soldadura TIG

7/21/2019 soldadura TIG

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TIG o GTAW . asta antes que la 3a. 6uerra undial comenzara, no sehabía realizado mucha e'perimentación porque los gases inertes erandemasiado costosos. 7a una vez iniciada la 6uerra, la industriaaeronáutica necesitaba un método más sencillo % rápido para realizar lasoldadura del aluminio % del magnesio, metales estos empleados en la

abricación de aviones. 8or los incrementos en producción logrados coneste sistema de soldadura, se #ustifcó el incremento en costo por elempleo de este gas. )unque la producción de este gas es ahora máseconómica % rápida, a(n ho% representa un gasto adicional a considerar,pero ampliamente #ustifcado por los resultados obtenidos.

Descripción preliminar El proceso GTAW , TIG o Heliarco es por usión, en el cual se genera caloral establecerse un arco eléctrico entre un electrodo de tungsteno noconsumible % el metal de base o pieza a soldar. 9omo en este proceso elelectrodo no aporta metal ni se consume, de ser necesario realizar

aportes metálicos se harán desde una varilla o alambre a la zona desoldadura utilizando la misma técnica que en la soldadura o'iacetilénica.La zona de soldadura estará protegida por un gas inerte, evitando laormación de escoria o el uso de undentes o !:u'" protectores.El Helio ue el primer gas inerte utilizado en estos procesos. -u unciónera crear una protección sobre el metal undido % así evitar el eectocontaminante de la atmósera 0Oxígeno % Nitrógeno1. La característicade un gas inerte desde el punto de vista químico es que no reacciona enel proceso de soldadura. /e los cinco gases inertes e'istentes 0Helio, Argón, Neón, Kriptón % Xenón1, solo resultan aptos para ser utilizados enesta aplicación el Argón % el Helio. 8ara una misma longitud de arco %

corriente, el Helio necesita un volta#e superior que el Argón paraproducirEl arco. El Helio produce ma%or temperatura que el )rgón, por lo queresulta más eectivo en la soldadura de materiales de gran espesor, enparticular metales como el cobre, el aluminio % sus aleaciones. El )rgónse adapta me#or a la soldadura de metales de menor conductividadtérmica % de poco espesor, en particular para posiciones de soldaduradistintas a la plana. En la ;abla 4.* se describen los gases apropiadospara cada tipo de material a soldar.TABLA 3.1 Gases inertes para GTAW9uanto más denso sea el gas, me#or será su resultado en las

aplicaciones de soldadura con arco protegido por gas. El Argón esapro'imadamente* veces más denso que el Helio, % un 4< más densoque el aire. 9uando el Argón se descarga sobre la soldadura, este ormauna densa nube protectora, mientras que la acción del Helio es muchomás liviana % vaporosa, dispersándose rápidamente. 8or este motivo, encaso de usar Helio, serán necesarias ma%ores cantidades de gas 0puro omezclas que contengan ma%oritariamente Helio1 que si se utilizara Argón.



En la actualidad % desde hace bastante tiempo, el Helio ha sidoreemplazado por el Argón, o por mezclas de Argón-Hidrógeno o Argón-Helio.Ellos a%udan a me#orar la generación del arco eléctrico % lascaracterísticas de transerencia de metal durante la soldadura=

avorecen el pene>

Equipo básico para TIG o GTAW

El equipamiento básico necesario para e#ecutar este tipo de soldadura

está conormado por?! "n e#uipo para soldadura por arco con sus ca$les respecti%os!&! 'ro%isión de un gas inerte( mediante un sistema de mangueras) reguladores de presión!*! 'ro%isión de agua +solo para algunos tipos de sopletes,!! .oplete para soldadura TIG! 'uede poseer un interruptor de controldesde el cual se comanda el suministro de gas inerte( el de agua / el deenergía el0ctrica!

En la fgura se observa un esquema de un equipo básico de 6;)@, en elcual se ilustra la alimentación % salida de suministro de agua. Este

esquema, en algunos casos, puede darse sin el suministro de aguacorrespondiente.El mismo es utilizado como método de rerigeración.



8ara soldar con -)@, el tipo de corriente o polaridad que se utilicendependerá del recubrimiento que posea el electrodo, en cambio en6;)@0;A61, la corriente o su polaridad se determina en unción del metal asoldar.

Es posible utilizar 9) % 99 0inversa o directa1. Los equipos para soldarcon 6;)@ poseen características particulares, pero admiten serutilizadas también con -)@. Los equipos para soldadura 6;)@ poseen?B "na unidad generadora de alta 1recuencia +oscilador de A2, #ue hace#ue se 1orme el arco entre el electrodo al metal a soldar!3on este sistema( no es necesario tocar la pie4a con el electrodo!B 5l e#uipo posee un sistema de electro%6l%ulas de control( las cuales le permite controlar el accionamiento en 1orma con7unta del agua / el gas!B .ólo algunos e#uipos poseen un control mediante pedal o gatillo en elsoplete!9omo el proceso de 6;)@ es por arco eléctrico, los primeros sopletesque se utilizaron resultaban de una adaptación de las pinzasportaelectrodo de la soldadura de arco convencional 0-)@1 con unelectrodo de tungsteno % un tubo de cobre suministrando el gas inertesobre la zona de soldadura. El soplete actual consta de un mango, unsistema decolar para la su#eción del electrodo de tungsteno % unsistema de tu$eria a través del cual se e%ecta el gas inerte 0fg. 4.31.8ueden poseer sistema de enriamiento por aire o por agua. 9uando seutilizan corrientes por deba#o de *C )mpere, se emplea la rerigeración



por aire. En cambio, cuando se utilizan corrientes superiores a *C)mpere, se emplea rerigeración por agua. El agua puede ser recirculadamediante un sistema cerrado con un tanque de reserva, una bomba % unenriador.

Los electrodos originalmente no poseen orma. )ntes de ser usados seles debe dar orma mediante mecanizado, desbaste o undido. Losormatos pueden ser tres? en punta, media ca$a % bola

Los diámetros de los electrodos de tungsteno se seleccionan en unción/e la corriente empleada para la realización de la soldadura.

Comenzano a usar un Sis!ema TIG o GTAW

Este sistema de soldadura 0arco de tungsteno protegido por gas1 noposee dierencias signifcativas con lo visto hasta ahora respecto a loque ocurre en el punto de soldadura con los sistemas por arco, aunqueposee mucho de los sistemas de soldadura por gas. Agualmente daremosuna descripción de los puntos principales a tener en cuenta, a saber?B 8revio a la realización de cualquier operación de soldadura con ;A6, lasuperfcie deberá estar perectamente limpia. Esto es mu% importante%a que en este sistema no se utilizan undentes o !:u'es" que realicendicho traba#o % separen las impurezas como escoria.

B 9ortar la varilla de aporte en tramos de no más de 5C mm. &esultanmás cómodas para maniobrar. 8reviamente a su utilización, se deberánlimpiar trapeando con alcohol o alg(n solvente volátil. )(n el polvillocontamina la soldadura.B -i se es diestro, deberá sostener el soplete o torcha con la manoderecha % la varilla de aporte con la mano izquierda. -i es zurdo, sedeberán intercambiar los elementos de mano.



B ;ratar de adoptar una posición cómoda para soldar, sentado, con losbrazos afrmados sobre el banco o mesa de traba#o. -e debe aprovecharque este sistema no produce chispas que vuelen a su alrededor.Dtilizar los elementos de protección necesarios 0casco, lentes, guantes,etc.1. ) pesar de que la luz producida por la soldadura ;A6 no parezca

peligrosa, en realidad lo es. Ella posee una gran cantidad de peligrosaradiación ultravioleta.B -e deberá estimar el diámetro del electrodo de tungsteno a utlizar enapro'imadamente la mitad del espesor del metal a soldar.B El diámetro de la tobera deberá ser lo ma%or posible para evitar querestrin#a el pasa#e de gas inerte a la zona de soldadura.B /eben evitarse corrientes de aire en el lugar de soldadura. La másmínima brisa hará que las soldadura realizada con ;A6 se quiebre ofsure. )demás, puede ser que por eecto del viento, se sople odesvanezca el gas inerte de protección.B 8ara comenzar la soldadura, el soplete deberá estar a un ángulo de

5C respecto al plano de soldadura. -e acercará el electrodo detungsteno a la pieza mediante un giro de mu$eca. -e deberá manteneruna distancia entre el electrodo % la pieza a soldar de 4 a F mm 0*G+" a*G5"1. Nunca se de$e tocar el electrodo de tungsteno con la pie4a asoldar . El arco se generará sin necesidad de ello.B 9alentar con el soplete hasta generar un punto incandescente.antener ale#ada la varilla de aporte hasta tanto no se ha%a alcanzadola temperatura de traba#o correcta. Dna vez logrado el puntoincandescente sobre el material a soldar, adicionar aporte con la varillametálica, realizando movimientos hacia adentro % hacia uera de la zonade soldadura 0llamado picado1. Ho se debe tratar diundir el metal de

aporte con el arco. -e debe de#ar que el metal undido de la pieza loabsorba. )l sumergir el metal de aporte en la zona de metal undido,ésta tenderá a perder temperatura, por lo que se debe mantener unacadencia en la intermitencia empleada en la varilla de aporte. -i a pesarde aumentar la recuencia de ! picado" la zona undida pierde demasiadatemperatura, se deberá incrementar el calentamiento.



8revio a la realización de la costura defnitiva, es aconse#able hacerpuntos de soldadura en varios sectores de las piezas a soldar. /e estaorma se evitarán desplazamientos en la unión por dilatación.

B El material de aporte deberá ser alimentado en orma anticipada alarco respetando un ángulo de * a 3C respecto al plano de soldadura,mientras el soplete deberá tener un ángulo de 2respecto al e#eperpendicular al sentido de la soldadura % ligeramente caído en el e#evertical 0apro'imadamente *1. Es mu% importante que el ángulo dealimentación del aporte sea lo menor posible. Esto asegura una buenaprotección del gas inerte sobre el metal undido % reduce el riesgo detocar la varilla con el electrodo de tungsteno.

)ntes de pasar a otro tema, describiremos en orma esquemática las

distintas corrientes que se pueden emplear con este tipo de soldadura.

SOLDADURA "IG o G"AW

En la década de *25 se otorgó una patente a un proceso quealimentaba electrodo de alambre en orma continua para realizarsoldadura con arco protegido por gas. Este resultó el principio delproceso 8IG 0siglas del inglés de 8etal Inert Gas1, que ahora posee lanomenclatura )@- % 9-) de soldadura con gas / arco met6lico G8AW 0siglas del inglés de Gas 8etal Arc Welding1. Este tipo de soldadura seha pereccionado desde sus comienzos. En algunos casos se utilizan



electrodos desnudos % protección por gas, % en otros casos se utilizanelectrodos recubiertos contundentes, similares a los utilizados en losprocesos de arco protegido convencionales. E'iste como otra alternativa,electrodos huecos con n(cleo de undente. 8ara algunos procesosparticulares, se pueden combinar el uso de electrodos con undente

0recubierto o hueco1 #untamente con gas protector. En este sistema sereemplaza el Argón 0utilizado en el proceso TIG1 por 9ióxido de 3ar$ono09I31. El electrodo es alimentado en orma continua desde el centro dela pistola para soldadura.En este momento, este proceso de soldadura, a nivel industrial, es unode los más importantes.

Equipo básico

El equipamiento básico para 6)@ consta de 0fg. 5.*1?B Equipo para soldadura por arco con sus cables.

B -uministro de gas inerte para la protección de la soldadura con susrespectivas mangueras.B ecanismo de alimentación automática de electrodo contin(o.B Electrodo contin(o.B 8istola o torcha para soldadura, con sus mangueras % cables.

La principal venta#a de este sistema radica en la rapidez. &aramente,

con el sistema A6, sea necesario detener el proceso de soldadura comoocurre con el sistema de arco protegido % ;A6.Itras de las venta#as son? la limpieza lograda en la soldadura 0la ma%orde todos los sistemas de soldadura por arco1, la gran velocidad %, encaso de traba#ar con electrodo desnudo, la ausencia total de escoria.

#uncionamien!o en la zona el arco



9uando los investigadores estudiaron en qué orma se transeriría elmetal sobre la pieza a través de un arco eléctrico en un proceso A6 o6)@, descubrieron tres ormas en que la misma se realizaba. Estas sonla transerencia por inmersión o cortocircuito, la glo$ular , % endeterminadas circunstancias la transerencia por aspersión.

La transerencia por inmersión o cortocircuito se produce cuando sinhaberse producido arco, al tocar el electrodo con la pieza, se quedapegado produciéndose un cortocircuito. 8or dicho motivo, la corriente seincrementará lo sufciente para undir el electrodo, quedando unapeque$a porción del mismo en el material a soldar.En la transerencia glo$ular , las gotas de metal undido se transferen através del arco por eecto de su propio peso. Es decir que el electrodo seunde % las peque$as gotas caen a la zona de soldadura. 8or lodetallado, es de suponer que esta orma de depósito no nos resultarámu% (til cuando se desee realizar soldaduras en posiciones dierentes ala plana % horizontal.

La dierencia que e'iste entre la deposición glo$ular % la transerenciapor aspersión radica en el tama$o de las partículas metálicas undidasque se depositan. 9uando se incrementa la corriente, la orma detranserencia de metal cambia de glo$ular a aspersión. Esto se debe aque los glóbulos son mucho más peque$os % recuentes, % en la prácticapermite guiarlos e impulsarlos con el arco eléctrico.

En la transerencia por aspersión, se utiliza como gas protector un gasinerte puro o con una mínima proporción de o'ígeno. Esto avorecerá ala conducción de la corriente eléctrica utilizada en el proceso.

/ebido a las altas corrientes necesarias para lograr la transerencia, enparticular con los depósitos glo$ulares % por aspersión, el metal deaporte se vuelve mu% líquido, resultando diícil controlar el correctodepósito en soldaduras uera de posición.

La pistola se posicionará sobre la zona a soldar con un ángulo similar alque se emplearía con un electrodo revestido de soldadura por arcoprotegidoLa distancia a la que deberá quedar la pistola de la superfcie a soldardeberá ser la misma que la del diámetro de la boquilla de la pistola. Elelectrodo deberá sobresalir de la boquilla apro'imadamente unos F

milímetros. Este se alimentará en orma continua desde un rollo e'terno,o bien desde uno ubicado en la misma pistola.

En las pistolas con alimentación e'terna, están las de empu7e % lasdetracción 0fg. J % 91. En las de empu7e, el electrodo es empu#ado desdeel alimentador % la pistola solo posiciona al mismo a través de sus



sistemas de guiado interno, dentro de la misma. En las de tracción,varían respecto a las anteriores en que el avance del electrodo se lograpor el traccionamiento de un mecanismo interno en la pistola.En las pistolas con alimentación interna, el principio de uncionamientoes similar al de las pistolas por tracción, con la salvedad de que el

electrodo continuo se encuentra dentro de la misma carcaza de lapistola.Este tipo de mecanismo resulta de utilidad para soldar en lugaresreducidos en los que no se puede trasladar todo el equipo.

)demás de lo hasta aquí detallado respecto a las pistolas, se deberáproveer a las mismas de gas protector, de corriente eléctrica % deIlustraciones de los tipos de pistolas para soldadura 8IG pararerigeración 0en el caso en que el sistema posea dichaposibilidad1.Andependientemente del sistema de transporte de electrodo0empu#e o tracción1, el mismo pasa por la parte interna de la pistola.Este consta de un sistema de guía aislada seguida de un contactometálico que además de uncionar de guía, le proporcionará corrientecontinua al electrodo.El gas de protección, en caso que se utilice, :uirá por uera del sistema

de guía ilustrado Este, como en todos los otros casos descritos en que seha utilizado, cumple la unción de evitar la contaminación del metalinterviniente en la soldadura, %a sea el de aporte o el de base. /e éldependerá en gran medida la calidad obtenida en la soldadura. 8or logeneral, el gas utilizado es el 9ióxido de 3ar$ono 09I31, aunque sepueden utilizar el Argón, el Helio o una mezcla de ellos para aplicacionesespecífcas particulares. -e debe poseer para la provisión de gas con:u#o continuo un sistema llamado !:u'ómetro", el cual administra el



caudal de gas provisto a la pistola seg(n un valor f#ado por el operadoren orma previa, % lo mantiene constante durante el transcurso de laoperación.

Este !:u'ómetro" es el mismo equipo que se utiliza en los sistemas ;A6

o -)@.)hora pasaremos a analizar la soldadura desde el punto de vista ísico>químico. 8ara ello, recurriremos a la a%uda de la fg. 5.C. En ellaobservamos en acción un sistema de soldadura A6. El esquemamuestra un electrodo generalizado, el que puede ser macizo desnudo orecubierto, o hueco con undente. -e ha obviado grafcar el sistema deboquilla o tobera de salida de gas protector, el cual estaría por uera delsistema de guía del electrodo esquematizado. En el sector ilustradoperteneciente a la soldadura propiamente dicha, se observan distintossectores que a continuación analizaremos. )l generarse el arco, se elevala temperatura % unde el material de aporte 0electrodo consumible1

con#untamente con el metal base. Esto se transorma en una masaincandescente 0descripta en la fg. 5.C como metal undido1. /icha masaestá compuesta por partículas desprendidas del mismo electrodo, lascuales son transeridas al metal a soldar en las tres ormas posiblesanalizadas anteriormente 0inmersión o cortocircuito, globular %aspersión1.



Comenzano a solar

Dna vez detallados los aspectos undamentales del proceso A6,trataremos de producir buenas soldaduras. )nte todo, se deberán poseer

los elementos de seguridad necesarios, tanto para la seguridad deloperario como para e'tinguir cualquier posible oco de incendio en ellocal de traba#o. Este sistema genera muchas chispas % humo, por lo queserá indispensable contar con buena ventilación % mantener ale#adotodo tipo de material combustible de la zona de traba#o. El operario,además de usar el casco con lentes de protección, deberá tener elcuerpo cubierto % protegido con ropas apropiadas abotonadas hasta elcuello.Los equipos para soldadura A6 poseen regulaciones de velocidad deavance de electrodo, de temperatura 0mediante a#uste de tensión %corriente1 % de :uido de gas protector. /ichas variables deberán ser

ensa%adas % tenidas en cuenta para realizar el a#uste del equipo, previoal traba#o de soldadura. Esos a#ustes variarán sustancialmente seg(n eltipo de labor a realizar 0material, espesor, aporte, posición, etc.1. )continuación, se da un detalle de los pasos a seguir para soldar con A6.

! 5ncender el sistema de re1rigeración +si se dispone,!&! :egular la %elocidad de a%ance del electrodo!*! Oprimir el gatillo de la pistola hasta #ue so$resalgan ; mm deelectrodo de la $o#uilla! 5n caso de so$repasar dicha medida( cortar elexcedente con un alicate!! A$rir el cilindro de gas protector!

<! Oprimir el gatillo de la pistola para purgar el aire de las mangueras / a7ustar el =uxómetro al %alor deseado!;! Graduar el %olta7e del e#uipo( corriente( etc! seg>n el tipo / espesor de metal a unir!?! "tili4ar el m0todo de ra/ado o raspado para iniciar el arco!@! 'ara extinguir el arco( separar la pistola del metal o $ien soltar / %ol%er a pulsar el gatillo!! .i el electrodo se pega al metal( soltar el gatillo / cortar el electrodocon alicate!B! .i se desea reali4ar un cordón o una costura( se de$er6 calentar elmetal 1ormando una 4ona incandescente( / luego mo%er la pistola a lo

largo de la unión a una %elocidad uni1orme para producir una soldaduralisa / pare7a!! 8antener el electrodo en el $orde delantero de la 4ona de metal1undido( con1orme al a%ance de la soldadura!&! 5l 6ngulo #ue 1orme la pistola con la %ertical es mu/ importante!5ste de$er6 ser de no m6s de <C a BC! 9e no ser así( el gas no proteger6 la 4ona de metal 1undido!



$I$LIOGRA#IA CO%SULTADA

B K. ). 8ender, !-oldadura", 4. Edición 0*22+1.B ;he Kames M. Lincoln )rc @elding Moundation, !8rinciples o Andustrial @elding" 0*2N+1.B )merican @elding -ociet%, !;he @elding 8oOer andbooP",0*2N41.B )merican @elding -ociet%, !anual de -oldadura", +. Edición, ;omo A 0*22F1.

B &. Minch % ;. onroe, !@elderQs andbooP" 0*2+C1.

UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE MECANICA



LABORATORIO DE PROCESOS DE MANUFACTURA SOLDADURA

TRABA!O DE

SOLDADURA TI " MIG

ESTUDIANTE

EDUARDO !. MERCADO #UIRO$

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