Procesos de soldadura semiautomáticos GMAW - FCAW (MIG-MAG) (09)

Soldadura por proceso GMAW (MIG-MAG): La soldadura metálica por arco eléctrico con protección gaseosa (Gas Metal Arc Welding - GMAW) es un proceso que produce la unión de los metales por fusión a través de un arco voltaico establecido entre un electrodo metálico continuo (consumible de soldadura) y la pieza (ver figura siguiente). La protección, tanto del arco como de la pileta de fusión, se consigue a través de un gas o una mezcla de gases. Si este gas es inerte, no reacciona con el metal, (Argón/Helio), el proceso también se llama MIG (Metal Inert Gas). Por otra parte, si el gas es activo, reacciona con el metal, (Dióxido de carbono, “CO2”, o las mezclas Argón “Ar”, Oxígeno “O2”, CO2), el proceso se llama MAG (Metal Active Gas). Los gases inertes puros son utilizados generalmente en la soldadura de aleaciones metálicas no ferrosas (metales aleados cuyo principal constituyente no es el hierro). Mezclas de gases inertes con cantidades pequeñas de gases activos se utilizan generalmente con aceros aleados (aceros a los que se les añade elementos como cromo, molibdeno o níquel en pequeñas cantidades para mejorar determinada propiedad del mismo), mientras que mezclas más ricas en gases activos ó CO2 puro se utiliza en la soldadura de acero al carbono (lo cual es el caso mayoritario).

El proceso es normalmente operado en forma manual a través de un equipo semi-automático, siendo también utilizado de forma mecanizada o automatizada completa. Constituye el proceso de soldadura por arco eléctrico más utilizado en la industria.

Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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Al trabajar con uno o más alambres continuos permite un rápido avance en el trabajo, con elevadas densidades de corriente en el electrodo, lo que da una elevada taza de deposición de material, dando como resultado una alta productividad. Estos aspectos han conducido a un aumento progresivo en el uso de este proceso en los países desarrollados (y de la soldadura utilizando como consumible alambres tubulares que veremos luego), en donde la disminución del número de soldadores junto a la necesidad de una productividad más alta han causado la substitución de la soldadura con electrodo revestido en algunos usos.

La tabla siguiente muestra las principales ventajas, limitaciones y usos del proceso GMAW.

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Ventajas y limitaciones Proceso con electrodo continuo. Permite soldar en cualquier posición. Elevada taza de deposición de metal. Elevada penetración en la junta soldada. Se pueden soldar diferentes aleaciones metálicas. Exige poca limpieza luego de la soldadura, si el equipo se encuentra bien regulado. Equipo relativamente costoso y complejo. Puede presentar dificultad para soldar en juntas con acceso restringido. La protección del arco es sensible a corrientes de aire. Puede generar una alta cantidad de salpicaduras, si se opera fura de condiciones.

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Aplicaciones Soldadura de aleaciones ferrosas y no ferrosas. Construcción de recipientes, estructuras, carrocerías y estructuras de vehículos, y Herrería en general. Aplicable también a la soldadura de tuberías, etc.

El equipo de soldadura: El equipo básico para la soldadura GMAW consiste en una fuente de energía, una torcha, el recipiente fuente de gas y el alimentador de alambre. La fuente de energía eléctrica tiene generalmente una salida de voltaje constante, regulable entre 15 y 50V, la cual es usada en conjunto con un sistema alimentador de alambre con velocidad regulable, que va desde 1 a 20 metros por minuto. El equipo de soldadura Standard ajusta automáticamente el comportamiento del arco a través de las variaciones de corriente, lo que implica una simplificación de la operación. La soldadura GMAW es utilizada prácticamente en todas las aplicaciones con corriente continua polaridad directa, con la torcha conectada borne positivo del equipo (CC+). El proceso puede ser utilizado también con corriente alterna (CA) para la soldadura de chapas de pequeños espesores, principalmente en aluminio. En este proceso de soldadura, más que qué en cualquier otro, la forma como el metal de aporte se transfiere del electrodo a la pileta de fusión pueden ser controlada con el ajuste de los parámetros de soldadura, y determina varias de sus características operacionales. Veamos a continuación el esquema general de un equipo. Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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Esquema básico del interior de una torcha La torcha posee un contacto eléctrico deslizante (punta o tubo de contacto), que transmite la corriente eléctrica al alambre, un orificio para el pasaje del gas de protección, tobera para dirigir el flujo de gas, y un interruptor para iniciar el proceso de soldadura. El alimentador del alambre se compone básicamente de un motor, sistema de control de velocidad del motor y rodillos para la impulsión del alambre a través de la manguera de la torcha. En la imagen se presenta el interior de una torcha (refrigerada por aire), donde podemos ver el alambre- electrodo que viene por la manguera y sale por el tubo de contacto, que es donde se produce el contacto eléctrico con el alambre. El gas de protección sale de la maguera a través de la tobera.

Modos de transferencia del alambre consumible a la pileta de fusión: La trasferencia del metal de aporte del electrodo, a través del arco, hacia la pileta de fusión se da básicamente por tres modos: Spray (“lluvia” fina de pequeñas gotas), de forma Globular y por Cortocircuitos. Dependiendo del ajuste de los parámetros operacionales, tales como el nivel de corriente y su polaridad, el voltaje, el diámetro del alambre y su composición química, y de la composición del gas de protección, se llega a obtener una trasferencia de metal en los distintos modos citados anteriormente. Otras formas de transferencia son posibles con equipos especiales, por ejemplo arco pulsado o STT (Transferencia por tensión superficial, cortocircuito controlado). Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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Transferencia por corto circuitos: En este modo el alambre toca la pileta de fusión periódicamente (de 20 a 200 veces por segundo), ocurriendo una transferencia de metal de aporte durante estos cortos circuitos por acción de la tensión superficial y fuerzas electromagnéticas. En la práctica es fácil escuchar si estamos en este modo de transferencia, a través del ruido producido por los cortocircuitos. Es la forma más utilizada de transferencia en la soldadura de aceros al carbono (especialmente con protección de CO2) fuera de posición plana y en piezas finas; debido a las bajas corrientes de operación que utiliza y a su independencia de la gravedad (peso de la gota). Es un modo de transferencia de baja energía de arco. Son fundamentales para la soldadura exitosa con una transferencia por cortocircuito: el diámetro del electrodo, el tipo de gas de protección y el procedimiento de soldadura empleado. Se utiliza por lo general alambre que va desde 0,6 a 1,2 mm de diámetro, usando como gas de protección CO2 al 100%, o una mezcla de 75-80% de Argón, más 25-20% de CO2. El bajo aporte de calor lo hace ideal para chapas delgadas. Los materiales base típicamente soldados por transferencia por cortocircuito van desde 0,6 a 5,0 mm de espesor. Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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Los altos niveles de salpicaduras y una tendencia a la falta de fusión de la junta (especialmente para las juntas de grandes espesores) son los problemas típicos de este modo de operación.

Descripción de la transferencia por un cortocircuito: En este proceso una sola gota de metal líquido procedente del alambre se produce durante la fase de cortocircuito del ciclo de transferencia. Se da un contacto físico entre el electrodo (alambre) y la pileta fundida, y pueden ocurrir hasta 200 cortocircuitos por segundo. La corriente suministrada por la fuente de alimentación se eleva, y el aumento de la corriente acompaña a un aumento de la fuerza magnética aplicada al final de la punta del electrodo. El campo electromagnético que rodea el electrodo proporciona una fuerza (P), que estrangula (más comúnmente conocido como un pellizco, Pinch) la gota fundida en el extremo del electrodo, hasta que la gota se separa y deja de estar en contacto con el resto del electrodo, pasando a la pileta fundida (ver imagen siguiente).

Valoremos a continuación los gráficos que indican como varían la corriente y el voltaje a lo largo del ciclo de transferencia, desde un cortocircuito al inicio del siguiente (ambos gráficos están sincronizados):

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a) El alambre que oficia de electrodo entra en contacto físico con la pileta de metal fundido. El voltaje del arco se aproxima a cero y el nivel de corriente crece. El aumento de la corriente se ve afectado por el valor de inductancia que se haya seleccionado (se explica más adelante). b) En este punto vemos el efecto de las fuerzas electromagnéticas que se aplican de manera uniforme alrededor del electrodo. Esto provoca una fuerza que tiende a estrangular el electrodo, conocida como pellizco o “efecto Pinch”. El voltaje muy lentamente comienza a subir hasta que se produce el desprendimiento de la gota y la corriente sigue creciendo a un valor máximo. c) Este es el punto en que se expulsa la gota líquida desde la punta del electrodo. La corriente alcanza su pico máximo en este momento. d) En esta región decae la onda del circuito, bajando el voltaje y la corriente, y es en esta bajada hacia la corriente mínima que comienza a licuarse la punta del electrodo. e) En este momento el electrodo, una vez más, entra en contacto la pileta de metal fundido, preparando la transferencia de la siguiente gota. La frecuencia de corto circuito varía entre 20 y 200 veces por segundo, y está influenciada por la regulación del la inductancia y el tipo de gas protección. Los gases que contienen argón aumentan la frecuencia de cortocircuitos y reducen el tamaño de las gotas líquidas. Si bien este modo se utiliza comúnmente en chapas finas, pude usarse también en pasadas de raíz de secciones más gruesas en juntas a tope, con abertura de raíz e incluso en tuberías.

Efecto de la regulación de la inductancia para la transferencia por cortocircuito: ACACACA Trabajando con cortocircuito es especialmente relevante el control de la Inductancia (ver imagen de perilla de control típica). La mayoría de las fuentes de poder para un equipo GMAW tienen un control de inductancia. Esta tiene efectos sobre la soldadura solamente en el modo de transferencia por cortocircuito. Por lo general, la inductancia puede ser fija o variable, y esto depende del diseño de la fuente de alimentación. En una fuente de alimentación de inductancia fija su nivel óptimo está integrado en la fuente de alimentación, por lo contrario en una fuente de inductancia variable esta se regula dependiendo de las necesidades, según el punto de regulación en que se encuentre el equipo. El equipo puede tener una Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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perilla como la que se muestra o distintos puntos de conexión del cable de torcha, que dan salidas con distintas inductancias. La regulación de la inductancia es beneficiosa ya que facilita el aumento o disminución de energía en la condición de corto circuito. La inductancia juega un papel en la frecuencia (veces por segundo) de la transferencia de las gotas: con un aumento de la inductancia, la frecuencia de corto circuito disminuye y cada gota contiene más energía. Cuando la inductancia disminuye aumentan los cortocircuitos y el tamaño de las gotas líquidas disminuye. El objetivo del control de inductancia, en cualquier fuente de energía, es lograr una transferencia con gotas líquidas lo más pequeñas posibles, lo que nos leva a tener menor cantidad de salpicaduras, sin descuidar el contar con la energía suficiente para garantizar una buena fusión. El aumento de la inductancia proporcionará la energía esencial para mejorar la humectación (fenómeno mediante el cual el metal de aporte se difunde y adhiere en una capa delgada continua sobre el metal sólido de base).

Transferencia globular: Es un modo de transferencia por el cual el alambre de aporte se deposita por efecto de una combinación de ocasionales cortocircuitos y el efecto del peso (por la gravedad) de gotas relativamente grandes. Las gotas más grandes son de forma irregular con apariencia de un tamaño mayor al diámetro del alambre. Cundo en un proceso GMAW usamos alambres “macizos”, hay una transición en la que el modo de transferencia por cortocircuito termina e inicia la transferencia globular. Es característica de la transferencia globular una apariencia de grandes gotas fundidas de forma irregular, más grandes que el diámetro del electrodo. La forma irregular de las gotas fundidas no siguen un desprendimiento en el eje de alambre (ver imagen siguiente), sino que pueden caer fuera del eje del alambre de aporte. Desde el metal base se ejercen fuerzas de reacción que suben desde la pieza hacia el electrodo, las cuales son responsables de la forma irregular de las gotas y del movimiento de giro hacia arriba de las gotas de metal líquido. Puede presentar un alto nivel de salpicaduras y son comunes grandes fluctuaciones de corriente y voltaje, y la operación de soldadura está restringida a la posición plana. Se utilizan en este modo CO2 al 100% como gas de protección, también mezclas de argón con CO2.

Ventajes de la transferencia Globular • Puede utilizar CO2 como protección que es barato, las mezclas de Argón / CO2 encarecen el gas. • Es capaz de hacer soldaduras a velocidades muy altas. • Utiliza alambre de bajo costo sólido o tubulares rellenos de sólido. • El equipo de soldadura es de bajo costo.

Limitaciones • La posibilidad de muchas salpicaduras puede obligar a un costo alto de limpieza post soldadura. • La tendencia a que el metal no se funda y se solape frío y no se fusione, o posible fusión incompleta, pueden resultar en costosas reparaciones. • La forma del cordón de soldadura es convexa, y las soldaduras presentan pobre humectación. • El alto nivel de las salpicaduras lleva la eficiencia del electrodo a un entorno del 87 a 93% (pierdo material de aporte).

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Transferencia en spray: Esta forma de transferencia se produce en soldadura DC+ (corriente directa con electrodo conectado al positivo) bajo protección gaseosa de mezclas de gases ricas en argón. Este es el modo de transferencia de mayor energía para el proceso GMAW. El metal se mueve en forma de gotas muy finas bajo la acción de las fuerzas electromagnética con independencia de la gravedad. Las gotas son impulsadas en la dirección del alambre a través del arco hacia el metal base. Es aplicable a cualquier alambre sólido y se puede utilizar con todas las aleaciones comunes como: aluminio, magnesio, acero al carbono, acero inoxidable, aleaciones de níquel y cobre. El arco resultante es muy estable y con ausencia de salpicaduras. La necesidad de usar altas corrientes da una pileta líquida de fusión muy fluida, que hace difícil o imposible su aplicación fuera de la posición plana (la pileta de fisión tiende a ser grande y difícil de controlar) o su aplicación en piezas de pequeño espesor (dado que puede producir exceso de penetración). Para la mayoría de los diámetros y aleaciones de metal de aporte, el cambio de transferencia a spray se lleva a cabo desde una transferencia globular. En soldaduras de acero al carbono, la transferencia spray se aplica a espesores grandes de material base, tanto en filetes como soldadura tipo ranura. El uso de mezclas de gas de protección que contengan más del 10% CO2 reduce el perfil de penetración. El decidir pasar a un modo de transferencia spray depende del espesor del material base y la capacidad de poder posicionar la junta a soldar en horizontal o plano. Se caracteriza por un ruido similar a un soplido constante. La apariencia del cordón terminado es muy buena. Este modo da los mejores resultados cundo la junta a soldar está libre de aceite, suciedad, óxido y las escamas de laminación. Ventajes de la transferencia Spray • La tasa de deposición de metal es alta. • La eficiencia del electrodo es del orden del 98% o más. • Utiliza una amplia gama de metales de aporte en una igualmente amplia gama de diámetros de electrodo. • Excelente apariencia del cordón de soldadura. • Facilidad de uso. • Requiere poco limpieza posterior a la soldadura. • Ausencia de salpicaduras en la soldadura. • Excelente fusión de la soldadura. • Es una buena opción para la automatización semiautomática y robótica.

Limitaciones • Limitado a las posiciones de soldadura plana y horizontal. • La generación de humos de soldadura es mayor que en otros modos. • La pileta es muy caliente y tiene una mayor radiación, la emisión de luz muy brillante requiere protección adicional del soldador y el entorno. • El uso de transferencia spray al aire libre requiere mamparas que protejan del viento circundante. • La protección gaseosa utilizada para la transferencia de pulverización spray cuesta más que cundo puedo utilizar CO2 al 100%.

Transferencia por Arco pulsado: El modo de transferencia por arco pulsado se realiza con fuentes de energía especiales que imponen una forma de onda a la corriente de soldadura, que se caracteriza por tener períodos de pulsos de alta corriente. Esto permite una transferencia spray intermitente, con valores medios de corriente inferiores a los usados normalmente para lograr spray. De este modo, se obtienen las ventajas del spray con una transferencia con valores de corriente medios inferiores, lo que permite su aplicación en chapas de bajo espesor, y también fuera de la posición plana. Las principales limitaciones de este tipo de trasferencia son la operación más compleja y la necesidad de equipo especial (más caro complejo). Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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Hasta ahora nos hemos referido al uso de alambres sólidos como material de aporte, ahora veremos el uso alambres de aporte tubulares.

Soldadura con alambre tubular: La soldadura por arco con alambre tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW) es un proceso en el cual se obtiene la unión de los metales por calentamiento de estos en un arco entre un electrodo tubular continuo y la pieza. El alambre tubular, a diferencia del alambre sólido comúnmente usado, tiene un Flux interno que desempeña funciones similares al revestimiento del electrodo en el proceso de electrodo revestido, es decir el flux interior aporta a la estabilización del arco, el ajuste de la composición química de la soldadura, la protección, etc. La figura siguiente muestra un corte de un alambre tubular observado en un microscopio electrónico.

El proceso tiene dos variantes principales: a) Soldadura autoprotegida (Innershield), en la cual la fusión del flux, que es el núcleo del alambre, proporciona toda la protección necesaria en la región de soldadura (sin uso de gas de protección). b) Utilizando un tanque de gas (dual shield), que forma parte de la protección al igual que se hace en una soldadura con un alambre macizo Para ambas se trabaja de forma semi-automática, utilizando básicamente el mismo quipo GMAW. La tabla siguiente muestra las principales ventajas, limitaciones y aplicaciones del proceso FCAW. Ventajes y Limitaciones • Alta productividad y eficiencia. • Soldadura en todas las posiciones (la generación de escoria ayuda a soldar fuera de la posición plana). • Costo relativamente bajo. • Produce soldaduras con buena fusión y apariencia. • Se pueden generar grandes cantidades de humo. • Requiere de limpieza de la escoria después de soldar.

Aplicaciones • Soldadura de acero al carbono y aleaciones. • Soldadura en la fabricación, mantenimiento y montaje en campo. • Soldadura de piezas de vínculo.

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Verificación general del equipo y los insumos antes de soldar: Realizar las verificaciones que se listan debajo es relevante y definitivo en muchos casos a la hora de realizar una soldadura. Considerar muchos de estos aspectos hace a un soldador y los cuidados que éste debe tener con su herramienta de trabajo. Es probable que un equipo de soldadura pueda trabajar con cables flojos, conexiones deficientes y demás, y junto a esto es probable que se dañe el equipo y que la calidad de la soldadura sea deficiente, no se logre una buena regulación del equipo, y todo esto termine atribuyéndose al soldador y sus habilidades. Es habitual la expresión, “esta máquina anda mal”, antes de decir esto es responsabilidad del soldador verificar el estado del equipo y poner a punto todo lo que este a su alcance, apoyándose en su conocimiento del mismo. A continuación damos una serie de puntos a verificar, no los únicos, sino los más comunes y problemáticos.

El buen estado del equipo (en los aspectos que estén a su alcance) y la correcta regulación del mismo es parte de las habilidades de un soldador. Gases a utilizar: Es indispensable antes de comenzar a soldar verificar que tengamos el gas de protección necesario. En la soldadura con alambre macizo sobre piezas de acero al carbono usaremos como gas de protección una mezcla de dióxido de carbono (CO2) con Argón (Ar). Tomamos como ejemplo el AGAMIX 28 (marca comercial, 8% CO2, 92% Argón). La misma mezcla es proporcionada por otras empresas por ejemplo con el nombre comercial de ATAL 8.

Verificación general del equipo de soldadura: Con el EQUIPO APAGADO verificar: A) La correcta conexión del cable de la torcha a la máquina. B) La correcta conexión del cable de masa a la máquina: Este es un punto muy importante y muchas veces descuidado, debemos verificar que esté firme el tornillo del cable de tierra en la salida de la máquina. El cable de tierra se conecta al borne negativo de la fuente de alimentación y BIEN SUJETO A LA PIEZA A SOLDAR, y el cable de la torcha está conectado al borne positivo del equipo. C) Verificar la firmeza del tornillo que fija el cable a la pinza de masa. Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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En general debemos verificar, y tener en condiciones, los cables de tierra y su correcta conexión a la máquina y a la pieza a soldar. A continuación vemos dos ejemplos de conexiones deficientes del cable de tierra: En el primero vemos un empalme en mal estado, en general los empalmes no son aconsejables y si se tienen que hacer deben ser de buena calidad. En la segunda imagen vemos una conexión al tornillo de fijación del equipo de soldar donde tenemos la mayoría de los hilos del cable cortados, esto hará que al pasaje de altas corrientes estos se calienten, generando problemas de estabilidad y seguro se fundan en uso prolongado. Ambos problemas deben ser solucionados entes de comenzar a soldar.

D) En cuanto al estado de la boquilla de la torcha, la misma debe estar limpia, libre de salpicaduras. De estar sucia limpiarla antes de comenzar.

D La punta o tubo de contacto debe ser del diámetro adecuado al alambre que vamos a utilizar. Esta punta es la que realiza el contacto eléctrico entre la fuente de poder y el alambre, por tanto si colocaos una punta más grande el contacto será deficiente. En la práctica se suele colocar una punta una medida mayor al alambre a utilizar argumentando que al trabajar la misma se calienta y tranca el alambre. En este caso lo que debemos conseguir son puntas que tengan el diámetro del alambre y sean de un material que permita el ciclo de trabajo que estamos teniendo y resista el calentamiento sin deformarse.

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E) Del uso, la boquilla de la torcha pierde su forma circular en la salida, especialmente cuado es golpeada estando caliente luego del uso. Esto hará que la forma de la campana de gas de protección se altere, dándonos una protección deficiente. La forma de la boquilla puede mejorarse golpeándola contra una espiga cónica que le permita recuperar su forma circular.

F) Verificar la conexión apropiada al sistema de suministro de gas protector, junto al buen estado del regulador de gas que conecta el tanque con el equipo. El regulador consta de una manómetro (F1) que nos da la presión de gas dentro del tanque y un caudalímetro (F2) que nos muestra y regula el caudal que daremos de gas de protección (en general en litros por minuto) mediante una llave (F3). El caudalímetro puede ser como el de la figura o directamente con un reloj aguja como el manómetro (prácticamente son aconsejables los caudalímetros como el mostrado en la figura, comparado con los de aguja).

G) Verificar la correcta conexión del equipo a la red eléctrica, un falso contacto puede provocar un daño en el equipo y/o una inestabilidad a la hora de soldar. Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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ENCENDER EL EQUIPO y realizar los siguientes AJUSTES: Gas de protección: Comenzar por revisar el flujo del gas protector. a) Con la llave F3 de caudalímetro cerrada abrir lentamente la válvula del cilindro de gas, lo que nos deberá indicar en le manómetro F1 la presión dentro del taque. b) Ajustar la velocidad de alimentación del alambre en cero, después apretar el gatillo de la pistola y ajustar el caudal de gas. A modo de regla práctica podemos usar un caudal de gas de 10 veces el diámetro del alambre con que vamos a soldar, por ejemplo si usáramos un alambre de 0.9mm corresponde un caudal de 9 litros/minuto. A la hora de fijar el caudal de gas debemos considerar el espacio donde vamos a soldar, en el caso de una costura sobre una junta sin respaldo podemos usar un caudal de 15 litros/minuto, considerando el gas de respaldo extra que perderemos por la luz de la junta. El caudalímetro F2 del regulador puede no estar marcando lo que realmente tenemos en punta de la torcha, o podemos tener pérdidas a lo largo del propio circuito de gas dentro del equipo. Por esto es aconsejable chequear periódicamente el caudal en punta de la torcha utilizando un caudalímetro como el mostrado a la izquierda. Este se coloca en la punta de la torcha en posición vertical, y la bola de metal sube indicándonos el caudal (observar que hay dos escalas con una pequeña diferencia, una para Argón y otra para CO2). Alambre- electrodo de soldadura: a) Si partimos de un equipo sin alambre debemos colocar el rollo de alambre en el devanador, aflojar los redilos de tracción y enhebrar este a través de los guiadores y a la entrada al cable de la torcha. El tornillo que fija el devanador lo debemos apretar lo suficiente para que el alambre no se desenrolle solo y se enrede, y no demasiado, para que el motor lo pueda traccionar por dentro de la torcha. Para seleccionar los rodillos tractores es fundamental buscar los que corresponden al diámetro de alambre que estamos usando y en caso de alambre tubular estos debe ser ranurados para lograra una buena tracción. En general tenemos tractores simples y dobles, que se diferencian en la capacidad para empujar el alambre dentro de la torcha; todo el mecanismo de un tractor doble es de mejor calidad que uno simple y esto termina influyendo en la calidad de la soldadura que podemos hacer, dándonos un suministro contante y regular de alambre. Para diámetros grandes de alambre se hace imprescindible un tractor doble. El ajuste que le damos a los rodillos tractores a través del regulador de los mismos, que en general cuentan con un resorte, debe ser suave e incrementado lentamente hasta obtener, con el equipo encendido y presionando el accionador de la torcha, una buena tracción. Esto dependerá del largo de la torcha, como este la manguera de la misma y el diámetro de alambre que pretendemos traccionar. Enhebrado el alambre y regulado el caudal de gas estamos en condiciones de poner a punto el equipo realizando un pre ajuste del resto de las variables de soldadura (velocidad de alambre, voltaje e impedancia), para luego, en base a pruebas sobre una chapa, realzar el ajuste final. Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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Variables / Parámetros de soldadura y efectos de los mismos sobre el cordón de soldadura depositado: Retomemos los controles básicos que tenemos disponibles en un equipo MIG-MAG para ajustar los parámetros de soldadura.

Los parámetros de soldadura son aquellas variables que al ser cambiadas o modificadas, alteran la configuración o forma del cordón depositado y además afectan las características del arco eléctrico. Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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Si bien son muchas las variables que de un modo u otro afectan en mayor o menor grado a la soldadura, tomaremos en consideración solamente aquellas variables eléctricas y operativas cuya modificación o cambio no implica la detención del proceso (como ser un cambio de gas ó del diámetro del alambre). Además dividiremos las variables en dependientes e independientes de la mano del soldador, así tenemos: Parámetros eléctricos (Independientes) • Corriente (Veloc. Alambre) • Tensión • Inductancia

• • •

Parámetros Operativos (Dependientes) Velocidad de soldadura Inclinación de la torcha Salida ó extensión libre del alambre

Cuando se habla de variables dependientes, se refiere al hecho que mientras se está ejecutando la soldadura (o sea estando el arco encendido) el soldador puede variar a voluntad cualquiera de las 3 variables (velocidad de avance, inclinación de la torcha ó extensión libre del alambre), sin que ello afecte las características propias del arco eléctrico que dependen de otros parámetros que hemos definido como independientes.

Influencia de los parámetros eléctricos y operativos sobre el cordón de soldadura: Para comenzar definimos las variables que determinan la forma de un cordón de soldadura.

A: Ancho del cordón. P: Penetración. S: Sobreespesor (o sobremonta). T: Tamaño del cordón (dado por la cantidad de metal aportado). Veremos a continuación como los parámetros de soldadura afecta la forma del cordón, haciendo variar uno por vez y manteniendo fijos el resto. Corriente de soldadura o velocidad de alimentación del alambre: La corriente de soldadura no la modificamos directamente sino la variamos cambiando el regulador de velocidad de alambre (a más velocidad de alambre el equipo nos da mayor corriente de soldadura).

Velocidad alambre

A

S

P

T

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Voltaje de soldadura (tensión del arco): El voltaje de soldadura lo modificamos cambiando los reguladores de voltaje, hay uno grueso que da saltos importantes de voltaje y un regulador para el ajuste fino.

Voltaje

A

S

P

T=

Inductancia: La modificamos con el regulador de inductancia, generalmente junto al control hay un dibujo de un enrollamiento de alambre, el efecto se vio anteriormente en el modo de transferencia por cortocircuito. Velocidad de soldadura (desplazamiento de la torcha): Es el soldador el que regula la velocidad a la que desplaza la torcha sobre la pieza.

Velocidad de la torcha

A

S

P

T

Inclinación de la Torcha: Depende de cómo posicione la torcha el soldador, respecto al sentido en el que va avanzando.

β= Ángulo de inclinación de la torcha soldando por empuje (siempre es mayor a 90º). α= Ángulo de inclinación de la torcha soldando por arrastre (siempre es menor a 90º). Organización: Inspección Especializada de Mecánica General junto al Coordinador Técnico de la Tecnicatura de Soldadura UTU CETP. Docente: Tec. Mec. Miguel Eyheralde.

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En la soldadura por empuje el alambre se apoya sobre el material base al avanzar, si soldamos por arrastre el alambre se apoya sobre la pileta líquida. Tenemos un límite practico para inclinar la torcha, que podemos fijar en la inclinación que nos de un β máximo de 135º. Al soldar por arrastre podemos fijar un α mínimo de 60º. También es evidente que al inclinar la torcha en cualquier sentido la protección gaseosa se debilita.

β

(por Empuje)

A

S

P

T=

α

T= (por Arrastre) S P A Al inclinar la torcha se controla principalmente la penetración de la soldadura, y en segundo lugar el ancho del cordón. Por lo general la técnica mas usual es la de EMPUJE cuando se suelda con éste proceso. Extensión libre del alambre: Se define como la extensión libre o salida del alambre a la distancia entre el pico de contacto y el extremo donde se establece el arco eléctrico en el alambre.

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Parámetros Eléctricos de la soldadura A continuación se da una tabla de los valores de amperaje y voltaje de referencia recomendados para diferentes diámetros de alambre (ø) y los distintos modos de transferencia.

Referencias Bibliográficas: -

Tecnologia de Soldagen, “Prof. Paulo Villani Marques” (Universidad Nacional de Minas Gerais).

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Imágenes de dominio público extraídas del World Wide Web (www).

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