Manual soldador 2005 ok

Manual de conceptos básicos
en soldadura y corte
Soldadura y corte con gas de protección para procesos:
GMAW (MIG/MAG)
GTAW (TIG/TAG)
FCAW (Tubular)
PAW (Plasma)
OAW (Oxiacetileno)
OFC-A (Oxicorte-Acetileno)
MANUAL DE CONCEPTOS BÁSICOS EN SOLDADURA Y CORTE
SOLDADOR
SOLDADURA Y OXICORTE CON GAS DE PROTECCIÓN
ÍNDICE
Introducción
6-9
Proceso de soldadura MIG/MAG
10-13
Proceso de soldadura TIG
14-20
Proceso de soldadura PAW (Soldadura por arco plasma)
21
Tipos de uniones
22-27
Defectos y causas en las soldaduras
28-29
Gases de protección
30-33
•
Soldadura MIG/MAG
•
Soldadura TIG
Datos de soldadura
•
Soldadura MIG/MAG
•
Soldadura alambre tubular – FCAW
•
Soldadura TIG
34-40
Corte con oxiacetileno
41
La seguridad siempre
49
Proceso TIG
La longitud de arco es controlada por el soldador y
normalmente es de 2 mm a 5 mm.
Elección de la corriente
Para la soldadura TIG se puede emplear tanto corriente
alterna AC, como corriente directa DC.
La aportación térmica del arco depende de la corri
ente seleccionada.
La corriente directa (DC) con el electrodo conectado
al polo negativo de la fuente de alimentación se
emplea para:
La velocidad de avance se ajusta para conseguir el
tiempo necesario para fundir el metal en la unión.
Aceros al Carbono
Aceros Inoxidables
Cobre
Aleaciones de Níquel
Titanio
Circonio
La corriente alterna (AC) se emplea para la
soldadura de:
Aluminio y sus aleaciones.
Magnesio.
Aluminio-Bronce
Disponer de un dispositivo de alta frecuencia en el
equipo de soldadura permite iniciar el arco sin que el
electrodo toque la pieza de trabajo, y consigue mejorar
la estabilidad del arco en corriente alterna y corriente
directa.
RECOMENDACIÓN
“Las mezclas de gases ALUMIXX,
que incorporan un alto contenido
de Helio, ofrece una mejor penetración en metales de alta conductividad térmica (Aluminio, Cobre)”.
15
Proceso TIG
Fuentes de alimentación para la soldadura TIG
Llenado de cráteres:
Las fuentes de poder para la soldadura TIG deben ser
capaces de proporcionar una corriente constante. Se
llaman normalmente unidades de “característica
descendiente” o de “intensidad constante”.
Podemos evitar la formación de cráteres con una
reducción gradual de la intensidad al final del cordón,
manteniendo el gas de protección.
Para la soldadura con corriente directa se emplean
normalmente rectificadores, aunque para la soldadura
en campo puede ser más adecuado emplear generadores.
En la mayoría de los casos de soldadura de aluminio,
se emplean transformadores de una fase. Las fuentes
de alimentación más modernas tienen formas de onda
cuadrada.
Se pueden emplear también fuentes de alimentación
combinadas AC/DC para el caso de trabajos mixtos.
La fuente de alimentación debe estar equipada con los
siguientes elementos:
Control remoto para la corriente.
Dispositivo para establecimiento del arco.
Dispositivo para el llenado de los cráteres.
Válvulas de control del gas.
Válvulas de control del agua, en el caso de tener pistolas refrigeradas por agua que se emplean para
altas intensidades.
Los datos obtenidos de aplicaciones de soldadura TIG
se dan en las páginas 39-41.
RECOMENDACIÓN
“Emplee cepillos de alambre
de acero inoxidable para
limpiar el aluminio y acero
inoxidable antes de soldar”
16
Proceso TIG
Electrodos para la soldadura TIG
Para un determinado diámetro de electrodo, la corri
ente máxima que un electrodo puede soportar está
determinada por el punto de fusión y de sobrecalen
tamiento del material que está compuesto.
Para la soldadura TIG se pueden emplear electrodos de
Tungsteno puro. Sin embargo, es preferible el empleo
de electrodos aleados con Torio o Circonio ya que pro
porcionan un establecimiento de arco más fácil y una
mayor estabilidad. En el caso de soldaduras en contac
to con productos alimenticios utilizar tungstenos alea
dos con lantano.
Antes de su empleo, se debe afilar la punta del elec
trodo con una rueda de Carburo de Silicio con el fin de
obtener el perfil más adecuado.
Debe evitarse la contaminación del electrodo con otros
metales, ya que ello puede disminuir su punto de
fusión.
Los electrodos de Tungsteno aleados con Torio con
tienen un 2% de Torio (Óxido de Torio) y se emplean
para la soldadura con corriente directa.
Los electrodos de Tungsteno aleados con Circonio con
tienen un 2% de Circonio (Óxido de Circonio) y se
recomiendan para la soldadura de Aluminio con corri
ente alterna. Así mismo los tungstenos puros son
recomendados para soldadura de aluminio.
El diámetro del electrodo se elige en función de la cor
riente. La corriente mínima de trabajo depende de la
estabilidad del arco.
Diámetro del
electrodo
(mm)
1.2
1.6
2.4
3.2
4.0
4.8
Intensidad de operación
máxima (A)
Aleado con
Aleado con
Circonio (AC)
Torio (DC)
70
145
240
380
440
500
40
55
90
150
210
275
Para la soldadura con corriente directa se requiere un
afilado en la punta del electrodo de tungsteno.
Para la soldadura con corriente alterna únicamente se
requiere un pequeño bisel, ya que la punta del electro
do se redondea cuando el arco está operando.
17
Proceso TIG
Antorchas para la soldadura TIG
Puede emplearse un difusor de gas con el fin de esta
bilizar el flujo del gas de protección. Ello permite que el
electrodo se proyecte más lejos del final de la boquilla
de gas, proporcionando una mejor visibilidad del arco y
del baño de fusión.
Las antorchas que se emplean en la soldadura TIG
están clasificadas de acuerdo a la corriente que
pueden soportar sin sobrecalentamiento. Para corri
entes superiores a 200 A, el cuerpo de la antorcha y
posiblemente la boquilla, están enfriadas por agua.
Para corrientes iguales o menores a 200 A, el mismo
flujo del gas de protección proporciona suficiente enfri
amiento a la antorcha.
Una ventaja del proceso TIG es la existencia de un
amplio rango de antorchas, lo cual posibilita la ejecu
ción de soldaduras incluso de espesores muy delga
dos.
La eficiencia del gas de protección depende de manera
significativa del diseño de la antorcha.
Gases para la soldadura TIG
ARGÓN: Válido para todos los metales.
ALUMIXX: La mezcla de Argón-Helio proporciona
una soldadura más rápida y una penetración más
profunda en la soldaduras de Aluminio y Cobre.
ARGÓN-H2: Las mezclas Argón-Hidrógeno de la
familia de gases INOXX TAG mejoran el perfil de la
soldadura, la velocidad y la penetración, en el caso
de aceros inoxidables, Cupro-Níquel y aleaciones de
Níquel. Garantizan excelente limpieza y brillo en la
soldadura.
Antorcha TIG
Ver la página 32 y 33, para la elección del gas correc
to.
18
Proceso TIG
TIG pulsado
A corrientes bajas, el proceso TIG se vuelve difícil de
controlar. Una corriente pulsada proporciona una
mayor estabilidad para niveles bajos de aporte térmico.
En el proceso TIG pulsado, el arco opera con bajas cor
rientes y se superpone un pulso de alta corriente. El
soldador selecciona la frecuencia de los pulsos y su
duración de acuerdo con el aporte térmico requerido y
con el grado de control del baño de fusión.
Se emplean antorchas convencionales, pero la fuente
de alimentación debe ser un equipo especialmente dis
eñada para TIG pulsado.
TIG convencional: La velocidad de soldadura se
incrementa progresivamente de
A a B.
TIG pulsado: Velocidad de avance constante.
El TIG pulsado es especialmente adecuado para la sol
dadura de láminas de menos de 1 mm de espesor, ya
que mediante este proceso se minimiza el riesgo de
perforación y/o deformación de la pieza base.
El proceso TIG pulsado se emplea también para soldar
componentes cilíndricos ya que mantiene uniforme el
ancho de la soldadura sin aumentar la velocidad de
avance. Esto supone un gran avance para la soldadura
automatizada.
19
Proceso TIG
Soldadura por puntos con el proceso TIG
En una unión a tope, cuando el metal soldado penetra
hasta la raíz, queda expuesto al aire, pudiéndose oxi
dar. Normalmente esto no es un problema para el caso
de aceros al Carbono y aceros de baja aleación, pero
puede provocar una soldadura de baja calidad en
aceros inoxidables y metales reactivos (tales como
Titanio). Esta contaminación se puede evitar emplean
do un gas de respaldo para la raíz.
La soldadura por puntos con el proceso TIG es una
alternativa frente al proceso de soldadura por resisten
cia, ya que en este último, o el acceso es sólo por un
lado, o no es posible ajustar la pieza a soldar entre las
pinzas del equipo de soldadura por resistencia.
En la técnica de soldadura por puntos con el proceso
TIG, en la unión a traslape, el electrodo se mantiene a
una distancia fija de la superficie. El arco funde un
baño de fusión circular que penetra a través de la inter
cara entre las dos láminas. Después de un tiempo pre
determinado, normalmente entre 0.4 y 1 segundo, la
intensidad se disminuye progresivamente para permi
tir que la soldadura solidifique sin formar un cráter.
Gas de respaldo
RECOMENDACIÓN
Las mezclas INOXX TAG ofrecen grandes beneficios en
aplicaciones como gas de
respaldo (Camareo).
20
Proceso PAW
Soldadura por arco Plasma
El arco empleado en el proceso TIG se puede convertir
en un arco de alta energía si se le obliga a pasar por un
pequeño orificio practicado en la boquilla. El arco se
constriñe y forma el chorro de plasma.
Proceso
Espesor
material (mm)
Rango de corri
ente (A)
Microplasma
0.05-0.5
0.5-25
Plasma
0.5-3.0
10-250
Key hole
3.0-10
mayor a 250
Gases y mezclas aplicables al proceso PAW
Material
Gas Plasma
Gas de protección
Aceros al carbono ARGON ALTA Mezcla INOXX TAG X-1
PUREZA Mezcla INOXX TAG
y aceros aleados
Mezcla INFRA MIXX 200/8
Aceros inoxidables ARGON ALTA Mezcla INOXX TAG X-1
PUREZA Mezcla INOXX TAG
austeniticos
Niquel, Cobre y ARGON ALTA Argón Alta Pureza
PUREZA Mezcla INOXX TAG X-1
aleaciones
Mezcla ALUMIXX
Metales preciosos ARGON ALTA Argón Alta Pureza
(Oro, Plata, Platino, Cobre,
PUREZA Mezcla ALUMIXX
Titanio, Tantalio, Zirconio)
Recomendaciones generales, para aplicaciones de gases.
Si requiere asesoría sobre otras aplicaciones, consulte a un
asesor técnico de INFRA, quien con gusto le atenderá.
(Key hole)
La soldadura por arco Plasma se basa en tres técnicas
principales: ojo de cerradura o keyhole, microplasma y
plasma. En el primer caso, el arco de plasma crea un
agujero a través de la unión. A medida que la antorcha
se desplaza a lo largo de la unión, el metal se funde en
el frente del agujero de vapor, se desplaza girando
hacia la parte de atrás y solidifica formando el cordón
de soldadura.
La soldadura microplasma permite la aplicación de sol
dadura de materiales de calibres muy delgados (más
delgados del calibre 16, y permite sldaduras en espe
sores que no permitirían soldarse con ningún otro pro
ceso).
El proceso de soldadura por arco Plasma se emplea
principalmente para uniones a tope de placas y
tuberías. Su ventaja principal es que permite una pen
etración controlada.
Como gas de plasma se emplea normalmente ARGÓN
ALTA PUREZA o mezclas de Argón-Hidrógeno (INOXX
TAG). Como gases de protección se pueden emplear
ARGÓN ALTA PUREZA, ARGÓN-HIDRÓGENO o
mezclas Argón-Helio (ALUMIXX).
Los electrodos de tungsteno son los mismos que se
utilizan en TIG con corriente directa.
21
Tipos de uniones
Soldadura de láminas de bajo espesor por los
procesos TIG y MIG/MAG
- unión en T
(Filetes)
Tanto el proceso TIG como los procesos MIG/MAG
pueden emplearse para soldar láminas de material.
Con los procesos MIG/MAG deben utilizarse los modos
de transferencia en cortocircuito y pulsado.
SÍ
- unión en esquina
NO
Los bordes de las láminas se cortan perpendicularmente sin estrías.
- unión a tope
Las uniones a tope de láminas de menos de 1 mm de
espesor deben soldarse por el proceso TIG o proceso
PAW (Plasma soldadura). Los bordes de las láminas en
este caso, deben tener pestañas, con el fin de evitar la
necesidad de utilizar metal de aporte.
La separación entre los bordes depende del tipo de
unión y del espesor de la lámina.
22
Tipos de uniones
Las láminas deben mantenerse alineadas, prefe
riblemente apoyadas sobre una placa de respaldo.
En el proceso de soldadura MIG/MAG, el control del
ángulo que forma la antorcha con la superficie del
metal es un parámetro crítico.
Si esto no es posible, deben realizarse puntos de sol
dadura de unos 10 mm de largo en intervalos de 50
mm. Estos puntos se fundirán dentro de la soldadura
principal.
Ver la página 36 para las condiciones de soldadura.
23
Tipos de uniones
Soldadura de placas de espesores medio y alto
por el proceso MIG/MAG 6 mm y mayores (1/4”)
Se puede emplear la transferencia en modo spray para
las uniones a tope en posición plana y para las uniones
en T en posiciones horizontal y vertical.
Tanto las soldaduras en vertical ascendente como las
soldaduras bajo techo, requieren la técnica de baja con
corriente transferencia en cortocircuito para aceros y
con transferencia pulsada para el resto de metales.
“V” simple
Hasta espesores de 6 mm, los bordes de las placas
pueden ser rectos. Para espesores mayores de 6 mm
se emplea un bisel doble o simple.
Las dimensiones de la preparación de bordes depen
den del espesor y del tipo de material.
Doble “V”
Tipo
Espesor
Aceros al Carbono y
Aceros Inoxidables
Aluminio
Bordes rectos
Hasta 6 mm
S = 1/2 e
S = 1/2 e
De 6 mm a 18 mm
A = 60º
T = 1.5 mm máx.
S = 1 mm máx.
A = 65º-70º
T = 1.5 mm máx.
S = 1.5 mm máx.
Por encima
de 18 mm
A = 50º
T = de 1 a 2 mm
S = A determinar.
A = 80º-90º
T = 1.5 mm máx
S = 1.0 mm máx.
En V
Bizel sencillo
En doble V
Doble bizel
e: espesor S: separación T: hombro A: ángulo
24
Tipos de uniones
El número de pasadas que se necesitan para rellenar la
ranura depende del espesor.
Alternativamente, el lado posterior del cordón de raíz
puede soportarse con un respaldo que se elimina
después de la soldadura o que si es de bajo espesor,
puede permanecer en su lugar.
La profundidad de penetración característica de la
transferencia en modo spray hace difícil controlar el
metal fundido en el cordón de raíz. Así pues, el cordón
de raíz puede realizarse con transferencia en cortocir
cuito o mediante soldadura manual con electrodo.
Ver la página 36 para las condiciones de soldadura.
RECOMENDACIÓN
“La mejora de la transferencia de
metal por medio de gases basados en Argón, hace que sea más
fácil el control de la pasada de
raíz”
25
Tipos de uniones
Uniones de tuberías
Cuando la unión se hace en posición fija, a medida que
la soldadura progresa alrededor de la unión, ésta cam
bia desde la posición horizontal, pasando por vertical y
finalizando en sobre cabeza. Se recomienda emplear
transferencia en cortocircuito o pulsada para la sol
dadura MIG/MAG.
Hay tres tipos principales de uniones en las soldaduras
de tuberías:
A tope.
Ramificadas.
Bridadas.
Antes de la soldadura, las tuberías pueden sujetarse
con abrazaderas o mediante unos puntos de soldadura,
con el fin de mantener la alineación.
Si es posible, deberá rotarse la tubería durante la
soldadura, de forma que se ejecute en posición
horizontal. Se recomienda emplear transferencia en
spray, en cortocircuito o pulsada para la soldadura
MIG/MAG.
26
Tipos de uniones
Para el caso de los aceros, los cordones de raíz pueden
realizarse por TIG o MIG/MAG con transferencia en cor
tocircuito o pulsada, o incluso se puede emplear la sol
dadura manual con electrodo revestido. Con la sol
dadura TIG, el interior de la tubería puede llenarse de
Argón, Nitrógeno, o mezclas de Nitrógeno-Hidrógeno
(línea INFRA CAM) para proteger el cordón de pene
tración y para controlar su perfil.
Las uniones bridadas pueden soldarse a tope o en
ángulo.
La preparación de bordes se elige para que se ajuste al
proceso.
Para facilitar la soldadura de las uniones bridadas, el
eje de la tubería debe mantenerse vertical y la brida
deberá rotarse.
RECOMENDACIÓN
“Proteja la parte posterior de la
soldadura con los gases
ARGÓN e INFRA CAM (mezclas
Nitrógeno-Hidrógeno)”
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Defectos de la soldadura
Defectos en las soldaduras
Falta de fusión
Porosidad
Longitud de arco demasiado corta.
Flujo de gas demasiado alto o bajo.
Corriente demasiado baja.
Boquilla obstruida.
Corriente de aire en el lugar de trabajo.
Velocidad de avance baja (MIG-MAG).
Humedad en la pieza de trabajo o en el metal de aporte.
Selección incorrecta de la inductancia.
BAJA: Aceros carbón, aluminio.
ALTA: Aceros inoxidables.
Pintura o grasa sobre la superficie del metal.
Stick out altos (demasiada longitud de arco).
A - Ausencia de fusión entre cordones
B - Ausencia de fusión en el borde
Falta de penetración
Socavado
Voltaje demasiado bajo.
Velocidad de avance demasiado alta.
Separación de raíz muy pequeña.
Voltaje demasiado alto.
Sección de raíz demasiado gruesa.
Desalineamiento en la unión.
Unión sin bizelar.
Raíz 28
Defectos de la soldadura
Salpicaduras
Inclusiones de Tungsteno (TIG)
Inductancia insuficiente (MIG-MAG).
La punta del electrodo toca el baño de fusión.
Longitud de arco corta.
Intensidad demasiado elevada para el diámetro del
electrodo.
Voltaje demasiado bajo o muy elevado.
Material base con óxido.
Empleo de electrodo aleado con Torio para
corriente alterna (AC).
Alta velocidad de alimentación de alambre.
Gas de protección con elevado contenido de CO2.
Grieta en el centro del cordón
Bajo voltaje, alta intensidad.
Acero con alto contenido en Azufre.
Metal de aporte incorrecto (acero inoxidable
y aluminio).
Empleo incorrecto del precalentamiento.
Alta restricción de la libre deformación.
RECOMENDACIÓN
“ Las imperfecciones en las soldaduras están reguladas en las
normas AWS (American Welding
Society). Compruebe estas normas antes de empezar a soldar.”
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