GTAW la delgada línea

Las mejores prácticas evitan problemas al soldar material delgado

July 22, 2009

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Siga estos consejos para obtener la mejor soldadura posible en un ambiente muy difícil para soldar.

Lo delgado está de moda—es decir, para materiales.

Por los estrictos requerimientos de peso, espacio y diseño en sectores que van desde el procesado de tubos hasta el espacio aéreo, más aplicaciones requieren con frecuencia materiales como acero inoxidable, acero suave y aluminio de ¼ de pulgada y más delgado. Y con frecuencia, estas aplicaciones especifican soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW, por sus siglas en inglés).

La GTAW crea una zona afectada por el calor más angosta (o HAZ, el área entre el depósito de soldadura y el metal base) en comparación con otros procesos de soldar. Esto es importante, porque mientras menos calor se genere al soldar materiales delgados, hay menos probabilidad de problemas como perforación por quemadura o pandeo.

Otros problemas al soldar materiales de ¼ de pulgada o más delgados incluyen porosidad al inicio y terminación y picaduras, áreas pequeñas en la soldadura causadas por entrampado de gas ya sea de la atmósfera o del gas de protección. Algunos materiales, como el acero inoxidable, tienden a torcerse y fracturarse con demasiado calor.

Aunque estos problemas tienen soluciones, la meta en la GTAW de materiales delgados es evitar los problemas en primer lugar. Algunas buenas prácticas pueden ayudar.

Arranque: Selección de la Máquina y Parámetros

El aluminio de ¼ de pulgada o más delgado se suelda mejor con un inversor de CA con tecnología de onda cuadrada, disponible con la mayoría de los fabricantes de fuentes de poder. Éste brinda un arco angosto y enfocado, y al presionar el pedal, el arco inicia casi inmediatamente. Esto minimiza la entrada de calor y reduce la posibilidad de una perforación por quemadura. Estos inversores también ofrecen arranques de arco de alta frecuencia continuos, cuya ayuda sostiene el arco a los amperajes iniciales bajos necesarios. El aluminio también puede soldarse usando una fuente de poder de pulsos, la cual varía la corriente desde un amperaje pico alto a un amperaje de base bajo, minimizando también el calor.

El mantener los parámetros correctos es crucial al soldar aluminio delgado con CA. Se recomienda un rango de 3 a 200 amperes. Mantenga el valor del amperaje hacia el límite inferior para espesores de aluminio de 0.040 a 0.060 pulgadas, y auméntelo en consecuencia hacia 200 amperes para aluminio con un espesor más cercano a ¼ de pulgada. Establezca el control de balance hacia el electrodo positivo (EP) en alrededor de 60 por ciento. Esto brindará una acción ideal de limpieza para remover la capa de óxido de aluminio, que tiene una temperatura de fusión más alta que el material base: los óxidos se funden aproximadamente a 3,600 grados F (1982ºC), y el aluminio se funde a 1,260 grados F (682ºC). Si la capa de óxido no se remueve mediante una acción de limpieza—provista por ese lado de EP al 60 por ciento de la forma de onda de CA—el proceso debe usar calor excesivo para fundir la capa de óxido. Ese exceso de calor hace al metal base de aluminio propenso a la perforación por quemadura.

Para aplicar soldadura de arco de tungsteno con gas a materiales como acero inoxidable y acero suave delgado, elija una fuente de poder de CD con capacidades de arranque de arco de alta frecuencia. Una fuente de poder de CD estándar o una máquina basada en inversor darán buenos resultados, pero un inversor ofrece arranques de arco de bajo amperaje confiables y un arco angosto enfocado para reducir la posibilidad de perforación por quemadura. Ponga cualquier tipo de máquina en polaridad directa (DCEN, o corriente directa electrodo negativo, por sus siglas en inglés). El rango de amperaje recomendado para soldadura de CD de acero suave o inoxidable delgado es de 1 a 200 amperes.

Consumibles: Sea Extremadamente Selectivo

Se recomienda un tungsteno puntiagudo, 2 por ciento ceriado (código de color: naranja) para soldar materiales de ¼ de pulgada o más delgados. El tungsteno ceriado brinda buen arranque de arco a bajos amperajes, así como estabilidad del arco tanto en CA como en CD. Para materiales calibre 14 (0.07470 pulgadas) al calibre 30 (0.00120 pulgadas), elija un tungsteno de 1/16 de pulgada de diámetro. Un tungsteno de 3/32 de pulgada de diámetro trabajará mejor para materiales desde calibre 12 (0.146 in.) hasta un espesor de ¼ de pulgada.

Al sacarle punta al tungsteno, tenga cuidado de hacerlo a lo largo. No afile alrededor del extremo del tungsteno pues se crean protuberancias que pueden causar un comportamiento errático del arco (vea la Figura 1). Use una rueda de esmeril (grano de 250 o más fina) designada para ese propósito específico, para evitar la contaminación que puede conducir a problemas en el arco o discontinuidades de la soldadura.

El tipo de metal de aportación que se va a usar dependerá más del material de la pieza de trabajo que del espesor. Sin embargo, debido a que se necesita menos metal de aportación para soldar material delgado, elija una varilla de diámetro pequeño. Por ejemplo, al soldar material con un espesor de 0.010 a 0.060 pulgadas, elija una varilla de 1/16 de pulgada de diámetro. Para materiales más gruesos, hasta de ¼ de pulgada, use un metal de aportación de 3/32 de pulgada de diámetro. Ambos diámetros están disponibles en longitudes de corte estándar industrial de 36 pulgadas para GTAW en la mayoría de los materiales.

Los dos metales de aportación más comunes para GTAW de CA de aluminio son ER4043 y ER5356 (ER indica que el metal de aportación es para GTAW). Para soldadura de CA de acero inoxidable, la elección del metal de aportación depende del tipo AISI de acero inoxidable, como se muestra en la Figura 2.

Luego, elija la antorcha adecuada. Una antorcha de 200 amperes (máximo) puede soldar materiales de ¼ de pulgada o más delgados, y viene en modelos enfriados por aire o por agua. La antorcha que elija dependerá de la ubicación de la soldadura, de la preferencia personal, y del equipo disponible.

Las antorchas enfriadas por aire, que son menos caras que las enfriadas por agua, no requieren un enfriador de agua, lo cual las hace altamente portátiles. Sin embargo, tienden a ser un poco más pesadas y grandes, y pueden ser más difíciles de maniobrar. Elija una en el rango de 150 amperes, pues será un poco más ligera y fácil de controlar en materiales delgados. Si usted tiene una fuente de poder con un enfriador de agua integrado o separado, una antorcha enfriada por agua ofrece la ventaja de tener una manija y un cuerpo más pequeño, un peso más ligero, y la capacidad de llegar a uniones más pequeñas o de difícil acceso.

Con cualquier antorcha, considere usar una lente de gas como protección adicional contra problemas como picaduras y porosidad inicial. Esta lente reemplaza al cuerpo colector estándar y ayuda a mejorar la cobertura del gas de protección. Una lente de gas típica consta de un cuerpo de cobre y/o bronce con blindaje de malla en capas de acero inoxidable que ayuda a distribuir uniformemente el gas de protección alrededor del tungsteno y a lo largo del pozo de soldadura (vea la Figura 3).

Perfeccionando la Preparación y la Técnica

Los pasos finales que pueden ayudarle a asegurar el éxito de la soldadura en materiales delgados incluye la preparación correcta de la unión, el acomodo de partes (cuando se requiera), y alguna buena técnica básica de GTAW.

Es común crear una unión de esquina interior-exterior, a tope, o de reborde, al soldar aluminio delgado con CA. Los materiales delgados soldados con CD, por otro lado, tienden a abarcar una gama más amplia de configuraciones, incluyendo soldaduras en ángulo, esquinas exteriores, y uniones de bisel de tubo. En todos los casos, las tolerancias deben ser estrechas para evitar problemas. Los espacios entre dos piezas del material delgado requieren más metal de aportación para llenar el espacio y crear una soldadura sólida. Sin embargo, el metal de aportación requiere más calor para fundirse, lo cual en metal delgado puede causar perforación por quemadura o pandeo.

Para evitar esto, asegure ajustes de unión apretados. De ser necesario, ponga soldaduras pequeñas por puntos a lo largo de la junta o sujete los materiales con abrazaderas. En aplicaciones de alta producción que requieren soldaduras repetibles, el acomodo de partes puede ser una opción viable. Para partes más pequeñas, apéguese a una buena preparación de las juntas y soldaduras por puntos como la mejor precaución.

Finalmente, use las mismas técnicas confiables de GTAW para soldar materiales de ¼ de pulgada o más delgados, que usaría para materiales más gruesos. Asegúrese de encontrar una posición cómoda, apóyese en una mesa o en la pieza de trabajo de ser necesario, y sostenga la antorcha de la forma que ofrezca el mayor control. Muchos operadores de soldadura prefieren agarrar la antorcha como un lápiz.

Un ángulo de antorcha de 5 a 20 grados perpendicular al material base ofrece un buen control visual sobre la velocidad de viaje y mantiene una óptima cobertura del gas de protección y longitud del arco. Sostenga la antorcha aproximadamente a una distancia de 1/8 de pulgada (3.18mm) del material base para mantener un arco enfocado estable. El truco, especialmente con materiales delgados, es mantener la longitud del arco consistente de forma que no vaya de aquí para allá ni se haga dema­siado ancho, factores que pueden conducir a un calor excesivo y malos resultados de la soldadura. La práctica es la mejor recomendación para lograr esta consistencia.

Una velocidad de viaje estable es muy importante al soldar material delgado; quedarse demasiado en un área puede causar acumulación de calor y aumentar las posibilidades de una perforación por quemadura. Además, creará un cordón ancho de soldadura innecesario. Use la técnica de empuje, moviendo la antorcha para que el pozo de soldadura esté siempre visible y adelante de la antorcha. Una buena regla es mover la antorcha y agregar metal de aportación a un paso que cree una soldadura aproximadamente del doble del tamaño del tungsteno que se esté usando. Esta velocidad de viaje asegurará una buena cobertura del gas de protección para soldaduras de calidad superior en materiales delgados.

Calor Bajo, Control Estricto, Buena Soldadura

Como con cualquier proceso de precisión, la GTAW de material delgado lleva práctica y paciencia. Sin embargo, mantener los parámetros de fuente de poder correctos, minimizar la entrada de calor, elegir los consumibles correctos, y usar técnicas probadas puede evitar muchos de los problemas comunes—y evitar estos problemas es mejor que solucionarlos una vez que ocurren.



Jack Fulcer

Contributing Writer
Weldcraft
2741 N. Roemer Road
Appleton, WI 54911
Phone: 800-752-7620

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