TIG - Arco pulsado

UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA Dpto. de Electrnica e Ing. Electromecnica rea: Ing. de los Procesos de Fabricacin

BLOQUE I: CONFORMACIN POR MOLDEO TEMA 3: MOLDEO A MANO

Fecha: 22/10/02

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Documento: BloqueIV_3B.doc

4.- SOLDADURA POR ARCO ELCTRICO CON GAS DE PROTECCIN4.1.- INTRODUCCIN4.1.1.- DESARROLLO HISTRICO Las tcnicas de soldadura por arco elctrico con gas de proteccin, pretenden reemplazar el aire localizado sobre la soldadura por una atmsfera gaseosa, para proteger el bao fundido de la posible oxidacin o contaminacin. A principios de los aos cuarenta se comenz a utilizar la primera de estas tcnicas. Se desarroll un proceso para la soldadura de magnesio, en la que se utilizaba un electrodo no consumible (de tungsteno) y una atmsfera inerte (de helio). Esta tcnica se conoce como Gas Tungsten Arc Welding (G.T.A.W.). Los avances en esta tcnica incluyen estudios sobre la utilizacin de otros gases alternativos. A principios de los cincuenta, se comenz a sustituir el electrodo no consumible por un electrodo que actuaba simultneamente como metal de aportacin. A esa tcnica se la conoce como Gas Metal Arc

Welding (G.M.A.W.). Su primera aplicacin era para soldar aluminio, en atmsfera de helio y contransporte de metal en spray. Aunque inicialmente se utilizaron gases inertes para la proteccin de la soldadura, se estudi la posibilidad de utilizar gases activos o mezclas de gases para abaratar costes. La primera utilizacin de gases activos fue para soldar acero, y se utiliz CO2. Desarrollos sobre la soldadura G.M.A.W. derivaron en la utilizacin de electrodos huecos con flux en su interior, lo que se conoce como Flux-Cored Arc Welding (F.C.A.W.). Tambin durante los aos cincuenta se desarroll una variacin de la tcnica G.T.A.W. que consegua considerables aumentos en la temperatura y en el voltaje de trabajo. Esta tcnica es la Plasma

Arc Welding (P.A.W.) y pequeas variaciones en el flujo de gases pueden lograr que se utilice para elcorte (Plasma Arc Cutting P.A.C.). En la actualidad estas tcnicas tienen una amplia aplicacin, especialmente en la industria de automocin, industria aeroespacial, construccin... 4.1.2.- PROPIEDADES DE LOS GASES DE PROTECCIN Y SU INFLUENCIA EN LA SOLDADURA. La funcin principal del gas protector es proteger el bao fundido de la contaminacin o efectos perjudiciales que puede provocar el contacto con la atmsfera. Con este objetivo, se pueden utilizar distintos gases. Los ms utilizados son: el argn (Ar), el helio (He), hidrgeno (H2), nitrgeno (N2), oxgeno (O2) y dixido de carbono (CO2), en estado puro o mezclados. Las propiedades particulares del gas o mezcla de gases utilizados influir de manera determinante en las caractersticas de la soldadura obtenida y en el proceso de realizacin de la misma. En el proceso de realizacin de la soldadura, el gas protector afecta al cebado y estabilidad del arco, a la velocidad de soldadura, al calor aportado a la pieza de trabajo, al transporte del metal de

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aportacin y a la generacin de gases. Adems afecta a la penetracin, a las propiedades mecnicas, a la forma y al aspecto de la soldadura obtenida. I ) POTENCIAL DE IONIZACIN El potencial de ionizacin indica la energa que hay que aportar a un determinado gas para hacerlo conductor. El objetivo es que los tomos de gas cedan electrones y se conviertan en partculas de gas elctricamente cargadas. Esta propiedad est relacionada con el cebado y la estabilidad del arco. Cuanto menor sea el potencial de ionizacin, ms fcilmente aportar el gas lo electrones tanto para el inicio como para el mantenimiento del arco. Por otro lado, el calor desprendido en el arco es funcin de la corriente, la longitud y el potencial del arco. Para igualdad de corriente y longitud de un arco, un gas con mayor potencial de ionizacin tendr un mayor potencial de arco, lo que producir un mayor desprendimiento de calor. II ) CONDUCTIVIDAD TRMICA La conductividad trmica del gas determina la transmisin de calor que se produce desde el arco hacia la periferia. Esto influir en como se reparta el calor sobre la zona a soldar, y por lo tanto en la penetracin que pueda lograrse en la soldadura. III ) CAPACIDAD DE DISOCIACIN Y RECOMBINACIN Los gases con molculas no monoatmicas, al calentarse a las temperaturas del arco se disocian. Los tomos que los componen se separan, en forma de iones, mejorando el flujo de corriente. Al entrar en contacto con la superficie del metal base, que estar a una temperatura mucho menor, se recombinan, cediendo calor al metal base. IV ) REACTIVIDAD Esta propiedad indica la tendencia del gas a reaccionar con elementos del bao de fusin a la temperatura del arco elctrico. Los gases nobles, Ar y He son inertes. El N2, que a temperaturas inferiores es inerte, reacciona produciendo efectos indeseados en la soldadura. El CO2 y el O2 son gases oxidantes, que reaccionan con el metal formando xidos y normalmente producen gases en la soldadura. El H2 que es reductor, evita la oxidacin, pero tambin puede producir efectos indeseados en la soldadura. V ) TENSIN SUPERFICIAL La tensin superficial indica la tendencia de los tomos del fluido a mantenerse juntos y no fluir en un determinado medio. La tensin superficial del bao variar segn la atmsfera que lo rodee, e influir de forma importante en la forma del cordn.

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Por ejemplo, el bao de fusin de acero dulce, suele tener una elevada tensin superficial en atmsfera de argn. Las mezclas de argn con pequeas proporciones de oxgeno o dixido de carbono consiguen tensiones superficiales inferiores. En el caso del acero se suelen utilizar gases diferentes del argn. VI ) PUREZA Las impurezas contenidas en el gas de proteccin pueden causar efectos tanto en el proceso de realizacin de la soldadura como en las caractersticas finales de las mismas. Los efectos de las impurezas sern ms o menos dainos, segn la naturaleza del metal base. Algunos metales, como los aceros al carbono, no se ven muy afectados por las impurezas; otros sin embargo, como el aluminio y el magnesio, son muy sensibles a la presencia de impurezas. VII ) DENSIDAD Es un factor importante en el efecto protector del gas. Si es ms pesado que el aire se podrn utilizar caudales inferiores. 4.1.3.- GASES DE PROTECCIN I ) ARGN (Ar) Est presente en la atmsfera, en concentraciones inferiores al 1%. Se obtiene por destilacin fraccionada del aire lquido. Sus caractersticas como gas de proteccin son: Es inerte, no reacciona con los elementos del bao de fusin. Es aproximadamente 1.4 veces ms pesado que el aire. Potencial de ionizacin bajo: favorece el cebado y la estabilidad del arco. Conductividad trmica baja: concentra el calor del arco, aumentando la penetracin.

II ) HELIO (He) Aunque se puede obtener del aire, se suele extraer de yacimientos de gas natural. Es inerte, como el argn. Es ms ligero que el aire. Potencial de ionizacin elevado: Conductividad trmica elevada:

III ) DIXIDO DE CARBONO (CO2) Es ms pesado que el aire (densidad relativa 1.5)

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Se utiliza en soldaduras como la G.M.A.W o la F.C.A.W., donde el efecto oxidante puede compensarse con la adicin a las varillas de metal de aportacin de ciertos elementos de aleacin como el silicio o el manganeso. Se suele utilizar mezclado con arcn para mejorar la productividad y la penetracin en la G.M.A.W. IV ) OXGENO (O2)

V ) NITRGENO (N2) 78% en la atmsfera. Es ligeramente ms ligero que el aire.

VI ) HIDRGENO (H2) Es un gas inflamable y ligero. 4.1.4.- VENTAJAS SOLDADURA POR ARCO CON PROTECCIN GASEOSA Los cordones de soldadura son ms resistentes, ms dctiles y menos sensibles a la corrosin que los que se obtienen con otros procedimientos. El proceso de soldadura se simplifica considerablemente para metales no ferrosos. No hay que utilizar desoxidantes, ni eliminar los residuos que estos produzcan, ni aparecen problemas asociados a esos desoxidantes como deformacin de la soldadura e inclusiones de escoria. Las soldaduras con atmsfera gaseosa tienen menor produccin de humos y menos proyecciones. Adems la atmsfera gaseosa es transparente, lo que permite que el soldador controle lo que est haciendo y produce mejores resultados en la soldadura.

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4.2.- SOLDADURA CON ELECTRODO DE TUNGSTENO Y ATMSFERA INERTE4.2.1.- DESCRIPCIN GENERAL La soldadura con electrodo de tungsteno y atmsfera inerte (G.T.A.W. o T.I.G.1) es un proceso que produce la unin de dos piezas metlicas calentando y fundiendo sus bordes con el calor que se desprende de un arco elctrico que se establece entre un electrodo no consumible y las piezas, en el interior de una atmsfera de gas protector. Si es necesario, el metal de aportacin se introducir en forma de varilla (Ver Figura 4-1).

Figura 4-1. Soldadura G.T.A.W., con varilla de metal de aportacin.

La utilizacin de electrodos no consumibles y de gases de proteccin produce soldaduras de muy buena cualidad. Adems, cuando el electrodo est correctamente afilado, el arco elctrico que se establece es ideal para la realizacin de soldaduras de precisin. Las soldaduras realizadas con esta tcnica son brillantes, sin escorias o salpicaduras y prcticamente no necesitan una limpieza posterior. 4.2.2.- TIPOS DE CORRIENTE En la soldadura G.T.A.W. se puede utilizar corriente continua o corriente alterna. La eleccin del tipo de corriente y de la polaridad se har en funcin del material a soldar. I ) CORRIENTE CONTINUA: En corriente continua se produce un flujo de electrones desde el material de trabajo al electrodo o desde el electrodo al material de trabajo, segn la polaridad seleccionada. En la soldadura G.T.A.W. se recomienda utilizar polaridad directa: electrodo conectado al polo negativo y pieza conectada al polo positivo. Con esta polaridad, la energa del arco se concentra en

1 Estas tcnicas se conocen por las abreviaturas de su nombre en ingls: Gas Tungsten Arc Welding (G.T.A.W.) o Tungsten Inert Gas (T.I.G.)

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mayor medida sobre la pieza que sobre el electrodo, debido al impacto de los electrones sobre la pieza. El calentamiento del electrodo es menor (que en polaridad inversa), evitndose la fusin del electrodo y la contaminacin de la soldadura. Las soldaduras realizadas tienen mayor penetracin y menor anchura. El menor calentamiento del electrodo permite utilizar electrodos de menor dimetro (que en polaridad inversa) o aumentar la corriente de trabajo, y por tanto la velocidad de soldadura. Para la mayora de materiales no se utiliza la polaridad inversa: electrodo conectado al polo positivo y pieza conectada al polo negativo. La polaridad inversa produce un reparto energtico ms desfavorable, el electrodo se calienta ms y el bao de fusin es ms ancho y de menor penetracin. Como excepcin, se utiliza polaridad inversa en soldadura G.T.A.W. para soldar aluminio y magnesio, por su tendencia a formar xidos superficiales que dificultan la realizacin de la soldadura con polaridad directa. La polaridad inversa produce un efecto de limpieza de los xidos superficiales que se debe, probablemente, al impacto de los iones positivos del gas de proteccin (que est ionizado) contra el metal base (negativo), y que produce la rotura de los xidos y los desplaza hasta el borde del bao. II ) CORRIENTE ALTERNA: La corriente alterna tiene un medio ciclo de polaridad directa, y medio de polaridad inversa. Debido a esto ana (aunque reduce) las ventajas de ambos efectos. Durante el semiciclo de polaridad inversa mantiene el poder limpiador, por lo que tambin es comn la utilizacin de corriente alterna en la soldadura de aluminio y magnesio. Este tipo de corriente presenta problemas en el cebado y la estabilizacin del arco, por lo que suele ser necesario disponer de un generador de alta frecuencia. A la corriente industrial de soldeo, se le superpone una de alta frecuencia para el cebado que se interrumpir una vez establecido el arco. 4.2.3.- ELECTRODOS Los electrodos utilizados en la soldadura G.T.A.W. son electrodos no consumibles, que no se funden a la temperatura del arco, y estn fabricados de materiales de alto punto de fusin. El dimetro y el afilado de la punta depender del tipo y de la intensidad de corriente que circule a travs de l. Debido al elevado calor generado, la punta del electrodo se desafila y se redondea. La composicin del electrodo depender del tipo de corriente con que se trabaje. Inicialmente los electrodos se fabricaban de tungsteno puro, debido a que es el segundo elemento de mayor temperatura de fusin. En la actualidad, en corriente continua se trabaja con electrodos de tungsteno aleado con pequeas cantidades de torio que mejoran el cebado y la estabilidad del arco, porque aumenta la emisividad de electrones. Estos electrodos sufren un menor desgaste y desafilado de la punta. Tambin se han conseguido buenos resultados con aleaciones de tungsteno con xidos de Lantano o de Cerio. En corriente alterna se suelen utilizar aleaciones de tungsteno con zirconio, que reduce la erosin ya que la temperatura de trabajo del electrodo es superior.Tecnologa Mecnica Pginas: 6



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4.2.4.- METAL DE APORTACIN Como en esta tcnica no se producen reacciones en el bao, que est protegido por una atmsfera inerte, ni se genera escoria, el metal de aportacin deber tener la misma composicin que el metal base. Normalmente se presenta en forma de varillas de distintos dimetros. 4.2.5.- GAS DE PROTECCIN I ) ARGN: El argn es un gas inerte que est contenido en el aire y se obtiene por destilacin fraccionada del aire lquido. Es ms pesado que el aire (1.4 veces) y mucho ms pesado que el helio (10 veces), por lo que proporciona una buena proteccin. Su peso atmico es alto, por lo que consigue una accin de limpieza ms enrgica al chocar iones de mayor tamao contra la capa de xido. Esto justifica su aplicacin en la soldadura de aluminio o magnesio. Tiene un bajo potencial de ionizacin, es decir, se vuelve conductor con relativa facilidad. Se facilita el cebado y el arco es ms estable. Su conductividad trmica es baja, por lo que el calor se concentra en un arco estrecho y las soldaduras que se producen son estrechas y con gran penetracin. La zona afectada por el calor es pequea. Las dos propiedades anteriores, bajos potencial de ionizacin y conductividad trmica, hacen que el calor liberado en el arco sea poco sensible a la longitud del arco, y no se altere la forma del cordn. Esto lo hace especialmente interesante para la soldadura manual. El calor liberado por el arco es bajo, debido a que tambin lo es el potencial de ionizacin, por eso su aplicacin resulta interesante para la soldadura de materiales de pequeos espesores, porque se corren menos riesgos de desfondar el bao. II ) HELIO: El helio es tambin un gas inerte que puede obtenerse del aire, o ms normalmente, de yacimientos de gas natural. Como es ms ligero que el aire (y que el argn), es necesario utiliza caudales ms elevados para conseguir el mismo efecto protector. Tiene un potencial de ionizacin superior, por lo que presenta ms dificultades en el cebado y un arco menos estable. La conductividad trmica es ms elevada que la del argn, por lo que se distribuye ms el calor, produciendo cordones de soldadura ms anchos y menos profundos para el mismo aporte de calor. Por otro lado, la disipacin de calor permite trabajar con intensidades de corriente superiores sin daar el electrodo.

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Para una misma intensidad de corriente, como el potencial es mayor, el arco produce mayor cantidad de calor. Se aplica cuando es necesario un mayor aporte de calor, esto es, con velocidades de soldadura altas, cuando las piezas tienen elevado espesor o elevada conductividad trmica. Estas caracterstica hacen que el helio slo sea interesante para ciertas aplicaciones, sobre todo considerando factores econmicos: el helio es ms caro y se consumen caudales superiores. III ) MEZCLAS DE GASES CON ARGN: Para aumentar el calor del arco, manteniendo las buenas propiedades del argn, se mezcla ste con helio o hidrgeno. As se consiguen arcos ms calientes que permiten soldar a mayor velocidad o espesores ms gruesos. Argn helio: Se utilizan mezclas de estos dos gases en distintas proporciones, logrando aprovechar en cada caso las ventajas necesarias de cada uno. Algunos sistemas utilizan la mezcla slo para iniciar el arco, y posteriormente usan helio puro, para aumentar la rapidez de soldadura. Argn hidrgeno: La mezcla empeora el cebado del arco, por lo que las proporciones de los gases de mezcla son pequeas. El efecto reductor del hidrgeno contribuye a evitar la oxidacin superficial. Sin embargo aumenta la reactividad del gas, pudiendo ocasionar defectos en ciertos materiales como porosidad o grietas. Se utiliza para soldadura de aceros inoxidables austenticos y nquel y sus aleaciones y NO se utiliza para aceros poco aleados, cobre, aluminio o aleaciones de titanio. 4.2.6.- PARMETROS I)

II ) CEBADO DEL ARCO: Rozando el metal base con la punta del electrodo para formar un cortocircuito y separando despus el electrodo. De esta forma se corre el riesgo de que el electrodo se pegue a la superficie, y se produzcan inclusiones de tungsteno en la soldadura. Superponiendo una tensin de alta frecuencia durante pocos microsegundos, provocando la ionizacin del gas. Los campos magnticos generados por esta seal pueden causar interferencias en los sistemas electrnicos de control, por lo que se debern establecer las protecciones necesarias. 4.2.7.- EQUIPO NECESARIO PARA LA REALIZACIN DE LA SOLDADURA T.I.G. El equipo necesario para realizar este tipo de soldadura est formado por:

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I ) UN GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA SIMILAR A LOS UTILIZADOS EN SOLDADURA ELCTRICA CON ELECTRODO REVESTIDO. Que permita buen control de intensidades con valores bajos para asegurar la estabilidad del arco en trabajos con espesores finos. En corriente alterna se acopla una seal de alta frecuencia para estabilizar el arco y conseguir una circulacin de corriente ms uniforme. II ) OPCIONALMENTE, PODR DISPONER DE UN GENERADOR DE ALTA FRECUENCIA O UN GENERADOR DE IMPULSOS PARA FACILITAR EL CEBADO EN EL CASO DE QUE SE TRABAJE CON CORRIENTE CONTINUA.

III ) CABLES

DE

MASA

Y

DE

ELECTRODO,

PARA

REALIZAR

LAS

CONEXIONES

ENTRE

EL

PORTAELECTRODO, EL GENERADOR Y LA PIEZA.

IV ) UN CIRCUITO DE GAS, FORMADO POR LAS BOTELLAS, EL MANOREDUCTOR Y LAS MANGUERAS NECESARIAS PARA LLEVAR EL GAS HASTA EL PORTAELECTRODOS.

Utiliza manoreductores caudalmetros para controlar la presin y regular el caudal. El caudal de gas depender del espesor y naturaleza del metal a soldar. V ) PORTAELECTRODO: adecuado para esta tcnica. De refrigeracin natural (por aire) para espesores pequeos, o forzada (por circulacin de agua) para espesores mayores, que necesitan intensidades mayores. El electrodo estar sujeto rgidamente mediante una pinza.

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Habr un juego de pinzas para los distintos dimetros del electrodo. Boquilla de material cermico que conduce el gas protector sobre la zona de soldadura. (Sujeta en la cabeza del portaelectrodos), su tamao depender del dimetro del electrodos y del tipo y tamao de portaelectrodos. IMAGEN DEL PORTAELECTRODO

Interruptor de control, que inicia la circulacin de gases y de corriente.

Figura 4-2. Generador de corriente, portaelectrodos, pinza de masa y manguera de gases para soldadura G.T.A.W.

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4.2.8.4.2.9.- APLICACIONES Con este proceso se consigue trabajar con valores de intensidad de corriente superiores a los utilizados en las tcnicas anteriores, lo que permite soldar a mayor velocidad y obtener mayor penetracin que con la soldadura con gas combustible y la de arco con electrodo revestido. La calidad de las soldaduras resultantes es muy elevada, dependiendo de la preparacin (limpieza del metal base) y del ajuste del equipo. Debido a su elevada calidad y la pureza metalrgica obtenida se utiliza en soldaduras de responsabilidad. El proceso de soldadura TIG se aplica principalmente a los aceros inoxidables, aceros aleados al cromo-molibdeno resistentes al calor, aluminio, nquel y aleaciones. Especialmente adecuado para soldaduras de alta calidad. En soldadura manual es ideal para materiales de espesores pequeos o para lograr penetracin controlada. Cuando los espesores son grandes puede preferirse S.M.A.W. o G.M.A.W. debido a que tienen un transporte de metal ms rpido. Est tambin extendida la automatizacin, que reduce la formacin de la mano de obra pero exige ms cuidado en la preparacin de los bordes de la junta, en la eleccin de los parmetros y en la fijacin de las piezas. Especialmente aplicable para materiales de pequeo espesor. Soldaduras de elevada calidad y buen acabado superficial. Se usa fcilmente en todas las posiciones (de soldadura) y se consigue buen control del bao. Industrias: aeroespacial, generacin de energa, qumica y petrolfera... Normalmente manual, pero se puede automatizar para aplicaciones de alta produccin. Existe una variante del proceso que precalienta el metal de aportacin y lo funde mientras entra en el bao de fusin. Esto permite concentrar el calor del arco en fundir la pieza y no el metal de aportacin. Mejor la velocidad de trabajo y la velocidad de transporte de material (deposicin). 4.2.10.- SOLDADURA T.IG AUTOMTICA 4.2.11.- SOLDADURA TIG DE ARCO PULSADO.

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4.2.12.- SOLDADURA POR PLASMA (P.A.W.2)

Figura 4-3. Soldadura por plasma (izq) y Soldadura T.I.G. (drcha).

4.2.13.- DESCRIPCIN DEL PROCESO La soldadura con plasma puede considerarse una evolucin de la soldadura TIG, ya que se basa en principios similares. En esta tcnica se utiliza un arco elctrico para llevar a un gas a estado de plasma, producindose el calor que funde el metal base al pasar el plasma de nuevo a estado gaseoso al entrar en contacto con la pieza.

Se denomina plasma al estado al que pasa un gas ionizado y calentado a elevadas temperaturas. El proceso consiste en establecer un arco elctrico entre un electrodo no consumible, similar a los utilizados en soldadura T.I.G., y el metal base (arco transferido) o la boquilla del portaelectrodo (arco no transferido). La funcin del arco elctrico es proporcionar energa para producir la ionizacin de un chorro de gas. ste sale estrangulado a travs de la boquilla y pasa a estado plasmtico debido a la elevada temperatura. El chorro de plasma incide a elevada velocidad contra el metal base, que est a menor temperatura, producindose el proceso inverso con gran desprendimiento de calor. La temperatura en el centro de la columna de plasma puede llegar a alcanzar 28.000 C.

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El flujo de plasma no suele ser suficiente para proteger la zona de la soldadura y el arco, por lo que se utiliza adems un gas de proteccin que rodear a la columna de plasma. 4.2.14.- PISTOLA DE SOLDADURA POR PLASMA El equipo necesario para la soldadura por plasma es similar al que se utiliza en la soldadura TIG. La pistola que se utiliza dispone de un conducto alrededor del electrodo, por el que circula el gas plasmgeno, con un estrangulamiento en el extremo de salida para acelerar el chorro. El gas protector circula alrededor del gas plasmgeno por un conducto concntrico. Para evitar el excesivo calentamiento, la boquilla dispone de un sistema de refrigeracin de la punta, por agua. 4.2.15.- APLICACIONES Con esta tcnica se consigue soldar aceros difcilmente soldables mediante otras tcnicas con elevada penetracin. Una aplicacin muy comn consiste en realizar revestimientos a base de cromo, nquel y cobalto, de piezas que van a estar sometidas a temperaturas elevadas durante su funcionamiento. En estos casos el metal de aporte es introducido en forma de polvo por un gas de transporte. En esta aplicacin se utiliza como gas protector Argn con un pequeo contenido de hidrgeno, para mejorar la penetracin y reducir la posibilidad de formacin de xidos. El mismo principio se utiliza para realizar el corte con chorro de plasma.

4.3.- SOLDADURA CON HIDRGENO ATMICO4.3.1.- DESCRIPCIN DEL PROCESO La soldadura con hidrgeno atmico, tambin denominada Arcatn, utiliza el calor generado en un arco elctrico establecido entre dos electrodos de tungsteno en atmsfera de hidrgeno, para disociar el gas. El hidrgeno atmico formado se quema produciendo una llama que alcanza temperaturas muy elevadas, con la que se realizar la fusin necesaria en la soldadura. Esta tcnica tiene gran parecido a la soldadura con llama, y al igual que en esta, permite variar el calor aportado a la zona de soldadura acercando o alejando la llama. Debido al elevado carcter reductor del hidrgeno atmico, la zona de soldadura queda protegida de la formacin de xidos y es no necesaria la utilizacin de fundente. 4.3.2.- EQUIPO NECESARIO PARA REALIZAR LA SOLDADURA Sern necesarios los siguientes elementos: Transformador similar a los de soldadura por corriente alterna. Portaelectrodos con dos brazos, en los que se colocarn dos electrodos de wolframio rodeados de una boquilla por la que sale un chorro de hidrgeno.Tecnologa Mecnica Pginas: 13



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Botellas de hidrgeno y manoreductor para regular la presin de trabajo del gas. Cables de unin de los electrodos al transformador y mangueras flexibles para conectar el manoreductor a la boquilla de hidrgeno.

4.3.3.- APLICACIONES Esta tcnica puede aplicarse para la mayora de los metales sin necesidad de utilizar fundente, salvo para el aluminio, el cobre y sus aleaciones. Debido a los buenos resultados obtenidos con la soldadura TIG, la soldadura con hidrgeno atmico ha cado en desuso. Al igual que en la soldadura por arco con electrodo revestido, se han construido mquinas que permiten la realizacin automtica de esta soldadura, con un cabezal, electrodo continuo y regulacin.

4.4.- SOLDADURA CON ELECTRODO CONSUMIBLE Y GAS (G.M.A.W.3)4.4.1.- INTRODUCCIN Durante la dcada de los 40, se comenz a utilizar en Estados Unidos una tcnica de soldadura que utilizaba una atmsfera gaseosa para proteger un electrodo consumible. Se utilizaba para soldar aleaciones de aluminio, y el gas usado era Helio. Posteriormente esa idea se aplic en Europa para soldar aleaciones de aluminio, con Argn como gas protector (M.I.G.4) y posteriormente para soldar acero, utilizando como gas protector el CO2 o mezclas de Argn CO2 (M.A.G.5). La utilizacin de gases activos se estudi como alternativa, debido al elevado precio de los gases inertes. Las soldaduras G.M.A.W. utilizan como fuente de calor para lograr la fusin del metal base un arco elctrico que se establece entre el metal base y un electrodo, que acta, a la vez, como metal de aportacin. El metal fundido estar rodeado por una atmsfera de gas, inerte en la soldadura M.I.G. y activo en la M.A.G., que lo evitar la formacin de xidos. La diferencia de estas tcnicas respecto a las anteriores es que, el electrodo se va fundiendo al realizar la soldadura y depositndose en la junta para formar el cordn. De este modo no hay que romper la atmsfera protectora para introducir la varilla de metal de aportacin (como haba que hacer en la soldadura T.I.G.).

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Figura 4-4. Soldadura G.M.A.W.

4.4.2.- METAL DE APORTACIN El metal de aportacin es, normalmente, una varilla o alambre continuo que se distribuye arrollado en bobinas. A veces, el metal est exteriormente recubierto de cobre para mejorar el contacto elctrico, reducir la corrosin y reducir el rozamiento. En el caso de la soldadura M.I.G., el hilo suele ser macizo y tener la misma composicin que el metal base. En el caso de la soldadura M.A.G., el hilo puede ser hueco y contener en su interior sustancias que reaccionen con el CO2 para consumir el oxgeno (y evitar la oxidacin). 4.4.3.- GASES DE PROTECCIN I ) GASES INERTES DE PROTECCIN: Utiliza gases inertes que sean estables y no reaccionen con el arco. Normalmente se utilizan el argn o el helio.

Argn: se utiliza en la soldadura de Al, Cu, Ni y Ti. Si se aplica al acero se pueden producirfaltas de penetracin y mordeduras.

Helio: Produce cordones ms anchos y con menor penetracin. Es de uso comn en E.E.U.U.porque se encuentra en yacimientos naturales.

Argn + O2: La adicin de oxgeno mejora la penetracin de la soldadura ensanchando laparte inferior del cordn. Si el contenido de oxgeno es menor al 5% se considera que no se altera el carcter inerte de la soldadura.

II ) GASES ACTIVOS DE PROTECCIN: Se suelen utilizar como gases el dixido de carbono puro o mezclado con argn. El dixido de carbono se disocia formando monxido de carbono y oxgeno. Para evitar la oxidacin del metal base, hay que aadir elementos desoxidantes Mn y Si, a la varilla.Tecnologa Mecnica Pginas: 15



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2 CO2 -> 2 CO + O2Para que no se produzca porosidad en la soldadura, es imprescindible que el dixido de carbono sea de una elevada pureza (superior al 99.85%). Es ms barato que el argn y mejora la penetracin del cordn, consiguiendo que sean ms profundas y anchas y evita el riesgo de mordeduras. Sin embargo el arco que se forma es menos estable y es comn que se produzcan proyecciones. A veces se utiliza mezclada con argn para conseguir compensar los efectos. 4.4.4.- EQUIPO NECESARIO Es similar a los casos anteriores: Un generador de corriente continua, que normalmente es de potencial constante. Unidad de alimentacin de hilo, si el proceso es automtico. Circuito de gas protector. Circuito de refrigeracin, si es necesario. Pistola de soldadura.

4.4.5.- VENTAJAS I ) M.I.G: Como la proteccin del bao fundido se realiza mediante atmsfera protectora y no mediante fundentes, no se genera escoria. As se reducen de manera considerable las operaciones de limpieza (ahorro de costes). La soldadura M.I.G. proporciona una mayor productividad respecto a la soldadura M.M.A. Esto es debido en parte a la alimentacin automtica del electrodo, con lo que no es necesario realizar paradas para cambiarlo. Adems se reduce el riesgo de defecto asociado a los empalmes en el cordn de soldadura al cambiar de electrodo. Por otro lado el avance de la soldadura es ms rpido, con lo que la zona del metal base afectada trmicamente es inferior. Se mejora el aspecto de la soldadura. La soldadura M.I.G. puede prorporcionar buena penetracin, por lo que se pueden utilizar juntas con los bordes ms cerrados y ahorrar metal de aportacin. Debido a que todos los parmetros de la soldadura pueden controlarse automticamente, el operario no tiene ms que controlar la velocidad de avance del portaelectrodos y la distancia a la pieza, por lo que un operario que haya soldado con otra tcnica podr fcilmente hacerlo con sta.

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4.4.6.- APLICACIONES Esta tcnica se utiliza para las soldaduras de aceros inoxidables, cobre y aluminio. Para que las caractersticas del cordn sean buenas es necesario que las superficies a unir estn bien limpias y libres de xidos. Las soldaduras resultantes estn libres de escorias. Es comn la utilizacin de mquinas de esta tcnica. 4.4.7.- APLICACIONES Se utiliza slo para aceros ordinarios.

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