viernes, 7 de marzo de 2008

CARETAS PARA TODO PROCESO DE SOLDADURA



Denominaciones:
El soldeo proceso de soldeo TIG también recibe las denominaciones de:
- GTAW ( Gas Tungsten Arc Welding ) [ ANSI/AWS A3.0 ]
- 141 ( Soldeo por arco con electrodo de volframio y gas inerte ) [ UNE – EN 24063 ]
- Soldeo por arco con electrodo de volframio (UNE 14100).
- Gas-Shielded Tungsten-Arc Welding (Reino Unido).

Funciones de máquinas de Tig:

1. Control de pendiente (Rampa de encendido): También llamada rampa de encendido.
1. Intensidad de base, es la intensidad con la que salta el arco.
2. Tiempo desde intensidad de base a intensidad nominal, podemos configurarlo como queramos y será el tiempo que tarda de pasar de la intensidad de base a la nominal. Muy usado para cebar el arco en un lugar que no sea el que vamos a soldar.
3. Intensidad nominal, la intensidad con la que vamos a soldar.
4. Tiempo que tarda en pasar de la intensidad nominal a la intensidad de base, ideal para no formar cráteres al final de la soldadura.
5. Intensidad de extinción del arco, también podemos configurar el tiempo que dura.
6. Arco Pulsado.

2. Arco Pulsado: Los beneficios que da el arco pulsado son que aportas menos calor a la pieza (Y por tanto, menos tensiones). Menos Z.A.T. (Zona Afectada Térmicamente).
A.) Tiempo de soldeo
B.) Tiempo de corriente de fondo
C.) Intensidad de pico
D.) Intensidad de base

3. Alta Frecuencia:
Son pequeños impulsos de alto voltaje y baja intensidad que sirven para estabilizar el arco con más facilidad sin necesidad de raspar el electrodo.

4. Onda Cuadrada (AC Balance):
Se usa en aluminio y aleaciones ligeras y se usa con corriente alterna. (La frecuencia de la corriente alterna en España son 50 Hertzios).
Si la onda positiva dura más que la negativa, habrá más limpieza (Mayor decapado de la pieza). Si la onda negativa dura más que la positiva, habrá más penetración.

5. Preflujo y Postflujo de gas (Preflow time/ Postflow time):
Preflujo: Es el gas de protección que sale antes de que se establece el arco.
Postflujo: Es el gas de protección que sale cuando ya hemos terminado de soldar.

Lo podemos regular nosotros (En la mayoría), según los tiempos en los que estamos soldando (2 ó 4).
è En 2 tiempos: Pulsas y sale el gas, se establece el arco y sueldas; Cuando dejas de pulsar se corta el arco pero sigue saliendo gas.
è En 4 tiempos: Pulsas y sale el gas, dejas de pulsar y se establece el arco, sueldas, vuelves a pulsar y se corta el arco, cuando dejes de soltar se cortará el gas.

6. Función Pulsatoria:
Si se quiere obtener un mayor control sobre el aporte de calor al metal base se puede utilizar TIG con arco pulsado.Las pulsaciones son variaciones de corriente entre dos valores previamente fijados. En el panel de control de la máquina se selecciona la corriente de fondo (Background), el número de pulsos por segundo (pulses/sec) y el tiempo del pulso muchas veces en porcentaje respecto al ciclo de la onda (% on time).
La función pulsatoria puede estar integrada en la fuente de energía o generada desde una unidad independiente.

7. Control Remoto:
Se puede controlar la fuente de energía durante el soldeo con algún tipo de control remoto, por ejemplo, activado con el pie. Este control remoto permite disminuir o aumentar gradualmente la intensidad de la corriente donde sea necesario, por ejemplo, para el soldeo de posiciones múltiples.

3. FUCIÓN DEL GAS INERTE:
Entendemos como gas inerte todo gas que no entre a formar parte del baño de fusión, todo gas que se limite a proteger la soldadura del exterior. Consideramos gases inertes el Helio y el Argón (Así como mezclas con ellos siempre que no superen el 5% de gas activo en la mezcla).
- Helio
Elemento químico gaseoso, símbolo He, número atómico 2 y peso atómico de 4.0026. El helio es uno de los gases nobles del grupo O de la tabla periódica. Es el segundo elemento más ligero. La fuente principal de helio del mundo es un grupo de campos de gas natural en los Estados Unidos.
El helio es un gas incoloro, inodoro e insípido. Tiene menor solubilidad en agua que cualquier otro gas. Es el elemento menos reactivo y esencialmente no forma compuestos químicos. La densidad y la viscosidad del vapor de helio son muy bajas. La conductividad térmica y el contenido calórico son excepcionalmente altos. El helio puede licuarse, pero su temperatura de condensación es la más baja de cualquier sustancia conocida. El uso principal del helio lo constituye el gas inerte de protección en soldadura autógena. Su mayor potencial lo encontramos en aplicaciones a temperaturas muy bajas. El helio es el único refrigerante capaz de alcanzar temperaturas menores que 14 K (-434ºF). El principal valor de la temperatura ultrabaja está en el desarrollo del estado de superconductividad, en el cual hay prácticamente una resistencia cero al flujo de la electricidad.

- Argón
Elemento químico con símbolo Ar, número atómico 15 y peso atómico 39.948. El argón es el tercer miembro del grupo 0 en la tabla periódica. Los elementos gaseosos de este grupo se llaman gases nobles, inertes o raros, aunque en realidad el argón no es raro. La atmósfera de la Tierra es la única fuente de argón; sin embargo, se encuentran trazas de este gas en minerales y meteoritos.
El argón es incoloro, inodoro e insípido. En condiciones normales es un gas pero puede licuarse y solidificarse con facilidad. El argón no forma compuestos químicos en el sentido normal de la palabra, aunque forma algunos compuestos clatratos débilmente enlazados con agua, hidroquinona y fenol. Las moléculas de argón gaseoso son monoatómicas.
El corte y soldadura de metales consume la mayor parte del argón. Los procesos metalúrgicos constituyen la aplicación de más rápido crecimiento.
- Argón + Helio

Diferencias entre el Argón y el Helio:
El helio, gas noble (inerte, de ahí el nombre de soldadura por gas inerte) es más usado en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado y menos profundo que el argón.
El argón, más utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se infiltra en la soldadura.
Una mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de soldadura con características intermedias entre los dos.
- Argón + Hidrógeno
En este producto, las propiedades del helio y del hidrógeno se refuerzan y se complementan para procurar ventajas extremadamente sensibles:
è Incrementos de la productividad.
è Disminución de los costes de achaflanado.
è Disminución de las deformaciones depués de soldar.
è Mejora del aspecto de la soldadura, mejora de la compacidad (mayor régimen térmico) debido a la presencia de hidrógeno.
è Mejora del entorno del soldador gracias a que con el hidrógeno se ataca eficazmente el ozono y los óxidos de nitrógeno.
è Aumenta la anchura y penetración del cordón de soldadura.

Nunca se debe utilizar para el soldeo de aceros al carbono, de baja aleación, ni para aceros inoxidables ferríticos, ya que en estos materiales el hidrógeno puede producir figuración.
- Argón + Nitrógeno
A veces, se añade nitrógeno al argón en el soldeo por plasma, soldeo TIG y en el soldeo MAG. Sin embargo, no es una adición muy común. Suele utilizarse casi exclusivamente en el soldeo del cobre y sus aleaciones.
Las ventajas de su adición son:
è Bajo coste
è Aumenta la penetración y anchura del cordón.
è Aumenta el aporte térmico.


4. APLICACIONES DEL PROCEDIMIENTO TIG:
Aplicaciones del procedimiento TIG
El proceso TIG se puede utilizar para el soldeo de todos los materiales, incluidos el aluminio y el magnesio y los materiales sensibles a la oxidación como el titanio, circonio y sus aleaciones.
Puesto que el proceso posee las virtudes necesarias para conseguir soldaduras de alta calidad y con una elevada pureza metalúrgicas, exentas de defectos y buen acabado superficial, es ideal para soldaduras de responsabilidad en la industria del petróleo, química, petroquímica, alimentación, generación de energía, nuclear y aeroespacial.
Como su tasa de deposición es baja, no resulta económico para soldar materiales con espesores mayores de 6-8mm. En estos casos el TIG se utiliza para efectuar la pasada de raíz, empleándose otros procesos de mayor productividad para el resto de las pasadas de relleno.
También se puede utilizar para realizar soldaduras por puntos y por costuras.

Ventajas y Limitaciones de la soldadura TIG:

Ventajas:
- Proceso adecuado para unir la mayoría de los metales.
- Arco estable y concentrado
- Aunque se trata de un proceso esencialmente manual, se ha automatizado para algunas fabricaciones en serie, como tubería de pequeño espesor o para la fijación de tubos a placas en intercambiadores de calor.
- No se producen proyecciones ( Al no existir transporte de metal en el arco )
- No se produce escoria
- Produce soldaduras lisas y regulares
- Se puede usar con o sin metal de aporte, en función de la aplicación
- Puede emplearse en todo tipo de uniones y posiciones
- Alta velocidad de soldeo en espesores por debajo de 3-4 mm.
- Se pueden conseguir soldaduras de gran calidad.
- Permite un control excelente de la penetración en la pasada de raíz.
- No requiere el empleo de fuente de energía excesivamente caras.
- Permite el control independiente de la fuente de energía y de metal de aportación.

Limitaciones:

- La tasa de deposición es menor que la que se puede conseguir con otros procesos de soldeo por arco (En el soldeo automático esta desventaja se puede solucionar con la técnica de alambre caliente).
- Su aplicación manual exige, en general, gran habilidad por parte del soldador.
- No resulta económico para espesores mayores a 10mm.
- En presencia de corrientes de aire puede resultar difícil conseguir una protección adecuada de la zona de soldadura.



5. ELECTRODOS:

Elección del Teugsteno:

Los más usados son los de 1.6 y de 2.4 mm. Para saber el teugsteno que hemos de usar, miraremos el espesor de la pieza.
Un teugsteno aguanta 100 veces su diámetro con corriente continua y polaridad directa.
Un teugsteno aguanta 10 veces su diámetro con corriente continua y polaridad inversa.
Un teugsteno aguanta 75-80 veces su diámetro con corriente alterna.

Tipos de Teugstenos:

è Puro: Para soldar todo, especialmente aleaciones ligeras. Su color distintivo es el verde. Fácilmente contaminable.
è Torio: Para soldar todo, excepto aleaciones ligeras. Su color es rojo o amarillo (Según la cantidad de Torio que tenga) [Rojo 2% y Amarillo 4%]. No se contamina fácilmente. Se usa con corriente continua, polaridad directa.
è Zirconio: Para todo, especialmente aleaciones. Su color es el marrón o el blanco (Según la cantidad de zirconio que tenga) [Marrón 0.2% y Blanco 0.1%]. No se contamina fácilmente.
è Lantanado: Para todo, especialmente aleaciones ligeras. Su color es gris y siempre lleva un 2% de celio. No se contamina fácilmente.

Los más usados son el torio y el lantanado porque son los que más relación calidad-precio tienen.

Designación de los Teugstenos:

Wolframio Puro: Temperatura de Fusión -> 3400ºC
Wolframio con Torio: Temperatura de Fusión -> 4000ºC
Wolframio con zirconio: Temperatura de Fusión -> 3800ºC


Numerología de las varillas de aportación:

è ER: Varilla – Hilo.
è 70: Carga Rotura Mínima.
è C: Compuesta (Tubular) [Si fuera S sería simple].


Material de aportación:

El metal de aportación en el soldeo TIG no es siempre necesario cuando se sueldan piezas delgadas (de menos de 3 mm de espesor) utilizando una preparación de bordes recta o con bordes levantados. Cuando es necesario emplear material de aportación, éste puede alimentarse manual o automáticamente.

Con la finalidad de obtener uniones sin defectos, es muy importante que el metal de aportación se mantenga libre de contaminaciones ya sea en forma de humedad, polvo o suciedad. Debe por tanto mantenerse en su paquete hasta el momento de ser utilizado. Durante el soldeo es importante que la parte caliente de la varilla esté siempre lo suficientemente cerca del baño de fusión como para que lo cubra el gas de protección.

Puesto que el TIG es un proceso que no produce escorias y que se realiza en una atmósfera inerte que no provoca reacciones en el baño, el material de aportación, cuando se utilice, deberá tener básicamente una composición química similar a la del material de base.

Normalmente, se presentan en formas de varillas de distintos diámetros: 1.1; 1.6; 2; 2.4; 3.2; 4 y 4.8 mm con una longitud de 900 mm.

Los insertos consumibles se utilizan para las pasadas de raíz realizadas desde un solo lado, donde se requiera alta calidad de la soldadura con el mínimo de reparaciones, así como cuando el soldeo se deba realizar en zonas de difícil accesibilidad. Son muy empleados en tubería para asegurar la penetración, aunque también se emplean en depósitos a presión y en estructuras.

El diseño de la unión deberá ser compatible con la forma del inserto para conseguir soldaduras de alta calidad.






Forma de afilar un Teugsteno:


* Características: La punta en el centro del electrodo. Bien
afilado, arco muy estable, calor puntual y buena penetración.

* Características: Sin afilar o mal afilado, arco errático,
baño muy ancho y poca penetración.

* Características: Muy puntiagudo, peligro de inclusiones del
tungsteno en el baño de fusión y mal afilado.
Contaminación rápida.

Para la soldadura del Aluminio, la punta del teugsteno deberá ser redondeada.

Fuentes de Alimentación:

La fuente de energía para el soldeo TIG debe presentar una característica descendente (de intensidad de constante), para que la corriente de soldeo se vea poco afectada por las variaciones en la longitud del arco.
La fuente de energía debe tener un rango de variación continua de intensidad y una intensidad mínima baja (5-8 A). Lo último es importante para la función “disminución progresiva de intensidad o control de pendiente”. Además la fuente de energía debe ser capaz de suministrar una intensidad tan alta como sea requerida por los espesores y el material que se va a soldar sabiendo que:

è Acero baja aleación: 30-40 A x milímetro de espesor.
è Aluminio: 45-50 A x milímetro de espesor.
è Cobre: 75-80 A x milímetro de espesor.
è Acero Inoxidable: 30-40 A x milímetro de espesor.


Relación Tensión – Intensidad:

è Intensidad Constante: Aunque separemos el electrodo un poco, la intensidad sigue prácticamente igual. Son buenas para electrodo revestido y TIG.

è Tensión Constante: Cuando separamos el electrodo, la intensidad fluctúa bastante. Si separas el electrodo, va a haber más intensidad. Son buenas para Mig-Mag y para hilo tubular.

Pinzas de Soldeo:

Tienen la misión de conducir la corriente y el gas de protección hasta la zona de soldeo. Pueden ser de refrigeración natural (por aire) o de refrigeración forzada (mediante circulación de agua).

Los primeros se emplean en el soldeo de espesores finos, que no requieren grandes intensidades, y los de refrigeración forzada se recomiendan para trabajos que exijan intensidades superiores a los 150-200 amperios. En estos casos la circulación de agua por el interior del portaelectrodos evita el sobrecalentamiento del mismo. A partir de 300 amperios en régimen discontinuo es necesario que también la boquilla esté refrigerada por agua.

El electrodo de volframio que transporta la corriente hasta la zona de soldeo se sujeta rígidamente mediante una pinza alojada en el cuerpo del portaelectrodos. Cada portaelectrodos dispone de un juego de pinzas, de distintos tamaños, que permiten la sujeción de electrodos de diferentes diámetros.

El gas de protección llega hasta la zona de soldeo a través de una tobera de material cerámico, sujeta en la cabeza del portaelectrodos. La tobera tiene la misión de dirigir y distribuir el gas protector sobre la zona de soldeo. A fin de acomodarse a distintas exigencias de consumo, cada portaelectrodo va equipado con un juego de toberas de diferentes diámetros.

Hay que tener en cuenta de que el electrodo de wolframio debe estar perfectamente centrado dentro de la tobera para que el chorro de gas inerte proteja bien el baño de fusión y, también, en caso de tobera de cobre, no se produzca el arco doble, esto es, que el arco salte primero entre el electrodo y la tobera y después continúe entre ésta y el metal base.