capítulo 7.- proceso de soldadura gtaw

7/25/2019 Captulo 7.- Proceso de Soldadura Gtaw

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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA - FACULTAD DE INGENIERAEscuela de Ingeniera Metalrgica y Ciencia de los MaterialesDepartamento de Metalurgia Fsica - Soldadura

Resumen elaborado por: Profa. Ysis E. Plaza R.

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CCAAPPTTUULLOO77..SSOOLLDDAADDUURRAAPPOORRAARRCCOOEELLCCTTRRIICCOOCCOONNEELLEECCTTRROODDOODDEETTUUNNGGSSTTEENNOO

YYPPRROOTTEECCCCIINNGGAASSEEOOSSAA((GGTTAAWW))

77..11..DDEEFFIINNIICCIINN Proceso de soldadura por fusin

Emplea un arco entre un electrodo de tungsteno no consumible y el depsito fundido. Proteccin gaseosa proporcionada externamente. Sin aplicacin de presin. Con o sin material de aporte

77..22..EEQQUUIIPPOO Fuente de energa Antorcha de soldadura Cables

Sistema de proteccin gaseosa Electrodo de tungsteno

77..22..11..FFUUEENNTTEEDDEEEENNEERRGGAA Curva caracterstica CC o CC/CV. Corriente AC y/o DCDP (Materiales).77..22..11..11..CCoorrrrii!!""##PPoo$$%%rrii&&%%&&II!!""!!''ii&&%%&&


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77..22..11..22..AA$$""%%FFrr!!ii%% Inicio por HF:

Mtodo de inicio de arco. Onda comprimida de AC El arco salta. Soldadura AC o DC.

HF continua: Estabilizacin del arco con AC. Inversores HF continua automtica (AC). Fuente CC de solo AC.

77..22..11..**..CCoo!!""rroo$$rr++oo""oo&&%%++,,rr%%-- Aumenta o disminuye el amperaje Control preciso del aporte de calor.

Tipos: - Pedal Mtodo usual.- Antorcha Sitios de difcil acceso.77..22..11....II!!iiiioo,,oorr$$//%%!!""%%++ii!!""oo&&$$%%rroo((LLii00""AArr))

77..22..11....TTii++,,oo&&,,rr33,,oo''""00$$--oo&&44%%'' PreflujoAtmsfera de gas de proteccin nicamente. PostflujoEvita la contaminacin de electrodo y depsito. Tiempo de postflujo:Depende del dimetro del electrodo Un segundo por cada 0.01 de dimetro.77..22..11..55..PP$$''oo

La corriente directa (DC) oscila entre dos valores: Elevado (Pico):Se forma el depsito fundido, se puede adicionar metal de aporte. Bajo (Fondo):El metal solidifica parcialmente.

Tc, Ib, Ip son ajustables. Aplicaciones Control del aporte de calor (lminas delgadas, fuera de posicin, control microestructural, disminucin

de la distorsin).77..22..11..77..CCoo!!""rroo$$&&,,!!&&ii!!""66SS!!ii%%&&oorr Control gradual del amperaje al comienzo/final de la soldadura. Pendiente positiva:Inicio suave del arco (evita salpicaduras o contaminacin de la soldadura con W). Pendiente negativa: Llenado de crter con el amperaje ms bajo posible (evita fluidez excesiva del depsito). Secuenciador:Programacin de tiempos de pendiente, pre y postflujo, amperaje (GTAW automatizado).


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77..22..11....88%%$$%%!!AACC Onda AC balanceada Amperaje (+) = Amperaje (). Control balance de onda = Amperaje (+) Amperaje (-). EN- Polaridad Directa: Concentracin de calor en el metal base. Mayor penetracin. EP+ Polaridad Reversa: Concentracin de calor en el electrodo. Mayor accin de limpieza (Al, Mg).

77..22..22..AANNTTOORRCC99AADDEESSOOLLDDAADDUURRAA

CC%%::$$''33++%%!!44rr%%'' Transportan la corriente, el gas de proteccin y el agua de refrigeracin hasta la antorcha.

o Agua: Bomba y contenedor en sistema

cerrado para circular elrefrigerante a travs de laantorcha.

Corriente > 200 A.

o Aire:Aire ambiental.Corriente < 200 ACortos perodos.Espesores delgados.

TToo::rr%%

Material cermico. Dirige el flujo del gas de proteccin hacia el depsito. Dimetro interno 4 a 6 veces el dimetro del electrodo. Laminador de flujo:Optimiza la proteccin gaseosa (uniforme y resistente a corrientes de aire en el rea).


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PPoorr""%%$$""rroo&&oo Tubo delgado con ranuras longitudinales que hacen presin sobre el electrodo cuando se aprieta la tapa.

DDii00''oorr Dirige y controla el flujo gas de proteccin proveniente de la manguera hacia la tobera a travs de unos orificios.

TT%%,,%% Asla el extremo posterior del electrodo. Se enrosca en el cuerpo de la antorcha asegurando el electrodo. Pueden ser cortas o largas.

77..22..**EELLEECCTTRROODDOONNOOCCOONNSSUU;;II88LLEE Establece y mantiene el arco exclusivamente. W Elevadas temp. de fusin y emisividad trmica. DCRP Fusin del electrodo. Dimetros: 1, 1.6, 2.5, 3.25 mm. CC$$%%''ii00ii%%ii E:Electrodo. W:Smbolo qumico del tungsteno. Letras y nmeros siguientes:Tipo de

aleacin.

AWS COLOR ALEACIN CARACTERSTICAS

EWTh-2/EWTh-1

Rojo/Amarillo

2% Torio/1% Torio

DCDP. Elevados amperajes. Mantiene la forma y es duradero Fcil inicio y arco estable Contaminacin mnima del metal Radioactivo

EWZr Marrn Circonio

AC (Al, Mg) Elevados amperajes Mantiene la forma Fcil inicio y arco estable Contaminacin mnima del metal

EWP Verde TungstenoPuro

AC (Al, Mg) Amperajes inferiores al EWZr Mantiene la forma (Bajos A) Arco estable Puede contaminar el metal (Altos A)

CCoo!!00ii44rr%%ii


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DimetroDimetroInterno

de tobera

Intervalo de Intensidad de corriente (A)DC AC

DCEN 70%Penetracin

(50/50) Ondabalanceada

Ce, Th,La Puro

Ce, Th,La Puro

Ce, Th,La

0.040 #5 (3/8) 15-80 20-60 15-80 10-30 20-600.060 (1/16) #5 (3/8) 70-150 50-100 70-150 30-80 60-1200.093 (3/32) #8 (1/2) 150-250 100-160 140-235 60-130 100-1800.125 (1/8) #8 (1/2) 250-400 150-200 225-325 100-180 160-250

Gas de proteccin: Argn

77..22....SSIISSTTEE;;AADDEEPPRROOTTEECCCCIINNGGAASSEEOOSSAA Cilindros, mangueras. Regulador, Flujmetro.

Proporcionan presin y flujo constante de gas durante la soldadura.

77..**..;;AATTEERRIIAALLEESS

77..**..11..;;AATTEERRIIAALLEESS88AASSEE Aceros al carbono y de baja aleacin Aceros inoxidables y resistentes a alta temperatura Fundiciones de hierro Aleaciones de aluminio Aleaciones de cobre Aleaciones de nquel Aleaciones de magnesio Berilio Metales refractarios: tungsteno, molibdeno, tntalo, niobio y cromo Metales reactivos: aleaciones de titanio, aleaciones de circonio y hafnio.

77..**..22..;;EETTAALLEESSDDEEAAPPOORRTTEE Aplicaciones Espesores > 3 mm. Composicin qumica similar al material base No hay medios para proporcionar aleantes al depsito. Presentacin: Varillas de 900 mm de longitud y dimetros de: 1.1, 1.6, 2, 2.4, 3.2, 4 y 4.8 mm. Contaminacin de aporte (humedad, polvo, suciedad) Discontinuidades (Mantenerlos el paquete sellado). Mantener el extremo de la varilla dentro del cono de gas de proteccin Evitar contaminacin.

AWS TTULOA5.7 Spec. for copper and copper alloy bare welding rods and electrodesA5.9 Spec. for bare stainless steel welding electrodes and rodsA5.10 Spec. for bare aluminum and aluminum alloy welding electrodes and rodsA5.14 Spec. for nickel and nickel alloy bare welding electrodes and rodsA5.15 Spec. for welding electrodes and rods for cast ironA5.16 Spec. for titanium and titanium alloy welding electrodes and rodsA5.18 Spec. for carbon steel filler metals for gas shielded arc weldingA5.19 Spec. for magnesium alloy welding electrodes and rodsA5.24 Specification for zirconium and zirconium alloy welding electrodes and rodsA5.28 Spec. for low alloy steel filler metals for gas shielded arc welding


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77..**..**..GGAASSEESSDDEEPPRROOTTEECCCCIINN AWS A5.32 Specification for Welding Shielding Gases. FF!!ii Desplazan el aire evitando el contacto con el metal de soldadura fundido. Aire + Metal fundido xidos, nitruros (Baja ductilidad, escorias, poros).

GG%%''''33++>>$$%%''++,,$$%%&&oo''!!GGTTAAWW==Argn, Helio, Mezclas Ar+ He, Mezclas Ar + H2.

PPrroo,,ii&&%%&&''&&$$oo''44%%'''' Energa de ionizacin y disociacin

Alta temperatura Energa Disociacin, Ionizacin. Gas ionizado o disociado + Pieza Recombinacin + Liberacin de energa en la pieza. A mayor energa Inicio y estabilizacin de arco + difcil, mayor energa aportada. Ej: Energa de ionizacin He > Energa de ionizacin Ar

Densidad () A mayor Menor flujo. Ej: He < Ar < CO2

Conductividad trmica (k) Conductividad trmica: Facilidad para transmitir calor. A mayor k Distribucin de temperaturas + homognea, cordones + anchos y penetracin + uniforme. Ej: kAr < kHe

DD''rrii,,iiEnergade

Ionizacin

Menor. Inicio y estabilizacin de arco fcil. Bajo aporte trmico. Poca penetracin. Espesores delgados. Soldadura con AC.

Mayor. Inicio y estabilizacin de arco ms difcil. Elevado aporte trmico. Alta penetracin. Espesores gruesos. Soldadura automatizada.

Densidad Elevada. Bajo flujo. Menor costo.

Baja. Elevado flujo. Mayor costo.

ConductividadTrmica

Menor. Concentracin de calor en la zona central. Perfil estrecho.

Mayor. Distribucin de calor uniforme. Perfil ancho.

Mezclas Ar + Helio: Argn + Helio Arco estable y buena penetracin. Son ms costosas. Aplicaciones: Al espesores > 9 mm, elevada velocidad de soldadura.

Mezclas Ar + H2Aplicaciones especializadas. Permite aumentar la velocidad de soldadura. Soldadura de aceros inoxidables, aleaciones nquel-cobre y aleaciones base nquel. Soldadura automatizada de tuberas delgadas de acero inoxidable.

77....PPRROOCCEEDDII;;IIEENNTTOODDEESSOOLLDDAADDUURRAA Segn AWS D1.3-98: Cdigo de Soldadura Estructural Lminas de acero:

Variables esenciales SMAW GTAWTipo de electrodo X -Tipo de electrodo de tungsteno - XDimetro del electrodo X XEmpleo de material de aporte - XIntensidad de la corriente X XTipo de corriente, polaridad X XEspesor del material X XApertura de raz X XPosicin X XProgresin X XTipo y flujo de gas de proteccin - X


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Soldadura GTAW de lminas de aluminio(Junta: tope, electrodo: EWP o EWZr, gas: Ar).

Espesor(pulg)

Posicin Junta I (A) Electrodo (pulg)

Flujode gas(cfh)

Aporte(pulg)

# dePases

1/8 F Ranuracuadrada125-160 3/32 20 1/8 1H, V 115-150 20

O 115-150 25

F

V simple, 60225-275

5/3230

3/16 2H, V 200-240 30O V simple, 100 210-260 35

1/2F

V simple, 60375-450 35

1/43

H, V 250-3203/16

35 3O V simple, 100 275-340 40 4

1 F V simple, 60 500-600 5/16-3/8 35-45 -3/8 8-10

77....CCAALLIIDDAADDDDEELLAASSOOLLDDAADDUURRAA

77....11..PPOORROOSSIIDDAADD

CAUSAS CORRECCIN

Gases contaminantes (H2, N2, aire, vapor de agua). Purgar las lneas de gas de proteccin. Usar Ar de pureza 99,99 %.

Mangueras o conexiones de gas defectuosas Verificar la presencia de fugas para sustitucin o ajuste. Humedad o pelculas de grasa sobre el material base Secado o limpieza qumica del metal base

77....22..IINNCCLLUUSSIIOONNEESSDDEETTUUNNGGSSTTEENNOO

CAUSAS CORRECCIN

Inicio de arco por raspado Emplear HF. Lmina de Cu para inicio

Fusin y aleacin del electrodo con el metal base Disminuir el amperaje. Emplear electrodos toriados o zirconiados

Contacto del electrodo con el depsito fundido Mejorar la tcnica de soldadura

77..55..??EENNTTAA@@AASSYYLLII;;IITTAACCIIOONNEESS

77..55..11..??EENNTTAA@@AASS Soldaduras de excelente calidad (sin discontinuidades) Uniones bajo condiciones de servicio exigentes (petrleo,

qumica, petroqumica, alimentacin, generacin de energa, nuclear, aeroespacial). Arco estable y concentrado (sin salpicaduras o escoria). Puede usarse con metal de aporte o sin l. Equipo relativamente econmico. Unin de todas las aleaciones (Al, Mg), aleaciones altamente reactivas (Ti, Zr). Excelente control de penetracin en el pase de raz. Soldadura econmica a alta velocidad (espesores < 3 mm). Control independiente de la fuente de calor y adicin de metal de aporte.


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77..55..22..LLII;;IITTAACCIIOONNEESS Requiere elevada destreza, habilidad y coordinacin para soldar. Dificultad de proteccin adecuada en lugares donde hay corrientes de aire. Baja tasa de deposicinEspesores > 8-10 mm. Para espesores > 8-10 mm Slo se utiliza para efectuar pase de raz y se emplea otro proceso de mayor

productividad para las pasadas de relleno.

capítulo 7.- proceso de soldadura gtaw

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