T-1-8-Rev 2

ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA-

TEMA 1.8

SOLDEO MIG/MAG Y

CON ALAMBRE TUBULAR

AAccttuuaalliizzaaddoo ppoorr:: MMaannuueell AArraacciill CCaaddeennaass

Abril 2005

Rev. 2


-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -1-Rev.2 Abril 05

NDICE

1.- INTRODUCCIN 1.1.- Ventajas del proceso 1.2.- Limitaciones del proceso

2.- TIPOS DE TRANSFERENCIA 2.1.-Transferencia por Arco Corto (GMAW-S) 2.2.-Transferencia por Arco Globular 2.3.-Transferencia por Arco Largo

2.3.1.- Intensidad de Transicin 2.4.-Transferencia por Arco Pulsado 2.5.-Transferencia con Elevada Densidad de Corriente

3.- INSTALACIN MIG (GMAW) 3.1- Soplete

3.1.1.- Sopletes para soldadura manual 3.1.2.- Sopletes para soldadura automtica

3.2.- Alimentador de alambre 3.3.- Control 3.4.- Fuentes de alimentacin

3.4.1.- Controles de Fuentes de Potencial Constante 3.4.2.- La longitud de alambre 3.4.3.-Caractersticas de una fuente de alimentacin de voltaje constante

3.4.3.1.-Pendiente 3.4.4.2.- Inductancia. 3.4.3.3.- Cambio de la distancia entre el soplete y el metal base 3.4.3.4.-Cambio de la velocidad de avance del alambre

3.5.- Suministro de gas con regulacin 3.6.- Suministro de agua

4.- VARIABLES DEL PROCESO. SELECCION 4.1.- Intensidad 4.2.- Polaridad 4.3.- Voltaje de arco (longitud de arco) 4.4.- Velocidad de soldadura 4.5.- Longitud de alambre o Extensin del electrodo 4.6.- Dimetro de electrodo 4.7.- Orientacin del alambre. 4.8.- Posicin de Soldadura.

5.- GASES DE PROTECCION 5.1.- Factores que afectan la eleccin del gas de proteccin adecuado. 5.2.- Argn, Helio y sus mezclas. (Tabla 4) 5.3.- Adiciones de Oxgeno y Dixido de Carbono al Helio y Argn. Transferencia con arco-largo

(Tabla 4) 5.4.- Adiciones de Oxgeno y Dixido de Carbono al Helio y Argn. Transferencia con arco corto.

(Tabla 4) 5.5.- Dixido de carbono 5.6.- Mezclas de argn/CO2/H2 y argn/Helio/CO2/Hidrgeno

6.- CONSUMIBLES

7.- ALAMBRES TUBULARES

7.1.-Soldadura con alambres tubular sin flux interior (Metal Cored)



7.2.- Soldadura con alambre tubular con flux interior (FCAW) 7.2.1.- Proceso 7.2.2.- Tipos de alambres 7.2.3.- Transferencia de metal 7.2.4.- Variables del proceso

8.- DISEO DE LA UNIN

9.- DESIGNACIN DE LOS ALAMBRES DE ACUERDO CON AWS. 9.1.- AWS A5.18 - Alambres macizos de acero al carbono 9.2.- AWS A5.18 Alambres tubulares Metal Cored de acero al carbono. 9.3.- AWS A5.20 - Alambres tubulares Flux Cored de acero al carbono. 9.4.- AWS A5.9 - Alambres macizos de acero inoxidable. 9.5.- AWS A5.22 Alambre tubulares (Flux Cored) de acero inoxidable 9.6.- AWS A5.10 Alambres de aluminio

10.- APLICACIONES Y PROBLEMAS TPICOS 10.1.- Ventajas e inconvenientes 10.2.- Metales que pueden ser soldados 10.3.- Espesores a soldar 10.4.- Posicin de soldadura

11.- DEFECTOS 11.1.- Introduccin 11.2.- Consecuencia de las imperfecciones en las soldaduras

12.- TCNICAS ESPECIALES

13.- RECOMENDACIONES SOBRE UTILIZACION DE GASES

14. EQUIPO DE PROTECCIN PASIVA

15.- CALCULO DE COSTOS


1.- INTRODUCCIN

La soldadura elctrica por arco metlico con proteccin de gas, proceso ms conocido por las siglas MIG MAG, es un proceso de soldadura en el cual el calor necesario para la soldadura es generado por un arco que se establece entre un electrodo consumible y el metal que se va a soldar. El electrodo es un alambre slido desnudo que se alimenta de forma continua automticamente, y se convierte en el metal depositado segn se consume. El electrodo, arco, metal fundido y zonas adyacentes del metal base quedan protegidas de la contaminacin de los gases atmosfricos mediante un flujo de gas que se aporta por la boquilla del soplete, concntricamente al electrodo (Figura 1).

El inicio del proceso hasta 1948. Cuando se ddensidad de corriente, pFue introducido para la denominacin MIG (Metala aplicacin del procesose utiliz CO2 como gPosteriormente fueron inetc. Por otra parte, se combinaciones, lo cual larco corto, utilizacin de

Este proceso puede trutilizacin con robot. Eliproceso todos los metale

El desarrollo de los alaa la utilizacin de este considera una variacin

-CURSO DE FORMACIN DE FIGURA 1

PROCESO MIG (GMAW)

MIG (Gas Metal Arc Welding) es 1920 pero no fue desarrollado comercialmente esarroll esta tcnica, se consider que era un proceso fundamentalmente de alta equeo dimetro del metal de aporte y utilizacin de gas inerte como proteccin. soldadura del aluminio y se utiliz inicialmente con Argn, gas inerte, de aqu la l Inert Gas). Desde entonces, se han realizado diversos desarrollos asociados con . Por una parte, el gas Argn pareci caro para la soldadura de aceros, por lo que as protector, denominndose entonces el proceso MAG (Metal Active Gas). troducindose otros gases como Helio y mezclas Ar-CO2, Ar-O2, Ar-CO2-O2, Ar-He, desarrollaron las caractersticas de los arcos para los diversos gases y sus

lev a operar con menores densidades de corriente, transferencia del metal con corriente pulsada, etc.

abajar en modo semiautomtico y automatico, siendo fcilmente adaptado para su giendo el consumible y gas de proteccin adecuados, pueden soldarse con este s y aleaciones utilizados comercialmente.

mbres tubulares, Metal Cored y Flux Cored ha permitido aportar ventajas frente proceso con alambre macizo. La soldadura con el alambre Metal Cored, se

del proceso MIG/MAG, para su utilizacin necesita gas de proteccin, permite una

INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -3-Rev.2 Abril 05



mayor velocidad de deposicin con una elevada eficiencia, no deja apenas escoria y el nivel de humos es similar a el de los alambres macizos. La soldadura con alambre Flux Cored se considera un proceso diferente del MIG/MAG (GMAW) que se denomina FCAW (Flux Cored Arc Welding) y que tiene como principales caractersticas, el contener en el interior del alambre un fundente (flux) con funciones similares al revestimiento del electrodo revestido, formar escoria, poder necesitar gas de proteccin adicional o ser autoprotegido, permitir una mayor velocidad de deposicin que con alambres Metal Cored pero con una eficiencia inferior y con una mayor cantidad de humos.

Es conveniente tener en cuenta que aunque se mencione MIG, cuando se utiliza un gas de proteccin activo, debe entenderse como MAG y que en este proceso, al electrodo a veces se le denomina, alambre o hilo y al soplete, pistola.

1.1.- Ventajas del proceso

Las aplicaciones de este proceso estn basadas en las siguientes ventajas:

1. Es el nico proceso con arco elctrico y electrodo consumible que puede soldar todos los metales y aleaciones que se utilizan comercialmente.

2. La soldadura puede hacer en todas las posiciones, una caracterstica que no tiene la soldadura con arco sumergido.

3. Las velocidades de deposicin son mucho ms elevadas que las obtenidas con el proceso con electrodo revestido.

4. En comparacin con el proceso de electrodo revestido, por utilizar una alimentacin continua del electrodo, se logran unas velocidades de soldadura y de deposicin mas elevadas, con incrementos de la productividad. Puede adaptarse fcilmente en la soldadura con automatismos y robot

5. Pueden realizarse soldaduras de una gran longitud sin paradas.

6. La limpieza que es necesario realizar despus de la soldadura es mnima debido a no producir una escoria.

1.2.- Limitaciones del proceso

Las limitaciones que restringen su utilizacin son:

1. El equipo es mas complejo que el del proceso de electrodo revestido.

2. Tiene ms dificultad que el proceso de electrodo revestido para acceder a uniones de dficil acceso ya que es necesario aproximar el soplete a la unin entre 10 y 20 mm. para asegurase que la soldadura esta protegida por el gas.

3. La soldadura debe protegerse del viento y de las corrientes de aire que pueden arrastrar el gas de proteccin. Esto limita la utilizacin del proceso a emplearse dentro de taller a no ser que se proteja adecuadamente la zona de soldadura.


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2.- TIPOS DE TRANSFERENCIA

La transferencia del metal desde el electrodo hasta la pieza puede realizarse bsicamente de dos formas. En primer lugar, pueden desprenderse gotas del electrodo y moverse a travs del arco hasta llegar a la pieza. En segundo, las gotas de metal tambin puede transferirse del electrodo a la pieza cuando el electrodo contacta con el metal fundido depositado por soldadura.

Los tipos de transferencia son:

1. Arco corto o cortocircuito 2. Globular 3. Arco largo o arco spray 4. Arco pulsado 5. Arco Largo de Elevada Densidad de Corriente (Arco rotacional y No rotacional).

El tipo de transferencia, con desprendimiento de gotas o por contacto y su tamao, estn determinadas por un cierto nmero de factores. Los que tienen un mayor grado de influencia son los siguientes:

1. Tipo y magnitud de la Intensidad de soldadura. 2. Dimetro y composicin del electrodo. 3. La longitud (extensin) del electrodo entre la punta de contacto y el arco. 4. Longitud de arco o voltaje. 5. La composicin del gas de proteccin.

La transferencia por vuelo de gotas desde el electrodo a la pieza puede ser por arco globular, arco largo, arco pulsado y arco largo de elevada intensidad. 2.1.-Transferencia por Arco Corto (GMAW-S)

Es una variacin del proceso en la que el electrodo se deposita durante los sucesivos cortocircuitos. La transferencia de metal tiene lugar cuando el electrodo entra en contacto con el metal base. En este tipo de transferencia la relacin entre la velocidad de fusin del electrodo y su velocidad de alimentacin dentro de la zona de soldadura hace que se alterne de modo intermitente el arco elctrico y el cortocircuito entre en electrodo y el metal base. (Figura 2).

FIGURA 2 Y 3

TRANSFERENCIA POR ARCO CO

El electrodo que es alimentado a una velocidad constante, quealambre toca el metal base, se produce el cortocircuito y duranDibujo 2), la intensidad comienza a fluir a travs del alambre y aDE SOLDADURA- Tema 1.8 -5-Rev.2 Abril 05

Con Arco Sin Arco

1 2

RTO

supera a la velocidad de fusin. Cuando el te este tiempo no hay arco (Figura 2 y 3; elevarse, producindose el calentamiento



del alambre hasta un estado plstico. En este momento, el alambre comienza a estrangularse debido a la fuerza pinch originado por la fuerza electromagntica. Dependiendo del nivel de intensidad y la fuerza pinch se forma la gota que se transfiere al bao de fusin, establecindose de nuevo el arco.(Figura 2 y 3; Dibujo 1)

La transferencia por arco corto se obtiene con bajos niveles de intensidad. En la Tabla 1 se muestran los rangos de Intensidad tpicos; como vemos el rango se extiende claramente por debajo de la Intensidad de transicin globular-arco largo mostrada en la Tabla 2. La transferencia de metal del electrodo a la pieza se produce nicamente durante el periodo en que estn en contacto, esto sucede entre 60 a 150 veces por segundo.

La secuencia mas detallada de la transferencia de metal y los correspondientes cambios en intensidad y voltaje se muestran en la Figura 4. Cuando el electrodo toca la pieza (A), la intensidad comienza a aumentar. Este aumento continuara si no se formara un arco, como se muestra en el punto (E). La velocidad de aumento de la intensidad debe ser lo bastante alta como para mantener fundida la punta del electrodo hasta que se transfiere el metal. La velocidad de aumento se controla ajustando la inductancia (puede verse ms adelante) de la fuente de alimentacin. Su efecto es retardar o acelerar la subida de la intensidad al intercalar ms o menos inductancia en el circuito de soldadura. Variando por tanto los tiempos de cortocircuito y de arco, se puede regular el calor aportado a la pieza y el tamao del bao fundido. El valor de la inductancia requerida depende tanto de la resistencia elctrica como de la temperatura de fusin del electrodo.

TABLA 1

MRGENES DE INTENSIDAD TPICOS EN SOLDADURA MAG CON TRANSFERENCIA POR ARCO CORTO DE ACEROS AL CARBONO Dimetro de Electrodo INTENSIDAD

(Amperios) Posicin plana Posicin vertical y techo Pulgadas Mm.

Mnimo Mximo Mnimo Mximo

0,030 0,8 50 150 50 125 0,035 0,9 75 175 75 150 0,045 1,2 100 225 100 175

A continuacin el extremo del alambre se funde, formando un pequeo glbulo de metal lquido que se mueve hacia la pieza, tomando la forma mostrada en (H). Cuando el metal entra en contacto con la pieza se forma un cortocircuito. En este momento, la transferencia se realiza por gravedad y tensin superficial, y el arco est extinguido (A,B y C). Finalmente, el puente de metal fundido se rompe por el efecto de la fuerza pinch originado por la fuerza electromagntica. La fuerza pinch est controlada por la fuente de alimentacin. En ese momento se rompe el contacto elctrico y se reestablece el arco (E), con lo que se cierra el ciclo.


-CURSO D

Este mpara:

1. Lapr

2. So

La solhay que requerida

Resum

-

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-

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-

- E FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -7-Rev.2 Abril 05

FIGURA 4

Tiempo

Arco

Extin

cin

Corto

Volta

jeIn

tens

idad

Inic

io

ESQUEMA DE LA TRANSFERENCIA POR ARCO CORTO

odo de transferencia se emplea en un gran nmero de aplicaciones, y est especialmente indicado

soldadura de espesores delgados dado que su aporte trmico es bajo, y para puentear eparaciones con huelgos excesivos.

ldadura en todas las posiciones.

dadura de espesores gruesos, se emplea con menos frecuencia, con este tipo de transferencia, y tener precaucin para seleccionar los parmetros y la tcnica apropiada para asegurar la fusin .

en de caractersticas:

Bajos voltajes e intensidades.

Dimetros de alambre pequeos.

Input trmico pequeo.

Pequeo bao de fusin.

Soldadura de espesores delgados y con preparaciones con separaciones amplias.

Soldadura en todas las posiciones.

Soldadura de preparaciones con separaciones amplias.

Pequeos valores de deposicin de alambre.

Pocas deformaciones.



Para ajustar un arco corto, debe procederse al ajuste de la velocidad de alimentacin de alambre, de acuerdo con la penetracin necesaria, el ajuste fino del voltaje debe hacerse de modo que el sonido sea suave y regular y la longitud de alambre debe controlarse con cuidado ya que afecta considerablemente a la intensidad. Con un alambre de 0,9 mm, 80-90 A y 15-16 V, la longitud de alambre debe ser alrededor de 10 mm. Con un alambre de 1,2 mm, 225-235 A y 20-22 V, la longitud de alambre debe ser alrededor de 15 -18 mm. Si el arco es inestable, el motivo fundamental es que la longitud de alambre es demasiado larga o el voltaje es demasiado elevado. Las proyecciones se pueden mantener bajas, seleccionando un gas apropiado.

Si el equipo lo permite, en la transferencia por arco corto, hay dos variables, la pendiente y la inductancia, (que pueden verse mas adelante) que pueden ayudar. La pendiente, que es ajustable en algunos equipos bien sea externamente o con conexiones internas. La Figura 28 muestra que la curva con ms pendiente, limitar la mxima intensidad que el equipo puede suministrar. Esto es una ayuda cuando se suelda con arco corto a bajas intensidades y sobre espesores delgados. Si la mayora de los trabajos se realizan con arco corto, entonces seria aconsejable, si el equipo dispone de ello, cambiar la conexin interna a la pendiente apropiada.

Un equipo con control de inductancia es mas fcil para usar con arco corto. Como se muestra en la Figura 34, aadiendo inductancia baja la velocidad a la que se eleva la intensidad. Con este control de la inductancia, despus de que la velocidad de alimentacin de alambre y el voltaje estn ajustados, la inductancia debe incrementarse hasta el punto donde el metal comienza a transferirse suavemente. Incrementando la inductancia, la intensidad se eleva a una velocidad inferior y est a un nivel mas bajo, cuando el ciclo comienza otra vez, que si no hubiera inductancia en el circuito. Limitando la intensidad de corto, se reduce una transferencia de metal dura y explosiva. La mayora de la soldadura con arco corto, se realiza con alambre de 0,8; 1,0: o 1,2 mm de dimetro. Dimetros ms elevados, necesitan una intensidad demasiado elevada para la mayora de las aplicaciones.

Los gases y mezclas con los que se puede soldar con arco corto van desde el Ar-8%CO2 pasando por el Ar-25%CO2 hasta el CO2 y las mezclas Ar-CO2-O2. Para bajas intensidades el CO2 es algunas veces una buena opcin, el arco es mas caliente que con una mezcla de argn y a bajos niveles de intensidad, no hay muchas proyecciones. Para incrementar las velocidades de deposicin y las velocidades de soldadura, las mezclas Ar-25%CO2 , Ar-15%CO2 o un Ar-8%CO2 usualmente darn mejores resultados y con menos proyecciones. Reduciendo la cantidad de CO2 el bao se hace menos fluido y mas fcil de controlar. La posibilidad de traspasar tambin se reduce. Sobre espesores delgados, los gases con ms bajos contenidos de CO2 trabajan mejor, disminuyendo la posibilidad de traspasar y permitiendo intensidades y velocidades de soldadura mas elevadas. Para la soldadura de metales aleados como el acero inoxidable, se aade a veces helio para incrementar el input trmico a bajas velocidades de deposicin.

2.2.-Transferencia por Arco Globular

La transferencia globular se caracteriza por la formacin de una gota relativamente grande de metal fundido en el extremo del electrodo (Figuras 5,6,7). Esta gota se va formando y sosteniendo por la tensin superficial. El arco esta saltando continuamente entre la parte de la gota que esta ms prxima al metal, donde solo es necesario un voltaje mnimo para sustentar el arco (Figura 7). Cuando la fuerza de gravedad supera a la fuerza de tensin superficial, la gota cae, golpea en el metal base, salpicando y producindose las salpicaduras que salen del bao y caen al metal base. A diferencia de la transferencia con arco corto, hay arco elctrico la mayor parte del tiempo.


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FIGURAS

TRANSFERENCIA PO

Este modo de transferencia tiene lugar cuando el acorto. Adems de arco corto este es el nico tipo de tel CO2 como gas de proteccin. Con el CO2 la transfedel arco.

Cuando se est empleando una mezcla de argnglobular se obtiene cuando el voltaje o la intensidad es

La transferencia globular se caracteriza por dar lugms grande que el dimetro del alambre.

La transferencia globular no es usualmente empleade transferencia que produce ms salpicaduras. Depeel ajuste del equipo de soldadura, la transferencia gsoldado de salpicaduras. Debido a la falta de eficienco de tamao de cordn inferiores a los obtenidos calimentacin de alambre.

2.3.-Transferencia por Arco Largo

En la transferencia por arco largo, el extremo del aladimetro de alambre, y su transferencia se realiza dede una corriente axial de gotas finas, de cientos pocontinuacin de otra, pero no estn interconectadas. ACIONALES DE SOLDADURA-

Alambre

5, 6 Y 7

R ARCO GLOBULAR

juste de voltaje y de intensidad exransferencia que puede obtenersrencia de las gotas no se dirigen

como Ar-CO2-O2, AR-CO2, o Ar-tn por debajo del rango del arco

ar a un gran tamao de gota del o

da debido a la baja eficiencia dendiendo del rango de intensidad,lobular puede producir hasta un

ia del proceso, se obtienen velocon arco corto o largo con simila

mbre se afila, las gotas son igualsde el extremo del alambre al bar segundo (Figuras 8 y 9). Las Tema 1.8 -9-Rev.2 Abril 05

Gota fundida

Arco

Metal Base

ceden a los del arco e cuando se emplea axialmente a travs

O2, la transferencia largo.

rden de 2 a 4 veces

l proceso. Es el tipo gas de proteccin y 10-15 % del metal idades de soldadura res velocidades de

es o menores que el o fundido en forma gotas saltan una a


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FIGURAS 8 Y 9

TRANSFERENCIA POR ARCO

Debido al afilado del extremo del alambre, la densidad demuy elevados. Esto hace que las gotas sean ms pequeasaceleradas por el campo magntico en vez de transferirse pabsorbidas dentro del bao de fusin en vez de salpicar.

La transferencia por arco largo, donde realmente tiene vhorizontal y en cornisa. Todos los aceros (al carbono e inopueden soldarse con arco largo.

Resumen de caractersticas:

- Input trmico elevado.

- Grandes baos de fusin.

- Soldadura de espesores gruesos.

- Soldadura en horizontal.

- Mayor distorsin.

- Menos salpicaduras.

- Elevados valores de deposicin de alambre.

Los gases empleados para arco largo tienen un contenidoempleados para arco corto. La mayora contienen 85-90 % dcomponentes, CO2 y O2, y en algunas ocasiones, pueden cincrementar la energa del arco, y de hidrgeno (aceros inoxid

La transferencia por arco largo es un proceso limpio y de eledimetros de alambre. Para la mayora de las aplicaciones enES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -10-Rev.2 Abril 05

LARGO

corriente (amps/mm2) y la fuerza Pinch son que el dimetro de alambre. Las gotas son or gravedad como en el arco globular y son

entajas es en espesores gruesos y posicin xidables) y la mayora de los otros metales,

inferior de gases activos (CO2 y O2) que los e argn, siendo normalmente el resto de los ontener pequeas cantidades de helio, para ables austenticos).

vada eficiencia. Se pueden emplear todos los el rango de intensidades de 175 a 500 amps,



son adecuados los alambres desde 0,9 a 1,6 mm. de dimetro. Cuando el equipo est ajustado correctamente, no hay apenas salpicaduras y el 97-98 % del alambre de soldadura es depositado en el bao de fusin.

TABLA 2

INTENSIDADES DE TRANSICIN DE ARCO GLOBULAR A ARCO LARGO

Dimetro alambre Tipo de alambre Pulgadas mm.

Gas de proteccin Intensidad mnima para Arco Largo(A.)

Acero al carbono (ER70S-3 o ER70S-6)

0.023 0.030 0.035 0.045 0.062 0.035 0.045 0.062 0.035 0.045 0.062 0.035 0.045 0.062 0.035 0.045 0.062

0,4 0,8 0,9 1,2 1,6 0,9 1,2 1,6 0,9 1,2 1,6 0,9 1,2 1,6 0,9 1,2 1,6

98% Argon / 2% O2 98% Argon / 2% O298% Argon / 2% O298% Argon / 2% O2 98% Argon / 2% O2 95% Argon / 5% O2 95% Argon / 5% O2 95% Argon / 5% O2 92% Argon / 8% O2 92% Argon / 8% O2 92% Argon / 8% O2 85% Argon / 15% O2 85% Argon / 15% O2 85% Argon / 15% O2 80% Argon / 20% O2 80% Argon / 20% O2 80% Argon / 20% O2

135 150 165 220 275 155 200 265 175 225 290 180 240 295 195 255 345

Acero inoxidable austentico

0.035 0.045 0.062 0.035 0.045 0.062 0.035 0.045 0.062

0,9 1,2 1,6 0,9 1,2 1,6 0,9 1,2 1,6

99% Argon / 1% O299% Argon / 1% O2 99% Argon / 1% O2 Argon / Helio / CO2 Argon / Helio / CO2 Argon/Helio/CO2 Argon / Hidrogeno / CO2 Argon / Hidrogeno / CO2 Argon / Hidrogeno / CO2

150 195 265 160 205 280 145 185 255

Aluminio 0.030 0.047 0.062

0,8 1,2 1,6

Argon Argon Argon

95 135 180

Cobre 0.035 0.045 0.062

0,9 1,2 1,6

Argon Argon Argon

180 210 310

Bronce al silicio 0.035 0.045 0.062

0,9 1,2 1,6

Argon Argon Argon

165 205 270

2.3.1.- Intensidad de Transicin

Con una gas de proteccin con al menos 15-20 % de CO2 (dependiendo del equipo) y unas adecuados parmetros de soldadura, el tipo de transferencia puede cambiarse de globular a arco largo. Esto sucede siempre que se supere unos valores de intensidad y voltaje mnimos que dependen del gas del dimetro y composicin qumica del alambre. A esta intensidad mnima se la llama Intensidad crtica o de Transicin


de arco globular a arco largo (Tabla 2). Para acero al carbono e inoxidable, el rango de voltajes oscila entre 24 V, para los dimetros pequeos con Ar-O2 y hasta 30 V para mezclas con helio. Para comenzar el ajuste, se puede empezar con 26-27 V. En las Figuras 10 y 11 puede observarse los rangos para soldadura con arco largo para los gases Ar-5%O2 y Ar-8%CO2.

FIGURA 10

RANGOS DE TRANSFERENCIA POR ARCO LARGO PARA LA MEZCLA AR-5%O2 Y CON ALAMBRES DE 1,0 Y 1,2 MM DE DIMETRO.

RANGOS DE TRANSFEREN

-CURSO DE FORMACIN DE FIGURA 11

CIA POR ARCO LARGO PARA LA MEZCLA AR-8%CO2 Y CON LOS ALAMBRES DE 1,0 Y 1,2 MM. DE DIMETRO

INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -12-Rev.2 Abril 05


2.4.-Transferencia por Arco Pulsado

La transferencia por arco pulsado (Figura 12) se realiza mediante arco largo, pero que se produce en pulsos a intervalos regularmente espaciados en lugar de suceder al azar, como ocurre en la transferencia por arco largo.

FIGURA 12

TRANSFERENCIA CON ARCO PULSADO

En la Figura 13 puede observarse un grfico de onda cuadrada de Intensidad Tiempo. La intensidad superior se llama intensidad pico y la intensidad baja de la onda cuadrada se llama intensidad base o fondo. Esta intensidad, normalmente 20- 40 A, sirve para mantener el arco y precalentar el electrodo que va avanzando continuamente. Cuando la intensidad se eleva a la intensidad pico, se transfiere una gota en arco largo.

FIGURA 13

GRFICO DE LA ONDA INTENSIDAD TIEMPO DE TRANSFERENCIA POR ARCO PULSADO




El resultado neto es producir una transferencia que combina el bajo input trmico asociado con la transferencia por Arco Corto, con la limpieza, sin salpicaduras, y buena penetracin asociada a la transferencia por Arco Largo. Esto permitir soldar secciones inferiores a 3 mm sin proyecciones, obtener menores deformaciones, y soldar en todas la posiciones.

Como se produce una intensidad pico elevada, se pueden utilizar grandes dimetros con bajas velocidades de deposicin. l dimetro de 1,2 mm se podr utilizar en vez de 0,8 o 1,0 mm, con lo que se pueden reducir costos y tambin reducir los problemas de alimentacin de alambre asociados a los pequeos dimetros de alambre.

Los equipos inverter pulsados, con una mayor velocidad de subida de la intensidad, pueden reducir la cantidad de humos asociada con la soldadura MIG con elevada intensidad. Parte de los humos estn originados por el sobrecalentamiento del alambre. La rpida subida de la intensidad, reduce el sobrecalentamiento y reduce la velocidad de generacin de humos.

TABLA 3

RANGOS DE INTENSIDAD TPICOS EN SOLDADURA MIG CON ARCO PULSADO

INTENSIDAD, Amperios Dimetro de Electrodo Aluminio 4043 Acero Inoxidable Magnesio AZ61A

Pulgadas mm. (1) AISI 308 (2) (1) 0,030 0,8 48 80 55 - 130 --------- 0,040 1,0 ------- --------- 65 100 0,045 1,14 ------- 90 - 180 --------- 3/64 1,2 75 130 --------- 75 100 1/16 1,6 90 250 110 - 250 100 250 3/32 2,4 150 300 -------- 225 375

(1) Con gas Argn (2) Con 98% Argn - 2% Oxgeno

2.5.-Transferencia con Elevada Densidad de Corriente

Este tipo de transferencia exige el empleo conjunto de una determinada combinacin de alimentacin de alambre, una longitud de alambre (stick out) y un gas de proteccin.

Las velocidades de deposicin que se encuentran con este tipo de transferencia son del orden de 5 a 12 Kg por hora, mientras que con arco largo esta entre 3 y 5 kg por hora. Las caractersticas de la transferencia de elevada densidad de corriente, esta dividida entre transferencia por arco largo rotacional y no rotacional.

Utilizando la combinacin de un alambre macizo, un alimentador que permita elevada velocidad de alimentacin (superior a 20 metros/minuto), una gran longitud de alambre y una mezcla de gases adecuados, puede obtenerse una transferencia con arco largo rotacional. La elevada longitud de alambre crea una resistencia elevada que produce el calentamiento del alambre que llega a fundir su extremo final. El paso de la intensidad a travs del alambre genera un campo magntico y unas fuerzas que hacen que el extremo del alambre fundido comience a rotar de forma helicoidal. (Figura 14)


TRAN

El gas de proteccinextremo del alambre fuCO2, un dimetro de asuperior a 20 m/min.

La transferencia no rtambin se consigue uconductividad trmica ddesprendimiento de gogases con contenidostransferencia rotacionapareciendo similar al aarco largo rotacional. Dprofundidad de la pene

-CURSO DE FORMACIN D

FIGURA 14

SFERENCIA CON ELEVADA DENSIDAD DE CORRIENTE. ARCO LARGO ROTACIONAL

afecta a la intensidad de transicin rotacional por cambiar la tensin superficial del ndido. Para alcanzar esta transferencia hay que utilizar, una mezcla de Ar-O2 y Ar-lambre de 1,0 a 1,2 mm de dimetro y una velocidad de alimentacin de alambre

otacional se produce cuando el extremo del alambre fundido no rota. De este modo na velocidad de 5 a 12 kg por hora. No existe rotacin cuando se incrementa la el gas y la tensin superficial del extremo fundido del electrodo. La velocidad de tas a travs del arco desciende pero su volumen se incrementa. Las mezclas de importantes de CO2 o helio elevaran la intensidad de transicin para obtener l y suprime la tendencia del arco a rotar. Entonces el arco se alarga y difunde rco largo convencional. El arco es axial y mas estrecho que en la transferencia con ebido a que tiene el calor mas concentrado, tendr para la misma intensidad, una

tracin mayor que con transferencia por arco largo rotacional.

E INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -15-Rev.2 Abril 05



3.- INSTALACIN MIG (GMAW)

El proceso MIG (GMAW), puede utilizarse de forma semiautomtica y automtica. Una instalacin estar

Caudalmetro

Gas deProteccin

FIGURAS 15, 16 Y 17

DIAGRAMA DE INSTALACIN PARA SOLDADURA MIG. FOTO DE UNA INSTALACIN CON ALIMENTADOR INDEPENDIENTE Y FOTO DE UNA INSTALACIN COMPACTA.

formada por:

1. Soplete. Sin refrigerar o refrgerado por agua

2. Alimentador de alambre

3. Control

4. Fuente de Alimentacin o Grupo de Energa

5. Suministro de gas con regulacin

6. Alambre consumible

7. Cables y mangueras de conexin

8 Circuito de refrigeracin de agua

3.1- Soplete

Los sopletes para soldadura MIG son considerablemente ms complejos que los empleados para la soldadura con electrodo revestido. En primer lugar es necesario que el alambre se mueva a travs del soplete a una velocidad predeterminada y en segundo, el soplete debe ser diseado para transmitir la intensidad al electrodo y dirigir el gas de proteccin. El mtodo de refrigeracin, con agua o aire (slo con el



gas de proteccin), y la localizacin de los controles de alimentacin del electrodo y gases de proteccin, aaden complejidad al diseo de los sopletes.

La longitud de la manguera del soplete debe ser lo ms corta posible y tambin debe evitarse que se formen bucles para facilitar el arrastre. Por lo general la longitud es de 3-5 m para alambre de acero y de 2-3 m para aluminio.

Se comercializan de diferentes tipos, para soldadura manual y automtica, para elevadas intensidades refrigerados por agua y ligeros sin refrigeracin.

3.1.1.- Sopletes para soldadura manual

Son los que se utilizan para la denominada soldadura semiautomtica. Pueden tener refrigeracin por aire (slo con el gas de proteccin) o por agua. Los elementos esenciales de un soplete se muestran en las Figuras 18,19 y 20. Los elementos ms importantes de este tipo de soplete son: Boquilla de gas, punta de contacto, conducto de alimentacin o guia, cable de energa, mangueras de gas y agua e interruptor.

- Boquilla de gas. La boquilla dirige el flujo de gas de proteccin hacia la zona de soldadura. Es normalmente de cobre o cobre berilio y tiene un dimetro interior que oscila entre 10 y 20 mm, dependiendo del tamao del soplete. Un caudal adecuado es importante para la proteccin del metal soldado de la contaminacin atmosfrica. Debe seleccionarse la boquilla adecuada para cada aplicacin, las boquillas de dimetros mayores deben utilizarse para elevadas intensidades y grandes baos de fusin y las de menor dimetro para intensidades bajas y arco corto. Para soldadura por puntos las boquillas estn diseadas de modo que permitan la salida del gas cuando esta presionadas contra el metal base.

- Punta de contacto. Es uno de los elementos ms econmicos de una instalacin MIG y sin embargo, utilizar la adecuada y sustituirla cuando est gastada es de gran importancia para evitar problemas con la alimentacin del alambre y de contacto elctrico. Es de cobre o aleaciones de cobre, transfiere la intensidad de soldadura al alambre y dirige este hacia el metal base. La punta de contacto est conectada elctricamente al grupo por el cable de energa. La parte interior de la punta de contacto debe tener una superficie lisa para que el alambre de soldadura pase fcilmente y haga buen contacto elctrico. Generalmente el orificio por donde pasa el alambre debe ser entre 0,1-0,2 mm de dimetro superior al del alambre. La prctica de utilizar una punta de contacto de dimetro superior para evitar problemas de alimentacin es un recurso que solo sirve para enmascarar otros problemas ms graves del circuito de alimentacin y que a lo largo del tiempo disminuyen el rendimiento de la instalacin. La punta de contacto debe estar firmemente sujeta al soplete y centrada en la boquilla de gas. Para transferencia por arco corto, la punta de contacto debe sobresalir de la boquilla de gas unos 2 mm, mientras que para arco largo debe estar retrada 2 mm. Durante la soldadura debe comprobarse peridicamente si el orificio se ha agrandado por el desgaste con el alambre o si alguna salpicadura evita que el alambre salga correctamente. En algunas aplicaciones, el tubo de contacto est doblado ( Figura 20c) con la intencin de garantizar la existencia de contacto elctrico con el alambre en movimiento. Cuando el soplete es de cuello curvo ya se asegura el contacto sin necesidad de usar puntas de contacto doblados. Este tipo de soplete es el preferido generalmente para soldar en todas las posiciones.

- Conducto de alimentacin o gua. Debe ser del material y el dimetro apropiado. Se recomienda de acero cuando se va a utilizar con alambre duros como el acero al carbono, inoxidable y cobre y de Nylon si se va a utilizar con alambre blandos como aluminio o magnesio. Cuando la gua es de Nylon se



debe tener un cuidado especial cuando se introduce el alambre para evitar que dae el Nylon, para ello es aconsejable limar su punta. La gua debe ser revisada peridicamente para comprobar que esta limpia y en buenas condiciones para facilitar el paso del alambre.

- El cable y las mangueras llevan respectivamente la energa, el gas y el agua de refrigeracin de la fuente de suministro al soplete.

- Interruptor. Suele tener forma de gatillo en los sopletes de alimentacin manual. Acta para comenzar o detener la alimentacin de alambre. Puede ser de 2 o 4 tiempos dependiendo, si se van a realizar soldaduras de pequea o una gran longitud. Permite al soldador decidir si presiona de modo continuo el interruptor durante la soldadura, liberando el interruptor al terminar la soldadura (2 tiempos) o presiona y suelta en el inicio de la soldadura y presiona y suelta para terminar.

Los sopletes refrigerados por agua son similares a los no refrigerados, incorporando los conductos que permitan la circulacin del agua hasta la boquilla. La refrigeracin con agua hace que se produzca una menor adherencia de salpicaduras a la boquilla. La Figura 20b muestra los componentes esenciales de un soplete refrigerado por agua.

La seleccin entre refrigeracin por agua o por aire se debe basar en el tipo de gas de proteccin, intensidad y voltaje de soldadura, diseo de las uniones a soldar y prctica existente en el taller. Para intensidades de soldadura equivalentes, los sopletes refrigerados por agua funcionan a temperaturas considerablemente inferiores.

Cuando se utiliza CO2 como gas de proteccin, se calienta menos el soplete que cuando se utilizan mezclas de argn con otros gases. Sin embargo, el tipo de unin tiene ms influencia en la cantidad de calor transferido al soplete que el tipo de gas de proteccin empleado. En la soldadura de uniones en esquina o en T el soplete se calienta ms que en las uniones a tope o de solape, en las cuales el calor se distribuye en varias direcciones.

Los sopletes refrigerados por aire (solo con gas de proteccin), son ms pesadas que los refrigerados por agua a igualdad de capacidad de disipacin de calor Los sopletes refrigerados por aire pueden soldar con intensidades de hasta 500 A. como mximo aunque los 250 o 300 A. es un lmite ms realista. Los sopletes refrigerados por agua se emplean para intensidades entre 200 y 750 A. Sin embargo, el llegar al lmite superior en estos soplete manuales, depender ms bien de si el soldador es capaz de tolerar el calor desprendido por radiacin del arco y del cordn depositado.

Los sopletes vistos anteriormente pueden incorporar diversas modificaciones en funcin del fabricante o de la utilizacin a la que se le destina. Cuando se utiliza un soplete de gran longitud o se utilizan alambres blandos como el aluminio o de pequeos dimetros, que puedan presentar problemas para su alimentacin, se utilizan sopletes tipo Push-Pull. Estos sopletes, llevan unos rodillos, que estn sincronizados con los del alimentador y hacen las funciones de empujar (push) el alambre y tirar (pull) de l.

Otros tipos de sopletes llevan una bobina de 0,5 a 1 kg para aplicaciones donde el arrastre es crtico (aluminio) o un sistema de aspiracin de humos. (Figura 18)


-CURSO DE

Soplete estndar sin refrigerar Soplete estndar refrigerado por agua

Soplete recto para soldaduraautomtica refrigerado por agua Soplete con aspiracin de humos

Soplete con control a distancia Soplete Push Pull Soplete con bobina

FIGURA 18

DIFERENTES TIPOS DE SOPLETES MIG FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -19-Rev.2 Abril 05

Puntas de contacto

Conducto

Portapuntas

Cuellos

Boquillacilndrica

Boquillacnica

Difusor Gatillo

Conector

FIGURA 19

ACCESORIOS DE SOPLETES MIG



c

a

b

FIGURA 20

DETALLE DE DIFERENTES TIPOS DE SOPLETES MIG


3.1.2.- Sopletes para soldadura automtica

En este caso, el soplete est sujeto y guiado por medios mecnicos. Pueden estar igualmente refrigerados por aire o por agua. Los componentes principales son generalmente los mismos ya vistos para los sopletes manuales (soldadura semiautomtica). En las Figuras 18 y 20 pueden verse el aspecto y la seccin de un soplete para soldadura automtica y de las boquillas de soldadura con puntas de contacto rectas y dobladas. En algunos modelos de sopletes se hace llegar el gas de proteccin al arco a travs de conductos externos, en lugar de conductos internos concntricos con el alambre.

3.2.- Alimentador de alambre

Es el dispositivo que hace que el alambre pase por la punta de contacto del soplete para fundirse en el arco. Tiene una gran importancia, ya que la calidad y el aspecto de las soldaduras dependen de que el alambre llegue al tubo de contacto con una curvatura pequea, perfectamente regular, y con una velocidad lo ms constante posible. Para ello, la alimentacin del alambre ha de ser constante y sin deslizamientos en los rodillos. Tambin es importante que pueda pararse de forma instantnea.

FIGURA 21

ALIMENTADORES CON Y SIN PROTEC

La mayora de los alimentadores son de velocidad constande que comience la soldadura y se utilizan con fuentes de alimconstante). La alimentacin comienza o finaliza actuando sobr

Los sistemas de velocidad variable son adaptables nicaracterstica descendente (de intensidad constante) debidovoltaje del arco para aumentar o disminuir la velocidad de amenos que los de alimentacin de velocidad constante.

-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALTOR DE BOBINA

te, es decir, la velocidad es establecida antes entacin de caracterstica plana (de potencial

e el interruptor situado en el soplete.

camente a las fuentes de alimentacin de a que dependen de las desviaciones en el limentacin del alambre y por tanto se usan

ES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -21-Rev.2 Abril 05


Cuando se utiliza una fuente de alimentacin de caracterstica descendente (de intensidad constante) es necesario utilizar un control automtico de voltaje. Este control detectar los cambios en voltaje del arco y ajustar la velocidad de alimentacin de alambre para mantener la longitud del arco constante. Esta combinacin de alimentador de alambre de velocidad variable y fuente de alimentacin de caracterstica descendente (Intensidad constante) se limita a los dimetros mas elevados. (superiores a 1,6 mm), donde las velocidades de alimentacin son ms bajas. A elevadas velocidades de alimentacin de alambre, los ajustes de velocidad del motor no pueden hacerse suficientemente rpidos para mantener la estabilidad del arco.

Los sistemas de alimentacin pueden ser de varios tipos: de arrastre, de empuje o combinados de arrastre-empuje. El tipo depende fundamentalmente del tamao y composicin del alambre usado y, a veces, de la distancia entre la bobina de alambre y el soplete.

La mayora de los sistemas son de empuje, en los que el alambre es estirado desde un carrete por medio de unos rodillos y es empujado a travs del conducto de alimentacin del soplete. Normalmente es necesario un sistema de frenado para la bobina, para evitar su giro incontrolado. En la Figura 21 pueden verse dos de los alimentadores tpicos. Con y sin protector de bobina y con 2 o 4 rodillos. Para aplicaciones crticas o en las instalaciones donde se requiera tener una mayor garanta en el arrastre se utilizan 4 rodillos.

El tipo de rodillos generalmente ut

- Para alambres macizos durosV para los rodillos inferiores utilizarlos con alambres macizalimentacin o en la punta de

- Para los alambres macizos bpara ambos rodillos, inferiores

- Para los alambres tubulares, mximo empuje con la presin

-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROSFIGURA 22

ARRASTRE DE 4 RODILLOS

ilizado es (Figura 23):

, como aceros al carbono e inoxidables, con la ranura gua en forma de y planos los superiores. Este tipo de rodillos no se recomienda para os blandos, ya que se laminaran y daran problemas en el conducto de contacto.

landos, como aluminio y magnesio, con la ranura gua en forma de U y superiores.

se utilizan rodillos con ranura gua en U y con estras, para transmitir el mnima.

EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -22-Rev.2 Abril 05


-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES

Alambres duros

Acero carbono, inoxidable

Rodillo Inferior con guia en V

Rodillo superior plano

Alambres blandos

Aluminio

Rodillo Inferior con guia en U

Rodillo superior con gua en U

Alambres tubulares

Rodillo Inferior con estrias

FIGURA 23

DIFERENTES TIPOS DE RODILLOS

Cuando el alambre tiene un dimetro muy pequeo (inferior a 0,7 mm en acero y 1 mm en materiales blandos como el aluminio) puede ser difcil alimentar a las distancias requeridas mediante el sistema normal de empuje del alimentador, por lo que se recurre a otro sistema de alimentacin incorporado en el soplete de empujar y tirar. Este sistema se conoce tambin con el nombre ingls de push-pull. En alguno de los ltimos desarrollos de sopletes push pull tiene el sistema de rodillos llamado tipo planetario con la disposicin de los rodillos formando 90 (Figura 24). Con esta disposicin se busca principalmente un aumento de la superficie de contacto que facilite el arrastre de metales difciles como aluminio.

FIGURA 24

SISTEMA DE RODILLOS TIPO PLANE

Antes de los rodillos del alimentador, algunas unidades de alienderezar el alambre. Al devanarse ste, tiende a conservar unadesaparecer para reducir rozamientos que puedan producir dealambre y la punta de contacto. El enderezado del alambre se haobliga a adoptar una flecha inversa a la que pretende corregirDE SOLDADURA- Tema 1.8 -23-Rev.2 Abril 05

TARIO

mentacin llevan un juego de rodillos para cierta curvatura que es conveniente hacer sgastes en la gua de entrada, guia del ce por medio de un tren de rodillos que le

. Para ello, los rodillos van dispuestos de



forma que dos de ellos sirven de apoyo y el tercero transmite al hilo la presin adecuada mediante un resorte regulable.

3.3.- Control

La principal funcin del control es regular la velocidad de alimentacin de alambre. Incrementando la velocidad de alimentacin se incrementa la intensidad y disminuyndola se reduce la intensidad. El control regula el inicio y parada de la alimentacin de alambre a travs de la seal enviada desde el interruptor del soplete.

El control tambin regula normalmente el preflujo y posflujo de gas de proteccin.

Entre los opcionales que puede llevar el control para mejorar la calidad de soldadura son:

- Inicio suave. La velocidad de alimentacin de alambre es inicialmente mas lenta hasta que el arco se ceba, entonces sube hasta la requerida para la soldadura. Con esto se consigue un mejor inicio de soldadura.

- Final suave. Corta la alimentacin de alambre justamente antes de cortar la intensidad de soldadura. Su finalidad es evitar el crter final

- Sistema Touch-Star inicio tocando con el alambre. El alambre comienza a alimentarse cuando toca al metal base.

- Terminacin correcta del alambre. Para evitar que quede en el extremo final del alambre una gota excesivamente grande que interfiera en posterior inicio del arco. Esto es especialmente importante en soldadura automtica.

3.4.- Fuentes de alimentacin

La corriente alterna apenas se emplea en la soldadura MIG (GMAW). La fuente de alimentacin es bsicamente un transformador / rectificador que toma una corriente alterna de elevado voltaje (220 a 380 V) y baja intensidad (20 a 50 A) y la transforma en una corriente contnua de bajo voltaje (16-40 V) y elevada intensidad (80 a 500 A). En la mayora de las aplicaciones se emplea corriente continua y polaridad inversa (CCPI) (electrodo al positivo), si bien se usa ocasionalmente la polaridad directa (CCPD) cuando la penetracin tiene que ser mnima.

Se puede emplear dos tipos de fuentes de alimentacin, diferenciadas por sus curvas caractersticas Voltaje Intensidad: de voltaje descendente o intensidad constante y de voltaje constante. En el primer tipo, el voltaje cae cuando la intensidad aumenta. En el segundo, el voltaje permanece constante, o desciende ligeramente cuando la intensidad aumenta. La mayora de los equipos MIG (GMAW) son del tipo de voltaje constante. Mientras que las de electrodo revestidos (SMAW) o TIG (GTAW) son de voltaje descendente. 3.4.1.- Controles de Fuentes de Potencial Constante

Todos los equipos de potencial constante tienen al menos la posibilidad de seleccionar la intensidad y el voltaje. La intensidad se ajusta por medio de la velocidad de alimentacin del alambre y el voltaje se selecciona directamente en el equipo o en el control remoto. Incrementando la velocidad de alimentacin del alambre se incrementa proporcionalmente la intensidad de modo que sea suficiente para fundir el alambre y depositarlo en el bao de fusin. El voltaje ajusta la longitud del arco.


Algunos equipos tambin tienen la posibilidad de ajuste de la pendiente de la curva caracterstica y la inductancia.

La influencia de estos controles se podr estudiar en el apartado de caractersticas del equipo. La Figura 25 muestra un equipo estndar con la posibilidad de seleccionar el voltaje (longitud de arco), la velocidad de alimentacin de alambre (intensidad) y el tipo de pendiente de la curva caracterstica.

-CURSO DE FORMA

FIGURA 25 FUENTE DE ALIMENTACIN CON POSIBILIDAD DE AJUSTAR LA PENDIENTE

3.4.2.- La longitud de alambre

Es la distancia entre el extremo de la punta de contacto el extremo del alambre (Figura 26). Esta longitud de alambre es muy importante y puede afectar al precalentamiento del alambre y a determinar el nivel de intensidad

BoquillaCIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -25-Rev.2 Abril 05

FIGURA 26

Metal Base

Distancia de lapunta de contacto

al Metal Base

Punta de contacto

Longitud de arco

Longitud de alambre

LONGITUD DE ALAMBRE


En la soldadura MIG (GMAW) la intensidad se transfiere al alambre en la punta de contacto. La energa resultante de la intensidad de soldadura se consume en dos diferentes lugares dentro del circuito de soldadura (Figura 27):

1. Calentamiento por resistencia del alambre

2. Penetracin dentro del metal base.

FIGURA 27 DISTRIBUCIN DE LA INTENSIDAD DE SOLDADURA

Cuando la intensidad pasa a travs del alambre, este se calienta por la resistencia elctrica que ofrece, elevndose la temperatura y ayudando a hacer ms fcil la fusin del electrodo. Esta es la razn por la que la velocidad de deposicin se incremente cuando la longitud de alambre se eleva. Cuando la longitud de alambre se incrementa, la intensidad del arco disminuye, lo que ayuda a mantener la punta de contacto ms fra a elevadas velocidades de deposicin. Esto es una gran ayuda para controlar la penetracin ya que cuando intensidad se incrementa tambin lo hace la profundidad de penetracin. Utilizando un ajuste de longitud de alambre ligeramente ms larga, ms material de soldadura puede depositarse sin traspasar en chapas delgadas. Incrementando la longitud de alambre se hace ms duro y difcil el inicio del arco debido a que hay menos intensidad disponible para el arco elctrico por ser utilizada para el calentamiento por la resistencia elctrica de la longitud de alambre. Cuanto ms resistencia se intercala en el circuito de soldadura debido a la longitud de alambre, la pendiente del sistema tambin se incrementa. Esto tambin tiende a reducir la intensidad de cortocircuito.

La longitud de alambre tambin afecta al efecto de proteccin del gas. Cuando se incrementa, puede llegar a una longitud de alambre donde el gas de proteccin no puede hacer su efecto de proteger el bao de fusin.



3.4.3.-Caractersticas de una fuente de alimentacin de voltaje constante

3.4.3.1.-Pendiente

La caracterstica de un equipo estar determinada por los componentes utilizados en su diseo. En la Figura 28 puede observarse los diferentes tipos de curvas caractersticas . La mayora de los equipos que no tienen posibilidad de ajustar la pendiente llevan un preajuste de fbrica de 2 voltios/100 amperios (Figura 29). Esto corresponde con una curva caracterstica tipo plano. (VC- Plana)

FIGURA 28

CURVAS CARACTERSTICAS DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIN

Esto significa que por cada incremento de 100 Amperios el equipo producir 2 voltios menos con el mismo ajuste de voltaje. Una de las mximas pendientes utilizadas en una fuente de alimentacin de voltaje constante es la de 6 voltios/100 amperios. Esto corresponde con un tipo de pendiente con cada (VC- Con caida). Todava se pueden encontrar equipos con la posibilidad de ajustar la pendiente de modo continuo, otros tienen tomas externas o internas para cambiar las diferentes pendientes. Puede ser necesario incrementar la pendiente de un equipo si se quiere controlar la soldadura con arco corto a bajas intensidades, ya que se limita la intensidad de cortocircuito. Esto reduce la tendencia a una penetracin en exceso que traspasa en espesores delgados y disminuye las salpicaduras en los inicios del arco.



Intensidad (A)

Volta

je (V

)

VC -Caractersticaplana 2V/100AA

B

FIGURA 29

CURVA CARACTERSTICA CON PENDIENTE 2V/100 A

La Figura 29 muestra una fuente de alimentacin tpica de curva caracterstica VC de 2 V/100 A de pendiente. Seleccionadas unas condiciones de soldadura A de 27 V y 250 A, si durante la soldadura, la longitud de alambre se reduce, menos intensidad se emplear para precalentar el alambre y ms se emplear en el arco. Supongamos que la intensidad se incrementa en 50 A, el nuevo punto B tendr 26 V y 300 A. Estos nuevos parmetros de soldadura podran estar por debajo de las condiciones necesarias para transferencia por arco largo y por tanto producirse un incremento de las proyecciones.




La fuerzaPinch esproporcional ala intensidad alcuadrado P; I2

Intensidad

Fuerza Pinch

FIGURAS 30 Y 31

FUERZA PINCH

La pendiente tiene una funcin importante en la transferencia por arco corto, controla la intensidad de cortocircuito, que es la intensidad que fluye a travs del alambre cuando toca al metal base. En MIG (GMAW), la transferencia de las gotas est controlada por la fuerza pinch (Figura 30 y 31). Esta fuerza es de origen electromagntico y se produce cuando pasa una intensidad por un cable conductor.

Intensidades decortocircuito

Intensidad (A)

Vol

taje

(V)

Curva A

Curva B

Igualesparmetros desoldadura paralas dos curvas

FIGURA 32

EFECTO DEL CAMBIO DE PENDIENTE SOBRE LA INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO

La intensidad de cortocircuito y por tanto la fuerza pinch es una funcin de la pendiente de la curva caracterstica del equipo (Figura 32). El voltaje e intensidad de dos fuentes de alimentacin puede ser los mismos, pero la intensidad de cortocircuito de la curva A es inferior a la de la curva B. La curva A tiene mas pendiente que la curva B, tiene una intensidad de cortocircuito menor y por lo tanto una fuerza pinch inferior. En la transferencia por arco corto es importante la intensidad de cortocircuito ya que la fuerza pinch resultante determina el modo de cmo se desprende la gota del alambre y esto afecta a la estabilidad del arco. Si no hay pendiente o es pequea, la intensidad de cortocircuito se elevar muy deprisa a su mas alto


nivel, la fuerza Pinch tambin ser muy elevada y la gota fundida se separar violentamente del alambre produciendo salpicaduras. Si al contrario la intensidad de cortocircuito esta limitada a un nivel bajo por una curva con una pendiente excesiva, la fuerza pinch ser demasiado baja para separar la gota y reestablecer el arco y el alambre se depositar sobre el metal base sin fundirse adecuadamente. Si la pendiente es la apropiada, la gota se desprender suavemente y sin apenas salpicaduras. (Figura 33)


FIGURA 33

A B C

Pendienteadecuada

Pendientedemasiado

baja

Pendientedemasiado

elevada

EFECTO DE LA PENDIENTE SOBRE LA TRANSFERENCIA E INICIO DEL ARCO

3.4.4.2.- Inductancia.

La inductancia es un tipo de ajuste que es ms frecuente que la pendiente en las fuentes de alimentacin de voltaje constante. La inductancia es otro mtodo para controlar el arco. Este se realiza controlando la velocidad a la que la intensidad crece para alcanzar la intensidad de soldadura seleccionada. La Figura 34 muestra el efecto de la inductancia. La curva superior muestra lo que sucede cuando no hay prcticamente inductancia y cuando hay cortocircuito, la intensidad se eleva tan rpidamente como se lo permite la fuente de alimentacin. La fuerza Pinch se aplicar rpidamente y la gota se desprender bruscamente y se producirn excesivas salpicaduras. Una inductancia media, dar como resultado un inferior nmero de

FIGURA 34 EFECTO DE INCREMENTO DE LA INDUCTANCIA



cortocircuitos, un incremento del tiempo de arco, un bao ms fluido y un cordn mas plano. Una inductancia mxima, puede dar como resultado que el inicio del arco sea duro porque se limita la intensidad mxima de cortocircuito. La inductancia debe mantenerse baja para transferencia por arco largo. Esto dar como resultado un mejor inicio del arco y una mayor estabilidad elevadas intensidades.

Las caractersticas de inicio de arco son particularmente importante en la transferencia por arco corto. Para conseguir un inicio de arco suave debe conseguirse un control adecuado del nivel de la intensidad de cortocircuito (fuerza Pinch-Pendiente) y de la velocidad de incremento de la intensidad (inductancia).

3.4.3.3. Cambio de la distancia entre el soplete y el metal base

La Figura 35 muestra las fases del auto-reglaje que se produce en este caso. Las condiciones iniciales son las correspondientes al punto A (Figura 35 Dibujo 1), es decir, donde la curva caracterstica del arco corta con la caracterstica de la fuente. Si la distancia entre el soplete y el metal base se aumenta (Figura 35 Dibujo2), con lo cual tambin aumenta la longitud del arco, el nuevo punto de trabajo ser el B, que es el punto de interseccin de la caracterstica de la fuente con la nueva caracterstica del arco correspondiente a la mayor longitud de arco. La tensin del arco cambia muy poco, pero la intensidad disminuye mucho y por tanto baja la energa que funde el hilo de soldadura. Dado que la velocidad de alimentacin del hilo no ha cambiado, la disminucin de energa provoca que el arco se acorte por lo que el punto trabajo volver a A desde B, hasta restablecerse el equilibrio de energa. Si la distancia entre el soplete y el metal disminuyera (Figura 35 dibujo 3), con lo cual disminuira la longitud de arco, la intensidad subira y se fundira mas alambre con lo que se restablecera la longitud del arco inicial.

Longitud dearco 1

Intensidad (A)

Vol

taje

(V)

AB

Longitud dearco 2 Longitud de

arco 1

Intensidad (A)

Vol

taje

(V)

AB

Longitud dearco 2Longitud de

arco 1

Intensidad (A)

Volta

je (V

)

A

1 2 3

FIGURA 35

AUTORREGLAJE DE LA LONGITUD DEL ARCO CON EL CAMBIO DE LA DISTANCIA ENTRE EL SOPLETE Y EL METAL BASE


-CURSO DE F

3.4.3.4.-Cambio de la velocidad de avance del alambre

Nuevamente el punto de trabajo de partida es el punto A, esta vez en la Figura 36 Dibujo 1. El aumento de la velocidad provoca el acortamiento del arco y por tanto una disminucin de la tensin del arco. El punto de trabajo se desplaza a B, donde tensin del arco cambia muy poco, pero la intensidad se incrementa mucho y por tanto sube la energa que funde una mayor cantidad de hilo, reestableciendo el equilibrio y volviendo a la situacin inicial A. La disminucin de la velocidad (Figura 36 Dibujo 2) provoca la reaccin inversa en el equipo.

FIGURA 36

Longitud dearco 1

Intensidad (A)

Volta

je (V

)

BA

Longitud dearco 2 Longitud de

arco 1

Intensidad (A)

Vol

taje

(V)

AB

Longitud dearco 2

Aumento de la velocidad deavance del alambre

Disminucin de la velocidadde avance del alambre

1 2

AUTORREGLAJE DE LA LONGITUD DEL ARCO CON EL CAMBIO DE LA VELOCIDAD DE AVANCE DEL HILO

3.5.- Suministro de gas con regulacin

La alimentacin de gas puede hacerse desde una botella de gas comprimido o desde un suministro centralizado. Cuando se hace desde una botella, es necesario conectar a la vlvula de esta, un regulador - caudalmetro que permita poder graduar el caudal de gas de proteccin necesario para cada aplicacin.

Los dos tipos de caudalmetros utilizados son los de indicador de caudal por manmetro y los de indicador del caudal por flotmetro. (Figura 37). Para poder cubrir las diferentes aplicaciones de la soldadura MIG, generalmente pueden suministrar un caudal regulado entre 0 y 30 litros/minuto. Se prefieren los caudalmetros con flotmetro cuando la aplicacin requiere un control mas riguroso del caudal del gas de proteccin. ORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTER

FIGCAUDALMETRO CON MANNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -32-Rev.2 Abril 05

URA 37 METROS Y CON FLOTMETRO


Cuando el gas es CO2 o una mezcla de Ar-CO2 con un contenido elevado de CO2, puede ser necesario colocar un calentador de gas (Figura 38) antes del caudalmetro, para evitar que el frio producido por la expansin del gas pueda hacer que se congele y avere. Este calentador ser mas necesario cuanto mayor sea el contenido de CO2 en la mezcla, cuanto mayor sea el caudal y el ciclo de trabajo del equipo y cuando la temperatura sea baja.

Cuando el suministro de gas est cegas al puesto de trabajo, desde dondsuministrar a la instalacin MIG (Figura

CAUDALMETROS PARA

Antes de llegar al soplete, el gas pade soldadura e interrumpiendo su paajustarse la apertura y cierre de la elecposflujo de gas y as evitar dejar sin prode soldar. El gas llega al bao de fuselectrovlvula al soplete. Este conductode alambre.

3.6.- Suministro de agua

Cuando se suelda con intensidadespor agua, ya que la refrigeracin del sproducirse daos o la inutilizacin del sel consumo de accesorios del soplete.

-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUFIGURA 38

CALENTADOR

ntralizado, el gas de proteccin llega por medio de la canalizacin de e se puede regular el caudal necesario para cada aplicacin para 39). FIGURA 39

PUESTO DE TRABAJO CON MANM

sa por la electrovlvula queso cuando no se est soltrovlvula con relacin al tieteccin al bao fundido en in a travs del soplete, p va por el interior de la fun

superiores a 250-300 Ampoplete por el propio gas doplete o dar problemas en l

ROPEOS/INTERNACIONALES DETRO Y CON FLOTMETRO

acta dejndolo pasar durante el tiempo dando. Mediante temporizadores, puede mpo de soldadura, para fijar el preflujo y

el momento de inicio y cuando se termina or un conducto flexible que va desde la da que une el soplete con el alimentador

. es preciso utilizar sopletes refrigeradas e proteccin sera insuficiente, pudiendo a alimentacin del alambre o incrementar

E SOLDADURA- Tema 1.8 -33-Rev.2 Abril 05



La alimentacin de agua para tal refrigeracin puede hacerse desde un simple grifo dispuesto cerca de la mquina de soldadura, o lo que ms normal, con un sistema de circuito cerrado.

Sea cual sea el sistema, es necesario un conducto de alimentacin de agua que refrigere el soplete y otro de retorno. Como ocurra con el gas, existe una electrovlvula para que el agua circule solamente en los momentos en que se est soldando. Los conductos de agua tambin son flexibles y como los de gas forman parte del conjunto del soplete.

4.- VARIABLES DEL PROCESO. SELECCIN

Algunas de las variables que ms influencia en el proceso son:.

- Intensidad

- Polaridad

- Voltaje de arco

- Velocidad de soldadura

- Longitud de alambre ( Extensin de electrodo)

- Orientacin de alambre

- Posicin de soldadura

- Dimetro de electrodo

- Gas de Proteccin

4.1.- Intensidad

Manteniendo las otras variables constantes, la intensidad vara de forma lineal con la velocidad de alimentacin del alambre en el rango inferior de intensidades. Para intensidades elevadas se pierde la proporcionalidad, debido probablemente al aumento de resistencia del circuito por calentamiento en la extensin del electrodo. Como puede apreciarse en la Figuras 39 y 40, cuando se incrementa el dimetro del alambre, manteniendo la misma velocidad de alimentacin, es necesaria una mayor intensidad. Esta relacin entre la velocidad de alimentacin y la intensidad esta afectada por la diferente composicin qumica del alambre, puntos de fusin y resistividad de cada metal. Manteniendo constante las otras variables, un incremento de la intensidad tendr como resultado:

- Un incremento en la profundidad y anchura de la penetracin.

- Un incremento en la velocidad de deposicin.

- Un incremento en la dimensin del cordn de soldadura.



Intensidad (A)

Vel

ocid

ad d

e A

limen

taci

n (p

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as/m

inut

o)

Vel

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FIGURA 39

CURVA INTENSIDAD VELOCIDAD DE ALIMENTACIN PARA ACERO AL CARBONO

Intensidad (A)

Vel

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e A

limen

taci

n (p

ulgd

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Vel

ocid

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o)

FIGURA 40

CURVA INTENSIDAD VELOCIDAD DE ALIMENTACIN PARA ALUMINIO


4.2.- Polaridad

La polaridad se utiliza para definir la conexin elctrica del soplete con relacin a los polos de una fuente de alimentacin de corriente continua.

Cuando el soplete est conectado al polo negativo, la polaridad se define como corriente contnua electrodo negativo (CCPN) o polaridad directa (CCPD) (Figura 41).

FIGURA 41

CONEXIN CORRIENTE CONTNUA ELECTRODO NEGATIVO (CCPN) O POLARIDAD DIRECTA (CCPD).

Cuando el soplete est conectado al polo positivo, la polaridad se define como corriente contnua electrodo positivo (CCPP) o polaridad invertida (CCPI) (Figura 42).

FIGURA 42

CONEXIN CORRIENTE CONTNUA ELECTRODO POSITIVO (CCPP) O POLARIDAD DIRECTA (CCPI).

La mayora de las aplicaciones MIG utilizan corriente continua polaridad invertida (CCPI). Con esta conexin , se puede obtener para un amplio rango de intensidades, un arco estable, unas transferencias de metal suaves, bajas proyecciones y unos cordones con buenas caractersticas y con la penetracin adecuada.




4.3.- Voltaje de arco (longitud de arco)

El voltaje de arco y la longitud de arco (Figura 26), son trminos diferentes, pero que estn relacionados. Un aumento o disminucin del voltaje del arco, producir un aumento o disminucin proporcional de la longitud del arco. Pero el voltaje del arco no solo depende de la longitud del arco, tambin depende de otras variables como gas de proteccin, composicin y dimetro de alambre. Cuando se incrementa la longitud de arco, la superficie cubierta por este en la pieza ser mayor, produciendo una zona fundida ms amplia, menos profunda y con un cordn mas plano y ms ancho que un arco ms corto, en el cual el calor y la energa estn ms concentrados. Los voltajes demasiado altos (arcos muy largos) ocasionan mala proteccin e inestabilidad, dando origen a porosidad, proyecciones y mordeduras cuando se cubre ms superficie con el arco de la que corresponde a la cantidad de material aportado. Los voltajes demasiado bajos dan lugar a zonas fundidas muy pequeas, cordones estrechos y con sobrecordn

4.4.- Velocidad de soldadura

Es la velocidad lineal a la cual el arco se mueve a lo largo de la unin. Manteniendo constante el resto de las variables, la penetracin es mxima para unos valores intermedios de la velocidad de soldadura. Cuando sta es baja, la cantidad de material aportado y el calor por unidad de longitud de cordn, aumentan. Sin embargo, a muy bajas velocidades, la penetracin disminuye porque el arco incide sobre un bao fundido de tamao grande en lugar de hacerlo sobre el material base. Cuando se incrementa la velocidad, la energa por unidad de longitud de soldadura transmitida al metal base por el arco, es inicialmente incrementada, ya que el arco acta ms directamente sobre el metal base. Si la velocidad sigue incrementando, menos energa por unidad de longitud se transmitir al metal base. Cuando la velocidad de soldadura llega a ser mayor que la idnea, disminuye el tamao del cordn, inclusive pudiendo ser menor la penetracin, y pueden provocarse mordeduras al no disponerse de suficiente material de relleno.

4.5.- Longitud de alambre o Extensin del electrodo

Es la distancia entre el extremo de la punta de contacto y el extremo del alambre (Figura 26). Al aumentar la longitud de alambre, aumentar la resistencia elctrica y se elevar la temperatura del alambre. Este precalentamiento har que el alambre necesite menos intensidad para fundirse, y que se produzca, un pequeo incremento de la velocidad de fusin del alambre y originar un exceso de material aportado. El incremento de la resistencia elctrica del alambre, producir una mayor cada del voltaje desde la punta de contacto al metal base. A esto responder el equipo disminuyendo la intensidad, que reducir la velocidad de fusin del alambre y que disminuir la longitud de arco. As, a menos que haya un incremento del voltaje desde el equipo de soldadura, el alambre se depositar en un cordn estrecho y con sobrecordn. En el extremo, puede incluso hacerse insuficiente el grado de proteccin del gas (debido a la distancia de la boquilla) y producirse porosidad. Esta variable tambin tiene influencia en el modo de transferencia que se establece. A igualdad del resto de parmetros, la transferencia con arco corto, se obtendr para las menores longitudes de alambre. Son longitudes aceptables entre 6 y 13 mm para arco corto y de 13 a 25 mm para globular o largo.

4.6.- Dimetro de electrodo

La velocidad de respuesta del electrodo a los cambios de longitud del arco es mayor cuanto menor es el dimetro del electrodo, puesto que es ms fcil su fusin cuanto menor es el dimetro. Esto mejora la capacidad de autorregulacin y por tanto el arco es ms estable con pequeos dimetros de electrodo. En


este caso, adems resulta haber mayor profundidad de penetracin, puesto que al disminuir el dimetro, aumenta la densidad de corriente y disminuye la seccin del cono del arco, por lo que, a igualdad de intensidad, habr ms concentracin de calor con un electrodo ms fino, y por tanto un cordn ms estrecho y profundo.

4.7.- Orientacin del alambre.

Cmo en todos los procesos de soldadura, la orientacin del alambre con respecto a la direccin de avance al soldar, afecta al tipo de cordn y a la penetracin. La orientacin del alambre afecta al tipo de cordn y a la penetracin en mayor medida que el voltaje del arco o la velocidad de soldadura.

Cuando el electrodo apunta en direccin opuesta a la de soldadura, se denomina mano hacia atrs con un ngulo de arrastre. Cuando el electrodo apunta en la direccin de la soldadura, de denomina mano hacia delante con un ngulo de empuje. En la Figura 43 puede observarse como afecta la orientacin del alambre sobre la anchura y la penetracin.

E(

-

Direccin de soldadura

Mano de frente(Forehand)

Mano hacia atrs(Backhand)

Alambreperpendicular

FIGURA 43.- EFECTO DE LA POSICIN DEL ELECTRODO SOBRE LA PENETRACIN Y EL TIPO DE CORDN

n la soldadura en ngulo en posicin cornisa, el alambre debe posicionarse a 45 de la parte vertical. Figura 44).

FIG

CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROURA 44.- POSICIN DEL SOPLETE EN SOLDADURA EN NGULO

S EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -38-Rev.2 Abril 05


4.8- Posicin de Soldadura.

La mayor parte de las soldaduras realizadas con arco largo son hechas a tope en posicin horizontal, mientras que puede utilizarse el arco corto y el arco pulsado para todas las posiciones. Las soldaduras en ngulo realizadas con arco largo en posicin plana tienen mejor aspecto, pies iguales y con menos tendencia a dejar mordeduras que las soldaduras realizadas en posicin cornisa.

Para la soldadura vertical y techo se utiliza normalmente con arco corto o pulsado y con los mas pequeos dimetros de alambre. El bajo input, permite enfriarse al bao rpidamente. Se suele utilizar la soldadura en posicin vertical descendente para soldar espesores delgados.

Cuando la soldadura se realiza en posicin horizontal, la inclinacin del eje de la soldadura respecto al plano horizontal tendr influencia en el tipo de cordn, penetracin y velocidad de soldadura. En la soldadura circunferencial en posicin plana, donde la pieza a soldar gira debajo del soplete, se posiciona el soplete dejando una inclinacin respecto del centro.

En la soldadura en vertical descendente (Figura 45 A), el bao tiende a fluir hacia el alambre y precalienta el metal base. Cuando el ngulo de inclinacin se incrementa, la penetracin disminuye y la anchura del cordn se incrementa.

En la soldadura vertical ascendente (Figura 45 B), la fuerza de la gravedad motiva que el bao de fusin fluya hacia atrs y se retrase del alambre. Los bordes de la soldadura pierden metal que se deposita en el centro. Cuando el ngulo de inclinacin se incrementa, el refuerzo y la penetracin se incrementa y la anchura de la soldadura disminuye. Los efectos son exactamente los opuestos a los producidos para vertical descendente. Cuando se emplean intensidades elevadas, el mximo ngulo utilizable decrece.

(A) Verticaldescendente

(B) Verticalascendente

FIGURA 45

EFECTO DE LA POSICIN DE SOLDADURA SOBRE EL TIPO DE CORDN

5.- GASES DE PROTECCION

La funcin principal del gas de proteccin es desplazar el aire de la zona de soldadura para proteger al metal fundido, el bao de fusin y el electrodo, para evitar su contaminacin.

Otras funciones del gas de proteccin son:

Influir en:

- El tipo de transferencia de metal.




- La estabilidad del arco.

- La cantidad y en la calidad de los humos.

- Las propiedades mecnicas.

- La penetracin y en el tipo y tamao de cordn.

- La velocidad de soldadura

- Los costos de soldadura.

- La cantidad de energa que pasa a travs del arco elctrico.

5.1.- Factores que afectan la eleccin del gas de proteccin adecuado.

En ocasiones, hay un factor que tiene una mayor importancia y por si slo determina el gas adecuado, en otras, es necesario hacer una evaluacin de varios factores. Los fundamentales son:

- Tipo de proceso, manual o automtico y tipo de transferencia.

- Material a soldar.

- Espesor del material.

- Posicin de soldadura.

- Material de aportacin.

- Propiedades mecnicas requeridas.

- Penetracin.

- Velocidad de soldadura.

- Calidad exigida.

- Humos.

- Aspecto final.

- Costos.

Si bien los gases inertes puros protegen al metal depositado de las reacciones con el aire, no son adecuados para todas las aplicaciones de soldadura. Mezclando cantidades controladas de gases activos con los inertes, se obtienen simultneamente un arco estable y una transferencia de metal sin salpicaduras. Son muy pocos los gases activos que han sido utilizados con xito, solos o combinados con gases inertes, en la soldadura. Entre ellos podemos citar al CO2, oxgeno, nitrgeno, e hidrgeno. La utilizacin de alguno de ellos, tal como el hidrgeno o nitrgeno, debe hacerse en algunas aplicaciones especializadas, en los casos en que su presencia no cause porosidad o fragilizacin del metal.



Como regla general, no es conveniente usar gases activos solos. El CO2 es la notable excepcin, puesto que es adecuado su uso slo, mezclado con gases inertes o con oxgeno, para la soldadura de una variedad de aceros al carbono y de baja aleacin. El resto de gases, con la excepcin del nitrgeno, se emplea en forma de pequeas adiciones a uno de los gases inertes (habitualmente el argn). El nitrgeno ha sido empleado solo o mezclado con argn para la soldadura de cobre. Su empleo es ms extendido en Europa donde el helio es difcil de conseguir.

Se ha demostrado que la seleccin del gas de proteccin depende del tipo de metal a soldar, del espesor, proceso, requisitos de calidad y factores metalrgicos, sin olvidar el costo. En general, en los metales no frreos se emplea argn, helio o mezclas argn-helio. En los materiales frreos se emplean adiciones de oxgeno o dixido de carbono puro. En la Tabla 4 se indican algunas guas para la seleccin de los gases y en la Tabla 5 los acoplamientos o vvulas e identificacin de colores para gases y mezclas (ITC MIE AP 7)/ UNE 1089.

5.2.- Argn, Helio y sus mezclas. (Tabla 4)

Si bien los dos gases son igualmente inertes, difieren en otras propiedades. Estas diferencias estn reflejadas en sus efectos sobre la transferencia del metal, penetracin, tamao de la soldadura, mordeduras y otras caractersticas de la soldadura, en funcin de todas las cuales se har la seleccin del gas para obtener los efectos deseados.

El helio tiene una mayor conductividad trmica que el argn. Para una longitud de arco e intensidades dadas, el voltaje del arco es mayor con proteccin de helio que con argn debido a que el potencial de ionizacin del argn es menor que el de el helio (Figura 46). Por consiguiente, se produce ms calor, para una corriente dada, con un arco en proteccin de helio que si es de argn. Esto hace que el helio sea preferible en la soldadura de espesores gruesos, especialmente si el metal a soldar es de alta conductividad, como en las aleaciones de cobre o aluminio. Obviamente, el argn ser preferible al soldar bajos espesores o metales poco conductores.

La capacidad de proteccin del argn es mayor que la del helio puesto que, al ser el helio menos pesado que el aire, tiende a elevarse de forma turbulenta y dispersarse de la zona de soldadura. Esto hace que generalmente se requiera un mayor caudal de helio que de argn para un mismo nivel de proteccin.



Intensidad (A)

Vol

taje

del

arc

o (V

)

FIGURA 46.- VOLTAJE DE ARCO CON DIFERENTES GASES

Las soldaduras hechas con helio tienen generalmente un sobreespesor ms ancho que las hechas con argn. Las soldaduras hechas con argn generalmente tienen una penetracin mayor en el centro que en los bordes. (Figura 46)

Figura 46.- Efecto de los gases de proteccin argn y helio en el tipo de cordn en la soldadura de aluminio

El helio se aade al argn a veces para incrementar la penetracin, manteniendo las caractersticas de transferencia de metal del argn. Esto es debido a que las caractersticas de forma y penetracin de los cordones dependen fuertemente de las caractersticas de transferencia del metal. La transferencia en arco largo tiende a producir penetracin relativamente profunda a lo largo de la lnea central de la soldadura y relativamente menor en los bordes, debido al efecto de chorro del plasma. La transferencia globular y en cortocircuito tiende a producir una penetracin menos profunda pero ms igualada. Como regla general, la transferencia con arco largo se obtiene ms fcilmente en argn que en helio. En cualquier gas, la forma de la soldadura, observada en seccin, vara con la polaridad del electrodo. Las soldadura hechas con polaridad invertida (electrodo al positivo) muestran formas ms aceptables que las hechas con polaridad directa (electrodo negativo). (Figura 47)


Debido a las ditienen diferentes amateriales de bajacalorfico de su armuchos casos, se Mezclas de 70-75 Se utiliza para la cuando un buen adel aluminio. Mezclas de 50 % A Para aplicaciones Mezclas de 25-30 Para aplicaciones horizontal. Increme

5.3.- Adiciones largo (Tab

En la soldadurasoldadura de metaoperacionales. Cuaen la lnea de fusialeacin. Adems de argn y helio no

La adicin de oxAl mismo tiempo,

-CURSO DE FORMACFIGURA 47

PENETRACIN Y CONTORNO DEL CORDN CON VARIOS GASES DE PROTECCIN

ferencias en la transferencia y a la propiedades fsicas del helio y del argn, los gases plicaciones. El argn es preferible para la soldadura de las piezas de poco espesor y o moderada conductividad trmica. Por otra parte, el helio, debido al mayor poder

co, se prefiere generalmente para la soldadura de materiales de alta conductividad. En puede tener las ventajas de ambos gases empleando mezclas de los dos.

% Ar- 25-30% He

soldadura de metales no frreos, donde se necesita un incremento del input trmico y specto del cordn es importante. Es una de las mezclas ms utilizadas en la soldadura

r- 50% He

automatizadas o con robot de metales no frreos en espesores inferiores a 15 mm.

% Ar- 70-75% He

automatizadas o con robot de aluminio en espesores superiores a 15 mm. en posicin nta el input trmico y reduce la porosidad de las soldaduras de aleaciones de cobre.

de Oxgeno y Dixido de Carbono al Helio y Argn. Transferencia con arco-la 4)

de algunas aleaciones no frreas es preferible el uso de gases inertes puros, pero la les frreos, el uso de dichos gases no siempre proporciona las mejores caractersticas ndo se utiliza argn puro, hay una tendencia a la expulsin del metal, a que no fluya bien n o en la raz de las soldadura de acero al carbono y de la mayora de los aceros de baja la transferencia de metal tiende a ser errtica y formar escoria. El uso de helio o mezclas llega a mejorar la situacin ni en las aleaciones frreas y en las no frreas.

geno o dixido de carbono al argn estabiliza el arco, mejora la transferencia del metal. estas adiciones cambian la forma de la seccin de la soldadura y mejora el mojado y el

IN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.8 -43-Rev.2 Abril 05



flujo del metal a lo largo de los bordes en aceros al carbono y de baja aleacin, reducindose las mordeduras. Estas adiciones de oxgeno al argn o helio cuando se suelda con electrodo negativo tiene tambin consecuencias positivas, mejorndose la penetracin y la forma de cordn depositado, acercndose a lo que se puede obtener cuando se suelda con electrodo positivo. La cantidad del oxgeno que hay que aadir en este ltimo caso es relativamente elevada, y es del orden del 5%.

Soldando en condiciones ms convencionales (CCPI - electrodo positivo), la cantidad de oxgeno o dixido de carbono que hay que aadir para producir cambios notables en la estabilidad del arco son pequeas: con un 0,5% es suficiente. Sin embargo, son ms comunes adiciones entre el 1 y 5% de oxgeno y del 3 al 10% de dixido de carbono. A veces se emplean estas adiciones tambin para la soldadura en arco corto o en corriente continua pulsada. Normalmente tales adiciones se hacen solo al argn para mejorar la transferencia axial en arco largo y el mojado.

La adicin de oxgeno o dixido de carbono a los gases inertes, hacen que el gas de proteccin sea ms oxidante, lo cual puede causar porosidad en aleaciones frreas, salvo que se contrarreste este efecto mediante la adicin de desoxidantes en el electrodo. Adems puede causar prdidas de ciertos elementos, tales como cromo, vanadio, aluminio, titanio, manganeso y silicio.

Mezclas de 95 % Ar- 2% CO2

Se utiliza en la soldadura de aceros inoxidables con todos los tipos de transferencia. La apariencia del cordn es mas lmpia que en la soldadura con Ar-CO2


Empleada para la soldadura con arco pulsado de diferentes espesores de aceros al carbono y de baja aleacin y en todas las posiciones.

Produce una buena estabilidad del arco cuando se suelda sobre una superficie con ligero xido y un bao de fusin mas controlable que las mezclas de Ar/ O2


Estas

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