Cebado del arco soldadura

Soldadura por arco con electrodo tugsteno(tig)

El proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodo de tungsteno, también llamado proceso TIG (Tungsteno Inert Gas), se diferencia de los demás procesos de soldadura  por arco  en  2 aspectos fundamentales:

1º . El electrodo empleado no es consumible.

2º . La soldadura de las partes entre sí, puede realizarse sin el aporte de material.

Básicamente consiste en un proceso de soldadura por arco en el cual el calor es generado entre un electrodo no consumible y el metal base (pieza a soldar).Por su modo deoperación, el proceso TIG es similar al de una soldadura autógena, con la diferencia que  el  calor  desarrollado  por  éste proceso es producido por una llama oxiacetilénica.

NATURALEZA DEL ARCO Eléctrico

Descripción:

El arco eléctrico  se establece como consecuencia de una circulación de una corriente eléctrica entre 2 electrodos, que atraviesa una columna de gas en estado ionizado,llamado “Plasma”. El arco eléctrico está dividido en 3 zonas:

A)  Zona Catódica, corresponde al polo negativo del arco

B)  Zona Anódica, corresponde al polo positivo del arco

C)  Zona del Plasma, corresponde al gas en estado ionizado

Los electrones cuya carga es negativa, provienen de la zona catódica, (cuyo emisor es el cátodo) y se mueven conjuntamente con los iones negativos del plasma hacia el ánodo que es  el  polo positivo. Los iones positivos del plasma fluyen en sentido inverso, es decir desde la zona anódica hacia el cátodo. No obstante a estos dos tipos de circulación decargas eléctricas, el flujo principal y más intenso de la corriente en el arco es el producido por el movimiento de los electrones, que en definitiva constituyen

la corriente eléctrica 

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO TIG DE SOLDADURA

 Descripción de las Partes que componen el Equipo.

Básicamente el equipamiento del proceso TIG de soldadura consiste en:

Una máquina de soldar que puede ser de corriente continua o alterna, generalmente son las mismas utilizadas en soldadura manual con electrodos revestidos 

 Un cabezal ó cofre de control

 Una torcha porta electrodo, que consiste en una manguera O conducto a través del cual se transporta la corriente y el gas protector, en cuyo extremo posee una empuñadura con elsistema de fijación del electrodo de tungsteno 

 Un tubo de gas con su correspondiente regulador con caudalímetro 

 Un equipo de refrigeración por agua de la torcha 

Todo el equipo se encuentra interconectado

Principios de Funcionamiento.

Al accionar o pulsar el botón que la torcha tiene en su empuñadura energiza todo el circuito haciendo saltar el arco entre el extremo o punta de un electrodo no consumible y elmetal base o pieza. El calor desarrollado por dicho arco funde el metal base formando un baño de metal líquido.

Tanto el electrodo como el metal fundido y las áreas adyacentes, son protegida de la contaminación atmosférica por una envoltura gaseosa 

Una vez establecido el arco eléctrico y formado el baño de fusión se acerca una varilla (que constituye el metal de aporte) hasta que la misma toque el arco (no el tungsteno), por laacción del calor generado por el arco eléctrico, se funde el extremo de la varilla depositando una gota de metal fundido (ver próxima figura), que luego es trabajada(desparramada) por el arco. La varilla es introducida y retirada del arco cada vez que una gota es depositada.

Se debe tomar la precaución de NO RETIRAR la varilla más allá del cono de protección gaseosa, a los efectos de evitar su oxidación (el extremo oxidado de la varilla causaporosidades en el metal depositado). El avance del arco para un diestro, es de derecha a izquierda, de manera tal, que el cordón depositado queda a la derecha del soldador.

La posición relativa entre el eje del electrodo y la varilla de aporte es de aproximadamente 90º.

La longitud del arco eléctrico, es aproximadamente 1½ veces el diámetro del electrodo de tungsteno, no obstante, depende mucho de la mano del soldador. De cualquier manera, lalongitud del arco no deberá exceder los 5 mm como máximo, por cuanto un arco muy largo disipa más calor sobre la superficie del metal base restándole profundidad y fusióndentro del metal, por otra parte el arco se vuelve menos estable, aumenta el riesgo de contaminación tanto  del metal de Aporte como del baño de fusión, además de causar unamayor deformación de la junta o costura soldada.

Por otra parte la penetración de la soldadura dependerá de la velocidad con que se aporta la varilla, por cuanto a mayor deposición, mayor será el calor absorbido del arco y porconsiguiente menor calentamiento del metal base en el sentido del espesor, reduciendo consecuentemente la penetración.

GASES DE Protección

Como su nombre lo indica, se los utiliza para la protección tanto del arco eléctrico como la pileta del baño de fusión.Estos gases son químicamente inertes, es decir, que no reaccionan ni se combinan con el metal fundido ni dañan al electrodo.

Los gases comúnmente utilizados en el proceso TIG, son el Argón, Helio y la mezcla de ambos. Es muy importante el grado de pureza de dichos gases

Argón

El Argón es un gas inerte, cuyo peso atómico es 40, es aproximadamente 1,4 veces más pesado que el aire, siendo su potencial de ionización 15,7 volts (potencial de ionizaciónes el voltaje requerido para extraer un electrón de un átomo del gas transformándolo en un ión, o en un átomo cargado eléctricamente). Este gas tiene una baja conductividadtérmica, lo cual significa que no es un buen conductor del calor, este efecto se traduce en una mayor densidad de arco, o sea, que el arco concentra Una mayor energía y la confina en una pequeña área central. El argón produce una mejor acción de limpieza y confiere una mayor estabilidad al arco eléctrico aún a bajos amperajesde soldadura.

Ventajas

La utilización de éste gas presenta las siguientes ventajas

1.   Arco más suave y silencioso

2.  Para una misma corriente, el voltaje del arco es más bajo, por consiguiente el aporte térmico es menor

3.  Apto para la soldadura de espesores (chapas) finas

4.  Por su buena acción de limpieza, se lo utiliza para la soldadura del aluminio y el magnesio

5.  Por ser más pesado que el aire, requiere menor caudal de gas en la soldadura bajo mano

6.  Mayor facilidad de encendido

7.  Menor costo y de más fácil obtención

8.  Para la soldadura vertical y sobre cabeza, si bien, no otorga una buena protección, se lo prefiere por el buen control que ejerce sobre la pileta líquida.

9.  Más apto para la soldadura de materiales disímiles

Helio

El helio es un gas mucho más liviano que el argón, siendo su peso atómico igual a 4, por consiguiente es 10 veces más liviano que el argón y aproximadamente 7 veces más livianoque el aire.

El potencial de ionización del helio es de 24,5 volt, y posee una excelente conductividad térmica, por lo tanto disminuye la densidad del arco eléctrico como consecuencia de laexpansión de la columna del arco por efecto de la transmisión del calor, el arco es más abierto. Como la tensión del arco eléctrico es mayor, a igual longitud de arco la energíaaportada es también mayor, se estima que el helio emite 1/3 más de calor que el argón trabajando con la misma intensidad de corriente eléctrica. Por ser más liviano que el aire,requiere de un 10 a 20% más de consumo.

Ventajas

1.  Apto para la soldadura de grandes espesores debido al mayor calor generado en el arco

2.  Soldadura de metales con alta conductividad térmica, como el caso del cobre

3.  Apto en soldaduras de altas velocidades. Menor riesgo de porosidades en la soldadura

4.  Mayor penetración por mayor aporte térmico

5.  Aplicable en procesos automáticos de soldadura

6.  Mejor protección en soldadura vertical y sobre cabeza

Mezcla Argón-Helio

Estas mezclas son utilizadas principalmente en soldaduras TIG automatizadas, y cuando  se requiere combinar el mejor control de la pileta líquida que brinda el argón con la mayorpenetración que otorga el helio.

Dependiendo de las carácterísticas del trabajo se utilizan los siguientes tipos de mezclas: 75% HELIO / 25% Argón

80% HELIO / 20% Argón

TIPOS DE ELECTRODOS DE TUNGSTENO

A diferencia de los electrodos utilizados en otros procesos de soldadura, en el proceso TIG el electrodo no es consumible y tampoco constituye el metal de aporte en la soldadura.El tungsteno es un metal sumamente duro de color gris, es altamente refractario que no se funde ni vaporiza con el calor del arco. Tiene un punto de fusión de 3410 º C y es el demayor punto de fusión de todos los metales. Además, retiene su dureza aún estando en estado incadescente y es muy buen emisor de electrones.

Los electrodos de tungsteno se presentan en varias dimensiones,  de distintos diámetros (desde 0,3mm a 6,4mm) y longitudes (de “3 a 24”), además puede ser de tungsteno puroo aleado al torio o zirconio.

METAL DE APORTE – VARILLAS TIG

Es un proceso GTAW, el metal de aporte puede ser el mismo metal base o pieza a soldar adecuadamente preparada, o varillas de aporte que se adicionan al baño de soldadura, cuyomecanismo ya había sido explicado anteriormente.

Dependiendo del tipo de material base a soldar, se deberá seleccionar la varilla adecuada

TÉCNICAS Y APLICACIONES DEL PROCESO TIG.

El aspecto más saliente del proceso TIG de soldadura, es la calidad del metal depositado desde el punto de vista tanto mecánico (estructural) como radiográfico. La compacticidaddel metal depositado, su resistencia mecánica, su pureza y homogeneidad química (no hay volatilización de los elementos de aleación durante la transferencia del metal de Aporteal baño de fusión y su elevada resistencia a la corrosión, hacen que este proceso sea insustituible en la soldadura donde se requiere Una alta calidad del metal depositado.

Si bien, el proceso TIG puede ser aplicado en cualquier tipo de soldadura, su principal y más ventajosa utilización es en la soldadura de raíz donde se requiere penetracióntotal, ya sea, en cañerías o en aquellos lugares donde no se tiene acceso del lado interior. Demás está decir, que es un proceso irreemplazable en la soldadura de raíz demateriales de baja aleación e inoxidables. Otra de las aplicaciones importantes de éste proceso es en la soldadura de láminas metálicas cuyos espesores sean menores de 1 mm oen tuberías (tubing) cuyos diámetros son de ½“ (12 mm) y menores.

Ventajas Respecto de Otros Procesos de Soldadura

Las principales ventajas de la soldadura TIG son:

Versatilidad! del método, permite soldar en todas las posiciones sin afectar la calidad de soldadura.

Arco! muy suave, estable y concentrado.

Alta! calidad del metal depositado.

Cordones! de soldadura parejos y regulares, sin crestas ni bordes abruptos.

No! produce salpicaduras.

No! forma escorias, por lo tanto no requiere limpieza posterior.

Se! puede soldar sin metal de aporte.

 Como desventaja, se puede mencionar la lentitud del proceso cuando se trata de soldar espesores de más de 4 mm en forma completa