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TUTORIAL N. 52

TUTORIAL N 52

SOLDADURATIG

Revisin: 2010


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NDICE DE CONTENIDOS

1. Introduccin

1.1. Generalidades

1.2. Evolucin histrica

2. Descripcin del procedimiento TIG

2.1. Principios del proceso

2.2. Equipamiento

2.3. Material de aporte

2.4. Gases de proteccin

2.5. Electrodos

2.6. Tipos de corriente elctrica

3. Tcnica operatoria de soldeo

3.1. Generalidades

3.2. Distancias

3.3. ngulo

3.4. Caudal de gas


3.6. Afilado del electrodo

3.7. Intensidad de corriente

3.8. Limpieza
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SOLDADURA TIG

1. Introduccin

1.1. Generalidades

En este tutorial se contina con el estudio de los diferentesprocedimientos existentes para la soldadura. En este caso se dedica sucontenido al procedimiento de soldadura TIG.

Este es un procedimiento de soldeo donde la proteccin del baode fusin se va a encomendar al establecimiento de una atmsferaartificial mediante un gas protector, y el empleo de un electrodo noconsumible.

Si se persigue obtener cordones de soldadura con calidad, ste esel procedimiento ms adecuado. No obstante su dificultad de realizacines alta, y requiere la pericia de un operario altamente cualificado.

1.2. Evolucin histrica

A continuacin se resume aquellos hitos que fueron concluyentes

en el avance, en general de la tcnica de soldar bajo gas protector, hastanuestros das:

1.919: se llevan a cabo las primeras investigaciones sobre el usode gases de proteccin en los procesos de soldeo. Estasinvestigaciones versaron principalmente sobre los dos grandesgrupos de gases a saber, inertes (caso del Helio y Argn) o activos(CO2). No obstante, el empleo de este ltimo tipo induca a laaparicin de proyecciones y poros en el cordn una vezsolidificado; pero por otro lado, el poder calorfico alcanzado por elarco bajo un gas activo es muy superior al alcanzado empleando

un gas noble;

1.924: es el ao donde aparece la primera patente TIG registradapor los americanos Devers y Hobard;

1.948: es el ao donde comienza a emplearse gas inerte conelectrodo consumible, dando lugar a lo que ms tarde serconocido como procedimiento MIG. Este tipo de procedimientotena el inconveniente que era poco el grado de penetracin que sealcanzaba en los aceros;


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1.952: es el ao donde comienza a emplearse gas activo conelectrodo consumible, dando lugar a lo que ms tarde serconocido como procedimiento MAG;

1.950: se van desarrollando procedimientos de automatizacin delos procesos de soldeo, gracias a las mejoras conseguidas en losequipos de soldeo y en la fabricacin de los materiales de aporte.Por ejemplo, para disminuir las proyecciones se empezaron aemplear como material de aporte hilos huecos rellenos en suinterior de revestimiento, o el empleo de mezclas de gases nobles yactivos.

2. Descripcin del procedimiento TIG

2.1. Principios del proceso

Es un procedimiento de soldadura con electrodo refractario bajoatmsfera gaseosa. Esta tcnica puede utilizarse con o sin metal deaportacin.

El gas inerte, generalmente Argn, asla el material fundido de laatmsfera exterior evitando as su contaminacin. El arco elctrico seestablece entre el electrodo de tungsteno no consumible y la pieza. El gasinerte envuelve tambin al electrodo evitando as toda posibilidad de

oxidacin.

Como material para la fabricacin del electrodo se emplea eltungsteno. Se trata de un metal escaso en la corteza terrestre que seencuentra en forma de xido o de sales en ciertos minerales. De color grisacerado, muy duro y denso, tiene el punto de fusin ms elevado detodos los metales y el punto de ebullicin ms alto de todos los elementosconocidos, de ah que se emplee para fabricar los electrodos noconsumibles para la soldadura TIG.

A continuacin se define los parmetros que caracterizan a estetipo de procedimiento:

- Fuente de calor: por arco elctrico;

- Tipo de electrodo: no consumible;

- Tipo de proteccin: por gas inerte;

- Material de aportacin: externa mediante varilla, aunque para elcaso de chapas finas se puede conseguir la soldadura mediante

fusin de los bordes sin aportacin exterior;


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- Tipo de proceso: fundamentalmente es manual;

- Aplicaciones: a todos los metales;

- Dificultad operatoria: mucha.

La soldadura que se consigue con este procedimiento puedes serde muy alta calidad, siempre y cuando el operario muestra la suficientepericia en el proceso. Permite controlar la penetracin y la posibilidad deefectuar soldaduras en todas las posiciones. Es por ello que sea ste el

mtodo empleado para realizar soldaduras en tuberas.

Una variante de este proceso es el llamado TIG pulsado, donde lacorriente que se aplica vara entre dos niveles a frecuencias quedependen del tipo de trabajo, consiguindose mejorar el proceso decebado. Para este caso el tipo de corriente a emplear es alterna. El TIGpulsado tiene aplicacin sobretodo para pequeos espesores.

2.2. Equipamiento

Para llevar a cabo la soldadura mediante el procedimiento TIG esnecesario el siguiente equipo bsico:

- Generador de corriente CC y/o CA de caracterstica descendente;- Generador de alta frecuencia o de impulsos, que mejora la

estabilidad del arco en caso de empleo de CA, y facilita el cebado;- El circuito de gas;- Pinza Porta-electrodo;- Circuito de refrigeracin;- rganos de control;


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Ejemplo de la pinza porta-electrodos para soldaduras TIG:

La pinza termina formando una tobera por donde sale el gas,sobresaliendo por su centro el electrodo.

Como ya se ha dicho, el procedimiento TIG es de aplicacin paratodo tipo de metales y en soldaduras con responsabilidad, debido a lagran calidad de los cordones que se obtienen. No obstante, requierecierta pericia en la fase inicial de cebado del arco, debido a la posibilidadque existe que durante esta fase se produzca que el extremo delelectrodo toque la pieza. Si esto ocurre puede originarse la contaminacindel bao con restos del electrodo que puedan desprenderse.

En ocasiones la soldadura TIG se emplea en combinacin conotros procesos, siendo el ejecutado mediante TIG el primer cordn desoldadura que se deposite.


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Para espesores de piezas a soldar superiores a los 6-8 mm. esteprocedimiento no resulta econmico.


Cuando se utilice material de aportacin para la soldadura, stedebe ser similar al material base de las piezas a soldar. Esteprocedimiento no genera escorias al no emplearse revestimientos en elelectrodo, ni tampoco proyecciones. Normalmente las varillas empleadascomo producto de aporte son de varios dimetros en funcin de losespesores de pieza a unir.

2.4. Gases de proteccinA continuacin se relacionan los principales gases empleados en la

soldadura TIG:

- Argn (Ar):

Este gas ofrece buena estabilidad del arco y facilidad de encendido.Adems ofrece una baja conductividad trmica, lo que favorece a laconcentracin de calor en la parte central del arco, originndose porello una penetracin muy acusada en el centro del cordn.

Cuando se usa este gas el aspecto tpico del cordn es como el quese muestra en la figura adjunta:

- Helio (He):

Este gas es muy poco utilizado en Europa. Es necesario aplicar mayortensin en el arco, consiguindose una penetracin menor y cordonesms anchos. Por otro lado, su uso exige emplear mayor caudal de gasque si se empleara el argn.


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- Mezcla Argn-Helio:

Empleando la mezcla de ambos gases se obtienen caractersticasintermedias. No obstante, slo se suele empelar para el soldeo delcobre, dado que esta mezcla de gases contribuye a la figuracin enfro del acero.

- Mezcla de Argn-Hidrgeno:

Su uso aumenta el poder de penetracin de la soldadura. Se restringesu uso para soldar aceros inoxidables, dado que aumenta laposibilidad de la figuracin en fro para otros aceros.

2.5. Electrodos

Los electrodos empleados en la soldadura TIG deben ser tales ensu naturaleza y diseo, que garanticen un correcto cebado ymantenimiento del arco elctrico. Por otro lado, al no ser consumibles,deben estar constituidos de materiales con un elevadsimo punto defusin (>4.000 C) que eviten su degradacin. Entre los materialesexistentes es el Tungsteno, en estado puro o aleado, el que mejor cumplecon las condiciones exigibles. Tambin se suele utilizar con ciertoscomponentes aadidos a su composicin. Estos elementos aleantesfavorecen ciertos aspectos, como el encendido del arco y ademsmejoran su estabilidad, a parte de mejorar tambin el punto de fusin deltungsteno puro. As se suele utilizar como material para los electrodos el

tungsteno aleado con torio (Th) o con circonio (Zr).

Los electrodos se presentan en forma cilndrica con una gama dedimetros de 1.6, 2.4 y 3.2 mm. Cabe destacar la importancia del afiladoen el extremo del electrodo, que incide de manera decisiva en la calidadde la soldadura, como se muestra en la figura siguiente:

Bien afilado Mal afilado Muy puntiagudo- Arco estable - Arco errtico - Peligro de inclusiones- Buena penetracin - Mala penetracin - Peligro de fundirse

- Bao ancho el extremo del electrodo


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2.6. Tipos de corr iente elctrica

Para las soldaduras TIG se puede emplear tanto la corrientecontinua como alterna. En la figura siguiente se expone los resultados delempleo de uno u oro tipo de corriente:

Corriente Continua Corriente Alterna

Polaridad Directa Polaridad Inversa Efectos intermedios- Buena penetracin - Poca penetracin- Soporta alta intensidad - Efecto de limpieza del bao

Para el caso de uso de Corriente Alterna (CA) se obtienen unosefectos intermedios en el aspecto del cordn, adems de precisar de ungenerador de alta frecuencia para estabilizar el arco.

Lo habitual en TIG es emplear corriente continua en polaridaddirecta, debido a que los electrodos con esta configuracin alcanzanmenor temperatura, y por lo tanto se degradan menos.

A continuacin se adjunta una tabla donde, en funcin del materialy tipo de corriente empleada, se resume la calidad de soldadura obtenida:

Material CA CCPD CCPIMagnesio e < 3 mm. MB M BMagnesio e > 4 mm. MB M MAluminio e < 2.5 mm. MB M BAluminio e > 2.5 mm. MB M BAcero Inoxidable B MB MAleaciones de Bronce B MB MPlata B MB MAleaciones de Cr y Ni B MB MAceros bajo en C (e < 0.8 mm.) B MB MAceros bajo en C (e < 3 mm.) M MB MAceros altos en C (e


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CA: Corriente Alterna;CCPD: Corriente Continua Polaridad Directa;CCPI: Corriente Continua Polaridad Inversa.

Y el criterio de soldabilidad representado en la tabla es:

MB: Muy buena;B: Buena;M: Mala.

3. Tcnica operatoria de soldeo

3.1. Generalidades

A continuacin se expone una serie de recomendaciones de usoque defina los valores de aquellos parmetros que ms influyen en lacalidad de la soldadura final, con el objetivo de conseguir cordones desoldadura ptimos aplicando esta tcnica de soldeo.

3.2. Distancias

En la tcnica TIG es muy importante la distancia que separa elelectrodo de la pieza, que influye en el mantenimiento del arco elctrico,

as como el tramo de electrodo que sobresale de la tobera de la pinza,recomendndose los siguientes valores segn la figura adjunta:

5 mm. como mximo de salida del electrodo fuera de la tobera;

5 mm. como mximo para la distancia de la punta del electrodo a la pieza.

3.3. ngulo

Otro factor importante que se debe controlar es la inclinacin de lapinza porta-electrodos. Lo ideal sera a 90 con la pinza totalmenteperpendicular a la pieza, pero se puede admitir una inclinacin entre 75 y80, a fin de facilitar el trabajo y el control visual del cordn.


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En todo caso, hay que recalcar la idea que una mayor inclinacin va endetrimento de la proteccin de la soldadura, dado que se produce unapeor incidencia de la campana de gas protector sobre el bao.

MAL

ngulo de inclinacin respecto a la vertical 30

BIEN

ngulo de inclinacin respecto a la vertical entre 0 y 15

3.4. Caudal de gas

El caudal de gas para que la soldadura resulte ptima estaracomprendido entre los 6 y 12 litros/minuto.


Durante el proceso de soldadura se debe tener la precaucin de

mantener dentro del flujo de gas la parte caliente de la varilla con elmaterial de aporte, dado que si sale fuera del flujo de proteccin ste seoxidara perdiendo propiedades.

3.6. Afilado del electrodo

Ya se coment la importancia del afilado del extremo del electrodopara la estabilidad del arco elctrico. Durante el proceso de mecanizadode la punta del electrodo para obtener su afilado se debe tener laprecaucin de dejar que las estras queden perpendiculares a la corriente.


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Con ello se conseguira que el arco salga ms centrado. Si no se sigueesta recomendacin se corre el peligro de que el arco resulte errticodurante la soldadura.

Se recomienda utilizar una piedra esmeril fina

3.7. Intensidad de corr iente

La intensidad de corriente requerida ser funcin del dimetro delelectrodo que utilicemos. A continuacin se relaciona los valoresestimados de corriente:

Dimetro (mm.) Intensidad (A)1.6 70-1502.0 100-2002.4 150-2503.0 250-400

3.8. Limpieza

Como en todo proceso de soldadura, la presencia de grasas,aceites, xidos, etc. son fuente de contaminacin del bao fundido, loque interfiere negativamente en la calidad final del cordn que seobtenga.

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