Proceso Alambre Mig/Mag
Indice Conceptos básicos Q Proceso Q Equipos Q Protección gaseosa Q Transferencia Q Algunos problemas Q Controles antes de soldar Q Comparación Mig/Mag v/s Arco Manual Q
Conceptos Básicos GMAW Gas Metal Arc Welding = Procesos de soldadura al arco con alambre continuo y protección gaseosa. Q En esta categoría se clasifican dos procesos muy similares: MIG y MAG. Q MIG: Metal Inert Gas. Q MAG: Metal Active Gas. Q
Proceso El arco siempre es visible al operador Q La pistola y los cables de soldadura son ligeros, de fácil manipulación Q Es un sistema versátil de soldadura Q Rapidez de deposición Q Alto rendimiento Q Posibilidad de automatización Q
EQUIPOS Para el proceso MIG/MAG, se requieren máquinas, equipos automáticos y semiautomáticos, los que requieren de un conocimiento especializado para su correcta aplicación.
ESQUEMA MIG/MAG
FUENTES DE PODER ) En la mayoría de las aplicaciones MIG/MAG, se utiliza CCEP. ) Los tipos de máquinas son las tipo transformador-rectificador utilizadas comúnmente hoy en día.
) Las máquinas transformador-rectificador se conectan
directamente a la red monofásica 220 V. o trifásica 380 V, en su interior un transformador ajusta el voltaje y una serie de rectificadores transforma la corriente alterna en continua.
) Las máquinas MIG/MAG poseen un cabezal que empuja el
alambre a través del flexible hasta la torcha, aumentos en la velocidad incrementan la corriente de soldadura.
) Podemos resumir una fuente de poder para procesos MIG/MAG como de voltaje constante.
VOLTAJE CONSTANTE )La mayor razón para utilizar este tipo de máquinas es que autorregulan el largo del arco
)Compensan la distancia entre la punta del
electrodo y el metal base con incrementos y disminuciones automáticas de corriente manteniendo un largo de arco constante
)El largo del arco se ajusta con la salida de voltaje de la fuente de poder
)La corriente es regulada por medio de la velocidad de alimentación del alambre
FUENTES DE PODER Voltaje Constante Voltaje
V
Variaciones de corriente provocan muy pequeñas variaciones en el voltaje.
A
Amperaje
PORQUE ES FÁCIL DE OPERAR: REGULACIÓN AUTOMÁTICA
1
Largode dearco:6.4 arco:6.4mm mm Largo Voltajede dearco:24 arco:24VV Voltaje Corrientede dearco:250 arco:250AA Corriente Alimentaciónde dealambre:106 alambre:106mm/s mm/s Alimentación
2
Fusióninstantánea:106 instantánea:106mm/s mm/s Fusión
3
Largode dearco:12.7 arco:12.7mm mm Largo Voltajede dearco:29 arco:29VV Voltaje Corrientede dearco:220 arco:220AA Corriente Alimentaciónde dealambre:106 alambre:106mm/s mm/s Alimentación
Largode dearco:>12.7 arco:>12.7mm mm Largo Fusióninstantánea:93 instantánea:93mm/s mm/s Fusión Voltajede dearco:>24 arco:>24VV Voltaje Corrientede dearco:<250 arco:<250AA Corriente Alimentaciónde dealambre:106 alambre:106mm/s mm/s Alimentación Fusióninstantánea:106 instantánea:106mm/s mm/s Fusión
LA PENDIENTE ) La autocorrección de las variables del arco son una importante propiedad de las fuentes de poder de voltaje constante
) La autocorrección del arco es de particular
importancia en la soldadura con transferencia por corto circuito
) La pendiente de la curva de operación en un gráfico
voltaje-amperaje para una fuente de poder de voltaje constante es importante ya que de ella depende la variable de estrechamiento del electrodo en el momento de formarse una gota de metal fundido
PENDIENTE Voltaje
Pendiente =
V A
V
A
El presente gráfico muestra un punto de operación óptimo para un electrodo de un diámetro determinado.
Amperaje
LA PENDIENTE ) En transferencia por cortocircuito la pendiente
determina como una gota de metal fundido se corta desde el electrodo
) Cuando la corriente de corto circuito desde la fuente de poder está limitado a valores bajos por una pendiente, el electrodo puede transportar toda la corriente y el corto circuito no será roto
) Cuando la corriente de corto circuito se fija en valores adecuados, las gotas de metal fundido se cortan suavemente desde el electrodo, dejando escasas salpicaduras
CAMBIO DE PENDIENTE Voltaje
Curva A
Aún cuando se tenga dos máquinas de distinta pendiente el punto óptimo de operación seguirá siendo el mismo.
Curva B Corriente
INDUCTANCIA ) Cuando cambia la carga en la fuente de poder, la
corriente toma un tiempo para alcanzar este nivel
) Este retraso es conocido como inductancia (se mide en henrys)
) La velocidad de incremento de la corriente es
determinada por la inductancia de la fuente de poder
) Una alta inductancia causa disminución del número de gotas transferidas por corto circuito
) El incremento del tiempo de arco redunda en cordones planos y suaves
REGLA GENERAL La cantidad de corriente de corto circuito y la inductancia, ideales para un efecto de estrechamiento son incrementados así como se incrementa el diámetro del electrodo
Corriente (A)
INDUCTANCIA Sin inductancia Con inductancia curva ideal
Tiempo (S)
IMPORTANTE Q
La calidad de los equipos incide más en el proceso MIG/MAG que en el proceso de Arco Manual.
Q
La calidad del soldador tiene mayor incidencia en el proceso de Arco Manual que en el proceso MIG/MAG.
LA PROTECCIÓN GASEOSA Se hace pasar un flujo de gas a través de un conducto hasta la zona donde el electrodo (metal de aporte), establece el arco con el metal base. Q El gas de protección puede ser gas INERTE o ACTIVO. Q El tipo de gas hace la diferencia entre MIG o MAG, respectivamente. Q
GAS INERTE Q
Q
Q
Un gas inerte es aquel que bajo condiciones de soldadura no participa químicamente con el arco o el baño fundido. La reacción pudiera generar la formación de compuestos como óxidos, carburos u otros… El proceso MIG utiliza gases Inertes como son argón o helio.
GAS ACTIVO Q
Q
Q
Un gas activo es aquel que bajo condiciones de soldadura reacciona con elementos involucrados en la soldadura. El proceso MAG, utiliza gases activos químicamente como son oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono. Participan en la formación del arco como en el baño fundido Lo más común es utilizar combinaciones de estos gases.
GAS / ACTIVIDAD Q GAS Argón
ACTIVIDAD QUÍMICA Inerte
Helio
Inerte
Dióxido de carbono
Oxidante
Hidrógeno
Reductor
Oxígeno
Oxidante
Nitrógeno
Activo-reacio a reaccionar
MIG Q Q Q
Solo utiliza gases inertes. Se utiliza en la soldadura de No Ferrosos A continuación los metales y aleaciones soldados con este proceso. Argón (Ar)
Aluminio, Níquel, Cobre, Magnesio, Titanio y las respectivas aleaciones de estos metales.
Helio (He)
Aluminio, Cobre.
He + Ar
Aluminio, Cobre, Níquel y sus aleaciones, Magnesio.
MAG Q
Q
Podemos soldar metales Ferrosos como también No Ferrosos. A diferencia del proceso MIG donde solo podemos soldar con transferencia spray, en MAG podemos soldar con los diferentes tipos de transferencia.
MAG: SOLDADURA DE NO FERROSOS Ar + 0.15% O2
Aluminio y magnesio
Ar + 1% O2
Cobre
MAG: SOLDADURA DE FERROSOS 78%Ar + 20%CO2 + 2% O2
Acero al carbono.
80%Ar + 15%CO2 + 5% O2 Ar +3- 5% O2 CO2
Acero al carbono. Acero al carbono.
90%He + 7.5%Ar + 2.5%CO2
Aceros inoxidables, baja aleación, medio carbono. Aceros inoxidables.
61%He + 35%Ar + 4%CO2
Alta aleación.
Ar + 1-2% O2
60-70%He + 25-35%Ar + 4-5% CO2 Baja aleación.
MAG: SOLDADURA DE FERROSOS
61%He + 35%Ar + 4% CO2
Alta resistencia.
96%Ar + 3%N2 + 1%O2
Inoxidables, medio carbono, acero 347.
61%He + 35%Ar + 4% CO2
Alta resistencia.
Ar + 3-10% CO2 Ar + 20-30% CO2
Al carbono y baja aleación.
Ar + 50% CO2
Al carbón.
MAG: ROCÍO O SPRAY Ar + 0.5 O2 Ar + 1.0 O2 Ar + 2.0 O2 Ar + 3.0 O2 Ar + 2.0 CO2
ACEROS INOXIDABLES CORTOCIRCUITO 90%He + 7.5%Ar + 2.5%CO2 75%He + 22.5%Ar + 1.5%CO2 + 1%O2 96%He + 3.0%Ar + 1.0%CO2
MAG:
ACEROS AL CARBONO Y BAJA ALEACIÓN
Q ROCÍO O SPRAY
CORTOCIRCUITO
Ar + 1.0%O2
CO2 (TRANSFERENCIA GLOBULAR)
Ar + 2.0%O2
80%Ar + 15%CO2 + 5%O2
Ar + 3.0 A 5%O2
Ar + 20-30%CO2
Ar + 3.0%CO2
Ar + He + O2
Ar + 3.0 A 10%CO2 Ar + 3.0%N + 1%O2
CO2 + 10-20%O2 90%Ar + 5%CO2 + 5%O2
APORTES
APORTES
ALAMBRE PARA MAG ER-70S-6 E: electrodo Q R: varilla Q 70: resistencia a la tracción del depósito en libras/pulgada Q S: alambre sólido Q 6: composición química particular del electrodo Q
PARÁMETROS DE SOLDADURA V/S TIPO DE GAS Q Q Q Q Q Q Q Q Q
EL TIPO DE GAS TIENE INFLUENCIA SOBRE: Velocidad de soldeo Chisporroteo Transferencia de metal a través del arco Penetración Resistencia mecánica Generación de humos y vapores Porosidad y otros defectos Uniformidad de la superficie y forma de la soldadura
EFECTOS DEL TIPO DE GAS
ARGÓN
ARGÓN-HELIO
HELIO
CO2
INDURMIG: 80%Ar + 20%CO2 ACEROS AL CARBONO Y BAJA ALEACIÓN mm/min
Garganta
Velocidad de avance
400 CO2
Indurmig
200
mm de garganta
Electrodo revestido 0
2
4
6
8
10
EFECTOS DEL TIPO DE GAS
Argón-O2
CO2
Argón-CO2
TRANSFERENCIA METÁLICA Q
Q
Q
El metal es transferido desde el electrodo (aporte), a la plancha base de tres formas diferentes. El proceso MAG permite soldar con estos tres tipos de transferencia: spray, globular y cortocircuito Cada tipo de transferencia tiene características particulares en el tipo de cordón, la penetración, espesor de plancha, materiales a soldar.
ESTRECHAMIENTO Q
Como un cuello o estrechamiento se describe el efecto que permite a la gota de metal fundido separarse del electrodo, producto del electromagnetismo inducido por la corriente
TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO Q
CORTO CIRCUITO: la gota antes de separarse del electrodo crece varias veces el diámetro del mismo. Sucede a valores bajos de amperaje.
TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO
SECUENCIA de la Transferencia por Corto Circuito
TRANSFERENCIA GLOBULAR Q
GLOBULAR: el tamaño de las gotas disminuye rápidamente a un tamaño igual o menor que el del electrodo. Esto sucede a valores intermedios de amperaje.
TRANSFERENCIA SPRAY Q
Rocío o Spray: las gotas disminuyen bastante de diámetro y la velocidad de separación de las gotas desde el electrodo es alta. Este tipo de transferencia se registra con valores altos de corriente.
POLARIDAD
CCEP
CCEN
Mayor penetración
Menor penetración
Plancha más caliente
Plancha menos caliente
Más chisporroteo
Menos chisporroteo
TENSIÓN/INTENSIDAD Tensión en Voltios 30 20
Arco spray Corto circuito Globul ar
10
100 200 300 Intensidad en Amperes
FRECUENCIA DE GOTEO Gotas por Segundo 600
INDURMIG
400 200
CO2 100
200
300
400
Amperes
QUE VARIABLES AFECTAN A LA SOLDADURA MIG Cambios deseados Variables de
Penetración
soldadura a cambiar Corriente y velocidad de alimentación de alambre
+
Velocidad de depositaciòn
-
+
-
Tamaño de cordòn
+
-
Ancho de cordòn
+
-
Voltaje Velocidad de pasada Extensión de electrodo
Diámetro de alambre Gas de protección %CO2 Ángulo de torcha
Arrastrar
Empujar
Empujar
Sin efecto
Incrementar la variable
Efecto Pequeño
Decrecer la variable
Arrastrar
Solo si los niveles de corriente son mantenidos por la velocidad de alimentación del alambre
QALGUNOS
PROBLEMAS EN MIG/MAG
Velocidad de avance inadecuada VELOCIDAD MUY ALTA: Q Provoca falta de penetración, cordones estrechos, todo esto debido al tiempo insuficiente que tiene el arco para entregar una cantidad de calor suficiente.
Velocidad de avance inadecuada VELOCIDAD MUY BAJA: Q Provoca aumento de la cantidad de material depositado, aumenta el ancho del cordón y un refuerzo excesivo.
CHISPORROTEO ″
El tipo de arco que se genera depende fuertemente de las propiedades del gas utilizado, como es la ionización y conductividad.
″
En el caso del CO2, genera un arco delgado, con una alta densidad de corriente y tensión elevada.
″
El CO2, genera fuerzas electromagnéticas elevadas y fuerzas radiales que actúan perpendicular al arco, incrementando el chisporroteo.
INDURMIG EN MAG ″
INDURMIG, permite disminuir el chisporroteo, comparativamente al CO2.
″
Con CO2, el arco es más inestable y con un patrón de sonido desordenado.
″ ″
Un arco silencioso es mejor que un arco ruidoso. Un arco muy largo o muy corto produce chisporroteo, y otros defectos indeseables.
POROS POR CAUDAL INCORRECTO POROS POR CAUDAL INCORRECTO
MAL MAL
MAL MAL
Corto circuito: 20 l/min
Corto circuito: 5 l/min
Arco spray: 30 l/min
Arco spray: 8 - 30 l/min
BIEN BIEN Corto circuito: 10 l/min Arco spray: 15 - 30 l/min
POROS POR POSICIÓN INCORRECTA POROS POR POSICIÓN INCORRECTA
30°
MAL MAL
10°
BIEN BIEN
BIEN BIEN
POROS POR AJUSTE DE BOQUILLA POROS POR AJUSTE DE BOQUILLA
Arco spray
Arco corto 0 - 2 mm
5 - 10 mm
12 mm
PLANCHA BASE
Correcto en posición de llenado y normal
2 mm
10 mm
PLANCHA BASE
Correcto en pasadas de raíz y posiciones forzadas
POROS POR BOQUILLA EXCÉNTRICA POROS POR BOQUILLA EXCÉNTRICA
Se produce un flujo no uniforme de gas, perdiendo efectividad la protección sobre el cordón.
POROS POR OBSTRUCCIÓN POROS POR OBSTRUCCIÓN
Produce turbulencia o disminución en el flujo de gas, empobreciendo la protección de la pileta líquida.
RODILLOS DE ARRASTRE INADECUADOS RODILLOS DE ARRASTRE INADECUADOS
El alambre tomará una forma inadecuada y perderá el cobrizado superficial, afectando la tracción del alambre y su recorrido a través del flexible y la boquilla.
TUBO GUÍA TUBO GUÍA
Alineación incorrecta de las guías del alambre y diámetros de guía inadecuados para el alambre provocan distorsiones en el alambre afectando la alimentación de este.
PARTES DEL CABLE DE PODER PARTES DEL CABLE DE PODER Flexible por donde es transportado el alambre y el gas
Alambre MIG
Cable switch
Conducto para el gas
FLEXIBLE Q
Q
El flexible esta cubierto de un plástico en gran parte de su extensión. Si el recubrimiento falta o esta perforado, se produce una perdida del gas, el que retrocede escapando por el extremo del flexible, disminuyendo el gas de protección. Lo que finalmente permite la contaminación del metal depositado por bajo flujo de gas.
EFECTO VENTURI El efecto venturi se produce en ductos con reducción de su sección, como se observa en la figura. La velocidad aumenta y la presión disminuye, hasta el vacío.
INGRESO DE AIRE Si el O” Ring se encuentra defectuoso se producirá un efecto venturi e ingresara aire al sistema, contaminando el gas de protección.
FLEXIBLE DAÑADO O SUCIO FLEXIBLE DAÑADO O SUCIO
Un flexible dañado por torcedura, rotura o suciedad, impedirá el libre paso del alambre por su interior.
PRUEBA DE ALIMENTACIÓN Se toma el alambre presionando con los dedos suavemente, luego se aprieta el gatillo, si se detiene, hay problemas de alimentación.
FRENO DEL CARRETE
Un adecuado ajuste del freno del carrete nos permite mantener en su debida posición al alambre, impidiendo que se desenrolle, soltándose las espiras.
CURVATURA DEL ALAMBRE Para verificar la curvatura final, se hace pasar el suficiente alambre como se muestra en la fotografía. Esta debe ser mayor a 800 mm de diámetro. En caso que sea inferior se debe verificar la curvatura en el rollo, si esta es superior, se debe revisar el sistema, pues en algún punto se esta modificando esta característica del alambre.
CONTROLES ANTES DE SOLDAR
Análisis de la hélice del alambre Q Análisis de la curvatura del alambre Q Medición del flujo de gas en la tobera Q Ajuste de parámetros de soldadura Q Soldadura de cordones Q
ANÁLISIS DE LA HÉLICE DEL ALAMBRE Es un parámetro importante al considerar la elección de un determinado alambre. Influye directamente sobre el desplazamiento del alambre en el flexible afectando la estabilidad del arco.
ANÁLISIS DE LA CURVATURA DEL ALAMBRE El radio de curvatura del alambre también influye sobre el desplazamiento del alambre en el flexible, afectando la estabilidad del arco.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE GAS EN LA TOBERA La medición del flujo de protección en la tobera nos permite verificar posibles pérdidas de gas en su recorrido desde el cilindro. Un adecuado flujo de gas es necesario para soldar cordones sanos.
AJUSTE DE PARÁMETROS DE SOLDADURA Parámetros adecuados de velocidad de salida del alambre, corriente, voltaje, flujo de gas, son necesarios de ajustar previos a la soldadura de una unión.
MIG/MAG V/S ARCO MANUAL
Q
VENTAJAS MIG/MAG :
Q
Se puede soldar en toda posición Virtualmente no hay escoria que remover El entrenamiento es menor que el necesario para arco manual No se pierden colillas de electrodos Adaptable a sistemas semiautomáticos y automáticos Procesos bajo hidrógeno Velocidades de soldadura mayores que en arco manual
Q Q
Q Q Q Q
MIG/MAG V/S ARCO MANUAL Q Q
Q
Q
Q
Q
DESVENTAJAS MIG/MAG : Los equipos son más costosos, complejos y menos portátiles Debe protegerse en el momento de soldar de corrientes de aire Las velocidades de enfriamiento del cordón son mayores que los procesos con generación de escoria Las pistolas son grandes evitando la fácil accesibilidad a lugares estrechos El metal base debe ser limpiado muy bien por que el proceso no tolera contaminación como en arco manual
