La soldadura por arco de tungsteno proporciona excelente control y un arco concentrado que reduce problemas comúnmente asociados con la soldadura de materiales delgados, tales como perforaciones o deformaciones.
El proceso de soldadura por arco de tungsteno (GTAW, por sus siglas en inglés) ha sido promocionado por largo tiempo por su facultad de soldar una variedad de materiales, así como su capacidad para proporcionar soldaduras limpias, de alta calidad, sin chisporroteos, salpicaduras o escorias. También gana popularidad en aplicaciones que utilizan materiales delgados, láminas metálicas de 6 mm o más delgadas.
GASES DE PROTECCIÓN
Para protección de la soldadura TIG deben usarse gases inertes tales como: ARGÓN y HELIO y mezclas de ellos.
Las funciones de estos gases son:
Entregar una atmósfera ionizable para formar el arco
Proteger el baño de soldadura de la contaminación por oxígeno o nitrógeno
Permiten soldar Aluminio, Magnesio y Cobre en espesores inferiores a 4 mm.
El gas más utilizado es el Argón por las siguientes propiedades:
Más económico y de más fácil extracción
Arco suave, silencioso, de fácil inicio y excelente para soldar en posición
Acción decapante mayor en C.A. sobre aluminio
ENCENDIDO DEL ARCO
En el sistema de soldar TIG existen dos métodos básicos para establecer el arco:
Encendido por contacto.- Con el electrodo de tungsteno se toca el metal a soldar suavemente, al producirse la chispa se levanta levemente el electrodo continuando con la soldadura. Esto es común en los equipos que no poseen alta frecuencia. Su desventaja consiste en : El electrodo se contamina con el metal base; erosión del electrodo; no es seguro su encendido, etc. Se presta para soldar el acero inoxidable.
Encendido por alta frecuencia (HF).– En este sistema un voltaje alto con una frecuencia de millones de ciclos por segundo se conecta a través del arco. El arco se establece al acercar el electrodo al metal a soldar, saltando la chispa por alta frecuencia desde tres a 12 mm de separación, dependiendo de la regulación de intensidad de alta frecuencia (HF).
Ventajas: encendido sin contaminación y exacto; seguro y simple. Uno de los metales que siempre necesita alta frecuencia para su soldadura es el aluminio.
La GTAW produce un arco delgado, concentrado, con un buen control de dirección y control de amperaje en tiempo real, lo que reduce la probabilidad de problemas típicamente asociados con la soldadura en materiales delgados, tales como perforaciones o deformaciones. El proceso, cuando se realiza apropiadamente, también puede reducir los casos de grietas y porosidad (la captura de gas en el ensamble soldado). Estas mismas ventajas son válidas al soldar ya sea aluminio, acero dulce o acero inoxidable. Las siguientes respuestas a 10 preguntas frecuentes que pueden ayudar a las empresas de conformado a incrementar su nivel de éxito cuando se trata de soldadura en materiales de espesor delgado.
1]¿Cuál es la mejor fuente de poder para soldadura de acero inoxidable delgado?
Las fuentes de poder estándar de corriente directa (DC, por sus siglas en inglés), así como las máquinas basadas en inversores, proporcionarán buenos resultados, pero una fuente de poder tipo inversor ofrece el beneficio de un inicio de arco confiable de bajo amperaje y alta frecuencia, así como un arco delgado y concentrado para evitar perforaciones. Ajuste cualquier tipo de máquina a una polaridad directa ― electrodo negativo de corriente directa (DCEN, por sus siglas en inglés) ―. Además, considere una fuente de poder con capacidad de arco pulsado para acero inoxidable ― estas máquinas pueden alternar la corriente entre altos picos de amperaje y bajo amperaje base en intervalos regulares ―. La capacidad de pulsaciones disminuye efectivamente el nivel promedio del amperaje, para reducir la distorsión al tiempo que mejora el control del perfil de penetración de la soldadura.
2]¿La misma fuente de poder puede ser usada para soldar aluminio delgado?
La soldadura de aluminio requiere una fuente de poder con capacidad de corriente alterna (AC por sus siglas en inglés). Un inversor AC/DC proporciona el mejor inicio de arco a alta frecuencia y control de dirección del arco, así como la capacidad (a través de un control del balance) de limpiar o remover la capa de óxido de la superficie de la pieza. Un inversor AC/DC también inicia rápidamente un arco con un amperaje bajo, lo cual ayuda a minimizar la inyección de calor a la pieza y reduce el tamaño de la zona afectada por el calor (HAZ, por sus siglas en inglés). También reduce la probabilidad de perforaciones. Para un desempeño óptimo, considere agregar un control de corriente remoto, el cual permite al soldador ajustar de forma óptima y administrar la inyección de calor.
3]¿Cuáles son los parámetros recomendados para soldar materiales delgados?
Como una regla general use 40 A por cada milímetro de espesor del material a ser soldado en un proceso con GTAW. Por ejemplo, cuando suelde materiales de 6mm de espesor, ajuste la corriente de 200 a 250 A. Al soldar aluminio, el soldador puede ajustar la cantidad de óxido que limpia, así como el ancho del arco. Si bien la experiencia guiará su criterio, inicie con un balance de AC del 70 al 75% en electrodo negativo (EN, por sus siglas en inglés) y 120 Hz de frecuencia. Estos parámetros deben remover la capa de óxido de la superficie al tiempo que proporcionan un arco suave y estable con un buen control de dirección.
4]¿Cuán importante es la alineación de la pieza al soldar materiales delgados?
La alineación es crítica. Para minimizar la inyección de calor cuando suelde materiales delgados con GTAW, asegúrese de que los materiales estén alineados tan cerca uno del otro como sea posible. Las aberturas requieren el uso de material de aporte y calor adicionales, lo cual incrementa la posibilidad de perforaciones o deformaciones. Si es necesario, el soldador puede auxiliarse con pequeños puntos de soldadura a lo largo de la unión para mantener los materiales en su lugar durante la soldadura final, o bien, él puede colocar sujetadores para mantener la unión rígida. Los dispositivos de fijación ofrecen otra alternativa para mantener la integridad de la alineación durante la soldadura, además el material del dispositivo ayuda a absorber el calor de la soldadura. Esto mejora el control de la soldadura fundida y minimiza la concentración del calor en el material de la pieza.
5]¿Qué tipo antorcha es el mejor para materiales delgados?
Para soldar materiales de 6mm o más delgados, seleccione una antorcha con capacidad para 150 – 300 A. Los modelos enfriados por aire cuestan menos que las antorchas enfriadas por agua y no requieren de un enfriador adicional, lo cual mejora la movilidad del proceso. Sin embargo, las antorchas enfriadas por aire tienden a ser más grandes y más pesadas, así como más difíciles de maniobrar. Cuando se utiliza una fuente de poder con un enfriador de agua ― integrado o por separado ― seleccione en su lugar una antorcha enfriada por agua. Éstas unidades, comparadas con las antorchas enfriadas por aire, cuentan con un mango y cuerpo más pequeños, menor peso y proveen mejor acceso para soldar uniones estrechas.
6]¿Hay alguna recomendación para un ángulo óptimo de la antorcha cuando se suelda?
Los soldadores deberán colocar la antorcha de GTAW casi en perpendicular a la unión a soldar. La técnica más común es inclinar hacia ellos la antorcha, cerca de 15 grados, y empujar la soldadura fundida a lo largo de la unión. Esta técnica da como resultado una soldadura fundida simétricamente redondeada, la cual concentra la inyección de calor.
El procedimiento de afilado adecuado de un electrodo de tungsteno (a lo largo de la varilla y no radial) lo protege contra un arco cambiante, lo cual puede incrementar la inyección de calor al material base.
Al igual que con todas las soldaduras, la clave para obtener una soldadura de buena calidad y consistente es encontrar una posición cómoda. Aunque la mayoría de los soldadores determinarán la técnica óptima que les proporcione el mejor control de la antorcha, ellos deben colocar sus cuerpos de forma que les permitan ver claramente la unión a soldar y la punta del electrodo de tungsteno. Ellos deberán mantener la punta a una distancia aproximada de 3 mm del material base. Esto ayuda a mantener un largo de arco consistente y previene el arco cambiante, lo cual podría incrementar la inyección de calor a la pieza. Una distancia consistente de 3 mm entre el electrodo y la pieza, también ayuda a mantener una buena cobertura del gas protector y permite la visibilidad de la soldadura fundida, para ayudar al soldador a controlar la velocidad de desplazamiento.
7]¿Cómo afecta la velocidad de desplazamiento a la calidad cuando se sueldan materiales delgados?
Una velocidad de desplazamiento estable es crítica cuando se sueldan materiales delgados. Suelde muy lentamente y el calor se acumulará en el material base o el cordón de soldadura puede ensancharse demasiado. Empuje la antorcha hacia adelante, como se describió anteriormente, de forma tal que la soldadura fundida permanezca ligeramente delante de la antorcha y se mantenga visible. El soldador debe mover la antorcha y agregar material de aporte cuando sea requerido, a un ritmo que le permita crear cordones cuyos espesores sean aproximadamente iguales al espesor de la pieza.
8]¿Puede un lente gaseoso instalado en una antorcha GTAW ayudar cuando se sueldan materiales delgados? En comparación con una antorcha equipada con un cuerpo de collarines estándar, una antorcha de soldadura equipada con un lente gaseoso proporcionará mejor cobertura de gas protector y distribuye más uniformemente el gas alrededor del electrodo de tungsteno y de la soldadura fundida, sin la necesidad de incrementar el índice de flujo de gas.
Los lentes gaseosos están hechos normalmente de latón o cobre y contienen mallas superpuestas en pantallas de acero inoxidable. La cobertura mejorada del gas protector ayuda a proteger contra picaduras o porosidad, especialmente al inicio de cada soldadura. Además, los lentes gaseosos permite al soldador extender más el electrodo de tungsteno respecto a la antorcha, mejorando el acceso a uniones restringidas.
9]¿Qué tipo de electrodo de tungsteno se debe usar cuando se sueldan materiales delgados?
Como regla general, un electrodo de tungsteno ceriado al 2% en punta funciona mejor en materiales de 6mm o más delgados, ya que proporciona un buen inicio de arco a bajos amperajes que son necesarios cuando se sueldan materiales delgados. Este tipo de electrodo de tungsteno también mantiene un arco estable cuando se suelda en AC y DC, lo que lo hace versátil para soldadura en aluminio, acero inoxidable o acero dulce.
El diámetro óptimo de un electrodo de tungsteno depende del espesor de la pieza, así como del amperaje de soldadura requerido. Un electrodo de tungsteno de 2.4 mm (3/32 pulg.) de diámetro es el más común para materiales de 6mm. Como regla, un electrodo de tungsteno con un diámetro menor produce un cono del arco más pequeño y conlleva a inicios de arco más consistentes con bajos amperajes.
Los talleres que sueldan principalmente acero inoxidable, también pueden considerar usar electrodos de tungsteno lantanados al 1.5%, los cuales proporcionan un buen inicio de arco con baja corriente de DC.
10]¿Cuál es la mejor forma de preparar el electrodo de tungsteno?
Cuando se sueldan materiales delgados, rectifique la punta del electrodo de tungsteno a lo largo del mismo. No haga un rectificado radial ya que esto crea crestas que va a seguir el arco e incrementa la inyección de calor al material base (ver figura).
Lo ideal es utilizar una rectificadora exclusivamente para el mantenimiento de los electrodos de tungsteno, diseñada para rectificar los electrodos de tungsteno uniformemente y obtener un desempeño consistente del arco. De lo contrario, utilice una piedra de rectificado de grano 250 o más fina y asignada únicamente para este propósito a fin de evitar su contaminación, lo que puede causar que al electrodo de tungsteno se le adhieran deshechos y que conlleve a un arco inestable o soldadura defectuosa.
Fuente: metfusion