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Unidad Didáctica

El Soldeo TIG

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U

nidad Didáctica El soldeo TIG

Aunque la idea de utilizar un medio protector gaseoso es tan antigua como el electrodo revestido, fue en 1919 cuando Roberts y Van Nuys investigaron varios gases desde los inertes a hidrógeno e hidrocarburos. En los años 30, el interés se centró en los gases inertes pero no fue hasta 1940, cuando comenzaron los primeros experimentos en Estados Unidos. El metal a soldar se fundía por un arco eléctrico con un electrodo de tungsteno en una atmósfera inerte de helio monoatómico. En esta unidad didáctica vamos a estudiar los siguientes aspectos del proceso de soldeo por arco bajo gas protector con electrodo no consumible • Electrodos no consumibles y sus aleaciones. • Los productos de aportación. • Tipos de corriente a emplear. • Técnicas especiales. • Aplicaciones.

Módulo Procesos de soldeo y su equipo

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Curso General de la Tecnología del Soldeo - EWF

Tus objetivos Al final de esta lección deberás ser capaz de: • Definir el proceso de soldeo TIG. • Enumerar los electrodos no consumibles que se emplean habitualmente. • Explicar los productos de aporte y los tipos de corriente empleados. • Definir las técnicas especiales. • Enumerar las aplicaciones.

Consejos de estudio En esta unidad didáctica vas a profundizar en un proceso de soldeo que ya conoces. Este lo has estudiado de manera global en la unidad 1, la cual esperamos que ya hayas repasado varias veces. Si esto es así, esta unidad te será fácil de comprender. Te recomendamos leer las tablas que aparecen en la unidad, que son muchas, y que intentes sacar valores generales orientativos, nunca aprenderlos de memoria.

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Unidad Didáctica

El soldeo TIG

Principios del proceso TIG El procedimiento de soldeo por arco bajo gas protector con electrodo no consumible, también llamado TIG (Tungsten Inert Gas), utiliza como fuente de energía el arco eléctrico que salta entre un electrodo no consumible y la pieza a soldar, mientras un gas inerte protege el baño de fusión. El material de aportación, cuando es necesario, se aplica a través de varillas como en el soldeo oxiacetilénico. En la figura 1 podemos apreciar los principios del proceso TIG, además de los elementos que intervienen en el mismo. PISTOLA TIG

DIRECCION CONDUCTOR ELECTRICO SALIDA DE GAS METAL DE APORTE

ELECTRODO DE TUNGSTENO

d

GAS PROTECTOR

ARCO

METAL SOLIDIFICADO

PIEZA

BAÑO FUNDIDO

Fig. 1: El proceso TIG

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El proceso de soldeo TIG presenta las siguientes características: • Es un proceso adecuado para unir la mayoría de los metales. • Aunque se trata de un proceso especialmente manual, se ha automatizado para algunas fabricaciones en serie, como tubería de pequeño espesor soldada longitudinal, circunferencial o helicoidalmente y para la fijación de tubos a placas en intercambiadores de calor. • No hay proyecciones (al no existir transporte en el arco). • Su aplicación manual exige una gran habilidad por parte del soldador, por lo que estos operarios están bastante cotizados. • No existe escoria. • Puede emplearse en todo tipo de uniones o posiciones y en los materiales más diversos: 1. Aceros al carbono. 2. Aceros inoxidables. 3. Metales no férreos, etc. • Apto para soldar chapa muy fina.

¿

6

Actividad 1

El proceso de soldeo TIG presenta las siguientes características (indicar si es verdadero o falso):

V

F

• Es un proceso adecuado para unir la mayoría de los metales.

o o

• No se utiliza mucho porque produce mucha escoria.

o o

• No hay proyecciones al no existir transporte en el arco.

o o

• Su aplicación manual exige una gran habilidad por parte del soldador.

o o

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El soldeo TIG

Equipo para soldadura TIG La figura 2 esquematiza una instalación para soldeo TIG en la que podemos destacar los siguientes elementos:

Generador Se trata de un equipo convencional de característica descendente, como los utilizados en el soldeo manual con electrodos revestidos. Puede ser de corriente continua o corriente alterna y, normalmente, va provisto de: • Generador auxiliar de alta frecuencia, o de impulsor para facilitar el cebado del arco y estabilizarlo cuando se suelda con alterna. • Electroválvulas y temporizadores para controlar el flujo de gas. • Elementos de regulación y control que sincronicen los suministros de corriente, gas y eventualmente, agua de refrigeración.

Circuito de gas Provisto de botella, reductor de presión y caudalímetro que permita el suministro de gas con la presión y caudal adecuados.

Circuito de refrigeración Para evitar un calentamiento excesivo de electrodos y portaelectrodos, especialmente cuado se trabaja con intensidades elevadas, algunos equipos disponen de un circuito de refrigeración por agua.

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ROTAMETRO

TRANSFORMADOR

PISTOLA

PIEZA

GAS

INTERRUPTOR DE ARGON

GAS

MANORREDUCTOR

ELECTROVALVULA DE PASO DE ARGÓN

AGUA Y CORRIENTE MASA

AGUA FUSIBLE DE SEGURIDAD

AGUA

DESAGÜE UNIDAD DE ALTA FRECUENCIA

Fig 2: Instalación para soldeo TIG

El portaelectrodos es una de las partes más importantes del equipo de soldeo TIG. Tienen la misión de conducir la corriente y el gas de protección hasta la zona de soldeo. En la figura 3 vemos un portaelectrodos para TIG. Es importante resaltar los conductos para refrigeración y para el gas de protección de la misma.

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El soldeo TIG

ELECTRODO DE TUNGSTENO

MORDAZA SALIDA

CABEZA

BOQUILLA ASA SALIDA DEL GAS PROTECTOR (BAJA VELOCIDAD)

DESCARGA DE AGUA

ENTRADA AGUA REFRIGERACION

SALIDA AGUA REFRIGERACION ENTRADA GAS PROTECTOR

CABLE

Fig. 3: Portaelectrodos para TIG

Los portaelectrodos pueden ser de dos tipos: • De refrigeración natural (por aire). Estos se emplean en el soldeo de espesores finos, que no requieren grandes intensidades. • De refrigeración forzada (mediante circulación de agua). Se recomiendan para trabajos que exijan intensidades superiores a los 200 A. En estos casos, la circulación de agua por el interior del portaelectrodos evita el sobrecalentamiento del mismo. Las boquillas para gas se eligen de acuerdo con el tipo de portaelectrodos, y en función del diámetro del electrodo. La siguiente tabla puede servir de orientación, aunque, en general, es conveniente seguir las recomendaciones de los fabricantes. ELECTRODO DE TUNGSTENO DIÁMETRO (mm)

BOQUILLA DIÁMETRO (mm)

1,5 2,5 3,0 5,0

de 6 a 10 de 10 a 12 de 12 a 14 de 14 a 20

Módulo Procesos de soldeo y su equipo

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Existen tipos especiales que proporcionan un flujo laminar de gas, eliminando las turbulencias del mismo. Con éstas es posible separarse más de la soldadura, lo que permite al soldador ver mejor el baño y llegar con el arco a lugares más difíciles, por ejemplo, rincones.

¿

10

Actividad 2

Enumerar los elementos integrantes de una instalación de soldeo TIG, indicando función y características de cada uno.

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Electrodos no consumibles La misión del electrodo en este proceso es únicamente la de mantener el arco sin aportar material al baño de fusión. Por este motivo y para evitar su desgaste, es muy importante que posea una alta temperatura de fusión. Es la razón por la que, cuando se emplea corriente continua, el electrodo se suele conectar al polo negativo, pues el calor generado en el extremo es inferior y permanece más frío que si conectase al polo positivo. Se emplean tres tipos diferentes de electrodos. • Tungsteno puro. • Tungsteno aleado con torio. • Tungsteno aleado con circonio.

1. Tungsteno puro • Consiste en tungsteno o volframio puro, cuyo punto de fusión es de 3 400 ºC, aproximadamente. • Es necesario que el extremo de electrodo sea redondeado. • Se utiliza fundamentalmente con corriente alterna en el soldeo del aluminio y sus aleaciones.

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2. Tungsteno aleado con torio • El punto de fusión de esta aleación es de 4 000 ºC, aproximadamente. • Es necesario que el extremo del electrodo sea afilado. • Se utiliza en el soldeo con corriente continua de aceros al carbono, baja aleación, inoxidables, cobre, titanio, etc. • El precio de estos electrodos resulta de un 10 a un 15% superior a los de tungsteno puro. • El contenido de torio conlleva a una mayor emisividad, mejor cebado, mayor resistencia a la contaminación y proporciona un arco más estable. • El extremo suele deteriorarse cuando se suelda en c.a.

3. Tungsteno aleado con circonio • El punto de fusión de esta aleación es de 3 800 ºC, aproximadamente. • Es válido para soldar con corriente alterna (c.a.) y corriente continua (c.c.). • Se utiliza en el soldeo de materiales ligeros como aluminio y magnesio, en donde sea necesario evitar la contaminación del metal de aporte.

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4. Acabado del extremo del electrodo La forma del extremo del electrodo es muy importante pues, si no es la correcta, existe el riesgo de que el arco eléctrico sea inestable.

1.5 a 2

En la figura 4 se muestran diferentes acabados del extremo del electrodo, indicándose las características peculiares de cada tipo de afilado.

BIEN AFILADO - Arco muy estable - Calor puntual - Buena penetración

MAL AFILADO - Arco errático - Baño muy ancho - Poca penetración

MAL PUNTEAGUDO - Peligro de inclusiones - de tungsteno en el baño - de fusión

Fig. 4: Formas de electrodo

En cuanto al diámetro del electrodo: • Un tamaño excesivo dificulta el cebado y da arcos erráticos, difíciles de dirigir y controlar. • Si es muy fino o su extremo muy afilado, se obtiene un arco estable y concentrado, pero el electrodo calienta excesivamente y se corre el riesgo de difusión del mismo. En general, es preferible seleccionar un electrodo tan fino como sea posible, con objeto de concentrar el arco y obtener de este modo un baño de fusión reducido.

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¿

Actividad 3

Une mediante flechas el tipo de electrodo de tungsteno con una de las tres afirmaciones que se hacen: 1. Tungsteno puro

a. Es válido para soldar con corriente alterna (c.a.) y corriente continua (c.c.).

2. Tungsteno aleado con circonio

b. Es necesario que el extremo del electrodo sea afilado.

3. Tungsteno aleado con torio

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c. Es necesario que el extremo de electrodo sea redondeado.

Productos de aporte 1. Electrodos consumibles Puesto que el TIG es un proceso que no produce escorias y que se realiza en una atmósfera inerte que no provoca reacciones en el baño, el material de aportación, cuando se utilice, deberá tener básicamente una composición química similar a la del material de base. Normalmente, el material de aportación, se presenta en forma de varillas o electrodos de distintos diámetros. Los Electrodos obedecen actualmente a las siguientes especificaciones de la AWS (American Welding Society): • Electrodos para aceros al carbono (AWS-A5.18): Estas varillas se clasifican en base a su composición química y propiedades mecánicas del metal depositado. • Electrodos para aceros de baja aleación (AWS-A5.28): Estas varillas se clasifican de acuerdo con su composición química y propiedades mecánicas del metal depositado. Incluye las clases siguientes: 1. Clase B: Aceros al cromo-molibdeno. 2. Clase Ni: Aceros al níquel. 3. Clase D: Aceros al manganeso-molibdeno. 4. Clase S: Aceros de baja aleación, no incluidos en las clases anteriores. • Electrodos para aceros inoxidables (AWS-A5.9): Estas varillas se clasifican de acuerdo con su composición química y propiedades mecánicas e incluyen aceros en los que el cromo (Cr) excede del 4% y el níquel (Ni) no supera el 50% de la aleación.

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¿

Actividad 4

Rellena los espacios en blanco del siguiente párrafo:

Puesto que el TIG es un proceso que no produce __________ y que se realiza en una atmósfera ______________ que no provoca reacciones en el baño, el material de ______________ cuando se utilice, deberá tener básicamente una _____________ química similar a la del material___________. ___________

2. Gases de protección Los gases utilizados en soldadura y sus técnicas afines se dividen en: • Inertes. • Poco activos. • Activos. Los principales gases de protección empleados en soldadura TIG son: • Argón. • Helio. • Mezclas He/Ar. En la tabla 2 podemos ver una panorámica general en la selección de gases para diferentes materiales

MATERIAL

POSICIÓN DE SOLDEO

Aluminio y sus aleaciones

ESPESOR (mm) < 5 mm

>= 5 mm

Todas

Argón

75 He - 25 Ar

Cobre y sus aleaciones

Todas

Argón 75 He - 25 Ar

Helio 75 He - 25 Ar

Niquel y sus aleaciones

Todas

Argón

75 He - 25 Ar

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Selección del tipo de corriente El proceso TIG puede utilizarse tanto en corriente continua como en corriente alterna. La elección de la clase de corriente y polaridad, se hará en función del material a soldar a fin de realizar esta elección correctamente, vamos a destacar algunos aspectos diferenciales de ambas alternativas.

1. Arco en corriente continua • Cuando se utiliza la polaridad directa, o sea, el electrodo conectado al polo negativo, la energía del arco se concentra fundamentalmente en la pieza, por lo que se obtiene un rendimiento térmico relativamente aceptable y una buena penetración. Por otra parte, el electrodo soporta intensidades del orden de 8 veces mayores que si estuviese conectado al polo positivo, sin fundirse ni deteriorarse. Se aplica a la soldadura del Aluminio y sus aleaciones, se forma una capa de alúmina que recubre el baño e imposibilita la operación de soldeo. Podemos concluir que con c.c.p.d. se obtiene un buen balance térmico y un buen comportamiento del electrodo, por lo que es la utilizada normalmente. No obstante, no es aplicabe al soldeo del Aluminio por dificultades de limpieza del baño.

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• Si se invierte la polaridad el reparto térmico es menos favorable, lo que se traduce en un baño relativamente ancho, con poca penetración y una excesiva acumulación de calor en el electrodo, que provoca su sobrecalentamiento y rápido deterioro, incluso a bajas intensidades de corriente. De acuerdo con esto, la polaridad recomendada en corriente continua es la directa (ver figura 5 y 6). La única ventaja que presenta la polaridad inversa es la de producir un efecto decapante sobre el baño, en el soldeo de del Aluminio.

CORRIENTE CONTINUA - POLARIDAD DIRECTA

CORRIENTE ALTERNA

CORRIENTE CONTINUA - POLARIDAD INVERSA

Fig. 5: Efectos del tipo de corriente

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2. Arco en corriente alterna La corriente alterna a una, aunque reducidas, las ventajas de las dos polaridades, (ver figura 5 y 6), el buen comportamiento durante el semiciclo de polaridad directa y el efecto decapante del baño durante el semiciclo de polaridad inversa, por lo que suele emplearse en el soldeo de aleaciones ligeras.

S NE IO

S NE IO

S NE IO

-

-

-

ES

CORRIENTE CONTINUA POLARIDAD POSITIVA

+

+

ON

ES

-

+

TR

-

EC

-

EL

+

ON

CORRIENTE CONTINUA POLARIDAD NEGATIVA

+

+

TR

ES

-

ON

-

EC

EL

-

TR

+

EC

EL

+

+

CORRIENTE ALTERNA

Fig. 6: Características del tipo de corriente

Como principales inconvenientes, presenta dificultades de cebado y estabilidad del arco, que obliga a incorporar al equipo un generador de alta frecuencia.

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¿

20

Actividad 5

Resume las ventajas e inconvenientes de los arcos de corriente continua, tanto de polaridad directa como inversa, y el arco en corriente alterna.

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Técnicas especiales 1. TIG con arco pulsado Se trata de una variante del procedimiento TIG en la que la corriente de soldadura varía cíclicamente entre un nivel mínimo (corriente de fondo) y máximo (impulso), a frecuencias que dependen del trabajo a realizar y que pueden oscilar entre milésimas de segundo y 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. El soldeo TIG por arco pulsado puede aplicarse manual o automáticamente, y en cualquier caso, puede realizarse con o sin material de aportación. Por sus características, el proceso se adapta particularmente a todos aquellos casos en los que sea importante limitar la aportación de calor: • Bien sea por razón de espesor, como en el soldeo de láminas muy finas. • O por razones de tipo metalúrgico. La corriente pulsada permite una mayor tolerancia en la preparación de los bordes, facilita la obtención del cordón de penetración y reduce las deformaciones. Otra ventaja típica del procedimiento se presenta en el soldeo de costuras circulares sobre tuberías. Normalmente, cuando se realiza este tipo de trabajo por los procedimientos clásicos, es necesario cambiar la intensidad, o la velocidad de avance, para adaptarse a las diferentes posiciones que se van presentando a medida que se va rodeando el tubo, y con vistas a obtener un cordón lo más uniforme posible. La corriente pulsada es menos sensible a las variaciones de posición, por lo que permite realizar un cordón continuo y uniforme, sin necesidad de variar la velocidad de avance ni los parámetros de soldeo.

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2. Soldeo por hilo caliente Otra variante es el TIG con varilla caliente, para procesos automáticos (ver figura 7). Aquí la varilla aportada de forma continua se precalienta con una corriente baja, entrando a alta temperatura en el baño, fundiéndose a mucha más velocidad y lográndose altas velocidades de aportación. Se utiliza principalmente para recargues. La fusión del hilo de aportación se consigue mediante el paso de una corriente alterna a través del mismo. Esta corriente se suministra por una unidad independiente, que puede regularse en función del diámetro del hilo y de la velocidad de alimentación, para que, en cualquier caso, el hilo de aportación alcance el baño en estado de fusión. El precalentamiento del hilo de aportación permite: • Una velocidad de soldeo mucho mayor. • Disminuir el riesgo de formación de sopladuras, por lo que también mejora la calidad de la soldadura. En la figura 8 se muestra una relación entre la tasa de depósito y la energía del arco para TIG normal y TIG con hilo caliente. ALIMENTADOR DE HILO

ANTORCHA

CORRIENTE CONTINUA

CA. ALIMENTADOR DE HILO

AVANCE

ARCO

SOLDADURA

Fig. 7: Soldeo por hilo caliente

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El soldeo TIG

PIEZA

GENERADOR

20

9 HILO CALIENTE OSCILADO

18

8

DEPÓSITO

16

7

14

6

12

5

10 HILO CALIENTE

8

4 3

TIG NORMAL

6 4

2

2

1

0

2

4

6

8

10

ENERGIA DEL ARCO

Fig. 8: Relación tasa de depósito - energía del arco

3. 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 varilla. Llevan controles de corriente y velocidad para adaptar estos parámetros a las distintas posiciones de soldeo de la soldadura circunferencial, aunque con sistemas de arco pulsado estos parámetros pueden ser los mismos para la costura completa. 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.

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¿

Actividad 6

Señalar la (o las) correctas El soldeo por hilo caliente permite: a. Una velocidad de soldeo mucho mayor. b. Aumentar el riesgo de formación de sopladuras. c. Mejorar la calidad de la soldadura. d. Utilizar adecuadamente este método para recarges.

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Aplicaciones El proceso TIG se aplica principalmente a: • Los aceros inoxidables. • Aceros al Cr-Mo resistentes al calor. • El aluminio. • El níquel. Puesto que el proceso posee las virtudes necesarias para conseguir soldaduras de alta calidad y con una elevada pureza metalúrgica, exentas de defectos y buen acabado superficial, es ideal para soldaduras de responsabilidad en la industria de: • El petróleo. • Química. • Petroquímica. • De alimentación. • De generación de energía. • Nuclear, etc. Se emplea así mismo en la soldeo de metales sensibles a la oxidación, como titanio y circonio. Se puede soldar a tope y sin aporte de material, desde 0,3 mm a 4 mm. Como su tasa de deposición es baja, no resulta económico para soldar materiales con espesores mayores de 6-8 mm. En estos casos el TIG se utiliza para efectuar la pasada de raíz, empleándose otros procesos de mayor productividad para el resto de las pasadas de relleno. Presenta las limitaciones de todo proceso con protección gaseosa.

1. Condiciones del soldeo de aceros por arco TIG manual A continuación se citan algunos valores orientativos de los diferentes parámetros de soldeo para los procesos TIG. • Intensidad de soldeo: 25 a 30 A/mm de espesor del acero a soldar. • Intervalos de corriente según diámetro del electrodo: Los intervalos se muestran en la siguiente tabla.

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DIÁMETRO

C. ALTERNA

1,0

CORRIENTE CONTINUA DIRECTA

INVERSA

5,5 - 50

25 - 70

15

1,6

50 - 100

60 - 150

10,5 - 20

2,4

100 - 160

150 - 200

15 - 30

3,2

130 - 180

200 - 350

25 - 40

4,0

170 - 240

350 - 520

40 - 60

• Diámetro de la boquilla: Su intervalo de variación se muestra en la tabla X. • Caudal de gas: Este depende de la boquilla a utilizar, aunque el valor máximo suele ser 1 l/mm (siendo los mm de diámetro de la boquilla). • Diámetro del metal de aportación: Se suele tomar la mitad del espesor de chapa más un milímetro. ESPESOR DE LA CHAPA (mm)

∅ BOQUILLA (mm)

1 de 1 a 2 de 2 a 4 de 4 a 6

6 8ó9 10 ó 11 12 ó 13

2. Protección del cordón de raíz en soldeo TIG En el soldeo TIG el gas de protección cubre y protege el lado superior del cordón de soldadura. Sin embargo, la parte inferior se encuentra expuesta a la oxidación. Para evitar este inconveniente se emplea también un gas de protección de la raíz.

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El soldeo TIG

Los dispositivos de aplicación de este gas, llamado normalmente de apoyo, son diversos: (Ver figura 9)

SALIDA DE GAS

TOPE ABIERTO

ENTRADA DE GAS

Fig. 9

En general se procura que el gas se encuentre en contacto con el talón de la junta sin que escape al exterior, lo que representaría un gasto inútil. Para ello se adapta a la cara externa de la junta una cinta autoadhesiva no transpirable que se va retirando a medida que avanza el depósito de la primera pasada. Previamente se practica un barrido del aire del interior del conducto, hasta que la concentración de O2, sea de aproximadamente 25 p.p.m. (partes por millón), para evitar el riesgo de oxidación. El dispositivo debe procurar la máxima estanquidad. En el soldeo de tuberías se suelen emplear cartones rígidos o discos de madera, de diámetro lo más ajustados posible a los diámetros interiores de las líneas. En uno de ellos se practica un orificio en donde se conecta la goma o manguera que inyecta el gas inerte.

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¿

Actividad 7

¿Qué entiendes por gas de apoyo?

3. Soldeo TIG de los metales y aleaciones más usuales La técnica para el soldeo TIG de los siguientes materiales es prácticamente la misma: • Aluminio. • Magnesio. • Cobre. • Aceros inoxidables. • Aceros al carbono. • Aceros débilmente aleados. En general, en el soldeo 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 el soldeo TIG de cada uno de estos metales, se describen en los apartados siguientes.

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El soldeo TIG

Aluminio Las aleaciones para forja, de las series 1 000, 3 000 y 5 000, son fácilmente soldables. En cuanto a las bonificables, de las series 2 000, 6 000 y 7 000, también pueden soldarse, pero exigen temperaturas de trabajo más altas y mayores velocidades de soldeo. Para evitar la fisuración en el soldeo de estas aleaciones, se recomienda el empleo de varillas más ricas en elementos de aleación que el metal base. Siempre que sea posible, se recomienda el soldeo en horizontal, pues simplifica la operación y permite obtener una calidad más satisfactoria. Es conveniente el empleo de soportes de cobre, especialmente en el soldeo de espesores inferiores a 3 mm. En la mayoría de los casos, el portaelectrodos se desplazará en línea recta, a lo largo de la junta, sin ningún tipo de balanceo lateral. Los mejores resultados se obtienen soldando con corriente alterna y alta frecuencia, y protegiendo con argón.

Magnesio Desde el punto de vista del soldeo, el magnesio presenta unas características comparables a las del aluminio. Por ejemplo, ambos metales tienen: • Una elevada conductividad térmica. • Bajo punto de fusión. • Gran coeficiente de dilatación. • Se oxidan rápidamente. La soldeo 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 pequeña penetración, con una zona térmicamente afectada relativamente amplia. • La corriente alterna, con alta frecuencia y con protección a base de argón, helio o mezclas de ambos gases, se aplica a la soldadura de hasta unos 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.

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• La corriente continua con polaridad directa, protegiendo con helio, da lugar a un arco de gran poder de penetración, pero no ejerce la acción de limpieza sobre el baño. Esta técnica se emplea en la soldeo automático de uniones a tope, sin achaflanar los bordes, hasta unos 6 mm de espesor.

Cobre y aleaciones El cobre desoxidado es el que se emplea normalmente para las fabricaciones soldadas. El procedimiento TIG se adapta perfectamente al soldeo del cobre y de sus principales aleaciones: • Latón. • Bronce. • Aleaciones cobre-níquel. • Cobre-aluminio. • Cobre-silicio. • Cobre-berilio. Normalmente se utiliza la corriente continua con polaridad directa. Sin embargo, para el soldeo 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 200 ºC . La técnica de soldeo a izquierdas es la que suele dar mejores resultados. Para el soldeo del cobre, y de sus aleaciones, hay que asegurarse de que existe una buena ventilación en la zona de trabajo. Los humos derivados de la soldeo de estos materiales son de gran toxicidad, por lo que resulta imprescindible un buen sistema de ventilación.

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Unidad Didáctica

El soldeo TIG

Aceros inoxidables Los aceros inoxidables y especialmente los de la serie 300, son perfectamente soldables por el procedimiento TIG. El soldeo puede realizarse con: • Corriente continua y polaridad directa, que es la utilizada normalmente. • Con corriente alterna y estabilización por alta frecuencia. El procedimiento es particularmente indicado para el soldeo de espesores finos. Cuando se emplea materiales de aportación, la varilla debe ser algo más rica en cromo que el metal base.

Aceros al carbono El procedimiento TIG está siendo cada vez más utilizado en el soldeo de aceros ordinarios y débilmente aleados. Esto se debe 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 el soldeo TIG de estos metales, cuando se realizan sin metal de aportación, pueden aparecer pequeñas picaduras en la superficie del cordón. Este pequeño defecto puede eliminarse fácilmente frotando 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. Recordar que las varillas utilizadas en soldeo oxiacetilénico no son adecuadas para el soldeo TIG.

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• Los aceros de alto contenido en carbono, también pueden soldarse por el procedimiento TIG. No obstante, exigen: 1. Precalentamientos. 2. Técnicas operatorias adecuadas. 3. Tratamientos posteriores para 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, evidentemente, un aumento notable en los costos de fabricación. • Los aceros muy ricos en carbono no suelen soldarse por el procedimiento TIG. Esto se debe a que el calentamiento necesario para realizar el soldeo 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.

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El soldeo TIG

Cuestiones de autoevaluación Aut. 1 Las ventajas que proporciona el torio en los electrodos aleados son: a. Una mayor emisividad. b. Mejor cebado. c. Menor resistencia a la contaminación.

Aut. 2 ¿Qué tipo de corriente se utiliza para el soldeo del aluminio?

Aut. 3 Completa el siguiente párrafo: El procedimiento de soldeo por arco bajo gas______________ con electrodo no consumible, tambien llamado TIG (Tungsten Inert Gas), utiliza como fuente de energía el arco eléctrico que salta entre un electrodo__________________ y la ___________________, mientras un gas inerte protege el __________________. Elige las palabras que faltan entre las siguientes (no todas son válidas): protector, baño, de fusión, no consumible, arco eléctrico, pieza a soldar, consumible, boquilla de la antorcha, de tungsteno consumible.

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Aut. 4 Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones sobre el proceso TIG con hilo caliente:

V

F

• La fusión del hilo de aportación se consigue mediante el paso de una corriente continua a través del mismo.

o o

• Esta corriente se suministra por una unidad independiente.

o o

• Aquí la varilla aportada de forma continua se precalienta con una corriente baja, entrando a alta temperatura en el baño.

o o

• El precalentamiento del hilo de aportación permite una velocidad de soldeo mucho mayor.

o o

Aut. 5 Indica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones sobre el proceso TIG.

V

a) Se trata de un proceso en el que prima la calidad sobre la productividad.

o o

b) La forma de aplicar el calor y el material de aporte es parecida a la del soldeo oxiacetilénico.

o o

c) El soldeo TIG solo es aplicable en posición horizontal.

o o

d) Una aplicación muy típica es la de realizar cordones de penetración en tuberias en las que no se pueda acceder al interior.

o o

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Unidad Didáctica

El soldeo TIG

F

Respuestas a las actividades

R

Actividad 1 Verdadero. Falso. Es al contrario, ya que este proceso no produce escoria. Verdadero. Verdadero.

R

Actividad 2 Generador: • Suministrar la corriente de soldeo. • Puede ser de c.c. o de c.a. • Con accesorios para facilitar cebado y estabilidad. Circuito de gas: • Suministrar y regular el gas de protección. Portaelectrodos: • Sujetar el electrodo. • Hacer llegar la corriene y gas a la zona de trabajo. Eventualmente, circuito de refrigeración.

Módulo Procesos de Soldeo y su Equipo

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R

Actividad 3 1-c. Es necesario que el extremo de electrodo sea redondeado cuando utilizamos tungsteno puro. 2-a. El tungsteno aleado con circonio es válido para soldar con corriente c.a.) y corriente continua (c c.c.). alterna (c 3-b. Es necesario que el extremo del electrodo sea afilado cuando utilizamos tungsteno puro.

R

Actividad 4 El párrafo es el siguiente (las palabras que faltaban están resaltadas en negrilla): Puesto que el TIG es un proceso que no produce escorias y que se realiza en una atmósfera inerte que no provoca reacciones en el baño, el material de aportación cuando se utilice, deberá tener básicamente una composición química similar a la del material de base.

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Unidad Didáctica

El soldeo TIG

R

Actividad 5 Corriente continua polaridad directa • Buen balance térmico. • El electrodo soporta fuertes intensidades sin deteriorarse. • El baño es estrecho y profundo. • No se puede soldar Aluminio por la formación de una capa de alúmina que dificulta el proceso. Corriente continua polaridad inversa • El calor se acumula en el electrodo, que se deteriora rápidamente, incluso a baja intensidad. • Baño ancho y poco penetrado. • En aluminio se obtiene un baño limpio. Corriente alterna • El reparto térmico es peor que en c.c.p.d. pero mejor que en c.c.p.i. • La limpieza de baño que se produce en el semiciclo de polaridad inversa permite el soldeo del aluminio.

Módulo Procesos de Soldeo y su Equipo

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R

Actividad 6 a. Una velocidad de soldeo mucho mayor. c. Mejorar la calidad de la soldadura. d. Utilizar adecuadamente este método para recarges.

R

Actividad 7 Es un gas que protege la parte inferior del cordón de soldadura para que no se oxide. También se le llama gas de protección de la raíz.

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Unidad Didáctica

El soldeo TIG

Respuesta a las cuestiones de autoevaluación a. Una mayor emisividad.

1

b. Mejor cebado.

Los mejores resultados se obtienen soldando con corriente alterna y alta frecuencia.

2

El párrafo es el siguiente (las palabras que faltaban están resaltadas en negrilla):

3

El procedimiento de soldeo por arco bajo gas protector con electrodo no consumible, también llamado TIG (Tungsten Inert Gas), utiliza como fuente de energía el arco eléctrico que salta entre un electrodo no consumible y la pieza a soldar, mientras un gas inerte protege el baño de fusión. Recuerda que en soldeo TIG siempre se emplea un electrodo no consumible de tungsteno (o volframio en español).

Falso. La fusión del hilo de aportación se consigue mediante el paso de una corriente alterna, no continua.

4

Verdadero. Verdadero. Verdadero.

a) Verdadero.

5

b) Verdadero. c) Falso. El proceso TIG es aplicable en todas posiciones. d) Verdadero.

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Notas

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Unidad Didáctica

El soldeo TIG

Notas

Módulo Procesos de Soldeo y su Equipo

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R

esumen de Unidad

Los aspectos más importantes de esta unidad didáctica que conviene que recuerdes son: • El procedimientos TIG puede aplicarse al soldeo de prácticamente todos los metales y aleaciones, en distintos espesores y tipos de unión. Las principales características son la calidad y la facilidad de adaptación a trabajos delicados. Como contrapartida, no es un proceso de gran productividad. La fuente de calor, arco de electrodo no fusible, y el material de aportación son independientes. • Utilizar la boquilla del tamaño adecuado. Las boquillas demasiado pequeñas tienden a calentar excesivamente, lo que produce fisuraciones y rápidos deterioros. • Para soldar con intensidades superiores a 200 A hay que recurrir a los portaelectrodos refrigerados por agua. • El argón es el gas protector que se utiliza normalmente en la soldeo TIG. • El soldeo 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 el soldeo de algunos metales la corriente alterna con estabilización por alta frecuencia da mejor resultado que la corriente continua. • El diámetro del electrodo a utilizar depende del espesor y naturaleza del material a soldar. Hay que comprobar que el afilado del extremo es el adecuado al tipo de corriente que se va a utilizar. • En muchos casos, para el soldeo de espesores finos, es necesario emplear placas soporte. • Utilizar los caudales recomendados para el gas de protección. En caso contrario, puede ocurrir que la protección no sea efectiva. • Cuando es necesario el empleo de material de aportación, utilizar el diámetro de varilla adecuado.

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Unidad Didáctica

El soldeo TIG

Notas