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PROYECTO NIC/023 Mejoramiento de los niveles de competencia profesional y Técnica en el ámbito Nacional INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO DIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONAL DIRECCIÓN TÉCNICA DOCENTE DEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM

SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO BAJO GAS PROTECTOR CON ELECTRODO CONSUMIBLE (GMAW / MIG - MAG)

CUALIFICACION EN: ÁREA PROFESIONAL:

CORTE Y SOLDADURA SOLDADURA

Agosto, 2013

PROYECTO NIC/023 Mejoramiento de los niveles de competencia profesional y Técnica en el ámbito Nacional

INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO Cra. Loyda Barreda Rodriguez Directora Ejecutiva Cro. Walter Saenz Rojas Sub Director Ejecutivo Cra. Daysi Rivas Mercado Directora General de Formación Profesional COORDINACIÓN TÉCNICA Cra. Nelly Pedroza Carballo Responsable Departamento de Currículum

Organismo financiante. “Proyecto NIC/023”

Agosto, 2013

PRESENTACIÓN

El Instituto Nacional Tecnológico (INATEC), como organismo rector de la Formación Profesional en Nicaragua ha establecido un conjunto de políticas y estrategias en el marco de la implementación del Plan Nacional de Desarrollo Humano, para contribuir con el desarrollo económico que nos permita avanzar en la eliminación de la pobreza en Nicaragua. El Gobierno de Reconciliación y Unidad Nacional a través de INATEC, ha formado y entregado miles de nuevos técnicos a la economía nacional, brindándoles mayores oportunidades de empleo y mejores condiciones de vida a las familias nicaragüenses, mediante una oferta de Formación Profesional más amplia que dignifique los oficios, formando con calidad a jóvenes, mujeres y adultos,contribuyendo así, a la generación de riqueza para el bienestar social con justicia y equidad. Nos proponemos profundizar la ruta de restitución de derechos para continuar cambiando hacia un modelo que brinde más , calidad y pertinencia al proceso de Formación Profesional de las/los nicaragüenses sustentada en valores cristianos, ideales socialistas y prácticas cada vez más solidarias. Este esfuerzo debe convocarnos a todos, empresarios, productores del campo y la ciudad, a los subsistemas educativos, a la cooperación nacional e internacional disponiendo recursos y energías de manera integral y solidaria, para el presente y el futuro; a trabajar en unidad para la formación de profesionales técnicos con competencias en las especialidades; agropecuaria, agroindustrial, industrial, construcción, turismo e idiomas; dotar de recursos humanos competentes a la micro, pequeña y mediana empresa y acompañar a las mujeres en iniciativas productivas en todos los campos. La elaboración y edición del manual de soldadura por arco eléctrico bajo gas protector con electrodo consumible (GMAW / MIG - MAG), ha sido posible gracias a la asesoría, apoyo económico y tecnológico del Proyecto NIC/023, y la revisión técnica metodológica de especialistas del Departamento de Currículum del INATEC. El manual para el participante sirve de instrumento metodológico en el desarrollo de las capacidades que deben adquirirse en el proceso formativo de la Cualificación Corte y Soldadura, para el mejoramiento de los niveles de competencia profesional y técnica en el ámbito nacional.

ÍNDICE Página MODULO FORMATIVO: SOLDADURA POR ARCO BAJO GAS PROTECTOR CON ELECTRODO CONSUMIBLE (GMAW / MIG - MAG)....................................... 1 ASOCIADO A LA UNIDAD DE COMPETENCIA: ...................................................... 1 UC0036_2: REALIZAR SOLDADURAS POR ARCO Y ELECTRODO CONTINUO CON O SIN GAS PROTECTOR (MIG – MAG, FCAW). ............................................ 1 CAPACIDADES A ADQUIRIR ................................................................................... 1 RECOMENDACIONES GENERALES ...................................................................... 2 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 3 Unidad I. Procedimiento de soldeo............................................................................ 4 Objetivos de aprendizaje ........................................................................................... 4 1. Soldadura en atmosfera protegida MIG - MAG ..................................................... 4 2. Características del proceso ................................................................................... 5 3. Limitaciones del proceso ....................................................................................... 6 4. Tipos de transporte o transferencia del metal ....................................................... 6 5. Clasificación .......................................................................................................... 6 5.1 Transferencia por arco corto o cortocircuito ........................................................ 7 5.1.1 Las características de este tipo de transferencia son: ...................................... 8 5.2 Transferencia globular ......................................................................................... 8 5.3 Transferencia por arco largo ............................................................................... 9 5.4 Transferencia Spray .......................................................................................... 10 5.4.1 Las características de este tipo de transferencia son: .................................... 10 5.5 Transferencia por pulverización Axial ................................................................ 11 6. Selección de parámetros ..................................................................................... 11 6.1 Velocidad de alimentación del alambre ............................................................. 11 6.2 Relación Voltaje-intensidad ............................................................................... 12 6.3 Distancia tubo de o-pieza (DTP) ............................................................ 12 6.4 Intensidad de soldadura .................................................................................... 14 6.4.1 Un incremento de la intensidad tendrá como consecuencia: ......................... 14 6.5 Voltaje ............................................................................................................... 14 6.5.1 El efecto de la variación del voltaje de arco se muestra a continuación ......... 15 6.6 Velocidad de avance ......................................................................................... 15 6.7 Dirección de soldeo ........................................................................................... 15 7. Instalación y equipamientos ................................................................................ 16 7.1 Fuente de energía ............................................................................................. 16 7.1.1 Cambio de la distancia entre la pistola y el metal base .............................. 19 7.1.2 Cambio de la velocidad de avance del hilo .................................................... 19 7.1.3 Cambio de la tensión ...................................................................................... 20  La reactancia .................................................................................................... 20  La inductancia................................................................................................... 20 8. Los generadores de soldeo semiautomático ....................................................... 21 9. Fuente de alimentación ....................................................................................... 21 9.1 Devanadera o soporte del carrete ..................................................................... 22

9.2 Tren de arrastre y enderezado .......................................................................... 22 10. Rodillos.............................................................................................................. 24 11. Sistema de guiado y conector de la pistola ....................................................... 24 11.1 Los Pines de corriente de mando .................................................................... 24 11.2 Alojamiento de la camisa................................................................................. 24 11.3 Conector de gas .............................................................................................. 24 12. Pistola de soldeo ............................................................................................... 25 12.1 Despiece de una pistola .................................................................................. 27 12.2 Difusor ............................................................................................................. 28 12.3 Toberas ........................................................................................................... 28 12.4 Cuello .............................................................................................................. 28 12.5 Empuñadura .................................................................................................... 29 12.6 Interruptor ........................................................................................................ 29 12.7 Camisa ............................................................................................................ 29 12.8 Cable de corriente ........................................................................................... 29 13. Canalización del agua (refrigeradas) ................................................................. 30 13.1Canalización del gas y sistema de alimentación .............................................. 30 14. Material de aportación ....................................................................................... 31 14.1 Hilos sólidos .................................................................................................... 32 14.1.1 Clasificación de alambre según la AWS para procesos ............................... 33 14.2 Hilos tubulares................................................................................................. 34 14.2.1 Denominación .............................................................................................. 35 14.3 Tipos de hilos tubulares con protección gaseosa ............................................ 37 14.3.1 Rellenos de Polvo metálico .......................................................................... 37 14.3.2 Rellenos de Flux ........................................................................................... 38 14.3.3 Hilos tubulares con flux rutílico ..................................................................... 39 14.3.4 Hilos tubulares con flux básico ..................................................................... 39 14.3.5 Hilos tubulares auto protegidos .................................................................... 39 15. Interpretación de los hilos tubulares .................................................................. 41 16. Gases de protección ......................................................................................... 42 16.1 El argón ........................................................................................................... 43 16.1.1 Propiedades ................................................................................................. 43 16.2 Helio ................................................................................................................ 44 16.2.1 Propiedades ................................................................................................. 44 17. Influencia del arco y cordón de soldadura ......................................................... 44 17.1 CO2, Anhídrido carbónico o dióxido de carbono ............................................. 44 17.2 Mezcla Argón- CO2 ......................................................................................... 45 17.2.1Mezcla Argón- O2. ........................................................................................ 45 17.2.2Influencia del arco y cordón de soldadura. .................................................... 46 17.3 Caudal y factores que influyen sobre la protección ......................................... 46 18. Procesos especiales ......................................................................................... 47 18.1 Arco pulsado y sinérgico ................................................................................. 47 18.1.1 Ventajas ....................................................................................................... 48 18.2 Equipos sinérgico pulsados ............................................................................. 49 19. Soldadura con soportes cerámicos ................................................................... 50 20. Seguridad en soldadura al arco......................................................................... 50 20.1 Protección personal ......................................................................................... 51

20.2 Protección de la vista ...................................................................................... 51 20.3 Influencia de los rayos sobre el ojo humano ................................................... 52 20.4 Escala de lentes a usar (en grados), de acuerdo al proceso de soldadura y torchado (arco-aire) ................................................................................................. 52 20.5 Seguridad al usar una máquina soldadora ...................................................... 53 20.6 Maquina soldadora (Fuente de Poder) ............................................................ 53 20.6.1 Circuitos con Corriente ................................................................................. 53 20.6.2 Línea a Tierra ............................................................................................... 53 20.6.3 Cambio de Polaridad .................................................................................... 53 20.6.4 Cambio del Rango de Amperaje .................................................................. 54 20.6.5 Circuito de Soldadura ................................................................................... 54 21. Condiciones ambientales .................................................................................. 54 21.1 Riesgos de Incendio ........................................................................................ 54 21.2 Ventilación ....................................................................................................... 55 21.3 Humedad ......................................................................................................... 55 22. Seguridad en soldadura de estanques .............................................................. 55 22.1 Preparar el estanque para su lavado .............................................................. 55 22.2 Métodos de lavado .......................................................................................... 55 22.3 Preparar el estanque para la operación de soldadura ..................................... 55 23. Movimiento de la antorcha ................................................................................ 56 23.1 Posición de la punta ........................................................................................ 56 23.2 Soldadura de puntos ....................................................................................... 57 23.3 Soldadura por puntos ...................................................................................... 57 23.4 Cordón en posición plana ................................................................................ 57 23.4.1 Características del método hacia adelante................................................... 58 23.4.2 Características de método hacia atrás ......................................................... 58 23.5 Cordón en posición vertical ascendente .......................................................... 58 23.6 Cordón en una posición vertical descendente ................................................. 59 GLOSARIO.............................................................................................................. 61 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 62

MODULO FORMATIVO: SOLDADURA POR ARCO BAJO GAS PROTECTOR CON ELECTRODO CONSUMIBLE (GMAW / MIG - MAG)

ASOCIADO A LA UNIDAD DE COMPETENCIA: UC0036_2: REALIZAR SOLDADURAS POR ARCO Y ELECTRODO CONTINUO CON O SIN GAS PROTECTOR (MIG – MAG, FCAW).

CAPACIDADES A ADQUIRIR

C1: Analizar la información técnica utilizada en los planos de fabricación, reparación y montaje estableciendo el procedimiento más adecuado que permita la realización de la soldadura por arco con o sin gas de protección (GMAW / MIG – MAG / FCAW) según lo especificado. C2: Establecer el procedimiento de soldeo con arco bajo gas protector con electrodo consumible (GMAW / MIG – MAG / FCAW), determinando fases, operaciones, equipos, útiles. etc., atendiendo a criterios económicos y de calidad, cumpliendo con las normas de Prevención de Riesgos Laborales y Medio Ambiente. C3: Soldar por arco eléctrico bajo gas protector con electrodo (GMAW / MIG – MAG / FCAW), láminas, perfiles y tubos de acero al carbono, de forma que se cumplan las especificaciones, así como las normas de prevención de riesgos laborales y del medio ambiente. C4: Soldar por arco eléctrico bajo gas protector con electrodo (GMAW / MIG – MAG / FCAW), láminas, perfiles y tubos de acero inoxidable de forma que se cumplan las especificaciones, así como las normas de Prevención de Riesgos Laborales y del Medio Ambiente C5: Soldar con arco bajo gas protector con electrodo (GMAW / MIG – MAG / FCAW), láminas, perfiles, tubos de aluminio, de forma que se cumplan las especificaciones, así como las normas de Prevención de Riesgos Laborales y Medio Ambiente. C6: Soldar con arco bajo gas protector con electrodo (GMAW / MIG – MAG / FCAW), láminas, perfiles, tubos de Cobre de forma que se cumplan las especificaciones, así como las normas de prevención de riesgos laborales y medio ambiente.

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RECOMENDACIONES GENERALES



Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre su dedicación y esfuerzo le permitirá adquirir las capacidades a la cual corresponden al Módulo Formativo de Soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible (GMAW / MIG – MAG / FCAW),



Al comenzar el estudio de la unidad didáctica debe leer detenidamente los objetivos planteados, estos le facilitaran una mejor comprensión de los logros propuestos...



Analice la información descrita en el manual y consulte siempre a su instructor, cuando necesite aclaraciones.



Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos que estén a su alcance.



Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación y verifique su respuesta con sus compañeros e instructor.



Prepare el puesto de trabajo según la operación a realizar, cumpliendo con las normas de higiene y seguridad laboral.



Durante las prácticas de taller sea amigable con el Medio Ambiente, no tire residuos fuera de lugares establecidos.



Recuerde siempre que el cuido y conservación de los equipos y herramientas, garantizan el correcto desarrollo de las clases prácticas y que en el futuro los nuevos participantes harán uso de ellas.

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INTRODUCCIÓN

El Manual “soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible” (GMAW / MIG – MAG / FCAW) está dirigido a los participantes que cursan la Cualificación en Corte y Soldadura, con la finalidad de facilitar el proceso enseñanza aprendizaje durante su formación técnica. El manual está estructurado metodológicamente para adquirir las capacidades que describe el módulo formativo asociado a la unidad de competencia Realizar soldaduras por arco bajo gas protector con electrodo consumible (GMAW / MIG – MAG / FCAW). El propósito de este Manual es dotar al participante de los conocimientos técnicos elementales que le sirvan de herramienta en el campo real de trabajo, donde pondrá en práctica las habilidades y destrezas adquiridas durante el proceso de formación, a la vez aplicara las normas de higiene y seguridad ocupacional. El Módulo Formativo, Soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible (GMAW / MIG – MAG / FCAW),en el cual se hace el estudio de este manual, tiene una duración de 100 horas, contempla seis unidades didácticas, presentadas en orden lógico que permiten desarrollar los contenidos de lo sencillo a lo complejo. Este manual contiene actividades para el aprendizaje y ejercicios autoevaluación que le ayudarán a consolidar los conocimientos estudiados.

de

La elaboración y edición del manual de soldadura por arco eléctrico bajo gas protector con electrodo consumible (GMAW / MIG – MAG / FCAW), ha sido posible gracias a la asesoría, apoyo económico y tecnológico del Proyecto NIC/023, y la revisión técnica metodológica de especialistas del Departamento de Currículum del INATEC. Este manual es una guía orientadora y facilitadora, que se debe estudiar poniendo en práctica las técnicas de análisis y dedicación. Confiando en que logres con éxito tus estudios, dejamos en tu mano este valioso manual. Seguros de que pondrás todo tu empeño para culminar tus estudios que te convertirán en un verdadero técnico soldador y contribuir al desarrollo de nuestro país, te deseamos mucha suerte y adelante.

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Unidad I. Procedimiento de soldeo Objetivos de aprendizaje  Clasificar las características de las fuentes de poder de acuerdo a su funcionamiento respetando datos técnicos del fabricante.  Identificar los distintos elementos de las máquinas de soldar utilizados en la industria metalmecánica según el proceso aplicado.  Explicar el funcionamiento de cada uno de los elementos que tiene el equipo de soldadura de acuerdo al diseño y los datos específicos de fabricación.  Clasificar los distintos tipos de consumibles utilizados en el proceso de soldadura GMAW / MIG – MAG / FCAW según composición y aspectos técnicos del fabricante.  Explicar los parámetros de regulación del equipo de soldadura GMAW / MIG – MAG / FCAW para la ejercitación practica según la hoja de proceso.

1. Soldadura en atmosfera protegida MIG - MAG “La soldadura por arco eléctrico con electrodo hilo fusible bajo protección de gas protector. Si el gas utilizado es activo se denominará MAG si se utiliza gas inerte al proceso se le denominará MIG”. El metal de aportación es un hilo metálico que se presenta en forma de bobina, y que se alimenta automáticamente, convirtiéndose en el metal depositado a medida que se va fundiendo por la acción del arco. Puesto que la alimentación de hilo es automática y el guiado del arco a lo largo de la junta suele hacerse de forma manual, también se conoce como soldadura semiautomática. El baño de fusión y las zonas adyacentes del metal base, quedan protegidas de la contaminación de los gases atmosféricos mediante una corriente de gas que se aporta por la tobera de la pistola.

Calor: Generado por un arco eléctrico entre piezas a soldar y el hilo electrodo. Protección: Mediante un gas inerte o activo. Aporte: Hilo continúo alimentado automáticamente. 4

El proceso de soldeo por arco con gas se denomina también: NORMATIVA

Norma Europea

American Welding Society

SIGLAS

UNE - EN

ANSI / AWS A 3.0

DENOMINACION

NOMENCLATURA

Soldeo por arco con gas

13 (EN 24063) 131 ( EN 24063 ) 135 ( EN 24063 ) GMAW MIG MAG

Soldeo por arco con gas inerte Soldeo por arco con gas activo Gas Metal Arc Welding Metal Inert Gas Metal Active Gas

2. Características del proceso 

No hay escoria y las proyecciones son escasas, con lo que se reducen las operaciones de limpieza, lo que repercute en la reducción de costos en la operación. En algunos casos la limpieza de un cordón de soldadura resulta más cara que la propia operación de soldeo.



Este es un proceso fácilmente automatizable.



Reduce interrupciones y empalmes, debido a que el aporte de hilo es continuo el soldador ya no está obligado a parar, por lo que se reducen los tiempos muertos y se evitan los defectos en los empalmes.



Fácil especialización del soldador, un soldador especializado en otros procedimientos adquiere fácilmente la técnica de la soldadura MIG - MAG; es cuestión de horas. En resumen, lo que tiene que hacer el soldador es regular la posición de la pistola, mantener la velocidad de avance y comprobar la correcta alimentación del alambre.



Al aumentar la velocidad de soldeo disminuye la ZAT, con lo cual este procedimiento influye favorablemente en el aspecto metalúrgico. Hay menos tendencia al aumento del tamaño del grano, se aminoran las transformaciones de estructura en el metal base y se reducen las deformaciones.



El desarrollo de la técnica de transporte por arco.

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

Corto, permite la soldadura de espesores finos casi con tanta facilidad como por el procedimiento TIG.



Las buenas características de penetración permiten la preparación con bordes más cerrados, con el consiguiente ahorro de material, tiempo de soldadura y deformación. En uniones en ángulo permite reducir el espesor del cordón en relación con otros procedimientos de soldeo.

3. Limitaciones del proceso El equipo de soldeo es más costoso, complejo y menos transportable que para el arco manual (SMAW). Es difícil de utilizar en espacios restringidos, requiere el gas y el agua de refrigeración por lo que no se puede utilizar en lugares alejados de la fuente de energía. Es sensible al viento y corrientes de aire por lo que su aplicación en exteriores está limitada. 4. Tipos de transporte o transferencia del metal En el proceso MAG, el material de aporte lo proporciona una bobina de hilo continuo que funde gracias al calor generado por el arco eléctrico. Posteriormente pasa al baño de fusión que una vez solidificado forma el cordón de soldadura. Este mecanismo condiciona el paso de las gotas de material de aporte al baño de fusión a través del arco eléctrico formado entre el metal base y el propio hilo de aporte, que hace las veces de electrodo. La forma en que las gotas pasan al baño determinan los tipos de transferencia, que a su vez condicionan la forma del cordón, posiciones de soldeo, energía puesta en juego. El tipo de transferencia depende del diámetro del hilo, de la naturaleza del gas protector, de la tensión del arco y de la corriente de soldadura. 5. Clasificación  Transferencia por Arco Corto o Cortocircuito.  Transferencia Globular.  Transferencia por Arco Largo  Arco spray.  Pulverización axial.  Transferencia por Arco Pulsado. (veremos más adelante)

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5.1 Transferencia por arco corto o cortocircuito Este tipo de transferencia se caracteriza por utilizar bajas densidades de energía, que tiene como consecuencia un reducido poder de penetración y facilita un mayor control del baño de fusión. Esto encamina su utilización a la soldadura de espesores finos, y además, facilita el soldeo en posiciones distintas de la horizontal, en las que el baño tiende a descolgar consecuencia de la gravedad. El modo de transferencia en arco corto se produce cuando la velocidad de alimentación del hilo supera a la velocidad de fusión. En este caso la punta del hilo toca el metal base y produce un cortocircuito, en el cual el arco se extingue. En el momento de cortocircuito se produce una gran elevación de intensidad que origina el aumento de la temperatura del hilo y llevándolo a un estado plástico. Además debido a las elevadas intensidades, se generan unas fuerzas electromagnéticas, llamada estricción magnética o pinch, que producen el estrangulamiento de la zona plástica del hilo hasta que se produce el corte de este, la gota de metal pasa al baño de fusión y se restablece el arco, comenzando nuevamente el proceso.

Transferencia por cortocircuito.

Se reconoce porque el arco es corto, suele haber proyecciones y un zumbido característico.

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El transporte se consigue con valores de intensidades y voltajes relativamente pequeños. La transferencia de gotas se produce en torno a 60 - 120 veces por segundo. Los parámetros típicos: Voltaje: 16 a 22 V Intensidad: 50 a 150 A

5.1.1 Las características de este tipo de transferencia son:          

Bajos voltajes e intensidades. Diámetros de alambre pequeños. Input Térmico pequeño. Pequeño baño de fusión. Soldadura de pequeños espesores. Preparaciones con separación de bordes amplias. Soldadura en todas las posiciones. Pequeños valores de deposición. Menores deformaciones. Menores transformaciones en la ZAT.

En la soldadura por arco corto suele utilizarse como gas de protección CO2 puro Mezclas de Argón con hasta un 20% de CO2, e incluso mezclas de Argón con hasta un 5% de Oxígeno. 5.2 Transferencia globular Esta modalidad de transferencia se presenta cuando la corriente de soldadura es inferior a la que se conoce como corriente de transición. El campo de transición se extiende desde la mínima intensidad que permite obtener la fusión del hilo, hasta el valor para el cual la elevada intensidad de la corriente provoca el transporte por pulverización. La transferencia globular se caracteriza por la formación de una gota relativamente grande de metal fundido en el extremo del electrodo. Esta gota se va formando y creciendo hasta alcanzar un diámetro dos o tres veces mayor que el del hilo antes de desprenderse. Cuando la fuerza de gravedad supera a la fuerza de tensión superficial, la gota pasa a la pieza a través del arco. En su recorrido a lo largo del

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arco, y debido a los distintos tipos de fuerzas ejercidas por el mismo, la gota adopta formas irregulares y adquiere un movimiento de rotación, como consecuencia, el arco resulta inestable, la penetración es débil y se producen numerosas proyecciones y salpicaduras. A diferencia de la transferencia con arco corto, hay arco eléctrico la mayor parte del tiempo.

Transferencia globular.

Este tipo de transferencia no suele tener aplicación, por la dificultad de controlar adecuadamente el metal de aportación. Producción de excesivas salpicaduras (en algunos casos del orden de hasta un 10-15 % del metal depositado). Suele provocar Faltas de penetración. Los parámetros típicos: Voltaje: 20 a 35 V Intensidad: 70 a 255 A

5.3 Transferencia por arco largo En este tipo de transferencia, el material de aportación pasa desde el extremo del hilo electrodo a la pieza, a través del plasma de arco, en forma de, cientos de gotas por segundo, muy pequeñas y que se proyectan rápidamente hacia la pieza en la dirección del hilo. El diámetro de las gotas es igual o menor que el diámetro del hilo electrodo. Podemos encontrar dos tipos de transferencia en régimen de arco largo:

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5.4 Transferencia Spray En este tipo de transferencia el arco resulta muy estable y la transferencia es prácticamente ininterrumpida. Las gotas son aceleradas por el campo magnético en vez de transferirse por gravedad como en el arco globular y son absorbidas dentro del baño en vez de provocar salpicaduras. Este tipo de transferencia requiere trabajar con grandes intensidades de corriente lo que provoca un baño muy caliente lo que dificulta su empleo en posiciones difíciles. La transferencia por arco largo es un proceso limpio y de elevada eficiencia. Su campo recomendable de aplicación se encuentra en el soldeo de espesores fuertes preferentemente en posición horizontal. Por el contrario, y debido a su gran poder de penetración, no es recomendable para el soldeo de espesores finos, por el peligro de perforación de las piezas.

Los parámetros típicos: Voltaje; 24 a 40 V Intensidad; 150 a 500 A Los gases empleados, para arco largo tienen un contenido inferior de gases activos (C02 y 02) que los empleados para arco corto. La mayoría contienen 85-90 % de Argón siendo normalmente el resto de los componentes, CO2 y O2, y en algunas ocasiones, pueden contener pequeñas cantidades de Helio, para incrementar la energía del arco, y de Hidrógeno para aceros inoxidables austeníticos. 5.4.1 Las características de este tipo de transferencia son:  Imput térmico elevado.  Grandes baños de fusión.  Soldadura de espesores gruesos.  Soldadura en horizontal.  Mayor distorsión de las piezas soldadas.  Menos salpicaduras.  Elevados valores de deposición de alambre.  Incremento de la ZAT.

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5.5 Transferencia por pulverización Axial En este tipo de transferencia el transporte se produce bajo la forma de gotas muy finas que se proyectan como un rosario en la dirección del hilo, animadas de grandes velocidades. No se trata de una proyección que se abre en forma de cono, como en el spray, si no como un rosario de gotas (casi una vena líquida que nace en el hilo y se dirige hacia el baño coincidiendo con el eje del arco). Aspectos referidos a gases empleados, características del tipo de transferencia y parámetros típicos, se pueden considerar afines a los descritos para el trasporte por Spray. 6. Selección de parámetros En el proceso semiautomático existen una serie de variables que influyen directamente en la forma y características de la operación de soldeo y por tanto de la calidad de la soldadura. Las variables con más incidencia son:       

Velocidad de alimentación de alambre. Distancia tubo de o-pieza. Intensidad. Polaridad. Voltaje. Velocidad de soldeo. Sentido de avance de la operación de soldeo.

6.1 Velocidad de alimentación del alambre Es la velocidad a la que se empuja el alambre a través de la pistola, se controla establemente (dependiendo de la calidad del devanador). La intensidad de soldadura depende de esta velocidad. Por lo que podemos asegurar que existe una sincronización entre la velocidad de hilo y la intensidad. Esta sincronización evita que llegue al arco más hilo del que se puede fundir o que no sea suficiente el hilo que llegue y se produzca su fusión en la boquilla. Si el alambre se atasca o va a tirones, la intensidad variará. Deben tomarse todas las precauciones para asegurar que el alambre deja la pistola a una velocidad uniforme. La distancia entre la boquilla de o y el arco se le denomina stick-out o hilo libre. Una variación en el stick-out da como resultado una variación de las características eléctricas del sistema, determinadas por la resistividad del alambre. 11

Es decir, si la distancia desde la boquilla a la pieza aumenta, el hilo aumenta de temperatura (efecto Joule), y entonces también se registra una caída de intensidad. El efecto será que se obtiene mayor tasa de deposición, al aumentar el stick-out, a la misma intensidad de corriente. A veces es necesario incrementar la tasa de deposición sin aumentar la intensidad de corriente, con lo cual resulta una soldadura más cómoda para el soldador. Esto puede hacerse aumentando el stick-out, con lo que baja la corriente, y aumentando la velocidad de devanado del alambre para restaurar la intensidad original. La tasa de deposición no depende directamente del stick-out ni de la intensidad, sino de la velocidad de devanado del alambre.

Al aumentar la velocidad del hilo aumenta la intensidad y secundariamente la tensión disminuye ligeramente.

6.2 Relación Voltaje-intensidad La intensidad se regulara conjuntamente con la tensión, por lo que para un valor de tensión hay que regular un valor de intensidad. Esto nos influye en la forma de trasporte.

6.3 Distancia tubo de o-pieza (DTP) Es la distancia entre el extremo de la punta de o y la pieza. Al aumentar la DTP, aumentará la resistencia eléctrica y se elevará la temperatura del alambre. Este precalentamiento hará que el alambre necesite menos intensidad para fundirse, y que se produzca, un pequeño incremento de la velocidad de fusión del alambre y origina un aumento de material aportado. Si la DTP aumenta demasiado puede incluso hacerse insuficiente el grado de protección del gas (debido a la distancia de la boquilla) y producirse porosidad.

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Esta variable también tiene influencia en el modo de transferencia que se establece. A igualdad del resto de parámetros, la transferencia con arco corto, se obtendrá para las menores longitudes de alambre. Son longitudes aceptables entre 6 y 13 mm para arco corto y de 13 a 25 mm para globular o largo. Al aumentar la DTP aumenta el voltaje y en consecuencias la intensidad disminuye. La longitud más conveniente de varilla libre, está comprendida entre 10 y 25mm aproximadamente. Si la longitud en muy grande disminuye la penetración y además, pueden aparecer poros por falta de protección gaseosa. Si es pequeña, se producen calentamientos excesivos en la boquilla, disminuyendo la duración de la misma.

Efecto del extremo libre del hilo manteniendo constante la tensión y la velocidad de alimentación.

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6.4 Intensidad de soldadura La intensidad de soldadura está determinada por la combinación de la velocidad de alimentación del alambre y la extensión del electrodo o “stick-out”. Menor velocidad de alambre significa que se funde menos alambre en un tiempo dado y menor intensidad será suministrada por el equipo de soldadura. 6.4.1 Un incremento de la intensidad tendrá como consecuencia:

  

Incremento de la penetración. Incremento en la anchura del cordón. Incremento de la velocidad de deposición.

6.5 Voltaje El voltaje de arco es el potencial eléctrico entre el alambre y la pieza que se suelda. Este voltaje no puede medirse directa mente en el equipo de soldadura ya que se produce una caída del mismo a través del sistema de soldadura. El voltaje de arco varía igual que la longitud de arco: así, incrementando o disminuyendo el voltaje de salida del equipo, aumentará o disminuirá la longitud de arco. Al aumentar la tensión aumenta la longitud del arco. Cuando el arco es largo, éste abarca más superficie de la pieza, produciendo una zona de fusión poco profunda y amplia. Cuando el arco es corto, da lugar a zonas fundidas muy pequeñas, es decir, aumenta la velocidad de solidificación y produce solapes debido al exceso de material aportado. Además, el arco es brusco, originado excesivas proyecciones en el cordón de soldadura.

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El voltaje puede variar según el tipo de gas que utilicemos. Normalmente los hilos están diseñados para ser utilizados con uno o más tipos de gases. Cada uno de los electrodos indica cuál es el gas o gases más recomendados, y las propiedades que se obtienen. 6.5.1 El efecto de la variación del voltaje de arco se muestra a continuación

6.6 Velocidad de avance Es la velocidad a la que el arco se mueve a lo largo de la pieza que se suelda. Cuando ésta es baja, aumenta la cantidad de metal de aporte. Sin embargo la penetración disminuye porque el arco incide sobre el baño fundido en lugar de hacerlo sobre el material base. Si la velocidad de avance es mayor de la idónea, puede provocar mordeduras, disminuye el cordón, incluso puede ser de menor penetración. Con alambres tubulares, se recomienda normalmente no balancear el alambre adelante y atrás, como suele hacerse en la soldadura de alambres macizos, especial mente en rincón. Una soldadura recta, o simplemente balanceando muy ligeramente hacia los lados, proporcionará mejor penetración del cordón, menor calor aportado, y un cordón suficientemente ancho según el espesor de la pieza.

6.7 Dirección de soldeo El ángulo de inclinación del electrodo puede describirse de diferentes formas. Una de las más aceptadas es la indicación de “si se estira del cordón o se empuja el cordón”. El ángulo normalmente se indica

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desde el eje perpendicular a la pieza que se suelda. Como regla general, los alambres macizos y tubulares de polvo metálico, suelen utilizarse empujando el cordón” (soldeo a izquierdas), mientras que los alambres tubulares de flux suelen utilizarse “tirando del cordón” (soldeo a derechas). 7. Instalación y equipamientos El equipo de soldadura GMAW consta fundamentalmente de:    

La fuente de energía. La fuente de alimentación del hilo. El suministro de gas. La pistola.

7.1 Fuente de energía Las fuentes de energía necesarias para este proceso serán rectificadores capaces de generar elevadas intensidades de soldeo (hasta 500 A). En la mayoría de las aplicaciones se utilizará polaridad inversa, es decir, el electrodo se conectará al polo positivo, aunque en algunas ocasiones se podrá llegar a conectar al negativo cuando se necesite una mínima penetración.

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La obtención de los parámetros de soldeo adecuados en estos generadores, vendrá determinada por la regulación de la tensión del arco (V) y la velocidad de alimentación del hilo. Aumentando los valores de velocidad de hilo el equipo ajusta la intensidad adecuada para fundirlo. Aumentando los valores de voltaje variamos la longitud de arco y con ello mejoramos el mojado del baño de fusión. Para un ajuste correcto necesitaremos encontrar un par velocidad-voltaje adecuado a cada condición de soldeo. Para conseguir una soldadura uniforme, tanto la tensión como la longitud de arco deben mantenerse constantes. Para atender a estas particularidades del proceso, se desarrollan los generadores de potencial constante. En estos generadores, al contrario que las de intensidad constante, al aumentar la longitud del arco provocan grandes variaciones de intensidad, mientras la tensión permanece prácticamente constante. Efectivamente, en este proceso, el alambre es alimentado a una velocidad constante, y por lo tanto más fácil de mantener el arco a una longitud dada.

Este tipo de aparatos presentan una característica casi horizontal (pierden 2V cada 100A). Mantienen aproximadamente el mismo voltaje independientemente de la intensidad que circule. Con este generador se dispone de una intensidad casi ilimitada que se autorregula para fundir el hilo de aportación. Esto le permite mantener un arco de longitud prácticamente constante. Para un voltaje dado, el soldador, puede variar la velocidad de alimentación dentro de amplios límites sin que esto afecte a la longitud de arco (más velocidad más corriente, y viceversa).

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La longitud del arco tampoco se ve afectada al variar la distancia del tubo de o y de la pieza (DTP). Estos generadores tienen una capacidad de autorregulación, que resulta indispensable para un aparato de soldadura que trabaja con avance de hilo automático y constante.  Un reglaje manual de esta energía sería prácticamente imposible. La autorregulación permite mantener un arco de longitud prácticamente constante, o en otras palabras, la fuente de energía suministra la intensidad adecuada a la velocidad de alimentación seleccionada. Al tocar el alambre con la pieza, la intensidad de cortocircuito que se origina es muy grande, por lo cual el extremo del alambre se funde inmediatamente, estableciendo el arco (cebado instantáneo) cuya longitud es función de la tensión elegida en la fuente de energía. Una vez cebado el arco entra en juego el fenómeno de autorregulación.

Cuando se produzcan variaciones en la longitud del arco por causas diversas, por ejemplo, al encontrarse algún obstáculo. La distancia entre la extremidad del alambre y la pieza aumenta, la tensión y la longitud del arco aumentarán, pero al mismo tiempo, la intensidad disminuye por lo que la fusión será más lenta hasta que se establezca la longitud y el voltaje inicial. Lo contrario ocurre cuando la distancia entre el alambre y la pieza disminuye.

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Ejemplos gráficos: 7.1.1 Cambio de la distancia entre la pistola y el metal base En la primera fase el régimen del arco se establece en el punto de trabajo A, es decir, en el lugar donde la característica del arco corta la característica de la fuente de alimentación. En la segunda fase la distancia entre la pistola y el metal base ha sido aumentado y por consiguiente aumenta la longitud del arco. Inmediatamente el punto de trabajo va de A a B. La tensión del arco cambia muy poco, pero la intensidad disminuye mucho y reduce la energía que funde el hilo. La tercera fase; visto que el avance del hilo no cambia, esta disminución provocará por consiguiente que el arco se acorte a medida que el punto de trabajo vuelva del punto B en dirección al punto A, hasta que llegue de nuevo para establecer el equilibrio de la energía prevista. 7.1.2 Cambio de la velocidad de avance del hilo Supongamos que la fuente de corriente trabaja en un régimen correspondiente al punto A. Un aumento de velocidad provocará acortamiento del arco y por consiguiente una disminución de la tensión del arco. El punto de trabajo se desplaza de A a B, donde se restablece el equilibrio entre la energía suministrada por la fuente y la energía necesaria para fundir la creciente cantidad de hilo.

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7.1.3 Cambio de la tensión. Antes del cambio, el régimen está establecido en el punto de trabajo A. (tensión 1) Suponiendo que ni la distancia entre la pistola y el metal base, ni el avance del hilo, hayan sido modificados, un cambio de la tensión provocará un arco más largo.

El punto de trabajo se desplaza hasta el punto B (tensión 2) donde la nueva curva del arco remota la nueva característica de la fuente de corriente. Además de la velocidad de alimentación del hilo y del voltaje, en un generador de soldeo semiautomático se pueden regular otros dos factores: 

La reactancia



La inductancia La reactancia, permite regular/modificar la pendiente de la curva característica. La pendiente generalmente en un generador es una característica propia de dicho generador. En un generador de semiautomática normalmente son 2V cada 100A, es decir, que sin variar el selector de voltaje cada 100A que se suban el equipo reducirá 2V.

Los equipos que poseen regulación de pendiente, permiten elegir entre varias curvas con más pendiente que la anterior, con esto se consigue variar la intensidad máxima de transferencia en cortocircuito, lo que permite reducir los excesos de penetración en soldeo de espesores finos y disminuye el número de proyecciones. En generadores de última generación, la inductancia es automática, por lo que sólo disponen de una salida de masa o de un potenciómetro que permita variarla.

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La inductancia, es otro método de control del arco. El control se basa en la velocidad en la que la intensidad crece hasta alcanzar la máxima seleccionada. Cuando la inductancia es mínima, la intensidad crece tan rápidamente como la fuente de energía lo permite, por lo que las fuerzas de estricción (Pinch) serán más bruscas, por lo que las gotas se desprenderán con más fuerza y se generarán excesivas proyecciones. Según se aumenta la inductancia el tiempo necesario para Llegar a la intensidad máxima de cortocircuito aumenta y la intensidad máxima disminuye, por lo que conseguiremos que los desprendimientos de las gotas sean menos bruscos, un aumento del tiempo de arco, un menor número de cortocircuitos, un baño más fluido y un cordón más plano. Para un valor máximo de la inductancia se dificulta el cebado debido a que se limita mucho la intensidad máxima de cortocircuito. 8. Los generadores de soldeo semiautomático     

Generadores de regulación por conmutadores. Generadores de regulación por Tiristores. Generadores de regulación sinérgica los más empleados en la actualidad Generadores compactos. Generadores con unidad de alimentación independiente.

9. Fuente de alimentación La unidad de alimentación del hilo es el puente entre el generador y la pistola. Consta de un dispositivo de colocación y empuje de hilo de aporte, con velocidad regulable, válvulas eléctricas para regular el paso de gas y de agua de refrigeración, Además posee un transformador para la corriente auxiliar. Eventualmente podrán disponer de un botón de circulación de hilo sin gas y otro de circulación de gas sin hilo. En algunos casos irán provistas de conectores para la instalación de mandos a distancia. Independientemente de la infinidad de modelos que existes, se pueden distinguir como hemos definido con anterioridad entre:

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Compactas; dentro del generador (fijas). Se destinan a trabajos en taller, en los que no son necesarios grandes desplazamientos, es decir, las distancias entre equipo-soldador son pequeñas. Portátiles; se caracterizan por ser independientes del generador. En este tipo, el cable de unión con el generador suelen ser de varios metros, lo que permite un radio de acción muy grande, evitando tener que desplazar el generador y la botella de gas protector. Este factor determina su utilización en trabajos de montaje y grandes construcciones en los cuales los movimientos de trabajo son indispensables. Los elementos principales de la unidad de alimentación son:  Devanadera o soporte del carrete.  Tren de arrastre; rodillos.  Sistema de guiado y conector de la pistola.  Regulador de voltaje y velocidad.

9.1 Devanadera o soporte del carrete La devanadera o porta-carrete, sirve de soporte para la colocación de la bobina de hilo, normalmente, el peso de la bobina suele ser de 15Kg, aunque existen otros tamaños. Consiste en un cilindro, que dispone de un muelle o resorte, regulable, por medio de un tornillo, que permite frenar el giro de la bobina, con el fin de que la inercia de ésta, no continúe girando al dejar de soldar. a. b. c. d.

Tope de arrastre. Tambor de soporte. Regulador tensión bobina. (Frenado) Tapón de fijación.

9.2 Tren de arrastre y enderezado Mecanismo vital de la fuente de alimentación. Es el encargado de devanar el hilo de la bobina con la mayor precisión posible para evitar defectos en el soldeo. En los trenes de arrastre actuales el tren de enderezado desaparece pasando el propio tren de arrastre a realizar esta función.

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La diferencia principal entre los trenes de arrastre es el número de rodillos por el que está compuesto. Atendiendo a esta condición podemos distinguir tren de dos rodillos, utilizable solamente para hilos duros.

Mientras que otros poseen dos pares de rodillos que pueden tener el mismo motor o ser accionados por dos motores acoplados en serie. Estos confieren mayor seguridad y pueden utilizarse en todo tipo de hilos. 1. Boquilla-guía del hilo. 2. Rodillos de arrastre. 3. Rodillos de presión o Empujadores. 4. Guía del hilo. 5. Boquilla salida del hilo. 6. Tornillo regulador. Estos trenes de arrastre giran gracias al empuje de uno o dos motores sincronizados de velocidad regulable. El tren posee un regulador de presión con el que ajustaremos la fuerza con la que el hilo va a ser apretado para el devanado. Este debe de regularse con la mínima presión posible que consiga un buen arrastre. Para su comprobación se sujetará el hilo con la yema de los dedos y se apretará el tren hasta que el hilo devane con una velocidad uniforme. Para el mantenimiento óptimo del tren será necesario el soplado de este y una limpieza frecuente.

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10. Rodillos Estos elementos son intercambiables ajustándose al Ø de hilo a utilizar. Además de los distintos diámetros los rodillos presentan diferentes perfiles dependiendo de la naturaleza del hilo a utilizar. Estos perfiles no son comunes a todos los equipos sino que cada casa elige perfiles diferentes para un mismo material, por lo que deberá atender las indicaciones del fabricante. Se puede decir que los rodillos para acero serán en forma de V, mientras que para materiales blandos serán en forma de U. Para hilos tubulares se utilizarán rodillos moleteados.

11. Sistema de guiado y conector de la pistola Con el fin de que el alambre no quede enredado o frenado a la salida de los rodillos de empuje, se dispone de una guía-hilo desde la salida del rodillo hasta el conector de la pistola. Los guía-hilos pueden ser intercambiables dependiendo de la naturaleza del material. Si se va a utilizar un material blando (Aluminio) se colocará un guía-hilos de teflón, para materiales duros (Acero) podrá colocarse un guía-hilos de acero. El conector para acoplar de la pistola, dispondrá de: 11.1 Los Pines de corriente de mando: Pequeños conectores que garantizan el funcionamiento del gatillo. 11.2 Alojamiento de la camisa: Orificio donde va alojada la sirga. En la parte posterior suelen llevar un guía-hilos que será el adecuado al diámetro y tipo de material que tengamos en ese momento colocado. 11.3 Conector de gas: Es el conducto por el cual va a circular el gas desde la fuente de alimentación hasta la boquilla. Este conector lleva una junta tórica que deberá ser sustituida cuando se aprecie desgaste, para evitar que se produzcan pérdidas de gas en la conexión.

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12. Pistola de soldeo La misión de la pistola de soldadura es la de dirigir el alambre, el gas de protección y transmitir la corriente al alambre. Pueden ser, con o sin refrigeración. Hasta unos 300 A no es imprescindible la refrigeración por agua, a partir de esta intensidad sí. De cualquier forma, las refrigeradas por agua son similares a las refrigeradas por aire, con la adición de conductos que permitan la circulación del agua. Las pistolas convencionales suelen tener una longitud de manguera de 3 ó 4 m. Cuando las distancias son largas existen pistolas llamadas Push-pull (arrastre y empuje) que incorporan un pequeño sistema de tracción que tira y gira de forma sincronizado con el tren de arrastre de la fuente de alimentación. Es decir, existen unos rodillos empujando a la salida de la bobina y otros tirando desde la pistola.

Suelen se adecuadas cuando se trabaja con hilos de materiales blandos (Al). Además el radio de operación aumentará, ya que se pueden utilizar mangueras de hasta unos 16 m. En ocasiones, incluso se añade una pequeña bobina de hilo con una capacidad limitada de 1/2 ó 1 Kg. de peso. Existen también pistolas que llevan incorporado un sistema de aspiración de humos.

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Los componentes más importantes a distinguir son:  Tubo de o.  Difusor.  Tobera.  Cuello.  Interruptor.  Canalizaciones:  Tubo-guía del hilo (camisa).  Cable de corriente-pinza.  Cable de corriente-interruptor.  Canalización del gas.  Canalización de agua.

Difusores

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12.1 Despiece de una pistola.

SITUACION DEL TUBO RESPECTO A LA BOQUILLA

NORMAL

Utilizado para elevadas intensidades, especialmente arco largo donde se necesita una mayor protección del tubo.

Utilizados para trabajos en chaflán. A PAÑO

LARGO

Para pasada de raíz. Asegura la accesibilidad al fondo de la junta y evita falta de fusión por exceso de DTP.

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12.2 Difusor Es una pieza metálica o cerámica, sobre la que se fija el tubo de o. Su misión es distribuir el gas de protección a través de unos orificios que se encuentran alrededor.

12.3 Toberas Es la que dirige el chorro de gas de protección hacia la zona de trabajo. Existen de diversas formas, diámetros y longitudes, dependiendo de la pistola que utilicemos y el trabajo a realizar. Normalmente se fabrican en acero cromado, cobre o aleaciones cobre (cuproberilio), con el fin de resistir altas temperaturas y evitar la adherencia de las proyecciones. El diámetro de la boquilla oscila entre 8 a 18 mm. La elección dependerá del campo de intensidades a utilizar. Debemos asegurarnos del correcto centrado “boquillatubo de o”, para evitar distorsiones en la salidas de gas. Así, como una limpieza periódica de las posibles proyecciones. 12.4 Cuello Normalmente es curvo (pistolas manuales). Se denomina cuello de cisne y suelen tener un ángulo de 40 a 60º.

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12.5 Empuñadura Parte plástica de la pistola. Está aislada tanto eléctrica como térmicamente, para facilitar la labor del soldador. Esta es la parte que lleva alojado el gatillo. Deberá ser lo más ligera y ergonómica posible.

12.6 Interruptor Las pistolas de manipulación manual disponen de un gatillo o pulsador que controla el inicio o la finalización de la soldadura. La mayoría de los equipos disponen de un selector de dos o cuatro tiempos, con el fin de que le operario pueda elegir entre estar continuamente con el interruptor pulsado o bien lo emplee sólo pulsación de inicio y final. 12.7 Camisa También se suele llamar sirga. Es la funda por la cual se desliza el hilo desde la fuente de alimentación hasta el tubo de o. La elección de la camisa va en función del diámetro del hilo (generalmente iten varios diámetros) y el tipo de hilo que se use. Se utilizan de acero en forma de espiral en materiales como el acero o el cobre y serán de teflón o nylon para el aluminio y el acero inoxidable. Es conveniente desmóntalas de forma periódica, con el fin de limpiarlas y evitar la acumulación de polvo o residuos en su interior, que podrían provocar una dificultad para el paso del hilo. 12.8 Cable de corriente Sección de cable por la que circulará la corriente de soldeo. La intensidad de corriente y la longitud de este determinarán su sección. Cuando se trata de una 29

pistola refrigerada, el cable de corriente irá por dentro de la canalización de refrigeración, con el objetivo de refrigerarlo y así poder disminuir su sección y hacer la pistola más ligera. 13. Canalización del agua (refrigeradas) En caso de las pistolas refrigeradas con agua, se necesitan dos mangueras por las que circulará el agua de llegada y de retorno. Cuando las pistolas son de refrigeración forzada el cable de corriente pasará por el interior de la manguera para facilitar su refrigeración. 13.1Canalización del gas y sistema de alimentación Las pistolas dispondrán de una manguera flexible para la conducción del gas de protección desde la unidad de alimentación hasta la boquilla. La alimentación de gas se puede suministrar desde la botella o desde una batería de botellas a través de una canalización. Cuando se utiliza una batería de botellas, es necesario instalar un manorreductor a la entrada de la canalización para reducir la presión del envase a la de trabajo y un caudalimetro a la salida para permitir regular el caudal necesario en cada caso particular. Cuando solamente se utiliza una botella, el caudalimetro se instala directamente sobre esta.

Actualmente se comercializan botellas que llevan integrado el caudalimetro y solo es necesario conectar el tubo de gas mediante un enchufe rápido. Es muy importante que, además de conocer el caudal de entrada en el equipo, confirmemos que a la salida de la tobera es el correcto. Para esta comprobación, existe en el mercado flotó metros manuales, que nos permitirán comprobar fugas, desde el caudalimetro de la red o de la botella, hasta la salida por la tobera en la pistola.

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14. Material de aportación El metal de aportación se presenta en forma de bobinas de hilo para colocar directamente en el sistema de alimentación, cuyo peso oscila entre 5 y 20 Kg., (normalmente 15 Kg.). Los diámetros comerciales son: Diámetros de hilo

0.6

0.8

0.9

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.4

2.5

2.8

3.0

3.2

4.0

5.0

Los hilos de acero reciben un ligero recubrimiento de cobre (no debe superar las 5 micras) para:   

Protegerlos de la oxidación. Mejorar el o eléctrico. Disminuir el rozamiento con los distintos elementos del sistema de alimentación y la pistola.

Los metales de aportación pueden clasificarse según tabla siguiente: TIPOS DE HILOS SOLIDOS

TUBULARES Acero Acero aleado inoxidabl e

Acero ordinario

Acero aleado

Acero inoxidabl e

Aluminio

Cobre

Acero ordinario

Con gas protecto r

Con gas protecto r

Con gas protector

Con gas protecto r

Con gas protecto r

Con / sin gas protecto r

Con / sin gas protecto r

Con / sin gas protector

Con / sin escoria

Con / sin escoria

Con / sin Escoria

Con / sin Polvo hierro

Con / sin Polvo hierro

Con / sin Polvo Hierro

EL MATERIAL DE APORTACIÓN SE CLASIFICA EN: HILOS SOLIDOS HILOS TUBULARES

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Este organigrama representa la alta variedad de hilos que nos podemos encontrar en el mercado. Los hilos deben de estar libres de contaminantes y de defectos superficiales que puedan afectar al soldeo. Está permitido cualquier acabado superficial con la condición de que no afecte al soldeo. Los hilos no deben presentar torceduras, ondulaciones o curvas acentuadas, que puedan interferir en el devanado continuo. Las dimensiones de los estuches (bobinas) están reguladas mediante normativa. Las bobinas deberán estar marcadas de modo permanente y contendrá los siguientes datos: Nombre del fabricante. Designación comercial. Designación según norma. Dimensiones. Número de lote. Tipo de corriente. Peso neto nominal. Instrucciones de almacenamiento. Advertencias de seguridad 14.1 Hilos sólidos La utilización del hilo sólido o macizo acapara la mayor parte del mercado. Aunque los hilos sólidos que nos podemos encontrar en el mercado abarcan a la gran mayoría de metales, nos centraremos en los hilos sólidos para el soldeo de aceros ordinarios. El material de aporte está constituido por un hilo macizo, normalmente cobrizadas exteriormente para asegurar un mejor o eléctrico con el tubo de o, además de protegerlo de la oxidación. Su composición es similar a la del metal base, variando ligeramente para compensar las pérdidas producidas de los diferentes elementos durante el soldeo, o mejorar algunas características del metal de aportación. Un factor a tener en cuenta al elegir el metal de aportación, es el gas de protección que se va utilizar. Así cuando se utilizan gases oxidantes, como el CO2 puro o mezclas con porcentajes altos en éste, el hilo debe ser rico en elementos desoxidantes como el Mn y Si. Conviene almacenar las bobinas en lugares secos y ventilados, para evitar, su oxidación. Una bobina oxidada dificulta la circulación del hilo por la camisa provocando fallos en el devanado, lo que podría dar lugar a defectos en la soldadura.

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Como ejemplo de composición puede citarse la siguiente: COMPONENTES Carbono C Manganeso Mn Silicio Si Cobre Cu Azufre S Fosforo P

0.08 % 1.5 % 0.90 % <0.3 % ≤0.010 % ≤0.017 %

La calidad de los hilos, dimensiones están sujetas a normativas, en Europa las define la norma EN y en EEUU la norma AWS. Según la norma EN 440, los hilos sólidos para acero al carbono se interpretan de la siguiente manera:

La AWS clasifica las siguientes normas:  AWS A5-18 Hilos para acero al carbono.  AWS A5-28 Hilos para aceros de baja aleación.  AWS A5-9 Hilos para aceros inoxidables. 14.1.1 Clasificación de alambre según la AWS para procesos GMAW (soldadura de arco metálico y gas), y FCAW (soldadura de arco con núcleo de fundente).

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14.2 Hilos tubulares Los hilos tubulares empiezan a fabricarse hacia 1957 en diámetros bastante grandes (desde 2 hasta 3.2), y por tanto, solo eran utilizables en posición horizontal. A finales de los 70 se consigue la fabricación de hilos tubulares de 1.2 de diámetro con estos se consigue soldar en toda posición. Hoy en día existe una amplia gama de hilos tubulares, diseñados para distintas aplicaciones y posiciones de soldeo Los hilos tubulares, como su nombre indica, están formados por un hilo hueco, cuyo interior se rellena de flux o polvos metálicos.

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La protección se obtiene del fundente contenido dentro del hilo, pudiendo utilizarse con o sin protección gaseosa. La elaboración de los hilos tubulares se obtiene mediante un proceso de laminado y trefilado, es decir partiendo de un fleje se obtiene el tubo. 14.2.1 Denominación Cuando se utiliza protección gaseosa, se denomina:   

FCAW-G; gas shielded flux cored arc welding (según AWS). 136; hilo tubular con gas activo (según EN). 137; hilo tubular con gas inerte (según EN).

Cuando no se utiliza gas, se denomina:  

FCAW-S; self-shielded flux cored arc welding (según AWS). 114; hilo tubular sin protección gaseosa (según EN).

El modo de transferencia de metal depende del tipo de alambre, la elección del gas de protección y la intensidad y voltaje utilizados. Los alambres tubulares rellenos de flux producen una cubierta de escoria sobre el cordón para mayor protección de la soldadura y purificación del metal depositado, mientras éste en fría. La escoria se limpia muy fácilmente. Los alambres tubulares rellenos de polvo metálico contienen una mínima cantidad de formadores de escoria, y el alma de estos alambres es esencialmente una mezcla de polvos metálicos. Esto da al alambre una alta eficiencia: Se deposita como cordón de soldadura sobre el 95 - 97% del alambre. Las razones que nos llevan a fabricar un hilo tubular son tres: 

Mejorar las características del arco: Dentro del fundente se pueden incluir aditivos que mejoren las características del arco como son el cebado, la estabilidad y el mojado.



Mejorar las propiedades mecánicas del metal depositado: Se pueden añadir aleantes que mejoren las propiedades mecánicas de la unión. Esto sería prácticamente inviable partiendo de hilos sólidos de grandes propiedades mecánicas ya que encarecería enormemente los procesos de trefilado del hilo, por lo que en un hilo tubular se parte de un hilo de baja calidad relleno de los aleantes adecuados que son los que después del soldeo le darán las características mecánicas al cordón de soldadura.

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

Enfriamiento y o eléctrico: El incorporar flux dentro del alambre tubular hace posible el enfriamiento del electrodo. Los recubrimientos externos como los de los electrodos manuales, son frágiles y no permiten un adecuado enfriamiento.

Además que la construcción al revés de estos alambres también resuelve el problema de cómo hacer un o eléctrico continuo en un punto de la pistola cercano al arco eléctrico. Las ventajas de utilización en cuanto a calidad y costes de los alambres tubulares respecto a los alambres macizos, están extendiendo el uso de este tipo de alambres de forma generalizada para múltiples aplicaciones. La mayoría de estos alambres tubulares de protección gaseosa, tanto de polvo de flux como metálico, están diseñados para soldadura en todas posiciones. Algunos diámetros más pequeños de alambres de polvo metálico diseñados para soldadura en plano, pueden también usarse para soldadura en todas posiciones utilizando la técnica de corto-circuito o de arco pulsado. Muchos de los alambres tubulares pueden usarse tanto con C02 puro como con mezclas binarias de Argón+C02 o las modernas mezclas ternarias y cuaternarias. Las mezclas ricas en Argón (más del 75% de éste), se utilizan para mejorar las características del arco spray o para reducir la penetración. El equipo necesario para soldar alambres tubulares, es el mismo que el utilizado para soldadura con alambres macizos, salvo algunas variaciones de muy sencilla y económica instalación, que favorecen la alimentación y comportamiento de estos alambres: 

Los alambres tubulares son más blandos y frágiles, en general, que los alambres macizos. Para asegurar una buena alimentación, sin atascos ni roturas del alambre, es necesario utilizar rodillos moleteados en lugar de los clásicos rodillos lisos.



Es común utilizar mayores amperajes de soldadura, dependiendo de la aplicación del alambre tubular. En estos casos, es necesario comprobar que la potencia del equipo sea suficiente, y a veces, utilizar equipos y pistolas con refrigeración de agua puede resultar conveniente.



Calidad del devanador de alambre: la velocidad de devanado del alambre determina la intensidad de corriente, y ésta, la cantidad de calor del arco. Si el devanador no es de buena calidad puede dar velocidades de alimentación erráticas, las cuales producirán soldaduras con variaciones de amplitud y penetración, además de dar una sensación de inestabilidad al soldador.

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El excelente comportamiento para el soldador, bajas proyecciones, buena eliminación de escoria, excelente forma del cordón y apariencia, y la transferencia suave en spray hacen que tenga:  Excelente control de aleación: Están diseñados y fabricados para producir depósitos consistentes con cualquier tipo de gas con el que se aconseje su utilización para cada uno de los alambres.  Buena Resistencia a Porosidad y Marcas de Gas: El diseño de los alambres tubulares tanto de polvo metálico como de flux, les hace de una reducida tendencia a porosidad o marcas de gas en la superficie de los cordones.  Alta Eficiencia de Metal Depositado: Las eficiencias típicas de metal depositado con alambres de polvo metálico son del 95% y superiores, y del 85% o superiores con los alambres de polvo de flux. Uno de los principales inconvenientes es la mayor dificultad a la hora de encontrar unos parámetros adecuados para el soldeo, por lo que en ocasiones se hace indispensable la utilización de máquinas de tipo sinérgico. 14.3 Tipos de hilos tubulares con protección gaseosa Los alambres tubulares con protección gaseosa están agrupados normalmente en:  

Rellenos de Polvo metálico Rellenos de Flux.

14.3.1 Rellenos de Polvo metálico Estos alambres polvos metálicos con algunos elementos desoxidantes. Es decir, contienen metal en polvo en lugar de elementos formadores de escoria, de ahí que la soldadura resulta libre escoria. Se puede soldar en multi-pasadas sin limpiar la escoria entre cada pasada. Es necesario usar un modo de transferencia en corto-circuito en soldadura en posición horizontal, excepto cuando se usan diámetros muy pequeños (1,0 mm). Sueldan con polaridad negativa que reduce significativamente a tendencia a la mordedura. Requieren protección de gas mezcla con aproximadamente 80% Ar y 20% CO2. El rendimiento del metal depositado aumenta en este tipo de hilo, ya que, los polvos metálicos al fundirse en el baño de fusión actúan como metal de aporte.

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En el mercado se encuentran varios tipos de alambres tubulares de polvo metálico, como:   

Alambres no aleados. Alambres ligeramente aleados en el polvo de relleno. Alambres con bajo o muy bajo contenido de hidrogeno en el metal depositado.

14.3.2 Rellenos de Flux Los procesos semiautomáticos con protección de gas, cuando son utilizados al aire libre han de ser necesariamente aislados del viento, ya que desplazaría el gas y dejarían desprotegido el baño de fusión.

Sin embargo, estos hilos forman una cubierta de escoria sobre el cordón de soldadura que protege el baño de fusión en su proceso de solidificación. Además, generan un por si solo un gas (como el electrodo revestido) que afecta en menor medida a las corrientes de aire. Son idóneos en lugares donde las condiciones climatológicas son adversas (astilleros, puentes, estructuras de edificios, etc.). Es un proceso de alta productividad y alta velocidad de aporte. El principal inconveniente, frente a los hilos macizos, es el tiempo que se emplea en retirar la escoria (normalmente sale con facilidad), si lleva elementos formadores de ésta, y la gran cantidad de humos que se desprenden durante la soldadura.

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Podemos agrupar este tipo de hilos en subgrupos: rutilos rutilos-micro aleados, básicos. 14.3.3 Hilos tubulares con flux rutílico Se caracterizan por:   



   

El flux que se utiliza para el relleno interior está compuesto por óxidos de titanio. Se diseñan para diferentes aplicaciones. Ciertas limitaciones en cuanto a sus características mecánicas especialmente propiedades de impacto a temperaturas bajo cero (Resiliencia). Los alambres rutilo han sido mejorados a este respecto mediante microaleantes, mejorando las técnicas de fabricación y un control de calidad más exigente. Muy buena soldabilidad, tanto en “arco corto” como spray. Buen aspecto de la vistosidad de la pasada. La escoria se despega con facilidad. Rápida solidificación de la escoria lo que les hace apropiados para el soldeo en todas las posiciones.

14.3.4 Hilos tubulares con flux básico La mayoría de ellos son de muy bajo contenido de hidrógeno difusible en la soldadura. Sin embargo, la soldabilidad no es tan suave como la de los tipos rutilo. Se caracterizan por:     

El aglomerado interior está compuesto carbonato cálcico. Los cordones resultan algo rugosos. Los cordones presentan excelentes características mecánicas. La escoria no se elimina con tanta facilidad. Hoy en día están desarrollados con un total éxito para poder soldar en todas las posiciones. Primeramente, solían tener limitaciones para el soldeo en vertical, ya que la escoria es muy fluida.

14.3.5 Hilos tubulares auto protegidos Los alambres tubulares sin protección gaseosa (FCAW-S), la protección se obtienen mediante la descomposición y vaporización de los elementos contenidos en el flux.

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El soldeo con alambre tubular autoprotegido combina las características del soldeo con electrodos revestidos, el soldeo por arco con gas y el soldeo por arco sumergido y debe gran parte de su versatilidad a la introducción de los ingredientes el fundente en un electrodo tubular que se suministra de forma continua. En estos hilos no es preciso gas protector por lo que la pistola resulta más ligera, al liberarse de los conductos que supone la alimentación gaseosa. El empleo resulta útil cuando el acopio o el transporte de gas son difíciles y, en general, en el soldeo al aire libre.

14.4 Ventajas de los hilos auto protegidos 

Tasas de deposición hasta cuatro veces mayores que revestidos, reduciendo a menudo los costes de soldeo Elementos auxiliares innecesarios; botellas de gas, mangueras, manejo externo del flux...etc. Empleados semiautomático u en otros procesos.



El alambre autoprotegido produce soldaduras libres de fisuración en aceros de bajo y medio carbono incluso con niveles de hidrógeno inducido superiores a los máximos permitidos con cualquier otro proceso.

los electrodos al 50 o 75%. caudalimetros, en el soldeo

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

Bajo condiciones normales, eliminan el problema de la absorción de humedad y almacenamiento que plantean, por ejemplo, los electrodos recubiertos básicos.



Elimina las pérdidas de eficiencia debidas a las puntas desperdiciadas de los electrodos, y los tiempos muertos en los cambios de los mismos.



Elimina la necesidad de protección del viento requerida al usar procesos con protección gaseosa en construcción al aire libre: permite además el uso de ventiladores y extracción de humo cerca de la soldadura sin riesgo a producir porosidad u otros defectos.



Es adecuado para usar como un proceso único tanto en el taller como en montaje. Esto simplifica el entrenamiento de soldadores, calificación y supervisión de los mismos. Proporciona una gran penetración en juntas mal preparadas, y buen relleno en juntas demasiado abiertas.





Permite soldar mayores espesores en menor número de pasadas.



Es adaptable a una gran variedad de aplicaciones: existe una gran gama de alambres para la soldadura de gran calidad de aceros al carbono y de baja aleación, desde soldadura estructural a tubería de alta presión.



Debido a la no utilización de boquillas de gas, en aplicaciones semiautomáticas hay más accesibilidad a juntas difíciles.



Se pueden realizar soldaduras de gran penetración, sin reducir calidad incluso en preparaciones de borde inaceptables con otros procesos de soldadura: se minimizan las reparaciones, el resoldar y los rechazos.



En general, se ha demostrado que en todas las fabricaciones donde se deben realizar soldaduras de grandes volúmenes y o longitudes, al aire libre, es el ¿proceso ideal en cuanto a costes mínimos y óptimas productividades?

15. Interpretación de los hilos tubulares Según la normativa AWS se clasifican bajo las siguientes especificaciones:  AWS A5.20-79 para hilos de acero al carbono.  AWS A5.29-80 para hilos de baja aleación.  AWS A5.22-80 para hilos de acero inoxidable.

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16. Gases de protección El objetivo fundamental del gas de protección es proteger el arco y el baño de fusión de la contaminación atmosférica circulante. El nitrógeno, el hidrógeno y el oxígeno que se encuentra en el aire, y que son perjudiciales para la soldadura, hay que desplázalos mediante un chorro de gas que sale por la boquilla, así el arco y el baño de fusión se mantienen en el interior de una atmósfera protegida. El nitrógeno disuelto en el aire es el que presenta mayores dificultades. Es decir, el hierro en estado de fusión es capaz de disolver grandes cantidades de nitrógeno, pero en el enfriamiento la solubilidad disminuye formando nitruros o nitrógeno libre. Estos nitruros hacen que se reduzca notablemente la resilencia provocando generalmente figuraciones o rupturas en la ZAT. El nitrógeno libre puede dar lugar a porosidades. El hidrogeno también tiene un efecto negativo sobre las características del metal depositado. Con el hidrógeno ocurre lo mismo que con el nitrógeno, es decir, si no puede disolver todo el presente cuando se enfría, el gas queda atrapado en el cordón de soldadura creando tensiones internas que pueden dar lugar a rupturas. El oxígeno es un elemento muy activo, que se combina fácilmente con los metales formando óxidos y gases perjudiciales para la soldadura. La oxidación se puede evitar añadiendo desoxidantes (manganeso y silicio) en el metal de aportación. Estos elementos se combinan con el oxígeno y forman una ligera escoria que flota sobre el baño de fusión. Si no se empleasen desoxidantes, el oxígeno se combina con el hierro fundido formando compuestos que pueden quedar ocluidos en el cordón de soldadura, reduciendo las características mecánicas de dicho cordón. Si además, el oxígeno libre, que se combina con el carbono del acero, formando monóxido de carbono (CO) y este no se desprende del baño de fusión durante el enfriamiento, puede provocar porosidades en el cordón de soldadura. En el proceso MAG la atmósfera protectora se consigue rodeando el arco con un chorro de gas, suministrado a través de una boquilla y procedente de una fuente de alimentación externa. En los procedimientos de soldadura por arco con protección gaseosa, el gas protector puede tener una gran influencia sobre las propiedades del metal depositado.

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Para la elección del gas adecuado es necesario valorar los siguientes factores:            

Tipo de proceso y tipo de transferencia. Material. Espesor. Posición. Material de aporte. Propiedades mecánicas. Penetración. Velocidad de soldeo. Calidad. Humos. Aspecto final. Coste.

Si utilizamos gases inertes puros (MIG) éstos serán argón, helio o mezclas de ambos. Son imprescindibles para el soldeo del aluminio, cobre, níquel y titanio. Si se aplica al Acero al Carbono, produce mordeduras, cordones de contorno irregular y no permite transporte por cortocircuito. Argón 16.1 El argón Es un gas inodoro, incoloro e insípido. Se obtiene por la destilación del aire, donde se encuentra en una proporción del 0, 94%. 16.1.1 Propiedades 

Tiene una elevada densidad; aproximadamente de 1,4 veces más pesado que el aire, lo que hace efectivo al formar una cubierta protectora sobre la zona de soldadura.



Posee una baja energía de ionización; lo que facilita el cebado y origina arcos estables y tranquilos, permitiendo un buen control del proceso.



Baja conductividad térmica; dando lugar a una gran concentración en la vena central de arco y por lo tanto gran poder de penetración.

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16.2 Helio Se obtiene a partir del gas natural mediante un proceso de destilación. Este proceso hace que su precio sea elevado. 16.2.1 Propiedades 

Se caracteriza por su baja densidad; muy ligero, pesa unas 20 veces menos que el argón, lo que requiere caudales superiores.



Tiene alta energía de ionización; dificulta el cebado y estabilidad de arco. Por esta misma razón requiere tensiones de arco elevadas.



Elevada conductividad térmica; permite soldaduras a alta velocidad

17. Influencia del arco y cordón de soldadura

Si utilizamos gases activos (MAG) 17.1 CO2, Anhídrido carbónico o dióxido de carbono. Se obtiene por la combustión de sustancias tales como el gas natural, el fuel-oil o carbón de cok. A altas temperaturas se descompone en O2 y CO (monóxido de carbono). El O2 es nocivo para el baño, por lo cual el hilo debe tener una composición determinada (ricos en elementos desoxidantes, como el Si y Mn). El CO es tóxico y en algunos casos el soldador debe tomar precauciones.

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Es el único gas que puede utilizarse individualmente como atmósfera protectora en la soldadura de aceros al carbono. Las ventajas más importantes son:   

Bajo coste. Gran penetración. Alta velocidad de soldeo.

Los inconvenientes son:  

Se producen gran cantidad de salpicaduras. No se puede conseguir transferencia spray, únicamente se puede conseguir globular o cortocircuito.

La principal aplicación de este gas se encuentra en el soldeo de los aceros al carbono. 17.2 Mezcla Argón- CO2. En cuanto a las proporciones de la mezcla, cada autor limita sus contenidos, normalmente no supera el 25% de CO2. Las más utilizadas, suele ser Argón + 8 a 10% de CO2. Con estas proporciones se consigue:   

Menos humos y proyecciones. Mejor aspecto del cordón. Se puede soldar con transferencia por cortocircuito y pulverización.

El único inconveniente de la mezcla es de tipo económico. Aunque en muchos casos resulta más ventajoso, debido a que se evitan pérdidas de tiempo en la limpieza, aumenta la duración de la boquilla, etc. Esta mezcla y proporciones, son adecuadas para el soldeo de los aceros no aleados y débilmente aleados. 17.2.1Mezcla Argón- O2. Las proporciones de esta mezcla varían desde un 1 a 8% de oxígeno. Con proporciones mayores se pueden producir poros en el cordón de soldadura. Una de las proporciones más utilizadas es Ar- 5% O2, con estas se consigue:  Mejor estabilidad del arco.  Aumenta el calor del arco, por tanto aumenta la velocidad de soldeo.  Permite con intensidades más bajas, conseguir transferencia en spray. 45

Es adecuado para soldeo de los aceros al carbono. Cuando las proporciones son de Ar + 1 ó 2% O2, se utiliza en el soldeo de los aceros inoxidables. Esta mezcla se puede considerar como MIG, ya que la adición de hasta el 5% no modifica el carácter inerte. 17.2.2Influencia del arco y cordón de soldadura.

Nota; al comienzo del soldeo MAG se utilizaba el CO2 puro, hoy en día las continuas investigaciones por parte de los fabricantes, las mezclas pueden llegar a ser de 5 gases diferentes, por lo tanto, se recomienda solicitar información de sus aleaciones y sus aplicaciones.

Colores de identificación de los cilindros y acoplamiento de salida.

17.3 Caudal y factores que influyen sobre la protección El reglaje perfecto del caudal dependerá del material a soldar, de la posición de soldeo, del diámetro del hilo, del tipo de junta y de la naturaleza del gas. Normalmente los valores están comprendidos entre 14 y 17 l/minuto

Si el caudal es el correcto, el arco presenta un silbido característico; si por el contrario el caudal es insuficiente, el arco “petardea” y aumentan las proyecciones. 46

Los principales factores que pueden influir sobre el gas de protección son: Turbulencias; si existen turbulencias cerca de la zona de soldadura que puedan causar corrientes de aire, desplazan el gas de protección.

Angulo de pistola; si el ángulo de inclinación es excesivo, el gas no protege debidamente el baño de fusión. el ángulo no debe exceder de 10º a 20º sobre la vertical.

Longitud libre del hilo (DTP); cuando la DTP es muy grande, el aire puede entrar sin problemas dentro del arco.

Obstrucciones; regularmente se debe limpiar la boquilla de las proyecciones, ya que influyen en las turbulencias del flujo de gas. Cuando aplicamos silicona en spray a la tobera, no debemos dirigir el chorro directamente a ella, para no obstruir los canales.

Colocación incorrecto del tubo de o y la boquilla; puede ocurrir que tengan holguras y no queden dispuestos concéntricamente.

18. Procesos especiales 18.1 Arco pulsado y sinérgico Es una variante del arco spray. Este tipo de arco se produce por impulsos a intervalos regularmente espaciados, en lugar de suceder al azar como ocurre en el arco spray.

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Esta transferencia se produce gracias a un equipo de soldadura, combinado con un generador de frecuencias que opere con 50-100 Hz. Es decir, se superponen dos corrientes: 



Una de baja intensidad (constante), que existe en todo momento llamada corriente de fondo, cuyo destino es proporcionar al hilo la energía calorífica necesaria para su fusión. Y otra llamada corriente de pico, que está constituida por una sucesión de pulsaciones de elevada intensidad, provocando la proyección de una gota en cada pulsación.

18.1.1 Ventajas     



Importante reducción de calor con respecto al soldeo por arco largo (arco spray o pulverización axial). La soldadura sinérgico pulsada aumenta la flexibilidad y la productividad. Es utilizada para soldar todo tipo de espesores en todas las posiciones con un único gas de protección y una única medida de alambre. Este proceso reemplaza de forma efectiva y económica la soldadura TIG. Capacidad para soldar metales difíciles de unir con las técnicas convencionales. Utilizando el programa apropiado, puede ser utilizado para soldar prácticamente todas las aleaciones comerciales. Permite el soldeo en espesores, finos reduciendo la penetración y el tamaño del cordón.

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   



Reduce deformaciones y distorsiones. Soldeo en todas posiciones. Salpicaduras prácticamente inexistentes. La eficiencia de deposición es de casi el 100 %, mayor que con la transferencia por cortocircuito. Normalmente se puede utilizar un alambre de diámetro mayor, bajando los costes del metal de aportación. El proceso pulsado sinérgico es muy ventajoso para soldar aluminio. Las soldaduras de aluminio con argón como gas de protección pueden realizarse en todas las posiciones. Permite la utilización de electrodos de mayor diámetro con valores equivalentes de corriente de deposición. Los alambres de mayor diámetro son más baratos y más fáciles de alimentar a través del cable de la pistola de soldar.

La corriente pulsada permite adaptar la aportación de calor a las exigencias de la soldadura, conservando las ventajas del transporte spray. Las mayores desventajas de las fuentes de energía de corriente pulsada son:  

El elevado coste del equipo. Sólo se puede utilizar mezclas con bajo contenido en CO2 (18% máx.).

En algunas fuentes de energía la corriente de fondo, la de pico y la duración del pulso están permanentemente establecidas, sólo se puede cambiar la frecuencia de los pulsos. De forma que, a mayor frecuencia (mayor número de pulsos por segundo) mayor es la intensidad efectiva y la tasa de deposición. 18.2 Equipos sinérgico pulsados La elevada dificultad que conlleva el ajuste de los parámetros de pulsación en este tipo de generadores, ha derivado en que en la actualidad las fuentes de energía para corrientes pulsadas suelen ser de tipo sinérgico. Esto se traduce en que proporcionando al generador de los datos necesarios;  Tipo de gas de protección.  Naturaleza y diámetro del hilo.  Naturaleza del material base. El soldador solo tiene que ajustar la velocidad de salida del hilo, a partir de esto se ajustan automáticamente los parámetros de soldeo idóneos.

Nota; generalmente en este tipo de fuentes de energía, utilizando la función sinérgica, aunque el generador me va proporcionar una tensión de arco adecuada, el control de regulación misma (voltaje), pasa a ser un balance permitiéndome cierta capacidad de aumento o disminución del mojado del baño. 49

19. Soldadura con soportes cerámicos Hoy en día las técnicas han avanzado y se han desarrollado soportes de respaldo que han permitido resolver el problema de la regularidad del cordón de reverso, realizar soldaduras en caras de difícil o llevar a cabo soldaduras en techo en las cuales no es posible dar el volteo a la pieza. Estos permiten:  Alta calidad y fiabilidad  Mejoran la eficacia del trabajador y reduce los costes. Los soportes cerámicos (baking) se comercializan:  Con distintas secciones que sirven de molde y dan distintos aspectos de acabado



Con diferentes sistemas de fijado a la chapa. Uno de los más empleados son los “autoadhesivos con papel de aluminio”. Son de fácil colocación, ya que el poder adhesivo (fuerza de adherencia) permite una toma de o inmediata bajo presión anual. Se comercializan en tiras de 500 mm. De largo en pequeñas piezas de 15 a 20 mm que se adaptan bien a curvas y formas suaves.

20. Seguridad en soldadura al arco Cuando se realiza una soldadura al arco durante la cual ciertas partes conductoras de energía eléctrica están al descubierto, el operador tiene que observar con especial cuidado las reglas de seguridad, a fin de contar con la máxima protección personal y también proteger a las otras personas que trabajan a su alrededor.

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En la mayor parte de los casos, la seguridad es una cuestión de sentido común. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas: 20.1 Protección personal Siempre utilice todo el equipo de protección necesario para el tipo de soldadura a realizar. El equipo consiste en: 







 

Máscara de soldar, proteja los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas. Guantes de cuero, tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas. Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas del arco. Polainas y casaca de cuero, cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y sobre cabeza, deben usarse estos aditamentos, para evitar las severas quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido. Zapatos de seguridad, que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras. Gorro, protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones.

Importante: Evite tener en los bolsillos todo material inflamable como fósforos, encendedores o papel celofán. No use ropa de material sintético, use ropa de algodón.

20.2 Protección de la vista La protección de la vista es un asunto tan importante que merece consideración aparte. El arco eléctrico que se utiliza como fuente calórica y cuya temperatura alcanza sobre los 4.000° C, desprende radiaciones visibles y no visibles. Dentro de estas últimas, tenemos aquellas de efecto más nocivo como son los rayos ultravioletas e infrarrojos. El tipo de quemadura que el arco produce en los ojos no es permanente, aunque sí es extremadamente dolorosa. 51

Su efecto es como “tener arena caliente en los ojos”. Para evitarla, debe utilizarse un lente protector (vidrio inactínico) que ajuste bien y, delante de éste, para su protección, siempre hay que mantener una cubierta de vidrio transparente, la que debe ser sustituida inmediatamente en caso de deteriorarse. A fin de asegurar una completa protección, el lente protector debe poseer la densidad adecuada al proceso e intensidad de corriente utilizada. La siguiente tabla le ayudará a seleccionar el lente adecuado: 20.3 Influencia de los rayos sobre el ojo humano

20.4 Escala de lentes a usar (en grados), de acuerdo al proceso de soldadura y torchado (arco-aire)

Nota: las áreas en azul corresponden a los rangos en donde la operación de soldadura no es normalmente usada.

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20.5 Seguridad al usar una máquina soldadora Antes de usar la máquina de soldar al arco debe guardarse ciertas precauciones, conocer su operación y manejo, como también los rios y herramientas adecuadas. Para ejecutar el trabajo con facilidad y seguridad, debe observarse ciertas reglas muy simples: 20.6 Maquina soldadora (Fuente de Poder) 20.6.1 Circuitos con Corriente En la mayoría de los talleres el voltaje usado es 220 ó 380 volts. El operador debe tener en cuenta el hecho que estos son voltajes altos, capaces de inferir graves lesiones. Por ello es muy importante que ningún trabajo se haga en los cables, interruptores, controles, etc., antes de haber comprobado que la máquina ha sido desconectada de la energía, abriendo el interruptor para desenergizar el circuito. Cualquier inspección en la máquina debe ser hecha cuando el circuito ha sido desenergizado. 20.6.2 Línea a Tierra Todo circuito eléctrico debe tener una línea a tierra para evitar que la posible formación de corrientes parásitas produzca un choque eléctrico al operador, cuando éste, por ejemplo, llegue a poner una mano en la carcasa de la máquina. Nunca opere una máquina que no tenga su línea a tierra. 20.6.3 Cambio de Polaridad El cambio de polaridad se realiza para cambiar el polo del electrodo de positivo (polaridad invertida) a negativo (polaridad directa). No cambie el selector de polaridad si la máquina está operando, ya que al hacerlo

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saltará el arco eléctrico en los os del interruptor, destruyéndolos. Si su máquina soldadora no tiene selector de polaridad, cambie los terminales cuidando que ésta no esté energizada. 20.6.4 Cambio del Rango de Amperaje En las máquinas que tienen 2 o más escalas de amperaje no es recomendable efectuar cambios de rango cuando se está soldando, esto puede producir daños en las tarjetas de control, u otros componentes tales como tiristores, diodos, transistores, etc. En máquinas tipo clavijeros no se debe cambiar el amperaje cuando el equipo está soldando ya que se producen serios daños en los os eléctricos, causados por la aparición de un arco eléctrico al interrumpir la corriente. En máquinas tipo Shunt móvil, no es aconsejable regular el amperaje soldando, puesto que se puede dañar el mecanismo que mueve el Shunt. 20.6.5 Circuito de Soldadura Cuando no está en uso el porta electrodo, nunca debe ser dejado encima de la mesa o en o con cualquier otro objeto que tenga una línea directa a la superficie donde se suelda. El peligro en este caso es que el porta electrodo, en o con el circuito a tierra, provoque en el transformador del equipo un corto circuito. La soldadura no es una operación riesgosa si se respetan las medidas preventivas adecuadas. Esto requiere un conocimiento de las posibilidades de daño que pueden ocurrir en las operaciones de soldar y una precaución habitual de seguridad por el operador. 21. Condiciones ambientales 21.1 Riesgos de Incendio Nunca se debe soldar en la proximidad de líquidos inflamables, gases, vapores, metales en polvo o polvos combustibles. Cuando el área de soldadura contiene gases, vapores o polvos, es necesario mantener perfectamente aireado y ventilado el lugar mientras se suelda. 54

Nunca soldar en la vecindad de materiales inflamables o de combustibles no protegidos. 21.2 Ventilación Soldar en áreas confinadas sin ventilación adecuada puede considerarse una operación arriesgada, porque al consumirse el oxígeno disponible, a la par con el calor de la soldadura y el humo restante, el operador queda expuesto a severas molestias y enfermedades. 21.3 Humedad La humedad entre el cuerpo y algo electrificado forma una línea a tierra que puede conducir corriente al cuerpo del operador y producir un choque eléctrico. El operador nunca debe estar sobre una poza o sobre suelo húmedo cuando suelda, como tampoco trabajar en un lugar húmedo. Deberá conservar sus manos, vestimenta y lugar de trabajo continuamente secos.

22. Seguridad en soldadura de estanques Soldar recipientes que hayan contenido materiales inflamables o combustibles es una operación de soldadura extremadamente peligrosa. A continuación se detallan recomendaciones que deben ser observadas en este tipo de trabajo: 22.1 Preparar el estanque para su lavado La limpieza de recipientes que hayan contenido combustibles debe ser efectuada sólo por personal experimentado y bajo directa supervisión. No debe emplearse hidrocarburos clorados (tales como tricloroetileno y tetracloruro de carbono), debido a que se descomponen por calor o radiación de la soldadura, para formar fosfógeno, gas altamente venenoso. 22.2 Métodos de lavado La elección del método de limpieza depende generalmente de la sustancia contenida. Existen tres métodos: agua, solución química caliente y vapor. 22.3 Preparar el estanque para la operación de soldadura Al respecto existen dos tratamientos: 55

 

Agua Gas CO2-N2

El proceso consiste en llenar el estanque a soldar con alguno de éstos fluidos, de tal forma que los gases inflamables sean desplazados desde el interior.

23. Movimiento de la antorcha Varios movimientos de antorchas se utilizan en la soldadura MAG y MIG. Tratamos de usar más con metales delgados de 2 mm y en movimiento de zigzag. Permanece un poco de soldadura en el borde de cada lámina, luego sale de allí antes de que la lámina tenga la oportunidad de soplar. La próxima vez que el arco se acerque a la lámina, es un poco más espeso y menor. Esto tiende a resultar en un plano horizontal, como una soldadura nítida. Otros movimientos de soplete incluyen el zigzag sin curvas (útil para metales más espesos) y soldar en una línea recta sin ir de lado a lado del todo (en realidad ese es el más útil para todo espesor de metal, pero toma un poco de práctica para asegurar que el calor se distribuye de manera pareja en ambos lados del metal). 23.1 Posición de la punta Intentamos colocar el ángulo del soplete a 20 grados desde el lado vertical, con ángulos hacia adelante. La punta de o debe estar alrededor de 6mm a 10mm del metal que se vaya a soldar, por lo que cortar el alambre alrededor de 10 mm de largo y sostener el soplete para que la antorcha toque el alambre y el metal se quede en buena posición para el soldador MIG.

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23.2 Soldadura de puntos El calor en la soldadura distorsiona el metal. Si empezó a soldar con dos piezas de metal perfectamente alineadas, entonces después de una pulgada de soldar una de las láminas se habrá movido y usted habrá finalizado intentando soldar a lo largo de la brecha. Las soldaduras por puntos se quedan unidas por las dos láminas para prevenir su movimiento. Cuando se suelda una parte, no empiece a soldar por puntos, ya que se puede quebrar. Empiece entre los puntos, mantenga la soldadura sobre los mismos y luego termine lo más antes posible. 23.3 Soldadura por puntos Esta es una soldadura que se hizo. Parece nítida pero no está bien. Se utilizó la configuración errónea. Es una buena práctica anotar cuáles configuraciones de energía y velocidad de cable de alimentación son buenas para cada espesor de lámina. La penetración es siempre mala cuando se empieza la soldadura y en este caso la soldadura inició antes de que se iniciara la soldadura por puntos. El punto aumentó el espesor del metal y redujo la penetración. La soldadura entre los puntos tiene buena penetración. Se ha utilizado un esmeril para remover el exceso de metal en los puntos. Siempre se hubiera tenido buena penetración. 23.4 Cordón en posición plana.   

 

Coloque el metal base en la mesa de trabajo en posición plana. Aplique crema a la boquilla (anti salpicaduras) del soplete. Mantenga el ángulo de trabajo del soplete de soldar de 90° y el ángulo de avance de 70~80° y tome una posición para soldar. Genere arco empujando el interruptor del soplete y mantenga la longitud de proyección del cable de 10~15[mm]. Libere el interruptor del soplete y suelde con corriente. (Cuando se ajuste el interruptor del cráter, póngalo a (yes: 1 vez).

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  

Mueva el soplete con el método hacia adelante y atrás y construya un cordón lineal y ancho. En tejido ancho de cordón, permanezca por un momento en ambos extremos y haga el cordón plano. Con el fin de crear cordón, cuya altura y ancho son parejos, sin corte por debajo, observe el baño de fusión y construya cordón.

23.4.1 Características del método hacia adelante  

 

Debido a que se puede ver la línea de soldar claramente, se puede tejer con precisión. Debido a que el extremo del cable empuja el baño de fusión, el metal depositado está apto para estar adelante del arco, por lo que la deposición no es profunda. (Se aplica con frecuencia a una placa delgada de soldar). Baja, se crea cordón parejo. Relativamente se genera una cantidad grande de salpicadura y se almacena en la dirección de movimiento.

23.4.2 Características de método hacia atrás  



Debido a que la línea de soldar está escondida por la boquilla, es difícil tejer. Debido a que va hacia adelante por el precalentamiento total del metal base, es suficiente la penetración. (Se aplica con frecuencia al tubo de soldar espeso). El cordón es un poco alto y angosto.

23.5 Cordón en posición vertical ascendente 

 

Fije el metal base en una plantilla en la manera que la línea de soldar y metal base son verticales y ajuste a una altura conveniente. Ajuste interruptor de control de soldadura a (corriente inicial). Aplique crema a la boquilla (anti salpicadura) del soplete.

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   







Mantenga el ángulo de trabajo del soplete de soldar de 75~85° y ángulo de avance de reversa de 75~85° y tome una posición de soldar. Genere arco empujando el interruptor del soplete en el fondo del área de soldar y completar el arco. Libere el interruptor del soplete y suelde de arriba hacia abajo con la corriente de soldar. Teja en forma de abanico o en zigzag, manteniendo el ancho del tejido de 10~12[mm], permanezca en ambos lados del cordón alrededor de 0.5~1 segundos y mueva rápidamente en el centro. Con el fin de crear el cordón, cuya altura y ancho son parejos, sin cortes por debajo ni traslape, observe baño de fusión y construya cordón. Si se desconecta el arco, hale el interruptor del soplete de nuevo y rellene el metal depositado, previniendo la fusión del área de cráter con una corriente de cráter. Si existe preocupación debajo de corte y fusión, ajuste la cantidad de calor girando el interruptor del soplete.

23.6 Cordón en una posición vertical descendente 







Fije el metal base en una plantilla en la manera que la línea de solar y el metal base estén verticales y ajuste a una altura conveniente. Mantenga el ángulo de trabajo del soplete de soldar de 90° y ángulo de avance de 65~75° y tome una posición para soldar. Genere arco empujando el interruptor del soplete, manteniendo la longitud de arco apropiada y mover de arriba hacia abajo con corriente de soldar, liberando el interruptor del soplete. Mantenga el ancho del tejido un poco más angosto que en la posición hacia arriba y teja un poco rápido, hasta el punto que el metal de fundición no esté adelante del arco.

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EJERCICIO DE AUTOEVALUACIÓN Completa los párrafos siguientes, relee los epígrafes anteriores En la soldadura por arco eléctrico con electrodo hilo fusible bajo protección de gas protector, si el gas utilizado es……………….se denominará……………, si se utiliza gas……………….al proceso se le denominará ………………..

En el………………., el material de aporte lo proporciona una bobina de……………….que funde gracias al calor generado por el……………….. Posteriormente pasa al baño de fusión que una vez solidificado forma el cordón de………………..

El modo de……………….. En arco corto se produce cuando la velocidad de alimentación del hilo supera a la……………….. de fusión. En este caso la punta del hilo toca el metal base y produce un……………….., en el cual el arco se extingue. En el momento de……………….. se produce una gran elevación de intensidad que origina el aumento de la temperatura del hilo y llevándolo a un estado plástico.

La transferencia……………….. se caracteriza por la formación de una gota relativamente grande de metal fundido en el extremo del………………... Esta gota se va formando y creciendo hasta alcanzar un diámetro dos o tres veces mayor que el del……………….. antes de desprenderse. La intensidad de……………….. depende de esta velocidad. Por lo que podemos asegurar que existe una sincronización entre la………………..de hilo y la………………... La………………... de soldadura está determinada por la………………... de la velocidad de alimentación del………………...y la extensión del………………... o “stick-out”. Las fuentes de ………………... necesarias para este proceso serán ………………...capaces de generar elevadas intensidades de ………………... (hasta 500 A). En la mayoría de las aplicaciones se utilizará ………………... inversa, es decir, el electrodo se conectará al polo ………………..., aunque en algunas ocasiones se podrá llegar a conectar al ………………... cuando se necesite una mínima penetración. 60

GLOSARIO

Arco pulsado: Es una variante del arco spray. Este tipo de arco se produce por impulsos a intervalos regularmente espaciados, en lugar de suceder al azar como ocurre en el arco spray.

MIG-MAG: soldadura de hilo con gas inerte y MAG soldadura de hilo con gas activo. Proceso de soldadura en el que el arco eléctrico se crea entre la pieza a soldar y el hilo.

Hilo (MIG-MAG): material de aportación para la soldadura con hilo continuo con la protección de un gas (inerte o activo), que normalmente tiene la misma composición que el material base. Los diámetros de hilo más comunes son 0,6mm; 0,8mm; 1,0mm; 1,2mm y 1,6mm.

Desoxidantes: Sustancias que se usan para remover oxígeno de un material. El fundente contiene desoxidantes.

Gas de protección (MIG-MAG): Sirve de protección del cordón de soldadura. En el proceso TIG se usa gas argón puro (mayoritariamente) o helio.

Inductancia: Método de control del arco. El control se basa en la velocidad en la que la intensidad crece hasta alcanzar la máxima seleccionada

Pines de corriente de mando: Pequeños conectores que garantizan el funcionamiento del gatillo.

Reactancia: Permite regular/modificar la pendiente de la curva característica.

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BIBLIOGRAFÍA

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Manual del soldador Germán Hernández Riesco edición 2007. Manual de soldadura EXSA – OERLIKON edición 1995.

Manual de soldadura, proceso TIG / GTAW, VENETOOL.

Manual de sistemas y materiales de soldadura INDURA.

Manual de aceros inoxidables para soldadores, INDURA.

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Soldadura de los aceros inoxidables, ACERIND S.C.

Soldeo de aluminio y sus aleaciones LINCOLN ELECTRIC, Departamento de Formación, Lincoln-KD, S.A.

Soldadura de aluminio con gases de protección, Tecnología de procesos y selección de gases, MESSER Ibérica de Gases, S.A.

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