SOLDADURA MIG (Metal Inert Gas) Es un proceso de soldadura al arco sumamente sencillo, aunque requiere de habilidades técnicas muy específicas, el proceso permite al operador una mayor continuidad en la operación, al utilizar un material de aporte continuo suministrado de forma automática y protegido con una atmósfera de gas. Orígenes La nociva acción de la atmósfera (oxidación acelerada por el calentamiento) sobre los electrodos sin recubrir durante la formación del arco, llevó a los investigadores a tratar de solucionar dichos inconvenientes. Una de las primeras experiencias en busca de evitar dicho problema, se debió a los ensayos realizados por Alexander en 1910, quien pensó en eliminar la acción perniciosa del oxígeno que rodeaba al arco, haciendo que este último se produjera en una atmósfera de gas protector. Alexander ensayó con diversos gases, logrando buenos resultados con el metanol, pero este requería de un complejo equipamiento, por lo que lo hacía poco viable. En 1930, los estadounidenses H. M. Hobart y P. K. Devers desarrollaron el sistema de soldadura con gas inerte. En 1942 fue desarrollado una variedad del sistema anterior por el norteamericano R. Meredith (creador del soplete para TIG) y en 1948 diversos ingenieros (desarrollo del sistema MIG), incluyen las soldaduras por arco en atmósfera de helio o argón, ambos gases inertes que alejan el oxígeno de la zona por soldar. Descripción del proceso
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SOLDADURA MIG(Metal Inert Gas)
Es un proceso de soldadura al arco sumamente sencillo, aunque requiere de habilidades técnicas muy específicas, el proceso permite al operador una mayor continuidad en la operación, al utilizar un material de aporte continuo suministrado de forma automática y protegido con una atmósfera de gas.
OrígenesLa nociva acción de la atmósfera (oxidación acelerada por el calentamiento) sobre los electrodos sin recubrir durante la formación del arco, llevó a los investigadores a tratar de solucionar dichos inconvenientes. Una de las primeras experiencias en busca de evitar dicho problema, se debió a los ensayos realizados por Alexander en 1910, quien pensó en eliminar la acción perniciosa del oxígeno que rodeaba al arco, haciendo que este último se produjera en una atmósfera de gas protector. Alexander ensayó con diversos gases, logrando buenos resultados con el metanol, pero este requería de un complejo equipamiento, por lo que lo hacía poco viable.En 1930, los estadounidenses H. M. Hobart y P. K. Devers desarrollaron el sistema de soldadura con gas inerte.En 1942 fue desarrollado una variedad del sistema anterior por el norteamericano R. Meredith (creador del soplete para TIG) y en 1948 diversos ingenieros (desarrollo del sistema MIG), incluyen las soldaduras por arco en atmósfera de helio o argón, ambos gases inertes que alejan el oxígeno de la zona por soldar.
El proceso MIG está definido como un proceso, de soldadura, donde la fusión, se produce debido al arco eléctrico, que se forma entre un electrodo (alambre continuo) y la pieza a soldar.En la soldadura MIG (GMAW- soldadura por arco metálico en atmósfera gaseosa), un electrodo de metal (alambre de soldar) alimentado continuamente se funde formando un baño de fusión a velocidad constante y controlada. El alambre se conecta a un polo de voltaje constante mientras la pieza a trabajar se conecta al otro polo. Cuando se alimenta alambre y éste toca la pieza a trabajar, se forma un arco eléctrico. Este arco funde el alambre que es depositado en la pieza que se está trabajando.La máquina soldadora consiste en una fuente de poder CC, un soplete, una puesta a tierra y un regulador de presión de gas. Cada fuente de poder tiene un interruptor de 7 posiciones cuya función es regular la corriente para soldar, un potenciómetro que regula la velocidad del alambre, un potenciómetro con interruptor y temporizador para ajustar el tiempo de soldadura por puntos (para aquellos modelos provistos con esta función). La corriente para soldar y la velocidad del alambre se ajustan tomando en cuenta el espesor del material que se va a soldar. Cuanto más grueso el material, tanto más alta la corriente para soldar y tanto más alta la velocidad del alambre. Para obtener mejores resultados, la velocidad del alambre puede regularse con precisión durante la soldadura, pero además en este proceso no tenemos recubrimiento, por lo que la atmósfera de protección lo provee un gas inerte o activo.
SemiautomáticoLa tensión de arco (voltaje), velocidad de alimentación del alambre, intensidad de corriente (amperaje) y flujo de gas se regulan previamente. El arrastre de la pistola de soldadura se realiza manualmente.
AutomáticoTodos los parámetros, incluso la velocidad de soldadura, se regulan previamente, y se aplican en forma automática.
RobotizadoEste proceso de soldadura, se puede robotizar a escala industrial. En este caso, todos los parámetros y las coordenadas de localización de la unión a soldar; se programan mediante una unidad específica para este fin. La soldadura la realiza un robot al ejecutar la programación.
Condiciones operacionalesEl comportamiento del arco, el tipo de transferencia del metal a través del mismo, la penetración, forma del cordón, etc., están condicionados por una serie de parámetros entre los que se destacan:
PolaridadAfecta al tipo de transferencia, penetración, velocidad de fusión del alambre, etc. Normalmente, se trabaja con polaridad inversa (DC +).
Tensión de arco (Voltaje)Este parámetro puede regularse a voluntad desde la máquina soldadora y resulta determinante, en el tipo de transferencia.Velocidad de alimentación del alambreEn este proceso no se regula previamente, la intensidad de corriente (amperaje), sino que ésta, por el fenómeno de autorregulación, resulta de la velocidad impuesta al alambre.
Naturaleza del metal basePresenta una notable influencia, sobre el tipo de transferencia del metal, penetración, aspecto del cordón, proyecciones, etc.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas La superficie soldada queda limpia y sin escoria. Permite soldar con mayor facilidad espesores delgados. El arco es visible y se puede soldar en cualquier posición. De todos los métodos de soldadura, el MIG es el que mantiene concentrado el
material de aporte a través del arco. La velocidad de fusión del material de aporte es muy alta (se pueden lograr hasta
100 in/min) por lo cual se presenta menos distorsión en el material. La densidad de corriente es más alta que con otros métodos. Con la soldadura MIG se consigue mayor penetración que con otros métodos.
En las uniones en V se requiere un chaflán más pequeño que el empleado para soldar con electrodo revestido ordinario, lo cual implica menos material de aporte para llenar el chaflán y menos calentamiento.
Grandes cordones sin interrupción. Eficiencia del electrodo del 98%. Hay un menor número de empalmes en cordones largos y hay pocas salpicaduras.
Desventajas Mayor costo del equipo. Distancia limitada entre el equipo y el lugar de trabajo. Dificultada para trabajar al aire libre. Enfriamiento más rápido en comparación con otros métodos. Limitación en lugares de difícil acceso. Mano de obra calificada.
EQUIPAMIENTO
Equipo para soldadura por arco, con sus cables. Suministro de gas inerte para la protección de la soldadura con sus respectivas
mangueras. Mecanismo de alimentación automática de electrodo continúo. Electrodo continúo. Pistola para soldadura con sus mangueras y cables. Los generadores más adecuados para la soldadura por el procedimiento MIG son
los rectificadores y los convertidores (aparatos de corriente continua). La corriente continua con polaridad inversa mejora la fusión del hilo, aumenta el poder de penetración, presenta una excelente acción de limpieza y es la que permite obtener mejores resultados
Como la máquina no tiene control de amperaje, no se puede emplear para soldadura ordinaria con electrodo revestido, aunque hay algunas máquinas con diseño especial que se pueden emplear para ambos métodos.
Electrodo continuo (Alambre)Se utiliza un alambre de acero revestido de cobre como electrodo y un gas inerte. Los tipos de alambre mas utilizados son:
Alambre macizo: Utilizado SIEMPRE con un gas protector. Alambre tubular: Núcleo de polvos minerales y se utiliza con gas. Alambre tubular sin gas: Núcleo de polvos minerales que, cuando arden,
desprenden un gas para proteger el arco. Se utiliza SIEMPRE sin gas.
Alimentador de alambre
El mecanismo alimentador debe impulsar automáticamente el alambre electrodo desde la bobina al conjunto de cable y pistola, conduciéndolo hacia el arco. La alimentación en la soldadura MIG puede realizarse de dos maneras:
Halando el alambre. Empujando el alambre.
En ambos sistemas se tiene un regulador de salida de alambre que automáticamente regula el amperaje. Al aumenta la salida de alambre al área de soldadura, simultáneamente se aumenta la intensidad de corriente de salida. En el sistema de empuje, no se puede alimentar alambres por conductos de más de 12 pies de longitud, particularidad que limita la distancia del soldador con respecto a la pieza a ser soldada.Los alimentadores de alambre utilizan diferentes tipos de rodillos impulsadores que se pueden instalar fácilmente, esto permite la utilización de diferentes clases y diámetros de alambre.
Pistolas para soldadura
Existen muchos tipos y marcas de pistolas para soldadura MIG, pero todas caben dentro del los sistemas de arrastre (o tracción) y de empuje.Existen pistolas refrigeradas por aire o por agua, y su función es la de conducir el alambre de alimentación hacia el arco a través de una boquilla guía en la que el alambre toma también la corriente. El contacto entre la boquilla y el alambre debe ser bueno, pues los voltajes son muy bajos para superar una resistencia de contacto demasiado elevada.La boquilla para la salida de gas, sobre el extremo de la pistola es metálico también. Todas las pistolas están provistas de un control que al accionarlo permite el paso simultáneo de gas protector, corriente, alambre y agua (cuando son refrigeradas con agua), al soltar el control, que generalmente es en forma de gatillo, la corriente eléctrica y el alambre se detienen, pero el gas continúa fluyendo durante un corto tiempo mientras se enfría el baño de soldadura.También existen pistolas que llevan incorporadas el carrete de alambre de aportación (A). Con estas pistolas se utilizan rollos de 1 ó 2 libras, son portátiles y permiten hacer soldaduras a más de 15 m del cuadro de control y más de 60 m del equipo. El peso total de la pistola, sin embargo, es mucho mayor.
Mangueras y cablesEn la soldadura MIG se necesitan cables para conducir la corriente eléctrica y manqueras para conducir el gas y el agua (cuando la pistola es refrigerada por agua). Es de anotar que se debe tener cuidado al seleccionar el calibre del cable para que esté de acuerdo con el amperaje que puede suministrar la máquina. En equipos automáticas se pueden tener amperajes hasta 600 A.
Reguladores y medidoresEstos instrumentos se utilizan para controlar correctamente la salida de gas protector, su función es la de disminuir la alta presión de gas que sale del cilindro y suministrar a la pistola el flujo necesario de gas, de acuerdo con el trabajo que se vaya a realizar.
El regulador está compuesto por un manómetro y un fluviómetro, el manómetro indica la presión a que se encuentra el gas dentro del cilindro y el fluviómetro es un tubo de vidrio con una esfera pequeña dentro del tubo. Cuando se requiere graduar el flujo de gas, se abre la llave reguladora del fluviómetro y pasa una corriente de gas a través de él, lo cual hace que se levante la esfera hasta el valor exacto que se está suministrando a la pistola.
Gas de ProtecciónEl propósito del gas en la soldadura MIG es protegerla contra la acción de los componentes del aire, especialmente del oxígeno y del nitrógeno.El gas de protección ha de mantenerse a un flujo adecuado, para que la atmósfera de protección sea la más adecuada.Del gas protector dependerá en gran medida la calidad obtenida en la soldadura. Los gases utilizados en el proceso de soldadura MIG son gases inertes (que no reaccionan o no se combinan con otros elementos), y son el argón, el helio o una mezcla de ellos para aplicaciones específicas o particulares. El gas más utilizado es el argón, porque se necesita más cantidad de helio para producir los mismos efectos debido a que el helio es más liviano. Sin embargo, el helio es más adecuado para espesores gruesos porque produce un arco más caliente y mayor penetración, el helio es mejor también para soldar materiales de alta conductividad térmica como el cobre.Cuando se suelda aceros al carbono o débilmente aleado, con argón como gas protector, es muy fuerte la tendencia a producirse socavaciones. Y mordeduras en la soldadura, y el arco parece que es arrastrado hacia cualquier mancha de oxido del acero.Para todos los tipos de aceros se puede añadir una pequeña cantidad de dióxido de carbono al gas inerte, esta adición de gases estabiliza el arco, reduce las mordeduras y las proyecciones, además de mejorar la transferencia.El dióxido de carbono puro (el cual es un gas activo) tiene ciertas ventajas para la soldadura de aceros al carbono o de baja aleación y se utiliza mucho en vez del argón, porque su costo es más bajo y también aumenta la velocidad de soldadura y la penetración. Sin embargo, produce más salpicaduras y el arco es áspero.
Medidas de seguridadEl proceso de soldadura ha de realizarse preferentemente en áreas asignadas de forma específica, para evitar que personal ajeno al proceso pueda en determinado momento salir lastimado.Toda soldadura al arco, genera rayos ultravioleta, los que de incidir directamente en la retina por un periodo prolongado de tiempo pueden producir ceguera. Debido a esto, siempre ha de utilizarse una protección específica, a través de una máscara de soldadura; también han de protegerse manos, brazos y cuerpo.
La selección y control de la corriente son aspectos muy importantes en el proceso de soldadura. La cantidad de corriente que fluye a través de un arco es proporcional al calor aplicado a la junta que se va a soldar. Si se incrementa la corriente se obtiene un efecto calorífico mayor del arco. Se pueden encontrar dos tipos de fuentes de poder: las de corriente alterna y las de corriente continua.
MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA
Como su nombre lo indica, proporcionan un voltaje y corriente alterna. Como su grafica es senoidal, y el arco depende de la intensidad de la corriente, habrá momentos en que el valor de la corriente es cero; a causa de esto, hay algunos electrodos que no deberían usarse con este tipo de corriente.
MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA
Estas máquinas tienen un voltaje directo y por tanto una corriente de tipo directo o que fluye en una sola dirección. En la maquina se puede cambiar la polaridad, así que se puede definir cuál será el cátodo y el ánodo dependiendo del tipo de material a soldar. El tipo de polaridad a escoger depende en muchos casos de lo que ocurre en un arco eléctricoCuando un arco se forma, el gas que está en ese arco se ioniza, osa que los átomos del gas se le “ salen “ algunos electrones quedando cargados positivamente llamándose iones positivos y son mucho más pesados que los electrones liberados.En otras palabras en el arco se encuentran juntos electrones con carga negativa y mucho mas pequeños que los iones con carga positiva y mucho más pesados.
Los iones positivos y pesados se dirigirán hacia en cátodo de la fuente y los electrones hacia ánodo de la fuente. Los electrones por ser más ágiles y rápidos, chocarán con el ánodo de la fuente, creando mayor impacto y por tanto mayor calor en la pieza conectada a dicho ánodo.
Los iones positivos mucho más pesados y menos ágiles, en su choque con la pieza conectada al cátodo de la fuente, originarán menos calor. Dependiendo de esto hay dos tipos de conexión:
CONEXIÓN DE POLARIDAD DIRECTA O NORMAL
El electrodo se conecta al polo negativo de la fuente y la pieza al polo positivo de la fuente. Al formarse el arco, los electrones se dirigen hacia la pieza, y los iones hacia el electrodo. La pieza se calentará mucho más que el electrodo Con la polaridad directa, los electrones golpea la pieza de trabajo a alta velocidad y el material se calienta muchos más rápido que le electrodo. Esta situación en una ventaja en la soldadura de piezas grandes, debido a que aplica calor donde se necesita.
CONEXIÓN DE POLARIDAD INVERSA
El electrodo se conecta al polo positivo de la fuente y la pieza al polo negativo de la fuente. Al formarse el arco, los electrones se dirigen hacia el electrodo, y los iones hacia la pieza. El electrodo se calentará mucho más que la pieza. Esta situación es recomendable para soldar piezas delgadas. Muchas operaciones de soldadura se hacen con corriente directa, debido a que se puede manejar en todas las situaciones y trabajos; ordinariamente suministra un arco más estable. Si bien no se puede hacer todo el trabajo con corriente alterna, cerca del 90% de todos los trabajos puede hacerse con ella y por otro lado, el equipo es más sencillo y barato que el de corriente directa.
EQUIPOS PARA SOLDADURA POR ARCO
FUENTE DE PODER
Se pueden conseguir con su propia fuente de poder o sin fuente de poder.
CABLES PARA SOLDAR
Los cables que conectan un porta electrodo y un metal común a una fuente de soldadura deben tener el tamaño adecuado. Mientras más largo sea el cable, tanto mayor será su diámetro.
PINZAS DE CONEXIÓN A TIERRA
La conexión del metal común a un cable de tierra debe ser correcta y firme para evitar pérdidas eléctricas en dicha conexión.
PORTALECTRODO
Es un dispositivo empleado para unir un electrodo a un cable para soldar. La elección de un buen porta electrodo se basa en:
Facilidad de operación mientras se porten guantes pesados. Aislamiento contra cortocircuitos Escala de temperaturas. Sujeción positiva de los electrodos.
ELECTRODOS
NORMAS DE LONGITUD
La longitud normal a los electrodos para soldadura al arco metálico es normalmente de 35,56 cms o 14”. Los electrodos de diámetros pequeño (hasta 1/16”) pueden tener longitudes de 9” a 12 “. Los electrodos de diámetro grande (hasta 3/8”) se consiguen en longitudes de hasta 18”. Los diámetros comerciales son 3/32”, 1/8”, 5/32” y 3/16”.
NORMAS DE DIÁMETRO
Los electrodos para arco metálico se encuentran en diámetros desde 1/16” hasta ½”.
NORMAS DE ETIQUETADO
Según la AWS el sistema de etiquetado o nomenclatura es:
De acuerdo a lo anterior, hay varios tipos de electrodos:
Celulósicos: Tienen alta penetración, se emplean en todas las posiciones y la escoria es delgada.
Rutílicos: Para baja y media penetración, pueden utilizar corriente alterna o continua, la escoria que dejan es densa.
Bajo Hidrógeno: Bajo contenido de hidrógeno, de media penetración, arco suave, se emplean para todas las posiciones y para aceros de difícil soldabilidad.
Otros: Para soldaduras especiales.
Ejemplo un electrodo E 7024, dice que:
Resistencia a tensión de 70.000 Psi. Posición de soldadura: Filete plano y horizontal. Tipo de revestimiento: Rutilo con sodio Tipo de corriente : alterna o continua ( conectada a la terminal - )
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN
LentesEs uno de los elementos de protección más importantes y se definen por el número de sombra o filtro, a mayor número más oscuro será.
Careta de protección
De color negro plomado.
Peto o delantal
Debe ser en cuero y en caso de excesivo trabajo, con estructura plomada.
Protectores de brazo
Del mismo material del peto.
Guantes
Ser en cuero grueso, u otro material flexible resistente al calor y radiaciones.
POSICIONES PARA SOLDADURA POR ARCO
En el proceso de soldadura por arco eléctrico se puede aplicar con las siguientes posiciones:
Posición plana
Posición vertical
Posición horizontal
Posición sobre cabeza
TECNICA PARA SOLDAR CON ARCO
Antes de encender el arco, el operario debe realizar las siguientes comprobaciones:
1. Asegure al trabajo las líneas conectadas a tierra.2. Ajuste la carátula del selector de corriente de la máquina de soldar para que genere el calor apropiado.3. Ajuste el switch de polaridad de la maquina soldadora para trabajar con el electrodo apropiado.4. Conecte el switch de potencia.5. Sujete el extremo expuesto del electrodo firmemente en el porta electrodo.
El operario queda entonces preparado para cubrirse los ojos con un casco y formar la chispa. En el instante en que el extremo del electrodo toca al trabajo, fluye una corriente intensa a través del electrodo, calentándolo, y si no se mueve el electrodo, originará que se suelde al trabajo o quedándose pegado.
Por lo tanto, se sugiere que el operario soldador arrastre el electrodo una distancia de unos 5 centímetros sobre la superficie de la pieza de trabajo con el fin de hacer saltar el arco.
A continuación, puede alzarse el electrodo hasta una distancia aproximadamente igual al diámetro del electrodo a medida que la acción de la formación del arco se vuelve continua.
Otro método consiste en golpear ligeramente el extremo del electrodo contra la pieza de trabajo para hacer que el electrodo salte una distancia corta por efecto de elasticidad. Al saltar el electrodo se debe mantener una longitud de arco apropiada.
Una vez iniciado el arco es necesario mantener una longitud de arco cercana a los 6 milímetros durante unos dos segundos para permitir que el metal común ( el trabajo ) alcance la temperatura adecuada para soldar. Las soldaduras de mejor calidad se aplican mediante longitudes de arco cortas, más o menos iguales al diámetro del electrodo.
MOVIMIENTO DEL ELECTRODO
No existe un solo patrón que sea el mejor para todos los trabajos de soldadura. Tres movimientos de los electrodos forman base para la mayoría de los trabajos de soldadura de posición plana: circular, zigzag y semicircular
El tipo de movimiento circular y semicircular se emplea para presentación de soldadura; el tipo zigzags para relleno de soldadura. El movimiento circular se emplea también para soldadura horizontal pero el movimiento descendente es más rápido que el movimiento ascendente.
Para hacer la soldadura en la raíz y rellenar el talón, se emplea un movimiento del electrodo de adelante hacia a tras lentamente mientras se avanza en la pieza de trabajo.
AJUSTE DE LA MAQUINA SOLDAR
El ajuste correcto de la fuente de poder es importante para que la operación de soldadura sea eficaz, en cuanto al tipo y la intensidad de la corriente a aplicar en cual depende generalmente del electrodo a emplear.
El control del amperaje es muy importante pues si el amperaje es demasiado bajo se obtendrá una fusión deficiente y penetración inadecuada; si el amperaje es demasiado alto ocurrirán cortes más profundos y el deterioro del recubrimiento fundente. Si se desean mas detalles de los amperajes para cada electrodo, se deben consultar los manuales del fabricante.
EL ANGULO DEL ELECTRODO
Se puede decir que el ángulo entre el electrodo y la pieza de trabajo debe ser tal que se aproveche la fuerza del arco para penetrar en el metal común y obligarlo a que regrese al cráter de la soldadura que oscila entre los 70º y 75º
LONGITUD DEL ARCO
La longitud del arco tiene una relación con la entrada de calor total a la junta. Un arco corto produce menos calor que un arco largo porque la longitud del arco controla el voltaje a través del arco y la entrada de calor (watios) es el producto del voltios por amperios.
Si el electrodo esta muy separado de la pieza de trabajo, se creará sobre calentamientos en la pieza de trabajo que pueden dañar el proceso de soldadura.
Recuerde que puede alzarse el electrodo hasta una distancia aproximadamente igual al diámetro del electrodo a medida que la acción de la formación del arco se vuelve continua. Trate de mantener esa distancia durante el proceso de soldeo.
PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR CON ELECTRODO REVESTIDO
Tener en cuenta las medidas de seguridad en cuanto a caretas, lentes o sombras, petos o delantal de soldadura, guantes y demás prendas de seguridad.
Identificar el material a soldar. Preparar la junta a soldar verificando sus dimensiones, que esté libre de óxidos,
grasas, pinturas u otras sustancias. Sujetar la pieza de trabajo a la mesa de soldadura ya sea por una prensa u otro
medio de sujeción. Seleccionar el electrodo adecuado al material y a la posición de soldadura. Conectar el cable de tierra o de trabajo a la mesa de trabajo. Establecer en la maquina el tipo de corriente, rango de amperaje y tipo de
polaridad en la máquina de soldadura. Encender la máquina de soldadura. Conectar el electrodo en el porta electrodo de la máquina de soldadura. Colocar el electrodo cerca de la pieza de trabajo para encender el arco y realizar el
procedimiento de soldeo. Después de haber hecho el cordón de soldadura quite el electrodo del sitio de
trabajo para suspender el arco. Apague la máquina de soldadura.
