Soldadura TIG
| ||||
Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas). Se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores a un 2%.
Sumario
Descripción
El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa, que utiliza el intenso calor de un arco eléctrico generado entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza a soldar, donde puede o no utilizarse metal de aporte.
Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos.
La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, como también para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raíz en unión de cañerías.
Las soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales. Cuando se necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminación, es necesario utilizar el sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un acabado completamente liso.
Ventajas
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre el oxígeno de la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales ferrosos y no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar.
Otra ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.
Otras ventajas
- No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza posterior en la soldadura.
- No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al no circular metal de aporte a través del arco.
- Brinda soldaduras de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsión.
- Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección gaseosa, el área de soldadura es claramente visible.
- El sistema puede ser automatizado, controlando mecánicamente la pistola y/o el metal de aporte.
- Adecuada para soldaduras de responsabilidad (pase de raíz).
- El proceso puede ser mecanizado o robotizado.
- Facilita la soldadura en lugares de difícil acceso.
- Ofrece alta calidad y precisión.
- Óptimas resistencias mecánicas de la articulación soldada.
- Poca generación de humo.
- Soldaduras claras, brillantes y con óptimo acabado, sin usar flujo de limpieza, prescindiendo de acabado final y reduciendo costos de fabricación.
- Soldadura en todas las posiciones.
- Versatilidad - suelda prácticamente todos los metales industrialmente utilizados.
Desventajas
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. El requerimiento de mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.
Usos
Hoy en día se está generalizando el uso de la soldadura TIG sobre todo en aceros inoxidables y especiales ya que a pesar del mayor coste de ésta soldadura, debido al acabado obtenido.
En nuestros días, las exigencias tecnológicas en cuanto a calidad y confiabilidad de las uniones soldadas, obligan a adoptar nuevos sistemas, destacándose entre ellos la soldadura al Arco con Electrodo de Tungsteno y Protección Gaseosa (TIG).
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 automática. La soldadura TIG, se utiliza principalmente para soldar aluminio, y aceros inoxidables, donde lo más importante es una buena calidad de soldadura. Principalmente, es utilizada en unión de juntas de alta calidad en centrales nucleares, químicas, construcción aeronáutica e industrias de alimentación.
Equipamiento necesario
El equipo para sistema TIG consta básicamente de:
- Generadores de soldadura.
- Unidad de alta frecuencia
- Pistola o porta electrodos.
- Suministro gas de protección.
- Suministro agua de enfriamiento.
La pistola asegura el electrodo de tungsteno que conduce la corriente, el que está rodeado por una boquilla de cerámica que hace fluir concéntricamente el gas protector. La pistola normalmente se refrigera por aire. Para intensidades de corriente superiores a 200 Amps. Se utiliza refrigeración por agua, para evitar recalentamiento del mango.
Generadores de soldadura
Para el soldeo por el procedimiento TIG puede utilizarse cualquier grupo convencional, de corriente continua o de corriente alterna, de los que se emplean se emplean en la soldadura por arco, con electrodos revestidos. Sin embargo, es importante que permita un buen control de la corriente en el campo de las pequeñas intensidades. Esto es necesario con vistas a conseguir una buena estabilidad del arco incluso a bajas intensidades. Esto es necesario con vistas a conseguir una buena estabilidad del arco, incluso a bajas intensidades, lo que resulta especialmente interesante en la soldadura de espesores finos.
Cuando se utilice un grupo de corriente continua que no cumpla esta condición, es recomendable conectar una resistencia en el cable de masa, entre el generador y la pieza. Esta solución permite conseguir arco estable, incluso a muy bajas intensidades.
En cuanto a las máquinas de corriente alterna (transformadores), deben equiparse con un generador de alta frecuencia. A este respecto, hay que recordar que en la soldadura de corriente alterna el sentido de circulación de la corriente está cambiando continuamente.
En cada inversión nos encontraremos con un pequeño período de tiempo en el que no circula corriente. Esto produce inestabilidades en el arco, e incluso puede provocar una extinción. Cuando se acopla un generador de alta frecuencia, circula una corriente más uniforme y se estabiliza el arco.
Tanto la resistencia, para los generadores de corriente continua, como el generador de alta frecuencia, para los transformadores pueden obtenerse fácilmente, en la mayoría de las casas suministradoras de material de soldadura. Válvulas y otros instrumentos de control para soldadura semiautomática o automática, también se suministran por separado. Estos dispositivos pueden acoplarse a los grupos para controlar la circulación del gas de protección y del agua de refrigeración.
También se encuentran generadores especialmente diseñados para soldadura TIG, equipados con todos estos accesorios. La mayor parte de estas máquinas pueden suministrar tanto corriente continua, como alterna. La elección del tipo de generador más adecuado depende de las características del metal a soldar. Algunos metales se sueldan más fácilmente, con corriente alterna, mientras que otros, para conseguir buenos resultados, exigen el soldeo con corriente continua.
Pistola o porta electrodos
Tienen la misión de conducir la corriente y el gas de protección hasta la zona de soldeo. Puede ser de refrigeración natural (por aire) o de refrigeración forzada (mediante circulación de agua). Los primeros se emplean en la soldadura de espesores finos, que no requieren grandes intensidades, y los de refrigeración forzada se recomiendan para trabajos que exijan intensidades superiores a los 200 amperios. En estos casos, la circulación del agua por el interior del porta-electrodos evita el sobrecalentamiento del mismo.
El electrodo de tungsteno, que transporta la corriente hasta la zona de soldeo, se sujeta rígidamente mediante una pinza alojada en el cuerpo del porta-electrodos. Cada porta-electrodos dispone de un juego de pinzas, de distintos tamaños, que permiten la sujeción de electrodos de diferentes diámetros. El gas de protección llega hasta la zona de soldadura a través de la boquilla de material cerámico, sujeta en la cabeza del porta-electrodos. La boquilla tiene la misión de dirigir y distribuir el gas protector sobre la zona de soldadura. A fin de acomodarse a distintas exigencias de consumo cada porta-electrodos va equipado con un juego de boquillas de diferentes diámetros. Con vistas a eliminar turbulencias en el chorro de gas, que podrían absorber aire y contaminar la soldadura, algunos porta-electrodos van provistos de un dispositivo consistente en una serie de mallas de acero inoxidable, que se introduce en la boquilla, rodeando al electrodo.
Actuando sobre el interruptor de control situado en el porta-electrodos, se inicia la circulación de gas y de corriente. En algunos equipos la activación de los circuitos de gas y de corriente se realiza mediante un pedal. Este segundo sistema presenta la ventaja de que permite un control más riguroso de la corriente de soldeo cuando nos aproximamos al final del cordón. Decreciendo gradualmente la intensidad de la corriente, disminuye el cráter que se forma al solidificar el baño y hay menos peligro de que la parte final de la soldadura quede sin la protección gaseosa adecuada.
Las boquillas para gas se eligen de acuerdo con el tipo y tamaño del porta-electrodo, y en función del diámetro del electrodo. La siguiente tabla puede servir de orientación, aunque, en general, es conveniente seguir las recomendaciones de los fabricantes.
Electrodo
Los electrodos para sistema TIG están fabricados con tungsteno o aleaciones de tungsteno, lo que lo hace prácticamente no consumible, ya que su punto de fusiones es de sobre los 3.800º C.
Los diámetros más utilizados son los de 1.5 - 2.5 y 3 mm. Pueden ser de tungsteno puro, o de tungsteno aleado. Estos últimos suelen tener un uno o un dos por ciento de torio, o de circonio. La adición de torio aumenta la capacidad de corriente del electrodo, así como su poder de emisión electrónica. Además, para una intensidad dada, mantiene más frío el extremo del electrodo; facilita el cebado del arco; permite mantener un arco más estable y disminuye el riesgo de contaminación del electrodo ante un eventual contacto con la pieza.
Trabajando a la misma intensidad, los electrodos con el 2% de torio conservan la forma puntiaguda del extremo durante más tiempo que los de 1% de torio. Los electrodos más ricos en torio se utilizan con mucha frecuencia en la soldadura de uniones críticas, en las industrias aeronáutica y espacial. Sin embargo, apenas presentan ventajas sobre los menos toriados, en la soldadura de la mayoría de los aceros.
Además de los mencionados, existen los electrodos con sector de torio, los cuales combinan las ventajas de los de tungsteno puro y llevan, en toda su longitud, un sector altamente aleado en torio.
La selección del diámetro del electrodo se realiza en la función de la intensidad necesaria y del tipo de corriente a utilizar. Cuando se trabaja en polaridad inversa, se necesitan diámetros mayores en la polaridad directa.
Para obtener buenos resultados en la soldadura deben utilizarse un electrodo afilado correctamente. En general, suelen afilarse en punta, para el soldeo de la corriente continua; y en forma semiesférica, para soldar con corriente alterna.
También es importante que el electrodo esté bien recto, pues en caso contrario, el chorro de gas protector y el arco no serían concéntricos.
Entre los electrodos más utilizados tenemos:
- Electrodo de tungsteno puro Punto verde EWP
- Electrodo de tungsteno - torio (1 % Th) Punto amarillo EWTh - 1
- Electrodo de tungsteno - torio (2 % Th) Punto rojo EWTh - 2
- Electrodo de tungsteno - circonio Punto café EW Zr
Gas
Se utiliza gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la posibilidad de contaminación de la soldadura por el oxígeno y nitrógeno presente en la atmósfera.
Como gas protector se puede emplear argón o helio o una mezcla de ambos.
Suministro agua de enfriamiento
El suministro de agua para el enfriamiento se utiliza cuando se sueldan espesores grandes mientras para espesores pequeños se utiliza el enfriamiento por aire.
Fuentes
- Hernández, Germán. “Manual del soldador”. Madrid: M-44.384, 2007.
- Kalpakjian, Serowe. “Manufactura, ingeniería y tecnología”. Pearson, Educación, 2002.
- proceso-gtaw-tig.cfm
- soldaduratig/
