Soldadura

EFECTO DE LAS VARIABLES EN EL PROCESO DE SOLDADURA GMAW (MIG/MAG)

Escrito por Ing. Andrés Rengifo

Martes, 25 de Agosto de 2009 14:27

EFECTO DE LAS VARIABLES EN EL PROCESO DE SOLDADURA GMAW (MIG/MAG)

Las siguientes son algunas de las variables del proceso GMAW que afectan la penetración de la soldadura, la geometría del cordón y la calidad del

depósito de soldadura en toda su extensión:

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o 1. Corriente de Soldadura (Velocidad de Alimentación del Electrodo)

o 2. Polaridad

o 3. Voltaje de Arco (Longitud de Arco)

o 4. Velocidad de Avance

o 5. Extensión del Electrodo

o 6. Orientación del Electrodo (Ángulo de Empuje o Ángulo de Arrastre)

o 7. Posición de la Junta a Soldar

o 8. Diámetro del Electrodo

o 9. Composición del Gas de Protección y Flujo de Salida del Gas

El conocimiento y el control de estas variables son esenciales para la producción de soldaduras consistentes y de una calidad satisfactoria. Estas variables no son completamente independientes y el cambio en el valor de alguna de ellas generalmente requiere un cambio en alguna o en varias de las otras para producir los resultados esperados. Se requiere de habilidad y buena experiencia para seleccionar los valores óptimos de cada una de las variables para una aplicación en particular. Estos valores óptimos están afectados por el tipo de metal base, la composición del electrodo, la posición de soldadura y los requerimientos de calidad. Por lo tanto, no hay un conjunto único de parámetros que proporcione los resultados óptimos en cada uno de los casos.

1. CORRIENTE DE SOLDADURA

Cuando todas las otras variables se mantienen constantes, el amperaje de soldadura varía con la velocidad de alimentación del electrodo, o la rata de fusión, en una relación no lineal. Cuando la velocidad de alimentación del electrodo se varíe, el amperaje de soldadura variará en forma similar si se está utilizando una fuente de potencia de voltaje constante. En la Figura 1 se muestra la relación entre la corriente de soldadura y la velocidad de alimentación del alambre para aceros al carbono.

En los niveles bajos de corriente para cada tamaño de electrodo, la curva es aproximadamente lineal. Sin embargo, en las corrientes de soldadura más altas, particularmente con diámetros de electrodo pequeños, las curvas se vuelven no lineales, incrementándose progresivamente a una rata más alta según se incremente el amperaje de soldadura. Este comportamiento es atribuido a la resistencia calorífica de la extensión del electrodo más allá de la boquilla de contacto.

La relación entre la velocidad de alimentación del electrodo y la corriente de soldadura se ve afectada por la composición química del electrodo. Este efecto puede ser visualizado comparando la Figuras 1 (para electrodos de acero al carbono), 2 (para electrodos de aluminio), 3 (para electrodos de acero inoxidable y 4 (para electrodos de cobre). Las diferentes posiciones y pendientes de las curvas se deben a las diferencias en las temperaturas de fusión y resistividades eléctricas de estos metales. La extensión del electrodo también afecta estas relaciones.

Cuando se mantienen constantes todas las otras variables, un incremento en la corriente de soldadura (velocidad de alimentación del electrodo) resultará en lo siguiente:

• Un aumento en la penetración de la soldadura (profundidad y ancho del cordón)

• Un aumento en la rata de deposición

• Un aumento en el tamaño del cordón de soldadura

2 . POLARIDAD

El término polaridad se utiliza para describir la conexión eléctrica de la pistola de soldadura con relación a los terminales de una fuente de potencia que produzca corriente continua. Cuando el cable de la pistola se conecta al terminal positivo de la máquina, la polaridad es conocida como corriente directa electrodo positivo (DCEP), también conocida como polaridad invertida. La inmensa mayoría de las aplicaciones en GMAW utilizan polaridad invertida (DCEP). Esta condición proporciona un arco estable, una transferencia suave del metal de soldadura, salpicaduras relativamente bajas, buenas características del cordón de soldadura y una mayor profundidad de la penetración para un amplio rango de corrientes de soldadura.

La polaridad directa; es decir, corriente continua electrodo negativo (DCEN), es raramente utilizada porque la transferencia por spray axial no es posible. La polaridad directa tiene la clara ventaja de las altas ratas de fusión que no pueden ser explotadas porque la transferencia es globular. Con los aceros, la transferencia puede ser mejorada adicionando un porcentaje mínimo del 5% de oxigeno al argón de protección (requerido en aleaciones especiales para compensar las pérdidas por oxidación) o mediante tratamiento del alambre para hacerlo termoiónico ( lo cual incrementa el costo del metal de aporte). En ambos casos, las ratas de deposición se diminuyen, eliminando la única ventaja real de esta polaridad. No obstante, debido a la alta rata de deposición y a la menor penetración, penetración reducida, la polaridad negativa ha encontrado alguna aplicación en los recubrimientos superficiales.

3 . VOLTAJE DE ARCO (LONGITUD DE ARCO)

Los términos Voltaje de Arco y Longitud de Arco son a menudo utilizados indistintamente. La verdad es que estos términos son diferentes aun cuando efectivamente están relacionados. En el proceso GMAW la longitud de arco es una variable crítica que debe ser cuidadosamente controlada. Por ejemplo, en la transferencia por spray con protección de argón, un arco que sea demasiado corto experimenta cortos circuitos momentáneos. Estos cortocircuitos causan fluctuaciones de presión que bombean aire hacia el chorro del arco, produciendo porosidad y pérdida de ductilidad por el nitrógeno absorbido.

Si el arco fuese demasiado largo, éste tiende a desviarse, afectando tanto la penetración como el perfil de la cara de la soldadura. Un arco largo también pude interrumpir el gas de protección. En el caso de arcos enterrados con una protección de dióxido de carbono, un arco largo genera excesivas salpicaduras así como porosidad; si el arco es demasiado corto, la punta del electrodo entra en corto circuito con el charco de soldadura causando inestabilidad.

La longitud del arco es la variable independiente. El voltaje de arco depende de la longitud del arco así como de muchas otras variables tales como la composición y dimensiones del electrodo, el gas de protección, la técnica de soldadura y, dado que a menudo se mide en la

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