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• Jose Caro

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¿Qué es GTAW?

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G.T.A.W. = Gas Tungsten Arc Welding “TIG” = Tungsten Inert Gas Requiere una Fuente de Poder de Corriente Constante Usa un electrodo no -consumible de Tungsteno Require de Gas Inerte G.T.A.W. = Gas Tungsten Arc Welding Se puede o no usar material de aporte Se usa AC para Aluminio y Magnesio La corriente DC- se usa para el resto de los Materiales Casi nunca se usa DC+

Gas Tungsten Arc Welding - GTAW Es un proceso de soldadura por arco eléctrico que usa un electrodo de tungsteno para crear un arco eléctrico entre el electrodo (no -consumible) y el material base. El proceso es usado con un gas de protección suministrado desde un contenedor y sin la aplicación de presión.

Ventajas del Proceso GTAW

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Alta calidad de soldadura Toda posición de soldadu ra Se pueden soldar casi todos los metales Es excelente Para espesores finos No es necesario el material de aporte en algunos casos No hay escoria No hay salpicadura Alta eficiencia

Limitaciones en GTAW

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Disminuye la portabilidad (cilindros de gases) No se recomienda para aire libre por las brisas El material base debe estar muy limpio Bajas tasas de deposición Se necesita destreza por parte del operario Es un proceso muy lento

Seguridad en GTAW

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Require protección visual y auditiva Es necesario usar careta con vidrio oscuro adecuado Se debe usar guantes y ropa adecuada Principios del Proceso GTAW

Boquilla Cerámica

Electrodo de Tungsteno

Flujo del Gas de Protección

Arco Cordón de Soldadura Material de Aporte

Metal base

Polaridad del Electrodo Polaridad DC-

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70% del calor sobre la pieza 30% del calor en el electrodo Penetración angosta y profunda Excelente capacidad del electrodo (un electrodo de 1/8” trabajará a 400 Amps)

Iones

Electrones

Polaridad DC+

• 30% del calor sobre la pieza • 70% del calor en el Electrodo • Penetración somera • Limpieza de óxidos • Baja capacidad del electrodo (un electrodo de 1/8” trabajará a no más de 120 Amps)

Corriente AC • • • • • •

50% del calor sobre la pieza 50% del calor en el Electrodo Penetración media Limpieza de óxidos cada mitad del ciclo Buena capacidad del Electrodo (un electrodo de 1/8” trabajará a 225 Amps)

Tecnología de la onda AC

• • • •

60 Hz

+ Punto cero de inversión de polaridad

La mitad positiva del ciclo tiene una acción limpiadora

Limpieza

Cleaning

la mitad negativa del ciclo produce la penetración

Penetration Penetración

Cuando la onda pasa por cero, el arco se apaga y se re enciende

_

Tecnología de Onda Cuadrada

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La onda normal de AC cambia de polaridad 120 veces/Seg. Esto produce un re-encendido cada mitad de onda. Esto puede causar defectos en la soldadura.

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La Tecnología de Onda Cuadrada evitará éstos defectos .

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Con La Onda Cuadrada podemos controlar el tiempo de cada mitad de ciclo para obtener las ventajas de cada mitad de ciclo.

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La tecnología de Onda Cuadrada reduce el sobre calentamiento del tungsteno y, por tanto, alargará la vida del electrodo.

La Onda Cuadrada cambia de polaridad instantáneamente y el tiempo en el punto cero es “cero”.

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Una variedad de ondas asimétricas AC son posibles de obtener con el balanceador de onda AC (Square Wave AC Wave Balance)

Balanceada

Las opciones son:

Mayor Limpieza

 Onda balanceada  Mayor limpieza  Mayor penetración

Mayor Penetración

Alta Frecuencia

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Definición: una elevada frecuencia superimpuesta sobre la corriente de soldadura. Ello permite al arco comenzar sin tocar con el electrodo al material base y permite re-encenderlo durante la soldadura con AC. Al comienzo sólamente (High Frequency Start Only): cuando se solda con DC Alta Frecuencia Contínua (High Frequency On Continuously): cuando se usa AC Apagada (High Frequency Off): para soldar por elec trodo manual (SMAW) oTIG raspado.

Protección contra la Alta Frecuencia •

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La Alta Frecuencia es una frecuencia de radio que viaja por la ruta de menos resistencia hacia tierra. Esto puede causar interferencia o problemas con equipos electrónicos cercanos. La interferencia puede provenir de:  La misma fuente de poder  Los cables de soldadura  Puede ser retroalimentada a las líneas eléctricas

Interferencia de la Alta Frecuencia Maneras de disminuir la interferencia de la Al ta Frecuencia • Aterrar cada equipo TIG • Desconectar los cables para soldadura por SMAW • Mantener los cables de soldadura lo más cortos posibles • Se recomienda el uso de cable de goma natural (Magnum Stable Arc®) en vez de cables de goma sintética • Mantener en buenas condiciones la antorcha y los cables • Apretar todas las conecciones

Componentes de un Equipo • • • • •

Fuente de Poder de Corriente Constante (CC) Antorcha y Cables Electrodo No-Consumible Material de Aporte Opcional Cilindro, Mangueras y Flujómetro de Gas

Salida Fuente de Poder - Corriente Constante • • •

Un circuito de soldadura consta de Fuente de Poder, Cables, Pinza de Tierra y de Electrodo El Voltaje es Proporcional a la Altura del Arco La Corriente permanecerá Constante aún cuando hayan cambios de voltaje debido a cambios en la Altura del Arco

Antorchas GTAW

125, 175, and 200 Amp Air -Cooled Torches (Antorchas enfriadas ai re) 250 and 350 Amp Water -Cooled Torches (Antorchas enfriadas por agua)

Clasificación AWS de los electrodos de tungsteno

EWX Electrodo Tungsteno (Wolframio) Aleante en el electrodo de Tungsteno Electrodo de Tungsteno De 2 a 2 y 1/2 veces el diámetro del electrodo

Identificación por color

Marcas del esmerilado

Tipo Puro 1% Torio 2% Torio Zirconiado Ceriado Lantanado Lantanado Lantanado Tierras Raras

AWS EWP EWTh-1 EWTh-2 EWZr EWCe-2 EWLa-1 EWLa-1.5 EWLa-2 EWG

Color Verde Amarillo Rojo Marrón Naranja Negro Dorado Azul Gris

Polaridad AC DCDCAC AC & DCAC & DCAC & DCAC & DCAC & DC-

Características de algunos Tungstenos Tungsteno Puro 1% Toriado 2% Toriado Zirconiado Ceriado Lantanado

Característica Bajo costo, AC Bajo costo, DCSoporta mayores corrientes que el de 1% Soporta mayores corrientes que el Puro Multifuncional Multifuncional

Máximos amperajes para diferentes electr odos R an g o s d e C o r r ien te r eco m en d ad o s p ar a E lectr o d o s G T AW C o rrie n te C U R R E N T -- A M PAEmRpEeSrio s E le c tro d o D iá m e tro

A .C .H .F C o rrie n te A lte rn a

(p u lg a d a s ) c o n A lta F re c u e n c ia

D .C .E .N .

D .C .E .P .

C o rrie n t C o n tín u a, E le ctro d o

C o rrie n te C o n tín u a,E le ctro d o

N e g a tivo (P o la rid a d D ire cta )

P o sitivo (P o la rid a d In ve rsa )

T o ria d o *** o T u n g s te n o P u ro *

Zirc o n io **

T o ria d o ***

T o ria d o *** o Zirc o n io **

0 ,0 2

---

---

5 -3 5

---

0 ,0 4

1 0 -4 0

1 5 -6 0

3 0 -1 0 0

---

3 0 -7 0

6 0 -1 0 0

7 0 -1 5 0

1 0 -2 0

1 /1 6 3 /3 2

7 0 -1 0 0

1 0 0 -1 6 0

1 5 0 -2 2 5

1 5 -3 0

1 /8

1 0 0 -1 5 0

1 4 0 -2 2 0

2 0 0 -2 7 5

2 5 -4 0

5 /3 2

1 5 0 -2 2 5

2 0 0 -2 7 5

2 5 0 -3 5 0

4 0 -5 5

3 /1 6

2 0 0 -3 0 0

2 5 0 -4 0 0

3 0 0 -5 0 0

5 5 -9 0

1 /4

2 7 5 -4 0 0

3 0 0 -5 0 0

4 0 0 -6 5 0

8 0 -1 2 5

* T u n g ste n o P u ro - Ve rd e ** Zirco n io - M arró n *** T u n g ste n o T o riad o - 1% Amarillo , 2% R o jo

Preparación del Tungsteno Angulo de la punta del electrodo

•

Para soldadura con DC, esmerilar la punta del electrodo en forma de punta de lápiz

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El ángulo cónico = 2-3 veces el diámetro del electrodo

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No afilar la punta (cono truncado)

•

Esmerilar longitudinalmente al electrodo

Diámetro de la punta

Diámetro del Electrodo

Preparación del tungsteno - Continuación

• •

La forma de la punta del electrodo en soldadura TIG en AC debe ser redondeada en forma de “bolita”

Radio de la punta

Esta bolita no debe ser más grande que el diámetro del electrodo tungsteno

Diámetro del electrodo

Partes de la Antorcha para GTAW Porta-electrodos

Collets

Difusores de gas

Boquillas cerámicas

Collet Bodies

Tungsten Electrodes

Nozzles

Backcap

Electrodos de Tungsteno

Tapón Corto

Cables para GTAW Cubierta de Goma

Refuerzo

Hilos de Cobre Finos

Cubierta de Goma Medida de cables recomendada de acuerdo al amperaje Max. amperaje Ciclo de trabajo Medida de cables recomendada de acuerdo al amperaje del equipo (%) Hasta 50 pies De 50 a 100 pies De 100 a 150 pies De 150 a 200 pies De 200 a 250 pies 100 20 #8 #4 #3 #2 #1 180 20 #5 #4 #3 #2 #1 180 30 #4 #4 #3 #2 #1 200 50 #3 #3 #2 #1 #1/0 200 60 #2 #2 #2 #1 #1/0 225 20 #4 #3 #2 #1 #1/0 250 30 #3 #3 #2 #1 #1/0 300 60 #1/0 #1/0 #1/0 #2/0 #3/0 400 60 #2/0 #2/0 #2/0 #3/0 #4/0 500 60 #2/0 #2/0 #3/0 #3/0 #4/0

Equipos de Harris Calorific

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Reguladores, Flujómetros y Mangueras

Flujómetro

Regulador Manguera de Gas

Clasificación AWS para material de aporte*

ER70S-X

Electrodo Varilla desnuda 70,000 Lb/pul. mín. Resistencia a la Tracción Sólido Cantidad de elementos tales como: Silicio, Manganeso y/o Aluminio, Zirconio y Titanio X=2,3,4,6 or 7 *La clasificación por AWS es la misma para los alambres de GMAW debido a que tienen la misma composición química.

Varillas de Aporte Lincoln (Cut Length) • • • •

Acero al Carbono Acero inoxidable Aluminio Bronce al Silicio

Características de las Varillas Lincoln Acero al Carbono para TIG • ER70S-2  Varilla desoxidada triple (Si, Mn,Al, Zr, Ti)  Produce soldaduras de calidad radiográfica sobre la mayoría de superficies  Permite la soldadura sobre algo de óxidos, cascarilla y suciedad  El “charco” de soldadura es menos líquido para poder soldar mejor fuera de posición • ER70S-3  Varilla de alta calidad con contenidos medios de Mn y Si  Para fabricación general en aceros limpios • ER70S-6  Varilla de alta calidad con contenidos mayores de Mn y Si  Mejora las propiedadesmecánicas y apariencia del cordón  Aumenta la dureza Acero inoxidable para TIG • ER308/308L  Para la unión de aceros austeníticos comunes  Referidos como aceros de grados “18 -8”  Aleaciones: ASTM 303, 304 o A743 • ER309/309L  Para la unión de aceros austeníticos inoxidables de alta aleación  Iguala la resistencia a la corrosión de los aceros “18 -8”  Aleaciones típicas: ASTM A240, 309S o A774 • ER316/316L  Para alta resistencia a la agrietadura y revestimientos  Material de soldadura no diluido puede ser usado en aceros “18-8”  Aceros típicos: ASTM A240, 316L o A773

Materiales a soldar por GTAW

Aplicaciones GTAW en diferentes Metales Base TIPO DE METAL

ESPESOR

TIPO DE CORRIENTE

ELECTRODO

GAS DE PROTECCION

Todos Gruesos Finos

AC DCEN DCEP

Puro, Zirconio Toriado Toriado, Zirconio

Argón, Argón-Helio Argón, Argón-Helio Argón

Cobre y sus Aleaciones

Todos Finos

DCEN AC

Toriado Puro, Zirconio

Argón, Argón-Helio Argón

Aleaciones de Magnesio

Todos Finos

AC DCEP

Puro, Zirconio Zirconio, Toriado

Argón Argón

Nickel y sus aleaciones

Todos

DCEN

Toriado

Argón

Aceros al Carbono y de baja aleación

Todos

DCEN

Toriado

Argón, Argón-Helio

DCEN

Toriado

Argón, Argón-Helio

DCEN

Toriado

Argón

Aluminio

Todos Aceros Inoxidablesl

Titanio

Todos

Gases usados en GTAW • Argón • Helio • Mezclas de Argón/Helio • Mezclas de Argón/Hidrógeno • Mezclas de Argón/Nitrógeno Los gases inertes Argón y Helio son los más populares, pero cualquier gas inerte puede ser usado Ventajas del Argón:  Produce un arco suave y estable  Tiene una acción limpiadora en AC  Es el gas más abundante y de ba jo costo  Se pueden usar bajos flujos  Mejor resistencia a las ráfagas de aire Ventajas del Helio:  Zona afectada por el calor más pequeña  El arco es más caliente que con el Argón (1.7 veces)  Se recomienda el He y mezclas de Ar/He para: - Espesores gruesos - Materiales que tienen alta conductividad térmica y altos puntos de fusión - Altas velocidades de soldadura Ventajas del Hidrógeno: Cuando se añade al Argón, se obtienenlas siguientes ventajas:  Produce un arco más angosto  Produce soldaduras más limpias  Se puede soldar más rápido  Mayor profundidad de penetración  Recomendado para soldar aceros austeníticos inoxidables y algunas aleaciones de Niquel  Precaución: mezclas de Ar/H aumenta el riesgo de agrietadura por hidrógeno y porosidad , especi almente en multipases Ventajas del Nitrógeno:  Produce mayor energía en el material base  Excelente para soldar Cobre  Precaución: Las mezclas de Ar/N no se deben usar para soldar materiales ferrosos debido a la absorción de Nitrógeno en el depósito. Esto ca usará pérdida de resistencia a la tracción y porosidad.

Resumen del Proceso GTAW • •

Alta calidad de soldadura sobre una gran variedad de aleaciones y espesores Calidad radiográfica de los depósitos y de bajo contenido de hidrógeno

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Usa un electrodo no -consumible de tungsteno y un gas de protección Podría usarse o no un material de aporte La mayoría de las aplicaciones se hacen con DC - o AC Requiere de deztreza por parte del operario No existe escoria o salpicadura Nociones básicas del Proceso GTAW

Boquilla Cerámica

Electrodo de Tungsteno

Gas de Protección Arco Cordón de Soldadura Varilla de aporte

Material Base

Extensión del electrodo en GTAW

De 2 a 3 veces el diámetro del electrodo

Angulo de la antorcha en GTAW

Antorcha

Varilla de aporte

Pinza de Tierra Cordón

Dirección de viaje

Comienzo de soldadura con GTAW

Varilla

Direcciónde viaje

Formación del cordón por GTAW Gas Varilla

Dirección de viaje

Gas Varilla Dirección de viaje

Finalización del cordón por GTAW

Varilla

Dirección de viaje

Definiciones en GTAW •

Corriente Alterna (AC): una corriente eléctrica la cual se invierte en intervalos de tiempo regulares (1/100 o 1/120 veces cada segundo), en los cuales se alternan valores positivos y negativos. Los sistemas modernos de poder normalmente generan una onda sinosoidal de corriente alterna en 50 o 60 Hertz (Hz).

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Corriente Contínua Polaridad Negativa (Direct Current Electrode Negative,DCEN) La disposición de los cables en la corriente contínua negativa de soldadura, el cable que es negativo debe ser el que lleva al electrodo y el cable positivo es el va a tierr a sobre la pieza a soldar.

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Corriente Contínua polaridad Positiva (Direct Current Electrode Positive o DCEP) La disposición de los cables en la corriente contínua positiva de soldadura, el cable que es positivo es el que lleva el electrodo y el negativo es el que va a tierra sobre el material base.

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Fuente de Poder de Corriente Constante (Constant Current o CC) Una fuente de soldadura por arco CC con una relación voltios amperios tendrá un cam bio pequeño de corriente si hay un gran cambio de voltaje. En el proceso GTAW se usa fuentes de CC.

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Fuente de Poder de Voltaje Constante • • • •

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El circuito de soldadura consiste de: Fuente de poder, alimentador de alambre, pistola y cable de tierra El voltage es proporcional a la altura de arco La corriente cambia dramáticamente para mantener una altura de arco constante El proceso GTAW no está diseñado para fuentes de poder de Voltaje Constante (CV) ya que estas fuentes están disead as para usarse con alimentadores de alambre.

Fuente de poder de Voltaje Constante (Constant Voltage o CV) Una fuente de soldadura por arco CV con una relación voltios amperios tendrá un cambio grande de corriente de soldad ura si hay un pequeño cambio de voltaje.