas protector inerte.

El gas de protección más empleado es Argón, pero se puede emplear Helio o mezclas de Argón-Helio o mez-clas de Argón-Hidrógeno para obtener mejores resulta-dos, siempre en función de las características del material a soldar.

Ver página 33, para seleccionar el gas correcto.

Operación

La soldadura TIG es válida tanto para la operación manual como para la operación automatizada. En la soldadura manual el operario sitúa el electrodo en la misma dirección de avance que la antorcha y emplea el arco eléctrico para fundir el metal en la zona de unión. Si se requiere metal de aporte, por ejemplo en una unión en ángulo, éste se aporta desde el borde frontal del baño de fusión. El metal de aporte se suministra normalmente en forma de varilla de 1 metro de largo y en diversos diámetros.

flujómetro

antorcha TIG

cable de retorno

reguladorTIG / TAG de presión

gas de protección

manguera de suministro de gas

amperímetro

voltímetro

control de corriente

pinza de tierra

interruptor de pie

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