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procesoGMAW
GMAW
SOLDADURA POR ARCOELECTRICO DE METAL Y GAS
INTRODUCCIÓN
DEFINICIÓN
La soldaduraporarco de metal ygas (gas metal are welding,GMAW) esunprocesode soldadura
por arco que empleaunarco entre un electrodocontinuode metal de aporte yel charcode
soldadura.El procesose realizabajoun escudode gas suministradoexternamente ysinaplicación
de presión.
ANTECEDENTESGENERALES
El conceptobásicode GMAW surgióenla décadade 1920, peroapenasen1948 estuvodisponible
comercialmente.Enunprincipiose le considerababásicamenteunprocesode electrodode metal
desnudode diámetropequeñoconaltadensidadde corriente que empleabaungasinerte para
protegerel arco. La aplicaciónprimariade este procesofue enlasoldadurade aluminio.Porlo
anterior,se acuñóel términoMIG (metal gasinerte) ytodavía algunoslousanpara referirse aeste
proceso.Entre losavancesposterioresdel procesoestánlaoperaciónconbajasdensidadesde
corriente ycon corriente continuaapulsos,laaplicaciónauna gama más ampliade materialesyel
empleode gasesymezclasde gasesreactivos(sobre todoCO2).Este últimoavance condujoala
aceptaciónformal del términosoldaduraporarco de metal y gas (GMAW) para el proceso,yaque
se usan gasestanto inertescomoreactivos.
Una variacióndel procesoGMAW empleaunelectrodotubulardentrodel cual hayunnúcleo
constituidoprincipalmenteporpolvosmetálicos(electrodoconnúcleode metal).Estoselectrodos
requierenunescudode gaspara protegerel charco de soldadurade contaminaciónporparte de
la atmósfera.
La AmericanWeldingSocietyconsideraloselectrodosconnúcleode metal comounsegmentode
GMAW. Algunasasociacionesdel ramoenotrospaísesagrupanlos electrodosconnúcleode metal
juntocon loselectrodosconnúcleode fundente.
GMAW puede operarenmodalidadmecanizada,semiautomáticaoautomática.Todoslosmetales
de importanciacomercial,comoel aceroal carbono,el acero de baja aleaciónde altaresistencia
mecánica,el aceroinoxidable,el aluminio,el cobre,el titanioylasaleacionesde níquel se pueden
soldarencualquierposiciónconeste procesoescogiendoel gasprotector,electrodo yvariablesde
soldaduraapropiados.
USOS Y VENTAJAS
Los usosdel proceso,desde luego,estánregidosporsusventajas;lasmásimportantesde éstas
son:
1. Es el únicoprocesode electrodoconsumibleque puede servirparasoldartodoslosmetalesy
aleacionescomerciales.
2. GMAW no tiene larestricciónde tamañode electrodolimitadoque se presentaconlasoldadura
por arco de metal protegido.
3. Puede soldarse entodaslasposiciones,algoque noesposible conlasoldaduraporarco
sumergido.
4. Se lograntasas de deposiciónbastante másaltasque conla soldaduraporarco de metal
protegido.
5. Las velocidadesde soldadurasonmásaltas que con soldaduraporarco de metal protegido
gracias a la alimentacióncontinuadel electrodoyalasmayorestasas de deposicióndel metalde
aporte.
6. Como la alimentaciónde alambre escontinua,esposible depositarsoldaduraslargassinparar y
volveracomenzar.
7. Cuandose usa transferenciaporaspersión,esposible lograrmayorpenetraciónque conla
soldaduraporarco de metal protegido,loque puede permitirel usode soldadurasde filete más
pequeñasparaobtenerunaresistenciamecánicaequivalente.
8. Casi no se requiere limpiezadespuésde lasoldaduraporque nose produce muchaescoria.
Estas ventajashacenal procesoideal paraaplicacionesde soldaduraenaltovolumende
producciónyautomatizadas.Estose ha hechocada vezmás obvioconla llegadade larobótica,
donde GMAW ha sidoel procesopredominante.
LIMITACIONES
Comoen cualquierproceso de soldadura,hayciertaslimitacionesque restringenel usode la
soldaduraporarco de metal y gas.Entre ellasestánlassiguientes:
1. El equipode soldaduraesmáscomplejo,máscostosoymenostransportable que el de SMAW.
2. GMAW esmás difícil de usar enlugaresde difícil accesoporque lapistolasoldadoraesmás
grande que un portaelectrodosde arcode metal protegido,ylapistoladebe estarcercade la
unión[entre 10 y 19 mm (3/8 y 3/4 pulg)] paraasegurarque el metal de soldaduraesté bien
protegido.
3. El arco de soldaduradebe protegersecontracorrientesde aire que puedandispersarel gas
protector.Esto limitalasaplicacionesenexterioresamenosque se coloquenbarrerasprotectoras
alrededordel áreade soldadura.
4. Los nivelesrelativamentealtosde calorradiadoyla intensidaddel arcopuedenhacerque los
operadoresse resistanautilizarel proceso.
FUNDAMENTOSDEL PROCESO
PRINCIPIOSDEOPERACIÓN
El procesoGMAW se basa enla alimentaciónautomáticade unelectrodocontinuoconsumible
que se protege mediante ungasde procedenciaexterna.El procesose ilustraacontinuación.Una
vezque el operadorha hecholosajustesiniciales,el equipopuede regularautomáticamentelas
características eléctricasdel arco.Portodoesto,en efecto,losúnicoscontrolesmanualesque el
soldadorrequiere paralaoperaciónsemiautomáticasonlosde velocidadydireccióndel
desplazamiento,asícomo tambiénel posicionamientode lapistola.Cuandose cuentaconequipo
y ajustesapropiados,lalongituddelarcoy lacorriente (esdecir,lavelocidadde alimentacióndel
alambre) se mantienenautomáticamente.
Los componentesbásicosdel equiposonlaunidadde pistolasoldadoraycables,launidadde
alimentacióndelelectrodo,lafuentede potenciaylafuente de gasprotector.
La pistolaguíael electrodoconsumible yconduce lacorriente eléctricayel gasprotectoral
trabajo,de modo que proporcionalaenergíapara establecerymantenerel arcoy fundirel
electrodo,ademásde laprotección necesariacontralaatmósferadel entorno.Se empleandos
combinacionesde unidadde alimentaciónde electrodoyfuente de potenciaparalograrla
autorregulaciónde lalongituddel arcoque se desea.Generalmente,estaregulaciónse efectúa
con una fuente de potenciade voltaje(potencial) constante(que porloregulartiene unacurva
volt-ampere prácticamenteplana) enconjunciónconunaunidadde alimentaciónde electrodode
velocidadconstante.Comoalternativa,unafuente de potenciade corriente constante
proporcionaunacurva volt-ampere de caída,y launidadde alimentacióndel electrodose controla
por mediodel voltaje delarco.
Con lacombinaciónde potencial constante/alimentaciónde alambre constante,loscambiosenla
posicióndel soplete originanuncambioenlacorriente de soldaduraque coincide exactamente
con el cambioenla extensión(protrusión) delelectrodo,de modoque lalongituddelarcono se
modifica.Porejemplo,si se aumentalaextensióndelelectrodoal retirarel soplete,la salidade
corriente de lafuente de potenciase reduce,conloque se mantiene el mismocalentamientopor
resistenciadel electrodo.
En el sistemaalternativo,laautorregulaciónse efectúacuandolasfluctuacionesdelvoltajede
arco reajustanloscircuitosde control del alimentador,loscualesmodificande maneraapropiada
la velocidadde alimentacióndel alambre.Enalgunoscasos(comocuandose sueldaaluminio),
puede serpreferible apartarse de estascombinacionesestándaryacoplarunafuente de potencia
de corriente constante conuna unidadde alimentacióndel electrodode velocidadconstante.Esta
combinaciónnotiene muchacapacidadde autorregulación,yportantorequiere operadoresmás
hábilesenoperacionesde soldadurasemiautomática.Pese a ello,algunosusuariosopinanque
estacombinaciónofrece ungradode control sobre laenergíadel arco (corriente) que puedeser
importante pararesolverel problemaque implicalaelevadaconductividadtérmicade losmetales
base de aluminio.
MECANISMOSDE TRANSFERENCIA DELMETAL
La mejorformade describirlascaracterísticasdel procesoGMAW, esen términosde lostres
mecanismosbásicosempleadosparatransferirmetal del electrodoal trabajo:
1. Transferenciaencortocircuito.
2. Transferenciaglobular.
3. Transferenciaporaspersión.
El tipode transferenciaestádeterminadoporvariosfactores.Entre losmásinfluyentesde éstos
están:
1. Magnitud y tipode la corriente de soldadura.
2. Diámetrodel electrodo.
3. Composicióndel electrodo.
4. Extensióndel electrodo.
5. Gas protector.
TRANSFERENCIA EN CORTOCIRCUITO
Este tipode transferenciaabarcael intervalomásbajode corrientesde soldadurayde diámetros
de electrodoasociadosal procesoGMAW. La transferenciaencortocircuitoproduce uncharcode
soldadurapequeño,de rápidasolidificación,que generalmente esapropiadoparaunirsecciones
delgadas,soldarfuerade posiciónytaparaberturasde raíz anchas.El metal se transfiere del
electrodoal trabajosólodurante el periodoenque el primeroestáencontactocon el charco de
soldadura;nose transfiere metal atravésdel espaciodel arco.
El electrodohace contactocon el charco de soldaduraa razón de 20 a más de 200 vecespor
segundo.Lasecuenciade sucesosdurante latransferenciade metal,ylacorriente yel voltaje
correspondientes,se muestranenlasiguiente figura:
Cuandoel alambre toca el metal de soldadura,lacorriente aumenta[(A),(B),(C),(D) enlafigura
anterior].El metal fundidoenlapuntadel alambre se estrangulaen(D) y(E),iniciandounarco
como se apreciaen(E) y (F).La rapidezconque aumentala corriente debe sersuficiente para
calentarel electrodoypromoverlatransferenciade metal,perolobastante bajacomopara
minimizarlassalpicaduras causadasporlaseparaciónviolentade lagota de metal.Esta tasa de
aumentode lacorriente se controlaajustandolainductanciade lafuente de potencia.
El ajuste de inductanciaóptimodepende tantode laresistenciaeléctricadel circuitode soldadura
como del puntode fusióndel electrodo.Unavezque se establece el arco,lapuntadel alambre se
funde al tiempoque el alambre se alimentahaciael siguiente cortocircuitoen(H) de lafigura.El
voltaje de circuitoabiertode lafuente de potenciadebesertanbajoque la gota de metal
derretidoenlapuntadel alambre nopuedatransferirse hastaque toque el metal base.Laenergía
para el mantenimientodel arcoprovieneenparte de laenergíaalmacenadaenel inductor
durante el periodode cortocircuito.
Aunque sólohaytransferenciade metal durante el cortocircuito,lacomposicióndel gasprotector
tiene unefectodrásticosobre latensiónsuperficial del metal fundido.Loscambiosenla
composicióndel gasprotectorpuedenafectarnotablementeel tamañode lasgotasy la duración
del cortocircuito.Además,el tipode gasinfluyesobre lascaracterísticasde operacióndel arcoy la
penetraciónenel metal base.El dióxidode carbonogeneralmenteproduce nivelesde salpicadura
elevadosencomparación conlosgasesinertes,peroel CO2tambiénpromueve lapenetración.
Para lograr unbuentérminomedioentre salpicadurasypenetración,amenudose usanmezclas
de CO2 y argónal soldaraceros al carbono y de baja aleación.Lasadicionesde helioal argón
incrementanlapenetraciónenmetalesnoferrosos.
TRANSFERENCIA GLOBULAR
Con unelectrodopositivo(CCEP),haytransferenciaglobularcuandolacorriente esrelativamente
baja,sea cual sea el gas protectorempleado.Sinembargo,condióxidode carbonoyhelioeste
tipode transferenciaocurre contodas lascorrientesde soldaduraútiles.Latransferenciaglobular
se caracteriza por untamaño de gota mayor que el diámetrodel electrodo.Lagravedadactúa
fácilmente sobre estagotagrande,porloque engeneral sólohaytransferenciaútil enlaposición
plana.
Con corrientesmedias,sólounpocomayoresque lasempleadasparalatransferenciaen
cortocircuito,esposible logrartransferenciaglobularendirecciónaxial conunescudode gas más
o menosinerte.Si el arcoesdemasiadocorto(bajovoltaje),lagotaencrecimientopuede hacer
corto con la piezade trabajo,sobrecalentarseydesintegrarse,produciendounabuenacantidadde
salpicaduras.Portanto,el arco debe tenerlalongitudsuficiente paraasegurarque lagota se
suelte antesde que hagacontacto con el charco de soldadura.Sinembargo,unasoldadurahecha
empleandoel voltaje másaltoprobablemente resulte inaceptable acausade la faltade fusión,la
insuficientepenetraciónyel excesivorefuerzo.Estolimitaconsiderablemente el empleode la
modalidadde transferenciaglobularenaplicacionesde producción.
La proteccióncondióxidode carbonoproduce transferenciaglobularendirecciónaleatoria
cuandola corriente yel voltaje de soldaduraestánbastante porencimadel intervaloparala
transferenciaencortocircuito.Ladesviaciónrespectoalatransferenciaaxial estáregidapor
fuerzaselectromagnéticasgeneradasporlacorriente de soldaduraal actuarsobre la punta
fundida,comose muestraenla siguientefigura.Lasmásimportantesde estasfuerzassonla
fuerzade estrangulamientoelectromagnético(P) ylafuerzade reaccióndel ánodo(R).
La magnitudde lafuerzade estrangulamientoesfuncióndirectade lacorriente de soldaduraydel
diámetrodel alambre,yporloregulares laque causa la separaciónde lasgotas. Conprotección
de CO2, la corriente de soldadurase conduce através de la gotafundidayel plasmadel arco no
envuelvelapuntadel electrodo.Confotografíasde altavelocidadse havistoque el arco se mueve
sobre la superficiede lagotafundidayla piezade trabajo,porque lafuerzaR tiende asustentarla
gota. La gota fundidacrece hastaque se separapor cortocircuito[figura(B)] oporgravedad[figura
(A)],yaque P por sí solanunca vence a R. Comose aprecia enla figura(A),esposibleque lagota
se suelte yse transfieraal charco de soldadurasinromperse.Lasituaciónmásprobable se
muestraenla figura(B),donde puede verse que lagotapone encortocircuitolacolumnadel arco
y explota.Porello,lassalpicaduraspueden serseveras,loque limitael empleodel escudode CO2
enmuchas aplicacionescomerciales.
No obstante,el CO2sigue siendoel gasmásutilizadoparasoldaracerosdulces.Larazón esque el
problemade lasalpicadurapuede reducirsede manerasignificativa"enterrando"el arco.Cuando
se hace esto,laatmósferadel arco se convierte enunamezcladel gasy de vaporde hierro,loque
permite unatransferenciacasi poraspersión.Lasfuerzasdel arcobastanpara manteneruna
cavidadque atrapa una buenaparte de las salpicaduras.Estatécnicarequiere unacorriente de
soldaduramásalta y produce mayorpenetración.Sinembargo,amenosque lavelocidadde
recorridose controle conmucho cuidado,laexcesivatensiónsuperficial (mojadodeficiente)
puede darcomo resultadounrefuerzoexcesivode lasoldadura.
TRANSFERENCIA PORASPERSIÓN
Con unescudorico enargón, esposible producirunamodalidad
de transferenciade "rocíoaxial"muyestable ylibre de
salpicaduras,comoel que se ilustraenlafigura. Para esto
esprecisousar corriente continuaconel electrodopositivo
(CCEP) y unnivel de corriente porencimade unvalor
crítico conocidocomo corriente de transición.Pordebajo
de este nivel,latransferenciase realizaenlamodalidad
globularantesdescrita,arazón de unas cuantasgotas
por segundo.Porencimade lacorriente de transición,
la transferenciase efectúaenformade gotasmuy
pequeñasque se formanysueltanarazón de centenares
por segundo.Se aceleranaxialmente atravésdel espacio
del arco.
La corriente de transición,que depende de latensiónsuperficialdel metal líquido,es
inversamenteproporcional al diámetrodel electrodoy,enmenorgrado,a la extensióndel
electrodo.Varíacon el puntode fusióndel metal de aporte yla composicióndel gasprotector.En
la tablase dan las corrientesde transicióntípicasparaalgunosde losmetalesmáscomunes.
El modode transferenciaporaspersiónproduce unflujoaltamente direccional de gotasdiscretas
aceleradasporlas fuerzasdel arco hasta alcanzarvelocidadesque vencenlosefectosde la
gravedad.Poresta razón,y enciertascondiciones,el procesopuede usarse encualquierposición.
Comolas gotasson más pequeñasque lalongituddelarco,nohay cortocircuitosylas salpicaduras
son insignificantes,si esque nose eliminandel todo.
Otra característica de la modalidadde aspersióneslapenetraciónde "dedo"que produce.Aunque
el dedopuede serprofundo,acusael efectode loscamposmagnéticos,loscualesdeben
controlarse paraque siempre esté situadoenel centrodel perfil de penetraciónde lasoldadura.
Corrientesde transiciónde globularaaspersiónparadiversoselectrodos
Tipode electrododealambre Diámetrodel electrodode alambre GasprotectorCorriente de arco
de rocío mínima,A
PulgadasMilímetros
Acerodulce 0.030 0.8 98% de argón, 2% de oxígeno150
Acerodulce 0.035 0.9 98% de argón, 2% de oxígeno165
Acerodulce 0.045 1.1 98% de argón, 2% de oxígeno220
Acerodulce 0.062 1.6 98% de argón, 2% de oxígeno275
Aceroinoxidable0.035 0.9 98% de argón,2% de oxígeno170
Aceroinoxidable0.045 1.1 98% de argón,2% de oxígeno225
Aceroinoxidable0.062 1.6 98% de argón,2% de oxígeno285
Aluminio0.030 0.8 Argón 95
Aluminio0.045 1.1 Argón 135
Aluminio0.062 1.6 Argón 180
Cobre desoxidado0.0350.9 Argón 180
Cobre desoxidado0.0451.1 Argón 210
Cobre desoxidado0.0621.6 Argón 310
Bronce al silicio0.035 0.9 Argón165
Bronce al silicio0.045 1.1 Argón205
Bronce al silicio0.062 1.6 Argón270
La modalidad de transferenciaporarcode rocío puede servirparasoldarcasi cualquiermetal o
aleacióngraciasa las característicasinertesdel escudode argón.Sinembargo,puede serdifícil
aplicarel procesoa láminasdelgadasporlascorrientestanaltasque se necesitanparaproducirel
arco de rocío. Las fuerzasde arco que resultanpuedenperforarláminasrelativamente delgadasen
vezde soldarlas.Además,latasade deposicióncaracterísticamente altapuede produciruncharco
de soldadurademasiadogrande parasostenerse exclusivamente conlatensiónsuperficial enla
posiciónvertical ocenital.
Las limitacionesde latransferenciaporarco de rocío encuanto al espesordel trabajoylaposición
de soldadurase han superadoengran medidamedianteel empleo de fuentesde potenciade
diseñoespecial.Estasmáquinasproducenformasde ondayfrecuenciascuidadosamente
controladasque "pulsan"lacorriente de soldadura.Suministrandosnivelesde corriente;una
corriente de fondobajay constante que mantiene el arcosinproporcionarenergíasuficientepara
hacer que se formengotasenla punta del alambre,yunacorriente a pulsossuperpuestacuya
amplitudesmayorque la corriente de transiciónnecesariaparalatransferenciaporaspersión.
Durante este pulso, se formanytransfierenunaomás gotas.La frecuenciayamplitudde los
pulsoscontrolanel nivel de energíadel arco,y por tantola rapidezconque se funde el alambre.Al
reducirla energíamediadel arcoy la rapidezde fusióndel alambre,lospulsos permiten
aprovecharlascaracterísticas deseablesde latransferenciaporaspersiónenlasoldadurade
láminasyde metalesgruesosencualquierposición.
Existenmuchasvariacionesde estasfuentesde potencia.Lasmássencillasproducenpulsosde
una solafrecuencia(60o 120 pps) con control independientede losnivelesde corriente de fondo
y de pulso.Las fuentesde potenciamásavanzadas,avecesllamadassinérgicas,proporcionan
automáticamente lacombinaciónde comente de fondoyde pulsoapropiada parala velocidadde
alimentacióndelalambre escogida.
VARIABLESDEL PROCESO
Las que siguensonalgunasde lasvariablesque afectanlapenetraciónde lasoldadura,la
geometríade la franjay la calidadglobal de lasoldadura:
1. Corriente de soldadura(velocidadde alimentacióndel electrodo).
2. Polaridad.
3. Voltaje del arco(longituddel arco).
4. Velocidadde recorrido.
5. Extensióndel electrodo.
6. Orientacióndel electrodo(ángulorespectoaladirecciónde desplazamiento).
7. Posiciónde launiónque se va a soldar.
8. Diámetrodel electrodo.
9. Composiciónytasa de flujodel gasprotector.
El conocimientoycontrol de estasvariablesesindispensableparaproducirconsistentemente
soldadurasde buenacalidad.Estasvariablesnoson del todoindependientes,ycuandose modifica
una casi siempre esnecesariomodificarunaomás de las otraspara obtenerlosresultadosque se
buscan.Se requiere considerablehabilidadyexperienciaparaseleccionarlosvaloresóptimospara
cada aplicación.Estosvaloresóptimossonafectadospor(1) el tipode metal base,(2) la
composicióndel electrodo,(3) laposiciónenque se suelday(4) los requisitosde calidad.Por
tanto,no hay unconjuntoúnicode parámetrosque produzca resultadosóptimosen todoslos
casos.
CORRIENTEDE SOLDADURA
Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,el amperajede soldaduravaríaconla
velocidadde alimentacióndel electrodooconla rapidezde fusiónsiguiendounarelaciónno
lineal.Al variarse lavelocidadde alimentación,el amperaje de soldaduravaríade manera similarsi
se empleaunafuente de potenciade voltajeconstante.Estarelaciónentre lacorrientede
soldadurayla velocidadde alimentacióndelalambre se muestraenlafiguraparaelectrodosde
acero al carbono:
losnivelesde bajacorriente paracadatamaño de electrodo,lacurvaes casi lineal,perocon
corrientesde soldaduraaltas,sobre todosi loselectrodossonde diámetropequeño,lascurvas
dejande serlinealesysupendiente aumentaal incrementarseel amperajede soldadura.Estose
atribuye al calentamientoporresistenciade laextensióndel electrodoque sobreséale del tubode
contacto.Las curvaspuedenrepresentarse aproximadamente pormediode laecuación:
WFS = al + bLI2
WFS = velocidadde alimentacióndel electrodo,mm/s(pulg/s)
a = constante de proporcionalidadparael calentamientoanódicoocatódico.Sumagnitud
depende de lapolaridad,lacomposiciónyotrosfactores,mm/(s*A) [pulg/(minA)]
b = constante de proporcionalidadparael calentamientoporresistenciaeléctrica,s-1A-2(min-1
A-2)
L = extensiónoprotrusióndelelectrodo,mm(pulg)
I = corriente de soldadura,A
Comopuede verse enlafigura,cuandose aumentael diámetrodel electrodo(manteniendola
mismavelocidadde alimentación) se requiere unacorriente de soldaduramásalta.La relación
entre lavelocidadde alimentacióndel electrodoylacorriente de soldaduradepende de la
composiciónquímicadel electrodo.Este efectopuede versecomparandolafiguraque
correspondenaelectrodosde aceroal carbono conlas de aluminio,aceroinoxidable,cobre,etc.
Las diferentesposicionesypendientesde lascurvasse debena diferenciasenlospuntosde fusión
y resistividadeseléctricasde losmetales.Laextensióndel electrodotambiénafectalas relaciones.
Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,unaumentoenlacorriente de soldadura
(velocidadde alimentacióndel electrodo) producirálosiguiente:
o Un aumentoenla profundidadyanchurade penetraciónde lasoldadura.
o Un incrementoenlatasa de deposición.
o Un aumentoenel tamaño de la franjade soldadura.
La soldaduraporaspersiónapulsosesunavariacióndel procesoGMAW enla que la corriente se
pulsacon el finde disfrutarde lasventajasde la modalidadde transferenciade metal por
aspersiónconuna corriente promedioigual omenorque lacorriente de transiciónde globulara
por aspersión.Puestoque lafuerzadel arcoyla tasa de deposicióndependenenforma
exponencial de lacorriente,cuandose operaporencimade lacorriente de transición,lasfuerzas
del arco a menudose vuelvenincontrolablesenlasposicionesvertical ycenital.Al reducirla
corriente promedioconlospulsos,esposible reducirtantolasfuerzasdel arcocomo lastasas de
deposiciónparapodersoldarencualquierposiciónyenseccionesdelgadas.
Si se usa alambre sólido,otraventajade lasoldaduraconpotenciaapulsosesque se puede usar
alambre de mayordiámetro[1.6 mm (1/16 pulg)].Aunquelastasasde deposiciónengeneral no
son másaltas que aquellasconalambre de menordiámetro,laventajareside enel menorcosto
por unidadde metal depositado.Tambiénhayunincrementoenlaeficienciade deposición
porque se reducenlaspérdidasporsalpicadura.
Si se usa alambre connúcleo de metal,lapotenciaapulsosproduce unarco que esmenos
sensible aloscambiosenlaextensión(protrusión)del electrodoyenel voltaje,encomparación
con losalambressólidos.Estohace al procesomás tolerante respectoalasfluctuacionesde la
conducciónporparte del operador.La potenciaapulsostambiénminimizalassalpicadurasenuna
operaciónque yade porsí salpicamuypoco.
POLARIDAD
El términopolaridaddescribe laconexióneléctricade lapistolasoldadoraenrelaciónconlas
terminalesde unafuente de potenciade corriente continua.Si el cable de potenciade lapistolase
conectaa laterminal positiva,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo
positivo(CCEP),yse le hadado arbitrariamente el nombre de polaridadinversa.Cuandolapistola
se conecta a la terminal negativa,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo
negativo(CCEN),que originalmente se llamópolaridaddirecta.Casi todaslasaplicacionesde
GMAW empleancorrientecontinuaconel electrodopositivo(CCEP).Estacondiciónproduce un
arco estable,unatransferenciade metal uniforme,relativamente pocassalpicaduras,buenas
características de la franjade soldaduray profundidadmáximade penetraciónparaunaamplia
gama de corrientesde soldadura.
La corriente continuaconel electrodonegativo(CCEN)rarasvecesse usaporque no puede
obtenerse transferenciaporaspersiónaxial sinefectuarmodificacionesque nohangozadode
mucha aceptacióncomercial.CCEN ofrece unaclaraventajade velocidadesde fusiónaltasque no
puede explotarse porque latransferenciaesglobular.Enel casode los aceros,latransferencia
puede mejorarse añadiendounmínimode 5% de oxígenoal escudode argón (loque requiere
aleacionesespecialesparacompensarlaspérdidasporoxidación) otratandoel alambre para
hacerlotermoiónico(loque elevael costodel metal de aporte).Enamboscasos,las tasas de
deposicióndecaen,conloque desaparece laúnicaventajareal de cambiarlapolaridad.Sin
embargo,envirtudde la altatasa de deposiciónylamenorpenetración,CCEN se hausado
ocasionalmenteenaplicacionesde recubrimiento.
Los intentosporusarcorriente alternaconel procesoGMAW casi nunca han tenidoéxito.La
formade ondacíclica hace inestable el arcoporque éste tiende aextinguirsecuandolacorriente
pasa por cero.Aunque se handesarrolladotratamientosespecialesde lasuperficiedel alambre
para resolvereste problema,el costode suaplicaciónhahechoque la técnica noresulte
económica.
VOLTAJEDEL ARCO(longituddel arco)
Voltaje del arcoy longituddel arcosontérminosque confrecuenciase usanindistintamente.Pese
a ello,cabe señalarque si bienestánrelacionadosentre sí,sondiferentes.EnGMAW,la longitud
del arco esuna variable crítica que debe controlarse cuidadosamente.Porejemplo,enla
modalidadde arcode rocío con escudode argón, unarco que esdemasiadocortoexperimenta
cortocircuitosmomentáneosque causanfluctuacionesde lapresión,mismasque bombeanaire
hacia el chorro del arco y producenporosidadypérdidade ductilidadporabsorciónde nitrógeno.
Si el arco esdemasiadolargo,tiende unmovimientolateral aleatorioque afectatantola
penetracióncomoel perfil de lasuperficiede la franja.Además,unarcolargo puede romperel
escudode gas. En el caso de arcos enterradosconescudode dióxidode carbono,unarco largo
produce salpicadurasexcesivasytambiénporosidad;si el arcoesdemasiadocorto,lapunta del
electrodoharácortocircuitocon el charco de soldadura,causandoinestabilidad.
La longituddel arcoeslavariable independiente.El voltaje del arcodependede lalongituddel
arco así como de muchasotras variables,comolacomposiciónydimensionesdel electrodo,el gas
protector,latécnicade soldaduray,dadoque a menudose mide enlafuente de potencia,incluso
la longituddel cable de soldadura.El voltaje del arcopermite expresarenformaaproximadala
longitudfísicadel arcoen términoseléctricos,aunqueel voltaje del arcotambiénincluye lacaída
de voltaje enlaextensióndelelectrodoque sobresaledel tubode contacto.
Si todas lasvariablesse mantienenconstantes,el voltajedel arcose relacionadirectamente conla
longituddel arco.Aunque lavariable que interesayque debe controlarse eslalongituddel arco,
esmás fácil vigilarel voltaje.Porestarazón,ypor el requisitonormal de que enel procedimiento
de soldadurase especifique el voltajedel arco,éste esel términoque se usaconmayor
frecuencia.
Los nivelesestablecidosde voltajedel arcovarían dependiendodel material,el gasprotectoryla
modalidadde transferencia.Se requierenseriesde pruebaparaajustarel voltaje del arcoa finde
producirlascaracterísticas de arco y el aspectode franjade soldaduramásfavorables.Estas
pruebassonindispensablesporque el voltajede arcoóptimodepende de diversosfactores,
incluidosel espesordel metal,el tipode unión,laposiciónde soldadura,el tamañodel electrodo,
la composición del gasprotectoryel tipode soldadura.A partir de cualquiervalorespecíficode
voltaje del arco,unincrementoenel voltaje tiendeaaplanarla franjade soldaduray aumentarla
anchura de la zonade fusión.Unvoltaje excesivopuede causarporosidad,salpicadurasy
socavamiento.Si se reduce el voltajese obtendráunafranjade soldaduramásangostacon una
corona más altay penetraciónmásprofunda.Unvoltaje demasiadobajopuede hacerque el
electrodose embote.
VELOCIDADDE RECORRIDO
La velocidadde recorridoode desplazamientoeslatasade movimientolinealdel arcoa lolargo
de la uniónque se va a soldar.Si todas lasdemáscondicionesse mantienenconstantes,la
penetraciónde lasoldaduraesmáximaauna velocidadde recorridointermedia.
Cuandose reduce la velocidadde recorrido,se incrementaladeposicióndel metal de aporte por
unidadde longitud.A velocidadesmuybajas,el arcoactúa sobre el charco de soldadura,nosobre
el metal base,conlo que se reduce la penetraciónefectiva.Otraconsecuenciaesunafranjade
soldaduraancha.
Al incrementarse lavelocidadde recorrido,enunprincipiose incrementatambiénlacantidadde
energíatérmicaque se transmite del arco al metal base,porque el arco actúa de manera más
directasobre el metal base.Si continúael aumentoenlavelocidadde recorrido,se impartiráal
metal base menosenergíatérmicaporunidadde longitudde lasoldadura.Portanto,al
incrementarse lavelocidadde recorrido,lafusióndel metal base primeroaumentay luego
disminuye.Si se aumentatodavíamásla velocidadde recorrido,apareceráunatendenciaal
socavamientoalolargo de losbordesde la franjade soldadura,porque nose depositarásuficiente
metal de aporte para rellenarel trayectofundidoporel arco.
EXTENSIÓN DEL ELECTRODO
La extensióndel electrodoesladistanciaentre el extremodel tubode contactoyla puntadel
electrodo,comopuede verse enlafigura4.12. Un aumentoenlaextensióndel electrodoproduce
un aumentoensuresistenciaeléctrica.El calentamientoporresistencia,asuvez,hace que se
eleve latemperaturadel electrodo,loque aumentaligeramente latasade fusióndel electrodo.La
mayor resistenciaeléctricahace que aumente lacaída de voltaje entre el tubode contactoy el
trabajo,cosa que esdetectadapor lafuente de potencia,lacual compensaeste aumento
reduciendolacorriente.Estode inmediatoreduce latasade fusióndel electrodoypermite que se
acorte lalongitudfísicadel arco.En consecuencia,amenosque hayaunincrementode voltaje en
la máquinasoldadora,el metal de aporte se depositaráenunafranjade soldaduraangostay de
corona alta.
La extensiónde electrododeseable generalmente estáentre 6y13 mm(1/4 y 1/2 pulg) parala
transferenciaencortocircuitoyentre 13 y 25 mm (1/2 y 1 pulg) para losdemástiposde
transferenciade metal.
ORIENTACIÓN DELELECTRODO
Comoen todoslosprocesosde soldaduraporarco, la orientacióndel electrodoconrespectoala
uniónporsoldarafecta laforma y la penetraciónde lafranjade soldadura,yeste efectosobre la
franjaes mayorque el del voltaje del arcoo el de la velocidadde recorrido.Laorientacióndel
electrodose describe de dosmaneras:(1) porla relaciónentre el eje del electrodoyladirección
de desplazamiento(el ángulode desplazamiento) y(2) conel ánguloentre el eje del electrodoyla
superficie adyacente deltrabajo(ángulode trabajo).Cuandoel electrodoapuntaendirección
opuestaa la direccióndel desplazamiento,latécnicase denominasoldadurade revésconángulo
de arrastre. Cuandoel electrodoapuntaenladireccióndel desplazamiento,latécnicaes
soldadurade derechaconángulode ataque.La orientacióndel electrodoysuefectosobre la
anchura y lapenetraciónde lasoldadura.
Cuandoel electrodose sacade laperpendiculardándole unángulode ataque,ytodaslasdemás
condicionesse mantienensinalteración,lapenetracióndisminuyeylafranjade soldadurase hace
más ancha y plana.La penetraciónmáximaenlaposiciónplanase obtiene conlatécnicade
arrastre,empleandounángulode arrastre de unos25 grados respectoa laperpendicular.Esta
técnicatambiénproduce unafranjamás convexayangosta,un arco más estable ymenos
salpicadurasenlapiezade trabajo.Para todas lasposiciones,el ángulode desplazamientoque se
usa normalmente esunángulode arrastre del ordende 5 a 15 grados,ya que así se controlay
protege mejorel charcode soldadura.
En algunosmateriales,comoel aluminio,
se prefiere unatécnicade ataque.Estatécnica
produce una "acciónlimpiadora"adelante
del metal de soldadurafundidoque reduce
su tensiónsuperficialylaoxidacióndel metal
base.
Si se deseaproducirsoldadurasde filete en
la posiciónhorizontal,el electrododeberá
colocarse a unos45° respectoal miembro
vertical (ángulode trabajo),comose ilustra
enla figura.
POSICIÓN DELA UNIÓN A SOLDAR
Casi todas lassoldadurasconGMAW enla modalidadde aspersiónse efectúanenlasposiciones
planau horizontal,perosi el nivel de energíaesbajo,laGMAW a pulsosy encortocircuitose
puede usarentodas lasposiciones.Lassoldadurasde filete hechasenlaposiciónplanacon
transferenciaporaspersiónsuelensermásuniformes,menospropensas,tenerunperfil
asimétricooconvexoymenossusceptiblesal socavamientoque soldadurasde filetesimilares
hechasenla posiciónhorizontal.
A finde vencerlaatracción de la gravedadsobre el metal de soldaduraal soldarenlas posiciones
vertical ycenital,porloregularse usanelectrodosde diámetropequeño,contransferenciade
metal encortocircuitoo bienporaspersiónconcorriente continuaapulsos.Loselectrodoscon
diámetrosde 1.1 mm (0.045 pulg) o menossonlosmás apropiadosparasoldarfuerade posición.
El bajoaporte de calorpermite al charco de soldadurasolidificarse rápidamente.Cuandose suelda
láminaenla posiciónvertical,ladirecciónde soldaduramásefectivacasi siempre eshaciaabajo.
Si se sueldaenlaposición"plana",lainclinacióndel ejede soldadurarespectoal planohorizontal
influiráenlaformade la franjade soldadura,enla penetraciónyenlavelocidadde recorrido.En
la soldaduracircunferencial enposiciónplana,el trabajogiradebajode lapistolasoldadorayla
inclinaciónse obtiene moviendolapistolaencualquierdirecciónque laaparte del centromuerto
superior.
Si las unioneslinealesse colocanconel eje de soldaduraa15 grados respectoa lahorizontal yse
sueldacuestaabajo,esposible reducirel refuerzode lasoldaduraencondicionesque producirían
un refuerzoexcesivosi se colocarael trabajoenlaposiciónplana.Además,conel desplazamiento
cuestaabajo casi siempre esposibleaumentarlavelocidad.Al mismotiempo,lapenetraciónes
menor,loque resultabenéficocuandose sueldanpiezasde lámina.
La soldaduracuestaabajoafectael perfil ylapenetraciónde lasoldadura.El charco de soldadura
tiende afluirhaciael electrodoyprecalientael metal base,sobre todoenlasuperficie.Esto
produce una zonade fusiónde formairregular,llamadadepósitosecundario.Al aumentarel
ángulode inclinación,lasuperficiemediade lasoldaduraadquiere unadepresión,lapenetración
disminuye ylaanchurade la franjaaumenta.En el caso del aluminio,estatécnicacuestaabajono
esrecomendable porquese pierde acciónlimpiadorayel escudamientoesinsuficiente.
La soldaduracuestaarribaafectael perfil de lazonade fusiónyde la superficiede lasoldadura.La
fuerzade la gravedadhace que el charco de soldadurafluyahaciaatrás y se retrase respectoal
electrodo.Losbordesde lasoldadurapierdenmetal,el cual fluye haciael centro.Al aumentarel
ángulode inclinación,aumentantambiénel refuerzoylapenetración,ylaanchurade la franja
disminuye.Losefectossonexactamente opuestosa losde lasoldaduracuestaabajo.Si se
empleancorrientesde soldaduraelevadas,se reduciráel ángulomáximoque puedeusarse.
TAMAÑODEL ELECTRODO
El tamaño(diámetro) del electrodoinfluye enlaconfiguraciónde lafranjade soldadura.Un
electrodode mayortamañorequiere unacorriente mínimamásaltaque un electrodopequeño
con lasmismascaracterísticas de transferenciade metal.Lascorrientesaltas,asuvez,producen
mayor fusióndel electrodoydepósitosde soldaduramásgrandesyfluidos.Otraconsecuenciade
lascorrientesaltasesel aumentoenla tasa de deposiciónyenlapenetración.Noobstante,la
soldaduraenposiciónvertical ocenital porloregularse efectúaconelectrodosde menor
diámetroycon corrientesmásbajas.
GAS PROTECTOR
Las características de losdiversosgasesysu efectosobre lacalidadde lasoldaduray las
características del arco se analizanenlasecciónsobre consumiblesdelpresente informe.
EQUIPO
El procesoGMAW se puede usarenformasemiautomáticaoautomática.El equipobásicopara
cualquierinstalaciónde GMAWconsiste enlosiguiente:
1. Pistolasoldadora(enfriadaporaire o agua).
2. Unidad de alimentacióndel electrodo.
3. Control de soldadura.
4. Fuente de potenciaparasoldadura.
5. Suministroreguladode gasprotector.
6. Suministrode electrodo.
7. Cablesy manguerasparainterconexión.
8. Sistemade circulaciónde agua (parasopletesenfriadosporagua).
PISTOLASSOLDADORAS
Se han diseñadodiversostiposde pistolassoldadorasparaobtener el máximode eficienciasea
cual seala aplicación,yvandesde pistolasde trabajopesadoparatrabajosde producciónde alto
volumenconcorriente elevadahastapistolasligerasparasoldadurafuerade posicióncon
corriente baja.
Se puedenconseguirboquillasenfriadasporaire opor agua, curvadaso rectas,tanto para pistolas
ligerascomode trabajo pesado.Laspistolasenfriadasporaire suelensermáspesadasque las
enfriadasporagua para el mismoamperaje yciclode trabajoespecificados,porque lapistola
enfriadaporaire requiere másmasapara compensarlamenoreficienciadel enfriamiento.Los
componentesbásicosde laspistolasparasoldaduraporarco sonlossiguientes:
1. Tubo de contacto (o punta).
2. Boquillaparael escudode gas.
3. Conductopara el electrodoyforro.
4. Manguera de gas.
5. Manguera de agua.
6. Cable de potencia.
7. Interruptorde control.
El tubode contacto,que por loregulares de cobre o de unaaleaciónde cobre,transfiere la
corriente de soldaduraal electrodo ydirige aeste últimohaciael trabajo.El tubode contactose
conectaeléctricamenteala fuente de potenciade soldaduramediante el cable de potencia.La
superficie interiordel tubode contactodebe serlisapara que el electrodose alimente con
facilidadatravésdel tubosindejarde mantenerunbuencontactoeléctrico.El instructivoque
acompañaa la pistolaindicael tamañode tubode contacto correctopara cada tamañoy material
del electrodo.
En general,el agujerodel tubode contactodebe ser entre 0.13 y0.25 mm (0.005 y 0.010 pulg)
mayor que el alambre empleado,aunque se podríanrequeriragujerosmásgrandesenel casodel
aluminio.El tubode contactodebe sostenerse firmemente enel soplete ycentrarse dentrode la
boquilladel escudode gas.El posicionamientodel tubode contactoenrelaciónconel extremode
la boquillapuede serunavariable que dependade lamodalidadde transferenciaempleada.Si la
transferenciaesencortocircuito,el tuboporloregularestaráen el mismonivel o extendidomás
alláde la boquilla,perosi se usaarco de rocío estará retraídoaproximadamente3mm (1/8 pulg).
Durante la soldadura,deberáexaminarseperiódicamenteyreemplazarse si el agujerose ha
dilatadoporun desgaste excesivoosi se ha taponado consalpicaduras.El empleode unapunta
desgastadaotaponada puede perjudicarel contactoeléctricoyproducirunarco con
características irregulares.
La boquilladirige unacolumnade gasprotectorde flujouniforme hacialazonade soldadura.Esen
extremoimportante que el flujoseauniforme paraasegurarque el metal de soldadurafundido
esté bienprotegidocontracontaminaciónporlosgasesde laatmósfera.Hayboquillasde
diferentestamañosque debenelegirsede acuerdoconlaaplicación;estoes,boquillasgrandes
para trabajoscon corriente elevadaenlosque el charcode soldaduraesgrande,y boquillas
pequeñasparasoldadurade bajacorriente yencortocircuito.Las boquillasparaaplicacionesde
soldadurade puntoscuentanconaberturasque permitenal gasescaparcuando laboquillase
presionacontrala piezade trabajo.El conductodel electrodoysuforrose conectana una
ménsulaadyacente alosrodillosde alimentacióndel motorque alimentael electrodo.El conducto
sustenta,protege y dirige el electrododesdelosrodillosde alimentaciónhastalapistolayel tubo
de contacto. Se necesitaunaalimentaciónininterrumpidadel electrodoparaasegurarunarco
estable.Esprecisoevitarque el electrodose doble ose pandee.Si el electrodonoestábien
sustentadoentodoslospuntosentre losrodillosyel tubode contacto,tenderáaatascarse.
El forropuede seruna parte integral del conductooadquirirse porseparado.Encualquiercaso,el
material yel diámetrointeriordel forroson importantes.Esprecisodarmantenimientoperiódico
a los forrospara asegurarque esténlimpiosyenbuenascondiciones,afinde que la alimentación
del alambre seaconsistente.
Se recomiendaunforrohelicoidal de acerosi se usanelectrodosde unmaterial durocomoel
acero o el cobre.Los forrosde nailonsirvenparamaterialesde electrodoblandoscomoel
aluminioyel magnesio.
Hay que tenercuidadode no estrangularoflexionarexcesivamente el conductoaunque,comoes
usual,susuperficie exteriortengaunrefuerzode acero.El instructivoque acompañaacada
unidadporlo regularincluye unalistade losconductosyforros recomendadosparacadatamaño
y material de electrodo.
Los accesoriosrestantesllevanel gasprotector,el aguade enfriamientoylapotenciade soldadura
a la pistola.Estasmanguerasycablespuedenconectarse directamentealossuministros
correspondientesoal control de soldadura.Hayescudosde gas con estelaque puedenser
obligatoriosparaprotegerel charcode soldaduraenoperacionesde altavelocidad.
La pistolabásicase conectaa una unidad
alimentadoradel electrodoque empujael
electrododesde unaposiciónremotapara
hacerlopasar por el conducto.Existen
otros diseños,que cuentaconunpequeño
mecanismode alimentacióndel electrodo
integrado.Estapistolatiradel electrodoenel suministro,dondepuedehaberunimpulsor
adicional que al mismotiempoempuje el electrodohaciael conducto(esdecir,unsistemade
"empuje-tracción").Este tipode pistolatambiénresultaútil paraalimentarelectrodossuaves
(comolosde aluminio)ode diámetropequeño,puessi se empujaranel alambrepodría
pandearse.Otravariacióneslade "carrete enla pistola"que se ilustraenlafigura,enla que el
mecanismode alimentacióndel electrodoyel suministrodelelectrodoestánintegrados.
UNIDADDE ALIMENTACIÓN DEL ELECTRODO
La unidadde alimentacióndel electrodo(alimentadorde alambre) consiste enunmotoreléctrico,
rodillosimpulsoresy accesoriosparamantenerlaalineaciónylapresiónsobre el electrodo.Estas
unidadespuedenincorporarse al control de velocidadoubicarse enunaposiciónremota.El motor
de alimentacióndel electrodoporloregularesde corriente continua,yempujael electrodoa
travésde la pistolahaciael trabajo.El motordebe teneruncircuitode control que varíe su
velocidaddentrode unintervaloamplio.
Los alimentadoresde alambre de velocidadconstante normalmentese usanencombinacióncon
fuentesde potenciade voltajeconstante.Puedenusarse confuentesde potenciade corriente
constante si se añade un circuitode "ensarte"lentodel electrodo.
Si se empleaunafuente de potenciade corriente constante,se requiere uncontrol automático
detectorde voltaje.Este control detectacambiosenel voltaje delarcoy ajustala velocidadde
alimentacióndelalambre amodode mantenerunalongitudde arcoconstante.Esta combinación
de alimentadorde alambre de velocidadvariableyfuente de potenciade corriente constanteestá
limitadaaalambresde diámetrogrande [mayorque 1.6 mm (1/16 pulg)] conlosque se usan
velocidadesde alimentaciónmásbajas.Si la velocidadde alimentacióndel alambreesalta,la
velocidadde motornormalmentenopodráajustarse con la rapidezsuficienteparamantenerla
estabilidaddelarco.
El motorde alimentaciónse conectaa unconjuntode rodillosimpulsoresque transmitenlafuerza
al electrodo;losacandel suministrode alambre ylometenala pistolasoldadora.Lasunidadesde
alimentaciónde alambre puedentenerunsistemade dosode cuatro rodillos.El ajuste de presión
de losrodillospermite aplicarunafuerzavariable al alambre,dependiendode suscaracterísticas
(porejemplosólidooconnúcleo,duroo blando).Las guías de entraday de salidaalinean
debidamente el alambre conlosrodillosyle dansoporte para evitarque se doble.
Un rodilloprovistode unsurcose combinaconun rodillode respaldoliso.Se empleaunsurcocon
formade "V"para alambressólidosduros,comolosde acerosal carbonoe inoxidables,yunsurco
enforma de "U" para alambresblandoscomoel de aluminio.
Los rodillosde alimentacióncondientesde sierraomoleteados,conunrodillode respaldo
moleteado,comolosde lafigura4.22B, se usangeneralmenteconalambresconnúcleo.El diseño
moleteadopermite transmitirel máximode fuerzaimpulsoraal alambre conel mínimode presión
de losrodillos.Estostiposde rodillosnose recomiendanparaalambresblandos,comoel de
aluminio,porque tiendenaformarhojuelasdel metal delalambre que puedenllegarataponarla
pistolaoel forro.
CONTROLDE SOLDADURA
En aplicacionessemiautomáticas,el control de soldadurayel motorde alimentacióndel electrodo
puedenestarintegradosenunasolaunidad.Lafunciónprincipal del control de soldaduraes
regularla velocidaddel motorde alimentacióndel electrodo,porloregularmediante un
gobernadorelectrónico.Si aumentalavelocidadde alimentacióndelalambre,el operador
incrementarálacorriente de soldadura.Unadisminuciónenlavelocidadde alimentaciónproduce
corrientesde soldaduramásbajas.El control tambiénregulael arranque yla detenciónde la
alimentacióndelelectrodoatravésde una señal procedentedel interruptorde lapistola.
Tambiénestándisponiblesfuncionesde control de alimentacióndel electrodoque permitenusar
un "arranque de toque"(laalimentacióndel electrodose iniciacuandoel electrodotocael
trabajo) o un "ensarte lento"(latasade alimentacióninicial se reduce hastaque se enciendeel
arco y luegose incrementahastalarequeridaparasoldar).Estasdos funcionesse emplean
primordialmente enconjunciónconfuentesde potenciade corriente constante,yson
especialmenteútilesparalasoldadurapor arco de metal y gas de aluminio.
Normalmente,el gasprotector,el aguade enfriamientoylapotenciade soldadurase suministran
a la pistolaa travésdel control,paralo que se requiere unaconexióndirectadel control conestos
recursosy con la fuente de potencia.El flujode gasyde agua se regulanmedianteválvulasde
solenoidede modoque coincidanconel inicioyladetenciónde laacciónde soldar.El control
tambiénpuede determinarel inicioyladetencióndelflujode gas,yenergizarel contactorde la
fuente de potencia.Puede serque el control permitaciertoflujode gasantesde comenzara
soldar(prepurga) ydespuésde terminar(pospurga) conel finde protegerel charcode soldadura.
El control por loregulartiene unaalimentaciónindependiente de 115 V de ca.
FUENTE DE POTENCIA
La fuente de potenciaparasoldadurasuministraenergíaeléctricaal electrodoyala piezade
trabajoa finde producirel arco. En casi todaslas aplicacionesde GMAWse empleacorriente
continuacon el electrodopositivo(CCEP);portanto,laterminal positivase conectaala pistolayla
negativaa lapiezade trabajo.Los tiposprincipalesde fuentesde potenciade corriente continua
son generadoresimpulsadospormotor(rotatorias) ytransformadores-rectificadores(estáticas).
Los inversoresestánincluidosenlacategoríaestática.Generalmente se prefierenlasfuentesde
transformador-rectificadorparafabricacióndentrode untallerdonde se dispone de unafuentede
230 V o 460 V.Este tipode fuentesde potenciaresponde conmayorrapidezque lasde generador
impulsadopormotorcuandocambianlas condicionesdel arco.El generadorimpulsadopormotor
se usa cuando nose dispone de otrafuente de energíaeléctrica,comoenlugaresremotos.
Ambostipos de fuentesde potenciapuedendiseñarse yconstruirse de modoque suministren
corriente constante obienpotencial constante.Lasprimerasaplicacionesde GMAWempleaban
fuentesde potenciade corriente constante (amenudoconocidascomofuentesde caída). Estas
fuentesmantienenunnivel de corrienterelativamentefijodurante lasoldadura,sinimportarlas
variacionesenlalongituddel arco.Estasmáquinasse caracterizanpor voltajesde circuitoabierto
elevadosynivelesde corrienteencortocircuitolimitados.Comosuministranunasalidade
corriente prácticamente constante,el arcomantendráunalongitudfijasólosi ladistanciaentre el
tubode contactoy el trabajo permanece constante,conunavelocidadde alimentacióndel
electrodotambiénconstante.
En la práctica,como estadistanciavaría, el arco tiende a"arder hacia atrás" con el tubode
contacto o a "embotarse"dentrode lapiezade trabajo.Estopuede evitarse empleandoun
sistemade alimentacióndel electrodocontroladoporel voltaje.Cuandoel voltaje(longituddel
arco) aumentao disminuye,el motorse aceleraose frenaa finde mantenerconstante lalongitud
del arco. El sistemade control modificaautomáticamente lavelocidadde alimentacióndel
electrodo.Este tipode fuente de potenciageneralmente se usaparasoldarcon transferenciapor
aspersión,yaque lacorta duracióndel arco en la transferenciaencortocircuitohace que el control
por regulacióndel voltajenoresulte práctico.
Al aumentarel númerode aplicacionesde GMAW, se vioque una fuente de potenciade voltaje
(potencial) constantemejorabalaoperación.Si se empleajuntoconunalimentadorde alambre
de velocidadconstante,mantieneunvoltaje casi constante durante laoperaciónde soldadura.El
sistemade potencial constante compensalasvariacionesenladistanciaentre lapuntade
contacto y lapiezade trabajo que ocurrendurante lasoperacionesde soldaduranormales
incrementandoodecrementandoinstantáneamentelacorriente de soldadura,afinde
contrarrestarlos cambiosenlaextensióndel electrododebidosaloscambiosenladistanciaentre
la pistolayel trabajo.
La longituddel arcose establece ajustandoel voltaje de soldaduraenlafuente de potencia.Una
vezfijada,nose requierenmásmodificaciones durante lasoldadura.Lavelocidadde alimentación
del alambre,que ademásse convierte enel control de corriente,laestablece el soldadoru
operadorantesde comenzara soldar.Se puede ajustardentrode un intervaloconsiderable antes
de que el arco se embote dentrode lapiezade trabajoo arda hacia el tubode contacto.Los
soldadoresyoperadoresde inmediatoaprendenaajustarloscontrolesde alimentacióndel
alambre y de voltaje conunmínimode capacitación.
Al aumentarla distanciaentre lapuntade contacto y el trabajo,el voltaje del arcoy la longituddel
mismotenderíanacrecer; sinembargo,lacorriente de soldaduradisminuye coneste ligero
aumentoenvoltaje,loque compensael incrementoenlaextensióndel electrodo.Porotrolado,si
la distanciase acorta,el menorvoltaje iráacompañadopor un aumentoenlacorriente que
compensarálareducciónenla extensión.
La funciónde autocorrecciónde lafuente de potenciade voltaje constante esimportante para
producircondicionesde soldaduraestables,perohayotrasvariablesque contribuyenaun
rendimientoóptimo,sobre todocuandolatransferenciase realizaencortocircuito.
Ademásdel control del voltaje de salida,puedeserdeseableciertogradode control sobre la
pendienteylainductancia.El soldadoruoperadordebe entenderel efectode estasvariables
sobre el arco de soldaduraysu estabilidad.
Voltaje:El voltaje de arcoesel potencial eléctricoentre el electrodoylapiezade trabajo.Este
voltaje esmenorque el que se mide directamente enlafuente de potenciaacausa de lascaídas
de voltaje enlasconexionesya lolargo del cable de soldadura.Comoyase dijo,el voltaje del arco
estárelacionadodirectamente conlalongituddel arco;portanto,un aumentoo reducciónenel
voltaje de salidade lafuente de potenciaproduciráuncambiosimilarenlalongituddel arco.
Pendiente:Lascaracterísticasvolt-ampere estáticas(salidaestática) de unafuente de potenciade
voltaje constante se ilustranenlafigura4.24. La pendiente de lasalidaeslapendiente algebraica
de la curva volt-ampere yse acostumbracitarlacomola caída de voltaje por100 amperesde
aumentoenlacorriente.
La pendiente de lafuente de potencia,segúnlaespecificacióndel fabricante,se mide ensus
terminalesde salidaynoes la pendiente total del sistemade soldaduraporarco. Cualquiercosa
que añada resistenciaal sistemade soldadura(porejemplocablesde potencia,conexiones
deficientes,terminalesflojas,contactossucios,etc.) harácrecerlapendiente.Portanto,enun
sistemade soldaduradadolomejoresmedirlapendienteenel arco.Se requierendospuntosde
operaciónparacalcular lapendiente de unsistemade soldaduradel tipode potencial constante.
No conviene usarel voltaje de circuitoabiertocomounode lospuntos,porque enalgunas
máquinashayuna marcada caída de voltaje acorrientesbajas.
La pendiente tiene unafunciónpreponderanteenlamodalidadde transferenciaencortocircuito
de GMAW encuanto a que controlala magnitudde la corriente de cortocircuito,que esel
amperaje que fluye cuandoel electrodoestáencortocon lapiezade trabajo.En GMAW, la
separaciónde gotasde metal fundidodel electrodose controlaporunfenómenoeléctrico
conocidocomoefectode estrangulaciónelectromagnética.Laestrangulacióneslafuerzade
"constricción"que lacorriente ejerce sobre unconductoral fluirporél.
En la transferenciaencortocircuito,lamagnitudde lacorriente de cortocircuitoesimportante
porque el efectode estrangulaciónresultante determinalaformacómouna gota fundidase
desprende del electrodo.Esto,asu vez,afectalaestabilidaddel arco.Si haypoca o ninguna
pendienteenel circuitode lafuente de potencia,lacorrientede cortocircuito subiráconrapidez
hasta unnivel elevado.El efectode estrangulaciónseráintenso,ylagotafundidase separará
violentamentedel alambre.El excesivoefectode estrangulaciónharáaun ladoabruptamente el
metal fundido,despejaráel cortocircuito,y producirádemasiadassalpicaduras.
Si la corriente de cortocircuitodisponiblede lafuente de potenciase limitaaunnivel bajo
mediante unapendientepronunciada,el electrodotransportarálacorriente completa,peroes
posible que el efectode estrangulamientoseademasiadoleve parasepararlagota y restablecerel
arco. En esascondiciones,el electrodochocarácontrala piezade trabajoo se congelaráenel
charco. Si la corriente de cortocircuitotiene unvaloraceptable,laseparaciónde lagotafundida
del electrodoserásuave conmuypoca salpicadura.Enla tabla4.3 se danlas corrientesde
cortocircuitotípicasrequeridasparala transferenciade metal conunarco lomás estable posible.
Muchas fuentesde potenciade voltajeconstante estánequipadasconunajuste de pendiente.
Puedenajustarse porpasosocontinuamente parasuministrarlosnivelesdeseadosde corriente
de cortocircuitopara la aplicaciónde que se trate.Algunostienenpendiente fijaque se ha
establecidopreviamente paralas condicionesde soldaduramáscomunes.
Inductancia:Cuandoel electrodohace cortocon el trabajo,la corriente sube rápidamente aun
nivel elevado.Lacaracterísticadel circuitoque afectala rapidezde este aumentoeslainductancia,
que por loregularse mide enhenrys.
La magnitudmáximadel efectode estrangulaciónestádeterminadaporel nivel de corrientede
cortocircuitofinal.El efectode estrangulacióninstantáneoestábajoel control de lacorriente
instantánea,yportanto la formade la curva corriente-tiempoessignificativa.Lainductanciadel
circuitocontrolala rapidezde elevaciónde lacorriente.Sininductancia,el efectode
estrangulaciónse aplicaconrapidezyla gotafundidaserá"cercenada"violentamente del
electrodo,conunexcesode salpicadura.Unainductanciamayorproduce unareducciónenel
númerode cortocircuitosporsegundoyuna aumentoenel tiempode "arco encendido".Esto
últimohace al charco más fluidoyproduce unafranjade soldaduramás planay lisa.
En la transferenciaporaspersión,laadiciónde inductanciaalafuente de potenciaproduciráun
iniciode arco más suave sinafectarlascondicionesde soldadurade estadoestable.Losajustesa
la fuente de potenciarequeridosparaobtenercondicionesde salpicaduramínimavaríancon el
material yel diámetrodel electrodo.Porreglageneral,se requierencorrientesde cortocircuitoe
inductanciasmásaltaspara electrodosde mayordiámetro.
Hay fuentesde potenciaconnivelesde inductanciafijosoajustablesporpasosocontinuamente.
REGULADORES DE GAS PROTECTOR
Se requiere unsistemaque proporcioneunatasade flujode gas protectorconstante a presión
atmosféricadurante lasoldadura.Unreguladorde gas reduce lapresióndel gasfuente auna
presiónde trabajoconstante sinimportarlasvariacionesenlafuente.Losreguladorespuedenser
de una o dos etapasy puedentenerunmedidorde flujointegrado.Losreguladoresde dosetapas
suministrangasa una presiónmásconsistenteque losde unaetapacuandola presiónde lafuente
varía.
La fuente de gasprotectorpuede seruncilindrode altapresión,uncilindrollenode líquidooun
sistemade líquidode altovolumen.Esposible conseguirmezclasde gasesenunsolocilindro.
Cuandose empleandosomás fuentesde gaso líquido,lasproporcionescorrectasse obtienenpor
mediode dispositivosmezcladores.El usuariodebe determinarel tamañoyel tipode la fuente
donde estaráalmacenadoel gas,con base enel volumende gasque se consumaal mes.
SUMINISTRODEL ELECTRODO
El procesoGMAW empleaunelectrodode alimentacióncontinuaque se consume conrelativa
rapidez.Portanto,el suministrode electrododebe proveerunagrancantidadde alambre que
puedaalimentarse confacilidadalapistolapara elevaral máximolaeficienciadel proceso.Porlo
regular,estafuente esuncarrete o rolloque contiene entre 4.5y 27 kg (10 y 60 lb) de alambre,
enrolladoparaque laalimentaciónesté libre de doblecesynudos.Tambiénhaycarretesmás
grandesde hasta 114 kilogramos(250lb),y se puede conseguiralambre entamboresde 340 a 450
kilogramos(750 a 1000 lb).Se empleancarretespequeños[de .45a 9 kg (1 a 2 lb)] conel equipo
de "carrete enla pistola".Laespecificaciónde laAWSo militaraplicabledefinelosrequisitosde
empaque estándar.Si el usuariotienerequerimientosespeciales,normalmente puede llegaraun
acuerdocon el proveedor.
El suministrode electrodopuedeestarubicadomuycercadel alimentadorde alambre,ocolocarse
a cierta distanciayconducirse pormediode unequipode entregaespecial.Normalmente,el
suministrode electrododeberáestarlomás cerca posible de lapistolaparaminimizarlos
problemasde alimentación,perolobastante lejosparadarflexibilidadyaccesibilidad al soldador.
CONSUMIBLES
Ademásde loscomponentesdel equipo,comolaspuntasde contacto ylos forrosdel conducto,
que se desgastany debenreemplazarse,losconsumiblesdel procesoGMAWsonloselectrodosy
losgasesprotectores.La composiciónquímicadel electrodo,delmetal base ydel gasprotector
determinanlacomposicióndel metal de soldadura.A suvez,estacomposicióndeterminaengran
medidalaspropiedadesquímicasymecánicasdel ensamble soldado.Losque siguensonfactores
que influyen enlaseleccióndel gasprotectorydel electrodo:
o Metal base.
o Propiedadesque debe tenerel metal de soldadura.
o Condiciónylimpiezadel metal base.
o Tipode servicioorequisitode especificaciónaplicable.
o Posiciónde soldadura.
o Modalidadde transferenciade metal que se piensausar.
ELECTRODOS
Los electrodos(metalesde aporte) paralasoldadurapor arco de metal y gas estáncubiertospor
diversasespecificacionesde laAWSpara metal de aporte.Otras asociacionesque redactan
normastambiénpublicanespecificacionesde metal de aporte paraaplicacionesespecíficas.Por
ejemplo, laSAEredactaespecificacionesparamaterialesaeroespaciales.Enlatabla4.4 se
muestranlasespecificacionesde electrodosde laAWS,designadascomonormasA5.XX,aplicables
a GMAW. Definenrequisitosde tamañoytolerancias,empaque,composiciónquímicayen
algunoscasospropiedadesmecánicas.LaAWStambiénpublicacartasde comparaciónde metales
de aporte (FillerMetal ComparisonCharts) enlasque losfabricantespuedenincluirsusmarcas
para cada una de lasclasificacionesde metal de aporte.
En general,paraaplicacionesde unión,lacomposicióndel electrodo(metal de aporte)essimilara
la del metal base.Lacomposiciónde metal de aporte puede alterarse unpocoparacompensarlas
pérdidasque ocurrenenel arco o para desoxidarel charcode soldadura.En algunoscasos,esto
apenasrequiere modificaciónde lacomposicióndelmetal base,peroenciertasaplicacionesse
requiere unelectrodoconunacomposiciónquímicamuydiferentede ladel metal base conel fin
de obtenercaracterísticasde soldaduray propiedadesdel metal de soldadurasatisfactorias.Por
ejemplo, el mejorelectrodoparasoldarporGMAW bronce de manganeso,unaaleaciónde cobre
y cinc,es unode bronce de aluminioode unaaleaciónde cobre-manganeso-níquel-aluminio.
Los electrodosmásapropiadosparasoldarlasaleacionesde aluminioyacerode más alta
resistenciamecánicaamenudotienenunacomposicióndiferente de lade losmetalesbase conlos
que se van a usar. Esto se debe a que lasaleacionesde aluminiocomola6061 noson apropiadas
como metalesde aporte.Porello,lasaleacionesde electrodose diseñande modoque produzcan
laspropiedadesde metal de soldaduradeseadasconcaracterísticasde operaciónaceptables.
Aparte de cualesquierotrasmodificacionesque se haganala composiciónde loselectrodos,casi
siempre se agregandesoxidantesuotroselementoslimpiadores.Estose hace para minimizarla
porosidadde lasoldadurao para asegurarque el metal de soldaduratengapropiedades
mecánicassatisfactorias.Laadiciónde desoxidantesapropiadosenlascantidadescorrectases
indispensable paraproducirsoldadurasíntegras.Losdesoxidantesmásutilizadosenloselectrodos
de acero son manganeso,silicioyaluminio.El titanioyel aluminiosonlosprincipalesdesoxidantes
que se empleanconloselectrodosde aleaciónde níquel.Loselectrodosde aleaciónde cobre
puedendesoxidarsecontitanio,silicioofósforo.
EspecificacionesparavarioselectrodosparaGMAW
Tipode material base EspecificaciónAWS
Aceroal carbonoA5.18
Acerode baja aleaciónA5.28
Aleacionesde aluminioA5.10
Aleacionesde cobre A5.7
MagnesioA5.19
Aleacionesde níquelA5.14
Aceroinoxidablede laserie 300 A5.9
Aceroinoxidablede laserie 400 A5.9
TitanioA5.16
Los electrodosque se usanpara GMAW son de diámetromuypequeñosi se lescomparaconlos
de la soldaduraporarco sumergidooporarco con núcleode fundente.Soncomuneslos
diámetrosde 0.9 a 1.6 mm (0.035 a 0.062 pulg),peropuedenusarse electrodoscondiámetrotan
pequeñocomo0.5 mm (0.020 pulg) y tangrande como3.2 mm (1/8 pulg).Comolosdiámetrosde
electrodosonpequeñosylascorrientesrelativamente altas,lasvelocidadesde alimentacióndel
alambre enGMAW sonaltas,desde unos40 hasta340 mm/s(100 a 800 pulg/min) paralamayor
parte de losmetales,exceptoel magnesio,conel que puedenrequerirsevelocidadesde hasta590
mm/s(1400 pulg/min).
Con talesvelocidades de alimentación,loselectrodosse proveenenformade hiloscontinuos
largosde alambre debidamentetempladoque puedenalimentarse de manerasuave yuniformea
travésdel equipode soldadura.Normalmente,losalambresestánenrolladosencarretesde
tamañoconveniente,oenbobinas.
Los electrodostienenrazonessuperficie/volumenaltasporsutamaño relativamente pequeño.
Cualesquiercompuestosolubricantesde estiramientoque hayanpenetradoenlasuperficie del
electrododurante el procesode fabricaciónpuedenafectaradversamente laspropiedadesdel
metal de soldadura.Estosmaterialesextrañosproducenporosidadenaleacionesde aluminioy
acero,y agrietamientodel metalde soldaduraode lazona térmicamente afectadaenacerosde
alta resistenciamecánica.Portanto,loselectrodosdebenfabricarseconunasuperficie de alta
calidadpara evitarlaacumulaciónde contaminantesenlascosturaso traslapos.
Ademásde usarse enaplicacionesde unión,el procesoGMAWse utilizaampliamente para
recubrirenloscasos en que undepositóde soldadurasuperpuestopuede conferirunaresistencia
al desgaste oa la corrosióndeseable,uotraspropiedades.Losrecubrimientosnormalmente se
aplicana aceros al carbono o al manganesoydebensometerse aunaingenieríayevaluación
cuidadosasparagarantizar resultadossatisfactorios.Enlasoperacionesde recubrimiento,la
dilucióndel metal de soldaduraconel metal base se convierte enunaconsideraciónimportante;
esfunciónde lascaracterísticas del arco y de la técnica.
Con GMAW puedenesperarse tasasde dilucióndel 10al 50% dependiendode lamodalidadde
transferencia.Porestarazón,lonormal esque se requieranmúltiplescapasparaobteneruna
químicaapropiadadel depósitoenlasuperficie.Lamayor parte de losrecubrimientosde metal de
soldadurase depositanautomáticamenteafinde controlarcon precisiónladilución,laanchuray
el espesorde lafranja,y el traslapoal colocar cada franja juntoa la franjaprecedente.
GASES PROTECTORES
La funciónprimariadel gasprotectoresimpedirque laatmósferaentre encontactoconel metal
de soldadurafundido.Estoesnecesarioporque lamayorparte de losmetales,al calentarse hasta
su puntode fusiónenaire,presentanunamarcadatendenciaa formar óxidosy,enmenorgrado,
nitruros.Además,el oxígenoreaccionaconel carbonodel acero fundidoparaformarmonóxidoy
dióxidode carbono.Estosdiversosproductosde reacciónpuedencausardeficienciasde la
soldadura,comoescoriaatrapada,porosidadypérdidade ductilidaddel metal-desoldadura.Los
productosde reacciónmencionadosse formanconfacilidadenlaatmósferasi nose toman
precaucionesparaexcluirel oxígenoyel nitrógeno.
Ademásde proporcionarunentornoprotector,el gasprotectory la tasa de flujotienenunefecto
importante sobre losiguiente:
1. Características del arco.
2. Modalidadde transferenciadel metal.
3. Penetraciónyperfil de lafranjade soldadura.
4. Velocidadde soldadura.
5. Tendenciaal socavamiento.
6. Acciónlimpiadora.
7. Propiedadesmecánicasdel metal de soldadura.
LOS GASES PROTECTORESINERTES: ARGÓN Y HELIO
El argón y el heliosongasesinertes.Éstosdosysus mezclasse empleanparasoldarmetalesno
ferrososyaceros inoxidables,al carbono yde bajaaleación.Lasdiferenciasfísicasentre el argóny
el heliosonladensidad,laconductividadtérmicaylascaracterísticasdel arco.
El argón esaproximadamente 1.4vecesmásdensoque el aire,entanto que ladensidaddel helio
esde alrededorde 0.14 vecesladel aire.El argón,al sermás pesado,esmásefectivo
para protegerel arco y cubrir el áreade soldaduraenlaposiciónplana.El heliorequiere tasasde
flujounasdoso tres vecesmayoresque lasusadasconargón para proporcionaruna protección
equivalente.
El heliotiene mayorconductividadtérmicaque el argónyproduce un plasmade arco en el cual la
energíadel arco estádistribuidade maneramásuniforme.El plasmade arco del argón,encambio,
se caracteriza por unnúcleode alta energíay una zonaexteriorde menorenergía.Estadiferencia
afectasobremanerael perfil de lafranjade soldadura.Unarco protegidoconhelioproduce una
franjaprofunda,ancha,parabólica.Un arco protegidoporargón produce unperfil de franja
caracterizadopor una penetracióntipo"dedo".
El heliotiene unpotencial de ionizaciónmásaltoque el del argóny,enconsecuencia,unvoltaje
de arco más altosi todas lasdemásvariablessoniguales.Además,el heliopuedepresentar
problemasde iniciacióndel arco.Losarcos protegidosexclusivamente conhelionopresentan
transferenciaporaspersiónaxialverdaderaenningúnnivel de corriente.El resultadoesque los
arcos protegidosconhelioproducenmássalpicadurasytienenfranjasconsuperficiesmásásperas
que losprotegidosconargón.La protecciónconargón (incluidaslasmezclasconuncontenidode
argón tan bajocomo 80%) producentransferenciaporaspersiónaxial cuandolacorriente estápor
encimadel nivel de transición.
MEZCLAS DE ARGÓN Y HELIO
La protecciónconargón purose usaen muchasaplicacionesde soldadurade materialesno
ferrosos.El empleode heliopurogeneralmente estárestringidoaáreasmásespecializadas
porque unarco enheliotiene estabilidadlimitada.Pese aello,lascaracterísticasde perfil de la
franjade soldaduradeseables(profundo,anchoyparabólico) que se obtienenconel arcode helio
muchasvecessonel objetivoal usarmezclasde argón y heliocomogasprotector.
En la transferenciaencortocircuitose usanmezclas argón-helioconentre 60 y 90% de helioafin
de obtenerunmayor aporte de calor al metal base ymejorarlas característicasde fusión.Con
algunosmetales,comolosacerosinoxidablesyde bajaaleación,se escogenadicionesde helioen
lugarde lasde CO2 porque este últimopuedeafectaradversamentelaspropiedadesmecánicas
del depósito.
Las mezclasde argón y 50 a 75 %de helioaumentanel voltaje delarco(parala mismalongitudde
arco) con respectoa ladel argón puro.Estos gasesse empleanpara soldaraluminio,magnesioy
cobre porque el mayor aporte de calor (graciasal voltaje másalto) reduce el efectode laelevada
conductividadtérmicade estosmetalesbase.
ADICIONESDE OXIGENOY C02 AL ARGÓN Y EL HELIO
El argón y,en menormedida,el heliopurosproducenexcelentesresultadoscuandose sueldan
metalesnoferrosos.Noobstante,laprotecciónde aleacionesnoferrosasconargón puroproduce
un arco irregularyuna tendenciaal socavamiento.Lasadicionesde 1a 5% de oxígenoo de 3 a
25% de CO2 producenuna notable mejoríaenlaestabilidaddel arcoyausenciade socavamiento
al eliminarlasdivagacionesdel arcocausadaspor el chisporroteoenel cátodo.
La cantidadóptimade oxígenooCO2 que se añade al gas inerte esfunciónde lacondiciónde la
superficie deltrabajo(presenciade incrustacionesde forjauóxidos),lageometríade launión,la
posiciónotécnicade soldaduray lacomposicióndel metal base.Engeneral,2% de oxígenou8 &
10% de C02 se consideraunbuentérminomedioparacubrirun intervaloampliode estas
variables.
Las adicionesde dióxidode carbonoal argón tambiénpuedenmejorarlaaparienciade lafranjade
soldaduraal producirun perfil "enformade pera"de más fácil definición,comose apreciaenla
figura. La adiciónde entre 1 y 9% de oxígenoal gas mejoralafluidezdel charcode soldadura,la
penetraciónylaestabilidaddelarco.El oxígenotambiénreduce lacorriente de transición.La
tendenciaal socavamientodisminuye,perohayunamayoroxidacióndel metal de soldaduracon
una pérdidaapreciablede silicioymanganeso.
Las mezclasargón-dióxidode carbonose usancon aceroal carbono y de baja aleación,yenmenor
grado con acerosinoxidables.Lasadicionesde dióxidode carbonode hastael 25% elevanla
corriente de transiciónmínima,aumentanlaspérdidasporsalpicaduraylaprofundidadde
penetración,yreducenlaestabilidaddelarco.Las mezclasargón-CO2se usanprimordial-mente
enaplicacionesde transferenciaencortocircuito,perotambiénpuedenservirparasoldaduracon
transferenciaporaspersiónyconarco pulsado.
Se ha usado ampliamenteunamezclade argóncon 5% de CO2 para soldarcon arco pulsadoy
alambressólidosde aceroal carbono.Las mezclasde argón, helioyCO2 sonlas favoritaspara
soldarcon arco pulsadoy alambressólidosde aceroinoxidable.
MEZCLAS DE MÚLTIPLES GASESPROTECTORES
Argón-oxígeno-dióxidode carbono
Las mezclasde argón con hasta 20% de dióxidode carbonoy3 a 5% de oxígenosonversátiles.
Proveenunaprotecciónadecuadaycaracterísticasde arco deseablesparasoldarenlas
modalidadesde aspersión,cortocircuitoyapulsos.Las mezclascon10 a 20% de dióxidode
carbono noson comunesenEstadosUnidosperosí gozande popularidadenEuropa.
Argón-helio-dióxidode carbono
Las mezclasde argón, helioydióxidode carbonose usanpara soldaracerosal carbono,de baja
aleacióne inoxidablesencortocircuitooconarco pulsado.Lasmezclasenlasque el argón es el
constituyenteprimariosirvenparasoldaduraconarco pulsado,yaquellasenlasque el helio
predominase empleanparasoldarencortocircuito.
Argón-helio-dióxidode carbono-oxígeno
Esta mezcla,conocidacomúnmente comoquad-mix,espopularparaGMAW de alta deposición
empleandoel tipode arcode transferenciade metal conelevadadensidadde corriente.Esta
mezclaofrece buenaspropiedadesmecánicasyoperabilidaddentrode unintervaloampliode
tasas de deposición.Suaplicaciónprincipalesenlasoldadurade materialesbase de bajaaleación
y buenaresistenciaala tensión,perotambiénse hausadoconacero dulce ensoldadurade alta
producción.Losaspectoseconómicossonunaconsideraciónimportante parausareste gas enla
soldadurade acerodulce.
DIÓXIDODE CARBONO
El dióxidode carbono(CO2) esungas reactivoampliamenteutilizadoensuformapurapara la
soldaduraporarco de metal y gas de acerosal carbono y de baja aleación.Esel únicogas reactivo
que puede usarse solocomoescudoenel procesoGMAW. La mayor velocidadde soldadura,la
penetraciónmásprofundaenlauniónyel bajo costoson característicasgeneralesque han
promovidoel usodel CO2como gas protector.
Con unescudode CO2, la modalidadde transferenciade metal esencortocircuitoobienglobular.
La transferenciaporaspersiónaxial requiere unescudode argóny no puede lograrse conunode
CO2. Con latransferenciaglobular,el arcoesmuy bruscoy produce abundantessalpicaduras,lo
que exige fijarlascondicionesde soldadurade modoque produzcanun"arco enterrado"muy
corto (lapunta del electrodoestápordebajode lasuperficiedel trabajo) afinde minimizarlas
salpicaduras.
En una comparacióngeneral conel arco protegidoporuna mezclaricaen argón,el arco protegido
por CO2 produce una franja de soldaduracon excelente penetraciónyunperfil superficialmás
áspero,con unaacción de "mojado"muyinferiorenlosbordesde lafranjade soldaduragracias al
arco enterrado.Se lograndepósitosde soldaduramuyíntegros,perolaspropiedadesmecánicas
puedensufrirmenoscaboporlanaturalezaoxidantedel arco.
BIBLIOGRAFIA
v MANUAL TECNICODE SOLDADURA.- AMERICAN WELDINGSOCIETY- Prentice Hall.-1994.
v WWW.INFRA.COM.MX
v WWW.AGA_FANO.COM
v WWW.AWS.ORG
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VARIABLESDE GMAW
VARIABLESDEL PROCESOGMAW (MIG-MAG)
Corriente de soldadura(velocidadde alimentacióndel electrodo).
Polaridad.
Voltaje del arco(longituddelarco).
Velocidadde recorrido.
Extensióndel electrodo.
Orientacióndel electrodo(ángulorespectoala direcciónde desplazamiento).
Posiciónde launiónque se va a soldar.
Diámetrodel electrodo.
Composiciónytasade flujodel gasprotector.
Estas variablesnosondel todoindependientes,ycuandose modificaunacasi siempre es
necesariomodificarunao más de lasotras para obtenerlosresultadosque se buscan.Se requiere
considerable habilidadyexperienciaparaseleccionarlosvaloresóptimosparacada aplicación.
Estos valoresóptimossonafectadospor(1) el tipode metal base,(2) la composicióndel electrodo,
(3) laposiciónenque se suelday(4) losrequisitosde calidad.Portanto,nohayun conjuntoúnico
de parámetrosque produzcaresultadosóptimosentodosloscasos.
CORRIENTEDE SOLDADURA
Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,el amperajede soldaduravaríaconla
velocidadde alimentacióndel electrodooconla rapidezde fusiónsiguiendounarelaciónno
lineal.Al variarse lavelocidadde alimentación,el amperaje de soldaduravaríade manera similarsi
se empleaunafuente de potenciade voltajeconstante.Estarelaciónentre lacorrientede
soldadurayla velocidadde alimentacióndelalambre se muestraenlafiguraparaelectrodosde
acero al carbono:
WFS = velocidadde alimentacióndel electrodo,mm/s(pulg/s)
a = constante de proporcionalidadparael calentamientoanódicoocatódico.Sumagnitud
depende de lapolaridad,lacomposiciónyotrosfactores,mm/(s*A) [pulg/(minA)]
b = constante de proporcionalidadparael calentamientoporresistenciaeléctrica,s-1A-2(min-1
A-2)
L = extensiónoprotrusióndelelectrodo,mm(pulg)
I = corriente de soldadura,A
Comopuede verse enlafigura,cuandose aumentael diámetrodel electrodo(manteniendola
mismavelocidadde alimentación) se requiereunacorriente de soldaduramásalta.La relación
entre lavelocidadde alimentacióndel electrodoylacorriente de soldaduradepende de la
composiciónquímicadel electrodo.Este efectopuede versecomparandolafiguraque
correspondenaelectrodosde aceroal carbono conlas de aluminio,aceroinoxidable,cobre,etc.
Las diferentesposicionesypendientesde lascurvasse debena diferenciasenlospuntosde fusión
y resistividadeseléctricasde losmetales.Laextensióndel electrodotambiénafectalasrelaciones.
Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,unaumentoenlacorriente de soldadura
(velocidadde alimentacióndel electrodo) producirálosiguiente:
Un aumentoenla profundidadyanchurade penetraciónde lasoldadura.
Un incrementoenlatasa de deposición.
Un aumentoenel tamaño de la franjade soldadura.
La soldaduraporaspersiónapulsosesunavariacióndel procesoGMAW enla que la corriente se
pulsacon el finde disfrutarde lasventajas de la modalidadde transferenciade metal por
aspersiónconuna corriente promedioigual omenorque lacorriente de transiciónde globulara
por aspersión.Puestoque lafuerzadel arcoyla tasa de deposicióndependenenforma
exponencial de lacorriente,cuandose operaporencimade lacorriente de transición,lasfuerzas
del arco a menudose vuelvenincontrolablesenlasposicionesvertical ycenital.Al reducirla
corriente promedioconlospulsos,esposible reducirtantolasfuerzasdel arcocomo lastasas de
deposiciónparapodersoldarencualquierposiciónyenseccionesdelgadas.
Si se usa alambre sólido,otraventajade lasoldaduraconpotenciaapulsosesque se puede usar
alambre de mayordiámetro[1.6 mm (1/16 pulg)].Aunquelastasasde deposiciónengeneral no
son másaltas que aquellasconalambre de menordiámetro,laventajareside enel menorcosto
por unidadde metal depositado.Tambiénhayunincrementoenlaeficienciade deposición
porque se reducenlaspérdidasporsalpicadura.
Si se usa alambre connúcleode metal,lapotenciaapulsosproduce unarco que esmenos
sensible aloscambiosenlaextensión(protrusión)del electrodoyenel voltaje,encomparación
con losalambressólidos.Estohace al procesomás tolerante respectoa lasfluctuacionesde la
conducciónporparte del operador.La potenciaapulsostambiénminimizalassalpicadurasenuna
operaciónque yade porsí salpicamuypoco.
POLARIDAD
El términopolaridaddescribe laconexióneléctricade lapistolasoldadoraen relaciónconlas
terminalesde unafuente de potenciade corriente continua.Si el cable de potenciade lapistolase
conectaa laterminal positiva,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo
positivo(CCEP),yse le hadado arbitrariamente el nombrede polaridadinversa.Cuandolapistola
se conecta a la terminal negativa,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo
negativo(CCEN),que originalmente se llamópolaridaddirecta.Casi todaslasaplicacionesde
GMAW empleancorrientecontinuaconel electrodopositivo(CCEP).Estacondiciónproduce un
arco estable,unatransferenciade metal uniforme,relativamente pocassalpicaduras,buenas
características de la franjade soldaduray profundidadmáximade penetraciónparaunaamplia
gama de corrientesde soldadura.
La corriente continuaconel electrodonegativo(CCEN)rarasvecesse usaporque no puede
obtenerse transferenciaporaspersiónaxial sinefectuarmodificacionesque nohangozadode
mucha aceptacióncomercial.CCEN ofrece unaclaraventajade velocidadesde fusiónaltasque no
puede explotarse porque latransferenciaesglobular.Enel casode los aceros,latransferencia
puede mejorarse añadiendounmínimode 5% de oxígenoal escudode argón (loque requiere
aleacionesespecialesparacompensarlaspérdidasporoxidación) otratandoel alambre para
hacerlotermoiónico(loque elevael costodel metal de aporte).Enamboscasos,las tasas de
deposicióndecaen,conloque desaparece laúnicaventajareal de cambiarlapolaridad.Sin
embargo,envirtudde la altatasa de deposiciónylamenorpenetración,CCEN se hausado
ocasionalmenteenaplicacionesde recubrimiento.
Los intentosporusarcorriente alternaconel procesoGMAW casi nunca han tenidoéxito.La
formade ondacíclica hace inestable el arcoporque éste tiende aextinguirsecuandolacorriente
pasa por cero.Aunque se handesarrolladotratamientosespecialesde lasuperficiedel alambre
para resolvereste problema,el costode suaplicaciónhahechoque la técnicanoresulte
económica.
VOLTAJEDEL ARCO(longituddel arco)
Voltaje del arcoy longituddel arcosontérminosque confrecuenciase usanindistintamente.Pese
a ello,cabe señalarque si bienestánrelacionadosentre sí,sondiferentes.En GMAW,la longitud
del arco esuna variable crítica que debe controlarse cuidadosamente.Porejemplo,enla
modalidadde arcode rocío con escudode argón, unarco que esdemasiadocortoexperimenta
cortocircuitosmomentáneosque causanfluctuacionesde la presión,mismasque bombeanaire
hacia el chorro del arco y producenporosidadypérdidade ductilidadporabsorciónde nitrógeno.
Si el arco esdemasiadolargo,tiende unmovimientolateral aleatorioque afectatantola
penetracióncomoel perfil de lasuperficiede lafranja.Además,unarcolargo puede romperel
escudode gas. En el caso de arcos enterradosconescudode dióxidode carbono,unarco largo
produce salpicadurasexcesivasytambiénporosidad;si el arcoesdemasiadocorto,lapunta del
electrodoharácortocircuitocon el charco de soldadura,causandoinestabilidad.
La longituddel arcoeslavariable independiente.El voltaje del arcodependede lalongituddel
arco así como de muchasotras variables,comolacomposiciónydimensionesdel electrodo,el gas
protector,latécnicade soldaduray,dadoque a menudose mide enlafuente de potencia,incluso
la longituddel cable de soldadura.El voltaje del arcopermite expresarenformaaproximadala
longitudfísicadel arcoen términoseléctricos,aunqueel voltaje del arcotambiénincluye lacaída
de voltaje enlaextensióndelelectrodoque sobresaledel tubode contacto.
Si todas lasvariablesse mantienenconstantes,el voltajedel arcose relacionadirectamente conla
longituddel arco.Aunque lavariable que interesayque debe controlarse eslalongituddel arco,
esmás fácil vigilarel voltaje.Porestarazón,ypor el requisitonormal de que enel procedimiento
de soldadurase especifique el voltajedel arco,éste esel términoque se usa conmayor
frecuencia.
Los nivelesestablecidosde voltajedel arcovarían dependiendodel material,el gasprotectoryla
modalidadde transferencia.Se requierenseriesde pruebaparaajustarel voltaje del arcoa finde
producirlascaracterísticas de arco y el aspectode franjade soldaduramásfavorable.Estas
pruebassonindispensablesporque el voltajede arcoóptimodepende de diversosfactores,
incluidosel espesordel metal,el tipode unión,laposiciónde soldadura,el tamañodel electrodo,
la composicióndel gasprotectoryel tipode soldadura.A partir de cualquiervalorespecíficode
voltaje del arco,unincrementoenel voltaje tiendeaaplanarla franjade soldaduray aumentarla
anchura de la zonade fusión.Unvoltaje excesivopuede causarporosidad,salpicadurasy
socavamiento.Si se reduce el voltajese obtendráunafranjade soldaduramásangostacon una
corona más altay penetraciónmásprofunda.Unvoltaje demasiadobajopuede hacerque el
electrodose embote.
VELOCIDADDE RECORRIDO
La velocidadde recorridoode desplazamientoeslatasade movimientolinealdel arcoa lolargo
de la uniónque se va a soldar.Si todas lasdemáscondicionesse mantienenconstantes,la
penetraciónde lasoldaduraesmáximaauna velocidadde recorridointermedia.
Cuandose reduce la velocidadde recorrido,se incrementaladeposicióndel metal de aporte por
unidadde longitud.A velocidadesmuybajas,el arcoactúa sobre el charco de soldadura,nosobre
el metal base,conlo que se reduce la penetración efectiva.Otraconsecuenciaesunafranjade
soldaduraancha.
Al incrementarse lavelocidadde recorrido,enunprincipiose incrementatambiénlacantidadde
energíatérmicaque se transmite del arco al metal base,porque el arco actúa de manera más
directasobre el metal base.Si continúael aumentoenlavelocidadde recorrido,se impartiráal
metal base menosenergíatérmicaporunidadde longitudde lasoldadura.Portanto,al
incrementarse lavelocidadde recorrido,lafusióndel metal base primeroaumentayluego
disminuye.Si se aumentatodavíamásla velocidadde recorrido,apareceráunatendenciaal
socavamientoalolargo de losbordesde la franjade soldadura,porque nose depositarásuficiente
metal de aporte para rellenarel trayectofundidoporel arco.
EXTENSIÓN DEL ELECTRODO
La extensióndel electrodoesladistanciaentre el extremodel tubode contactoyla puntadel
electrodo,comopuede verse enlafigura4.12. Un aumentoenlaextensióndel electrodoproduce
un aumentoensuresistencia eléctrica.El calentamientoporresistencia,asuvez,hace que se
eleve latemperaturadel electrodo,loque aumentaligeramente latasade fusióndel electrodo.La
mayor resistenciaeléctricahace que aumente lacaída de voltaje entre el tubode contactoy el
trabajo,cosa que esdetectadapor lafuente de potencia,lacual compensaeste aumento
reduciendolacorriente.Estode inmediatoreduce latasade fusióndel electrodoypermite que se
acorte lalongitudfísicadel arco.En consecuencia,amenosque hayaunincrementode voltaje en
la máquinasoldadora,el metal de aporte se depositaráenunafranjade soldaduraangostay de
corona alta.
La extensiónde electrododeseable generalmente estáentre 6y13 mm(1/4 y 1/2 pulg) parala
transferenciaencortocircuitoyentre 13 y 25 mm (1/2 y 1 pulg) para losdemástiposde
transferenciade metal.
ORIENTACIÓN DELELECTRODO
Comoen todoslosprocesosde soldaduraporarco, la orientacióndel electrodoconrespectoala
uniónporsoldarafecta laforma y la penetraciónde lafranjade soldadura,yeste efectosobre la
franjaes mayorque el del voltaje del arcoo el de la velocidadde recorrido.Laorientacióndel
electrodose describe de dosmaneras:(1) porla relaciónentre el eje del electrodoyladirección
de desplazamiento(el ángulode desplazamiento) y(2) conel ánguloentre el eje del electrodoyla
superficie adyacente deltrabajo(ángulode trabajo).Cuandoel electrodoapuntaendirección
opuestaa la direccióndel desplazamiento,latécnicase denominasoldadurade revésconángulo
de arrastre. Cuandoel electrodoapuntaenladireccióndel desplazamiento,latécnicaes
soldadurade derechaconángulode ataque.La orientacióndel electrodoysuefectosobre la
anchura y lapenetraciónde lasoldadurase ilustranenlasfiguras(A),(B) y(C):
Cuandoel electrodose sacade laperpendiculardándole unángulode ataque,ytodaslasdemás
condicionesse mantienensinalteración,lapenetracióndisminuyeylafranjade soldadurase hace
más ancha y plana.La penetraciónmáximaenlaposiciónplana se obtiene conlatécnicade
arrastre,empleandounángulode arrastre de unos25 grados respectoa laperpendicular.Esta
técnicatambiénproduce unafranjamás convexayangosta,un arco más estable ymenos
salpicadurasenlapiezade trabajo.Para todas lasposiciones,el ángulode desplazamientoque se
usa normalmente esunángulode arrastre del ordende 5 a 15 grados,ya que así se controlay
protege mejorel charcode soldadura.
En algunosmateriales,comoel aluminio,
se prefiere unatécnicade ataque.Estatécnica
produce una "acciónlimpiadora"adelante
del metal de soldadurafundidoque reduce
su tensiónsuperficialylaoxidacióndel metal
base.
Si se deseaproducirsoldadurasde filete en
la posiciónhorizontal,el electrododeberá
colocarse a unos45° respectoal miembro
vertical (ángulode trabajo),comose ilustra
enla figura.
POSICIÓN DELA UNIÓN A SOLDAR
Casi todas lassoldadurasconGMAW enla modalidadde aspersiónse efectúanenlasposiciones
planau horizontal,perosi el nivel de energíaesbajo,laGMAW a pulsosy encortocircuitose
puede usarentodas lasposiciones.Lassoldadurasde filete hechasenlaposiciónplanacon
transferenciaporaspersiónsuelensermásuniformes,menospropensas,tenerunperfil
asimétricooconvexoy menossusceptible al socavamientoque soldadurasde filete similares
hechasenla posiciónhorizontal.
A finde vencerlaatracción de la gravedadsobre el metal de soldaduraal soldarenlas posiciones
vertical ycenital,porloregularse usanelectrodos de diámetropequeño,contransferenciade
metal encortocircuitoo bienporaspersiónconcorriente continuaapulsos.Loselectrodoscon
diámetrosde 1.1 Mm. (0.045 pulg.) omenossonlosmás apropiadosparasoldarfuerade posición.
El bajoaporte de calorpermite al charco de soldadurasolidificarse rápidamente.Cuandose suelda
láminaenla posiciónvertical,ladirecciónde soldaduramásefectivacasi siempre eshaciaabajo.
Si se sueldaenlaposición"plana",lainclinacióndel ejede soldadurarespectoal planohorizontal
influiráenlaformade la franjade soldadura,enla penetraciónyenlavelocidadde recorrido.En
la soldaduracircunferencial enposiciónplana,el trabajogiradebajode lapistolasoldadorayla
inclinaciónse obtiene moviendolapistolaencualquierdirecciónque laaparte del centromuerto
superior.
Si las unioneslinealesse colocanconel eje de soldaduraa15 grados respectoa lahorizontal yse
sueldacuestaabajo,esposible reducirel refuerzode lasoldaduraencondicionesque producirían
un refuerzoexcesivosi se colocarael trabajoenlaposiciónplana.Además,conel desplazamiento
cuestaabajo casi siempre esposibleaumentarlavelocidad.Al mismotiempo,lapenetraciónes
menor,loque resultabenéficocuandose sueldanpiezasde lámina.
La soldaduracuestaabajoafectael perfil ylapenetraciónde lasoldadura.El charco de soldadura
tiende afluirhaciael electrodoyprecalientael metal base,sobre todoenlasuperficie.Esto
produce una zonade fusiónde formairregular,llamadadepósitosecundario.Al aumentarel
ángulode inclinación,lasuperficiemediade lasoldaduraadquiere unadepresión,lapenetración
disminuye ylaanchurade la franjaaumenta.En el caso del aluminio,estatécnicacuestaabajono
esrecomendable porquese pierde acciónlimpiadoraylaprotecciónesinsuficiente.
La soldaduracuestaarribaafectael perfil de lazonade fusiónyde la superficiede lasoldadura.La
fuerzade la gravedadhace que el charco de soldadurafluya haciaatrás y se retrase respectoal
electrodo.Losbordesde lasoldadurapierdenmetal,el cual fluye haciael centro.Al aumentarel
ángulode inclinación,aumentantambiénel refuerzoylapenetración,ylaanchurade la franja
disminuye.Losefectossonexactamente opuestosalosde lasoldaduracuestaabajo.Si se
empleancorrientesde soldaduraelevadas,se reduciráel ángulomáximoque puedeusarse.
TAMAÑODEL ELECTRODO
El tamaño(diámetro) del electrodoinfluye enlaconfiguraciónde lafranjade soldadura.Un
electrodode mayortamañorequiere unacorriente mínimamásaltaque un electrodopequeño
con lasmismascaracterísticas de transferenciade metal.Lascorrientesaltas,asuvez,producen
mayor fusióndel electrodoydepósitosde soldaduramásgrandesyfluidos.Otraconsecuenciade
lascorrientesaltasesel aumentoenla tasa de deposiciónyenlapenetración.Noobstante,la
soldaduraenposiciónvertical ocenital porloregularse efectúaconelectrodosde menor
diámetroycon corrientes másbajas.
GAS PROTECTOR
Las características de losdiversosgasesysu efectosobre lacalidadde lasoldaduray las
características del arco se analizanenlasecciónsobre consumiblesdelpresente informe.
GASES: Suselecciónestádeterminadapor:
Característicasdel arco de transferencia. - Posiciónde lajunta
Espesory tipode material base. - Penetracióndeseada.
Fusiónyforma del bisel. - Estabilidaddel arco.
MIG (Metal InerthGas):Este procesoutilizagasesinertesollamadostambiéngasespuros comoel
Argóny el Helio,que se utilizanpara:
Acerosinoxidables - Aceroscriogénicos
Metalesnoferrosos - Metalesreactivos(Ti,Zry Ta )
Aluminio,Cobre,Níquelysusaleaciones
Argón:Gas noble que pesa1.4 vecesmásque el aire,por lotanto su utilizaciónse limitaalas
posicionesplanayfilete horizontal,conrestringidaaplicaciónenposiciónhorizontal.
Posee unabajaconductividadtérmica,que hace menorlaentradade calor a la piezayse
recomiendaparaespesoresmenores.
Helio:Gas puroque es7 vecesmás ligueroque el aire.Poseeunaaltaconductividadtérmica
(mayorentradade calor) que lohace recomendableparaespesoresmayoresymetalesmuy
conductores(Al,cu),Altopoderionizador.
MAG (Metal Active Gas):Este procedimientoutilizamezclade gasesactivosygasespuros,que se
aplicanen:
Acerosal carbón - Acerosde baja aleación
Bióxidode Carbono(CO2):Esel gas más utilizadoporsubajocosto, Altavelocidadde soldeo,
Buenapenetración,presentaunarcoasperoy con tendencia al salpicado,Sanidadenlos
depósitosconbuenaspropiedadesmecánicas.
TRANSFERENCIAS
Existencuatrotransferencias,de lascualesdossonmuyimportantes,ydependende lamagnitud
y tipode corriente,Gasutilizado,Electrodo,Tamañodel bisel,y posiciónenlacual se realizaráel
depósito.
Transferenciaporcortocircuito;Es lamás utilizadaporsubajo rangode corriente (40 - 200 A)
especialmenteparaespesoresmenores,Ademásde lassiguientescaracterísticas;
- Voltajesde 15 - 25 v. - Amplitudde raíz
- Todaslas posiciones - Bajaentradade calor
- Rápidoenfriamiento - CO2o Ar+CO2
- Medianadeposición - Mássalpicaduras
TransferenciaGlobular;El material se depositaengrandesgotasporgravedad,transferencialenta
y charco de fusiónmedianoypocofluido
- Voltajesde 23 - 25 v. - Gota no muybienfundida
- PosiciónPlana- Amperajesentre200 - 250 A.
- Espesoresmenoresa¼" - CO2 o Ar+CO2
- Altasalpicadura- Solidificaciónnouniforme
TransferenciaporSpray;Se utilizaespecialmenteenespesoresmayoresymuypocoen láminas
delgadas,Se caracterizaporsu rango altode amperaje (200 - 600 A) yse debende tenerencuenta
losiguiente;
- Mínimo un80 %de Ar - De 20 - 40 V.
- PosicionesPlanay2 - Arco largo (gotasfinas)
- Menor salpicaduras - Altapenetración
- Mayor rata de depósito - Espesoresmayoresa¼"
TransferenciaporSprayPulseado;Lacorriente de soldaduracambiade unvaloralto (corriente
pico) que liberaunagota de material de aporte a un valorbajo(corriente de respaldo) que
sostiene el arco.
- Altasdeposiciones - Voltajesde 18a 21 V.
- De 80 - 250 A. - Espesoresde 0.5 a 12 mm.
- Noseparaciónde raíz - Aluminiode ¼"omenores
- Mayor fusiónysuavidad - Ar (90%) -- Ar + O (2%) -- Ar + CO2 (5%)
- Arco muysuave - Acerosal carbón, Al,AceroInoxidable,
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  • 1.  Publicadoporfacuminspsolden8:53 27 comentarios: procesoGMAW GMAW SOLDADURA POR ARCOELECTRICO DE METAL Y GAS
  • 2. INTRODUCCIÓN DEFINICIÓN La soldaduraporarco de metal ygas (gas metal are welding,GMAW) esunprocesode soldadura por arco que empleaunarco entre un electrodocontinuode metal de aporte yel charcode soldadura.El procesose realizabajoun escudode gas suministradoexternamente ysinaplicación de presión. ANTECEDENTESGENERALES El conceptobásicode GMAW surgióenla décadade 1920, peroapenasen1948 estuvodisponible comercialmente.Enunprincipiose le considerababásicamenteunprocesode electrodode metal desnudode diámetropequeñoconaltadensidadde corriente que empleabaungasinerte para protegerel arco. La aplicaciónprimariade este procesofue enlasoldadurade aluminio.Porlo anterior,se acuñóel términoMIG (metal gasinerte) ytodavía algunoslousanpara referirse aeste proceso.Entre losavancesposterioresdel procesoestánlaoperaciónconbajasdensidadesde corriente ycon corriente continuaapulsos,laaplicaciónauna gama más ampliade materialesyel empleode gasesymezclasde gasesreactivos(sobre todoCO2).Este últimoavance condujoala aceptaciónformal del términosoldaduraporarco de metal y gas (GMAW) para el proceso,yaque se usan gasestanto inertescomoreactivos. Una variacióndel procesoGMAW empleaunelectrodotubulardentrodel cual hayunnúcleo constituidoprincipalmenteporpolvosmetálicos(electrodoconnúcleode metal).Estoselectrodos requierenunescudode gaspara protegerel charco de soldadurade contaminaciónporparte de la atmósfera. La AmericanWeldingSocietyconsideraloselectrodosconnúcleode metal comounsegmentode GMAW. Algunasasociacionesdel ramoenotrospaísesagrupanlos electrodosconnúcleode metal juntocon loselectrodosconnúcleode fundente. GMAW puede operarenmodalidadmecanizada,semiautomáticaoautomática.Todoslosmetales de importanciacomercial,comoel aceroal carbono,el acero de baja aleaciónde altaresistencia
  • 3. mecánica,el aceroinoxidable,el aluminio,el cobre,el titanioylasaleacionesde níquel se pueden soldarencualquierposiciónconeste procesoescogiendoel gasprotector,electrodo yvariablesde soldaduraapropiados. USOS Y VENTAJAS Los usosdel proceso,desde luego,estánregidosporsusventajas;lasmásimportantesde éstas son: 1. Es el únicoprocesode electrodoconsumibleque puede servirparasoldartodoslosmetalesy aleacionescomerciales. 2. GMAW no tiene larestricciónde tamañode electrodolimitadoque se presentaconlasoldadura por arco de metal protegido. 3. Puede soldarse entodaslasposiciones,algoque noesposible conlasoldaduraporarco sumergido. 4. Se lograntasas de deposiciónbastante másaltasque conla soldaduraporarco de metal protegido. 5. Las velocidadesde soldadurasonmásaltas que con soldaduraporarco de metal protegido gracias a la alimentacióncontinuadel electrodoyalasmayorestasas de deposicióndel metalde aporte. 6. Como la alimentaciónde alambre escontinua,esposible depositarsoldaduraslargassinparar y volveracomenzar. 7. Cuandose usa transferenciaporaspersión,esposible lograrmayorpenetraciónque conla soldaduraporarco de metal protegido,loque puede permitirel usode soldadurasde filete más pequeñasparaobtenerunaresistenciamecánicaequivalente. 8. Casi no se requiere limpiezadespuésde lasoldaduraporque nose produce muchaescoria. Estas ventajashacenal procesoideal paraaplicacionesde soldaduraenaltovolumende producciónyautomatizadas.Estose ha hechocada vezmás obvioconla llegadade larobótica, donde GMAW ha sidoel procesopredominante.
  • 4. LIMITACIONES Comoen cualquierproceso de soldadura,hayciertaslimitacionesque restringenel usode la soldaduraporarco de metal y gas.Entre ellasestánlassiguientes: 1. El equipode soldaduraesmáscomplejo,máscostosoymenostransportable que el de SMAW. 2. GMAW esmás difícil de usar enlugaresde difícil accesoporque lapistolasoldadoraesmás grande que un portaelectrodosde arcode metal protegido,ylapistoladebe estarcercade la unión[entre 10 y 19 mm (3/8 y 3/4 pulg)] paraasegurarque el metal de soldaduraesté bien protegido. 3. El arco de soldaduradebe protegersecontracorrientesde aire que puedandispersarel gas protector.Esto limitalasaplicacionesenexterioresamenosque se coloquenbarrerasprotectoras alrededordel áreade soldadura. 4. Los nivelesrelativamentealtosde calorradiadoyla intensidaddel arcopuedenhacerque los operadoresse resistanautilizarel proceso. FUNDAMENTOSDEL PROCESO PRINCIPIOSDEOPERACIÓN El procesoGMAW se basa enla alimentaciónautomáticade unelectrodocontinuoconsumible que se protege mediante ungasde procedenciaexterna.El procesose ilustraacontinuación.Una vezque el operadorha hecholosajustesiniciales,el equipopuede regularautomáticamentelas características eléctricasdel arco.Portodoesto,en efecto,losúnicoscontrolesmanualesque el soldadorrequiere paralaoperaciónsemiautomáticasonlosde velocidadydireccióndel desplazamiento,asícomo tambiénel posicionamientode lapistola.Cuandose cuentaconequipo y ajustesapropiados,lalongituddelarcoy lacorriente (esdecir,lavelocidadde alimentacióndel alambre) se mantienenautomáticamente.
  • 5. Los componentesbásicosdel equiposonlaunidadde pistolasoldadoraycables,launidadde alimentacióndelelectrodo,lafuentede potenciaylafuente de gasprotector. La pistolaguíael electrodoconsumible yconduce lacorriente eléctricayel gasprotectoral trabajo,de modo que proporcionalaenergíapara establecerymantenerel arcoy fundirel electrodo,ademásde laprotección necesariacontralaatmósferadel entorno.Se empleandos combinacionesde unidadde alimentaciónde electrodoyfuente de potenciaparalograrla autorregulaciónde lalongituddel arcoque se desea.Generalmente,estaregulaciónse efectúa con una fuente de potenciade voltaje(potencial) constante(que porloregulartiene unacurva volt-ampere prácticamenteplana) enconjunciónconunaunidadde alimentaciónde electrodode velocidadconstante.Comoalternativa,unafuente de potenciade corriente constante proporcionaunacurva volt-ampere de caída,y launidadde alimentacióndel electrodose controla por mediodel voltaje delarco. Con lacombinaciónde potencial constante/alimentaciónde alambre constante,loscambiosenla posicióndel soplete originanuncambioenlacorriente de soldaduraque coincide exactamente con el cambioenla extensión(protrusión) delelectrodo,de modoque lalongituddelarcono se modifica.Porejemplo,si se aumentalaextensióndelelectrodoal retirarel soplete,la salidade corriente de lafuente de potenciase reduce,conloque se mantiene el mismocalentamientopor resistenciadel electrodo. En el sistemaalternativo,laautorregulaciónse efectúacuandolasfluctuacionesdelvoltajede arco reajustanloscircuitosde control del alimentador,loscualesmodificande maneraapropiada la velocidadde alimentacióndel alambre.Enalgunoscasos(comocuandose sueldaaluminio), puede serpreferible apartarse de estascombinacionesestándaryacoplarunafuente de potencia de corriente constante conuna unidadde alimentacióndel electrodode velocidadconstante.Esta combinaciónnotiene muchacapacidadde autorregulación,yportantorequiere operadoresmás hábilesenoperacionesde soldadurasemiautomática.Pese a ello,algunosusuariosopinanque estacombinaciónofrece ungradode control sobre laenergíadel arco (corriente) que puedeser importante pararesolverel problemaque implicalaelevadaconductividadtérmicade losmetales base de aluminio. MECANISMOSDE TRANSFERENCIA DELMETAL
  • 6. La mejorformade describirlascaracterísticasdel procesoGMAW, esen términosde lostres mecanismosbásicosempleadosparatransferirmetal del electrodoal trabajo: 1. Transferenciaencortocircuito. 2. Transferenciaglobular. 3. Transferenciaporaspersión. El tipode transferenciaestádeterminadoporvariosfactores.Entre losmásinfluyentesde éstos están: 1. Magnitud y tipode la corriente de soldadura. 2. Diámetrodel electrodo. 3. Composicióndel electrodo. 4. Extensióndel electrodo. 5. Gas protector. TRANSFERENCIA EN CORTOCIRCUITO Este tipode transferenciaabarcael intervalomásbajode corrientesde soldadurayde diámetros de electrodoasociadosal procesoGMAW. La transferenciaencortocircuitoproduce uncharcode soldadurapequeño,de rápidasolidificación,que generalmente esapropiadoparaunirsecciones delgadas,soldarfuerade posiciónytaparaberturasde raíz anchas.El metal se transfiere del electrodoal trabajosólodurante el periodoenque el primeroestáencontactocon el charco de soldadura;nose transfiere metal atravésdel espaciodel arco. El electrodohace contactocon el charco de soldaduraa razón de 20 a más de 200 vecespor segundo.Lasecuenciade sucesosdurante latransferenciade metal,ylacorriente yel voltaje correspondientes,se muestranenlasiguiente figura:
  • 7. Cuandoel alambre toca el metal de soldadura,lacorriente aumenta[(A),(B),(C),(D) enlafigura anterior].El metal fundidoenlapuntadel alambre se estrangulaen(D) y(E),iniciandounarco como se apreciaen(E) y (F).La rapidezconque aumentala corriente debe sersuficiente para calentarel electrodoypromoverlatransferenciade metal,perolobastante bajacomopara minimizarlassalpicaduras causadasporlaseparaciónviolentade lagota de metal.Esta tasa de aumentode lacorriente se controlaajustandolainductanciade lafuente de potencia. El ajuste de inductanciaóptimodepende tantode laresistenciaeléctricadel circuitode soldadura como del puntode fusióndel electrodo.Unavezque se establece el arco,lapuntadel alambre se funde al tiempoque el alambre se alimentahaciael siguiente cortocircuitoen(H) de lafigura.El voltaje de circuitoabiertode lafuente de potenciadebesertanbajoque la gota de metal derretidoenlapuntadel alambre nopuedatransferirse hastaque toque el metal base.Laenergía para el mantenimientodel arcoprovieneenparte de laenergíaalmacenadaenel inductor durante el periodode cortocircuito. Aunque sólohaytransferenciade metal durante el cortocircuito,lacomposicióndel gasprotector tiene unefectodrásticosobre latensiónsuperficial del metal fundido.Loscambiosenla composicióndel gasprotectorpuedenafectarnotablementeel tamañode lasgotasy la duración del cortocircuito.Además,el tipode gasinfluyesobre lascaracterísticasde operacióndel arcoy la penetraciónenel metal base.El dióxidode carbonogeneralmenteproduce nivelesde salpicadura elevadosencomparación conlosgasesinertes,peroel CO2tambiénpromueve lapenetración. Para lograr unbuentérminomedioentre salpicadurasypenetración,amenudose usanmezclas de CO2 y argónal soldaraceros al carbono y de baja aleación.Lasadicionesde helioal argón incrementanlapenetraciónenmetalesnoferrosos. TRANSFERENCIA GLOBULAR Con unelectrodopositivo(CCEP),haytransferenciaglobularcuandolacorriente esrelativamente baja,sea cual sea el gas protectorempleado.Sinembargo,condióxidode carbonoyhelioeste tipode transferenciaocurre contodas lascorrientesde soldaduraútiles.Latransferenciaglobular se caracteriza por untamaño de gota mayor que el diámetrodel electrodo.Lagravedadactúa
  • 8. fácilmente sobre estagotagrande,porloque engeneral sólohaytransferenciaútil enlaposición plana. Con corrientesmedias,sólounpocomayoresque lasempleadasparalatransferenciaen cortocircuito,esposible logrartransferenciaglobularendirecciónaxial conunescudode gas más o menosinerte.Si el arcoesdemasiadocorto(bajovoltaje),lagotaencrecimientopuede hacer corto con la piezade trabajo,sobrecalentarseydesintegrarse,produciendounabuenacantidadde salpicaduras.Portanto,el arco debe tenerlalongitudsuficiente paraasegurarque lagota se suelte antesde que hagacontacto con el charco de soldadura.Sinembargo,unasoldadurahecha empleandoel voltaje másaltoprobablemente resulte inaceptable acausade la faltade fusión,la insuficientepenetraciónyel excesivorefuerzo.Estolimitaconsiderablemente el empleode la modalidadde transferenciaglobularenaplicacionesde producción. La proteccióncondióxidode carbonoproduce transferenciaglobularendirecciónaleatoria cuandola corriente yel voltaje de soldaduraestánbastante porencimadel intervaloparala transferenciaencortocircuito.Ladesviaciónrespectoalatransferenciaaxial estáregidapor fuerzaselectromagnéticasgeneradasporlacorriente de soldaduraal actuarsobre la punta fundida,comose muestraenla siguientefigura.Lasmásimportantesde estasfuerzassonla fuerzade estrangulamientoelectromagnético(P) ylafuerzade reaccióndel ánodo(R). La magnitudde lafuerzade estrangulamientoesfuncióndirectade lacorriente de soldaduraydel diámetrodel alambre,yporloregulares laque causa la separaciónde lasgotas. Conprotección de CO2, la corriente de soldadurase conduce através de la gotafundidayel plasmadel arco no envuelvelapuntadel electrodo.Confotografíasde altavelocidadse havistoque el arco se mueve sobre la superficiede lagotafundidayla piezade trabajo,porque lafuerzaR tiende asustentarla gota. La gota fundidacrece hastaque se separapor cortocircuito[figura(B)] oporgravedad[figura (A)],yaque P por sí solanunca vence a R. Comose aprecia enla figura(A),esposibleque lagota se suelte yse transfieraal charco de soldadurasinromperse.Lasituaciónmásprobable se muestraenla figura(B),donde puede verse que lagotapone encortocircuitolacolumnadel arco y explota.Porello,lassalpicaduraspueden serseveras,loque limitael empleodel escudode CO2 enmuchas aplicacionescomerciales. No obstante,el CO2sigue siendoel gasmásutilizadoparasoldaracerosdulces.Larazón esque el problemade lasalpicadurapuede reducirsede manerasignificativa"enterrando"el arco.Cuando se hace esto,laatmósferadel arco se convierte enunamezcladel gasy de vaporde hierro,loque
  • 9. permite unatransferenciacasi poraspersión.Lasfuerzasdel arcobastanpara manteneruna cavidadque atrapa una buenaparte de las salpicaduras.Estatécnicarequiere unacorriente de soldaduramásalta y produce mayorpenetración.Sinembargo,amenosque lavelocidadde recorridose controle conmucho cuidado,laexcesivatensiónsuperficial (mojadodeficiente) puede darcomo resultadounrefuerzoexcesivode lasoldadura. TRANSFERENCIA PORASPERSIÓN Con unescudorico enargón, esposible producirunamodalidad de transferenciade "rocíoaxial"muyestable ylibre de salpicaduras,comoel que se ilustraenlafigura. Para esto esprecisousar corriente continuaconel electrodopositivo (CCEP) y unnivel de corriente porencimade unvalor crítico conocidocomo corriente de transición.Pordebajo de este nivel,latransferenciase realizaenlamodalidad globularantesdescrita,arazón de unas cuantasgotas por segundo.Porencimade lacorriente de transición, la transferenciase efectúaenformade gotasmuy pequeñasque se formanysueltanarazón de centenares por segundo.Se aceleranaxialmente atravésdel espacio del arco. La corriente de transición,que depende de latensiónsuperficialdel metal líquido,es inversamenteproporcional al diámetrodel electrodoy,enmenorgrado,a la extensióndel
  • 10. electrodo.Varíacon el puntode fusióndel metal de aporte yla composicióndel gasprotector.En la tablase dan las corrientesde transicióntípicasparaalgunosde losmetalesmáscomunes. El modode transferenciaporaspersiónproduce unflujoaltamente direccional de gotasdiscretas aceleradasporlas fuerzasdel arco hasta alcanzarvelocidadesque vencenlosefectosde la gravedad.Poresta razón,y enciertascondiciones,el procesopuede usarse encualquierposición. Comolas gotasson más pequeñasque lalongituddelarco,nohay cortocircuitosylas salpicaduras son insignificantes,si esque nose eliminandel todo. Otra característica de la modalidadde aspersióneslapenetraciónde "dedo"que produce.Aunque el dedopuede serprofundo,acusael efectode loscamposmagnéticos,loscualesdeben controlarse paraque siempre esté situadoenel centrodel perfil de penetraciónde lasoldadura. Corrientesde transiciónde globularaaspersiónparadiversoselectrodos Tipode electrododealambre Diámetrodel electrodode alambre GasprotectorCorriente de arco de rocío mínima,A PulgadasMilímetros Acerodulce 0.030 0.8 98% de argón, 2% de oxígeno150 Acerodulce 0.035 0.9 98% de argón, 2% de oxígeno165 Acerodulce 0.045 1.1 98% de argón, 2% de oxígeno220 Acerodulce 0.062 1.6 98% de argón, 2% de oxígeno275 Aceroinoxidable0.035 0.9 98% de argón,2% de oxígeno170 Aceroinoxidable0.045 1.1 98% de argón,2% de oxígeno225 Aceroinoxidable0.062 1.6 98% de argón,2% de oxígeno285 Aluminio0.030 0.8 Argón 95 Aluminio0.045 1.1 Argón 135 Aluminio0.062 1.6 Argón 180 Cobre desoxidado0.0350.9 Argón 180 Cobre desoxidado0.0451.1 Argón 210 Cobre desoxidado0.0621.6 Argón 310
  • 11. Bronce al silicio0.035 0.9 Argón165 Bronce al silicio0.045 1.1 Argón205 Bronce al silicio0.062 1.6 Argón270 La modalidad de transferenciaporarcode rocío puede servirparasoldarcasi cualquiermetal o aleacióngraciasa las característicasinertesdel escudode argón.Sinembargo,puede serdifícil aplicarel procesoa láminasdelgadasporlascorrientestanaltasque se necesitanparaproducirel arco de rocío. Las fuerzasde arco que resultanpuedenperforarláminasrelativamente delgadasen vezde soldarlas.Además,latasade deposicióncaracterísticamente altapuede produciruncharco de soldadurademasiadogrande parasostenerse exclusivamente conlatensiónsuperficial enla posiciónvertical ocenital. Las limitacionesde latransferenciaporarco de rocío encuanto al espesordel trabajoylaposición de soldadurase han superadoengran medidamedianteel empleo de fuentesde potenciade diseñoespecial.Estasmáquinasproducenformasde ondayfrecuenciascuidadosamente controladasque "pulsan"lacorriente de soldadura.Suministrandosnivelesde corriente;una corriente de fondobajay constante que mantiene el arcosinproporcionarenergíasuficientepara hacer que se formengotasenla punta del alambre,yunacorriente a pulsossuperpuestacuya amplitudesmayorque la corriente de transiciónnecesariaparalatransferenciaporaspersión. Durante este pulso, se formanytransfierenunaomás gotas.La frecuenciayamplitudde los pulsoscontrolanel nivel de energíadel arco,y por tantola rapidezconque se funde el alambre.Al reducirla energíamediadel arcoy la rapidezde fusióndel alambre,lospulsos permiten aprovecharlascaracterísticas deseablesde latransferenciaporaspersiónenlasoldadurade láminasyde metalesgruesosencualquierposición. Existenmuchasvariacionesde estasfuentesde potencia.Lasmássencillasproducenpulsosde una solafrecuencia(60o 120 pps) con control independientede losnivelesde corriente de fondo y de pulso.Las fuentesde potenciamásavanzadas,avecesllamadassinérgicas,proporcionan automáticamente lacombinaciónde comente de fondoyde pulsoapropiada parala velocidadde alimentacióndelalambre escogida. VARIABLESDEL PROCESO Las que siguensonalgunasde lasvariablesque afectanlapenetraciónde lasoldadura,la geometríade la franjay la calidadglobal de lasoldadura:
  • 12. 1. Corriente de soldadura(velocidadde alimentacióndel electrodo). 2. Polaridad. 3. Voltaje del arco(longituddel arco). 4. Velocidadde recorrido. 5. Extensióndel electrodo. 6. Orientacióndel electrodo(ángulorespectoaladirecciónde desplazamiento). 7. Posiciónde launiónque se va a soldar. 8. Diámetrodel electrodo. 9. Composiciónytasa de flujodel gasprotector. El conocimientoycontrol de estasvariablesesindispensableparaproducirconsistentemente soldadurasde buenacalidad.Estasvariablesnoson del todoindependientes,ycuandose modifica una casi siempre esnecesariomodificarunaomás de las otraspara obtenerlosresultadosque se buscan.Se requiere considerablehabilidadyexperienciaparaseleccionarlosvaloresóptimospara cada aplicación.Estosvaloresóptimossonafectadospor(1) el tipode metal base,(2) la composicióndel electrodo,(3) laposiciónenque se suelday(4) los requisitosde calidad.Por tanto,no hay unconjuntoúnicode parámetrosque produzca resultadosóptimosen todoslos casos.
  • 13. CORRIENTEDE SOLDADURA Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,el amperajede soldaduravaríaconla velocidadde alimentacióndel electrodooconla rapidezde fusiónsiguiendounarelaciónno lineal.Al variarse lavelocidadde alimentación,el amperaje de soldaduravaríade manera similarsi se empleaunafuente de potenciade voltajeconstante.Estarelaciónentre lacorrientede soldadurayla velocidadde alimentacióndelalambre se muestraenlafiguraparaelectrodosde acero al carbono: losnivelesde bajacorriente paracadatamaño de electrodo,lacurvaes casi lineal,perocon corrientesde soldaduraaltas,sobre todosi loselectrodossonde diámetropequeño,lascurvas dejande serlinealesysupendiente aumentaal incrementarseel amperajede soldadura.Estose atribuye al calentamientoporresistenciade laextensióndel electrodoque sobreséale del tubode contacto.Las curvaspuedenrepresentarse aproximadamente pormediode laecuación: WFS = al + bLI2 WFS = velocidadde alimentacióndel electrodo,mm/s(pulg/s) a = constante de proporcionalidadparael calentamientoanódicoocatódico.Sumagnitud depende de lapolaridad,lacomposiciónyotrosfactores,mm/(s*A) [pulg/(minA)] b = constante de proporcionalidadparael calentamientoporresistenciaeléctrica,s-1A-2(min-1 A-2) L = extensiónoprotrusióndelelectrodo,mm(pulg) I = corriente de soldadura,A Comopuede verse enlafigura,cuandose aumentael diámetrodel electrodo(manteniendola mismavelocidadde alimentación) se requiere unacorriente de soldaduramásalta.La relación entre lavelocidadde alimentacióndel electrodoylacorriente de soldaduradepende de la composiciónquímicadel electrodo.Este efectopuede versecomparandolafiguraque correspondenaelectrodosde aceroal carbono conlas de aluminio,aceroinoxidable,cobre,etc.
  • 14. Las diferentesposicionesypendientesde lascurvasse debena diferenciasenlospuntosde fusión y resistividadeseléctricasde losmetales.Laextensióndel electrodotambiénafectalas relaciones. Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,unaumentoenlacorriente de soldadura (velocidadde alimentacióndel electrodo) producirálosiguiente: o Un aumentoenla profundidadyanchurade penetraciónde lasoldadura. o Un incrementoenlatasa de deposición. o Un aumentoenel tamaño de la franjade soldadura. La soldaduraporaspersiónapulsosesunavariacióndel procesoGMAW enla que la corriente se pulsacon el finde disfrutarde lasventajasde la modalidadde transferenciade metal por aspersiónconuna corriente promedioigual omenorque lacorriente de transiciónde globulara por aspersión.Puestoque lafuerzadel arcoyla tasa de deposicióndependenenforma exponencial de lacorriente,cuandose operaporencimade lacorriente de transición,lasfuerzas del arco a menudose vuelvenincontrolablesenlasposicionesvertical ycenital.Al reducirla corriente promedioconlospulsos,esposible reducirtantolasfuerzasdel arcocomo lastasas de deposiciónparapodersoldarencualquierposiciónyenseccionesdelgadas. Si se usa alambre sólido,otraventajade lasoldaduraconpotenciaapulsosesque se puede usar alambre de mayordiámetro[1.6 mm (1/16 pulg)].Aunquelastasasde deposiciónengeneral no son másaltas que aquellasconalambre de menordiámetro,laventajareside enel menorcosto por unidadde metal depositado.Tambiénhayunincrementoenlaeficienciade deposición porque se reducenlaspérdidasporsalpicadura. Si se usa alambre connúcleo de metal,lapotenciaapulsosproduce unarco que esmenos sensible aloscambiosenlaextensión(protrusión)del electrodoyenel voltaje,encomparación con losalambressólidos.Estohace al procesomás tolerante respectoalasfluctuacionesde la conducciónporparte del operador.La potenciaapulsostambiénminimizalassalpicadurasenuna operaciónque yade porsí salpicamuypoco. POLARIDAD
  • 15. El términopolaridaddescribe laconexióneléctricade lapistolasoldadoraenrelaciónconlas terminalesde unafuente de potenciade corriente continua.Si el cable de potenciade lapistolase conectaa laterminal positiva,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo positivo(CCEP),yse le hadado arbitrariamente el nombre de polaridadinversa.Cuandolapistola se conecta a la terminal negativa,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo negativo(CCEN),que originalmente se llamópolaridaddirecta.Casi todaslasaplicacionesde GMAW empleancorrientecontinuaconel electrodopositivo(CCEP).Estacondiciónproduce un arco estable,unatransferenciade metal uniforme,relativamente pocassalpicaduras,buenas características de la franjade soldaduray profundidadmáximade penetraciónparaunaamplia gama de corrientesde soldadura. La corriente continuaconel electrodonegativo(CCEN)rarasvecesse usaporque no puede obtenerse transferenciaporaspersiónaxial sinefectuarmodificacionesque nohangozadode mucha aceptacióncomercial.CCEN ofrece unaclaraventajade velocidadesde fusiónaltasque no puede explotarse porque latransferenciaesglobular.Enel casode los aceros,latransferencia puede mejorarse añadiendounmínimode 5% de oxígenoal escudode argón (loque requiere aleacionesespecialesparacompensarlaspérdidasporoxidación) otratandoel alambre para hacerlotermoiónico(loque elevael costodel metal de aporte).Enamboscasos,las tasas de deposicióndecaen,conloque desaparece laúnicaventajareal de cambiarlapolaridad.Sin embargo,envirtudde la altatasa de deposiciónylamenorpenetración,CCEN se hausado ocasionalmenteenaplicacionesde recubrimiento. Los intentosporusarcorriente alternaconel procesoGMAW casi nunca han tenidoéxito.La formade ondacíclica hace inestable el arcoporque éste tiende aextinguirsecuandolacorriente pasa por cero.Aunque se handesarrolladotratamientosespecialesde lasuperficiedel alambre para resolvereste problema,el costode suaplicaciónhahechoque la técnica noresulte económica. VOLTAJEDEL ARCO(longituddel arco) Voltaje del arcoy longituddel arcosontérminosque confrecuenciase usanindistintamente.Pese a ello,cabe señalarque si bienestánrelacionadosentre sí,sondiferentes.EnGMAW,la longitud del arco esuna variable crítica que debe controlarse cuidadosamente.Porejemplo,enla modalidadde arcode rocío con escudode argón, unarco que esdemasiadocortoexperimenta cortocircuitosmomentáneosque causanfluctuacionesde lapresión,mismasque bombeanaire hacia el chorro del arco y producenporosidadypérdidade ductilidadporabsorciónde nitrógeno. Si el arco esdemasiadolargo,tiende unmovimientolateral aleatorioque afectatantola
  • 16. penetracióncomoel perfil de lasuperficiede la franja.Además,unarcolargo puede romperel escudode gas. En el caso de arcos enterradosconescudode dióxidode carbono,unarco largo produce salpicadurasexcesivasytambiénporosidad;si el arcoesdemasiadocorto,lapunta del electrodoharácortocircuitocon el charco de soldadura,causandoinestabilidad. La longituddel arcoeslavariable independiente.El voltaje del arcodependede lalongituddel arco así como de muchasotras variables,comolacomposiciónydimensionesdel electrodo,el gas protector,latécnicade soldaduray,dadoque a menudose mide enlafuente de potencia,incluso la longituddel cable de soldadura.El voltaje del arcopermite expresarenformaaproximadala longitudfísicadel arcoen términoseléctricos,aunqueel voltaje del arcotambiénincluye lacaída de voltaje enlaextensióndelelectrodoque sobresaledel tubode contacto. Si todas lasvariablesse mantienenconstantes,el voltajedel arcose relacionadirectamente conla longituddel arco.Aunque lavariable que interesayque debe controlarse eslalongituddel arco, esmás fácil vigilarel voltaje.Porestarazón,ypor el requisitonormal de que enel procedimiento de soldadurase especifique el voltajedel arco,éste esel términoque se usaconmayor frecuencia. Los nivelesestablecidosde voltajedel arcovarían dependiendodel material,el gasprotectoryla modalidadde transferencia.Se requierenseriesde pruebaparaajustarel voltaje del arcoa finde producirlascaracterísticas de arco y el aspectode franjade soldaduramásfavorables.Estas pruebassonindispensablesporque el voltajede arcoóptimodepende de diversosfactores, incluidosel espesordel metal,el tipode unión,laposiciónde soldadura,el tamañodel electrodo, la composición del gasprotectoryel tipode soldadura.A partir de cualquiervalorespecíficode voltaje del arco,unincrementoenel voltaje tiendeaaplanarla franjade soldaduray aumentarla anchura de la zonade fusión.Unvoltaje excesivopuede causarporosidad,salpicadurasy socavamiento.Si se reduce el voltajese obtendráunafranjade soldaduramásangostacon una corona más altay penetraciónmásprofunda.Unvoltaje demasiadobajopuede hacerque el electrodose embote. VELOCIDADDE RECORRIDO La velocidadde recorridoode desplazamientoeslatasade movimientolinealdel arcoa lolargo de la uniónque se va a soldar.Si todas lasdemáscondicionesse mantienenconstantes,la penetraciónde lasoldaduraesmáximaauna velocidadde recorridointermedia.
  • 17. Cuandose reduce la velocidadde recorrido,se incrementaladeposicióndel metal de aporte por unidadde longitud.A velocidadesmuybajas,el arcoactúa sobre el charco de soldadura,nosobre el metal base,conlo que se reduce la penetraciónefectiva.Otraconsecuenciaesunafranjade soldaduraancha. Al incrementarse lavelocidadde recorrido,enunprincipiose incrementatambiénlacantidadde energíatérmicaque se transmite del arco al metal base,porque el arco actúa de manera más directasobre el metal base.Si continúael aumentoenlavelocidadde recorrido,se impartiráal metal base menosenergíatérmicaporunidadde longitudde lasoldadura.Portanto,al incrementarse lavelocidadde recorrido,lafusióndel metal base primeroaumentay luego disminuye.Si se aumentatodavíamásla velocidadde recorrido,apareceráunatendenciaal socavamientoalolargo de losbordesde la franjade soldadura,porque nose depositarásuficiente metal de aporte para rellenarel trayectofundidoporel arco. EXTENSIÓN DEL ELECTRODO La extensióndel electrodoesladistanciaentre el extremodel tubode contactoyla puntadel electrodo,comopuede verse enlafigura4.12. Un aumentoenlaextensióndel electrodoproduce un aumentoensuresistenciaeléctrica.El calentamientoporresistencia,asuvez,hace que se eleve latemperaturadel electrodo,loque aumentaligeramente latasade fusióndel electrodo.La mayor resistenciaeléctricahace que aumente lacaída de voltaje entre el tubode contactoy el trabajo,cosa que esdetectadapor lafuente de potencia,lacual compensaeste aumento reduciendolacorriente.Estode inmediatoreduce latasade fusióndel electrodoypermite que se acorte lalongitudfísicadel arco.En consecuencia,amenosque hayaunincrementode voltaje en la máquinasoldadora,el metal de aporte se depositaráenunafranjade soldaduraangostay de corona alta. La extensiónde electrododeseable generalmente estáentre 6y13 mm(1/4 y 1/2 pulg) parala transferenciaencortocircuitoyentre 13 y 25 mm (1/2 y 1 pulg) para losdemástiposde transferenciade metal. ORIENTACIÓN DELELECTRODO
  • 18. Comoen todoslosprocesosde soldaduraporarco, la orientacióndel electrodoconrespectoala uniónporsoldarafecta laforma y la penetraciónde lafranjade soldadura,yeste efectosobre la franjaes mayorque el del voltaje del arcoo el de la velocidadde recorrido.Laorientacióndel electrodose describe de dosmaneras:(1) porla relaciónentre el eje del electrodoyladirección de desplazamiento(el ángulode desplazamiento) y(2) conel ánguloentre el eje del electrodoyla superficie adyacente deltrabajo(ángulode trabajo).Cuandoel electrodoapuntaendirección opuestaa la direccióndel desplazamiento,latécnicase denominasoldadurade revésconángulo de arrastre. Cuandoel electrodoapuntaenladireccióndel desplazamiento,latécnicaes soldadurade derechaconángulode ataque.La orientacióndel electrodoysuefectosobre la anchura y lapenetraciónde lasoldadura. Cuandoel electrodose sacade laperpendiculardándole unángulode ataque,ytodaslasdemás condicionesse mantienensinalteración,lapenetracióndisminuyeylafranjade soldadurase hace más ancha y plana.La penetraciónmáximaenlaposiciónplanase obtiene conlatécnicade arrastre,empleandounángulode arrastre de unos25 grados respectoa laperpendicular.Esta técnicatambiénproduce unafranjamás convexayangosta,un arco más estable ymenos salpicadurasenlapiezade trabajo.Para todas lasposiciones,el ángulode desplazamientoque se usa normalmente esunángulode arrastre del ordende 5 a 15 grados,ya que así se controlay protege mejorel charcode soldadura. En algunosmateriales,comoel aluminio, se prefiere unatécnicade ataque.Estatécnica produce una "acciónlimpiadora"adelante del metal de soldadurafundidoque reduce su tensiónsuperficialylaoxidacióndel metal base. Si se deseaproducirsoldadurasde filete en la posiciónhorizontal,el electrododeberá colocarse a unos45° respectoal miembro vertical (ángulode trabajo),comose ilustra
  • 19. enla figura. POSICIÓN DELA UNIÓN A SOLDAR Casi todas lassoldadurasconGMAW enla modalidadde aspersiónse efectúanenlasposiciones planau horizontal,perosi el nivel de energíaesbajo,laGMAW a pulsosy encortocircuitose puede usarentodas lasposiciones.Lassoldadurasde filete hechasenlaposiciónplanacon transferenciaporaspersiónsuelensermásuniformes,menospropensas,tenerunperfil asimétricooconvexoymenossusceptiblesal socavamientoque soldadurasde filetesimilares hechasenla posiciónhorizontal. A finde vencerlaatracción de la gravedadsobre el metal de soldaduraal soldarenlas posiciones vertical ycenital,porloregularse usanelectrodosde diámetropequeño,contransferenciade metal encortocircuitoo bienporaspersiónconcorriente continuaapulsos.Loselectrodoscon diámetrosde 1.1 mm (0.045 pulg) o menossonlosmás apropiadosparasoldarfuerade posición. El bajoaporte de calorpermite al charco de soldadurasolidificarse rápidamente.Cuandose suelda láminaenla posiciónvertical,ladirecciónde soldaduramásefectivacasi siempre eshaciaabajo. Si se sueldaenlaposición"plana",lainclinacióndel ejede soldadurarespectoal planohorizontal influiráenlaformade la franjade soldadura,enla penetraciónyenlavelocidadde recorrido.En la soldaduracircunferencial enposiciónplana,el trabajogiradebajode lapistolasoldadorayla inclinaciónse obtiene moviendolapistolaencualquierdirecciónque laaparte del centromuerto superior. Si las unioneslinealesse colocanconel eje de soldaduraa15 grados respectoa lahorizontal yse sueldacuestaabajo,esposible reducirel refuerzode lasoldaduraencondicionesque producirían un refuerzoexcesivosi se colocarael trabajoenlaposiciónplana.Además,conel desplazamiento cuestaabajo casi siempre esposibleaumentarlavelocidad.Al mismotiempo,lapenetraciónes menor,loque resultabenéficocuandose sueldanpiezasde lámina. La soldaduracuestaabajoafectael perfil ylapenetraciónde lasoldadura.El charco de soldadura tiende afluirhaciael electrodoyprecalientael metal base,sobre todoenlasuperficie.Esto produce una zonade fusiónde formairregular,llamadadepósitosecundario.Al aumentarel ángulode inclinación,lasuperficiemediade lasoldaduraadquiere unadepresión,lapenetración
  • 20. disminuye ylaanchurade la franjaaumenta.En el caso del aluminio,estatécnicacuestaabajono esrecomendable porquese pierde acciónlimpiadorayel escudamientoesinsuficiente. La soldaduracuestaarribaafectael perfil de lazonade fusiónyde la superficiede lasoldadura.La fuerzade la gravedadhace que el charco de soldadurafluyahaciaatrás y se retrase respectoal electrodo.Losbordesde lasoldadurapierdenmetal,el cual fluye haciael centro.Al aumentarel ángulode inclinación,aumentantambiénel refuerzoylapenetración,ylaanchurade la franja disminuye.Losefectossonexactamente opuestosa losde lasoldaduracuestaabajo.Si se empleancorrientesde soldaduraelevadas,se reduciráel ángulomáximoque puedeusarse. TAMAÑODEL ELECTRODO El tamaño(diámetro) del electrodoinfluye enlaconfiguraciónde lafranjade soldadura.Un electrodode mayortamañorequiere unacorriente mínimamásaltaque un electrodopequeño con lasmismascaracterísticas de transferenciade metal.Lascorrientesaltas,asuvez,producen mayor fusióndel electrodoydepósitosde soldaduramásgrandesyfluidos.Otraconsecuenciade lascorrientesaltasesel aumentoenla tasa de deposiciónyenlapenetración.Noobstante,la soldaduraenposiciónvertical ocenital porloregularse efectúaconelectrodosde menor diámetroycon corrientesmásbajas. GAS PROTECTOR Las características de losdiversosgasesysu efectosobre lacalidadde lasoldaduray las características del arco se analizanenlasecciónsobre consumiblesdelpresente informe.
  • 21. EQUIPO El procesoGMAW se puede usarenformasemiautomáticaoautomática.El equipobásicopara cualquierinstalaciónde GMAWconsiste enlosiguiente: 1. Pistolasoldadora(enfriadaporaire o agua). 2. Unidad de alimentacióndel electrodo. 3. Control de soldadura. 4. Fuente de potenciaparasoldadura. 5. Suministroreguladode gasprotector. 6. Suministrode electrodo. 7. Cablesy manguerasparainterconexión. 8. Sistemade circulaciónde agua (parasopletesenfriadosporagua). PISTOLASSOLDADORAS Se han diseñadodiversostiposde pistolassoldadorasparaobtener el máximode eficienciasea cual seala aplicación,yvandesde pistolasde trabajopesadoparatrabajosde producciónde alto volumenconcorriente elevadahastapistolasligerasparasoldadurafuerade posicióncon corriente baja. Se puedenconseguirboquillasenfriadasporaire opor agua, curvadaso rectas,tanto para pistolas ligerascomode trabajo pesado.Laspistolasenfriadasporaire suelensermáspesadasque las enfriadasporagua para el mismoamperaje yciclode trabajoespecificados,porque lapistola enfriadaporaire requiere másmasapara compensarlamenoreficienciadel enfriamiento.Los componentesbásicosde laspistolasparasoldaduraporarco sonlossiguientes: 1. Tubo de contacto (o punta). 2. Boquillaparael escudode gas. 3. Conductopara el electrodoyforro.
  • 22. 4. Manguera de gas. 5. Manguera de agua. 6. Cable de potencia. 7. Interruptorde control. El tubode contacto,que por loregulares de cobre o de unaaleaciónde cobre,transfiere la corriente de soldaduraal electrodo ydirige aeste últimohaciael trabajo.El tubode contactose conectaeléctricamenteala fuente de potenciade soldaduramediante el cable de potencia.La superficie interiordel tubode contactodebe serlisapara que el electrodose alimente con facilidadatravésdel tubosindejarde mantenerunbuencontactoeléctrico.El instructivoque acompañaa la pistolaindicael tamañode tubode contacto correctopara cada tamañoy material del electrodo. En general,el agujerodel tubode contactodebe ser entre 0.13 y0.25 mm (0.005 y 0.010 pulg) mayor que el alambre empleado,aunque se podríanrequeriragujerosmásgrandesenel casodel aluminio.El tubode contactodebe sostenerse firmemente enel soplete ycentrarse dentrode la boquilladel escudode gas.El posicionamientodel tubode contactoenrelaciónconel extremode la boquillapuede serunavariable que dependade lamodalidadde transferenciaempleada.Si la transferenciaesencortocircuito,el tuboporloregularestaráen el mismonivel o extendidomás alláde la boquilla,perosi se usaarco de rocío estará retraídoaproximadamente3mm (1/8 pulg). Durante la soldadura,deberáexaminarseperiódicamenteyreemplazarse si el agujerose ha dilatadoporun desgaste excesivoosi se ha taponado consalpicaduras.El empleode unapunta desgastadaotaponada puede perjudicarel contactoeléctricoyproducirunarco con características irregulares. La boquilladirige unacolumnade gasprotectorde flujouniforme hacialazonade soldadura.Esen extremoimportante que el flujoseauniforme paraasegurarque el metal de soldadurafundido esté bienprotegidocontracontaminaciónporlosgasesde laatmósfera.Hayboquillasde diferentestamañosque debenelegirsede acuerdoconlaaplicación;estoes,boquillasgrandes para trabajoscon corriente elevadaenlosque el charcode soldaduraesgrande,y boquillas pequeñasparasoldadurade bajacorriente yencortocircuito.Las boquillasparaaplicacionesde
  • 23. soldadurade puntoscuentanconaberturasque permitenal gasescaparcuando laboquillase presionacontrala piezade trabajo.El conductodel electrodoysuforrose conectana una ménsulaadyacente alosrodillosde alimentacióndel motorque alimentael electrodo.El conducto sustenta,protege y dirige el electrododesdelosrodillosde alimentaciónhastalapistolayel tubo de contacto. Se necesitaunaalimentaciónininterrumpidadel electrodoparaasegurarunarco estable.Esprecisoevitarque el electrodose doble ose pandee.Si el electrodonoestábien sustentadoentodoslospuntosentre losrodillosyel tubode contacto,tenderáaatascarse. El forropuede seruna parte integral del conductooadquirirse porseparado.Encualquiercaso,el material yel diámetrointeriordel forroson importantes.Esprecisodarmantenimientoperiódico a los forrospara asegurarque esténlimpiosyenbuenascondiciones,afinde que la alimentación del alambre seaconsistente. Se recomiendaunforrohelicoidal de acerosi se usanelectrodosde unmaterial durocomoel acero o el cobre.Los forrosde nailonsirvenparamaterialesde electrodoblandoscomoel aluminioyel magnesio. Hay que tenercuidadode no estrangularoflexionarexcesivamente el conductoaunque,comoes usual,susuperficie exteriortengaunrefuerzode acero.El instructivoque acompañaacada unidadporlo regularincluye unalistade losconductosyforros recomendadosparacadatamaño y material de electrodo. Los accesoriosrestantesllevanel gasprotector,el aguade enfriamientoylapotenciade soldadura a la pistola.Estasmanguerasycablespuedenconectarse directamentealossuministros correspondientesoal control de soldadura.Hayescudosde gas con estelaque puedenser obligatoriosparaprotegerel charcode soldaduraenoperacionesde altavelocidad.
  • 24. La pistolabásicase conectaa una unidad alimentadoradel electrodoque empujael electrododesde unaposiciónremotapara hacerlopasar por el conducto.Existen otros diseños,que cuentaconunpequeño mecanismode alimentacióndel electrodo integrado.Estapistolatiradel electrodoenel suministro,dondepuedehaberunimpulsor adicional que al mismotiempoempuje el electrodohaciael conducto(esdecir,unsistemade "empuje-tracción").Este tipode pistolatambiénresultaútil paraalimentarelectrodossuaves (comolosde aluminio)ode diámetropequeño,puessi se empujaranel alambrepodría pandearse.Otravariacióneslade "carrete enla pistola"que se ilustraenlafigura,enla que el mecanismode alimentacióndel electrodoyel suministrodelelectrodoestánintegrados. UNIDADDE ALIMENTACIÓN DEL ELECTRODO
  • 25. La unidadde alimentacióndel electrodo(alimentadorde alambre) consiste enunmotoreléctrico, rodillosimpulsoresy accesoriosparamantenerlaalineaciónylapresiónsobre el electrodo.Estas unidadespuedenincorporarse al control de velocidadoubicarse enunaposiciónremota.El motor de alimentacióndel electrodoporloregularesde corriente continua,yempujael electrodoa travésde la pistolahaciael trabajo.El motordebe teneruncircuitode control que varíe su velocidaddentrode unintervaloamplio. Los alimentadoresde alambre de velocidadconstante normalmentese usanencombinacióncon fuentesde potenciade voltajeconstante.Puedenusarse confuentesde potenciade corriente constante si se añade un circuitode "ensarte"lentodel electrodo. Si se empleaunafuente de potenciade corriente constante,se requiere uncontrol automático detectorde voltaje.Este control detectacambiosenel voltaje delarcoy ajustala velocidadde alimentacióndelalambre amodode mantenerunalongitudde arcoconstante.Esta combinación de alimentadorde alambre de velocidadvariableyfuente de potenciade corriente constanteestá limitadaaalambresde diámetrogrande [mayorque 1.6 mm (1/16 pulg)] conlosque se usan velocidadesde alimentaciónmásbajas.Si la velocidadde alimentacióndel alambreesalta,la velocidadde motornormalmentenopodráajustarse con la rapidezsuficienteparamantenerla estabilidaddelarco. El motorde alimentaciónse conectaa unconjuntode rodillosimpulsoresque transmitenlafuerza al electrodo;losacandel suministrode alambre ylometenala pistolasoldadora.Lasunidadesde alimentaciónde alambre puedentenerunsistemade dosode cuatro rodillos.El ajuste de presión de losrodillospermite aplicarunafuerzavariable al alambre,dependiendode suscaracterísticas (porejemplosólidooconnúcleo,duroo blando).Las guías de entraday de salidaalinean debidamente el alambre conlosrodillosyle dansoporte para evitarque se doble. Un rodilloprovistode unsurcose combinaconun rodillode respaldoliso.Se empleaunsurcocon formade "V"para alambressólidosduros,comolosde acerosal carbonoe inoxidables,yunsurco enforma de "U" para alambresblandoscomoel de aluminio. Los rodillosde alimentacióncondientesde sierraomoleteados,conunrodillode respaldo moleteado,comolosde lafigura4.22B, se usangeneralmenteconalambresconnúcleo.El diseño moleteadopermite transmitirel máximode fuerzaimpulsoraal alambre conel mínimode presión
  • 26. de losrodillos.Estostiposde rodillosnose recomiendanparaalambresblandos,comoel de aluminio,porque tiendenaformarhojuelasdel metal delalambre que puedenllegarataponarla pistolaoel forro. CONTROLDE SOLDADURA En aplicacionessemiautomáticas,el control de soldadurayel motorde alimentacióndel electrodo puedenestarintegradosenunasolaunidad.Lafunciónprincipal del control de soldaduraes regularla velocidaddel motorde alimentacióndel electrodo,porloregularmediante un gobernadorelectrónico.Si aumentalavelocidadde alimentacióndelalambre,el operador incrementarálacorriente de soldadura.Unadisminuciónenlavelocidadde alimentaciónproduce corrientesde soldaduramásbajas.El control tambiénregulael arranque yla detenciónde la alimentacióndelelectrodoatravésde una señal procedentedel interruptorde lapistola. Tambiénestándisponiblesfuncionesde control de alimentacióndel electrodoque permitenusar un "arranque de toque"(laalimentacióndel electrodose iniciacuandoel electrodotocael trabajo) o un "ensarte lento"(latasade alimentacióninicial se reduce hastaque se enciendeel arco y luegose incrementahastalarequeridaparasoldar).Estasdos funcionesse emplean primordialmente enconjunciónconfuentesde potenciade corriente constante,yson especialmenteútilesparalasoldadurapor arco de metal y gas de aluminio. Normalmente,el gasprotector,el aguade enfriamientoylapotenciade soldadurase suministran a la pistolaa travésdel control,paralo que se requiere unaconexióndirectadel control conestos recursosy con la fuente de potencia.El flujode gasyde agua se regulanmedianteválvulasde solenoidede modoque coincidanconel inicioyladetenciónde laacciónde soldar.El control tambiénpuede determinarel inicioyladetencióndelflujode gas,yenergizarel contactorde la fuente de potencia.Puede serque el control permitaciertoflujode gasantesde comenzara soldar(prepurga) ydespuésde terminar(pospurga) conel finde protegerel charcode soldadura. El control por loregulartiene unaalimentaciónindependiente de 115 V de ca. FUENTE DE POTENCIA La fuente de potenciaparasoldadurasuministraenergíaeléctricaal electrodoyala piezade trabajoa finde producirel arco. En casi todaslas aplicacionesde GMAWse empleacorriente
  • 27. continuacon el electrodopositivo(CCEP);portanto,laterminal positivase conectaala pistolayla negativaa lapiezade trabajo.Los tiposprincipalesde fuentesde potenciade corriente continua son generadoresimpulsadospormotor(rotatorias) ytransformadores-rectificadores(estáticas). Los inversoresestánincluidosenlacategoríaestática.Generalmente se prefierenlasfuentesde transformador-rectificadorparafabricacióndentrode untallerdonde se dispone de unafuentede 230 V o 460 V.Este tipode fuentesde potenciaresponde conmayorrapidezque lasde generador impulsadopormotorcuandocambianlas condicionesdel arco.El generadorimpulsadopormotor se usa cuando nose dispone de otrafuente de energíaeléctrica,comoenlugaresremotos. Ambostipos de fuentesde potenciapuedendiseñarse yconstruirse de modoque suministren corriente constante obienpotencial constante.Lasprimerasaplicacionesde GMAWempleaban fuentesde potenciade corriente constante (amenudoconocidascomofuentesde caída). Estas fuentesmantienenunnivel de corrienterelativamentefijodurante lasoldadura,sinimportarlas variacionesenlalongituddel arco.Estasmáquinasse caracterizanpor voltajesde circuitoabierto elevadosynivelesde corrienteencortocircuitolimitados.Comosuministranunasalidade corriente prácticamente constante,el arcomantendráunalongitudfijasólosi ladistanciaentre el tubode contactoy el trabajo permanece constante,conunavelocidadde alimentacióndel electrodotambiénconstante. En la práctica,como estadistanciavaría, el arco tiende a"arder hacia atrás" con el tubode contacto o a "embotarse"dentrode lapiezade trabajo.Estopuede evitarse empleandoun sistemade alimentacióndel electrodocontroladoporel voltaje.Cuandoel voltaje(longituddel arco) aumentao disminuye,el motorse aceleraose frenaa finde mantenerconstante lalongitud del arco. El sistemade control modificaautomáticamente lavelocidadde alimentacióndel electrodo.Este tipode fuente de potenciageneralmente se usaparasoldarcon transferenciapor aspersión,yaque lacorta duracióndel arco en la transferenciaencortocircuitohace que el control por regulacióndel voltajenoresulte práctico. Al aumentarel númerode aplicacionesde GMAW, se vioque una fuente de potenciade voltaje (potencial) constantemejorabalaoperación.Si se empleajuntoconunalimentadorde alambre de velocidadconstante,mantieneunvoltaje casi constante durante laoperaciónde soldadura.El sistemade potencial constante compensalasvariacionesenladistanciaentre lapuntade contacto y lapiezade trabajo que ocurrendurante lasoperacionesde soldaduranormales incrementandoodecrementandoinstantáneamentelacorriente de soldadura,afinde contrarrestarlos cambiosenlaextensióndel electrododebidosaloscambiosenladistanciaentre la pistolayel trabajo.
  • 28. La longituddel arcose establece ajustandoel voltaje de soldaduraenlafuente de potencia.Una vezfijada,nose requierenmásmodificaciones durante lasoldadura.Lavelocidadde alimentación del alambre,que ademásse convierte enel control de corriente,laestablece el soldadoru operadorantesde comenzara soldar.Se puede ajustardentrode un intervaloconsiderable antes de que el arco se embote dentrode lapiezade trabajoo arda hacia el tubode contacto.Los soldadoresyoperadoresde inmediatoaprendenaajustarloscontrolesde alimentacióndel alambre y de voltaje conunmínimode capacitación. Al aumentarla distanciaentre lapuntade contacto y el trabajo,el voltaje del arcoy la longituddel mismotenderíanacrecer; sinembargo,lacorriente de soldaduradisminuye coneste ligero aumentoenvoltaje,loque compensael incrementoenlaextensióndel electrodo.Porotrolado,si la distanciase acorta,el menorvoltaje iráacompañadopor un aumentoenlacorriente que compensarálareducciónenla extensión. La funciónde autocorrecciónde lafuente de potenciade voltaje constante esimportante para producircondicionesde soldaduraestables,perohayotrasvariablesque contribuyenaun rendimientoóptimo,sobre todocuandolatransferenciase realizaencortocircuito. Ademásdel control del voltaje de salida,puedeserdeseableciertogradode control sobre la pendienteylainductancia.El soldadoruoperadordebe entenderel efectode estasvariables sobre el arco de soldaduraysu estabilidad. Voltaje:El voltaje de arcoesel potencial eléctricoentre el electrodoylapiezade trabajo.Este voltaje esmenorque el que se mide directamente enlafuente de potenciaacausa de lascaídas de voltaje enlasconexionesya lolargo del cable de soldadura.Comoyase dijo,el voltaje del arco estárelacionadodirectamente conlalongituddel arco;portanto,un aumentoo reducciónenel voltaje de salidade lafuente de potenciaproduciráuncambiosimilarenlalongituddel arco. Pendiente:Lascaracterísticasvolt-ampere estáticas(salidaestática) de unafuente de potenciade voltaje constante se ilustranenlafigura4.24. La pendiente de lasalidaeslapendiente algebraica de la curva volt-ampere yse acostumbracitarlacomola caída de voltaje por100 amperesde aumentoenlacorriente.
  • 29. La pendiente de lafuente de potencia,segúnlaespecificacióndel fabricante,se mide ensus terminalesde salidaynoes la pendiente total del sistemade soldaduraporarco. Cualquiercosa que añada resistenciaal sistemade soldadura(porejemplocablesde potencia,conexiones deficientes,terminalesflojas,contactossucios,etc.) harácrecerlapendiente.Portanto,enun sistemade soldaduradadolomejoresmedirlapendienteenel arco.Se requierendospuntosde operaciónparacalcular lapendiente de unsistemade soldaduradel tipode potencial constante. No conviene usarel voltaje de circuitoabiertocomounode lospuntos,porque enalgunas máquinashayuna marcada caída de voltaje acorrientesbajas. La pendiente tiene unafunciónpreponderanteenlamodalidadde transferenciaencortocircuito de GMAW encuanto a que controlala magnitudde la corriente de cortocircuito,que esel amperaje que fluye cuandoel electrodoestáencortocon lapiezade trabajo.En GMAW, la separaciónde gotasde metal fundidodel electrodose controlaporunfenómenoeléctrico conocidocomoefectode estrangulaciónelectromagnética.Laestrangulacióneslafuerzade "constricción"que lacorriente ejerce sobre unconductoral fluirporél. En la transferenciaencortocircuito,lamagnitudde lacorriente de cortocircuitoesimportante porque el efectode estrangulaciónresultante determinalaformacómouna gota fundidase desprende del electrodo.Esto,asu vez,afectalaestabilidaddel arco.Si haypoca o ninguna pendienteenel circuitode lafuente de potencia,lacorrientede cortocircuito subiráconrapidez hasta unnivel elevado.El efectode estrangulaciónseráintenso,ylagotafundidase separará violentamentedel alambre.El excesivoefectode estrangulaciónharáaun ladoabruptamente el metal fundido,despejaráel cortocircuito,y producirádemasiadassalpicaduras. Si la corriente de cortocircuitodisponiblede lafuente de potenciase limitaaunnivel bajo mediante unapendientepronunciada,el electrodotransportarálacorriente completa,peroes posible que el efectode estrangulamientoseademasiadoleve parasepararlagota y restablecerel arco. En esascondiciones,el electrodochocarácontrala piezade trabajoo se congelaráenel charco. Si la corriente de cortocircuitotiene unvaloraceptable,laseparaciónde lagotafundida del electrodoserásuave conmuypoca salpicadura.Enla tabla4.3 se danlas corrientesde cortocircuitotípicasrequeridasparala transferenciade metal conunarco lomás estable posible. Muchas fuentesde potenciade voltajeconstante estánequipadasconunajuste de pendiente. Puedenajustarse porpasosocontinuamente parasuministrarlosnivelesdeseadosde corriente
  • 30. de cortocircuitopara la aplicaciónde que se trate.Algunostienenpendiente fijaque se ha establecidopreviamente paralas condicionesde soldaduramáscomunes. Inductancia:Cuandoel electrodohace cortocon el trabajo,la corriente sube rápidamente aun nivel elevado.Lacaracterísticadel circuitoque afectala rapidezde este aumentoeslainductancia, que por loregularse mide enhenrys. La magnitudmáximadel efectode estrangulaciónestádeterminadaporel nivel de corrientede cortocircuitofinal.El efectode estrangulacióninstantáneoestábajoel control de lacorriente instantánea,yportanto la formade la curva corriente-tiempoessignificativa.Lainductanciadel circuitocontrolala rapidezde elevaciónde lacorriente.Sininductancia,el efectode estrangulaciónse aplicaconrapidezyla gotafundidaserá"cercenada"violentamente del electrodo,conunexcesode salpicadura.Unainductanciamayorproduce unareducciónenel númerode cortocircuitosporsegundoyuna aumentoenel tiempode "arco encendido".Esto últimohace al charco más fluidoyproduce unafranjade soldaduramás planay lisa. En la transferenciaporaspersión,laadiciónde inductanciaalafuente de potenciaproduciráun iniciode arco más suave sinafectarlascondicionesde soldadurade estadoestable.Losajustesa la fuente de potenciarequeridosparaobtenercondicionesde salpicaduramínimavaríancon el material yel diámetrodel electrodo.Porreglageneral,se requierencorrientesde cortocircuitoe inductanciasmásaltaspara electrodosde mayordiámetro. Hay fuentesde potenciaconnivelesde inductanciafijosoajustablesporpasosocontinuamente. REGULADORES DE GAS PROTECTOR Se requiere unsistemaque proporcioneunatasade flujode gas protectorconstante a presión atmosféricadurante lasoldadura.Unreguladorde gas reduce lapresióndel gasfuente auna presiónde trabajoconstante sinimportarlasvariacionesenlafuente.Losreguladorespuedenser de una o dos etapasy puedentenerunmedidorde flujointegrado.Losreguladoresde dosetapas suministrangasa una presiónmásconsistenteque losde unaetapacuandola presiónde lafuente varía.
  • 31. La fuente de gasprotectorpuede seruncilindrode altapresión,uncilindrollenode líquidooun sistemade líquidode altovolumen.Esposible conseguirmezclasde gasesenunsolocilindro. Cuandose empleandosomás fuentesde gaso líquido,lasproporcionescorrectasse obtienenpor mediode dispositivosmezcladores.El usuariodebe determinarel tamañoyel tipode la fuente donde estaráalmacenadoel gas,con base enel volumende gasque se consumaal mes. SUMINISTRODEL ELECTRODO El procesoGMAW empleaunelectrodode alimentacióncontinuaque se consume conrelativa rapidez.Portanto,el suministrode electrododebe proveerunagrancantidadde alambre que puedaalimentarse confacilidadalapistolapara elevaral máximolaeficienciadel proceso.Porlo regular,estafuente esuncarrete o rolloque contiene entre 4.5y 27 kg (10 y 60 lb) de alambre, enrolladoparaque laalimentaciónesté libre de doblecesynudos.Tambiénhaycarretesmás grandesde hasta 114 kilogramos(250lb),y se puede conseguiralambre entamboresde 340 a 450 kilogramos(750 a 1000 lb).Se empleancarretespequeños[de .45a 9 kg (1 a 2 lb)] conel equipo de "carrete enla pistola".Laespecificaciónde laAWSo militaraplicabledefinelosrequisitosde empaque estándar.Si el usuariotienerequerimientosespeciales,normalmente puede llegaraun acuerdocon el proveedor. El suministrode electrodopuedeestarubicadomuycercadel alimentadorde alambre,ocolocarse a cierta distanciayconducirse pormediode unequipode entregaespecial.Normalmente,el suministrode electrododeberáestarlomás cerca posible de lapistolaparaminimizarlos problemasde alimentación,perolobastante lejosparadarflexibilidadyaccesibilidad al soldador. CONSUMIBLES Ademásde loscomponentesdel equipo,comolaspuntasde contacto ylos forrosdel conducto, que se desgastany debenreemplazarse,losconsumiblesdel procesoGMAWsonloselectrodosy losgasesprotectores.La composiciónquímicadel electrodo,delmetal base ydel gasprotector determinanlacomposicióndel metal de soldadura.A suvez,estacomposicióndeterminaengran medidalaspropiedadesquímicasymecánicasdel ensamble soldado.Losque siguensonfactores que influyen enlaseleccióndel gasprotectorydel electrodo: o Metal base. o Propiedadesque debe tenerel metal de soldadura.
  • 32. o Condiciónylimpiezadel metal base. o Tipode servicioorequisitode especificaciónaplicable. o Posiciónde soldadura. o Modalidadde transferenciade metal que se piensausar. ELECTRODOS Los electrodos(metalesde aporte) paralasoldadurapor arco de metal y gas estáncubiertospor diversasespecificacionesde laAWSpara metal de aporte.Otras asociacionesque redactan normastambiénpublicanespecificacionesde metal de aporte paraaplicacionesespecíficas.Por ejemplo, laSAEredactaespecificacionesparamaterialesaeroespaciales.Enlatabla4.4 se muestranlasespecificacionesde electrodosde laAWS,designadascomonormasA5.XX,aplicables a GMAW. Definenrequisitosde tamañoytolerancias,empaque,composiciónquímicayen algunoscasospropiedadesmecánicas.LaAWStambiénpublicacartasde comparaciónde metales de aporte (FillerMetal ComparisonCharts) enlasque losfabricantespuedenincluirsusmarcas para cada una de lasclasificacionesde metal de aporte. En general,paraaplicacionesde unión,lacomposicióndel electrodo(metal de aporte)essimilara la del metal base.Lacomposiciónde metal de aporte puede alterarse unpocoparacompensarlas pérdidasque ocurrenenel arco o para desoxidarel charcode soldadura.En algunoscasos,esto apenasrequiere modificaciónde lacomposicióndelmetal base,peroenciertasaplicacionesse requiere unelectrodoconunacomposiciónquímicamuydiferentede ladel metal base conel fin de obtenercaracterísticasde soldaduray propiedadesdel metal de soldadurasatisfactorias.Por ejemplo, el mejorelectrodoparasoldarporGMAW bronce de manganeso,unaaleaciónde cobre y cinc,es unode bronce de aluminioode unaaleaciónde cobre-manganeso-níquel-aluminio. Los electrodosmásapropiadosparasoldarlasaleacionesde aluminioyacerode más alta resistenciamecánicaamenudotienenunacomposicióndiferente de lade losmetalesbase conlos que se van a usar. Esto se debe a que lasaleacionesde aluminiocomola6061 noson apropiadas como metalesde aporte.Porello,lasaleacionesde electrodose diseñande modoque produzcan laspropiedadesde metal de soldaduradeseadasconcaracterísticasde operaciónaceptables.
  • 33. Aparte de cualesquierotrasmodificacionesque se haganala composiciónde loselectrodos,casi siempre se agregandesoxidantesuotroselementoslimpiadores.Estose hace para minimizarla porosidadde lasoldadurao para asegurarque el metal de soldaduratengapropiedades mecánicassatisfactorias.Laadiciónde desoxidantesapropiadosenlascantidadescorrectases indispensable paraproducirsoldadurasíntegras.Losdesoxidantesmásutilizadosenloselectrodos de acero son manganeso,silicioyaluminio.El titanioyel aluminiosonlosprincipalesdesoxidantes que se empleanconloselectrodosde aleaciónde níquel.Loselectrodosde aleaciónde cobre puedendesoxidarsecontitanio,silicioofósforo. EspecificacionesparavarioselectrodosparaGMAW Tipode material base EspecificaciónAWS Aceroal carbonoA5.18 Acerode baja aleaciónA5.28 Aleacionesde aluminioA5.10 Aleacionesde cobre A5.7 MagnesioA5.19 Aleacionesde níquelA5.14 Aceroinoxidablede laserie 300 A5.9 Aceroinoxidablede laserie 400 A5.9 TitanioA5.16 Los electrodosque se usanpara GMAW son de diámetromuypequeñosi se lescomparaconlos de la soldaduraporarco sumergidooporarco con núcleode fundente.Soncomuneslos diámetrosde 0.9 a 1.6 mm (0.035 a 0.062 pulg),peropuedenusarse electrodoscondiámetrotan pequeñocomo0.5 mm (0.020 pulg) y tangrande como3.2 mm (1/8 pulg).Comolosdiámetrosde electrodosonpequeñosylascorrientesrelativamente altas,lasvelocidadesde alimentacióndel alambre enGMAW sonaltas,desde unos40 hasta340 mm/s(100 a 800 pulg/min) paralamayor parte de losmetales,exceptoel magnesio,conel que puedenrequerirsevelocidadesde hasta590 mm/s(1400 pulg/min). Con talesvelocidades de alimentación,loselectrodosse proveenenformade hiloscontinuos largosde alambre debidamentetempladoque puedenalimentarse de manerasuave yuniformea
  • 34. travésdel equipode soldadura.Normalmente,losalambresestánenrolladosencarretesde tamañoconveniente,oenbobinas. Los electrodostienenrazonessuperficie/volumenaltasporsutamaño relativamente pequeño. Cualesquiercompuestosolubricantesde estiramientoque hayanpenetradoenlasuperficie del electrododurante el procesode fabricaciónpuedenafectaradversamente laspropiedadesdel metal de soldadura.Estosmaterialesextrañosproducenporosidadenaleacionesde aluminioy acero,y agrietamientodel metalde soldaduraode lazona térmicamente afectadaenacerosde alta resistenciamecánica.Portanto,loselectrodosdebenfabricarseconunasuperficie de alta calidadpara evitarlaacumulaciónde contaminantesenlascosturaso traslapos. Ademásde usarse enaplicacionesde unión,el procesoGMAWse utilizaampliamente para recubrirenloscasos en que undepositóde soldadurasuperpuestopuede conferirunaresistencia al desgaste oa la corrosióndeseable,uotraspropiedades.Losrecubrimientosnormalmente se aplicana aceros al carbono o al manganesoydebensometerse aunaingenieríayevaluación cuidadosasparagarantizar resultadossatisfactorios.Enlasoperacionesde recubrimiento,la dilucióndel metal de soldaduraconel metal base se convierte enunaconsideraciónimportante; esfunciónde lascaracterísticas del arco y de la técnica. Con GMAW puedenesperarse tasasde dilucióndel 10al 50% dependiendode lamodalidadde transferencia.Porestarazón,lonormal esque se requieranmúltiplescapasparaobteneruna químicaapropiadadel depósitoenlasuperficie.Lamayor parte de losrecubrimientosde metal de soldadurase depositanautomáticamenteafinde controlarcon precisiónladilución,laanchuray el espesorde lafranja,y el traslapoal colocar cada franja juntoa la franjaprecedente. GASES PROTECTORES La funciónprimariadel gasprotectoresimpedirque laatmósferaentre encontactoconel metal de soldadurafundido.Estoesnecesarioporque lamayorparte de losmetales,al calentarse hasta su puntode fusiónenaire,presentanunamarcadatendenciaa formar óxidosy,enmenorgrado, nitruros.Además,el oxígenoreaccionaconel carbonodel acero fundidoparaformarmonóxidoy dióxidode carbono.Estosdiversosproductosde reacciónpuedencausardeficienciasde la
  • 35. soldadura,comoescoriaatrapada,porosidadypérdidade ductilidaddel metal-desoldadura.Los productosde reacciónmencionadosse formanconfacilidadenlaatmósferasi nose toman precaucionesparaexcluirel oxígenoyel nitrógeno. Ademásde proporcionarunentornoprotector,el gasprotectory la tasa de flujotienenunefecto importante sobre losiguiente: 1. Características del arco. 2. Modalidadde transferenciadel metal. 3. Penetraciónyperfil de lafranjade soldadura. 4. Velocidadde soldadura. 5. Tendenciaal socavamiento. 6. Acciónlimpiadora. 7. Propiedadesmecánicasdel metal de soldadura. LOS GASES PROTECTORESINERTES: ARGÓN Y HELIO El argón y el heliosongasesinertes.Éstosdosysus mezclasse empleanparasoldarmetalesno ferrososyaceros inoxidables,al carbono yde bajaaleación.Lasdiferenciasfísicasentre el argóny el heliosonladensidad,laconductividadtérmicaylascaracterísticasdel arco. El argón esaproximadamente 1.4vecesmásdensoque el aire,entanto que ladensidaddel helio esde alrededorde 0.14 vecesladel aire.El argón,al sermás pesado,esmásefectivo para protegerel arco y cubrir el áreade soldaduraenlaposiciónplana.El heliorequiere tasasde flujounasdoso tres vecesmayoresque lasusadasconargón para proporcionaruna protección equivalente.
  • 36. El heliotiene mayorconductividadtérmicaque el argónyproduce un plasmade arco en el cual la energíadel arco estádistribuidade maneramásuniforme.El plasmade arco del argón,encambio, se caracteriza por unnúcleode alta energíay una zonaexteriorde menorenergía.Estadiferencia afectasobremanerael perfil de lafranjade soldadura.Unarco protegidoconhelioproduce una franjaprofunda,ancha,parabólica.Un arco protegidoporargón produce unperfil de franja caracterizadopor una penetracióntipo"dedo".
  • 37. El heliotiene unpotencial de ionizaciónmásaltoque el del argóny,enconsecuencia,unvoltaje de arco más altosi todas lasdemásvariablessoniguales.Además,el heliopuedepresentar problemasde iniciacióndel arco.Losarcos protegidosexclusivamente conhelionopresentan transferenciaporaspersiónaxialverdaderaenningúnnivel de corriente.El resultadoesque los arcos protegidosconhelioproducenmássalpicadurasytienenfranjasconsuperficiesmásásperas que losprotegidosconargón.La protecciónconargón (incluidaslasmezclasconuncontenidode argón tan bajocomo 80%) producentransferenciaporaspersiónaxial cuandolacorriente estápor encimadel nivel de transición. MEZCLAS DE ARGÓN Y HELIO La protecciónconargón purose usaen muchasaplicacionesde soldadurade materialesno ferrosos.El empleode heliopurogeneralmente estárestringidoaáreasmásespecializadas porque unarco enheliotiene estabilidadlimitada.Pese aello,lascaracterísticasde perfil de la franjade soldaduradeseables(profundo,anchoyparabólico) que se obtienenconel arcode helio muchasvecessonel objetivoal usarmezclasde argón y heliocomogasprotector. En la transferenciaencortocircuitose usanmezclas argón-helioconentre 60 y 90% de helioafin de obtenerunmayor aporte de calor al metal base ymejorarlas característicasde fusión.Con algunosmetales,comolosacerosinoxidablesyde bajaaleación,se escogenadicionesde helioen lugarde lasde CO2 porque este últimopuedeafectaradversamentelaspropiedadesmecánicas del depósito. Las mezclasde argón y 50 a 75 %de helioaumentanel voltaje delarco(parala mismalongitudde arco) con respectoa ladel argón puro.Estos gasesse empleanpara soldaraluminio,magnesioy cobre porque el mayor aporte de calor (graciasal voltaje másalto) reduce el efectode laelevada conductividadtérmicade estosmetalesbase. ADICIONESDE OXIGENOY C02 AL ARGÓN Y EL HELIO
  • 38. El argón y,en menormedida,el heliopurosproducenexcelentesresultadoscuandose sueldan metalesnoferrosos.Noobstante,laprotecciónde aleacionesnoferrosasconargón puroproduce un arco irregularyuna tendenciaal socavamiento.Lasadicionesde 1a 5% de oxígenoo de 3 a 25% de CO2 producenuna notable mejoríaenlaestabilidaddel arcoyausenciade socavamiento al eliminarlasdivagacionesdel arcocausadaspor el chisporroteoenel cátodo. La cantidadóptimade oxígenooCO2 que se añade al gas inerte esfunciónde lacondiciónde la superficie deltrabajo(presenciade incrustacionesde forjauóxidos),lageometríade launión,la posiciónotécnicade soldaduray lacomposicióndel metal base.Engeneral,2% de oxígenou8 & 10% de C02 se consideraunbuentérminomedioparacubrirun intervaloampliode estas variables. Las adicionesde dióxidode carbonoal argón tambiénpuedenmejorarlaaparienciade lafranjade soldaduraal producirun perfil "enformade pera"de más fácil definición,comose apreciaenla figura. La adiciónde entre 1 y 9% de oxígenoal gas mejoralafluidezdel charcode soldadura,la penetraciónylaestabilidaddelarco.El oxígenotambiénreduce lacorriente de transición.La tendenciaal socavamientodisminuye,perohayunamayoroxidacióndel metal de soldaduracon una pérdidaapreciablede silicioymanganeso. Las mezclasargón-dióxidode carbonose usancon aceroal carbono y de baja aleación,yenmenor grado con acerosinoxidables.Lasadicionesde dióxidode carbonode hastael 25% elevanla corriente de transiciónmínima,aumentanlaspérdidasporsalpicaduraylaprofundidadde penetración,yreducenlaestabilidaddelarco.Las mezclasargón-CO2se usanprimordial-mente enaplicacionesde transferenciaencortocircuito,perotambiénpuedenservirparasoldaduracon transferenciaporaspersiónyconarco pulsado. Se ha usado ampliamenteunamezclade argóncon 5% de CO2 para soldarcon arco pulsadoy alambressólidosde aceroal carbono.Las mezclasde argón, helioyCO2 sonlas favoritaspara soldarcon arco pulsadoy alambressólidosde aceroinoxidable. MEZCLAS DE MÚLTIPLES GASESPROTECTORES
  • 39. Argón-oxígeno-dióxidode carbono Las mezclasde argón con hasta 20% de dióxidode carbonoy3 a 5% de oxígenosonversátiles. Proveenunaprotecciónadecuadaycaracterísticasde arco deseablesparasoldarenlas modalidadesde aspersión,cortocircuitoyapulsos.Las mezclascon10 a 20% de dióxidode carbono noson comunesenEstadosUnidosperosí gozande popularidadenEuropa. Argón-helio-dióxidode carbono Las mezclasde argón, helioydióxidode carbonose usanpara soldaracerosal carbono,de baja aleacióne inoxidablesencortocircuitooconarco pulsado.Lasmezclasenlasque el argón es el constituyenteprimariosirvenparasoldaduraconarco pulsado,yaquellasenlasque el helio predominase empleanparasoldarencortocircuito. Argón-helio-dióxidode carbono-oxígeno Esta mezcla,conocidacomúnmente comoquad-mix,espopularparaGMAW de alta deposición empleandoel tipode arcode transferenciade metal conelevadadensidadde corriente.Esta mezclaofrece buenaspropiedadesmecánicasyoperabilidaddentrode unintervaloampliode tasas de deposición.Suaplicaciónprincipalesenlasoldadurade materialesbase de bajaaleación y buenaresistenciaala tensión,perotambiénse hausadoconacero dulce ensoldadurade alta producción.Losaspectoseconómicossonunaconsideraciónimportante parausareste gas enla soldadurade acerodulce. DIÓXIDODE CARBONO El dióxidode carbono(CO2) esungas reactivoampliamenteutilizadoensuformapurapara la soldaduraporarco de metal y gas de acerosal carbono y de baja aleación.Esel únicogas reactivo que puede usarse solocomoescudoenel procesoGMAW. La mayor velocidadde soldadura,la penetraciónmásprofundaenlauniónyel bajo costoson característicasgeneralesque han promovidoel usodel CO2como gas protector.
  • 40. Con unescudode CO2, la modalidadde transferenciade metal esencortocircuitoobienglobular. La transferenciaporaspersiónaxial requiere unescudode argóny no puede lograrse conunode CO2. Con latransferenciaglobular,el arcoesmuy bruscoy produce abundantessalpicaduras,lo que exige fijarlascondicionesde soldadurade modoque produzcanun"arco enterrado"muy corto (lapunta del electrodoestápordebajode lasuperficiedel trabajo) afinde minimizarlas salpicaduras. En una comparacióngeneral conel arco protegidoporuna mezclaricaen argón,el arco protegido por CO2 produce una franja de soldaduracon excelente penetraciónyunperfil superficialmás áspero,con unaacción de "mojado"muyinferiorenlosbordesde lafranjade soldaduragracias al arco enterrado.Se lograndepósitosde soldaduramuyíntegros,perolaspropiedadesmecánicas puedensufrirmenoscaboporlanaturalezaoxidantedel arco. BIBLIOGRAFIA v MANUAL TECNICODE SOLDADURA.- AMERICAN WELDINGSOCIETY- Prentice Hall.-1994. v WWW.INFRA.COM.MX v WWW.AGA_FANO.COM v WWW.AWS.ORG Publicadoporfacuminspsolden7:53 6 comentarios: VARIABLESDE GMAW VARIABLESDEL PROCESOGMAW (MIG-MAG)
  • 41. Corriente de soldadura(velocidadde alimentacióndel electrodo). Polaridad. Voltaje del arco(longituddelarco). Velocidadde recorrido. Extensióndel electrodo. Orientacióndel electrodo(ángulorespectoala direcciónde desplazamiento). Posiciónde launiónque se va a soldar. Diámetrodel electrodo. Composiciónytasade flujodel gasprotector. Estas variablesnosondel todoindependientes,ycuandose modificaunacasi siempre es necesariomodificarunao más de lasotras para obtenerlosresultadosque se buscan.Se requiere considerable habilidadyexperienciaparaseleccionarlosvaloresóptimosparacada aplicación. Estos valoresóptimossonafectadospor(1) el tipode metal base,(2) la composicióndel electrodo, (3) laposiciónenque se suelday(4) losrequisitosde calidad.Portanto,nohayun conjuntoúnico de parámetrosque produzcaresultadosóptimosentodosloscasos.
  • 42. CORRIENTEDE SOLDADURA Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,el amperajede soldaduravaríaconla velocidadde alimentacióndel electrodooconla rapidezde fusiónsiguiendounarelaciónno lineal.Al variarse lavelocidadde alimentación,el amperaje de soldaduravaríade manera similarsi se empleaunafuente de potenciade voltajeconstante.Estarelaciónentre lacorrientede soldadurayla velocidadde alimentacióndelalambre se muestraenlafiguraparaelectrodosde acero al carbono:
  • 43. WFS = velocidadde alimentacióndel electrodo,mm/s(pulg/s) a = constante de proporcionalidadparael calentamientoanódicoocatódico.Sumagnitud depende de lapolaridad,lacomposiciónyotrosfactores,mm/(s*A) [pulg/(minA)] b = constante de proporcionalidadparael calentamientoporresistenciaeléctrica,s-1A-2(min-1 A-2) L = extensiónoprotrusióndelelectrodo,mm(pulg) I = corriente de soldadura,A Comopuede verse enlafigura,cuandose aumentael diámetrodel electrodo(manteniendola mismavelocidadde alimentación) se requiereunacorriente de soldaduramásalta.La relación entre lavelocidadde alimentacióndel electrodoylacorriente de soldaduradepende de la composiciónquímicadel electrodo.Este efectopuede versecomparandolafiguraque correspondenaelectrodosde aceroal carbono conlas de aluminio,aceroinoxidable,cobre,etc. Las diferentesposicionesypendientesde lascurvasse debena diferenciasenlospuntosde fusión y resistividadeseléctricasde losmetales.Laextensióndel electrodotambiénafectalasrelaciones. Si todas lasdemásvariablesse mantienenconstantes,unaumentoenlacorriente de soldadura (velocidadde alimentacióndel electrodo) producirálosiguiente: Un aumentoenla profundidadyanchurade penetraciónde lasoldadura. Un incrementoenlatasa de deposición. Un aumentoenel tamaño de la franjade soldadura. La soldaduraporaspersiónapulsosesunavariacióndel procesoGMAW enla que la corriente se pulsacon el finde disfrutarde lasventajas de la modalidadde transferenciade metal por aspersiónconuna corriente promedioigual omenorque lacorriente de transiciónde globulara por aspersión.Puestoque lafuerzadel arcoyla tasa de deposicióndependenenforma exponencial de lacorriente,cuandose operaporencimade lacorriente de transición,lasfuerzas del arco a menudose vuelvenincontrolablesenlasposicionesvertical ycenital.Al reducirla corriente promedioconlospulsos,esposible reducirtantolasfuerzasdel arcocomo lastasas de deposiciónparapodersoldarencualquierposiciónyenseccionesdelgadas.
  • 44. Si se usa alambre sólido,otraventajade lasoldaduraconpotenciaapulsosesque se puede usar alambre de mayordiámetro[1.6 mm (1/16 pulg)].Aunquelastasasde deposiciónengeneral no son másaltas que aquellasconalambre de menordiámetro,laventajareside enel menorcosto por unidadde metal depositado.Tambiénhayunincrementoenlaeficienciade deposición porque se reducenlaspérdidasporsalpicadura. Si se usa alambre connúcleode metal,lapotenciaapulsosproduce unarco que esmenos sensible aloscambiosenlaextensión(protrusión)del electrodoyenel voltaje,encomparación con losalambressólidos.Estohace al procesomás tolerante respectoa lasfluctuacionesde la conducciónporparte del operador.La potenciaapulsostambiénminimizalassalpicadurasenuna operaciónque yade porsí salpicamuypoco. POLARIDAD El términopolaridaddescribe laconexióneléctricade lapistolasoldadoraen relaciónconlas terminalesde unafuente de potenciade corriente continua.Si el cable de potenciade lapistolase conectaa laterminal positiva,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo positivo(CCEP),yse le hadado arbitrariamente el nombrede polaridadinversa.Cuandolapistola se conecta a la terminal negativa,lapolaridadse designacomocorriente continuaconel electrodo negativo(CCEN),que originalmente se llamópolaridaddirecta.Casi todaslasaplicacionesde GMAW empleancorrientecontinuaconel electrodopositivo(CCEP).Estacondiciónproduce un arco estable,unatransferenciade metal uniforme,relativamente pocassalpicaduras,buenas características de la franjade soldaduray profundidadmáximade penetraciónparaunaamplia gama de corrientesde soldadura. La corriente continuaconel electrodonegativo(CCEN)rarasvecesse usaporque no puede obtenerse transferenciaporaspersiónaxial sinefectuarmodificacionesque nohangozadode mucha aceptacióncomercial.CCEN ofrece unaclaraventajade velocidadesde fusiónaltasque no puede explotarse porque latransferenciaesglobular.Enel casode los aceros,latransferencia puede mejorarse añadiendounmínimode 5% de oxígenoal escudode argón (loque requiere aleacionesespecialesparacompensarlaspérdidasporoxidación) otratandoel alambre para hacerlotermoiónico(loque elevael costodel metal de aporte).Enamboscasos,las tasas de deposicióndecaen,conloque desaparece laúnicaventajareal de cambiarlapolaridad.Sin embargo,envirtudde la altatasa de deposiciónylamenorpenetración,CCEN se hausado ocasionalmenteenaplicacionesde recubrimiento. Los intentosporusarcorriente alternaconel procesoGMAW casi nunca han tenidoéxito.La formade ondacíclica hace inestable el arcoporque éste tiende aextinguirsecuandolacorriente pasa por cero.Aunque se handesarrolladotratamientosespecialesde lasuperficiedel alambre para resolvereste problema,el costode suaplicaciónhahechoque la técnicanoresulte económica. VOLTAJEDEL ARCO(longituddel arco)
  • 45. Voltaje del arcoy longituddel arcosontérminosque confrecuenciase usanindistintamente.Pese a ello,cabe señalarque si bienestánrelacionadosentre sí,sondiferentes.En GMAW,la longitud del arco esuna variable crítica que debe controlarse cuidadosamente.Porejemplo,enla modalidadde arcode rocío con escudode argón, unarco que esdemasiadocortoexperimenta cortocircuitosmomentáneosque causanfluctuacionesde la presión,mismasque bombeanaire hacia el chorro del arco y producenporosidadypérdidade ductilidadporabsorciónde nitrógeno. Si el arco esdemasiadolargo,tiende unmovimientolateral aleatorioque afectatantola penetracióncomoel perfil de lasuperficiede lafranja.Además,unarcolargo puede romperel escudode gas. En el caso de arcos enterradosconescudode dióxidode carbono,unarco largo produce salpicadurasexcesivasytambiénporosidad;si el arcoesdemasiadocorto,lapunta del electrodoharácortocircuitocon el charco de soldadura,causandoinestabilidad. La longituddel arcoeslavariable independiente.El voltaje del arcodependede lalongituddel arco así como de muchasotras variables,comolacomposiciónydimensionesdel electrodo,el gas protector,latécnicade soldaduray,dadoque a menudose mide enlafuente de potencia,incluso la longituddel cable de soldadura.El voltaje del arcopermite expresarenformaaproximadala longitudfísicadel arcoen términoseléctricos,aunqueel voltaje del arcotambiénincluye lacaída de voltaje enlaextensióndelelectrodoque sobresaledel tubode contacto. Si todas lasvariablesse mantienenconstantes,el voltajedel arcose relacionadirectamente conla longituddel arco.Aunque lavariable que interesayque debe controlarse eslalongituddel arco, esmás fácil vigilarel voltaje.Porestarazón,ypor el requisitonormal de que enel procedimiento de soldadurase especifique el voltajedel arco,éste esel términoque se usa conmayor frecuencia. Los nivelesestablecidosde voltajedel arcovarían dependiendodel material,el gasprotectoryla modalidadde transferencia.Se requierenseriesde pruebaparaajustarel voltaje del arcoa finde producirlascaracterísticas de arco y el aspectode franjade soldaduramásfavorable.Estas pruebassonindispensablesporque el voltajede arcoóptimodepende de diversosfactores, incluidosel espesordel metal,el tipode unión,laposiciónde soldadura,el tamañodel electrodo, la composicióndel gasprotectoryel tipode soldadura.A partir de cualquiervalorespecíficode voltaje del arco,unincrementoenel voltaje tiendeaaplanarla franjade soldaduray aumentarla anchura de la zonade fusión.Unvoltaje excesivopuede causarporosidad,salpicadurasy socavamiento.Si se reduce el voltajese obtendráunafranjade soldaduramásangostacon una corona más altay penetraciónmásprofunda.Unvoltaje demasiadobajopuede hacerque el electrodose embote. VELOCIDADDE RECORRIDO La velocidadde recorridoode desplazamientoeslatasade movimientolinealdel arcoa lolargo de la uniónque se va a soldar.Si todas lasdemáscondicionesse mantienenconstantes,la penetraciónde lasoldaduraesmáximaauna velocidadde recorridointermedia.
  • 46. Cuandose reduce la velocidadde recorrido,se incrementaladeposicióndel metal de aporte por unidadde longitud.A velocidadesmuybajas,el arcoactúa sobre el charco de soldadura,nosobre el metal base,conlo que se reduce la penetración efectiva.Otraconsecuenciaesunafranjade soldaduraancha. Al incrementarse lavelocidadde recorrido,enunprincipiose incrementatambiénlacantidadde energíatérmicaque se transmite del arco al metal base,porque el arco actúa de manera más directasobre el metal base.Si continúael aumentoenlavelocidadde recorrido,se impartiráal metal base menosenergíatérmicaporunidadde longitudde lasoldadura.Portanto,al incrementarse lavelocidadde recorrido,lafusióndel metal base primeroaumentayluego disminuye.Si se aumentatodavíamásla velocidadde recorrido,apareceráunatendenciaal socavamientoalolargo de losbordesde la franjade soldadura,porque nose depositarásuficiente metal de aporte para rellenarel trayectofundidoporel arco. EXTENSIÓN DEL ELECTRODO La extensióndel electrodoesladistanciaentre el extremodel tubode contactoyla puntadel electrodo,comopuede verse enlafigura4.12. Un aumentoenlaextensióndel electrodoproduce un aumentoensuresistencia eléctrica.El calentamientoporresistencia,asuvez,hace que se eleve latemperaturadel electrodo,loque aumentaligeramente latasade fusióndel electrodo.La mayor resistenciaeléctricahace que aumente lacaída de voltaje entre el tubode contactoy el trabajo,cosa que esdetectadapor lafuente de potencia,lacual compensaeste aumento reduciendolacorriente.Estode inmediatoreduce latasade fusióndel electrodoypermite que se acorte lalongitudfísicadel arco.En consecuencia,amenosque hayaunincrementode voltaje en la máquinasoldadora,el metal de aporte se depositaráenunafranjade soldaduraangostay de corona alta. La extensiónde electrododeseable generalmente estáentre 6y13 mm(1/4 y 1/2 pulg) parala transferenciaencortocircuitoyentre 13 y 25 mm (1/2 y 1 pulg) para losdemástiposde transferenciade metal. ORIENTACIÓN DELELECTRODO Comoen todoslosprocesosde soldaduraporarco, la orientacióndel electrodoconrespectoala uniónporsoldarafecta laforma y la penetraciónde lafranjade soldadura,yeste efectosobre la franjaes mayorque el del voltaje del arcoo el de la velocidadde recorrido.Laorientacióndel electrodose describe de dosmaneras:(1) porla relaciónentre el eje del electrodoyladirección de desplazamiento(el ángulode desplazamiento) y(2) conel ánguloentre el eje del electrodoyla superficie adyacente deltrabajo(ángulode trabajo).Cuandoel electrodoapuntaendirección opuestaa la direccióndel desplazamiento,latécnicase denominasoldadurade revésconángulo de arrastre. Cuandoel electrodoapuntaenladireccióndel desplazamiento,latécnicaes soldadurade derechaconángulode ataque.La orientacióndel electrodoysuefectosobre la anchura y lapenetraciónde lasoldadurase ilustranenlasfiguras(A),(B) y(C):
  • 47. Cuandoel electrodose sacade laperpendiculardándole unángulode ataque,ytodaslasdemás condicionesse mantienensinalteración,lapenetracióndisminuyeylafranjade soldadurase hace más ancha y plana.La penetraciónmáximaenlaposiciónplana se obtiene conlatécnicade arrastre,empleandounángulode arrastre de unos25 grados respectoa laperpendicular.Esta
  • 48. técnicatambiénproduce unafranjamás convexayangosta,un arco más estable ymenos salpicadurasenlapiezade trabajo.Para todas lasposiciones,el ángulode desplazamientoque se usa normalmente esunángulode arrastre del ordende 5 a 15 grados,ya que así se controlay protege mejorel charcode soldadura. En algunosmateriales,comoel aluminio, se prefiere unatécnicade ataque.Estatécnica produce una "acciónlimpiadora"adelante del metal de soldadurafundidoque reduce su tensiónsuperficialylaoxidacióndel metal base. Si se deseaproducirsoldadurasde filete en la posiciónhorizontal,el electrododeberá colocarse a unos45° respectoal miembro vertical (ángulode trabajo),comose ilustra enla figura. POSICIÓN DELA UNIÓN A SOLDAR Casi todas lassoldadurasconGMAW enla modalidadde aspersiónse efectúanenlasposiciones planau horizontal,perosi el nivel de energíaesbajo,laGMAW a pulsosy encortocircuitose puede usarentodas lasposiciones.Lassoldadurasde filete hechasenlaposiciónplanacon transferenciaporaspersiónsuelensermásuniformes,menospropensas,tenerunperfil asimétricooconvexoy menossusceptible al socavamientoque soldadurasde filete similares hechasenla posiciónhorizontal. A finde vencerlaatracción de la gravedadsobre el metal de soldaduraal soldarenlas posiciones vertical ycenital,porloregularse usanelectrodos de diámetropequeño,contransferenciade metal encortocircuitoo bienporaspersiónconcorriente continuaapulsos.Loselectrodoscon diámetrosde 1.1 Mm. (0.045 pulg.) omenossonlosmás apropiadosparasoldarfuerade posición. El bajoaporte de calorpermite al charco de soldadurasolidificarse rápidamente.Cuandose suelda láminaenla posiciónvertical,ladirecciónde soldaduramásefectivacasi siempre eshaciaabajo. Si se sueldaenlaposición"plana",lainclinacióndel ejede soldadurarespectoal planohorizontal influiráenlaformade la franjade soldadura,enla penetraciónyenlavelocidadde recorrido.En
  • 49. la soldaduracircunferencial enposiciónplana,el trabajogiradebajode lapistolasoldadorayla inclinaciónse obtiene moviendolapistolaencualquierdirecciónque laaparte del centromuerto superior. Si las unioneslinealesse colocanconel eje de soldaduraa15 grados respectoa lahorizontal yse sueldacuestaabajo,esposible reducirel refuerzode lasoldaduraencondicionesque producirían un refuerzoexcesivosi se colocarael trabajoenlaposiciónplana.Además,conel desplazamiento cuestaabajo casi siempre esposibleaumentarlavelocidad.Al mismotiempo,lapenetraciónes menor,loque resultabenéficocuandose sueldanpiezasde lámina. La soldaduracuestaabajoafectael perfil ylapenetraciónde lasoldadura.El charco de soldadura tiende afluirhaciael electrodoyprecalientael metal base,sobre todoenlasuperficie.Esto produce una zonade fusiónde formairregular,llamadadepósitosecundario.Al aumentarel ángulode inclinación,lasuperficiemediade lasoldaduraadquiere unadepresión,lapenetración disminuye ylaanchurade la franjaaumenta.En el caso del aluminio,estatécnicacuestaabajono esrecomendable porquese pierde acciónlimpiadoraylaprotecciónesinsuficiente. La soldaduracuestaarribaafectael perfil de lazonade fusiónyde la superficiede lasoldadura.La fuerzade la gravedadhace que el charco de soldadurafluya haciaatrás y se retrase respectoal electrodo.Losbordesde lasoldadurapierdenmetal,el cual fluye haciael centro.Al aumentarel ángulode inclinación,aumentantambiénel refuerzoylapenetración,ylaanchurade la franja disminuye.Losefectossonexactamente opuestosalosde lasoldaduracuestaabajo.Si se empleancorrientesde soldaduraelevadas,se reduciráel ángulomáximoque puedeusarse. TAMAÑODEL ELECTRODO El tamaño(diámetro) del electrodoinfluye enlaconfiguraciónde lafranjade soldadura.Un electrodode mayortamañorequiere unacorriente mínimamásaltaque un electrodopequeño con lasmismascaracterísticas de transferenciade metal.Lascorrientesaltas,asuvez,producen mayor fusióndel electrodoydepósitosde soldaduramásgrandesyfluidos.Otraconsecuenciade lascorrientesaltasesel aumentoenla tasa de deposiciónyenlapenetración.Noobstante,la soldaduraenposiciónvertical ocenital porloregularse efectúaconelectrodosde menor diámetroycon corrientes másbajas.
  • 50. GAS PROTECTOR Las características de losdiversosgasesysu efectosobre lacalidadde lasoldaduray las características del arco se analizanenlasecciónsobre consumiblesdelpresente informe. GASES: Suselecciónestádeterminadapor: Característicasdel arco de transferencia. - Posiciónde lajunta Espesory tipode material base. - Penetracióndeseada. Fusiónyforma del bisel. - Estabilidaddel arco. MIG (Metal InerthGas):Este procesoutilizagasesinertesollamadostambiéngasespuros comoel Argóny el Helio,que se utilizanpara: Acerosinoxidables - Aceroscriogénicos Metalesnoferrosos - Metalesreactivos(Ti,Zry Ta ) Aluminio,Cobre,Níquelysusaleaciones Argón:Gas noble que pesa1.4 vecesmásque el aire,por lotanto su utilizaciónse limitaalas posicionesplanayfilete horizontal,conrestringidaaplicaciónenposiciónhorizontal. Posee unabajaconductividadtérmica,que hace menorlaentradade calor a la piezayse recomiendaparaespesoresmenores. Helio:Gas puroque es7 vecesmás ligueroque el aire.Poseeunaaltaconductividadtérmica (mayorentradade calor) que lohace recomendableparaespesoresmayoresymetalesmuy conductores(Al,cu),Altopoderionizador. MAG (Metal Active Gas):Este procedimientoutilizamezclade gasesactivosygasespuros,que se aplicanen: Acerosal carbón - Acerosde baja aleación Bióxidode Carbono(CO2):Esel gas más utilizadoporsubajocosto, Altavelocidadde soldeo, Buenapenetración,presentaunarcoasperoy con tendencia al salpicado,Sanidadenlos depósitosconbuenaspropiedadesmecánicas. TRANSFERENCIAS
  • 51. Existencuatrotransferencias,de lascualesdossonmuyimportantes,ydependende lamagnitud y tipode corriente,Gasutilizado,Electrodo,Tamañodel bisel,y posiciónenlacual se realizaráel depósito. Transferenciaporcortocircuito;Es lamás utilizadaporsubajo rangode corriente (40 - 200 A) especialmenteparaespesoresmenores,Ademásde lassiguientescaracterísticas; - Voltajesde 15 - 25 v. - Amplitudde raíz - Todaslas posiciones - Bajaentradade calor - Rápidoenfriamiento - CO2o Ar+CO2 - Medianadeposición - Mássalpicaduras TransferenciaGlobular;El material se depositaengrandesgotasporgravedad,transferencialenta y charco de fusiónmedianoypocofluido - Voltajesde 23 - 25 v. - Gota no muybienfundida - PosiciónPlana- Amperajesentre200 - 250 A. - Espesoresmenoresa¼" - CO2 o Ar+CO2 - Altasalpicadura- Solidificaciónnouniforme TransferenciaporSpray;Se utilizaespecialmenteenespesoresmayoresymuypocoen láminas delgadas,Se caracterizaporsu rango altode amperaje (200 - 600 A) yse debende tenerencuenta losiguiente; - Mínimo un80 %de Ar - De 20 - 40 V. - PosicionesPlanay2 - Arco largo (gotasfinas) - Menor salpicaduras - Altapenetración - Mayor rata de depósito - Espesoresmayoresa¼" TransferenciaporSprayPulseado;Lacorriente de soldaduracambiade unvaloralto (corriente pico) que liberaunagota de material de aporte a un valorbajo(corriente de respaldo) que sostiene el arco. - Altasdeposiciones - Voltajesde 18a 21 V. - De 80 - 250 A. - Espesoresde 0.5 a 12 mm. - Noseparaciónde raíz - Aluminiode ¼"omenores - Mayor fusiónysuavidad - Ar (90%) -- Ar + O (2%) -- Ar + CO2 (5%)
  • 52. - Arco muysuave - Acerosal carbón, Al,AceroInoxidable, Publicadoporfacuminspsolden5:29 18 comentarios: