CURSO MANTENIIENTO ELTROMECANICA INDUSTRIAL

TECNICOS APRENDISES: Wilson Reinaldo Garca Lancheros. Pedro Orlando Roa Lancheros. Francisco Antonio Daz Snchez. Jos Ricardo Rueda Peralta. Daniel Ferney Casanova Moreno.

PRESENTADO A:

CENTRO INDUSTRIAL DE MANTENIMIENTO Y MANOFACTURA REGIONAL BOYACA 24 DE AGOSTO DE 2011

Preparador por gestin SENA: Ing. Mecnico. JUAN HARVEY FUENTES CORRAL. Cel. 3142968457

PROSEDIMIENTO DE SOLDADURA TIG - GTAW

Soldadura TIG / GTAWLa soldadura TIG, es un proceso en el que se utiliza un electrodo de tungsteno, no consumible. El electrodo, el arco y el rea que rodea al bao de fusin, estn protegidos de la atmsfera por un gas inerte. Si es necesario aportar material de relleno, debe de hacerse desde un lado del bao de fusin. La soldadura TIG, proporciona unas soldaduras excepcionalmente limpias y de gran calidad, debido a que no produce escoria. De este modo, se elimina la posibilidad de inclusiones en el metal depositado y no necesita limpieza final. La soldadura TIG puede ser utilizada para soldar casi todo tipo de metales y puede hacerse tanto de forma manual como automtica. La soldadura TIG, se utiliza principalmente para soldar aluminio, y aceros inoxidables, donde lo ms importante es una buena calidad de soldadura. Principalmente, es utilizada en unin de juntas de alta calidad en centrales nucleares, qumicas, construccin aeronutica e industrias de alimentacin. La GTAW usa un electrodo no consumible de Tungsteno Para crear un arco y transferir calor al metal base que Se est soldando. Al mismo tiempo, un gas inerte1, generalmente Argn o una mezcla de Argn/Helio, protege El charco de soldadura de la atmsfera y contra la Contaminacin. 28

PROCESOS

1. DESCRIPCIN DE LA SOLDADURA TIG y GTAW La soldadura TIG (Tungsteno Inerte Gas), tambin denominada soldadura por heliarco o GTAW (Gas Tungsteno Arco Welding), es tambin conocida como soldadura Heliarc; es un proceso en el que se utiliza un electrodo de tungsteno (no consumible), el cual genera calor al establecer un arco elctrico entre el electrodo y el metal base o pieza a soldar. Como en este proceso el electrodo no aporta material, se deben usar varillas o alambres como material de aporte; usando la misma tcnica que en la soldadura oxiacetilnica. El electrodo, el arco y el rea que rodea al bao de fusin, estn protegidos por una atmsfera de gas inerte, lo cual evita la formacin de escoria o el uso de fundentes o Flux protectores.

PROCEDIMIENTO GTAW PROCEDIMIENTO TIG

Este procedimiento se lleva a cabo con el mismo equipo, solamente que GTAW usa relleno de aporte, mientras que TIG usa su arco para fundir los metales a soldar.

2. DESCRIPCIN DE LA SOLDADURA TIG La soldadura TIG, proporciona una soldadura excepcionalmente limpia y de gran calidad, ya que no produce escoria. De este modo, se elimina la posibilidad de inclusiones en el metal depositado y no necesita limpieza final. La soldadura TIG puede ser utilizada para soldar casi todo tipo de metales, pero se utiliza ms para soldar aluminio, y aceros inoxidables, donde lo ms importante es una buena calidad de soldadura. Principalmente, es utilizada en la unin de juntas de alta calidad en centrales nucleares, qumicas, construccin aeronutica e industrias de alimentacin

ACERO LAMINADO

ALUMINIO

ACERO INOXIDABLE

La TIG puede usarse para soldar ms materiales que cualquier otro proceso, Incluso metales exticos o aleaciones pesadas. Entre ellos el acero inoxidable, aluminio, cromo, molibdeno, nquel y titanio; por supuesto, tambin se puede soldar los tradicionales aceros al carbn. sta tambin funciona muy bien para materiales delgados, incuso aqullos con espesores en milmetros.

VENTAJAS DEL PROCESO TIGo La superficie soldada queda limpia, sin escoria, ni residuos de fundentes. o Permite soldar con mayor facilidad, espesores delgados. o El arco es visible y se puede soldar en cualquier posicin. o Hay menos posibilidad de grietas por la accin del hidrogeno en aceros susceptibles a ellas. o Se pueden soldar metales no ferrosos, sin necesidad de fundentes. o Hay una mejor proteccin de la zona de soldadura por la accin del gas. o El cordn presenta buen acabado. o El calor del arco es ms concentrado, por lo cual hay menos distorsin y mayor facilidad de la soldadura en los metales con alta conductividad trmica. o El proceso por s mismo, no produce humos ni vapores dainos para la salud. o No produce chispas ni salpicaduras. o Se pueden hacer uniones por fusin, sin material de aporte.

DESVENTAJAS DEL PROCESO TIGo o o o Alto costo del equipo. Distancia limitada entre el equipo y el material del trabajo. Dificultades para trabajar al aire libre. Enfriamiento ms rpido en comparacin con otros mtodos de soldadura. o Limitacin en lugares de difcil acceso para la pistola.

3. EQUIPO BSICO TIG o Mquina para soldar o fuente de energa (Equipo para soldadura por arco). o Pistola (refrigerada por aire o por agua) con cables y mangueras. o Cilindro de gas protector. ARGON o HELIO o Regulador de gases. o Abastecimiento de agua para sopletes con refrigeracin por agua. o Electrodos de tungsteno. FUENTE DE ENERGIA ANTORCHA o PISTOLA

GAS PROTECTOR ARGON, HELIO ELCTRODOS DE TUNGSTENO

T REGULADOR DE PRESON

4. MQUINA PARA SOLDAR TIG La fuente de energa o equipo de soldadura por arco empleado para la soldadura TIG puede ser de corriente directa o alterna. El tipo de corriente utilizada en GTAW depende del tipo de material a soldar, normalmente la CA se emplea para soldar aluminio o magnesio y la CC se emplea para los materiales ferrosos. Los equipos para soldar con GTAW poseen caractersticas particulares, pero admiten ser utilizados para soldar por el mtodo SMAW. Los equipos para soldadura GTAW poseen: o Una unidad generadora de alta frecuencia, la cual hace que se forme el arco entre el electrodo y el material base. Gracias a este sistema no es necesario el contacto del electrodo con el metal base. o El equipo posee un sistema de electrovlvulas de control, que le permite controlar el accionamiento del flujo de gas y agua de forma conjunta. o Slo algunos equipos poseen un control mediante pedal o gatillo en el soplete.o

5. UNIDAD DE ALTA FRECUENCIA Cuando se va a soldar por el mtodo TIG empleado CA, se debe usar una unidad de alta frecuencia, la cual puede estar construida dentro del mismo equipo o como un dispositivo aparte que se conecta a la fuente de Corriente Alterna para poder soldar. La corriente de alta frecuencia se emplea especialmente para soldar Aluminio y Magnesio, ya que permite que la corriente salte entre el electrodo y la pieza, perforando la pelcula de oxido que se forma en la superficie de estos metales, abriendo una senda para que siga la corriente de soldadura. La superposicin de esta corriente de alto voltaje y alta frecuencia en la corriente no solo tiene como ventaja que el arco se forma sin que el electrodo toque el material, sino que tambin: o El arco formado es ms estable. o Es posible mantener el arco por ms tiempo. o Los electrodos tienen ms duracin. o Al utilizar CC, la alta frecuencia slo se utiliza para encender el arco, evitando as la contaminacin del electrodo con el material base o . 6. GASES DE PROTECCIN La funcin principal de los gases de proteccin en el proceso TIG es evitar el contacto del aire del ambiente con el electrodo y el metal fundido en el momento en que se realiza la soldadura. El gas empleado tambin tiene influencia en la estabilidad, caractersticas y comportamiento del arco, y por consiguiente en el resultado de la soldadura.

7. EL EFECTO DE PROTECCIN DEL GAS DEPENDE DE: o El flujo de gas. o El tipo de soldadura. o El tamao de la cubierta de gas. o La longitud del arco. o La posicin de la soldadura. Los gases ms empleados en la soldadura TIG son el Argn, el helio o una combinacin de ellos; los cuales deben tener una alta pureza (normalmente 99.99%) 8. GASES DE PROTECCIN Para una misma longitud de arco y corriente, el Helio necesita un voltaje superior que el Argn para producir el arco. Debido a su excelente conductividad trmica, el Helio produce mayor temperatura que el Argn en el rea soldada, por ende se logra una penetracin mucho mayor que con el Argn, resultando ms efectivo en la soldadura de materiales de gran espesor, en particular metales como el cobre, el aluminio y sus aleaciones. El Argn se adapta mejor a la soldadura de metales de menor conductividad trmica y de poco espesor, en particular para posiciones de soldadura distintas a la plana. En la siguiente tabla se describen los gases apropiados para cada tipo de material a soldar. 9. GASES DE PROTECCIN Cuanto ms denso sea el gas, mejor ser su resultado en las aplicaciones de soldadura con arco protegido por gas. El Argn es aproximadamente 10 veces ms denso que el Helio, y un 30% ms denso que el aire. Cuando se utiliza Argn, ste forma una densa nube protectora, mientras que la accin del Helio es mucho ms liviana y vaporosa, la cual se dispersa rpidamente. Por esta razn, sern necesarias mayores cantidades de gas en caso de usar Helio (puro o mezclas que contengan mayoritariamente Helio) que si se utilizara Argn. En la actualidad el Helio ha sido reemplazado por el Argn, o por mezclas de Argn-Hidrgeno o Argn-Helio. Ya que estos gases ayudan a mejorar la generacin del arco elctrico y las caractersticas de

transferencia de metal durante la soldadura, favoreciendo la penetracin, incrementando la temperatura producida, el ancho de la fusin, la velocidad de formacin de soldadura, adems de reducir la tendencia al socavado. Estos gases, tambin proveen condiciones satisfactorias para la soldadura de la gran mayora de los metales reactivos tales como aluminio, magnesio, berilio, columbino, tantalio, titanio y zirconio. Es de anotar que las mezclas de Argn-Hidrgeno o HelioHidrgeno, slo pueden ser usadas para la soldadura de unos pocos metales como por ejemplo algunos aceros inoxidables y aleaciones de nquel. 10. TIPOS DE CORRIENTES Al efectuar la soldadura con CC, el terminal positivo (+) se desarrolla el 70% del calor y el negativo () el 30% restante. Esto significa que segn la polaridad asignada, directa o inversa, los resultados obtenidos sern muy diferentes. Con polarizacin inversa, el 70% del calor se concentra en el electrodo de tungsteno, entonces utilizando el mismo amperaje, pero cambiando la polarizacin a directa, se puede utilizar un electrodo de tungsteno de menor tamao, lo cual permite lograr un arco ms estable y una mayor penetracin en la soldadura efectuada. 11. TIPOS DE CORRIENTE Sin embargo, la corriente continua directa no posee la capacidad de penetrar la capa de xido que se forma habitualmente sobre algunos metales (ej. aluminio). Como se menciono anteriormente la corriente alterna (CA) tiene capacidad para penetrar la pelcula de xido superficial sobre algunos metales, pero para poder evitar que el arco se extinga cada vez que la forma sinusoidal pasa por el valor cero de tensin o corriente se debe utilizar la unidad de alta frecuencia (AF), la cual mantiene el arco encendido an con tensin cero. 12. ELECTRODOS El electrodo empleado en la soldadura TIG, se diferencia de los empleados en otros procesos de soldadura por arco elctrico, porque no se funde con el calor generado por el arco elctrico y por lo tanto no aporta material a la soldadura. Sin embargo, si se selecciona un electrodo incorrecto o se aplica un amperaje demasiado alto, partculas del electrodo pueden transferirse a travs del arco. El electrodo de tungsteno o wolframio, empleado en la soldadura TIG, es muy duro y altamente refractario, cuyo punto de fusin esta a 3,400C. Estos electrodos se fabrican en dimetros desde 0.020 hasta y pueden ser de tungsteno puro o aleado. A continuacin se presenta una tabla mostrando las corrientes empleadas segn el dimetro del electrodo.

13. ELECTRODOS La aleacin de los electrodos se encuentran clasificados por medio de la norma AWS como se muestra a continuacin 14. ELECTRODOS Los electrodos inicialmente no tienen forma. Por eso, antes de ser usados se les debe dar forma mediante ya sea por mecanizado, desbaste o fundindolos. Las formas pueden ser de tres tipos: en punta, media caa y bola. Como se muestra en la figura: 15. AFILADO DE LOS ELECTRODOS Las recomendaciones para realizar el afilado de los electrodos se muestran a continuacin:

16. SELCCION DEL GAS SEGN EL PROCESO y el METLA a

APLICAR

Problemas Frecuentes Penetracin Excesiva: Se caracteriza por exceso material de soldadura respecto a la cantidad requerida para rellenar la junta, este problema puede ser causado por el uso de una regulacin de corriente muy alta. La soldadura se vuelve ancha y plana con pequeas socava dureza lo largo del contorno del cordn de soldadura. Tambin, la penetracin excesiva puede ser el resultado de un avance demasiado lento, en ambas situaciones, se consume mucho ms metal de aportacin delo que se requerira normalmente Penetracin insuficiente: Se produce cuando la corriente de soldadura est regulada demasiado baja. El cordn de soldadura es angosto y convexo, con muy poco o ningn refuerzo de raz. El avance demasiado rpido tambin puede producir penetracin insuficiente. En ambos casos puede ocurrir la fusin incompleta a lo largo del contorno de la soldadura. Porosidad: Las bolsas de gas que sequedad retenidas en la soldadura o abiertas a la superficie se llaman porosidad. Es un problema que generalmente ocurre debido a la proteccin inapropiada del bao de soldadura, causado por un bajo caudal de gas protector o el uso de gas protector contaminado o incorrecto. En otros casos, este defecto puede deberse al amperaje y velocidad de avance excesivo o metales base contaminados. Inclusiones de tungsteno: A veces, las partculas de tungsteno quedan retenidas en el depsito de soldadura, stas se producen al tocar el electrodo contra el depsito de soldadura o varilla de metal de aporte. Por esta razn es necesario limpiar muy bien esta parte y volver a darle forma si se contamina. Las inclusiones tambin pueden resultar del amperaje excesivo o del ajuste de alta frecuencia son las causantes de fisuras y agrietamientos. Desgaste prematuro del electrodo: Es prioritario tener cuidado con el deterioro del electrodo que adems de ser costoso, afecta la calidad del cordn. Aunque parezca que no reproduce ninguna combinacin electroqumica entre electrodo y bao, se pueden producir inclusiones de Tungsteno en el bao, lo que es causada mltiples problemas. Por supuesto, debe tenerse encuentra que el electrodo nunca debe tocar el bao, especialmente en materiales que se combinan fcilmente con el tungsteno, como todos los metales ligeros. El cobre y el acero son, en este sentido, menos sensibles, y pueden cebar el arco tocando el electrodo con la pieza, siempre y cuando no se toque directamente el bao. ngulos inapropiados del soplete: stos dan como resultado defectos, tales como perfil de la soldadura incorrecto, traslapo3 y socava dura. El ngulo de trabajo inapropiado produce soldaduras de filete de catetos dispares, si el arco se dirige demasiado hacia una de las planchas que forman la pieza de trabajo. El ngulo de avance inapropiado de la pistola puede producir una combinacin de defectos de soldadura. La situacin ms comn es dirigir demasiado calor a la varillaje metal de aportacin, esto dificulta el trabajo pues el metal de aporte tiende a fundirse causando adiciones inconvenientes de metal de aportacin.

OJO TIPS PARA TENER PRESENTEEn cuanto al grado de habilidad requerido para el manejo del proceso de soldadura TIG, es recomendable haber tenido buena habilidad con otros procesos como el de electrodo revestido o el oxicombustible, pues estos son similares y desarrollan la agilidad manual que requiere el proceso TIG. Al soldar es indispensable evitar que el viento afecte el proceso. Debe ser un trabajo regular y la longitud del arco debe mantenerse constante, es muy importante que el extremo de la varilla de aporte no se salga en ningn momento de la proteccin del flujo de gas ya que, este extremo se oxidara y se produciran inevitablemente inclusiones de xido en el bao. Despus de la ejecucin de la soldadura, la junta debe limpiarse. Un martilleo en caliente es susceptible de mejorar ligeramente la resistencia mecnica de la junta.

Citas1) INERTE significa que el gas no puede combinarse qumicamente con otros elementos para formar compuestos. 2) Una de las principales caractersticas del Argn es que tiene un bajo potencial de ionizacin, lo que supone arcos ms estables y con pocas proyecciones. Adems debido a su potencial de ionizacin relativamente bajo, el Argn reduce la tensin del arco y, como consecuencia disminuye el poder de penetracin, propiedades que lo hacen recomendable para soldar espesores finos.

Fuentes Hernn Felipe Rodrguez. Instructor rea de mantenimiento soldadura. Email: hrodriguez@misena.edu.co Tcnica y Prctica de la soldadura Joseph W. Giachino, William Weeks. Soldadura al Arco con Electrodos de Tungsteno Hobart School of Welding Technology, Troy, Ohio, U.S.A Pginas Web: www.aciem.org - www.elprisma.com - www.solter.com

Acero al carbono (acero dulce)El acero al carbono (acero dulce) es el ms propenso a la corrosin y por lo tanto el menos costoso de los metales que habitualmente se perforan.

El acero al carbono se fabrica en hojas o bobinas laminando con rodillo hasta conseguir el espesor deseado mientras el acero est todava caliente, o despus de que se haya enfriado. Las diferencias en los procesos son el resultado de diferentes productos que se distinguen en trminos de costo, calidad y propiedades mecnicas.

Acero laminado en caliente (LC)El acero laminado en caliente habitualmente es menos costoso y se fabrica en espesores de 1,2 mm o superiores. Los aceros LC y LF son los ms propensos a la corrosin y por lo tanto los menos costosos de los tres metales que ms se utilizan para perforar. La mayora de los espesores pueden ser protegidos contra la corrosin mediante un proceso de galvanizacin posterior (inmersin en zinc caliente) o mediante diferentes tratamientos de pintura.

Acero laminado en fro (LF)El acero laminado en fro proporciona tolerancias ms estrictas y mejores acabados superficiales. Si bien se puede producir en casi cualquier espesor, lo habitual es que se fabrique en espesores ms finos como de 0,3 a 3 mm. Este material puede ser electro galvanizado (ELG), post-galvanizado o pintado despus del proceso de perforacin con el fin de protegerlos contra la corrosin.

Acero galvanizado en caliente (GC)Los productos galvanizados en caliente (GC) se utilizan con frecuencia para aplicaciones de interior y al aire libre cuando se requiere proteccin contra la corrosin. Para aplicaciones al aire libre este material es a menudo pintado o lacado en polvo. Los productos GC planos estn disponibles desde 0,3 hasta 3 mm. Posible revestimiento +Z80 - Z275 gr / m (total en ambos lados), + AZ, + ZF