SOLDADURA DE ARCO ELECTRICO CON ELECTRODO DE TUNSGTENO Y GAS DE PROTECCION-GTAWProceso que produce coalescencia de metales calentndolos con un arco entre un electrodo de tungsteno protegido por gas (no consumible) y la pieza de trabajo. La proteccin se obtiene de un gas una mezcla de gases.Puede usarse no usarse presin y metal de aporte. Algunas veces este proceso se denomina soldadura TIG.Este mtodo de soldadura es muy utilizado para soldar aluminio, magnesio y acero inoxidable. Desde entonces, las aplicaciones del proceso se han extendido para incluir operaciones de soldadura y recubrimiento en prcticamente todos los metales comerciales.La demanda por el proceso de soldadura al arco con electrodos de tungsteno a aumentado significativamente en la industria de unin de tuberas. Una de las razones es la flexibilidad del proceso. Este proceso puede producir soldaduras muy difciles de lograr mediante otros procesos de soldadura.El proceso es tambin popular en aplicaciones donde las normas de calidad son extremadamente exigentes, tales como soldadura nuclear y en caeras de alta presin.

MTODO DE OPERACINLa calidad de la soldadura producida por el proceso al arco con electrodos de tungsteno estaba basada en el mtodo de operacin.Este proceso funde junto los metales a unir calentndolos con un arco de un electrodo de tungsteno no consumible.El metal de aporte se obtiene de una varilla de aporte que se aplica manualmente. Como el metal de aporte no se transfiere a travs del arco, se reduce enormemente la posibilidad de salpicadura.El bao de soldadura esta protegido por un gas inerte. El ms comnmente usado es el argn debido a sus buenas caractersticas protectoras y a su costo relativamente bajo.El gas protector elimina la necesidad de fundentes para proteger la soldadura, los que pueden quedar retenidos en la soldadura en forma de escoria.

VENTAJAS1. capaz de soldar la mayora de los metales.2. se requiere muy poca limpieza despus de soldar.3. no hay salpicaduras.4. el arco y el bao de soldadura se ven con claridad.5. se producen superficies de raz interna extremadamente lisas.6. el proceso puede usarse en todas posiciones.}

EQUIPOel equipo para soldadura por arco con electrodos de tungsteno para caeras es similar a aquel usado para planchas.El equipo consiste de : una fuente de alimentacin, pistolas de soldar, electrodo de tungsteno y sistema de gas protector.La fuente de poder es del tipo de corriente constante. Tpicamente, la fuente de poder funciona dentro de una gama de 5-300 amperios y 10-35 voltios con ciclo de trabajo de 60%. Sin embargo, se dispone de un ciclo de trabajo de 100% en fuentes de poder trifsicas.Los controles estn ubicados en la fuente de poder para ajustar el amperaje a la cantidad deseada.Se puede un motogenerador un transformador rectificador similar al proceso de soldadura al arco con electrodos revestidos.Algunas veces, para iniciar el arco se usa la tcnica llamada iniciacin por frote. El electrodo se frota contra la pieza de trabajo para iniciar el arco. Cuando se usa esta tcnica, la fuente de poder bsica usada para la soldadura al arco con electrodo revestido, generalmente es suficiente. Sin embargo, cuando se sueldan aceros de aleacin, aceros inoxidables metales no ferrosos, a menudo se usa un dispositivo de alta frecuencia para evitar que el tungsteno toque la pieza de trabajo al iniciar el arco. Cuando se usan fuentes de poder equipadas con alta frecuencia, se requieren controladores adicionales.Generalmente, se agregan un control de interruptor de alta frecuencia continua y uno de iniciacin para ayudar solo en la iniciacin del arco.Con corriente continua, el control de alta frecuencia ayuda en la iniciacin del arco produciendo una corriente de alta frecuencia que puentea el espacio entre electrodo y la pieza de trabajo.Una vez se inicia el arco, se corta la alta frecuencia. El control de iniciacin suministra un sobrevoltaje momentneo de corriente de soldadura en el momento de la iniciacin del arco para estabilizarlo rpidamente.El dispositivo de control remoto de corriente para soldar se enchufa en el tomacorriente en el frente de la fuente de poder.Un enchufe, llamado energizador, normalmente se enchufa a la salida del control remoto cuando este no se usa.Hay varios dispositivos de control remoto para corriente de soldar. Algunos de estos tipos de controles son de pedal, de un botn dos botones.El control de pedal activa la corriente para soldar, el flujo de gas protector y le flujo de agua de enfriamiento. El pedal puede tener un restato para variar la corriente durante la soldadura. Usualmente, el pedal se usa para soldar aluminio con el fin de reducir la produccin de calor a la que se acumula en la pieza. Tambin se usa para reducir lentamente la corriente para soldar al final de una soldadura para llenar el crter. El control remoto de corriente para soldar debe estar en la posicin conectado para este procedimiento.El control remoto tambin puede ser de uno dos botones y estos van en el mango del soplete. El botn de si oprime para iniciar la corriente de soldar, el flujo de gas y de corriente y el de agua en enfriamiento, si se usan.El mismo botn se usa para detener el proceso, el de dos botones es igual, pero uno lo enciende y el otro lo apaga.Las pistolas para soldar al arco con electrodos de tungsteno son enfriadas por aire por agua. Las que son refrigeradas con aire funcionan entre 0 a 200 amperios. La pistola transmite la corriente de soldar al electrodo ubicado dentro de la cabeza. La pistola tambin controla el flujo de gas protector alrededor del electrodo hasta el bao de soldadura.Las pistolas enfriadas con agua funcionan con amperajes mucho ms altos pues la disposicin de calor es mucho ms efectiva. Estas pistolas funcionan entre 150 a 650 amperios.Las enfriadas por agua son ms complicadas ya que los conductos de agua estn dentro de la pistola para permitir el buen flujo de agua.La boquilla de gas generalmente va atornillada al portaelectrodo de la pistola.El tamao de la tobera se selecciona en base al tamao del bao de soldadura, diseo de la junta, accesibilidad y otros factores.Normalmente, el dimetro interior de la tobera se da en pulgadas por un nmero que representa 1/16 de una pulgada. Las toberas se fabrican de metal, cermica vidrio, siendo las de cermica las ms comunes. Algunas veces se usan las toberas de vidrio para poder ver mejor el bao de soldadura.Los electrodos para el proceso de soldadura al arco con electrodo de tungsteno son aleaciones tungsteno con un punto de fusin relativamente alto de aproximadamente 6170 f (3410 c). El electrodo de tungsteno se usa como una trayectoria para transmitir el calor desde la fuente de poder hasta la pieza de trabajo.Para soldar caeras de acero normalmente se usan electrodos de tungsteno de 1 2 % torio. Los de 2 % torio son los ms usados debido a su mejor caractersticas de iniciacin del arco, estabilidad de arco y alta capacidad de conducir corriente, comparados con el 1 % de torio.CLASIFICACIONAWS CDIGO DE COLOR REQUERIMIENTOS QUIMICOSTungsteno puroEWP Verde 99.5 % tungsteno0.5 % otros elementosEWTh -11 % Torio Amarillo 98.5 % tungsteno0.5 - 1.2 % Torio0.5 % otros elementosEWTh - 2 %2 % Torio Rojo 97.5 % tungsteno1.7 -2.2 % Torio0.5 % otros elementosEWZrZirconio Caf99.2 % tungsteno0.15 - .40 Torio0.5 % otros elementosEl gas protector que normalmente se usa para soldar tubos de acero con el proceso de soldadura de arco desde el flujo metro hasta la fuente de poder.Una segunda manguera se conecta desde la fuente de poder hasta la pistola. Un solenoide ubicado en la fuente de poder acta como un interruptor de conectar - desconectar para el flujo de gas.Cuando se usa el control remoto, el solenoide se activa apretando el botn en la pistola actuando el control de pedal. Si no se usa el control remoto el solenoide se activa cuando se conecta la fuente de poder. La manguera de gas tambin puede conectarse directamente del flujo metro a la pistola. Con esta conexin, se deja fluir el gas protector cuando se ajusta el flujo metro. Algunas veces hay una vlvula de gas ubicada en la pistola para dejar que el soldador corte conecte el flujo de gas.

5.3 Soldadura de tungsteno por proteccin de gas (GTAW)

La soldadura por arco de tungsteno y gas (Gas Tungsten Arc Welding, GTAW) es un proceso de soldadura por arco donde se utiliza un arco entre el electrodo y el charco de soldadura, en el proceso se emplea un gas de proteccin sin presin. La adicin de metal es aporte es opcional.

El proceso GTAW se ha vuelto una herramienta indispensable en muchas industrias en virtud de la alta calidad de las soldaduras producidas.

Proceso de soldadura GTAW.

Ventajas

Desde que el material de aporte no cruza el arco.

El chisporroteo no es problema.

Como en los otros procesos de gases protectores, el rea a soldar es claramente visible y limpia al final del depsito de soldadura.

Equipo

El equipo usado con el proceso incluye una fuente de poder, antorcha con cables elctricos, suministro de gas protector con mangueras, suministro de agua para enfriamiento y un control de pedal.

La fuente de poder es de tipo de corriente constante.

Figura No. 41Equipo de soldadura por proceso GTAW.

La fuente de poder para el proceso TIG normalmente opera entre un rango de 5 a 300 amperes, 10 a 35 volts en un 60% del ciclo de servicio. La fuente de poder no deber ser capaz de proporcionar corriente alterna y corriente directa, dependiendo del metal que ser soldado.

Antorchas

Las antorchas GMAW sostienen el electrodo de tungsteno que transporta la corriente de soldadura al arco y conduce el gas protector a la zona de arco.

Casi todas las antorchas para aplicaciones manuales tienen un ngulo de cabeza (ngulo entre el electrodo y el mango) de 120. Tambin existen con cabeza de ngulo ajustable y de cabeza en lnea recta.

Antorchas enfriadas por gas

Las antorchas enfriadas por gas eliminan el calor por medio del flujo del gas de proteccin relativamente fro, los sopletes enfriados por gas estn limitados a una corriente de soldadura mxima de unos 200 amperes.

Antorchas enfriadas por agua

Las antorchas enfriadas por agua eliminan el calor mediante el flujo continuo de agua a travs de conductos interiores el agua de enfriamiento entra por la manguera de entrada y circula por toda la antorcha y de ah a la manguera de salida.

Las antorchas enfriadas por agua estn diseadas para usarse con corrientes de soldadura en un ciclo de trabajo continuo ms alto que los de enfriamiento por gas de tamao similar. Por lo regular es posible usar corrientes de 300 a 500 amperes, aunque se han construido antorchas resistentes a los 1000 amperes.

Electrodos

En GTAW la palabra tungsteno se refiere al elemento tungsteno puro y a sus diferentes aleaciones de tungsteno empleadas como electrodos. Los electrodos de tungsteno son no consumibles si el proceso se emplea como es debido, ya que no se derrite ni se transfiere a la soldadura. El punto de fusin del tungsteno es 3, 410 C.

Clasificacin de electrodo EWP

Los electrodos de tungsteno puro (EWP) contienen por lo menos 99.5% de tungsteno y ningn elemento de aleacin intencional. Los electrodos puros se emplean principalmente con CA para soldar aleaciones de aluminio y magnesio. Estos electrodos tambin pueden usarse con CC, pero no ofrecen las caractersticas de encendido y estabilidad del arco de los electrodos de torio, con cerio o con lantano.

Clasificacin de electrodos EW Th

El resultado que los electrodos puedan manejar corrientes de soldadura ms altas sin fallar, el xido de torio es uno de sus aditivos. Los electrodos EWTh-1 y EWTh-2, estos contienen el 1% y 2% respectivamente de xido de torio (Tho2) llamado toria, dispersado uniformemente en toda su longitud.

Clasificacin de electrodos EW Ce

Los electrodos EWCe-2 son electrodos de tungsteno que contienen 2% de xido de cerio (CeO2) llamada ceria.

Tiene menos tasa de vaporizacin o quemado. Esta ventaja mejora al aumentar el contenido de cerio. Los electrodos EWCe-2 trabajan bien con CA o CC.

Clasificacin de los electrodos EW La

Estos electrodos contienen el 1% de xido de lantano (La2O3), conocido como lantana. Las ventajas y caractersticas de esta operacin de los electrodos son muy similares a la de los electrodos de tungsteno ceriados.

Clasificacin de electrodos EW Zr

Estos electrodos tienen de caracterstica de soldadura que generalmente estn entre los electrodos de tungsteno puro y los de tungsteno con torio. Son los electrodos preferidos para soldar con CA porque combinan las caractersticas deseables de estabilidad y extremo de bola tpico del electrodo de tungsteno puro con las caractersticas de capacidad de corriente y encendido del arco del tungsteno con torio.

Tipos de gases de proteccin

El argn y el helio o la mezcla de estos dos son los ms comunes de gas inerte empleados como escudos de proteccin, dependiendo el volumen a utilizar a estos gases pueden ser suministrados por cilindros o en tanques aislados.

Argn

El argn grado soldadura se refina hasta una pureza mnima del 99.95% esto es aceptable para soldar con GTAW.

El argn se utiliza ms ampliamente que el helio porque tiene las siguientes ventajas:

1.Accin de ardo ms uniforme y silenciosa.

2.Menor penetracin.

3.Accin de limpieza al soldar materiales como el aluminio y el magnesio.

4.Menor costo y mayor disponibilidad.

5.Buena proteccin con tazas de flujo ms bajas.

6.Mayor resistencia a rfagas transversales.

7.Ms facilidad de flujo de arco.

Helio

El helio de grado soldadura se refina hasta una pureza de por lo menos el 99.99%. Con valores fijos de corriente de soldadura y longitud de arco, el helio transfiere ms calor al trabajo que el argn. El helio se usa con mayor frecuencia que el argn para soldar placas de espesor grande.

Seleccin de gas de proteccin

En la mayor parte de las aplicaciones puede utilizarse el argn, helio o una mezcla de estos con la posible excepcin de las soldaduras en materiales delgados, donde el argn es indispensable. En general, este gas produce un arco que opera de manera ms uniforme y silenciosa, se maneja con mayor facilidad y es menos penetrante que un arco escudo con helio, el menor costo unitario y las tasas de flujo ms bajas del argn hacen de este gas el preferido desde el punto de vista econmico.

Tasa de flujo de gas recomendadas

Los requisitos de flujo de gas protector se basan en el dimetro de la copa, el tamao del charco de la soldadura- en general la tasa de flujo aumenta en proporcin con el rea de seccin transversal de la boquilla. Se escoge un dimetro de boquilla apropiado para el tamao del charco de soldadura el metal que se va a soldar. La tasa de flujo mnima est determinada por la necesidad de un chorro rgido que venza los efectos de calentamiento del arco y las corrientes de aire transversales. Con las antorchas de uso ms comunes las tasas de flujo de gas protector tpicas son de (15-30pies3/h) para argn y de (30-50pies3/h) para helio.

Un viento o corriente de aire transversal con velocidad de 8 km/h puede romper el escudo de gas de proteccin.

soldadura de Metal por Arco Elctrico con Proteccin Gaseosa (GMAW)

Soldadura por arco sumergido (SAW)

La Soldadura SAW calienta los metales utilizando un arco elctrico entre un electrodo descubierto y el material base, debajo de un compuesto de material fundente. Este proceso utiliza un electrodo de alambre macizo continuo protegido por el fundente. El fundente estabiliza el arco durante la soldadura, protegiendo el bao de fusin de la atmsfera. Tambin cubre y protege la soldadura durante el enfriamiento y puede afectar la composicin de la soldadura y sus propiedades.

La SAW generalmente es automatizada, pero tambin existen sistemas semi automatizados. La corriente puede ser CA o CC para los sistemas automatizados y los electrodos pueden ser monofilares o tener mltiples alambres slidos o tubulares o tiras. Las soldadura solamente puede realizarse en una posicin plana u horizontal debido al uso del fundente granular y la fluidez de la soldadura fundida. Se pueden alcanzar altas tasas de deposicin y pueden soldarse materiales muy gruesos y delgados con este proceso.

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