Curso GTAW Miller

7/21/2019 Curso GTAW Miller

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MANUAL DE SOLDADURA POR ARCO CONELECTRODO DE TUNGSTENO Y

PROTECCIN DE GAS, MILLER,GAS TUNGSTEN ARC WELDING(GTAW)

Elaborado por: Ing. William MendozaC.I.V. 202734

CAWI/AWS 98080574


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CONTENIDO: Pgs.

CAPTULO I5I.-EL PROCESO GTAW.5

Ventajas del Proceso GTAW.5Arco Concentrado5Sin Escoria6Sin Chispas ni Salpicaduras6Sin Humos ni Vapores6Desventajas del Proceso GTAW.7Resumen del Proceso7

CAPITULO II7II.- FUNDAMENTOS DEL PROCESO GTAW.7

Corriente Alterna10Frecuencia10Corriente Alterna de Onda Sinusoidal .11Corriente Alterna de Onda Cuadrada12Onda Cuadrada Avanzada.13Corriente Directa.14Polaridad..14Corriente Directa Electrodo Negativo..15(Polaridad Directa, Trmino no Normalizado)15Corriente Directa Electrodo Positivo.16(Polaridad Inversa, Trmino no Normalizado)..16Soldadura con Corriente Alterna.19

Rectificacin del Arco..20Formas de Ondas Balanceadas y Desbalanceadas21Ventajas del Control del Balance de Ondas.22Frecuencia Ajustable (Hz).25Ventajas de la Frecuencia Ajustable.27Control de Corriente Independiente.28Ventajas de la Onda Cuadrada Avanzada..30Fundentes de Soldadura para el Proceso GTAW32Mtodos de Encendido del Arco..33Ionizacin del Gas..33

Alta Frecuencia.33Alta Frecuencia (HF) en el Modo de Pulsos..36Arco Levantado37Mtodo de Encendido del Arco Mediante Rayado del Electrodo..37Descarga Capacitiva..38GTAW Pulsado..39Soldadura de Alta Frecuencia Pulsada.41

CAPITULO III..42III.- EQUIPOS GTAW.42

Primero la Seguridad..42

Seleccin de la Fuente de Energa.43


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Fuentes de Energa de Corriente Constante46Fuentes de Energa con Rectificador Controlado por Silicio (SCR) de OndaCuadrada50Fuentes de Energa Inverters.51Fuentes de Energa Accionadas por Motor..52

Ciclo de Trabajo..54Fase SimpleFase Triple.55Voltaje de Entrada57Elementos de Accesorios.59Encendedores/Estabilizadores del Arco59Procedimientos de Correccin.60Antorcha GTAW.61Componentes de la Antorcha GTAW..64Enfriadores y Refrigerantes65Control Remoto..66

Aparatos Rodantes y Soportes de Cilindros67Soldadura GTAW Automatizada.68Microprocesadores..71Conexiones para la Aplicacin de las Automatizaciones..72Sistemas de Control de la Longitud del Arco..72Control Magntico del Arco73Sistema de Alimentacin de Alambre Fro73Rastreo de la Costura.73

CAPITULO IV..73IV.- ELECTRODOS Y CONSUMIBLES.73

Electrodos de Tungsteno para el Proceso GTAW.73Tipos de Electrodos..76Uso de los Electrodos de Tungsteno.79Preparacin de los Electrodos..81Gases de Proteccin.87Velocidad de Flujo.90Pre-flujo y Post-flujo91Purga de Respaldo y Proteccin de Arrastre..92Proceso GTAW y Uso del Metal de Relleno.93Tipos de Metal de Relleno en el Proceso GTAW..94

Especificaciones para el Material de Relleno.95Tipos y Designaciones del Metales de Relleno.96CAPITULO V99V.- SEGURIDAD99

Choques Electricos99Humos99Radiaciones del Arco100Ropa de Proteccin..100Proteccin Visual102El Ambiente de la Soldadura..103

Manipulacin Segura de los Cilindros..104


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CAPITULO VI108VI.- PREPARACIN PARA LA SOLDADURA..108

Preparando la Fuente de Energa.108Preparando la Junta a Soldar.112Preparacin del Aluminio para Soldar113

Soldadura de Aluminio114Preparacin del Acero Inoxidable para Soldar..115Soldadura de Acero Inoxidable.116Preparacin de Titanio para Soldar116Soldadura de Titanio118Preparando el Acero Suave para Soldar120Soldadura de Acero Suave..120

CAPITULO VII..121VII.-DISEO DE JUNTA Y TIPOS DE SOLDADURAS.121

Juntas de Bordes123

Juntas a Tope124Juntas a Solape126Juntas de Esquina..127Juntas T128Soldaduras de Filete129Soldaduras de Ranuras..135Longitud de la Soldadura.140Posiciones de la Soldadura.141

CAPITULO VIII.143VIII.-Tcnicas para Juntas Bsicas de Soldadura.143

Longitud, Tamao de Copa de Gas, y Extensin del Electrodo.143Posicion de la Antorcha para el Encendido del Arco con Alta Frecuencia.144Tecnicas de Soldadura Manual..145Soldadura en Junta a Tope y Cordones Rectos146Junta a Solape147JuntaT.148Junta de Esquina..149Tcnicas para Soldar Juntas Fuera de Posicin..150Tcnicas para Soldadura de Tuberas.154Procedimientos para el Encendido del Arco..156

Indicaciones para el Encendido de Arco del Proceso GTAW.159Indicaciones para Aplicaciones Automticas160CAPITULO IX160IX.- Consideraciones de Costo del Proceso GTAW.160CAPITULO X.161X.- Control de Fallas en el Proceso GTAW..161CAPITULO XI166XI.- TABLAS166CAPITULO XII..173XII.- GLOSARIO DE TERMINOS.173


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I.El Proceso GTAW.

El calor necesario para el proceso de soldadura por arco con electrodo de Tungstenoy proteccion de gas GTAW es producido por un arco electrico mantenido entre un

electrodo de Tungsteno no consumible y la pieza a soldar. La zona afectada por elcalor, el metal fundido, y el electrodo de Tungsteno son todos protegidos de laatmosfera por una cobertura de gas inerte alimentado a traves de la antorcha GTAW.El gas inerte es aquel gas que es inactivo, o deficiente en las propiedades qumicasactivas. El gas de proteccion sirve para cubrir la soldadura y excluir las propiedadesactivas del aire a su alrededor. No se quema, no agrega nada ni absorbe nada delmetal de la soldadura. Los gases inertes tales como el argn (Ar) y el helio (He) noreaccionan ni se combinan qumicamente con otros gases. No poseen olor y sontransparentes, permitiendo al soldador la mxima visibilidad del arco. En algunasinstancias una pequea cantidad de gas reactivo tal como el hidrgeno (H) puede ser

agregado para aumentar las velocidades de avance. El proceso GTAW puede producirtemperaturas de hasta 35.000F / 19000 C. La antorcha solo contribuye al calor dela pieza. Si es requerido metal de relleno para realizar la soldadura, puede seragregado manualmente en la misma forma como se agrega en el proceso desoldadura por oxi-acetileno (OAW). Existen tambien un nmero de sistemas dealimentacin de metal de relleno disponibles para llevar a cabo la tarea de maneraautomatica. La figura 1.1 muestra lo indispensable del proceso GTAW manual.

Ventajas del Proceso GTAW

La ventaja ms grande del proceso GTAW es que puede soldar ms clases de metalesy aleaciones que cualquier otro proceso de soldadura. El proceso GTAW puede serusado para soldar la mayora de los aceros incluyendo los aceros inoxidables,aleaciones de Niquel tales como Monel e Inconel, Titanio, Aluminio, Magnesio,Cobre, Latn, Bronce, y hasta el Oro. El proceso GTAW tambien puede soldar metalesdisimiles uno a otro tales Cobre a Latn y Acero Inoxidable a acero suave.

Arco Concentrado

La naturaleza concentrada del arco del proceso GTAW permite sealar el control dela entrada de calor a la pieza resultando en una zona afectada por el calor (HAZ)estrecha. Una alta concentracion de calor es una ventaja cuando se sueldan metalescon una alta conductividad trmica tales como el Aluminio y el Cobre. Una zonaafectada por el calor estrecha es una ventaja porque es donde el metal base haexperimentado un cambio debido al sobrecalentamiento del arco y a la rpidavelocidad de enfriamiento. La zona afectada por el calor (HAZ) es donde la juntasoldada es ms dbil y es el rea a lo largo del borde de una soldadura hechaapropiadamente pudiera esperarse que se rompa bajo un ensayo destructivo.


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Sin Escorias

Con este proceso no existe requerimiento de fundente; sin embargo, no existeescoria para confundir la visin del soldador del charco de metal fundido. Lasoldadura terminada no tendr escoria que remover entre pasadas. Las escoriasatrapadas en soldadura de pasadas mltiples son raramente vistas. En ocasiones con

materiales como el Inconel esto puede ser una preocupacin.

Sin Chispas o Salpicaduras

En el proceso GTAW no existe transferencia de metal a traves del arco. No existenglbulos fundidos de salpicaduras que confirmen que con y sin el contenido dechispas producidas y si el material que esta siendo soldado esta libre decontaminantes. Tambien bajo condiciones normales el arco del proceso GTAW essilencioso sin crujidos usuales, detonaciones, y zumbidos propios de la soldadura por

arco con electrodos revestidos (SMAW) y la soldadura por arco con electrododesnudo continuo y proteccion de gas (GMAW). Generalmente, solo en ocasionescuando se usa el modo de soldadura AC o arco pulsado ser un factor de ruido.

Sin Humos o Vapores

El proceso mismo no produce humos o vapores dainos. Si el metal base o rellenocontiene revestimientos o elementos tales como Plomo, Zinc, Niquel, o Cobre, queproducen humos, estos pueden ser confirmados as con cualquier proceso de


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soldadura por fusin en estos materiales. Si el material base contiene aceites, grasas,pinturas u otroscontaminantes, definitivamente sern producidos humos y vapores en la medida

que el calor del arco los quema. El material base debe estar limpio para hacer lascondiciones mas apropiadas.

Desventajas del Proceso GTAW

La principal desventaja del proceso GTAW es la baja velocidad de deposicin demetal de relleno. Otra desventaja es aquella donde la coordinacin manual-visualnecesaria para llevar a cabo la soldadura dificulta el aprendizaje, y requiere unacantidad de prctica para llegar a ser un diestro. Los rayos del arco producidos por elproceso tienden a ser ms brillantes que aquellos producidos por los procesosSMAW y GMAW. Esto es debido principalmente a la ausencia de humos y vapores

visibles. Las cantidades aumentadas de rayos ultravioletas del arco tambien causanla formacin de ozono y oxidos nitrosos. Se debe tener cuidado en proteger la pielcon ropa apropiada y proteger los ojos con la tonalidad de lentes correcta en lacareta de soldadura. Cuando se suelda en espacios confinados, se pueden formarconcentraciones de gas de proteccion y desplazar el oxigeno. Asegurarse que estasreas estan ventiladas de manera apropiada.

Resumen del Proceso

El proceso GTAW es un proceso limpio. Es deseable desde el punto de vista deloperador debido a las razones explicadas. El soldador debe mantener la soldadura enbuenas condiciones mediante la limpieza apropiada del material, usando metal derelleno limpio y guantes de soldadura limpios, y mantener lejos del rea desoldadura aceites, sucios y otros contaminantes. La limpieza no puede sersubestimada, particularmente en Aluminio, Magnesio y Aceros Inoxidables. Estosmetales son ms susceptibles a la contaminacin que los metales ferrosos. Se hademostrado que la porosidad en las soldaduras de aluminio son causadas por elHidrogeno. Consecuentemente, es mas importante eliminar todas las fuentes decontaminacin por Hidrogeno tales como la humedad e hidrocarburos en la forma de

aceites y pinturas.

II. Fundamentos del Proceso GTAW

Si Ud. ha tenido la experiencia de conectar una batera de un carro con los polosinvertidos, Ud. sin duda se sorprendera de la cantidad de chispas y calor que sepuede generar por una batera de 12 voltios. En realidad, una antorcha del procesoGTAW puede ser conectada directamente a una batera y puede ser usada parasoldar. Cuando la soldadura fue descubierta inicialmente al principio de los aos de

1880 fue hecha con batera. (Algunas bateras usadas al principio en experimentos desoldaduras alcanzaron proporciones del tamao de una habitacin). La primera


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maquina de soldar, vista en la figura 2.1, fue desarrollada por N. Benardos andOlszewsky de Gran Bretaa y fue editada por una patente Britnica en 1885. Fueusada con un electrodo de carbono y energizada por bateras, las cuales fueroncargadas con un dinamo, una maquina que produce corriente elctrica mediantedispositivos mecnicos.

La figura 2.2, muestra lo que un circuito de soldadura usa parecido a una bateriacomo fuente de energia. Los dos parametros mas basicos con que tratamos ensoldadura la cantidad de corriente en el circuito, y la cantidad de voltaje que loimpulsa. La corriente y el voltaje son adems definidas como sigue:

- La corriente: es el nmero de electrones que pasan por un punto en un segundo.Medidos en amperios (amp).


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El voltaje: es la cantidad de presion inducida en el circuito para producir el flujo decorriente. Medido en voltios (Volt).

La resistencia en el circuito de soldadura es representada mayormente por el arco desoldadura y para un alcance menor de la resistencia natural de los cables,

conexiones, y otros componentes internos. Los captulos que pudieron ser escritossobre la teora del flujo de la corriente en un circuito electrico, pero para efectos desimplicidad solo recuerde que el flujo de corriente es del polo negativo al polopositivo. Al principio los cientficos estuvieron sorprendidos con los resultadosobtenidos cuando los cables de las bateras fueron conectados. Examinaremos estasdiferencias con ms detalles luego cuando tratemos la soldadura con corrientealterna.

An mucho tiempo despues la corriente alterna (AC) llego a ser apropiada para lasoldadura con el uso de fuentes de energia tipo transformadores, las soldaduras

producidas tuvieron mayor dificultad para ser llevada a cabo y de menor calidad queaquellas producidas con corriente directa (DC). Aunque estas fuentes de energia tipotransformador expandieron grandemente su uso comercial en fuentes para elproceso SMAW, No pudieron ser usadas para el proceso GTAW porque en la medidaque la corriente alcanza el valor de cero, el arco se extingue. (Ver figura 2.4).Seguimos a continuacin con las moto-generadors. Estas maquinas fueron aquellasque consistieron de un motor AC, que accionaba a un generador, para producir DC desoldadura. La salida de estas maquinas pudieron ser usadas para ambos procesos desoldadura SMAW y GTAW. Fue con una fuente de energia generador-motor que elproceso GTAW fue inicialmente realizado en 1942 por V. H. Pavlecka y Rush

Meredith mientras trabajaban para la compaa de Aviacin Northrup. Pavlecka yMeredith descubrieron metodos para unir Magnesio, Aluminio y Niquel, los cualesentraron en uso en la aviacin militar de la poca.


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Aunque el rectificador de selenio ha sido por algun tiempo, fue a principios de losaos de 1950 que los rectificadores fueron capaces de manejar niveles de corrienteencontrados en circuitos de soldadura. El rectificador de selenio tiene un efectoprofundo en la industria de la soldadura. Permiti que las fuentes de energia tipotransformador produjera DC. Y logrando que una fuente de energia con corriente AC

pudiera ser usada para el proceso GTAW as como tambien para el proceso SMAW.

La comprension es que la alta frecuencia agregada al circuito de soldadura haceapropiada la fuente AC para soldar con el proceso GTAW. La adicin de este voltajeal circuito conserva la estabilidad del arco en la medida que la corriente de lasoldadura pasa por cero. Estabilizando as el arco GTAW, tambien ayuda elencendido del arco sin el riesgo de contaminacin. Adicionalmente el control remotode corriente, controla el contactor remoto, y los dispositivos de control solenoide agas desarrollado dentro de las fuentes de energas modernas del proceso GTAW.Adicionalmente tales avances como la onda cuadrada, y las fuentes de energia de

onda cuadrada avanzada tienen un poco mas refinada las capacidades de esteproceso ya versatil.

Corriente Alterna

La corriente alterna (AC) es una corriente elctrica que tiene tanto medios ciclospositivos como negativos. Estos componentes no ocurren simultneamente, sino demanera alterna, de este modo el trmino corriente alterna. La corriente fluye en unadireccin durante un medio ciclo e invierte la direccin en el otro medio ciclo. Los

medios ciclos son llamados medio ciclo positivo y medio ciclo negativo del ciclocompleto de corriente alterna. Figura 2.4 muestra los medios ciclos positivos ynegativos de AC.

Frecuencia

La velocidad a la cual la corriente alterna hace un ciclo completo de cambios dedireccin en un ciclo completo se denomina frecuencia. La energia elctrica en losEstados Unidos suministra una frecuencia de 60 ciclos por segundos, o para usar un

trmino apropiado 60 hertz (Hz). Esto indica que existen 120 cambios de direccionesde flujo de corriente por segundo. La entrada de energia para una maquina de soldarde corriente alterna AC y otros equipos elctricos en los Estados Unidos en laactualidad son de 60 Hz. Fuera de Norte Amrica y los Estados Unidos, la energia de50Hz es ms comunmente usada. En la medida que la frecuencia aumenta los efectosmagnticos se aceleran y llegan a ser ms eficientes para ser usados entransformadores, motores, y otros dispositivos elctricos. Esto es el principiofundamental de cmo funcionan las fuentes de energia Inverters. La frecuenciatiene un mayor efecto en el desarrollo del arco de la soldadura. En la medida que lafrecuencia aumenta, el arco se hace ms estable, ms estrecho, y ms consistente y

ms direccional. Figura 2.4 muestra algunas frecuencias diversas.


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Onda Sinusoidal de la Corriente AlternaEn algunas de las siguientes secciones veremos las formas de ondas de la corrientealterna la cual representa el flujo de corriente en un circuito. El dibujo en la primeraparte de la figura 2.5 es lo que veramos en un osciloscopio conectado a unreceptculo de pared y muestra la forma de onda de corriente alterna conocidacomo onda sinusoidal. Los otros dos tipos de formas de onda que sern discutidosson onda cuadrada y onda cuadrada avanzada. La figura 2.5 muestra unacomparacin de estas tres formas de ondas. Estas formas de ondas representan elflujo de corriente en la medida que se forma en cantidad y tiempo en la direccin

positiva y luego disminuye en valor y finalmente alcanza el valor de cero. Luego lacorriente cambia de direccin y la polaridad alcanza el maximo valor negativo antesde alcanzar el valor de cero. Esta montaa (mitad positiva) y el valle (mitadnegativa) conjuntamente representan un ciclo de corriente alterna. Esto es cierto sinimportar la forma de onda que sea. Note sin embargo, que la cantidad de tiempo encada medio ciclo no es ajustable en las fuentes de energia de ondas sinusoidales.Tambien notar los puntos altos de corriente reducida con cada fuentes de energia detipo de onda cuadrada.


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relativamente cuadradas. No son exactamente cuadrada debido a las ineficienciaselctricas en la fuente de energia de ondas cuadradas. Sin embargo, la fuente deenergia del proceso GTAW de onda cuadrada avanzada ha mejorado el rendimiento ypuede producir una onda cuadrada aproximada la cual es comparada en la figura 2.5.

Onda Cuadrada Avanzada

La onda cuadrada avanzada permite control adicional sobre las formas de ondas decorriente alterna. La figura 2.7 muestra una onda sinusoidal de corriente alterna yuna onda cuadrada avanzada superpuesta sobre ella. Las maquinas de ondacuadrada nos permite cambiar la cantidad de tiempo dentro de cada ciclo que lamaquina esta produciendo segn el flujo de corriente del electrodo positivo o delelectrodo negativo. Esto es conocido como control de balance. Tambien reducen larectificacin del arco y la erosin resultante del electrodo de tungsteno. Con latecnologa de la onda cuadrada avanzada, las fuentes de energia de corriente alternaAC incorporan conmutadores electrnicos rpidos capaces de cambiar la corrientehasta 50.000 veces por segundos, permitiendo de este modo que la fuente deenergia tipo inversora sea mucho mas sensible a las necesidades del arco desoldadura. Estos conmutadores electrnicos toman en consideracin los cambios dedireccin de la salida de corriente de soldadura que ser transportada. La frecuenciade salida de las fuentes de energia de onda sinusoidal o cuadrada, esta limitada a 60ciclos por segundos, lo mismo que la entrada de energia de la compaa elctrica.Con esta tecnologa y los avances en el diseo, la amplitud negativa y positiva de laforma de onda puede ser controlada independientemente as como tambien la

habilidad para cambiar el nmero de ciclos por segundos. La corriente alterna estaformada de corriente directa electrodo negativo (DCEN) y corriente directa electrodopositivo (DCEP). Para mejor entendimiento de todas las implicaciones que esto tieneen la soldadura GTAW con AC, observemos ms de cerca una DCEN y una DCEP.

Corriente Directa

La corriente directa (DC) es una corriente elctrica que fluye solo en una direccin. Lacorriente directa puede ser comparada con el agua que fluye a traves de una tubera

en una direccin. La mayora de las fuentes de energia de soldadura son capaces de


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soldar con salida de corriente directa. Llevan a cabo esto con circuitos internos quecambian o rectifican la AC en DC.La figura 2.8 muestra lo que un ciclo de energia de onda sinusoidal AC parecera y loque parecera despues que ha sido rectificada en energia DC.

Polaridad

Antes en esta seccin fue indicado como los primeros soldadores usaron bateras porfuentes de energia de soldadura. Estos antiguos soldadores encontraron profundasdiferencias en el arco de soldadura y en el resultado de los cordones de soldaduracuando cambiaban las conexiones de la batera. Esta polaridad se describe mejor deacuerdo con la carga elctrica del electrodo, tal como se conecta con la corrientedirecta electrodo negativo (DCEN) o corriente directa electrodo positivo (DCEP). Lapieza obviamente debe ser conectada a la carga elctrica opuesta a fin de completarel circuito. Revisar la figura 2.2.

Cuando la soldadura GTAW, el soldador tiene tres opciones de seleccionar el tipo decorriente de soldadura. Ellas son: Corriente directa electrodo negativo, corrientedirecta electrodo positivo y corriente alterna. La corriente alterna, en la medida queempezamos a comprenderla es en la actualidad una combinacin de ambaspolaridades electrodo negativo y electrodo positivo. Cada una de estos tipos decorriente tiene sus aplicaciones, sus ventajas y desventajas. Un vistazo a cada tipo ysus usos ayudara al soldador seleccionar el mejor tipo de corriente para determinadotrabajo. Las figuras 2.9 y 2.11 ilustran las conexiones de suministro de energia paracada tipo de corriente en un circuito tipico de 100 amperios.


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Corriente Directa Electrodo Negativo(Polaridad Directa, Trmino no Normalizado)

La corriente directa con electrodo negativo es usada para soldar con el procesoGTAW prcticamente para todos los metales. La antorcha es conectada al terminalnegativo de la fuente de energia y el cable de la pieza es conectada al terminalpositivo. Las fuentes de energia con selectores de polaridad tendrn marcado en lasalida de los terminales electrodo (Electrode) y pieza (Work). Internamente,

cuando el selector se fija para DCEN, esta ser la conexin. Cuando el arco seestablece, el flujo de electrones se desplaza desde el electrodo negativo hacia lapieza positiva. En un arco con DCEN, aproximadamente el 70% del calor estarconcentrado en el lado positivo del arco y la mayor cantidad de calor estar en lapieza. Esto cuenta para la penetracion profunda obtenida cuando se usa DCEN parael proceso GTAW. El electrodo recibe una pequea porcin de la energia calrica(30%) y operara a menores temperaturas que cuando usa corriente alterna ocorriente directa con electrodo positivo (polaridad inversa). Esto cuenta para lacapacidad de transporte de intensidades de corrientes mayores de un diametro deelectrodo de Tungsteno dado con DCEN que con DCEP o AC. Al mismo tiempo que los

electrones impactan la pieza, los iones gaseosos con carga positiva son atrados haciael electrodo negativo.


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Corriente Directa Electrodo Positivo(Polaridad Inversa, Trmino no Normalizado)


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Cuando se suelda con corriente directa y electrodo positivo (DCEP), La antorcha esconectada al terminal positivo de la fuente de energia de soldadura y el cable detierra o pieza es conectado al terminal negativo. Las fuentes de energia conselectores de polaridades tendrn los terminales de salida marcados electrodo(Electrode) y pieza (Work). Internamente, el selector de polaridad se fija para DCEP,

esta ser la conexin. Cuando se usa esta polaridad, el flujo de electrones sedesplaza desde el polo negativo al polo positivo, sin embargo el electrodo seencuentra ahora en el lado positivo del arco y la pieza en el lado negativo. Loselectrones ahora salen de la pieza e impactan la punta del electrodo.Aproximadamente el 70% del calor estar concentrado en el lado positivo del arco;sin embargo la mayor cantidad de calor se distribuye en el electrodo. Ya que elelectrodo recibe la mayor cantidad de calor y llega a estar muy caliente, el electrododebe ser muy grande aun cuando se usen bajas intensidades de corriente, paraprevenir sobrecalentamiento y posible fusin. La pieza recibe una menor cantidaddel calor total resultando en una penetracion poco profunda. Otra desventaja de

esta polaridad es que debido a las fuerzas magnticas el arco algunas vecesdeambula de lado a lado al realizar una soldadura de filete cuando dos piezas demetal estan en un angulo prximo una de la otra. Este fenmeno es similar a lo quese conoce como soplo de arco y puede ocurrir en DCEN, pero con polaridad inversaDCEP es ms susceptible.

Llegado a este punto, uno podra preguntarse cmo esta polaridad pudiera tenercualquier uso en el proceso GTAW. La respuesta esta en el hecho de que algunosmetales no ferrosos, tales como el Aluminio y Magnesio, rapidamente forman unacapa de oxido cuando se exponen a la atmosfera. Este material es formado en la

misma forma que se acumula el oxido en el hierro. Es un resultado de la interaccindel material con el Oxigeno. El oxido que se forma en el Aluminio, sin embargo, esuno de los materiales ms duros conocidos por el hombre. Antes de que el Aluminiosea soldado, este oxido, debido a que tiene un punto de fusin mucho mas alto queel metal base, debe ser removido. El oxido puede ser removido por mediosmecnicos como cepillos de alambres o con un limpiador quimico, pero tan prontocomo se detiene la limpieza los oxidos empiezan a formarse de nuevo. Es ventajosoque la limpieza se haga de manera continua mientras se realiza la soldadura.El oxido puede ser removido por el arco de soldadura durante el proceso desoldadura cuando se usa corriente directa electrodo positivo. Los iones gaseosos con

carga positiva los cuales fluyen de la pieza al electrodo de Tungsteno al soldar conDCEN fluyen ahora del electrodo de tungsteno a la pieza negativa con DCEP. Ellosimpactan la pieza con fuerza suficiente para romper y desconchar la capa oxido fragilde aluminio, y suministrar lo que se llama accin de limpieza. A causa de esto laremocion beneficiosa del oxido, esta polaridad parece ser excelente para soldarAluminio y Magnesio. Existen, sin embargo, algunas desventajas.

Por ejemplo, para soldar con 100 amperios (DCEP) se tomara un electrodo deTungsteno de de diametro. Este gran electrodo naturalmente producira uncharco de soldadura ancho que resulta en el calor que esta siendo ampliamente

propagado sobre el rea de la junta. Debido a la mayora del calor que esta siendoahora generado en el electrodo ms que en la pieza, la penetracion resultante


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probablemente confirmara que seria insuficiente, Si la DCEN estuviera siendo usadaa 100 amperios un electrodo de Tungsteno de 1/16 de diametro seria suficiente.Este electrodo ms pequeo tambien concentrara el calor en un rea mas pequearesultando en una penetracion satisfactoria.La buena penetracion del electrodo negativo mas la accin de limpieza del electrodo

positivo parecera la mejor combinacin para la soldadura de aluminio. Para obtenerlas ventajas de ambas polaridades, se debe usar la corriente alterna (CA).


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Soldadura con Corriente Alterna

Cuando se usa para soldar la corriente alterna de ondas sinusoidales, los trminoselectrodo positivo (polaridad inversa) y electrodo negativo (polaridad negativa) los

cuales se aplicaron a la pieza y al electrodo pierden su significado. No existe controlsobre el medio ciclo que se tiene que usar para lo que la fuente de energiasuministra. La corriente es ahora alterna o cambia su direccin de flujo a unafrecuencia fija predeterminada y sin control sobre el tiempo o amplitudindependiente. Durante un ciclo completo de corriente alterna, existe tericamenteun medio ciclo de electrodo negativo y un medio ciclo de electrodo positivo. Sinembargo durante un ciclo existe un tiempo cuando la pieza es positiva y el electrodoes negativo. Y existe un tiempo cuando la pieza es negativa y el electrodo es positivo.En teora, el arco en los medios ciclos de corriente alterna de onda sinusoidal son detiempos y magnitudes iguales como se observa en la figura 2.14

Figura 2.14: Un ciclo completo de corriente alterna de onda sinusoidal

muestra el cambio del flujo de corriente que ocurre entre los medios ciclospositivos y negativos. El smbolo de grado representa los grados elctricos.

El arco sale a 0, 180 y 360 y la amplitud mxima es 90 y 270.


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Rectificacin del Arco

Cuando se suelda con el proceso GTAW con corriente alterna, encontramos que lateora del medio ciclo igual no es exactamente cierta. Un osciloscopio Figura 2.15

mostrara que el medio ciclo del electrodo positivo es mucho menor en magnitud queel medio ciclo del electrodo negativo. Existen dos teoras que consideran esto. Unaes la capa de oxido en los metales no ferrosos como el aluminio. El oxido superficialacta como un rectificador, hacindolo mucho mas difcil para que los electronesfluyan de la pieza al electrodo, que del electrodo hacia la pieza. La otra teora es queel aluminio fundido, caliente y limpio no emite electrones tan fcilmente como elelectrodo de tungsteno caliente. Esto da como resultado mas corriente permitidapara fluir desde el electrodo caliente de Tungsteno al charco de soldadura fundidolimpio, con menor corriente permitida para fluir desde el charco de soldadurafundido y limpio al electrodo. Esto es referido como Rectificacin del arco y debe

ser comprendido y limitado por el soldador como se indica en la figura 2.16.

Figura 2.15: Una reproduccin de una onda sinusoidal de

corriente alterna AC desbalanceada real. Notar que el medio

ciclo positivo es recortado. La porcin que falta fue recortada

debido a la rectificacin del arco. Lo que tambien puede

observarse es un pico alto de corriente el cual puede

conducir a acabar y erosionar el electrodo de Tungsteno.


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Rectificacin del arco

*Fuente de energia de diseo de onda cuadrada avanzada apropiada

eliminara este fenmeno.

Figura 2.16: Rectificacin del arco.

Formas de Ondas Balanceadas yDesbalanceadas

Las fuentes de energas de corriente alterna de ondas cuadradas tienen un panel decontrol frontal para alterar la longitud de tiempo que la maquina invierte en cadaporcin del medio ciclo del electrodo positivo (limpieza) o porcin del medio ciclo delelectrodo negativo (penetracion). Las maquinas de este tipo son muy comunes parala soldadura GTAW en la industria actual. Muy pocas fuentes de energia de ondasinusoidal de corriente alterna para el proceso GTAW para la industria estan siendoproducidas hoy da.

CONTROL DEL BALANCE DE LA FORMA DE ONDA

TIPO DE FORMA DE ONDA % DE TIEMPO EN ELELECTRODO NEGATIVO*

% DE TIEMPO EN ELELECTRODO POSITIVO

Fuente de energia de ondasinusoidal AC

No aplica, control nodisponible

No aplica, control nodisponible

Onda cuadrada 45 - 68 32 - 55

Onda cuadrada avanzada 1090 ** 1090

Indicadores para elsoldador

Resultados Curas *

Ruido del arco Inclusiones detungsteno No permanecer en elcharco de soldadura

Oscilacin del charcode soldadura

Arco errtico Agregar metal derelleno

Electrodo detungsteno daado

Falta de accin delimpieza

Mantener el arco enmovimiento a lo largo

de la junta


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*Este tiempo controla la penetracion y es la de mayor ventaja. Fijar unporcentaje tan alto como sea posible sin perder la limpieza. Muy raro se fijapor debajo del 50%.** Note el tiempo del electrodo negativo expandido disponible en la maquinade onda cuadrada avanzada.

Figura 2.17: Tiempo de control de balance disponible de diferentes tipos demaquinas.

Ventajas del Control del Balance de Ondas

La mxima penetracion es cuando el control del balance se fija para producir eltiempo maximo en el electrodo negativo y el tiempo minimo en el electrodo positivo.

Puede usar intensidades de corrientes mayores con diametros de electrodosms pequeos.

La penetracion se incrementa a una intensidad de corriente y velocidad deavance dada.

Usa menores tamaos de copa reduciendo el flujo de gas de proteccion. La entrada de calor se reduce con menor zona afectada por el calor (HAZ) y

distorsion resultante.

Balanceada: Es cuando el control del balance se fija para producir igualescantidades de tiempo en el electrodo negativo y positivo. As en una energia de

Figura 2.18: Colocacin del control de balance en mxima penetracion.

La forma de onda ha sido fijada en una condicin desbalanceada, esto

permite ms tiempo en el medio ciclo negativo donde el flujo de

corriente avanza desde el electrodo a la pieza. (Esto produce ms calor

en la pieza y consecuentemente penetracion mas profunda)


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60Hz, 1/120 parte de un segundo es invertido en el electrodo negativo (penetracion)calentando las plancha y 1/120 parte de un segundo es invertido en el electrodopositivo (limpieza) eliminando los oxidos.

La accin de limpieza del arco es incrementada

Mxima limpieza: Es cuando el control del balance se fija para producir eltiempo maximo en el electrodo positivo y el tiempo minimo en el electrodo negativo.

Se produce la accin de limpieza del arco mas agresiva

Figura 2.19: Colocacin de control balanceado. La forma de onda ha sido

fijada de forma balanceada. Esto permite tiempos iguales en cada medio

ciclo. Note que en este ejemplo ocurre la fijacin de 3 antes que 5 como Ud.

Lo esperaba. Otras maquinas tienen lectura digital que presenta el % detiempo fijado exacto. Cualquier metodo de fijacin, alcanza una meseta

donde el tiempo adicional en el medio ciclo positivo es improductivo y podra

causar dao al electrodo de tungsteno o antorcha. Sin embargo, La mayora

de las maquinas de onda cuadrada no permitirn fijar lo que podra causar

dao hecho en el balance de control AC.


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Los beneficios del control de balance deben ser bien comprendidos y aplicados deuna manera apropiada. La figura 2.21 muestra las soldaduras reales a una corriente y

velocidad de avance dada con solo cambiar el control de balance.

Note el control de balance

mediante pausa ajustable

La compensacin de la linea de

voltaje mantiene la corriente

promedio a la linea de variacin

de 1% con 10%

Figura 2.20: Se regula el control maximo de limpieza. La forma de onda ha

sido fijada a una condicin desbalanceada; esto permite ms tiempo en el

medio ciclo donde los iones gaseosos positivos pueden bombardear la pieza.

Solo es disponible una cierta cantidad de la accin de limpieza total, y un

aumento de tiempo en el medio ciclo positivo del electrodo no suministrara

ms limpieza ni puede fundir el electrodo de tungsteno o daar la antorcha.


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La figura 2.21: Note la variacin en la limpieza del cordn, y el patrn de lapenetracion de los perfiles de la soldadura.

Frecuencia Ajustable (Hz)

Como se indico recientemente en esta seccin, la corriente alterna hace cambiosconstantes en la direccin del flujo de corriente. Un cambio completo se denomina

un ciclo y es referido como su frecuencia. Como se indico en los Estados Unidos lafrecuencia del suministro de energia elctrica es de 60 ciclos por segundos, o parausar un trmino preferido 60Hz. Esto significa que existen 120 cambios de direccinde flujo de corriente a traves del arco por segundo. La corriente ms rpida que viajaa traves del arco cambia de direccin, aumenta la presion del arco haciendo el arcoms estable y direccional.

La figura 2.22: Muestra una ilustracin de los efectos de la frecuencia sobre el arcode soldadura y el perfil de soldadura resultante. Esto puede ser beneficioso ensoldadura automatizada mediante la reduccin de la cantidad de deflexin y

desviacin angular que ocurre en la direccin de avance cuando se suelda soldadurasde filetes.


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Figura 2.22: El arco normal de 60Hz comparado con 180Hz. La corriente cambia dedireccin 3 veces ms rapido de lo normal con un cono de arco ms estrecho msconsistente y direccional. El arco no se desva pero va directamente hacia dondeapunta el electrodo. Esto concentra el arco en un rea mas pequea resultando en

una penetracion mas profunda.

AJUSTE DE LA FRECUENCIA

TIPOS DE ONDAS RANGO Hz

Fuente de energia de onda sinusoidalAC

No es ajustable, debe usarse lo que lacompaa de energia elctrica suministra.

Onda cuadrada No es ajustable, debe usarse lo que lacompaa de energia elctrica suministra.

Onda cuadrada avanzada 20 - 400

Figura 2.23: El ajuste de la frecuencia solo esta disponibles en las Fuentes de energadiseadas de onda cuadrada avanzada.

Una frecuencia normal menor que (60Hz) puede ser seleccionada en la fuente deenergia de onda cuadrada avanzada, durante todo el recorrido disminuye a 20Hz,Como se indica en la figura 2.23. Esto tendra aplicaciones donde puede serrequerido un arco ms dbil, menos vigoroso - para armar juntas de esquinaexterior, o secciones donde se requiera una menor penetracion o una soldadura ms

ancha. En la medida que la frecuencia aumenta, el cono del arco se hace masestrecho y llega a ser ms direccional. Esto puede ser de beneficio para la soldaduramanual y automatica mediante la reduccin de la cantidad de deflexin y desviacinangular que ocurre en la direccin de avance cuando se realizan soldaduras deranura o filetes. La figura 2.24 es un ejemplo de un arco de ciclo alto en unasoldadura de filete de aluminio. La figura 2.25 es un ejemplo de una fuente deenergia de onda cuadrada avanzada capaz de ajustar la frecuencia y aumentar elcontrol de balance.


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Figura 2.24: Arco de onda cuadrada avanzada a 180 Hz en soldadura de filete enaluminio.

Figura 2.25: Una fuente de energia de onda cuadrada avanzada con frecuencia dearco y los beneficios del control de balance incrementado.

Ventajas de la Frecuencia Ajustable

Frecuencias mayores producen arcos mas estrechosFrecuencias mayores aumentan la penetracionFrecuencias menores ensanchan el arcoFrecuencias menores producen un arco vigoroso mas suave


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control de balance extendido la zona limpia atacada qumicamente puede ser msestrecha o eliminada.

Figura 2.27: A 250 amperios, note la comparacin del perfil entre la onda cuadrada(izquierda) y la onda cuadrada avanzada (derecha) en esta lmina de Aluminio de de espesor.


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Figura 2.28: Una fuente de energia de corriente alterna onda cuadrada avanzada.

La transicion a traves de cero en las fuentes de energas de ondas cuadradasavanzadas es mucho mas rpida que en las maquinas de ondas cuadradas; sinembargo, no se requiere alta frecuencia aun a bajas intensidades de corrientes. Laalta frecuencia no solo es usada para iniciar el arco y no es necesaria en todos losmodos de encendido por contacto.

Ventajas de la Onda Cuadrada AvanzadaEl control resulta mas eficiente a altas velocidades de avanceEl arco penetra mas profundo y mas estrechoCapacidad de estrechar o eliminar la zona atacada qumicamenteMejora la estabilidad del arcoReduce el uso de encendidos de arcos de alta frecuenciaMejora el encendido del arco (siempre enciende en EP

independientemente del tipo de corriente o polaridad fijada)


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Control de la Fuente de Energia de OndaCuadrada Avanzada

Figura 2.29: La fuente de energia de onda cuadrada avanzada permite al soldadorformar el arco y controlar el cordn de la soldadura. Por separado o por cualquiercombinacin, el usuario puede ajustar el control de balance, frecuencia (Hz) eindependientemente controlar la corriente, para alcanzar la profundidad deseada de

la penetracion y caracteristicas del cordn para cada aplicacin.


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NOTA: Todas las formas de sonidos del arco audible creado por la corriente alternaAC. Muchas combinaciones de corriente alterna de onda cuadrada avanzada,mientras mejoran en gran parte la ejecucion de la soldadura deseada, crean sonidoque puede ser cuestionado por algunas personas. Se recomienda usar siempre

proteccion auditiva.

Fundentes de Soldadura para el ProcesoGTAWComo se ha visto, el tipo de corriente de soldadura y polaridad tiene un gran efectoen la penetracion de la soldadura. Se han realizado investigaciones para producirfundentes qumicos que afectan la tensin superficial de las molculas del charco desoldadura y permiten mejorar la penetracion en ciertos metales. Este fundente es

aplicado antes de soldar y a una intensidad de corriente dada la penetracion serincrementada. La figura 2.30 es un ejemplo de los perfiles de soldadura con y sin eluso de este FAST TIG FLUX.

Figura 2.30: Penetracion incrementada con y sin el uso del fundente FASTIG FLUX


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Mtodos de Encendido del Arco

El proceso de soldadura por arco con electrodo de tungsteno y proteccion de gasGTAW, usa un electrodo no consumible. Por lo que este electrodo no es compatible

con los metales a que van a ser soldados (a menos que se requiera una soldadura deTungsteno), requiere de algun encendido de arco nico y metodos de estabilizacionde arco.

Ionizacin del Gas

La ionizacin del gas es un requerimiento fundamental para encender y tener unarco estable. Un gas ionizado, es un gas que ha sido elctricamente cargado, es buenconductor de electricidad. Existen dos formas de cargar este gas. Calentar el gas a

una temperatura lo suficientemente alta y los electrones sern desalojados de lostomos gaseosos y los iones de los tomos gaseosos se cargaran positivamente. Elcalor del arco de soldadura es una buena fuente para esta ionizacin trmica.Desafortunadamente, cuando la soldadura AC con ondas sinusoidalesconvencionales, en la medida que alcanza el valor de cero no existe suficiente caloren el arco para mantener el gas ionizado y el arco se extingue. El otro metodo deionizacin es aplicando un voltaje suficiente al tomo gaseoso. Los electrones serndesalojados del tomo gaseoso y lo abandonaran como un ion gaseoso positivo.

Alta FrecuenciaEsto es un alto voltaje/bajo amperaje generado en un ciclo muy alto o alta velocidadde frecuencia. Las velocidades de frecuencias tpicas estan por encima de 16.000Hzhasta 1.000.000 Hz aproximadamente. Este alto voltaje permite para el arco buenencendido y estabilidad mientras la alta frecuencia que es generada permite que searelativamente segura en la operacion de la soldadura. Debido a esto la altafrecuencia segura, el alto voltaje ioniza el gas de proteccion. Suministrando as unabuena trayectoria para que la corriente fluya. As la trayectoria entre el electrodo y lapieza llegan a ser mucho ms conductores para el flujo de electrones, y el arco

literalmente saltara el espacio entre la punta del electrodo y la pieza. En materialessensibles a las impurezas, tocar con el electrodo de tungsteno la pieza lacontaminara as como tambien al electrodo de tungsteno. Este beneficio de la altafrecuencia se usa para encender el arco sin hacer contacto con la pieza, eliminando laposibilidad de contaminacin.

Cuando la corriente alterna al principio llego a estar disponible para el procesoSMAW, los cientficos inmediatamente empezaron a buscar los medios para asistir elreencendido del arco durante el medio ciclo positivo de AC. Los electrodos para elproceso de soldadura por arco con electrodos revestidos SMAW, en ese momento no

tenan estabilizadores de arco en el revestimiento para soldar con AC. Se descubrique la introduccin de una alta frecuencia/alto voltaje en el circuito secundario de


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soldadura de la fuente de energia aseguraba el reencendido del arco. Esta fuente dealta frecuencia es actualmente superpuesta en el voltaje existente de la fuente deenergia. La alta frecuencia es usada para eliminar los efectos de interrupcin delarco. Mientras la corriente primaria de 60Hz parte de su punto cero, la HF puede ir atraves de muchos ciclos, evitando as que el arco se interrumpa. Una equivocacin

comun es que la alta frecuencia misma es responsable de la accin de limpieza delarco. Pero la alta frecuencia solo sirve para el reencendido del arco el cual hace lalimpieza. La figura 2.31 muestra la relacin de la alta frecuencia superpuesta a lafrecuencia de 60 ciclos de la corriente primaria.

Con el proceso GTAW, la alta frecuencia es usada para estabilizar el arco. Durante elmedio ciclo negativo con corriente alterna, el flujo de electrones del diametro delelectrodo de Tungsteno relativamente pequeo para el rea del charco mucho masancho de la pieza. Durante el medio ciclo positivo el flujo de electrones viaja delcharco al electrodo. El aluminio y el magnesio son los peores emisores de electronescuando estan calientes y fundidos que el electrodo de Tungsteno caliente. Adems elrea del flujo de corriente en el charco de soldadura fundida es mucho ms grandeque el rea en el extremo del electrodo de tungsteno. El arco tiene la tendencia dedistorsionarse angularmente y hacerse inestable. Debido a que la alta frecuenciasuministra una trayectoria ionizada para el flujo de corriente, el reencendido del arco

es mucho ms facil y el arco llega a ser ms estable. Algunas fuentes de energia usanla alta frecuencia solo para encender el arco y algunas permiten alta frecuenciacontinua para tomar ventajas de sus caracteristicas estabilizadoras.

La alta frecuencia tiene una tendencia a entrar en lugares donde no se desea y fallabajo los controles de la Comisin Federal de Comunicaciones (FCC). Puede ser unproblema de interferencia mayor con todos los tipos de dispositivos elctricos yelectrnicos. Ver figura 2.33 para informacion sobre la instalacin. El circuitoadicional y las partes requeridas para el oscilador de chispas y su gasto agregado esuna desventaja adicional.


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USO DE LA ALTA FRECUENCIA

*Tambien puede ser usado en Aluminio y Magnesio cuando se suelda con Fuentes deenergia de onda cuadrada avanzada.

Figura 2.23: Muestra las fuentes de radiacion de alta frecuencia causadas por unainstalacin inapropiada. La Comisin federal para las Comunicaciones ha establecido

directrices para la mxima radiacion admisible de radiacion de alta frecuencia.

Ajuste de control Efecto Aplicacion

Desconectado Elimina la HF de los cables desoldadura

Para el proceso SMAW o donde lainterferencia de la HF sea una

preocupacinContinuo Impone la HF en los cables de

soldadura, todo el tiempo,cuando la maquina de soldar

esta encendida.

En el proceso GTAW para los oxidosrefractarios como AL y Mg

Encendidosolamente

Se impone el lmite de tiempode la HF en los cables de

soldadura cuando se enciendeel arco.

Para el proceso GTAW con DCEN entodos los metales que no tienen

oxidos refractarios (Titanio, AceroInoxidable, Niquel, Acero al

Carbono, etc.)*


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Alta Frecuencia (HF) en el Modo de Pulsos

Estas maquinas utilizan un circuito especial para imponer un pulso de alta intensidaden el circuito de salida cuando el voltaje se encuentra a un valor especifico.Supongamos que tenemos una maquina que suministra este pulso cuando el voltajees de 30 voltios o mas. Cuando no se esta soldando, el voltaje (o presion) seencuentra al maximo porque que no hay corriente que fluya y ni el circuitopulsatorio esta permitido. En la medida que el electrodo es acercado a la pieza, los

pulsos ayudan a saltar el arco, y la soldadura se inicia. Una vez que el arco se hainiciado, el voltaje del circuito de soldadura cae a un valor algo entre diez y veintevoltios y los sensores del circuito pulsatorio cambian y se desactivan. El circuito en elmodo de pulsos tambien puede ayudar a estabilizar el arco AC debido a que es capazdurante los tiempos en que el voltaje en la onda sinusoidal pasa a traves de cero. Lospulsos de alta intensidad afectan otros circuitos electrnicos en vecindad inmediata,pero el efecto no es tan pronunciado como aquel de una fuente de energia de altafrecuencia. Ud. Puede encontrar que es necesario mover el electrodo mas cerca a lapieza para iniciar el arco con ayuda del pulso que con los metodos de encendido delarco con alta frecuencia tradicionales.

Arco Levantado (LiftArcTM)

La tecnica del arco levantado permite al electrodo de Tungsteno ser ubicado encontacto directo con el metal base que se va a soldar. En la medida que el electrodode tungsteno es levantado de la pieza, el arco se establece. Esto es algunas vecesreferido como encendido por contacto. Si es posible cualquier chance decontaminacin es poco y es debido al circuito de la fuente de energia especial.Cuando el arco se levanta el interruptor es activado, se suministran niveles menores

de energia al electrodo de Tungsteno. Esta baja energia permite algunprecalentamiento del electrodo de Tungsteno cuando esta en contacto inicial con el

1. FUENTES DE RADIACION DIRECTA DE ALTA FRECUENCIA

La fuente de HF (Fuente de energia de soldadura con unidad de HF incorporada o porseparado.), cables de soldadura, antorcha, abrazaderas de la pieza, pieza, y mesa detrabajo.

2. FUENTES DE CONDUCCIN DE ALTA FRECUENCIACables de energia de entrada, interruptor que desconecta a la linea, y alambres de

suministro de entrada.

3. FUENTES DE RETRANSMISIN DE ALTA FRECUENCIAObjetos metlicos sin conexin a tierra, luces, alambres, tuberas de agua y accesorios,

telfono externo y lineas de energia.


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metal base. Recuerde que el electrodo de tungsteno caliente es un buen emisor deelectrones. Este nivel de energia es lo suficientemente bajo para sobrecalentar eltungsteno o fundir el metal base eliminado as la posibilidad de contaminacin. Unavez que el arco se ha establecido el circuito de la fuente de energia desconecta elmodo de arco levantado al modo de energia de soldadura y la soldadura puede

comenzar. La figura 2.34 ilustra la tecnica apropiada para usar el metodo deencendido de arco levantado.

Figura 2.43: Procedimiento de encendido del arco apropiado cuando se usa elmetodo de arco levantado.

Mtodo del Encendido del Arco Mediante

Rayado del Electrodo

El encendido por rayado no es considerado generalmente un metodo apropiadopara encender el electrodo, porque puede conducir fcilmente a la contaminacin enel rea de la soldadura. Es usualmente desarrollado cuando se hace una soldaduracon el proceso GTAW usando DC con una fuente de energia diseada solamente parael proceso SMAW. Estas maquinas no estan equipadas con un iniciador de arco asque la nica forma de encender el arco es con el contacto directo del electrodo deTungsteno y la pieza a soldar. Esto se realiza con un nivel de energia de soldadura

completo y generalmente resulta en la contaminacin del electrodo y/o el charco desoldadura. Este metodo como su nombre supone es llevado a cabo mediante rayadoo golpeado del arco como se realizara en el proceso de soldadura por arco conelectrodos revestidos (SMAW).

Descarga Capacitiva

Estas maquinas producen una descarga de alto voltaje de un banco decondensadores para establecer el arco. La chispa momentnea creada por estas

maquinas no es semejante a una descarga esttica. Aunque las maquinas de


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descarga capacitivas, tienen buena capacidad de encendido el arco, no tienenpropiedades de estabilizacion del arco de las maquinas de alta frecuencia. Sontipicamente usadas solo para soldadura con DC y no son apropiadas para soldar conAC.

ENCENDIDO DEL ARCOMTODOS CORRIENTE ALTERNA CORRIENTE DIRECTA DC

ELECTRODO NEGATIVO

Alta frecuencia En modo continuo* Solo en el modo de encendido

HF de pulsos En modo continuo* Solo en el modo de encendido

Arco levantadoSolo con fuentes de energas

de ondas cuadradaavanzadas**

Apropiadas en cualquiersoldadura con DC con fuentes

de energas equipadasapropiadamente

Encendido porrayado

No es recomendado No se recomienda parasoldadura de calidad por rayos

X debido a la posibilidad deinclusiones de Tungsteno.

Descarga decondensadores

No es recomendado Apropiado en cualquiersoldadura con DC con fuentes

de energas equipadasapropiadamente

*Con fuentes de energas de onda cuadrada y de ondas cuadradas avanzadasdiseadas especialmente tambien se puede hacer en el modo de encendido.**Con Fuentes de energas de ondas cuadradas diseadas especialmente equipadasde forma apropiada con un circuito de arco levantado.

Figura 2.35: Diversos mtodos de encendido del arco y aplicaciones de cada uno


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Figura 2.36: Fuente de energia de onda cuadrada para GTAW

GTAW Pulsado

Algunas de las Ventajas del GTAW pulsado son:

Buena penetracion conmenor entrada de calorMenor distorsionBuen control del charco cuando se suelda fuera de posicionFacil de soldar materiales delgadosFacil de soldar materiales de espesores disimiles

La principal ventaja del arco de soldadura GTAW pulsado es aquel en que el procesoproduce la misma soldadura como un arco normal, pero con una entrada de calorconsiderablemente menor. Cuando es alcanzado el amperaje pico, se lograrapidamente la penetracion. Antes de que la pieza pueda estar saturada de calor, elamperaje se reduce a un punto donde el charco se le permite enfriarse pero la

corriente es suficiente para mantener el arco establecido. El arco pulsado reduceenormemente la necesidad de ajustar la entrada de calor en la medida que lasoldadura avanza. Esto da al soldador mucho mayor control del charco de soldaduracuando se suelda fuera de posicion y en situaciones donde las juntas son dediferentes espesores.

Los controles basicos para fijar los parmetros pulsados son:

El amperaje pico: Este valor es usualmente fijado un poco mayor que el que seriafijado para una soldadura con GTAW no pulsada.

Amperaje de fondo: Este por supuesto seria fijado menor que el amperaje de pico.


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Pulsos por segundos: Es el nmero de veces por segundos que la corriente desoldadura alcanza el amperaje pico.

% de tiempo: Es la duracin del pico pulsado como un porcentaje del tiempo total.Controla cuanto tiempo es mantenido el nivel del amperaje pico antes de que caiga

al valor de fondo.

Referirse a la figura 2.37 para ver los efectos que cada una de estas fijaciones tienenen la forma de onda pulsada.

Figura 2.37: Terminos de onda pulsada con DC.

La forma de onda pulsada es a menudo confundida con la onda sinusoidal de AC, o laonda cuadrada. La onda sinusoidal AC representa la direccin de la corriente en elcircuito de soldadura, mientras la forma de onda pulsada representa la cantidad yduracin de dos niveles de salida diferentes de la fuente de energia. La forma deonda pulsada no es una onda sinusoidal en lo absoluto. Note en la figura 2.37 que la

salida actual que se muestra es de corriente directa DC, y la seal no se interrumpeentre los valores mas (+) y menos (-) como ocurre con la onda sinusoidal AC. Esto noquiere decir que la AC no puede ser pulsada entre dos niveles de salida diferentes,as que existen aplicaciones y fuentes de energas capaces de hacer justamente esto.

Soldadura de Alta Frecuencia Pulsada

Aunque la mayora de la soldadura con el proceso GTAW pulsado se hace a un rangode frecuencia de 0.5 a 20 pulsos por segundos, existen aplicaciones donde se utilizan

frecuencias mucho mayores. La ventaja de la alta frecuencia pulsatoria (200 a 500pulsos por segundos) es que el pulso de la alta frecuencia suministra un arco mucho


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ms consistente. La consistencia del arco es una medida de la presion del arco. Enla medida que la presion aumenta, el arco esta menos sometido a la desviacinangular causada por los campos magnticos (soplo de arco). Tambien se hacomprobado que soldar con frecuencias mayores tiene su beneficio mediante laproduccin de mayor agitacin del charco de soldadura el cual ayuda a flotar las

impurezas en la superficie resultando en una soldadura con mejores propiedadesmetalrgicas. La alta frecuencia pulsatoria es usada en aplicaciones mecanizadas depresicion y automatizadas donde se requiere un arco con propiedades y estabilidaddireccional excepcionales. Tambien es usada donde se requiere un arco estable amuy bajos amperajes.

Puesto que los SCR (Silicn Controlled Rectifier, Rectificador Controlado por Silicio)electrnicos y las fuentes de energas tipo Inverters tienen intrnsecamente untiempo de respuesta muy rpida que pueden ser fcilmente pulsadas. Las maquinascon SCR son algo limitadas en velocidad cuando se comparan con las Inverters. Sin

embargo los controles de pulsos estan disponibles para ambos tipos de maquinas.Pueden ser incluidos controles como los mostrados en la figura 2.38 o instaladosdirectamente dentro de la fuente de energia.

Figura 2.38: Un control de pulsos incluidos para fuentes de energia Inverters yrectificadores controlados por silicio (SCR).

III. Equipo GTAW, Primero la Seguridad

Aun cuando la mayora de la soldadura que se realiza es con el modo de corrientedirecta DC, la mayora de la energia de soldadura a menudo se obtiene de lacompaa de energia local de un enchufe de pared.


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Figura 3.1: Fuente de energia conectada en el panel de pared. La conexin primaria ala energia comercial.

Note el cajetn de fusibles en la pared, donde la energia primaria de la maquinapuede ser desconectada si el trabajo requiere ser realizado en cualquier parte con elequipo de soldadura. Tambien, la energia primaria en el cajetn de fusibles debe serdesconectado cuando la maquina este inactiva por largos periodos de tiempo.

Se debe tomar siempre precauciones cuando se instala cualquier equipo desoldadura. Una mquina de soldadura debera esta conectada de manera apropiada,podra existir una situacion peligrosa. Las conexiones inapropiadas pueden conducira un caso de maquina de soldar energizada elctricamente, la cual podra resultar

en un choque electrico severo a cualquier persona que la toque. El cableado primariosolo debe ser realizado por un electricista calificado quien este seguroabsolutamente de los codigos elctricos en un rea dada. Antes que cualquierenergia primaria sea conectada al equipo de soldadura, se debe leer el manual deinstruccin del equipo, y las instrucciones se deben seguir estrictamente.

Seleccin de la fuente de energia

Con los diversos tipos de maquina de soldar disponibles, se deben hacer ciertasconsideraciones a fin de adaptar la maquina apropiada para el trabajo.


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La potencia nominal de la maquina de soldar es una consideracin importante. Losrangos de voltaje y amperaje necesario para un proceso en particular se debendeterminar. Luego, debe ser seleccionada una maquina que presenten estosrequerimientos de salida. Recordar, que la salida debe estar dentro del rango delciclo de trabajo apropiado.

Para trabajos de soldadura ligera (los requerimientos son de baja salida deaproximadamente 200 amperios o menores) a menudo se pueden hacer conmaquina de soldar de fase simple. Los ciclos de trabajo estan a menudo en el ordendel 60% o menores. Estos tipos de maquinas de soldar son especialmente ajustadaspara talleres y garajes donde es disponible solo energia de fase simple. Algunas deestas maquinas mas pequeas de fase simple pueden ser capaces de usar energiaprimaria de 115 voltios AC. Otras maquinas pueden usar 220 voltios o energasprimarias mayores.Las maquinas de soldar con el proceso GTAW DC mas grandes, usadas para soldar

planchas gruesas, fabricacion estructural y alta produccin de soldadura

generalmente requieren de tres fases de energa de entrada AC. La mayora de lasinstalaciones industriales son suministradas con energia trifsica porque suministrael uso ms eficiente de los sistemas de distribucion elctrica y es requerido pormuchos motores elctricos y otros equipos elctricos industriales. Estas maquinas desoldadura a menudo tienen capacidades sobre 200 amperios y ciclos de trabajo del100%. La figura 3.2 muestra algunos tipos diferentes de maquinas de soldar ycontroles.

Figura 3.2: Una maquina de soldar inverter la cual tiene la capacidad de modificar lafrecuencia del arco AC. Esta maquina tiene la capacidad para multiprocesosincluyendo GTAW, SMAW y capacidad pulsatoria.


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Figura 3.3: Una fuente de energia AC/DC controlada electrnicamente. Lascaracteristicas incluyen control de balance de onda para desbalancearselectivamente la onda para optimizar las caracteristicas de soldadura.

Figura 3.4: Una maquina AC/DC la cual fue especficamente diseada para GTAW.Incluye muchos componentes incorporados que la hacen adaptable para una ampliavariedad de aplicaciones.


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Figura 3.5: Una maquina de AC/DC de los tipos comunmente usada para el procesode soldadura SMAW. Con la adicin de otros componentes, conformara losrequerimientos de muchas aplicaciones en GTAW.

Figura 3.6: Un generador de soldadura multiproceso accionado por motor capaz desoldar con GTAW AC y DC cuando es adaptada con iniciadores de arco de altafrecuencia.


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Figura 3.7: Una fuente de energia avanzada con un programador incorporado que

permite al operador programar la secuencia completa de la soldadura. Esto esrecomendado para soldadura automatica o todas las veces que sea requerida repetirla operacion.

A fin de comprender mejor las fuentes de energia de soldadura por arco y susrequerimientos, es mejor comenzar en el arco y trabajar hacia el tomacorriente depared. El proceso GTAW requiere que el soldador mantenga la longitud del arco.Cualquier variacin en la longitud del arco afectara el voltaje. Al alargar el arcoaumenta el voltaje, y al acortar el arco disminuye el voltaje. El soldador tendrdificultad de mantener la longitud del arco, el voltaje cambiara, en la medida que el

arco se mueve a traves de la pieza a ser soldada. Este cambio en voltaje (longitud dearco) causa que la corriente de salida (amperaje) vare. Esta corriente de salida debeconservarse tan constante como sea posible con el proceso GTAW. El amperaje creael calor que funde el metal y toma en consideracin una soldadura consistente.

Fuentes de Energia de Corriente Constante

Las fuentes de energia de soldadura por arco son clasificadas en trminos de suscaracteristicas de salida con respecto al voltaje y amperaje. Pueden ser de corriente

constante (CC), voltaje constante (CV) o ambas.Una maquina de corriente constante, la clase usada en soldadura GTAW, mantieneabierto el flujo de corriente constante en el circuito de soldadura sin importar cuantovoltaje (longitud de arco ) vare. Procesos como el GTAW y SMAW requieren que elsoldador mantenga la longitud del arco no el equipo.Una fuente de energia de voltaje constante mantiene el voltaje a un valor prximo a

uno prefijado sin importar cuanta corriente es siendo usada en el proceso. Este es eltipo de fuente de energia que es usado en el proceso de soldadura por arco conelectrodo desnudo, continuo y proteccion de gas GMAW. Los procesos tales comoGMAW y soldadura por arco con electrodo tubular y fundente interno FCAWrequieren que el equipo mantenga una longitud de arco especfico.


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Notaremos que en ambos casos podemos decir que estas maquinas mantienen lacorriente y el voltaje a valores prximos a los valores prefijados respectivamente.Estas variaran ligeramente debido al hecho de que ninguna fuente de energia esperfectamente eficiente. La relacin entre el voltaje y la salida de corriente serepresenta mejor mediante el trazado de estos valores en un grafico.

Figura 3.8: Curva volti-amperimtrica de una batera perfecta

La figura 3.8 muestra la curva volti-amperimtrica de una batera perfectamenteeficiente. Esto se debe considerar una fuente de energia de voltaje constante (CV)

sin importar cuanta corriente es producida, el voltaje permanece constante a 12voltios.

Figura 3.9: Curva volti-amperimtrica de una fuente de energia de corrienteconstante (CC) perfecta.


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Una fuente de energia perfectamente eficiente de la variedad de CC como es visto enla figura 3.9, donde se mostrara una curva volti-amperimtrica con una corrienteconstante de 100 amperios de salida sin importar el voltaje

Figura 3.10: Curva volti-amperimtrica de corriente constante CC.

Figura 3.11: Curva volti-amperimtrica de voltaje constante CV.

La curva volti-amperimtrica mostrada en la figura 3.10 es indicativa de aquellasvistas en las fuentes de energas de GTAW, y la curva volti-amperimtrica vista en lafigura 3.11 representa la salida de un voltaje constante o fuente de energia de

GMAW. La linea inclinada en la grafica de la corriente constante representa la salida


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de una fuente de energia con amplificador magntico. Debido a este declivecaracterstico, estas fuentes de energas son a menudo referidas como atenuadoras.

La figura 3.12 es un ejemplo de una fuente de energia de DC basica para soldaduracon GTAW. El alto voltaje de una sola fase, bajo amperaje es aplicado al

transformador principal. El transformador transforma este alto voltaje a bajo voltajey al mismo tiempo transforma el bajo amperaje a alto amperaje propios para lasoldadura. No altera la frecuencia, 60 Hz entra y 60HZ sale. Este bajo voltaje y altoamperaje es ahora rectificado de AC a DC en el rectificador. Esto produce una DCequitativamente aproximada distinta a la energia suministrada por una batera. Seusa un filtro para suavizar y estabilizar la salida para un arco ms consistente. La DCfiltrada es ahora suministrada a la antorcha GTAW. Estas fuentes de energa del tipode frecuencia lineal tienden a ser grandes y muy pesadas. El desempeo del arco eslento y dbil y no permitir que estas maquinas sean usadas para formas de ondasavanzadas o pulsadas.

Las fuentes de energas de corriente constante verdaderas son una ventaja en que lacorriente que se fija es la corriente que se suministra al arco de soldadura.Estas fuentes de energia controlada electrnicamente son preferidas sobre lasfuentes de energia de estilo ms antiguo y encuentran aplicaciones en la soldaduramanual hasta la automatica. Los controles de la corriente con muy precisos y lassoldaduras son muy reproducibles. Las fuentes de energas tipos Inverters ycontroladas electrnicamente tienen circuitos especiales que mantienen su salidamuy consistentemente. Esto se lleva a cabo con un circuito de retroalimentacin decurva cerrada. Este circuito se compara a la corriente de salida que va hacia el arcocontra lo que ha sido fijado en la maquina. Funciona muy parecido a un carro con el

control de marcha activado - Si sube y baja una colina la velocidad se mantiene. Si elsoldador aumenta y disminuye el arco, la intensidad del arco se mantiene. La figura3.13 muestra un diagrama de bloque de este circuito sensible de retroalimentacinde curva cerrada. Esta caracteristica es tambien util para la compensacin del voltajelineal. Mediante las leyes de la compaa de energia debe suministrarse un voltajeconsistente. Sin embargo son permitidos en rangos, los cuales pueden ser ms omenos el 10% del voltaje nominal. Si el voltaje primario para una fuente de energiapara GTAW no compensada cambi hasta el 10%, la energia que va en el arco puedefluctuar desde 10 20%. Con la maquina del voltaje lineal compensado, mas omenos una fluctuacin en el arco de hasta el 2%, de este modo una soldadura muy

consistente. La mayora de las fuentes de energas controladas electrnicamentepueden tambien ser usadas para suministrar corriente de soldadura pulsada. Debidoa su tiempo de respuesta rpida y gran control sobre el nivel de corriente que se fija,dos diferentes niveles de calor no formulan dificultad para este tipo de fuentes deenergas. Esta maquinas tambien pueden ser controladas a distancia y estoscontroles pueden ser muy pequeos y compactos. Son lo suficientemente pequeospara ser montados directamente en la antorcha o incorporados en la antorchamanual. Las limitaciones de este diseo pueden hacer de ellas ms complejas deoperar, y son relativamente costosas en comparacin a los diseos de controles mssimples.


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Fuentes de Energia con RectificadorControlado por Silicio (SCR) de Onda

CuadradaEste tipo de fuentes de energia fueron introducidas en la industria de la soldadura amediados de los aos 70. Se han reemplazado virtualmente hasta el momento todaslas fuentes de energas de onda sinusoidal de AC para el proceso GTAW. El diagramade bloque en la figura 3.14 es representativo de este tipo de control. Esto tipos defuentes de energas usan un transformador grande, voluminoso de 50Hz o 60 Hz. Sonsimilarmente tpicos en tamao y peso a las fuentes de energas controladasmagnticamente o a los estilos ms antiguos. Tienen tecnologa de forma de ondasimple y poseen retroalimentacin de curva cerrada para una salida de soldadura

consistente.

Figura 3.12 Un diagrama de bloque de una fuente de energia de frecuencia linealconvencional.


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Figura 3.13: La retroalimentacin de la curva cerrada conserva la salida consistentecuando el voltaje del arco es variado y para compensar las fluctuaciones del voltaje

primario lineal

Figura 3.14: Diagrama de bloque de una fuente de energia controlada por SCR, utilizaun transformador de soldadura de frecuencia lineal.

Figura 3.15: Bloque diagrama de una fuente de energia Inverter

Fuentes de Energia Inverters

Las fuentes de energia Inverters fueron inicialmente concebidas en los aos 1940,pero no fueron puestas en venta exitosamente hasta los aos de 1970. En lugar deoperar a una frecuencia de energia de entrada comun de 50 o 60 Hz, las inversorasaumentaron la frecuencia tanto como 1000 veces la frecuencia de entrada.


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Esto permite una drstica reduccin en el nmero de vueltas en la bobina deltransformador y reduce el rea del ncleo resultando en una maquina mucho maspequea y liviana en peso que una fuente de energia rectificadora-transformadorconvencional. Otra ventaja mayor de este tipo de maquina es sus requerimientos deenergia primaria. Algunas inversoras pueden ser usadas en cada una de las energia

de entrada de fase simple o trifsica, y en 50 o 60 Hz. Esto es debido al hecho que laenergia primaria entrante es rectificada y convertida hasta un punto que no sea unfactor critico. Algunas Inverters debido a su circuito nico, son maquinasmultiprocesos capaces de soldar con GTAW, GMAW, SMAW, FCAW (alambre tubularcon fundente interno) y corte por arco con electrodo de carbono y aire (CAC-A).Aunque estas maquinas Inverters son capaces de llevar a cabo estos multiprocesos,algunas son diseadas y especializadas especficamente para el proceso GTAW.

La figura 3.15 es un diagrama de bloque de una fuente de energia tipo Inverters. Lasmaquinas de este tipo pueden funcionar con una energia de entrada simple o

trifsica, La cual ser cubierta luego en esta seccin. Lo primero que hace unainverter es rectificar el alto voltaje y bajo amperaje AC en DC. Luego es filtrado yalimentado a los dispositivos interruptores de alta velocidad de la Inverter.Justamente como ocurre con un interruptor de luz, se giran para encender y apagarla luz. Pueden conectar a una velocidad muy rpida, hasta 50.000 veces por segundo.Este alto voltaje y bajo amperaje cambia rapidamente a DC parecido altransformador de AC, el cual es muchas veces ms pequeo que un transformadorde 60Hz. El transformador disminuye el voltaje y aumenta el amperaje para lasoldadura. Este bajo voltaje y alto amperaje es filtrado para mejorar el desempeodel arco de soldadura en DC o convertido para la AC a traves del control de polaridad

electrnica. Esta energia AC o DC es luego suministrada a la antorcha GTAW. Esta ACes completamente ajustable como se describi en la seccin de AC de onda cuadradaavanzada. La DC es extremadamente suave y muy capaz de ser pulsada osecuenciada.

Fuentes de Energia Accionadas por Motor

Algunas de las primeras fuentes de energia para soldadura por arco electricoinventadas fueron las del tipo motor generador que produjeron corriente de

soldadura por medio de un rotor que mueve internamente a un estator. Este es elmismo principio de la generacin de corriente por medio del movimiento de unconductor a traves de un campo magntico. El movimiento en estas maquinas essuministrado por un motor electrico.El concepto esta siendo aun puesto en buen uso por las fuentes de energia

modernas que reemplazan el motor electrico con motores a gasolina o gasoil. Lascaracteristicas ms importantes de estos dispositivos electro-mecnicos es queliberan al soldador de la dependencia de la energia comercial, y les permitenmovilidad para llevar a cabo tareas por casi todo el mundo. La mayora de estasmaquinas, son maquinas generadores soldadoras que junto con la salida de

corriente producen corriente AC/DC para la operacin de luces y herramientaselctricas. Las fuentes de energas de soldaduras accionadas por motor son


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usualmente referidas como fuentes de energas rotativas de las cuales existen dostipos basicos. El ALTERNADOR, el cual produce corriente alterna, y el GENERADOR, elcual produce corriente directa. La mayora de los fabricantes producen aquellas quesuministran ambas corrientes AC y DC en la misma unidad.

La figura 3.16: Soldadura de mantenimiento en un equipo de agricultura con unafuente de energia accionada por motor.

Capacidad de soldar con:

SMAW, GTAW, GMAW

CAC-A, FCAW y PAC.


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Ciclo de Trabajo

Como se mencion recientemente en esta seccin, el ciclo de trabajo es deimportancia primordial en la seleccin de una maquina de soldar. El ciclo de trabajo

de una fuente de energia de soldadura es el tiempo de operacin normal que puedeser usada a su carga mxima permitida sin exceder los lmites de temperatura de losaislamientos en las partes que la componen. En los Estados Unidos el ciclo de trabajosegun la NEMA esta basado en un periodo de tiempo de prueba de 10 minutos. Sinembargo, en algunas partes del mundo, Europa por ejemplo, el ciclo de trabajo estabasado en un periodo de tiempo de prueba de 5 minutos. Lo indicado simplemente,si una fuente de energia tiene un ciclo de trabajo estndar del 50% y es operada asu salida especificada por 5 minutos, se le debe permitir que se enfre por 5 minutosantes de operarla de nuevo. El ciclo de trabajo no es acumulativo. Por ejemplo, unafuente de energia con un ciclo de trabajo del 50% no puede ser operada por 30

minutos y luego dejarla que se enfre por 30 minutos. Esto viola la regla de los 10minutos. Tambien una maquina especificada a 50% no debera ser operada almaximo por 5 minutos y luego apagarla. El ventilador de enfriamiento se le debepermitir que opere y enfre los componentes internos. De lo contrario la maquinapodra incurrir en daos.Una fuente de energia con un ciclo de trabajo del 100% puede ser operada en por

debajo de su salida especificada de manera contnua. Sin embargo si la mquina esoperada por encima de su salida especificada por un periodo de tiempo, no mayorque un ciclo de trabajo del 100%.

Se dan las siguientes formulas para estimar el ciclo de trabajo a salidas distintas a laespecificada (ecuacin 3.1) y para estimar una salida de corriente distinta de laespecificada a un ciclo de trabajo determinado (la ecuacin 3.2):

Ta = [I/Ia]2 x T (3.1)

Ia = I x [ T / Ta] (3.2)

Donde:

T= Ciclo de trabajo especificado en porcentaje

Ta = Ciclo de trabajo requerido en porcentajes

I = Corriente especificada con el ciclo de trabajo especificado

Ia = Corriente mxima con el ciclo de trabajo requerido


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Nota: La fuente de energia nunca debe operarse por encima de la corriente o ciclo detrabajo especificados a menos que se cuente con la aprobacin del fabricante.Ejemplo (1): Con que ciclo de trabajo puede operar una fuente de energia de 200amperios con la especificacion del ciclo de trabajo del 60% si la energia de salidadebe ser de 250 amperios?

Usando la ecuacin 3.1

Ta = [200/250]2x 60%

Ta = [4/5]2x 0.6 = 38%

Por lo tanto, esta unidad no debe operar durante ms de 3,8 minutos de cadaperiodo de 10 minutos a 250 amperios. Si se usa de esta manera, soldando con 250

amperios no exceder la especificacion de la corriente de ningn componente de lafuente de energia,

Ejemplo (2): Se quiere operar la fuente de energia antes mencionada en formacontinua (ciclo de trabajo del 100%). Que corriente de salida no debe excederse?

Usando la ecuacin 3.2

Ia= 200 x [60/100]1/2

Ia = 200 x 0.775 = 155 amperios

Si se opera de manera continua, la corriente deber limitarse a una salida de 155 A.

Fase SimpleFase Triple

Las maquinas de soldar con DC normalmente requieren cualquiera de las dosenergas, de fase simple o trifsica. Las fuentes de energia trifsicas muy popularesen la industria de la soldadura porque, generalmente hablando una maquina

alimentada con energia trifsica suministrara un arco mas suave que una maquinaalimentada con energia de una sola fase.

La mayora de las maquinas GTAW con AC/DC operan con energia de una sola fase.Algunas fuentes de energas pueden ser energizadas por cualquier energia de fasesimple o trifsica. Estas son usualmente fuentes de energas tipo Inverters.Un ejemplo tipico de una onda sinusoidal rectificada trifsica se muestra en la figura

3.17.


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Figura 3.17 Corriente directa DC trifsica.

Figura 3.18: Conexiones de conductores de entrada tpicas y ubicaciones decomponentesfase simple.

SOLAMENTE PERSONASCALIFICADAS DEBEN HACER ESTAINSTALACIN.1. DISPOSITIVO QUE DESCONECTALA LINEA DE CLASIFICACINAPROPIADA.2. CONDUCTORES DE ENTRADA.3. CONDUCTOR DE CONEXIN ATIERRA: La clasificacin delconductor debe estar de acuerdocon los Codigos elctricos localesestadales y nacionales. Useconectores de capacidad de

amperaje apropiado y tamao dehuecos correcto.4. CONECTOR DE ALIVIO DETENSIONES: Inserte los conductoresa traves de los alivios de esfuerzos5. TABLERO DE TERMINAL DEENTRADA6. TERMINALES DE LINEA7. TERMINAL DE TIERRAConectar el conductor de tierra y losconductores de entrada a la lineade los terminales y al terminal deentrada. Instalar y conectar elconductor de tierra y losconductores de entrada en losconductos o equivalente paradesactivar la linea que desconectaal dispositivo. Asegurese que elconductor de tierra va a tierra.Reinstalar el panel lateral.8. Fusibles de linea: Instalar en lalinea desactivada que desconecta alinterruptor.


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Conexiones de Entrada de Fase Simple

Las fuentes de energas transformadoras AC y AC/DC operan desde una energiaprimaria de una sola fase. Las fuentes de energia DC pueden ser cualquiera de las dos

de fase simple o trifsica. Revisar la placa del fabricante, la literatura, o manual delpropietario para obtener esta informacion.La figura 3.18 muestra las conexiones para una conexin de fase simple a unaenergia primaria. Con una energia de fase simple existen dos conductores quetransportan la corriente y un cable de tierra, as como se puede ver en el cajetnelectrico, y las tres conexiones en el tablero del terminal de entrada de la fuente deenergia.

Conexiones de Entrada Trifasico

Muchas Fuentes de energas de soldadura DC industriales para GTAW utilizanenergia primaria de fase triple. La energia DC trifsica muestra caracteristicas de arc

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