Código Manual 7-03-1024
Soldeo por Arco Protegido con Gas TIG
DIRECCIÓN RECURSOS HUMANOS
Elaborado por: EQUIPO DE PLANIFICACIÓN Y DESARROLLO DE RECURSOS HUMANOS ACERALIA. Este Manual está depositado en el Departamento de Planificación y Desarrollo de Recursos Humanos de Aceralia Corporación Siderúrgica Para adquirir ejemplares o solicitar su reproducción, dirigirse a dicho Departamento Avilés, Enero 2000 Segunda edición, Noviembre 2000
D.L.: AS3.97599 Compuesto e impreso en Grafinsa Álvarez Lorenzana, 27. 33006 OVIEDO
INTRODUCCIÓN
Estructura del Manual
1 INTRODUCCIÓN 2 PROCEDIMIENTO TIG 3 VENTAJAS DEL PROCESO 4 CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO 5 CAMPO DE APLICACIÓN 6 ELEMENTOS DE UN EQUIPO TIG 7 POLARIDAD 8 INTENSIDAD A UTILIZAR 9 METAL DE APORTACIÓN 10 ELECCIÓN DE LA CORRIENTE 11 MÉTODOS OPERATORIOS 12 VARIANTES DEL PROCEDIMIENTO TIG 13 SOLDADURA TIG DE LOS METALES Y ALEACIONES MÁS USUALES
14 PUNTOS IMPORTANTES A RECORDAR 15 SEGURIDAD EN ESTE TIPO DE SOLDADURA
1—3
Pág. 1—1 Pág. 2—1 Pág. 3—1 Pág. 4—1 Pág. 5—1 Pág. 6—1 Pág. 7—1 Pág. 8—1 Pág. 9—1 Pág. 10—1 Pág. 11—1 Pág. 12—1
Pág. 13—1 Pág. 14—1
Pág. 15—1
Soldadura TIG (tungsteno inerte gas) introducción
Sus comienzos se remontan a 1919, que fue cuando empezaron las primeras investigaciones con gases inertes, hidrógeno e hidrocarburos. En los años treinta las investigaciones se centraron en los gases inertes y fue en 1940 cuando comenzaron los primeros experimentos en Estados Unidos. Inicialmente, la soldadura por arco con protección gaseosa se utilizaba únicamente en la soldadura de aceros inoxidables y otros metales de difícil soldadura. En la actualidad se aplica a todo tipo de metales, en sus diferentes variantes TIG, MIG y MAG. Este procedimiento TIG, por razones de calidad, velocidad de soldeo y facilidad operatoria, ha desplazado a la soldadura oxiacetilénica e incluso a la soldadura por arco con electrodo revestido. Se puede aplicar tanto manual como automáticamente y alcanza desde espesores finos hasta más gruesos, y tanto a metales férreos como no férreos.
Figura 1
1—4
PROCEDIMIENTO TIG
Procedimiento TIG
Soldadura por arco bajo gas protector con electrodo no consumible de tungsteno o wolframio. Procedimiento de soldeo manual, que utiliza como fuente de calor el arco que salta, entre un electrodo no consumible de tungsteno o wolframio y la pieza a soldar. Todo ello envuelto en una atmósfera de gas inerte (argón, helio), y utilizando una varilla de material de aportación independiente cuando sea necesario. El electrodo de tungsteno sólo se emplea para establecer y mantener el arco; no aporta material como sucedía con el electrodo revestido. Para realizar este tipo de soldadura necesitamos fundamentalmente tres elementos: • Calor (arco eléctrico). • Protección (gas inerte). • Aportación (varilla).
2—3
VENTAJAS DEL PROCESO
Ventajas del proceso
• El gas impide el contacto entre el baño y la atmósfera, con lo cual las uniones son más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión. • La protección gaseosa simplifica el soldeo de metales no férreos, no requiere el empleo de desoxidantes. Cuando necesitamos desoxidantes tenemos el problema de la eliminación de éstos. Además, con el empleo de desoxidantes siempre se corre el peligro de formación de sopladuras e inclusiones de escoria. • Otra ventaja es que nos permite obtener soldaduras más limpias, sanas y uniformes, debido a la escasez de humos y proyecciones. • Al ser transparente la protección que rodea el arco, el soldador ve claramente lo que está haciendo, lo cual reporta en la buena calidad de la soldadura. • La soldadura se puede realizar en todas las posiciones y con un mínimo de proyecciones. • Se reduce sensiblemente la operación de acabado, ya que el cordón presenta gran limpieza. Esto lleva consigo ahorros en costo de producción. • Por último, decir que es menor la deformación de las piezas en las inmediaciones del cordón de soldadura.
3—3
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO
Características del proceso
• Proceso adecuado para unir la mayoría de los metales. • Puede emplearse en todo tipo de uniones y posiciones. • Proceso idóneo para soldar chapa fina. • No hay proyecciones al no existir transporte en el arco. • Produce soldaduras de gran calidad y limpieza. • El baño es limpio por carecer de escoria. • Tiene una fuente de calor muy localizada. • Produce un arco muy estable. • Existe independencia entre aportación y calentamiento. • Aunque se trata de un procedimiento manual, se ha automatizado para algunas producciones en serie. • Es un procedimiento relativamente lento. • La protección pierde eficacia en zonas sometidas a corrientes de aire. • Su aplicación manual exige del soldador una gran habilidad.
4—3
CAMPO DE APLICACIÓN
Campo de aplicación
Es una técnica de soldeo fino y consigue soldaduras de alta calidad en metales de difícil soldabilidad. Su campo de aplicación para espesores: • Finos, de 0,6 a 1 mm. • Medios, de hasta 4 mm. Y de materiales más diversos: • Aceros al carbono. • Aceros inoxidables. • Alumnio y sus aleaciones. • Magnesio y sus aleaciones. • Cobre y sus aleaciones. • Níquel y sus aleaciones. • Titanio. Pero su principal aplicación está centrada en la soldadura de cordones de raíz en tubería.
5—3
ELEMENTOS DE UN EQUIPO TIG
Elementos de un equipo TIG
Para desarrollar la soldadura TIG necesitamos una serie de elementos: •
Un generador normal.
•
Un pequeño generador auxiliar de alta frecuencia.
•
Un portaelectrodos adecuado con interruptor.
•
Una botella de gas.
•
Unas válvulas eléctricas para el paso del gas y del agua de refrigeración si se necesita.
•
Contactores para controlar los diferentes circuitos.
•
Electrodo de tungsteno.
Figura 2. Instalación de soldadura TIG, con portaelectrodos refrigerado por agua.
63
A continuación detallamos: 1. El generador. 2. El generador de alta frecuencia. 3. El portaelectrodos. 4. El gas. 5. Las válvulas. 6. El agua. 7. El contactor. 8. El electrodo de tungsteno.
64
Elementos de un equipo TIG
1 El generador
La elección del tipo de generador depende de las características del metal a soldar. Algunos metales se sueldan más fácilmente con corriente alterna, mientras que otros para conseguir buenos resultados exigen el soldeo con corriente continua. La fuente de alimentación puede ser: •
De corriente continua.
•
De corriente alterna.
Fuente de alimentación de corriente continua
En el caso de tener que unir cualquier tipo de acero y, en especial, acero inoxidable o aleaciones pesadas, usaremos una fuente de alimentación de corriente continua similar a la usada en soldadura eléctrica. Para ello podremos usar las siguientes máquinas: •
Transformador rectificador.
•
Motor generador.
•
Convertidor rotativo.
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Fuente de alimentación de corriente alterna
Cuando nos encontramos con piezas de aluminio, magnesio o aleaciones ligeras, tendremos que usar una fuente de alimentación de corriente alterna, para ello dispondremos de un equipo con: •
Transformador.
•
Generador de alta frecuencia.
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Elementos de un equipo TIG
2 El generador de alta frecuencia
Resuelve los problemas que presenta la estabilidad del arco. Suministra corrientes de alta tensión y muy pequeña intensidad, en forma de ondas amortiguadas de elevada frecuencia que evitan las posibles interrupciones del arco. Son imprescindibles para el soldeo TIG en c.a. y convenientes para mejorar el cebado en c.c.
67
Elementos de un equipo TIG
3 El portaelectrodos
Su misión es la de sujetar el electrodo de tungsteno y dirigir el arco y la protección gaseosa sobre la zona de soldeo. Dependiendo de la intensidad con la que se trabaje éstos pueden ser: •
•
De refrigeración natural (por aire) hasta 150 A, y son muy ligeros. De refrigeración forzada (por agua), soportan cualquier intensidad y son más pesados.
En los de refrigeración natural el cable de corriente va por el interior del tubo del gas; en los de refrigeración forzada va por dentro del tubo de desagüe, con lo que se evita sección de cable con el consiguiente peso. La pistola portaelectrodos lleva un interruptor para dar el paso de corriente, aparte de los accesorios necesarios para sujetar el tungsteno.
Figura 3 68
Elementos de un equipo TIG
4 El gas
El procedimiento TIG utiliza como gases de protección, principalmente, ARGÓN y HELIO o una mezcla de ambos. El paso del gas comienza unos instantes antes de que salte el arco y finaliza unos instantes después del cese del arco. De esta forma se garantiza la total protección del baño desde el inicio hasta la solidificación. El argón es 1,4 veces más pesado que el aire y unas 10 veces más pesado que el helio. La viscosidad en ambos es muy parecida. El argón, al ser más pesado, procura una mejor protección a la soldadura. Además, con el argón la atmósfera que rodea al arco es más clara, con lo que se tiene un mejor control sobre el baño de fusión y el propio arco. Normalmente el argón produce una acción de limpieza del baño de fusión más enérgica que otros gases, especialmente en la soldadura de aluminio y magnesio con corriente alterna. Otra ventaja es que el argón da un arco más estable y más suave. Para una intensidad de corriente y una longitud de arco dadas, el helio da más penetración y un arco más caliente que el argón. Por tanto, como en la atmósfera de argón la tensión del arco es más baja, hay menos peligro de perforar las piezas cuando soldamos espesores finos. El helio permite obtener mayores velocidades de soldeo, debido a su mayor tensión de arco, y también permite obtener mejor penetración. Por lo tanto, en la soldadura de piezas de grandes espesores siempre que nos sea posible usaremos helio. El perfil del cordón protegido con argón es más estrecho y más convexo que el protegido con helio. Por el contrario, el cordón efectuado bajo atmósfera de helio es más 69
ancho y más plano, con una zona de penetración bastante uniforme en todo lo ancho del cordón. Cuando quiere mejorarse la aportación de calor sin perder las ventajas típicas del argón, se recurre a las mezclas argón-helio. El argón y el helio se suministran en botellas de acero que contienen unos 10 metros cúbicos de gas a una presión 150 kg. A la salida de la botella y para la regulación de trabajo lleva un regulador caudalímetro, el cual reduce la presión de la botella y da el caudal de trabajo. El caudal a utilizar dependerá de la naturaleza del metal a soldar y del diámetro de la boquilla que se utilice. Se regula mediante un mando que lleva incorporado el caudalímetro. Normalmente se usa UN LITRO POR mm DE DIÁMETRO DE LA BOQUILLA.
Las ventajas del argón sobre el helio fundamentalmente son: •
Es más económico.
•
Arco más estable y mejor cebado.
•
En posición horizontal es menor su consumo.
•
Elimina más fácilmente los óxidos.
La boquilla
Tiene la misión de dirigir y distribuir el gas sobre la zona de soldadura. Cada portalectrodos va equipado con un juego de boquillas de diferentes diámetros La elección de la boquilla adecuada dependerá, entre otros factores, del diámetro del electrodo de tungsteno, según la tabla siguiente:
610
DIÁMETRO ELECTRODO TUNGSTENO
DIÁMETRO BOQUILLA mm
1,5
6-10
2,5
10-12
3
12-14
5
10-12
Selección del tipo de gas
METAL A SOLDAR
TIPO DE SOLDADURA
Soldadura manual Aluminio Soldadura automática
0-1,5 mm Magnesio
0-1,5 mm (+)
GAS
Argón
Mejora el acabado de arco, la limpieza del baño y la calidad de la soldadura. Menor consumo de gas.
Helio
Permite grandes velocidades de soldeo.
Argón-helio
Mayor calidad de la soldadura y menor consumo de gas que cuando se utiliza helio y polaridad directa.
Helio
Penetración controlada.
Argón
Excelente limpieza, fácil manipulación del baño, menor consumo de gas. Facilidad operatoria. No hay riesgo de precalentamientos.
0-3 mm 0-3 mm (+)
Aceros al carbono
Preferible el procedimiento MIG.
Argón
Alarga la vida del electrodo. Soldadura limpia y de buen aspecto. Fácil cebado. Menor consumo de gas.
Soldadura TIG por puntos
Soldadura manual
RESULTADOS
Argón-helio
La adición de helio mejora la penetración en espesores gruesos.
Argón
Mejor control del baño, especialmente en posiciones difíciles.
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METAL A SOLDAR
TIPO DE SOLDADURA
GAS
RESULTADOS
Argón
Permite el control de la penetración en los espesores finos.
Argón-helio
Mayor aportación de calor. Permite mayores velocidades de soldeo en espesores más gruesos.
Argónhidrógeno (65%-35%)
Disminuye el riesgo de mordeduras. Cordones de buen aspecto a bajas intensidades. Menor consumo de gas.
Helio
Es el que consigue la mayor aportación de calor y la penetración más profunda.
Argón
Buen control del baño y de la penetración. Cordones de buen aspecto en espesores finos.
Argón-helio
Mayor aportación de calor, para compensar las pérdidas por conductividad en espesores gruesos.
Helio
La más alta aportación de calor. Adecuado para aumentar la velocidad en espesores gruesos.
Argón
Bajo consumo de gas, con lo que minimiza la turbulencia y la contaminación por el aire. Facilita la aportación de material y disminuye la amplitud de la zona térmicamente afectada.
Helio
Mejor penetración en la soldadura de espesores gruesos (exige la protección del reverso).
Bronce al silicio
Argón
Reduce el riesgo de fisuración.
Bronce de aluminio
Argón
Reduce la penetración en el metal base.
Aceros inoxidables
Soldadura automática
Cu y Ni Cu-Ni Monel e inconel
Titanio
612
Elementos de un equipo TIG
5 Las válvulas
El circuito de argón siempre debe llevar intercalada una válvula eléctrica, que acciona desde el interruptor del portaelectrodos, para que el gas sólo circule cuando sea necesario. También puede llevar válvula el agua de refrigeración, aunque ésta no resulta imprescindible cuando se dispone de agua en abundancia.
613
Elementos de un equipo TIG
6 El agua
Cuando se suelda por encima de los 150 A, es necesaria la refrigeración forzada (agua). Ésta puede ser: •
Circuito abierto (tubería a desagüe).
•
Circuito cerrado (bomba y radiador).
614
Elementos de un equipo TIG
7 El contactor
El contactor va conectado al interruptor del portaelectrodos y al circuito de la corriente de soldeo y permite cortar el arco sin necesidad de modificar la longitud del mismo.
615
Elementos de un equipo TIG
8 El electrodo de tungsteno
Tiene como misión servir de último conductor a la corriente de soldeo y dirigir el calor del arco hacia la pieza, sin fundirse. Por razones de emisión y de duración pueden estar aleados. Los más usados son: •
El tungsteno puro (distintivo verde).
•
Tungsteno aleado con 1% de torio (amarillo).
•
Tungsteno aleado con 2% de torio (rojo).
•
Tungsteno aleado con circonio (marrón).
•
Tungsteno aleado con lantanio (negro).
La selección del diámetro del electrodo se realiza en función de la intensidad necesaria y del tipo de corriente a utilizar. Cuando se trabaja con polaridad inversa, se necesitan diámetros mayores que en la polaridad directa.
Figura 4 616
Tungsteno puro
Consiste en tungsteno o wolframio puro, cuyo punto de fusión es de 3.400º C aproximadamente. Es necesario que el extremo del electrodo sea redondeado. Se utiliza con c.a. en la soldadura de aluminio, magnesio y sus aleaciones.
Tungsteno aleado con torio
El punto de fusión de esta aleación es de 4.000º C. Es necesario que el extremo del electrodo esté afilado. Se utiliza con corriente continua en la soldadura de aceros al carbono e inoxidables, cobre, titanio, etc. Son entre un 10 y un 15% más caros que los puros.
Tungsteno aleado de circonio
El punto de fusión de esta aleación es de 3.800º C aproximadamente. Es válido para soldar en corriente alterna y corriente continua en la soldadura de aluminio y magnesio. Los diámetros de los electrodos de tungsteno normalizados por UNE son: 0,5; 1; 1,6; 2; 2,4; 3; 3,2; 4; 4,8; 5; 6; 6,4; 8. No obstante los remarcados son los más utilizados. El afilado en el extremo facilita considerablemente la estabilidad del arco. Nunca se debe afilar el electrodo por el extremo pintado, ya que pierde su identificación. 617
Cuando el electrodo ha perdido el color identificativo se prueba con corriente alterna, si se deteriora el extremo es toriado, si no es puro. La longitud del tungsteno debe medirse desde la salida del gas de la boquilla al extremo del tungsteno, teniendo en cuenta que cuanto mayor sea la longitud más se calienta el electrodo, y cuanto mayor sea el diámetro del electrodo menos se calienta. También se deberá tener en cuenta el diámetro de la boquilla, ya que al ser la boquilla de mayor diámetro el tungsteno podrá tener más longitud. La longitud del tungsteno con relación a la pieza varía según la posición de soldeo. En una soldadura a solape puede tener menor longitud que en otra en ángulo interior.
618
POLARIDAD
Polaridad
Para la correcta unión de dos planchas en la soldadura TIG deberemos tener muy en cuenta la polarización del electrodo y la plancha. Esto nos vendrá determinado por el espesor de las planchas, el material y el tipo de corriente empleada, pudiendo ser la corriente alterna y continua.
Corriente continua
Utilizando este tipo de corriente podremos polarizar tanto directa como inversamente según el grado de penetración que deseemos obtener. En el caso de la POLARIZACIÓN DIRECTA conectaremos el electrodo al borne negativo del equipo de soldadura y la pieza al borne positivo. Con esto se obtiene la circulación de electrones desde el electrodo hacia la pieza, lo cual dará lugar a una mayor penetración y un baño de fusión estrecho, puesto que se consigue concentrar la energía calorífica del arco sobre una zona reducida de la pieza. El electrodo sufre menos desgaste pudiendo soportar una intensidad mayor que si estuviese conectado al polo positivo (ver figura 5).
7—3
Figura 5
Por el contrario si realizamos una POLARIZACIÓN INVERSA, conectaremos el electrodo al borne positivo del equipo y la pieza al borne negativo. Esto da lugar a una circulación de electrones de la pieza al electrodo, consiguiéndose así una menor penetración de la energía calorífica del arco y un baño de fusión más ancho. El electrodo será quien soporte la elevada temperatura. En la polarización inversa, el electrodo sufre un mayor desgaste, por lo que con esta polaridad a igualdad de intensidad necesitaremos un electrodo de mayor diámetro y con la punta redondeada para que éste no se funda y contamine la soldadura.
Figura 6
7—4
Corriente alterna
Al ser el ciclo de esta corriente alternado, lo que se pretende con ella es sumar las características que proporciona la polaridad directa y la inversa en el proceso de soldadura TIG. Principalmente se emplea en soldadura de aluminio y sus aleaciones. Cuando apliquemos la corriente alterna en el semiciclo negativo al electrodo, estaremos proporcionando una temperatura suficiente sobre la película de óxido de la pieza como para vencerla. Una vez rota la película de óxido, el electrodo llega al semiciclo positivo, produciendo una mayor penetración en el material, y protegiéndolo así de una posible perforación. Si en este mismo caso sólo hubiésemos operado con polaridad directa, una vez rota la película de óxido, la energía calorífica proyectada sobre la plancha sería tan intensa que la fundiría. Por el contrario, si sólo operamos con polaridad inversa, no podríamos realizar la soldadura, ya que la película de óxido impediría la creación del baño de fusión. Con el objeto de conseguir una mayor estabilidad del arco eléctrico se emplean bajas intensidades, altos voltajes y, sobre todo, altas frecuencias. Para su uso es necesario un generador de alta frecuencia, que facilitará el cebado del arco y su posterior estabilización.
Figura 7 7—5
INTENSIDAD A UTILIZAR
Intensidad a utilizar
• Aceros al carbono: Unos 30 A por mm de espesor. • Aceros inoxidables: Unos 25 A por mm de espesor. • Aluminio:
Entre 35 y 45 A por mm de espesor.
• Cobre:
Necesita altas intensidades y un calentamiento previo. También influye el volumen de las piezas.
8—3
METAL DE APORTACIÓN
Metal de aportación
Normalmente la soldadura TIG de espesores finos puede realizarse sin metal de aportación. Sin embargo al aumentar el espesor es necesario aportar material para rellenar la junta. En los casos en que se quiere reforzar, también se aporta material en espesores finos. Debe ser de la misma composición que el metal base, es decir, para aceros al carbono se utilizarán varillas de acero al carbono. Para soldar aluminio se utilizarán varillas de aluminio; para el soldeo de cobre, varillas de cobre y así para todos los metales. No deben utilizarse las varillas cobreadas usadas para la soldadura oxiacetilénica, ya que tienden a contaminar el electrodo de tungsteno. El diámetro a utilizar para cada soldadura dependerá del espesor a soldar y de la naturaleza del material a soldar. En general, el diámetro de la varilla viene a ser aproximadamente igual al espesor de las chapas. Con vistas a conseguir unas soldaduras sanas y garantizadas y para reducir las proyecciones, las varillas de aportación para el procedimiento TIG llevan mayores cantidades de substancias desoxidantes.
El diámetro de la varilla =
Espesor + 1 mm. 2
La designación de la varilla o alambre se hará según la norma EN, según los principios del ejemplo siguiente: EN 1668 W46 W3Sil
93
Donde: EN W
1668 =
=
Número de la norma. Varilla/alambre de aportación y soldeo en atmósfera inerte con electrodo de tungsteno.
46 =
Resistencia y alargamiento.
3=
Propiedades de impacto.
W3Sil
=
Composición química de la varilla/alambre.
SÍMBOLO PARA LA RESISTENCIA Y ALARGAMIENTO DEL METAL DEPOSITADO
Símbolo
Límite elástico mínimo1) ReL N/mm2
Resistencia a la tracción Rt N/mm2
Alargamiento mínimo2) A %
35
355
440 a 570
22
38
380
470 a 600
20
42
420
500 a 640
20
46
460
530 a 680
20
50
500
560 a 720
18
1)
Para el límite elástico se debe usar el límite más bajo (ReL) si hay varios límites; en caso contrario, se deberá utilizar el límite convencional de elasticidad al 0,2% (ReL).
2)
La distancia entre puntos es igual a 5 veces el diámetro de la probeta. SÍMBOLO PARA LAS PROPIEDADES AL IMPACTO
Símbolo
Temperatura para un promedio mínimo de energía al impacto de 47 J °C
Z
Sin requisitos
A
+20
0
0
2
-20
3
-30
4
-40
5
-50
6
-60
94
SÍMBOLO PARA LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE VARILLAS/ALAMBRES
Símbolo
W0
Composición química % (mm)1)2)3) C
Si
Mn
P
S
Mo
Ni
Al
Ti + Zr
Cualquier análisis acordado no especificado en esta norma
W2Si
0,06 a 0,14
0,50 a 0,80
0,90 a 0,025 0,025 1,30
W3Sil
0,06 a 0,14
0,70 a 1,00
1,30 a 0,025 0,025 1,60
W4Sil
0,06 a 0,14
0,80 a 1,20
1,60 a 0,025 0,025 1,90
W2Ti
0,04 a 0,14
0,40 a 0,80
0,90 a 0,025 0,025 1,40
0,05 a 0,20
0,05 a 0,25
W3Nil
0,06 a 0,14
0,50 a 0,90
1,00 a 0,020 0,020 1,60
0,80 a 1,50
W2Ni2
0,06 a 0,14
0,40 a 0,80
0,80 a 0,020 0,020 1,40
2,10 a 2,70
W2Mo
0,08 a 0,12
0,30 a 0,70
0,90 0,40 a 0,020 0,020 a 1,30 0,60
1)
Composición química del producto acabado. Si no está especificado, Mo < 0,15%; Ni < 0,15%; Cr < 0,15%; V < 0,03%; Al < 0,02%; Ti-Zr < 0,15%; Cu < 0,35% (residual en el acero más revestimiento).
2)
Valores únicos de la tabla indican valores máximos.
3)
Los resultados deben redondearse al mismo número de cifras significativas que para el valor especificado, usando las reglas de la norma ISO 31-0:1992, anexo B regla A.
95
ELECCIÓN DE CORRIENTE
Elección de corriente
La elección de corriente y polaridad debe hacerse de acuerdo con la naturaleza del material a soldar.
Arco en corriente continua
CCPD
CCPI
Buena penetración
Soporta muy poca intensidad
Soporta alta intensidad
Limpia la superficie del baño Poca penetración
Arco en corriente alterna
• •
• •
La polaridad cambia constantemente. En un período enfría el electrodo y en otro limpia el baño. Soporta una intensidad intermedia entre CCPD y CCPI. Necesita una solución auxiliar para estabilizar el arco (generador de alta frecuencia).
103
SELECCIÓN DEL TIPO DE CORRIENTE PARA SOLDADURAS TIG
Metal a soldar
c.a. estabilización AF
CCPD
CCPI
Magnesio hasta 3 mm
1 Recomendado
NR
2
Magnesio 4 mm o más
1
NR
NR
Magnesio pie fundidas
1
NR
22
Aluminio
1
NR
NR
Fundición aluminio
1
NR
NR
Acero inoxidable (hasta 1,5)
1
2
NR
Acero inoxidable (1,5 o más)
2 menos recomendado
1
NR
Latón
2
1
NR
Plata
2
1
NR
Hastelloy
2
1
NR
Metales placados con plata
1
NR
NR
Recargues duros
1
2
NR
Fundición de hierro
2
1
NR
Acero suave 0,3 a 0,7
2
1
NR
Acero suave 0,7 a 3
NR
1
NR
Acero duro 0,3 a 0,7
2
1
NR
Acero duro 0,7 o más
2
1
NR
NR
1
NR
Cobre desoxidado
104
MÉTODOS OPERATORIOS
Métodos operatorios
Para realizar una soldadura mediante el procedimiento TIG tendremos en cuenta las siguientes operaciones: 1. Operaciones previas. 2. Cebado del arco. 3. Posicionado y ejecución de la soldadura.
11—3
Métodos operatorios
1 Operaciones previas
• En función de las características de cada soldadura decidiremos el tipo de corriente a utilizar; puede ser alterna o continua. Dentro de la continua incluso deberemos decidir la polaridad. • Comprobar las buenas conexiones del equipo tanto en la pieza como en la pistola. • Escoger el electrodo adecuado al tipo de soldadura tanto en diámetro como en punto de fusión. • Ajustar en el equipo los parámetros adecuados en cuanto a voltaje e intensidad, y en el caso de utilizar corriente alterna regular también la frecuencia. • Regular el caudal del gas, que en este procedimiento siempre será INERTE. • Un punto importantísimo antes de realizar la soldadura es la preparación de las piezas según el espesor de las mismas, para realizar el tipo de junta más adecuado, así como la limpieza de las piezas a soldar.
11—4
Métodos operatorios
2 Cebado del arco
Si utilizamos CORRIENTE ALTERNA el cebado será de la siguiente manera: • Para el cebado se establece una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza mediante la regulación del voltaje, se coloca el portaelectrodos en posición horizontal de manera que diste éste de la superficie una distancia de 5 cm. • Posteriormente se gira el electrodo mediante un movimiento suave de muñeca, posicionando éste perpendicularmente a la superficie de la pieza hasta que diste unos 3 mm. Es entonces a causa de la corriente de alta frecuencia cuando se hace conductor el aire y se establece el arco. Si utilizamos CORRIENTE CONTINUA el cebado del arco se consigue como se indica: • El proceso es similar al anterior. Primero situamos el electrodo en una posición horizontal y a una distancia de la pieza de unos 50 mm, luego giramos con un movimiento de muñeca hasta que el electrodo toque la superficie de la pieza; de esta manera queda cebado el arco, acto seguido lo retiramos hasta una distancia de unos 3 mm. Tanto utilizando corriente alterna como corriente continua el arco se suprime alejando el electrodo de la pieza, pero manteniendo el gas un tiempo sobre el metal fundido. Esta operación se realiza rápidamente para evitar alteraciones en la soldadura.
11—5
Métodos operatorios
3 Posicionamiento y ejecución de la soldadura
Una vez establecido el arco, se posiciona el portaelectrodos a unos 80ϒ respecto a la pieza que va a ser soldada. Seguidamente se calienta la parte de la pieza hasta que se obtiene el baño de fusión adecuado. Posteriormente se inicia el avance de la pistola portaelectrodos a los largo de la junta a soldar. Si por necesidades de la soldadura ésta precisa de material de aportación, la operación se realiza como sigue: la varilla de metal de aportación guardará una inclinación de 15° con respecto a la pieza. Se introduce en el baño de fusión para aportar una gota y se retira; esta operación de introducir y sacar la varilla se repite hasta rellenar la junta a soldar. Las diferentes posiciones de soldeo en chapa son: 1. Soldadura a tope. 2. Soldadura a solape. 3. Soldadura en esquina. 4. Soldadura en vertical. 5. Soldadura en cornisa. 6. Soldadura en techo.
11—6
Posicionamiento y ejecución de la soldadura
3.1 Soldadura a tope
Precalentar la zona de iniciación de la soldadura, dándole al electrodo un movimiento circular de pequeña amplitud. En cuanto se forma un baño de fusión brillante y fluido, desplazar suavemente el portaelectrodos, sin balanceo lateral a lo largo de la junta. Si es necesario aportar material, sostener la varilla según se indica en la figura.
Figura 8
Cuando se observe la fusión de los bordes se retirará ligeramente el arco hacia la parte posterior del baño de fusión y se aportará material, tocando con la varilla en la parte delantera del mismo. A continuación se retira la varilla y se avanza con el arco corto hacia la parte delantera del baño. Este proceso se repetirá hasta completar el cordón.
11—7
Posicionamiento y ejecución de la soldadura
3.2 Soldadura a solape o en ángulo interior
Figura 9
Figura 10
11—8
Para realizar esta soldadura sin aportación, se inicia un baño de fusión en la pieza inferior; una vez obtenido el baño acortar el arco de 1 a 2 mm y girar el portaelectrodos para hacer incidir el arco directamente sobre la junta, hasta que el baño cubra las dos piezas. Una vez iniciada la soldadura se desplaza el electrodo a lo largo de la junta, sin balanceo lateral y de forma que su extremo vaya sobre el borde de la pieza superior. Para realizar esta soldadura con aportación, ésta se realizará cada 5 o 6 mm, introduciendo la varilla en el baño y sacándola rápidamente.
11—9
Posicionamiento y ejecución de la soldadura
3.3 Soldadura en ángulo exterior (esquina)
Salvo en espesores gruesos, este tipo de soldadura no necesita material de aportación. Se inicia el baño de fusión en un extremo, y se desplaza el portaelectrodos en línea recta a lo largo de la junta. Si el baño de fusión es grande, la velocidad ha sido lenta. Por el contrario, si el baño queda estrecho, es que el avance ha sido demasiado rápido.
11—10
Posicionamiento y ejecución de la soldadura
3.4 Soldadura vertical
Puede ser tanto ascendente como descendente. El método descendente, por su pequeño poder de penetración, suele aplicarse para soldar espesores finos. Cuando se necesite material de aportación, se aplicará la varilla por la parte inferior del baño de fusión.
Figura 11
11—11
El método ascendente se aplica en la soldadura de espesores algo más gruesos y normalmente siempre requiere material de aportación.
Figura 12
11—12
Posicionamiento y ejecución de la soldadura
3.5 Soldadura en cornisa
Cebar el arco a unos 10 o 12 mm del extremo de la junta y una vez cebado volver al extremo de la junta para iniciar la soldadura. Sostener el electrodo y la varilla según indica la figura 13.
Figura 13
El portaelectrodos se desplazará a lo largo de la junta introduciendo la varilla en la parte delantera del baño y procurando realizar el depósito hacia el borde superior. Mientras se introduce la varilla en el baño se retira ligeramente el electrodo para facilitar la solidificación del baño y así evitar descolgamientos del metal líquido. Como norma general se debe mantener el arco lo más corto posible durante toda la soldadura.
11—13
Posicionamiento y ejecución de la soldadura
3.6 Soldadura en techo
Se trabajará con una intensidad de corriente entre un 5 y un 10% más baja que la utilizada para trabajos similares en horizontal. La posición del portaelectrodos y varilla es la que se indica en la figura 14.
Figura 14
La aportación de la varilla se realiza metiendo y retirando ésta, al igual que en otros métodos. Es conveniente retirar ligeramente el arco cuando se verifica la aportación de una gota de varilla para facilitar la solidificación. En soldadura de tubería tiene gran aplicación este sistema, realizándose con TIG las primeras pasadas de raíz para aceros suaves en cualquier posición. Para tubos de aluminio y acero inoxidables se suelda toda la junta con TIG o se combinan TIG y MIG en todas las posiciones.
11—14
VARIANTES DEL PROCEDIMIENTO TIG
Variantes del procedimiento TIG
Soldadura TIG automática
Se caracteriza por el suministro automático del metal de aportación mediante un motor que alimenta una boquilla situada tras la torcha. Existe un procedimiento derivado del anterior. Consiste en someter a calentamiento previo el alambre del metal de aportación para que llegue en estado candente al baño de fusión.
Soldadura TIG arco pulsado
Este sistema consiste en utilizar una corriente que oscila entre un nivel alto y otro bajo, con una velocidad de oscilación dependiente de la frecuencia, y es regulable según las necesidades de la soldadura. En un primer impulso, determinado por un nivel alto de corriente, se produce un punto de soldadura, seguido de este impulso llega otro caracterizado por un nivel bajo de corriente, el cual permitirá el enfriamiento del baño para seguir con un nuevo punto producido por otro impulso. Este proceso se repite constantemente durante la realización de la soldadura. Con este sistema se pretende obtener un cordón formado por puntos, o un cordón continuo, en el que sea importante controlar el aporte de calor como en el caso de chapas finas, posiciones difíciles de soldeo 12—3
o porque se puedan producir cambios metalúrgicos en el metal base.
Soldadura TIG por puntos
Este tipo de soldadura se consigue realizando varios puntos seguidos, formando un cordón más o menos continuo, dependiendo de las distancias entre puntos. El punto de soldadura se lleva a cabo tocando con la boquilla de la pistola la superficie a soldar; a continuación se aprieta el gatillo iniciando la salida del gas inerte y la refrigeración de la pistola. En este momento el electrodo comienza su aproximación hacia la pieza, tocándola para posteriormente retroceder hasta alcanzar una separación de 1,5 mm. Es en este instante cuando se consigue la ionización del gas, que da lugar al salto del arco eléctrico. El tiempo de duración del arco es breve, aunque se puede regular con la ayuda de un temporizador según se desee obtener un punto con mayor o menor superficie. El tiempo suele oscilar entre 0 y 6 segundos. En la soldadura TIG por puntos se utiliza un electrodo sin afilar, es decir, con su extremo plano, lo cual dará lugar a mayores desgastes.
Soldadura orbital
Este método de soldadura TIG es empleado para soldadura en tubos de automática. Una característica específica de este proceso es el hecho de hacer girar el electrodo alrededor de la tubería sobre la superficie a soldar, independientemente de que se precise o no aportación de metal a la soldadura. 12—4
Soldadura por hilo caliente
Es otra de las variantes que ofrece la soldadura TIG automática, la cual viene caracterizada por el calentamiento previo de la varilla de metal de aportación, consiguiéndose una mejor fusión y más rápida, lo que da lugar a un mayor rendimiento.
12—5
SOLDADURA TIG DE LOS METALES Y ALEACIONES MÁS USUALES
Soldadura TIG de los metales y aleaciones más usuales
La técnica para la soldadura TIG de materiales tales como aluminio, magnesio, cobre, aceros inoxidables, aceros al carbono y aceros débilmente aleados es prácticamente la misma. En general, en la soldadura de estos metales, el procedimiento TIG resulta más fácil y da mejores resultados que los métodos clásicos con llama oxiacetilénica, o con electrodos revestidos. Las particularidades a tener en cuenta en la soldadura de cada uno de estos metales se describen en los apartados siguientes: TIG
1. Aluminio. 2. Magnesio. 3. Cobre y aleaciones. 4. Aceros inoxidables.
133
Soldadura TIG de los metales y aleaciones más usuales
1 Aluminio
La utilización del aluminio tiene ciertas ventajas, como son la resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica, resistencia a la tracción y bajo peso; por ello resulta ideal para la construcción aeronáutica y naval. El principal inconveniente que presenta el aluminio para su soldadura es que las planchas vienen cubiertas por una fina capa de óxido, llamada alúmina. Dicha capa tiene un punto de fusión de unos 2.000º C, mientras que el aluminio funde en torno a los 660º C. Para poder llevar a cabo la soldadura TIG en aluminio tendremos que romper la capa de alúmina sin deteriorar el material por la acción de una penetración excesiva. Para ello realizaremos la soldadura con corriente alterna y alta frecuencia, ya que ésta cambia de polaridad entre 100 y 120 veces por segundo. Según se desarrolla la soldadura TIG en aluminio, se mejora su uso con el empleo de máquinas de corriente alterna hacia un positivo aumentado o un negativo aumentado, según se desee una mayor penetración. El positivo aumentado rompe mejor el óxido y el negativo aumentado aporta más calor y consigue mayor penetración. En la soldadura con aluminio es muy importante el factor limpieza para la obtención de cordones de buena calidad; por ello la operación previa a la soldadura es la limpieza de las piezas a soldar con una solución de acetona o metanol puro. El metal de aportación suele ser aluminio sobrealeado con Si o Mg para evitar zonas de soldadura susceptibles de agrietamiento o rotura.
134
Normalmente se emplean electrodos de tungsteno puro y como gas de protección argón de gran pureza (99,99%). Otro inconveniente que presenta el aluminio son los rechupes al final del cordón. Esto se soluciona volviendo un paso atrás para rellenar con material de aportación la zona del rechupe. SOLDADURA TIG DE ALUMINIO
Espesor piezas (mm)
1,5
3
5
6
Tipo de junta
Corriente alterna (amperios)
Caudal de argón Diámetro Diámetro 1,4 kg/cm2 del de electrodo varilla litros/min m3/hora (mm) (mm)
Horizontal
Vertical y cornisa
Techo
A tope
60-80
60-80
60-80
1,5
7
0,42
1,5
Solape
70-90
55-75
60-80
1,5
7
0,42
1,5
Esquina
60-80
60-80
60-80
1,5
7
0,42
1,5
Á. interior
70-90
70-90
70-90
1,5
7
0,42
1,5
A tope
125-145
115-135
120-140
2,5
8
0,5
3
Solape
140-160
125-145
130-160
2,5
8
0,5
3
Esquina
125-145
115-135
130-150
2,5
8
0,5
3
Á. interior
140-160
115-135
140-160
2,5
8
0,5
3
A tope
190-220
190-220
180-210
2
10
0,6
4
Solape
210-240
190-220
180-210
2
10
0,6
4
Esquina
190-220
180-210
180-210
2
10
0,6
4
Á. interior
210-240
190-220
180-210
3
10
0,6
4
A tope
260-300
220-260
210-250
5
12
0,75
5
Solape
290-340
220-260
210-250
5
12
0,75
5
Esquina
280-320
220-260
210-250
5
12
0,75
5
Á. interior
280-320
220-260
210-250
5
12
0,75
5
135
Soldadura TIG de los metales y aleaciones más usuales
2 Magnesio
Desde el punto de vista de la soldadura, el magnesio presenta unas características comparables a las del aluminio. Ambos tienen una elevada conductibilidad térmica, bajo punto de fusión, gran coeficiente de dilatación y se oxidan rápidamente. La soldadura TIG del magnesio admite distintas variantes en cuanto al gas de protección y tipo de corriente utilizados. La corriente continua con polaridad inversa y con protección a base de helio produce cordones anchos y de poca penetración, con una zona térmicamente afectada relativamente amplia. La corriente alterna, con alta frecuencia y con protección a base de argón, helio o mezcla de ambos, se aplica a la soldadura de hasta 6 mm de espesor. Tanto la corriente continua con polaridad inversa, como la corriente alterna producen una excelente acción de limpieza sobre el baño de fusión.
136
SOLDADURA TIG DEL MAGNESIO
Espesor piezas (mm)
Tipo junta
Amperios corriente Diámetro varilla alterna horizon(mm) tal
Caudal de argón 1,1 kg/cm2 litros/ minuto
m /hora
Observaciones
3
1
A tope
45
2-3
6
0,36
Con placa soporte
1
A tope
25
2-3
6
0,36
Sin soporte
1
Ángulo interior
45
2-3
6
0,36
1,5
A tope
60
2-3
6
0,36
Con placa soporte
1,5
A tope y esquina
35
2-3
6
0,36
Sin soporte
1,5
Ángulo interior
60
2-3
6
0,36
2
A tope
80
3
6
0,36
Con placa soporte
2
A tope, esquina y sobre cantos
50
3
6
0,36
Sin soporte
2
Ángulo interior
80
3
6
0,36
2,5
A tope
100
3
9
0,55
Con placa soporte
2,5
A tope, esquina y sobre cantos
70
3
9
0,55
Sin soporte
2,5
Ángulo interior
100
3
9
0,55
3
A tope
115
3-4
9
0,55
Con placa soporte
3
A tope, esquina y sobre cantos
85
3-4
9
0,55
Sin soporte
3
Ángulo interior
115
3-4
9
0,55
5
A tope
120
3-4
9
0,55
Una pasada
5
A tope
75
3-4
9
0,55
Dos pasadas
6
A tope
130
4-5
9
0,55
Una pasada
6
A tope
85
4
9
0,55
Dos pasadas
137
Soldadura TIG de los metales y aleaciones más usuales
3 Cobre y aleaciones
El procedimiento TIG se adapta perfectamente a la soldadura del cobre y de sus principales aleaciones: latón, bronce, aleaciones cobre-níquel, cobre-aluminio, cobresilicio y cobre-berilio. Normalmente se utiliza la corriente continua con polaridad directa. Sin embargo, para la soldadura de las aleaciones cobre-berilio y para el soldeo de otras aleaciones, en espesores inferiores a 1 mm, suele recomendarse la corriente continua en polaridad inversa o la corriente alterna con alta frecuencia. Para el soldeo de piezas de espesores superiores a 6 mm es necesario precalentar a una temperatura de 145 a 200º C. Para la soldadura del cobre y sus aleaciones hay que asegurarse de que existe buena ventilación en la zona de trabajo. Los humos derivados de la soldadura de estos materiales son de una gran toxicidad, por lo que resulta imprescindible un buen sistema de ventilación.
138
SOLDADURA TIG DE ALEACIONES DE COBRE
Espesor piezas (mm)
1,5
3
5
6
Tipo de junta
Corriente continua polaridad directa intensidad en amperios Horizontal
Vertical y cornisa
Techo
A tope
100-120
90-100
90-100
Solape
110-130 100-120
100-120
Diámetro del electrodo (mm)
Caudal del argón 1,4 kg/cm2
Diámetro varilla
litros/ minuto
m3/hora
1,5
6
0,36
1,5
1,5
6
0,36
14,5
0,36
1,5
Esquina
100-130
90-110
90-110
1,5
6
Ángulo interior
110-130 100-120
100-120
1,5
6
0,36
1,5
A tope
130-150 120-140
120-140
1,5
7
0,42
2,5
Solape
140-160 130-150
130-150
1,5-2,3
7
0,42
2,5
Esquina
130-150 120-140
120-140
1,5
7
0,42
2,5
Ángulo interior
140-160 130-150
130-150
1,5-2,3
7
0,42
2,5
A tope
150-200
2,5
8
0,50
3
Solape
175-225
2,5
8
0,50
3
Esquina
150-200
2,5
8
0,50
3
Ángulo interior
175-225
2,5
8
0,50
3
A tope
150-200
2,5
9
0,55
3-5
Solape
250-300
3
9
0,55
3-5
Esquina
175-225
2,5
9
0,55
3-5
Ángulo interior
175-225
2,5
9
0,55
3-5
139
SOLDADURA TIG DE ALEACIONES DE COBRE DESOXIDADO
Espesor piezas (mm)
1,5
3
5
6
Tipo de junta
Corriente continua polaridad directa amperios horizontal
Diámetro del electrodo (mm)
Caudal del argón 1,4 kg/cm2 litros/ minuto
m3/hora
Diámetro varilla
A tope
100-140
1,5
7
0,42
1,5
Solape
130-150
1,5
7
0,42
1,5
Esquina
110-140
1,5
7
0,42
1,5
Ángulo interior
130-150
1,5
7
0,42
1,5
A tope
175-225
2,5
7
0,42
2,5
Solape
200-250
2,5
7
0,42
2,5
Esquina
175-225
2,5
7
0,42
2,5
Ángulo interior
200-250
2,5
7
0,42
2,5
A tope
250-300
3
7
0,42
3
Solape
275-325
3
7
0,42
3
Esquina
250-300
3
7
0,42
3
Ángulo interior
275-325
3
7
0,42
3
A tope
300-350
3
7
0,42
3
Solape
325-375
3
7
0,42
3
Esquina
300-350
3
7
0,42
3
Ángulo interior
325-375
3
7
0,42
3
1310
Soldadura TIG de los metales y aleaciones más usuales
4 Aceros inoxidables
Los aceros inoxidables y especialmente los de la serie 300 son perfectamente soldables por el procedimiento TIG. La soldadura se puede realizar con corriente continua y polaridad directa, o con corriente alterna y estabilización por alta frecuencia. El procedimiento está particularmente indicado para espesores finos. Cuando se emplea material de aportación, la varilla debe ser algo más rica en cromo que el metal base. En cuanto a los riesgos de fisuración, se reducen considerablemente mediante un precalentamiento de las piezas, a una temperatura comprendida entre 145 y 260º C.
1311
SOLDADURA TIG DEL ACERO INOXIDABLE
Espesor piezas (mm)
1,5
2,5
3
5
6
Tipo de junta
Corriente continua polaridad directa intensidad Diámetro en amperios del electrodo Vertical Horizon(mm) y Techo tal cornisa
Caudal del argón 1,4 kg/cm2 litros/ minuto
m3/hora
Diámetro varilla
A tope
80-100
70-90
70-90
1,5
5
0,30
1,5
Solape
100-120
80-100
80-100
1,5
5
0,30
1,5
Esquina
80-100
70-90
70-90
1,5
5
0,30
1,5
Ángulo interior
90-110
80-100
80-100
1,5
5
0,30
1,5
A tope
100-120
90-110
90-110
1,5
5
0,30
1,5
Solape
110-130
100-120
100-120
1,5
5
0,30
1,5
Esquina
100-120
90-110
90-110
1,5
5
0,30
1,5
Ángulo interior
110-130
100-120
100-120
1,5
5
0,30
1,5
A tope
120-140
110-130
105-125
1,5
5
0,30
2,5
Solape
130-150
120-140
120-120
1,5
5
0,30
2,5
Esquina
120-140
110-130
115-135
1,5
5
0,30
2,5
Ángulo interior
130-150
115-135
120-140
1,5
5
0,30
2,5
A tope
200-250
150-200
150-200
2,5
6
0,36
3
Solape
225-275
175-225
175-225
2,5
6
0,36
3
Esquina
275-350
150-200
150-220
2,5
6
0,36
3
Ángulo interior
300-375
175-225
175-225
2,5
6
0,36
3
A tope
200-250
200-250
200-250
3
6
0,36
5
Solape
225-275
225-275
225-275
3
6
0,36
5
Esquina
275-350
200-250
200-250
3
6
0,36
5
Ángulo interior
300-375
225-275
225-275
3
6
0,36
5
1312
Soldadura TIG de los metales y aleaciones más usuales
5 Aceros al carbono
El procedimiento TIG está siendo cada vez más utilizado en la soldadura de aceros ordinarios y débilmente aleados. Esto es debido a la gran facilidad operatoria del procedimiento y a su mayor poder protector contra la contaminación atmosférica. No obstante, por razones de tipo económico, su aplicación se limita al campo de los espesores finos. En la soldadura TIG de estos metales cuando se realiza sin metal de aportación, pueden aparecer pequeñas picaduras en la superficie del cordón con una mezcla de polvo de aluminio y alcohol metílico. Normalmente, cuando se suelda con material de aportación, éste contiene los desoxidantes adecuados para evitar estas pequeñas sopladuras. Conviene recordar que las varillas utilizadas para la soldadura oxiacetilénica no son adecuadas para la soldadura TIG. Los aceros de alto contenido en carbono también pueden soldarse por el procedimiento TIG. No obstante, exigen precalentamientos, técnicas operatorias adecuadas y tratamientos posteriores para la atenuación de tensiones. Estos aceros son muy sensibles al aumento del tamaño del grano, y si no se toman las precauciones oportunas, la zona de soldadura quedará frágil y con pequeña resistencia y ductilidad. Este inconveniente puede corregirse mediante un tratamiento térmico posterior para afinar el grano, pero esta solución supone un aumento notable de los costes de fabricación.
1313
Los aceros muy ricos en carbono no suelen soldarse por el procedimiento TIG. Esto se debe a que el calentamiento necesario para realizar la soldadura produce modificaciones estructurales que disminuyen notablemente las características mecánicas del material. Cuando se trata de reparar piezas rotas, suele aplicarse una técnica de SOLDADURA HETEROGÉNEA. En este caso, el calentamiento no es suficiente para afectar la estructura metalúrgica del material. SOLDADURA TIG DE ACEROS AL CARBONO Y DÉBILMENTE ALEADOS
Espesor piezas (mm)
Corriente continua polaridad directa (amperios)
Diámetro varilla (mm)
100
1,2
Caudal de argón (1,4 kg/cm2) litros/minuto
m3/hora
1,5
4-5
0,24-0,30
100-125
1,5
4-5
0,24-0,30
1,5
125-140
1,5
4-5
0,24-0,30
2
140-170
1,5
4-5
0,24-0,30
1
DEFECTOS TÍPICOS
Defecto: falta de penetración en la raíz. Aspecto: entalla o rendija en raíz. Causa:
Remedio:
• Nivel de corriente demasiado bajo.
• Incrementar la intensidad.
• Velocidad de soldeo demasiado alta.
• Disminuir la velocidad de soldeo.
• Incorrecta preparación de junta.
• Incrementar el ángulo de la junta o reducir
• Arco demasiado largo.
• Reducir la longitud del arco.
el talón de la raíz.
Aspecto: raíz cóncava. • Puntos de soldadura sin fundir totalmente
• Reducir el tamaño de los puntos.
• En posición sobremesa, flujo de gas de
• Reducir la velocidad del flujo del gas de
• En posición, inaceptable preparación de
• Usar preparación en U y asegurarse de que
durante el soldeo.
respaldo demasiado alto.
respaldo.
junta.
la gota de metal fundido no forme puente entre las paredes de los bordes de la junta.
Defecto: falta de fusión de los bordes. Aspecto: normalmente no visible, detectable por END o plegado lateral. Causa:
Remedio:
• Nivel de corriente demasiado bajo.
• Incrementar la intensidad.
• Velocidad de soldeo demasiado alta.
• Disminuir la velocidad de soldeo.
• Ángulo de la antorcha incorrecto.
• Inclinar la antorcha hacia atrás y mantener
• Incorrecta preparación de la junta.
• Incrementar el ángulo de la junta.
• Diámetro del hilo excesivo para el espesor
• Reducir el diámetro del hilo.
• Limpieza insuficiente.
• Limpiar la superficie de las chapas.
de chapa a soldar.
el arco sobre el borde delantero de la gota de metal fundido.
1314
DEFECTOS TÍPICOS
Defecto: mordedura. Aspecto: canal a lo largo del borde de la soldadura. Causa:
Remedio:
• Corriente de soldeo demasiado alta.
• Reducir la intensidad.
• Velocidad de soldeo demasiado alta.
• Reducir la velocidad de soldeo.
• Antorcha inclinada lateralmente.
• Inclinar 90° con respecto a la superficie de
la chapa.
Defecto: porosidad. Aspecto: poros superficiales y más normalmente subsuperficiales detectables en radiografía. Causa:
Remedio:
• Protección insuficiente.
• Incrementar la velocidad de flujo.
• Turbulencias en la protección.
• Disminuir la velocidad de flujo.
• Defectuosa distribución de la protección de
• Proteger toda el área de la junta.
• Suciedad en la chapa (aceite, grasa,
• Limpiar las superficies y desengrasarlas.
• Suciedad en el hilo de aporte.
• Limpiar y desangrar el hilo.
• Gas contaminado.
• Cambiar las botellas de gas. Purgar las
la junta.
pintura, etc.).
líneas de gas antes de soldar. Comprobar las conexiones. Usar tubos de cobre o neopreno.
Defecto: grietas en el metal de soldadura. Aspecto: grieta a lo largo del centro de la soldadura. Causa:
Remedio:
• Excesiva tensión transversal en soldaduras
• Modificar el proceso de soldeo para reducir
• Baja ratio profundidad/ancho.
• Ajustar los parámetros para trabajar con una
• En soldaduras autógenas, composición
• Reducir los contenidos de azufre y fósforo
• Contaminación de las superficies.
• Limpiar las superficies eliminando muy
ambridadas.
incorrecta del metal de aporte.
las tensiones debidas al efecto térmico.
ratio profundidad/ancho de l:L.
para que la suma de ambos sea inferior a 0,06%. especialmente los lubricantes de corte.
• Rendijas largas en las soldaduras en ángulo. • Mejorar el ajuste de las chapas en la junta.
1315
PUNTOS IMPORTANTES A RECORDAR
Puntos importantes a recordar
1. El procedimiento TIG puede aplicarse a la soldadura de prácticamente todos los metales y aleaciones, en distintos espesores y tipos de unión. 2. Utilizar la boquilla del tamaño adecuado. Las boquillas demasiado pequeñas tienden a calentar excesivamente, lo que produce fisuraciones y rápidos deterioros. 3. Para soldar con intensidades superiores a 200 amperios hay que recurrir a los portaelectrodos refrigerados por agua. 4. El argón es el gas protector que se utiliza normalmente en la soldadura TIG. 5. La soldadura TIG puede realizarse con corriente continua o con corriente alterna. Cuando se suelda con continua, la polaridad directa es la que produce mejores resultados. Para la soldadura de algunos metales la corriente alterna con estabilización por alta frecuencia da mejor resultado que la corriente continua. 6. El diámetro del electrodo a utilizar depende del espesor y naturaleza del material a soldar. Hay que comprobar que el afilado del extremo sea el adecuado al tipo de corriente que se va a utilizar. 7. En muchos casos, para el soldeo de espesores finos, es necesario emplear placas de soporte. 8. Comprobar que el electrodo sobresale de la boquilla la distancia correcta. 9. Utilizar los caudales recomendados para el gas de protección. En caso contrario puede ocurrir que la protección no sea correcta.
14—3
10. Cuando es necesario el empleo de material de aportación, utilizar el diámetro de varilla adecuado. 11. Cuando se utilizan electrodos refrigerados por agua, asegurarse de que ésta circula bien. 12. No intentar cambiar o ajustar el electrodo mientras el circuito esté bajo tensión.
14—4
SEGURIDAD EN LA SOLDADURA POR ARCO
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Seguridad en la soldadura por arco
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Usar siempre las prendas de seguridad, pantalla (cristal 12), mandil, guantes de cuero finos para tener buen tacto y poder correr bien la varilla. Instalar los equipos de soldadura de acuerdo con las recomendaciones del código para instalaciones eléctricas. Asegurarse de que la máquina está equipada con un interruptor general situado cerca del puesto de trabajo, de forma que se pueda cortar la corriente rápidamente, en caso de necesidad. No hacer reparaciones en el equipo mientras esté conectado a la red. El voltaje de alimentación de estas máquinas puede ser causa de serias y fatales lesiones. No utilizar máquinas que no estén correctamente puestas a tierra. Si tocamos una parte que no esté puesta a tierra se pueden producir fuertes descargas a través de nuestro cuerpo. No hacer la toma de tierra sobre tuberías de conducción de gases o líquidos inflamables. No utilizar portaelectrodos con conexiones flojas, mordazas incorrectas o partes mal aisladas. No cambiar la polaridad cuando la máquina está bajo carga. Abrir el circuito y esperar a que la máquina pare. En caso contrario, puede quemarse el contracto del conmutador de la polaridad e incluso la persona que lo está accionando puede recibir severas quemaduras. No accionar ningún conmutador cuando la máquina esté bajo carga. Deben accionarse con la máquina parada. El accionamiento en carga puede producir arcos entre las superficies de los contactos. 153
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No sobrecargar los cables ni utilizar la máquina con conexiones deficientes. La sobrecarga de los cables da lugar a un calentamiento excesivo de los mismos. Las conexiones incorrectas pueden producir pequeños arcos entre las partes mal conectadas. Evitar la soldadura en lugares húmedos y mantener las manos y las ropas bien secas. La humedad sobre el cuerpo puede producir descargas eléctricas. No estar sobre charcos, agua, tierra húmeda o piezas apoyadas en la tierra, si no se está bien aislado. Utilizar una rejilla seca de madera o goma para situarse sobre ella. No cebar el arco cerca de personas que no estén dotadas de la protección visual adecuada. Las radiaciones del arco son muy peligrosas para la vista. Para soldar cerca del lugar de trabajo de otras personas, debe aislarse la zona de soldadura mediante el empleo de cortinas de lona que protejan de los fogonazos del arco. No coger nunca piezas metálicas recién soldadas. No soltar sobre piezas de fundición huecas si no han sido previamente aireadas. Pueden contener gases que produzcan una explosión. Cuando se suelda por chisporroteo, comprobar que los alrededores del equipo están protegidos contra las chispas. Una vez finalizada la soldadura, apagar la máquina, desconectar el interruptor general y colocar el portaelectrodos en el emplazamiento previsto para el mismo.
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POSICIÓN DE LA UNIÓN
EN
155
ASME
PA
1G
PA
1F
PB
2F
PB
2FR
PC
2G
PD
4F
PE
4G
PF PG
3G ASCEN. 3G DESCEN.
PF PG
3F ASCEND. 3F DESCEN.
PF PG
5G ASCEND. 5G DESCEND.
PF PG
5F ASCEND. 5F DESCEN.
H-LO 45
6G
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