Soldadura por arco metálico con gas (GMAW): configuración y aplicaciones
Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: - 1. Introducción a la soldadura de arco metálico por gas (GMAW) 2. Circuito de soldadura y configuración para GMAW 3. Operación y técnica 4. Diseño de juntas 5.Aplicaciones.
Introducción a la soldadura por arco metálico con gas (GMAW):
Con la introducción de GTAW, fue posible soldar aluminio y aceros inoxidables con facilidad y se pudieron obtener soldaduras de muy alta calidad. Sin embargo, GTAW es un proceso lento, por lo que la demanda de producción de alta velocidad condujo al desarrollo de la soldadura por arco metal-gas (GMAW) en la que el electrodo de tungsteno no consumible de GTAW se reemplaza por un cable de relleno consumible de pequeño diámetro y composición compatible con material de trabajo.
También se encontró que trabaja más eficientemente con profundidad, lo que proporciona la acción de limpieza deseada, debido al punto de cátodo móvil, en la pieza de trabajo. Por lo tanto, no solo condujo a una alta tasa de deposición sino también a la polaridad deseada del electrodo.
Al emplear el proceso GMAW es posible soldar todos los metales para los cuales están disponibles los cables de los electrodos. Como inicialmente este proceso se usó principalmente para soldar aluminio y aceros inoxidables con protección de gas inerte, es más conocido como soldadura de gas inerte de metal (MIG).
Sin embargo, la posterior extensión del uso de este proceso a otros metales ferrosos y no ferrosos condujo al uso de CO2, nitrógeno y las mezclas de argón, helio, oxígeno, hidrógeno, CO2 y similares. Cuando solo se usa CO 2 como gas de protección, el proceso se denomina soldadura de CO 2 . Otro término más utilizado para cubrir el uso de gases de protección activos es la soldadura con gas activo metálico (MAG). No obstante estas terminologías, todas las variantes del proceso están bien cubiertas por el término GMAW.
El equipo utilizado para todos estos procesos es similar, excepto que el gas de protección y la disposición de alimentación asociada pueden diferir. Por ejemplo, en la soldadura de CO 2 no solo el regulador y el medidor de flujo se diferencian de los procesos con otros gases de protección, también necesita una disposición de calentamiento para evitar el bloqueo de la salida de gas en el cilindro, debido a la formación de CO2 sólido llamado El 'hielo seco'.
Circuito de soldadura y configuración para GMAW:
La figura 10.1 muestra el circuito eléctrico junto con los sistemas de suministro de agua y gas de protección:
Fig. 10.1 Diagrama de circuito para GMAW con pistola de electrodo refrigerada por agua
La figura 10.2 muestra el diagrama esquemático de un sistema GMAW convencional:
Operación y Técnica de GMAW:
El voltaje del circuito abierto, la velocidad de alimentación del alambre y el flujo de gas se establecen antes de usar la pistola GMAW para iniciar la operación de soldadura. La corriente de soldadura consumida por el sistema depende de la interacción de diferentes parámetros que pueden incluir la velocidad de alimentación del alambre, la tensión del arco y la separación del electrodo. El pegado del electrodo es un parámetro importante para lograr una penetración consistente, es esencial mantenerlo constante.
El caudal de gas debe mantenerse de modo que se obtengan soldaduras sin defectos. Si el flujo de gas es inadecuado, se coloca un cordón poroso, mientras que un flujo de gas excesivo puede causar que salga el metal de la piscina de soldadura. El caudal de gas está asociado con la distancia de la boquilla al trabajo; más larga es esta distancia más el caudal de gas requerido para la protección adecuada del metal fundido. La colocación de la carrera de la raíz gruesa y la soldadura en espacios confinados requieren boquillas de tamaño pequeño.
La ubicación correcta de la conexión de trabajo es esencial para evitar el arco eléctrico, especialmente para la soldadura de material ferromagnético como el acero. Es mejor soldar en una dirección alejada de la conexión del cable de trabajo.
El ángulo del electrodo al trabajo puede afectar la geometría y la configuración del cordón. Es habitual adoptar soldadura de revés para chapas más gruesas y de derecha para planchas. Sin embargo, como se señaló anteriormente, si se pretende un cambio significativo en la dimensión de la perla, digamos penetración, es mejor manipular los parámetros eléctricos en lugar del ángulo del electrodo al trabajo solo.
El tubo de contacto se desgasta con el uso, por lo que debe reemplazarse periódicamente para mantener un buen contacto eléctrico entre el electrodo y el tubo. Un contacto suelto no solo resultará en una inconsistencia en la forma del cordón sino que también causará un calentamiento excesivo del lubricante. Dependiendo de la aplicación, el tubo de contacto puede estar dentro, al ras o extendiéndose más allá de la boquilla de gas.
Por lo general, se requiere colocar soldaduras de cordón de prueba para establecer los parámetros de soldadura adecuados, es decir, la tensión del arco y la velocidad de alimentación del alambre. Otras variables, como la pendiente del aumento de la corriente o la inductancia, o ambas, deben ajustarse para lograr una fácil iniciación del arco y una operación suave del arco con la mínima salpicadura.
El movimiento del electrodo es quizás el último control importante del operador para lograr soldaduras de buena calidad en GMAW. El método más utilizado para el movimiento del arco es el patrón de arrastre o reborde en el que la pistola se mueve en línea recta sin oscilación. Sin embargo, en la posición de soldadura, el patrón de arrastre puede no ser satisfactorio.
En tal caso, se requiere que el soldador manipule la pistola según su preferencia; los patrones que se usan a menudo son látigo, C, U y perezoso 8. Los tres primeros se encuentran adecuados para trabajos de soldadura fuera de posición, especialmente para manipular el conjunto de soldadura en posiciones horizontal, vertical y superior. Un patrón perezoso 8 proporciona un ancho de soldadura de 3 a 7 veces el paso de la cubierta en el trabajo de tubería.
Para detener el trabajo, a menudo es necesario retirar la pistola de soldadura de tal manera que alargue el arco al final de la carrera para lograr un relleno adecuado del cráter.
Diseño de juntas en GMAW:
Todos los cinco tipos básicos de juntas, a saber, a tope, filete, esquina, vuelta y borde (Fig. 10.15) y sus variantes se pueden realizar en todas las posiciones mediante GMAW. Dado que el diámetro del alambre en GMAW es pequeño, a menudo se recomienda usar ángulos de ranura más pequeños que los correspondientes a 5MAW, un ejemplo de este tipo en el caso de la soldadura a tope Vee individual se muestra en la Fig. 10.16. El ángulo reducido de la ranura permite que el electrodo se dirija a la raíz de la unión soldada para facilitar la penetración total de la soldadura.
Fig. 10.15 Diferentes tipos de diseños de juntas utilizados para GMAW.
Para GMAW de metales no ferrosos, también se recomienda el diseño de soldadura estándar utilizado para SMAW. De manera similar, el diseño de la junta para el trabajo de tuberías también es del tipo que se utiliza para la soldadura por arco metálico blindado de tuberías.
Aplicaciones de GMAW:
La capacidad de soldadura en todas las posiciones, el modo semiautomático, la ausencia de flujos, la idoneidad para metales ferrosos y no ferrosos, la limpieza y la caja de mecanización son las principales características atractivas de GMAW. En muchos sentidos, GMAW es un competidor directo con el proceso SMAW. Es más rápido en aplicaciones similares, pero el costo del equipo y los consumibles es mucho mayor. La calidad de las soldaduras es comparable y la selección a menudo se basa únicamente en los costos relativos.
GMAW es quizás el proceso más utilizado en términos de rango de metales y aplicación, si no es en cantidad de metal depositado. GMAW ha abierto nuevas áreas de trabajo en la industria de la chapa para la cual la SMAW no es adecuada, por ejemplo, es útil en la producción de carrocerías de automóviles donde la ausencia de cambios frecuentes de electrodos y la necesidad de eliminar el flujo son consideraciones importantes para la producción.
Incluso para soldar planchas gruesas, su alta tasa de deposición resulta útil para reducir los costos de producción. GMAW encuentra un amplio uso en la fabricación de estructuras, construcción naval, recipientes a presión, tanques, tuberías, equipos domésticos, ingeniería eléctrica general y pesada y las industrias de fabricación de motores de avión.
También se utiliza con éxito para la fabricación de vagones de ferrocarril y en la industria del automóvil donde se utilizan soldaduras largas y de alta velocidad de secciones bastante pesadas. La soldadura de bastidores de camiones es un ejemplo de la aplicación de transferencia por inmersión GMAW.
GMAW se puede usar satisfactoriamente junto con la soldadura robótica, por lo que su uso en el futuro está destinado a aumentar. Aunque casi todos los metales para los cuales están disponibles los alambres de los electrodos se pueden soldar, este proceso encuentra un uso extensivo principalmente para soldar aleaciones de aluminio, aceros al carbono y de baja aleación y aceros inoxidables.
