Manual de conceptos básicos en soldadura y corte Soldadura y corte con gas de protección para procesos:

GMAW (MIG/MAG)

GTAW (TIG/TAG)

FCAW (Tubular)

PAW (Plasma)

OAW (Oxiacetileno)

OFC-A (Oxicorte-Acetileno)

MANUAL DE CONCEPTOS

BÁSICOS EN SOLDADURA

Y CORTE

SOLDADOR SOLDADURA Y OXICORTE CON GAS DE PROTECCIÓN

ÍNDICE Introducción

6-9

Proceso de soldadura MIG/MAG

10-13

Proceso de soldadura TIG

14-20

Proceso de soldadura PAW (Soldadura por arco plasma)

21

Tipos de uniones

22-27

Defectos y causas en las soldaduras

28-29

Gases de protección

30-33

•

Soldadura MIG/MAG

•

Soldadura TIG

Datos de soldadura •

Soldadura MIG/MAG

•

Soldadura alambre tubular – FCAW

•

Soldadura TIG

34-40

Corte con oxiacetileno

41

La seguridad siempre

49

Proceso TIG

La longitud de arco es controlada por el soldador y normalmente es de 2 mm a 5 mm.

Elección de la corriente Para la soldadura TIG se puede emplear tanto corriente alterna AC, como corriente directa DC.

La aportación térmica del arco depende de la corri ente seleccionada.

La corriente directa (DC) con el electrodo conectado al polo negativo de la fuente de alimentación se emplea para:

La velocidad de avance se ajusta para conseguir el tiempo necesario para fundir el metal en la unión.

Aceros al Carbono

Aceros Inoxidables

Cobre

Aleaciones de Níquel

Titanio

Circonio

La corriente alterna (AC) se emplea para la soldadura de: Aluminio y sus aleaciones.

Magnesio.

Aluminio-Bronce

Disponer de un dispositivo de alta frecuencia en el equipo de soldadura permite iniciar el arco sin que el electrodo toque la pieza de trabajo, y consigue mejorar la estabilidad del arco en corriente alterna y corriente directa.

RECOMENDACIÓN “Las mezclas de gases ALUMIXX, que incorporan un alto contenido de Helio, ofrece una mejor penetración en metales de alta conductividad térmica (Aluminio, Cobre)”.

15

Proceso TIG

Fuentes de alimentación para la soldadura TIG

Llenado de cráteres:

Las fuentes de poder para la soldadura TIG deben ser capaces de proporcionar una corriente constante. Se llaman normalmente unidades de “característica descendiente” o de “intensidad constante”.

Podemos evitar la formación de cráteres con una reducción gradual de la intensidad al final del cordón, manteniendo el gas de protección.

Para la soldadura con corriente directa se emplean normalmente rectificadores, aunque para la soldadura en campo puede ser más adecuado emplear generadores. En la mayoría de los casos de soldadura de aluminio, se emplean transformadores de una fase. Las fuentes de alimentación más modernas tienen formas de onda cuadrada. Se pueden emplear también fuentes de alimentación combinadas AC/DC para el caso de trabajos mixtos. La fuente de alimentación debe estar equipada con los siguientes elementos: Control remoto para la corriente. Dispositivo para establecimiento del arco. Dispositivo para el llenado de los cráteres. Válvulas de control del gas. Válvulas de control del agua, en el caso de tener pistolas refrigeradas por agua que se emplean para altas intensidades. Los datos obtenidos de aplicaciones de soldadura TIG se dan en las páginas 39-41.

RECOMENDACIÓN “Emplee cepillos de alambre de acero inoxidable para limpiar el aluminio y acero inoxidable antes de soldar”

16

Proceso TIG

Electrodos para la soldadura TIG

Para un determinado diámetro de electrodo, la corri ente máxima que un electrodo puede soportar está determinada por el punto de fusión y de sobrecalen tamiento del material que está compuesto.

Para la soldadura TIG se pueden emplear electrodos de Tungsteno puro. Sin embargo, es preferible el empleo de electrodos aleados con Torio o Circonio ya que pro porcionan un establecimiento de arco más fácil y una mayor estabilidad. En el caso de soldaduras en contac to con productos alimenticios utilizar tungstenos alea dos con lantano.

Antes de su empleo, se debe afilar la punta del elec trodo con una rueda de Carburo de Silicio con el fin de obtener el perfil más adecuado. Debe evitarse la contaminación del electrodo con otros metales, ya que ello puede disminuir su punto de fusión.

Los electrodos de Tungsteno aleados con Torio con tienen un 2% de Torio (Óxido de Torio) y se emplean para la soldadura con corriente directa. Los electrodos de Tungsteno aleados con Circonio con tienen un 2% de Circonio (Óxido de Circonio) y se recomiendan para la soldadura de Aluminio con corri ente alterna. Así mismo los tungstenos puros son recomendados para soldadura de aluminio. El diámetro del electrodo se elige en función de la cor riente. La corriente mínima de trabajo depende de la estabilidad del arco.

Diámetro del electrodo (mm) 1.2 1.6 2.4 3.2 4.0 4.8

Intensidad de operación máxima (A) Aleado con Aleado con Circonio (AC) Torio (DC) 70 145 240 380 440 500

40 55 90 150 210 275

Para la soldadura con corriente directa se requiere un afilado en la punta del electrodo de tungsteno. Para la soldadura con corriente alterna únicamente se requiere un pequeño bisel, ya que la punta del electro do se redondea cuando el arco está operando.

17

Proceso TIG

Antorchas para la soldadura TIG

Puede emplearse un difusor de gas con el fin de esta bilizar el flujo del gas de protección. Ello permite que el electrodo se proyecte más lejos del final de la boquilla de gas, proporcionando una mejor visibilidad del arco y del baño de fusión.

Las antorchas que se emplean en la soldadura TIG están clasificadas de acuerdo a la corriente que pueden soportar sin sobrecalentamiento. Para corri entes superiores a 200 A, el cuerpo de la antorcha y posiblemente la boquilla, están enfriadas por agua. Para corrientes iguales o menores a 200 A, el mismo flujo del gas de protección proporciona suficiente enfri amiento a la antorcha. Una ventaja del proceso TIG es la existencia de un amplio rango de antorchas, lo cual posibilita la ejecu ción de soldaduras incluso de espesores muy delga dos. La eficiencia del gas de protección depende de manera significativa del diseño de la antorcha.

Gases para la soldadura TIG ARGÓN: Válido para todos los metales. ALUMIXX: La mezcla de Argón-Helio proporciona una soldadura más rápida y una penetración más profunda en la soldaduras de Aluminio y Cobre. ARGÓN-H2: Las mezclas Argón-Hidrógeno de la familia de gases INOXX TAG mejoran el perfil de la soldadura, la velocidad y la penetración, en el caso de aceros inoxidables, Cupro-Níquel y aleaciones de Níquel. Garantizan excelente limpieza y brillo en la soldadura.

Antorcha TIG

Ver la página 32 y 33, para la elección del gas correc to.

18

Proceso TIG

TIG pulsado A corrientes bajas, el proceso TIG se vuelve difícil de controlar. Una corriente pulsada proporciona una mayor estabilidad para niveles bajos de aporte térmico. En el proceso TIG pulsado, el arco opera con bajas cor rientes y se superpone un pulso de alta corriente. El soldador selecciona la frecuencia de los pulsos y su duración de acuerdo con el aporte térmico requerido y con el grado de control del baño de fusión. Se emplean antorchas convencionales, pero la fuente de alimentación debe ser un equipo especialmente dis eñada para TIG pulsado.

TIG convencional: La velocidad de soldadura se incrementa progresivamente de A a B.

TIG pulsado: Velocidad de avance constante.

El TIG pulsado es especialmente adecuado para la sol dadura de láminas de menos de 1 mm de espesor, ya que mediante este proceso se minimiza el riesgo de perforación y/o deformación de la pieza base. El proceso TIG pulsado se emplea también para soldar componentes cilíndricos ya que mantiene uniforme el ancho de la soldadura sin aumentar la velocidad de avance. Esto supone un gran avance para la soldadura automatizada.

19

Proceso TIG

Soldadura por puntos con el proceso TIG

En una unión a tope, cuando el metal soldado penetra hasta la raíz, queda expuesto al aire, pudiéndose oxi dar. Normalmente esto no es un problema para el caso de aceros al Carbono y aceros de baja aleación, pero puede provocar una soldadura de baja calidad en aceros inoxidables y metales reactivos (tales como Titanio). Esta contaminación se puede evitar emplean do un gas de respaldo para la raíz.

La soldadura por puntos con el proceso TIG es una alternativa frente al proceso de soldadura por resisten cia, ya que en este último, o el acceso es sólo por un lado, o no es posible ajustar la pieza a soldar entre las pinzas del equipo de soldadura por resistencia. En la técnica de soldadura por puntos con el proceso TIG, en la unión a traslape, el electrodo se mantiene a una distancia fija de la superficie. El arco funde un baño de fusión circular que penetra a través de la inter cara entre las dos láminas. Después de un tiempo pre determinado, normalmente entre 0.4 y 1 segundo, la intensidad se disminuye progresivamente para permi tir que la soldadura solidifique sin formar un cráter.

Gas de respaldo

RECOMENDACIÓN Las mezclas INOXX TAG ofrecen grandes beneficios en aplicaciones como gas de respaldo (Camareo).

20

Proceso PAW

Soldadura por arco Plasma El arco empleado en el proceso TIG se puede convertir en un arco de alta energía si se le obliga a pasar por un pequeño orificio practicado en la boquilla. El arco se constriñe y forma el chorro de plasma.

Proceso

Espesor material (mm)

Rango de corri ente (A)

Microplasma

0.05-0.5

0.5-25

Plasma

0.5-3.0

10-250

Key hole

3.0-10

mayor a 250

Gases y mezclas aplicables al proceso PAW Material

Gas Plasma

Gas de protección

Aceros al carbono ARGON ALTA Mezcla INOXX TAG X-1 PUREZA Mezcla INOXX TAG y aceros aleados Mezcla INFRA MIXX 200/8

Aceros inoxidables ARGON ALTA Mezcla INOXX TAG X-1 PUREZA Mezcla INOXX TAG austeniticos Niquel, Cobre y ARGON ALTA Argón Alta Pureza PUREZA Mezcla INOXX TAG X-1 aleaciones Mezcla ALUMIXX

Metales preciosos ARGON ALTA Argón Alta Pureza (Oro, Plata, Platino, Cobre, PUREZA Mezcla ALUMIXX Titanio, Tantalio, Zirconio)

Recomendaciones generales, para aplicaciones de gases. Si requiere asesoría sobre otras aplicaciones, consulte a un asesor técnico de INFRA, quien con gusto le atenderá.

(Key hole)

La soldadura por arco Plasma se basa en tres técnicas principales: ojo de cerradura o keyhole, microplasma y plasma. En el primer caso, el arco de plasma crea un agujero a través de la unión. A medida que la antorcha se desplaza a lo largo de la unión, el metal se funde en el frente del agujero de vapor, se desplaza girando hacia la parte de atrás y solidifica formando el cordón de soldadura. La soldadura microplasma permite la aplicación de sol dadura de materiales de calibres muy delgados (más delgados del calibre 16, y permite sldaduras en espe sores que no permitirían soldarse con ningún otro pro ceso).

El proceso de soldadura por arco Plasma se emplea principalmente para uniones a tope de placas y tuberías. Su ventaja principal es que permite una pen etración controlada. Como gas de plasma se emplea normalmente ARGÓN ALTA PUREZA o mezclas de Argón-Hidrógeno (INOXX TAG). Como gases de protección se pueden emplear ARGÓN ALTA PUREZA, ARGÓN-HIDRÓGENO o mezclas Argón-Helio (ALUMIXX). Los electrodos de tungsteno son los mismos que se utilizan en TIG con corriente directa.

21

Tipos de uniones

Soldadura de láminas de bajo espesor por los procesos TIG y MIG/MAG

- unión en T (Filetes)

Tanto el proceso TIG como los procesos MIG/MAG pueden emplearse para soldar láminas de material. Con los procesos MIG/MAG deben utilizarse los modos de transferencia en cortocircuito y pulsado.

SÍ - unión en esquina

NO Los bordes de las láminas se cortan perpendicularmente sin estrías.

- unión a tope

Las uniones a tope de láminas de menos de 1 mm de espesor deben soldarse por el proceso TIG o proceso PAW (Plasma soldadura). Los bordes de las láminas en este caso, deben tener pestañas, con el fin de evitar la necesidad de utilizar metal de aporte.

La separación entre los bordes depende del tipo de unión y del espesor de la lámina.

22

Tipos de uniones

Las láminas deben mantenerse alineadas, prefe riblemente apoyadas sobre una placa de respaldo.

En el proceso de soldadura MIG/MAG, el control del ángulo que forma la antorcha con la superficie del metal es un parámetro crítico.

Si esto no es posible, deben realizarse puntos de sol dadura de unos 10 mm de largo en intervalos de 50 mm. Estos puntos se fundirán dentro de la soldadura principal.

Ver la página 36 para las condiciones de soldadura.

23

Tipos de uniones

Soldadura de placas de espesores medio y alto por el proceso MIG/MAG 6 mm y mayores (1/4”) Se puede emplear la transferencia en modo spray para las uniones a tope en posición plana y para las uniones en T en posiciones horizontal y vertical. Tanto las soldaduras en vertical ascendente como las soldaduras bajo techo, requieren la técnica de baja con corriente transferencia en cortocircuito para aceros y con transferencia pulsada para el resto de metales.

“V” simple

Hasta espesores de 6 mm, los bordes de las placas pueden ser rectos. Para espesores mayores de 6 mm se emplea un bisel doble o simple. Las dimensiones de la preparación de bordes depen den del espesor y del tipo de material.

Doble “V”

Tipo

Espesor

Aceros al Carbono y Aceros Inoxidables

Aluminio

Bordes rectos Hasta 6 mm

S = 1/2 e

S = 1/2 e

De 6 mm a 18 mm

A = 60º T = 1.5 mm máx. S = 1 mm máx.

A = 65º-70º T = 1.5 mm máx. S = 1.5 mm máx.

Por encima de 18 mm

A = 50º T = de 1 a 2 mm S = A determinar.

A = 80º-90º T = 1.5 mm máx S = 1.0 mm máx.

En V

Bizel sencillo

En doble V

Doble bizel e: espesor S: separación T: hombro A: ángulo

24

Tipos de uniones

El número de pasadas que se necesitan para rellenar la ranura depende del espesor.

Alternativamente, el lado posterior del cordón de raíz puede soportarse con un respaldo que se elimina después de la soldadura o que si es de bajo espesor, puede permanecer en su lugar.

La profundidad de penetración característica de la transferencia en modo spray hace difícil controlar el metal fundido en el cordón de raíz. Así pues, el cordón de raíz puede realizarse con transferencia en cortocir cuito o mediante soldadura manual con electrodo. Ver la página 36 para las condiciones de soldadura.

RECOMENDACIÓN “La mejora de la transferencia de metal por medio de gases basados en Argón, hace que sea más fácil el control de la pasada de raíz”

25

Tipos de uniones

Uniones de tuberías

Cuando la unión se hace en posición fija, a medida que la soldadura progresa alrededor de la unión, ésta cam bia desde la posición horizontal, pasando por vertical y finalizando en sobre cabeza. Se recomienda emplear transferencia en cortocircuito o pulsada para la sol dadura MIG/MAG.

Hay tres tipos principales de uniones en las soldaduras de tuberías: A tope. Ramificadas. Bridadas.

Antes de la soldadura, las tuberías pueden sujetarse con abrazaderas o mediante unos puntos de soldadura, con el fin de mantener la alineación.

Si es posible, deberá rotarse la tubería durante la soldadura, de forma que se ejecute en posición horizontal. Se recomienda emplear transferencia en spray, en cortocircuito o pulsada para la soldadura MIG/MAG.

26

Tipos de uniones

Para el caso de los aceros, los cordones de raíz pueden realizarse por TIG o MIG/MAG con transferencia en cor tocircuito o pulsada, o incluso se puede emplear la sol dadura manual con electrodo revestido. Con la sol dadura TIG, el interior de la tubería puede llenarse de Argón, Nitrógeno, o mezclas de Nitrógeno-Hidrógeno (línea INFRA CAM) para proteger el cordón de pene tración y para controlar su perfil.

Las uniones bridadas pueden soldarse a tope o en ángulo.

La preparación de bordes se elige para que se ajuste al proceso.

Para facilitar la soldadura de las uniones bridadas, el eje de la tubería debe mantenerse vertical y la brida deberá rotarse.

RECOMENDACIÓN “Proteja la parte posterior de la soldadura con los gases ARGÓN e INFRA CAM (mezclas Nitrógeno-Hidrógeno)”

27

Defectos de la soldadura

Defectos en las soldaduras

Falta de fusión

Porosidad Longitud de arco demasiado corta.

Flujo de gas demasiado alto o bajo.

Corriente demasiado baja.

Boquilla obstruida.

Corriente de aire en el lugar de trabajo.

Velocidad de avance baja (MIG-MAG).

Humedad en la pieza de trabajo o en el metal

de aporte.

Selección incorrecta de la inductancia.

BAJA: Aceros carbón, aluminio. ALTA: Aceros inoxidables.

Pintura o grasa sobre la superficie del metal.

Stick out altos (demasiada longitud de arco).

A - Ausencia de fusión entre cordones B - Ausencia de fusión en el borde

Falta de penetración

Socavado

Voltaje demasiado bajo.

Velocidad de avance demasiado alta.

Separación de raíz muy pequeña.

Voltaje demasiado alto.

Sección de raíz demasiado gruesa. Desalineamiento en la unión. Unión sin bizelar.

Raíz

28

Defectos de la soldadura

Salpicaduras

Inclusiones de Tungsteno (TIG)

Inductancia insuficiente (MIG-MAG).

La punta del electrodo toca el baño de fusión.

Longitud de arco corta.

Intensidad demasiado elevada para el diámetro del electrodo.

Voltaje demasiado bajo o muy elevado.

Material base con óxido.

Empleo de electrodo aleado con Torio para corriente alterna (AC).

Alta velocidad de alimentación de alambre.

Gas de protección con elevado contenido de CO2.

Grieta en el centro del cordón Bajo voltaje, alta intensidad. Acero con alto contenido en Azufre. Metal de aporte incorrecto (acero inoxidable y aluminio). Empleo incorrecto del precalentamiento. Alta restricción de la libre deformación.

RECOMENDACIÓN “ Las imperfecciones en las soldaduras están reguladas en las normas AWS (American Welding Society). Compruebe estas normas antes de empezar a soldar.”

29