Principales variantes de GTAW
Hay una serie de variantes del proceso de Soldadura con arco de tungsteno de gas (GTAW) y algunas de las más populares incluyen lo siguiente: 1. Corriente pulsada GTAW 2. Cable caliente GTAW 3. GTAW Arco de soldadura por puntos.
Variante # 1. GTAW actual impulsada:
En la corriente pulsada GTAW, la corriente de soldadura se suministra en pulsos en lugar de en una magnitud constante. Esto se debe a que el GTAW convencional cuando se usa para láminas delgadas requiere una corriente muy baja que, dependiendo de la naturaleza de la corriente, hace que el arco se desvíe de un punto a otro en la superficie del baño de soldadura y en la punta del electrodo. La estabilidad del arco se puede lograr en tales casos si la corriente se suministra en pulsos. La naturaleza del cambio en la corriente de soldadura del modo convencional al modo de pulso para dc y ac se muestra en la figura 9.19.
El calentamiento y la fusión tienen lugar durante los períodos de corriente de impulsos, mientras que el enfriamiento y la solidificación tienen lugar durante los períodos de corriente de fondo. Las fuentes de alimentación GTAW pulsadas cuentan con dispositivos especiales para configurar estas corrientes de fondo y pulso y sus períodos de tiempo. Una vez que se ajustan y configuran estos parámetros, la fuente de alimentación suministra corriente de pulso y corriente de fondo durante los períodos de tiempo correspondientes hasta que se realizan nuevos ajustes para un material diferente o un trabajo.
La pulsación de la corriente de soldadura proporciona un método poderoso para aumentar la tolerancia de GTAW a las variaciones de ajuste en la pieza de trabajo. La soldadura con corriente pulsada da como resultado una serie de puntos separados que normalmente se superponen en aproximadamente el 50% del diámetro del punto.
Cuando el cabezal de soldadura se mantiene estacionario durante el período de pulso, los puntos son de apariencia circular y con la máxima penetración para los parámetros de corriente establecidos, como se muestra en la Fig. 9.20. Cuando el cabezal de soldadura se mueve con una velocidad continua, los puntos se alargan con una penetración ligeramente menor.
Este movimiento continuo del cabezal de soldadura es un método preferido de soldadura. DCEN es el suministro de corriente preferido, aunque se utiliza ac donde la acción de limpieza del cátodo móvil es un requisito esencial, como en la soldadura de aleaciones de aluminio y bronce de aluminio.
En general, la corriente de pulso se ajusta entre 1 y 5 veces la corriente de estado estable normal utilizada para el mismo trabajo. La corriente de fondo se establece en 15 a 25% de la magnitud de la corriente de pulso. Por ejemplo, si la corriente de pulso se establece en 200A, entonces la corriente de fondo se puede configurar entre 30 y 50 amperios.
Los períodos de tiempo para el pulso y las corrientes de fondo son igual de importantes ya que el primero decide el tamaño del baño de soldadura y la profundidad de penetración, mientras que el último controla la velocidad de solidificación del cordón fundido. Si el grupo de soldadura es demasiado grande, el período de tiempo del pulso se reduce y si la penetración es demasiado profunda, la magnitud de la corriente del pulso se reduce.
El pulso rectangular se encuentra satisfactorio para la mayoría de los propósitos; sin embargo, si es necesario, se puede generar un pulso de cualquier forma para lograr los objetivos deseados. Por ejemplo, la figura 9.14 muestra un pulso compuesto que proporciona una operación satisfactoria de relleno del cráter y ayuda a controlar el desarrollo de grietas en las soldaduras. Sin embargo, mientras que los pulsos rectangulares se pueden obtener incorporando una resistencia simple con una conmutación de by-pass en el circuito de salida de un conjunto convencional, para los pulsos de forma especial, el control de la corriente de salida es necesario.
La distorsión o la deformación, particularmente en materiales delgados, se reduce con el uso de GTAW pulsado. Sin embargo, el uso principal del pulso GTAW es para soldar materiales diferentes o el mismo material de diferentes espesores. Otra aplicación importante es la colocación de la carrera de raíz en la soldadura de tuberías; esto reduce la acumulación de calor y, en consecuencia, la variación en la penetración de la raíz. Las soldaduras de placa de tubo a tubo son particularmente adecuadas para pulsos GTAW, ya que implican espesores diferentes y juntas circunferenciales.
La corriente de impulsos GTAW se utiliza principalmente como un proceso automático, pero también se puede utilizar con éxito en su modo manual. Pulsando la corriente, sin embargo, reduce la velocidad de soldadura.
Variante # 2. Hot Wire GTAW:
En esta variante del proceso GTAW, se utiliza un circuito eléctrico adicional para calentar el cable de relleno antes de alimentarlo a la piscina de soldadura; Aparte de eso, el equipo es similar al utilizado para alimentar cables fríos. El cable se calienta mediante calentamiento por resistencia eléctrica con baja tensión CA de una fuente de energía potencial constante.
Cuando se utiliza el proceso GTAW de alambre caliente para la posición de soldadura descendente, el alambre se alimenta mecánicamente y se proporciona un escudo de gas inerte para proteger la piscina de soldadura y el alambre caliente de la oxidación. Este sistema se muestra en la figura 9.21.
Normalmente, se utiliza una mezcla de 75/25 He-Ar para proteger el electrodo de tungsteno, el cable de relleno y el baño de soldadura.
El alambre caliente GTAW produce un aumento considerable en la tasa de deposición que puede aproximarse a la obtenida por GMAW. La comparación entre las tasas de deposición logradas por los procesos GTAW de alambre caliente y frío se muestra en la Fig. 9.22
El flujo de corriente para calentar el alambre de relleno se inicia al establecer un contacto entre el alambre y la superficie de la pieza de trabajo en el borde de la piscina de soldadura. El alambre caliente se alimenta detrás del arco con un ángulo de 40 ° -60 ° entre el alambre y el electrodo de tungsteno. La CA se utiliza para el circuito de calentamiento del cable para evitar el golpe de arco.
Sin embargo, el uso de corriente alterna para el calentamiento del alambre da como resultado la oscilación del arco de tungsteno de CC en la dirección longitudinal hasta una extensión de 30 ° cuando la corriente de calentamiento es del 60% de la corriente del arco y la oscilación es de 120 ° cuando las dos corrientes son iguales. Para controlar la oscilación, el mejor método es utilizar un cable de relleno con un diámetro máximo de b7 mm que restrinja la corriente de calentamiento al 60% a la de la corriente de arco.
El alambre caliente GTAW se ha utilizado con éxito para soldar aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables y aleaciones de cobre y níquel. El precalentamiento del cable no es muy satisfactorio para materiales de alta conductividad como el aluminio y el cobre, ya que requieren corrientes más pesadas para el calentamiento, lo que da como resultado una fusión desigual y un arco excesivo por debajo. Otro uso importante del alambre caliente GTAW se hace en superficies, especialmente para depositar acero inoxidable sobre una base de acero con bajo contenido de carbono.
Variante # 3. Soldadura por arco GTAW:
La soldadura por puntos de arco es una variante importante del proceso GTAW. El equipo utilizado es básicamente el mismo que para el GTAW convencional, excepto que el sistema de control incluye un dispositivo de sincronización y se modifica la boquilla de la antorcha.
La soldadura por puntos de arco se puede hacer con ca o dcen. La corriente continua con electrodo negativo se usa para todos los materiales, excepto el aluminio, para los cuales se emplea corriente alterna con superposición continua de corriente de alta frecuencia. La boquilla de la antorcha se usa para aplicar presión para mantener las piezas que se están soldando en contacto cercano. La boquilla está hecha de cobre o acero inoxidable y, a menudo, se enfría con agua cuando el arco está completamente dentro de la boquilla.
El diseño de la boquilla decide la distancia entre el electrodo y la pieza de trabajo, lo que es fundamental para lograr una buena soldadura. La boquilla está provista de puertos de ventilación para afectar el flujo de gas y el escape. El diámetro interior de la boquilla es el diámetro del electrodo de tungsteno y generalmente es de unos 12 mm. La antorcha de soldadura también está provista de un interruptor de activación que activa el ciclo de soldadura por puntos.
El gas de protección utilizado es helio o argón con un caudal de 2-5 a 4-5 lit / min. El contacto entre la boquilla y la superficie de trabajo debe ser bueno para evitar un flujo excesivo de gas. El helio proporciona una pequeña pepita de soldadura con una mayor penetración, mientras que el argón produce una pepita de soldadura más grande con una menor penetración.
La secuencia normal de operación es que la antorcha de soldadura por puntos se presiona sobre la pieza de trabajo donde se realizará la soldadura por puntos. El interruptor de encendido activa la antorcha y eso inicia el flujo de gas y agua para purgar el sistema y afectar el enfriamiento. El arco se inicia con la descarga de alta frecuencia para la cual se muestra el circuito de contorno en la figura 9.23.
El arco continúa durante el tiempo preestablecido y se logra la soldadura por puntos. La placa de respaldo de cobre se utiliza para la soldadura por puntos de lámina delgada de, digamos, 0.5 mm de espesor. Es mejor usar un ciclo de tiempo corto de alta corriente en lugar de un ciclo de tiempo alto y de baja corriente. La corriente excesiva puede provocar salpicaduras. El control de la longitud del arco también es esencial, ya que un arco largo conduce al sobrecalentamiento y la subcotización, mientras que un arco corto a menudo provoca la contaminación del electrodo debido a un cortocircuito entre la punta y el metal fundido en expansión.
La soldadura por puntos GTAW se utiliza para un espesor máximo de hoja de 1, 6 mm. Normalmente no se utiliza material de relleno, pero cuando es necesario, se alimenta con la ayuda de alimentadores de alambre especiales. La adición de alambre de relleno mejora la configuración de pepitas y ayuda a superar el agrietamiento del cráter.
La soldadura por puntos GTAW es ampliamente utilizada en la fabricación de piezas automáticas, piezas metálicas de precisión y piezas para componentes electrónicos y aparatos. Es particularmente útil cuando el acceso a una articulación de solape solo se puede obtener desde un lado. El proceso se utiliza principalmente en su modo semiautomático, pero puede ser mecanizado e incluso controlado por un sistema de control numérico (NC) para lograr una alta tasa de producción.
El electrodo doble GTAW se utiliza cuando se requiere una soldadura amplia y lisa, por ejemplo, en la fabricación de un revestimiento de cable a partir de una tira. Se utilizan dos electrodos de tungsteno con un suministro de fase separado del transformador de dos fases Scott.
Así, el arco golpea desde cada electrodo por separado. Los dos electrodos se mueven uno al lado del otro a lo largo de la unión para obtener una soldadura amplia y suave sin ningún corte. Una disposición de este tipo puede emplearse para colocar una corrida cosmética o para la superficie.
El GTAW programado manual se puede lograr mediante el uso de un reostato controlado con el pie para iniciar y terminar una soldadura. Para algunas soldaduras específicas, se requieren cambios adicionales en la corriente durante el ciclo de soldadura que se realiza a través de los programadores al comando de un interruptor.
Se puede utilizar un interruptor de dedo en la antorcha GTAW para seleccionar un programa específico para lograr la soldadura deseada. El interruptor también se puede usar para terminar un programa o repetirlo. Este tipo de soldadura con GTAW se conoce como GTAW programado manual y se usa popularmente para soldar soldadura de hoja de tubo a tubo y paso de raíz en trabajos de tubería.
