TIG - técnicas especiales

8. Técnicas especiales

8.1. Arco pulsado

Con la finalidad de obtener mayor control sobre el aporte de calor al metal base y una mejor calidad de soldadura, se puede emplear la corriente pulsada.

Se trata de una variante del proceso TIG en la que la corriente de soldeo varia cíclicamente entre un nivel mínimo (corriente de fondo) y máximo (corriente de pico) a frecuencias que dependen del trabajo a realizar y que pueden oscilar entre milésimas y décimas de segundo.

El resultado es una corriente y un arco pulsatorios que, al aplicarlos a la soldadura, producen una serie de puntos que se solapan hasta formar un cordón continuo.

Cada uno de estos puntos que constituyen el cordón, se obtienen al producirse un impulso de gran intensidad. Posteriormente, al disminuir la corriente hasta el valor de base, se produce el enfriamiento del baño y la solidificación parcial del mismo, hasta que la generación de un nuevo impulso vuelve a iniciar todo el proceso. Los sistemas de regulación del equipo permiten ajustar el valor de la corriente de base, así como la amplitud y frecuencia de los impulsos (n° de impulsos por segundo) con vistas a conseguir que los puntos se solapen y se obtenga un cordón continuo.

Por sus características, el proceso se adapta particularmente a todos aquellos casos en los que sea importante limitar la aportación de calor.

Las ventajas del soldeo por arco pulsado frente al soldeo convencional se pueden resumir en:

- Menor aporte térmico que produce menores deformaciones y un baño de fusión y una ZAT más estrecha.

- Mayor penetración.

- Mejor control del baño de fusión en posiciones difíciles.

8.2. Soldeo orbital

Para el soldeo automático de tubos es interesante el sistema de soldeo orbital, en el que el electrodo se hace girar mecánicamente alrededor de la unión circunferencial con o sin aportación de metal.

Llevan controles de corriente velocidad para adaptar estos parámetros a las distintas posiciones de soldeo de la soldadura circunferencial.

Para uniones tubo-placa el soldeo se hace interiormente de forma automática, dando origen al sistema de soldeo interior. La protección se efectúa por una corriente de gas inerte en el interior del tubo.

TIG - técnicas operativas

7. Técnicas operativas

7.1. Preparación de la unión

El diseño de la unión adecuada es lo que permite que el soldeo sea cómodo para el soldador y tiene como primera finalidad facilitar una accesibilidad adecuada. Deberá permitir que el arco, el metal de aporte y el gas de protección lleguen a la zona inferior de la unión. La elección de la geometría de la unión depende del tipo de material base el espesor.

En las soldaduras TIG se pueden encontrar imperfecciones debidas a la elección de una técnica de preparación de bordes no adecuada.

La preparación de bordes ideal se consigue mediante el empleo de máquinas herramientas (tornos, fresadoras,…) pero en este caso se deberán eliminar los restos del fluido de corte que pudiesen quedar después del mecanizado.

Si se preparan los bordes mediante oxicorte o por plasma se deberán retirar los óxidos escorias, por ejemplo mediante esmerilado.

Es muy importante en el soldeo TIG cuidar la limpieza del material base y del de aportación. Ambos materiales deben estar exentos de aceite, grasa, pintura o cualquier residuo. Se preferirá por este motivo que los materiales de aportación se conserven en sus embalajes.

7.2. Cebado del arco

El método más sencillo de cebado es raspando el electrodo, muy cuidadosamente, contra el metal base. Sin embargo, el riesgo de inclusiones de volframio en el metal base es alto.

Para evitar esto el arco puede ser cebado en una placa adicional de cobre, conocida como pieza de arranque. Otra desventaja del cebado por raspado es la facilidad con que puede dañarse el electrodo. Para evitar los inconvenientes del cebado por raspado se utiliza una corriente de alta frecuencia y elevada tensión.

Una vez cebado el arco retirar el electrodo hasta que quede a unos 3 mm de la pieza.

Para extinguir el arco basta con retirar el electrodo hasta la posición horizontal mediante un rápido movimiento de muñeca. Este movimiento debe realizarse rápidamente a fin de evitar deterioros en la superficie de la soldadura.

7.3. Técnica de soldeo manual

Una vez cebado el arco, se realizará un movimiento circular con el electrodo hasta formar el baño de fusión, pasando después a uno rectilíneo.

La inclinación del portaelectrodo será contraria al sentido de avance, formando un ángulo de 15º respecto a la vertical.

La varilla formará un ángulo de aproximadamente 15º en el sentido de avance.

La varilla de aportación se introducirá en el baño de fusión con un movimiento rápido de vaivén de recorrido máximo 6 mm, sin que saiga nunca la punta en estado incandescente del área de protección del gas.

Tanto al finalizar como al interrumpir el cordón de soldadura, se continuará protegiendo el baño de fusión, para lo cual no debe retirarse el soplete hasta la total solidificación del baño.

TIG - gases de protección

6. Gases de protección

6.1. Procesos de soldeo con gas de protección

Los procesos de soldeo por arco protegidos por gas más comunes son:

- Soldeo TIG.

- Soldeo MIG/MAG.

- Soldeo por plasma.

La función primordial de los gases de protección es evitar que el metal a altas temperaturas, el baño de fusión y el electrodo se oxiden o contaminen con impurezas. Si el aire entra en contacto con el metal fundido, el oxígeno del aire reaccionará con el material produciendo óxidos, el nitrógeno puede causar porosidad y la humedad del aire puede también causar porosidad y provocar grietas.

Para el soldeo TIG se utilizarán lo siguientes gases:

- Helio

- Argón

- Argón+Helio

- Argón+Hidrógeno

- Argón+Hidrógeno+Helio

Normalmente se suelen utilizar de 7 a 16 l/min para el argón y de 14 a 24 l/min para el helio. El empleo excesivo de gas de protección produce turbulencias y favorece la entrada de aire contaminando la soldadura.

6.2. Gases de protección.Clasificación.Propiedades

Se utilizan básicamente tres gases como protección durante el soldeo:

- Ar

- Helio

- Dióxido de Carbono (CO₂)

Estos tres gases se utilizan tanto separadamente como mezclados entre sí. Se añaden en algunos casos pequeñas santidades de:

- Oxígeno.

- Hidrógeno.

- Nitrógeno

Una mezcla de gases es activa siempre que alguno de sus componentes lo sea y sólo es inerte si todos sus componentes lo son.

Un gas se denomina activo porque reacciona químicamente de alguna forma a la temperatura del arco, al contrario que los inertes que permanecen inalterables en cualquier circunstancia.

Las propiedades o características de los gases a tener en cuenta son:

-Densidad : Cuanto mayor sea la densidad de un gas se requerirá menor caudal para obtener la misma protección ya que cubrirá más fácilmente la zona de soldeo.

Como ejemplo, el argón posee una densidad más alta que el helio y la del CO₂ es mayor que la del argón. Por lo tanto hará falta menos caudal de argón que de helio y menos de CO₂ que de argón para un mismo grado de protección.

-Conductividad térmica : La conductividad térmica es la facilidad para transmitir el calor. Cuanto mayor sea la conductividad térmica la distribución de temperaturas en el arco es más homogénea, dando lugar a cordones más anchos y penetración más uniforme. Ejemplo: La conductividad del argón es menor que la del helio, lo que supone que la penetración con helio es mayor que con argón.

6.2.1. Argón

Las características de este gas son:

- Eficiente protección debido a su alta densidad. El argón es 1.4 veces más pesado que el aire, lo que significa que tiende a cubrir bien el área de soldadura en contraposición al helio que es mucho más ligero que el aire. La densidad del argón es diez veces superior a la del helio. Debido a ello se requiere un caudal de helio dos o tres veces superior al de argón para proporcionar al arco la misma protección. Debido a su mayor densidad el argón es también más aconsejable para soldar en posición bajo techo.

- Cebado fácil. Es más fácil cebar el arco en argón que en helio.

- Buena estabilidad del arco. Esta cualidad es particularmente importante en el soldeo con corriente alterna.

- Económico. El argón es generalmente menos costoso que el helio, aunque es más caro que el CO₂.

- Idóneo para pequeños espesores. Necesita tensiones reducidas y produce arcos poco enérgicos, con aporte de calor reducido, resultando idóneo para el soldeo de piezas de pequeños espesores.

- Forma del cordón y penetración. El argón tiene una conductividad térmica más baja que el helio, por lo que el calor se concentra en la zona central del arco produciendo penetraciones de aspecto característico.

6.2.2. Helio

Las características más importantes del helio son:

- Alta conductividad por lo que la columna de plasma es ancha.

- Muy baja densidad.

Por tanto las propiedades más importantes del helio son:

- Aporte térmico muy elevado.

- Se obtienen cordones anchos de gran penetración.

- Se puede realizar el soldeo a gran velocidad.

Debido a estas características las principales aplicaciones del helio son:

- Soldeo de grandes espesores.

- Soldeo automatizado con grandes velocidades.

- Soldeo de materiales de gran conductividad.

Sin embargo el helio tiene las siguientes inconvenientes:

- Poca estabilidad del arco en comparación con el argón.

- Debido a su baja densidad se requiere que el caudal sea muy elevado para una buena protección: no suele resultar muy económico.

6.2.3. CO₂

Es el único gas activo que puede utilizarse como protección, aunque únicamente se utiliza en el soldeo MAG o en el soldeo FCAW (tanto puro como mezclado).

Las ventajas más importantes del CO son:

- Bajo coste

- Gran penetración

- Alta velocidad de soldeo

Los inconvenientes son:

- Se producen gran cantidad de salpicaduras.

- No se puede conseguir transferencia spray, únicamente se puede con seguir transferencia globular o en cortocircuito.

- La superficie de los cordones queda ligeramente oxidada.

6.3. Gas de respaldo

El gas de respaldo es suministrado por la raíz de la soldadura para protegerla durante el soldeo. Esto es necesario en algunos materiales como el acero inoxidable y en la mayoría de los materiales no férreos. También suele ser necesario cuando se utilizan insertos consumibles. Sin embargo, no es preciso para el soldeo de aceros al carbono ni para la mayoría de los aceros de baja aleación

En el soldeo de tuberías se deben emplear discos de diversos materiales o tapones inflables para procurar la máxima estanqueidad posible, de forma que se asegure una atmósfera protectora sin malgastar el gas de respaldo :

Antes de empezar a soldar se debe purgar la tubería o la raíz de la unión, retirando todo el aire que esté rodeando a la raíz de la soldadura.

Antes de realizar el purgado se taparán todas las uniones que van a soldarse empleando, por ejemplo cinta adhesiva. Todas las ramificaciones de la tubería también deben cerrarse lo más cerca posible de la zona de soldeo para disminuir la cantidad de gas utilizado.