Introducción
TIG es el proceso de soldadura por arco eléctrico con un electrodo de tungsteno no consumible o una aleación de tungsteno bajo una protección de gas inerte o mezclas de gases inertes. Agregar material (también conocido como tira reactiva, ver a continuación) puede usarse o no.
Cómo funciona el proceso
La soldadura por proceso TIG (o GTAW) es la unión de metales calentándolos y fundiéndolos con un arco eléctrico establecido entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza de trabajo.La protección durante la soldadura se logra con un gas inerte o mezcla de gases inertes, que también tiene la función de transmitir la corriente eléctrica cuando se ioniza durante el proceso.
La soldadura se puede realizar con o sin metal de aportación. Cuando se fabrica con metal de aporte, no se transfiere a través del arco, sino que el arco lo funde. El electrodo que conduce la corriente es una varilla de tungsteno puro o una aleación de este material (la 'varilla' de metal de aporte no es un electrodo, no transmite corriente).
El gas elimina el aire, eliminando la contaminación del metal fundido y el electrodo de tungsteno calentado por el nitrógeno y el oxígeno presentes en la atmósfera. Hay poco o nada de salpicaduras y humo.
La capa de soldadura es suave y uniforme, y requiere poco o ningún acabado adicional.
La soldadura TIG se puede utilizar para realizar soldaduras de alta calidad en la mayoría de los metales y aleaciones. No hay escoria y el proceso se puede utilizar en todas las posiciones. Este proceso es el más lento de los procesos manuales.
Aunque es el proceso más lento (menos productivo), a menudo se usa para soldaduras de raíz cuando no hay acceso para soldar en el otro lado.
La preferencia por ello se debe a que el soldador tiene un gran poder de manipulación de la soldadura y esto permite realizar una soldadura de alta calidad. Por supuesto, con gran libertad de manejo, el proceso TIG también acaba exigiendo una gran habilidad y formación por parte del soldador.
Equipo de soldadura
La soldadura TIG suele ser un proceso manual, pero se puede mecanizar e incluso automatizar. Sólo para ejemplificar la mecanización, es común, por ejemplo, utilizar el proceso TIG (método "hot wire") para realizar el recubrimiento anticorrosivo (clad).El equipo que necesitas ter:
- Un portaelectrodo con paso de gas y una boquilla para dirigir el gas protector alrededor del arco y un mecanismo de garra para contener y energizar un electrodo de tungsteno, llamado antorcha (o pistola).
- Un suministro de gas de protección.
- Un caudalímetro y reductor de presión de gas.
- Una fuente de poder, con características idénticas de voltios-amperios que el electrodo revestido.
- Una fuente de alta frecuencia.
- Un suministro de agua de refrigeración si la pistola se enfría con agua.
Afectan la cantidad, distribución y control del calor producido por el arco y también desempeñan un papel importante en su estabilidad y, en última instancia, en la eliminación de óxidos refractarios (resistentes al calor) de la superficie de algunos metales ligeros y sus aleaciones.
Los electrodos de tungsteno utilizados en la soldadura TIG son de varias clasificaciones y los requisitos para estos están dados en la norma AWS A 5.12, básicamente tenemos:
| • PTE | Tungsteno puro (99,5 %) |
| • EWCe-2 | Tungsteno con 1,8 a 2,2% de CeO2; |
| • EWLa-1 | Tungsteno con 0,9 a 1,2% de La2O3; |
| • EWTh-1 | Tungsteno con 0,8 a 1,2% de Th02; |
| • EWTh-2 | Tungsteno con 1,7 a 2,2% de Th02; |
| • GTE | Tungsteno (94,5%) con la adición de algunos elementos no identificados. |
Consumibles: metales de aporte y gases
Hay disponible una amplia variedad de metales y aleaciones para usar como metales de aporte en el proceso de soldadura TIG.Los metales de aporte, si se utilizan, normalmente son similares al metal que se suelda (buena práctica).
Los gases de protección más utilizados para la soldadura TIG son el argón, el helio o una mezcla de estos dos gases. A menudo se prefiere el argón al helio porque tiene varias ventajas:
- Acción de arco más suave y sin turbulencia.
- Voltaje de arco mínimo para una corriente y longitud de arco dadas.
- Mayor acción de limpieza al soldar materiales como aluminio y magnesio, en corriente alterna.
- Menos coste y mayor disponibilidad.
- Menor flujo de gas para una buena protección (en posición plana).
- Mejor resistencia a corrientes de aire cruzadas.
- Iniciación del arco más fácil (debido al menor potencial de ionización).
Sin embargo, dado que la densidad del helio es menor que la del argón, generalmente se requieren caudales de gas más altos para obtener un arco más estable y una protección adecuada del baño de soldadura cuando se suelda en posición plana.
Debido a la necesidad de alto caudal y al mayor costo del helio (en relación al argón), el gas argón termina siendo el más utilizado en Brasil.
Características y usos
La soldadura TIG es un proceso muy adecuado para espesores finos debido al excelente control del baño de soldadura (arco eléctrico). El proceso se puede aplicar en lugares que no requieren metal de aporte (generalmente limitado a acero inoxidable de bajo espesor).Este proceso también puede unir paredes gruesas de láminas y tubos de acero y aleaciones metálicas. Se utiliza para soldadura de metales ferrosos y no ferrosos. Los pases de raíz de las tuberías de acero al carbono y acero inoxidable, especialmente aquellas para aplicaciones críticas, a menudo se sueldan mediante el proceso TIG.
Aunque la soldadura TIG tiene un coste inicial elevado y una productividad baja, estos se compensan con la posibilidad de soldar muchos tipos de metales, de espesores y en posiciones no posibles por otros procesos, así como con la obtención de soldaduras de gran calidad y resistencia.
La soldadura TIG permite soldar aluminio, magnesio, titanio, cobre y aceros inoxidables, así como metales de difícil soldadura y otros relativamente fáciles de soldar como los aceros al carbono. Algunos metales se pueden soldar en todas las posiciones, según la corriente de soldadura y la habilidad del soldador.
La corriente utilizada en la soldadura TIG puede ser alterna o directa. Con corriente continua puede usar polaridad directa o inversa.
Sin embargo, dado que la polaridad directa produce un calentamiento mínimo del electrodo y un calentamiento máximo del metal base, se pueden usar electrodos más pequeños, logrando una profundidad de penetración aún mayor que la que se obtiene con polaridad inversa o corriente alterna.
Cuando se desea una baja penetración, se debe elegir la situación que lleve al mínimo calentamiento del metal base, utilizando polaridad inversa o corriente alterna.
En la soldadura de aluminio, la corriente utilizada es alterna, lo que requiere un dispositivo de alta frecuencia que normalmente está integrado en el equipo.
A pesar de las ventajas mencionadas, es importante recordar que la soldadura TIG, para tener éxito, requiere una limpieza excepcional de las juntas a soldar y una amplia formación del soldador.
Una consideración a tener en cuenta es el ángulo del cono de la punta del electrodo de tungsteno, ya que la conicidad afecta la penetración de la soldadura. Sin embargo, esta preparación solo ocurre para soldadura con corriente continua de polaridad directa.
Si la curvatura de la punta del electrodo disminuye (punta más afilada), el ancho del cordón tiende a aumentar y la penetración disminuye. La punta se vuelve demasiado afilada, la densidad de corriente eléctrica aumenta y la punta de esta punta puede alcanzar temperaturas superiores al punto de fusión del electrodo, momento en el que se desprenderá del electrodo y formará parte del baño de fusión, constituyendo tras su solidificación una inclusión. De tungsteno en el metal de soldadura (inclusión metálica).
El rango de espesor para la soldadura TIG (según el tipo de corriente, el tamaño del electrodo, el diámetro del alambre, el metal base y el gas elegido) es de 0,1 mm a 50 mm.
Cuando el espesor supera los 5 mm, se deben tomar precauciones para controlar el aumento de temperatura en la soldadura multipaso. La tasa de deposición, dependiendo de los mismos factores enumerados para el espesor, puede variar de 0,2 a 1,3 kg/h.
Preparación y limpieza de juntas.
La preparación y limpieza de juntas para soldadura TIG requiere todos los cuidados necesarios para la soldadura con electrodos revestidos y más:- La limpieza del chaflán y cantos debe ser al metal brillante, en una banda de 10 mm, en la cara interior y exterior.
- Cuando se deposite la raíz de soldadura, se debe utilizar protección, mediante gas inerte, en el otro lado de la pieza. Este gas inyectado en la raíz de la junta se llama Purga. Para los aceros al carbono no es necesaria la protección desde el interior de la junta (purga), con la notable excepción de utilizar un consumible especial (inconel por ejemplo).
Discontinuidades inducidas por el proceso
Con la excepción de la inclusión de escoria, la mayoría de las discontinuidades enumeradas para los demás procesos de soldadura se pueden encontrar en la soldadura TIG. Es importante que el inspector de soldadura sepa que:Falta de fusión
Puede ocurrir si utilizamos una técnica de soldadura inadecuada. La penetración del arco en la soldadura TIG es relativamente pequeña. Por ello, para la soldadura TIG se deben especificar las juntas (o chaflanes) adecuadas al proceso. Por adecuado me refiero a un ángulo de chaflán más grande.Tungsteno incluido
Pueden resultar del contacto accidental del electrodo de tungsteno con el baño de soldadura: el extremo caliente del electrodo de tungsteno puede derretirse, convirtiéndose en una gota de tungsteno que se transfiere al baño de soldadura, produciendo así una inclusión de tungsteno en el baño de soldadura. Soldar. Si estas inclusiones son o no aceptables depende del código que rige el servicio que se está ejecutando.Porosidad
Puede ocurrir por una limpieza inadecuada del chaflán o por impurezas contenidas en el metal base o por una deficiencia en el suministro de gas.Grietas
En la soldadura TIG suelen ser por fisuración en caliente (responsabilidad del ingeniero). Lo que la gente hace para "hacer una grieta" es poner un poco de cobre en el acero al carbono para soldarlo. Después de soldar, la región que tenía la impureza (cobre) suele agrietarse.Las grietas longitudinales pueden ocurrir en depósitos hechos a alta velocidad.
Grietas de cráter
La mayoría de las veces, se deben a corrientes de soldadura inadecuadas. Las grietas por hidrógeno (cracking en frío), cuando aparecen, se deben a la humedad del gas inerte.Condiciones para la protección personal
En la soldadura TIG, la cantidad de radiación ultravioleta liberada es bastante grande. Las partes de la piel expuestas directamente a dicha radiación se queman rápidamente, lo que requiere precauciones; la protección de los ojos es esencial.Otro aspecto de estas radiaciones es su capacidad para descomponer disolventes, liberando gases muy tóxicos. Por lo tanto, en ambientes confinados, debemos tener cuidado de que no haya solventes en las inmediaciones.
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