¿Alguna vez se ha preguntado por qué la soldadura manual por arco de tungsteno (TIG) es tan especial? Este artículo profundiza en los principios y ventajas de la soldadura TIG, destacando su calidad de soldadura superior, su mínima deformación y su versatilidad con diversos metales. Descubra por qué la soldadura TIG es la preferida para soldaduras precisas y de alta calidad, y conozca los parámetros y técnicas esenciales para lograr resultados óptimos. Explore las ventajas y los retos de este método para comprender su papel fundamental en las aplicaciones de soldadura modernas.
La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) es un método de soldadura con gas protector que utiliza una varilla de tungsteno como electrodo y argón como gas protector.
Se genera un arco eléctrico entre el electrodo de tungsteno y la pieza, y el chorro de gas argón de la antorcha de soldadura forma una capa hermética en la zona del arco.
Esto aísla el electrodo y la piscina de metal fundido del aire, impidiendo su intrusión. El calor del arco se utiliza para fundir el metal base y el alambre de aportación y formar un baño de fusión, que se solidifica en un costura de soldadura después de enfriarse.
El argón, al ser un gas inerte, no reacciona químicamente con el metal, por lo que protege adecuadamente el baño de metal fundido de la oxidación.
El argón tampoco se disuelve en el metal fundido a altas temperaturas, lo que impide la formación de agujeros de gas en el cordón de soldadura. Por tanto, el efecto protector del argón es eficaz y fiable, y produce cordones de soldadura de alta calidad.
Durante la soldadura, el electrodo de tungsteno no se funde, de ahí que la soldadura TIG también se denomine electrodo no consumible. soldadura por arco. En función de la fuente de alimentación utilizada, Soldadura TIG se divide en corriente continua (CC), corriente alterna (CA) y pulsos.
1) Ventajas de la soldadura TIG en comparación con otros métodos de soldadura por arco
a. Protección superior
La alta calidad del cordón de soldadura se debe a la no reactividad del argón con los metales y a su insolubilidad en ellos. El proceso de soldadura es esencialmente un simple proceso de fusión y cristalización del metal, lo que da como resultado un cordón más puro y de mayor soldadura de calidad costura.
b. Deformación y tensión mínimas
La corriente de gas argón comprime y enfría el arco, concentrando el calor del arco, lo que da lugar a una estrecha zona afectada por el calor. Esto minimiza la deformación y la tensión durante la soldadura, lo que la hace especialmente adecuada para soldaduras finas. soldadura de chapas.
c. Facilidad de observación y funcionamiento
Como es un arco abierto proceso de soldadura, es fácilmente observable y manejable, especialmente adecuada para la soldadura en todas las posiciones.
d. Estabilidad
El arco es estable, con salpicaduras mínimas, y no es necesario retirar la escoria después de soldar.
e. Fácil control del tamaño del baño de fusión
Como el hilo de relleno y el electrodo están separados, el soldador puede controlar eficazmente el tamaño del baño de fusión.
f. Amplia gama de materiales soldables
Casi todos materiales metálicos pueden someterse a soldadura TIG. Es especialmente adecuado para la soldadura de metales y aleaciones químicamente activos, tales como aluminio, magnesio, titanioetc.
2) Inconvenientes
a. Mayor coste del equipamiento;
b. Alto potencial de ionización del argón, difícil ignición del arco, que requiere dispositivos de ignición y estabilización del arco de alta frecuencia;
c. La soldadura TIG produce de 5 a 30 veces más luz UV que la soldadura por arco manual, generando ozono nocivo para el soldador, por lo que se requiere una protección reforzada;
d. Se necesitan medidas de protección contra el viento durante la soldadura.
3) Ámbito de aplicación
La soldadura TIG es un método de soldadura de alta calidad y se adopta ampliamente en diversas industrias.
Es especialmente beneficioso para metales químicamente activos que son difíciles de soldar con otros arcos voltaicos. técnicas de soldadura, pero puede conseguir fácilmente cordones de soldadura de alta calidad con la soldadura TIG.
Además, en la soldadura de tuberías a presión de acero al carbono y acero de baja aleación, la soldadura TIG se utiliza cada vez más para la soldadura de raíz con el fin de mejorar la calidad del uniones soldadas.
Los parámetros del proceso de soldadura TIG manual incluyen: tipo y polaridad de la fuente de potencia, diámetro del electrodo de tungsteno, corriente de soldadura, tensión del arco, caudal de gas argón, velocidad de soldaduraEl diámetro de la boquilla, la distancia de la boquilla a la pieza y la longitud del saliente del electrodo de wolframio.
La selección correcta y la combinación racional de estos parámetros son esenciales para obtener una calidad de soldadura satisfactoria.
1) Tipos de juntas y ranuras
La soldadura TIG se utiliza principalmente para soldar chapas finas de menos de 5 mm de espesor. Los tipos de unión son a tope, solapada, en esquina y en T. Para chapas de menos de 1 mm de grosor, también pueden utilizarse uniones embridadas. Cuando el grosor de la chapa es superior a 4 mm, deben utilizarse ranuras en V (para uniones a tope de tuberías de 2-3 mm, son necesarias las ranuras en V). Las ranuras en U también pueden utilizarse para juntas a tope de tuberías de paredes gruesas.
2) Limpieza previa a la soldadura
La limpieza previa a la soldadura es de vital importancia para garantizar la calidad de la unión en la soldadura TIG. Bajo la protección de gas inerte, el metal fundido no experimenta reacciones metalúrgicas significativas y la oxidación y los contaminantes no pueden eliminarse por desoxidación.
Por lo tanto, antes de soldar, las superficies de las ranuras de la pieza, ambos lados de la junta y el alambre de relleno deben limpiarse con un disolvente orgánico (gasolina, acetona, tricloroetileno, tetracloruro de carbono, etc.) para eliminar el aceite, la humedad, el polvo y las películas de óxido.
Para los materiales en los que la capa de óxido superficial tiene una fuerte unión con la capa base, como el acero inoxidable. acero y aleación de aluminioPara eliminar la capa de óxido deben utilizarse métodos mecánicos.
Normalmente, se utilizan cepillos de alambre de acero inoxidable o de cobre, muelas finas o bandas de lijado.
3) Tipo y polaridad de la fuente de alimentación
El tipo y la polaridad de la fuente de alimentación pueden seleccionarse en función del material de la pieza, como se indica en la tabla siguiente.
Selección del tipo y la polaridad de la fuente de alimentación
| Tipo de alimentación y polaridad | Soldado material metálico |
| Conexión directa CC | Acero bajo en carbono, bajo acero aleadoacero inoxidable, cobre, titanio y sus aleaciones |
| Conexión inversa CC | Apto para electrodo de fusión soldadura por arco de argón de diversos metales, la soldadura por arco de argón con electrodo de tungsteno se utiliza raramente |
| Corriente alterna | Aluminio, magnesio y sus aleaciones |
Cuando se utiliza el electrodo positivo de corriente continua (DCEP), la pieza se conecta al polo positivo, que está a una temperatura más alta, adecuada para soldar piezas gruesas y metales que disipan el calor rápidamente.
La varilla de tungsteno está conectada al polo negativo, que se encuentra a una temperatura más baja, lo que puede aumentar la corriente admisible y minimizar el desgaste del electrodo de tungsteno.
Con el electrodo negativo de corriente continua (DCEN), el electrodo de wolframio se conecta al polo positivo, lo que provoca un elevado desgaste del electrodo, por lo que se utiliza raramente.
En la soldadura con gas inerte de tungsteno en corriente alterna (TIG AC), durante la media onda en la que la pieza es negativa y el electrodo de tungsteno positivo, el cátodo tiene el efecto de eliminar la película de óxido, lo que se conoce como efecto de "limpieza del cátodo".
Al soldar aluminio, magnesio y sus aleaciones, que tienen una densa película de óxido de alto punto de fusión en su superficie, si esta película de óxido no puede eliminarse, causará defectos como fusión incompleta, inclusión de escoria, arrugas en la superficie de la soldadura y porosidad interna.
La media onda en la que la pieza de trabajo es positiva y el electrodo de tungsteno negativo puede enfriar el electrodo de tungsteno para reducir el desgaste. Por lo tanto, la soldadura TIG AC se utiliza habitualmente para soldar aluminio, magnesio y sus aleaciones altamente oxidantes.
4) Diámetro del electrodo de wolframio
El diámetro del electrodo de wolframio se selecciona principalmente en función del grosor de la pieza, el tamaño de la corriente de soldadura y la polaridad de la fuente de alimentación.
Una selección incorrecta del diámetro del electrodo de tungsteno puede provocar un arco inestable, un desgaste grave de la varilla de tungsteno y la inclusión de tungsteno en la soldadura. (Composición del electrodo de tungsteno: Como electrodo, el electrodo de tungsteno es responsable de conducir la corriente, encender el arco y mantener el arco.
El tungsteno es un metal refractario (punto de fusión 3410±10℃) con alta resistencia a la temperatura (punto de ebullición 5900℃), buena conductividad eléctrica y una gran capacidad para emitir electrones, lo que hace que las varillas de tungsteno sean adecuadas para su uso como electrodos).
5) Corriente de soldadura
La corriente de soldadura se selecciona principalmente en función del grosor de la pieza y de la posición espacial. Tanto las corrientes de soldadura demasiado grandes como las demasiado pequeñas pueden provocar una mala formación de la soldadura o defectos de soldadura.
Por lo tanto, dentro de la gama de corrientes de soldadura admisibles para diferentes diámetros de electrodos de wolframio, la corriente de soldadura debe seleccionarse correctamente, como se indica en la tabla siguiente.
Rangos de corriente admisibles para electrodos de wolframio de diferentes diámetros (con óxidos)
| Diámetro del electrodo de wolframio (mm) | Soldadura por arco de corriente continua (A) | Inversión de corriente continua (A) | Corriente alterna (A) |
| 0.5 | 2-20 | – | 2-15 |
| 1 | 10-75 | – | 15-70 |
| 1.6 | 60-150 | 10-20 | 60-125 |
| 2 | 100-200 | 15-25 | 85-160 |
| 2.5 | 170-250 | 17-30 | 120-210 |
Forma de la punta del electrodo de wolframio y rango de corriente
| Diámetro del electrodo de wolframio /mm | Diámetro de la punta / mm | Ángulo de corte /（°） | Rectificación de corriente continua | |
| Corriente continua constante /A | Corriente de impulsos /A | |||
| 1 | 0.125 | 12 | 2-15 | 2-25 |
| 1 | 0.25 | 20 | 5-30 | 5-60 |
| 1.6 | 0.5 | 25 | 8-50 | 8-100 |
| 1.6 | 0.8 | 30 | 10-70 | 10-140 |
| 2.4 | 0.8 | 35 | 12-90 | 12-180 |
| 2.4 | 1.1 | 45 | 15-150 | 15-250 |
6) Tensión del arco
La tensión del arco viene determinada por la longitud del arco. A medida que aumenta la tensión, la anchura de la soldadura aumenta ligeramente mientras que la penetración disminuye.
Coordinando la corriente de soldadura y la tensión del arco, se puede controlar la forma de la soldadura. Cuando la tensión del arco es demasiado alta, es fácil que se produzca falta de fusión y empeora el efecto de protección del argón.
Por lo tanto, la longitud del arco debe reducirse al mínimo sin provocar un cortocircuito. El rango habitual de tensión de arco para la soldadura por arco de tungsteno-argón es de 10-24 voltios.
7) Flujo de gas argón
Para proteger de forma fiable la zona de soldadura de la contaminación atmosférica, debe haber un flujo suficiente de gas protector. Cuanto mayor sea el flujo de gas argón, mayor será la capacidad de la capa protectora para resistir la influencia del aire que fluye.
Sin embargo, cuando el caudal es demasiado grande, no sólo se desperdicia argón, sino que el flujo de gas protector también puede formar turbulencias, introduciendo aire en la zona protegida y reduciendo el efecto protector.
Por lo tanto, el caudal de argón debe seleccionarse adecuadamente. Por lo general, el caudal de gas puede determinarse mediante la siguiente fórmula empírica:
Q = (0,8 - 1,2) D
Dónde:
(Pureza del argón: Diferentes metales requieren diferentes purezas de argón. Por ejemplo, para soldar acero resistente al calor, acero inoxidable, cobre y aleaciones de cobre, la pureza del argón debe ser superior a 99,70%; para soldar aluminio, magnesio y sus aleaciones, la pureza del argón debe ser superior a 99,90%; para soldar titanio y sus aleaciones, la pureza del argón debe ser superior a 99,98%. La pureza del argón industrial de producción nacional puede alcanzar 99,99%, por lo que la purificación no suele tenerse en cuenta en la producción real).
8) Velocidad de soldadura
Cuando aumenta la velocidad de soldadura, el flujo de gas argón también debe aumentar en consecuencia. Si la velocidad de soldadura es demasiado rápida, debido a la resistencia del aire que afecta al flujo de gas protector, la capa protectora puede desviarse del electrodo de tungsteno y del baño de soldadura, deteriorando así el efecto protector.
Al mismo tiempo, la velocidad de soldadura afecta significativamente a la formación de la soldadura. Por lo tanto, debe seleccionarse una velocidad de soldadura adecuada.
9) Diámetro de la boquilla
Cuando se aumenta el diámetro de la boquilla, el flujo de gas debe aumentar al mismo tiempo. En este momento, el área de protección es mayor y el efecto protector es mejor.
Pero si la boquilla es demasiado grande, no sólo aumentará el consumo de argón, sino que es posible que la antorcha no alcance a entrar o que obstruya la línea de visión del soldador y dificulte la observación de la operación.
Por lo tanto, el diámetro de la boquilla para la soldadura por arco general de tungsteno-argón es mejor entre 5-14 mm.
Además, el diámetro de la boquilla también puede seleccionarse según la fórmula empírica:
D = (2,5 - 3,5) d
Dónde:
10) Distancia de la boquilla a la pieza de trabajo
Aquí nos referimos a la distancia entre la cara extrema de la boquilla y la pieza. Cuanto menor sea esta distancia, mejor será el efecto protector.
Por lo tanto, la distancia entre la boquilla y la pieza de trabajo debe ser lo más pequeña posible, pero si es demasiado pequeña hace que el funcionamiento y la observación sean incómodos. Por lo tanto, la distancia habitual de la boquilla a la pieza de trabajo es de entre 5-15 mm.
11) Longitud de la extensión del electrodo de wolframio
Para evitar que el calor del arco dañe la tobera, el extremo del electrodo de wolframio sobresale por fuera de la tobera. La distancia desde el extremo del electrodo de tungsteno hasta la cara de la boquilla se denomina longitud de extensión del electrodo de tungsteno.
Cuanto menor sea la longitud de extensión del electrodo de wolframio, más cerca estará la distancia entre la boquilla y la pieza de trabajo, y mejor será el efecto protector, pero si está demasiado cerca, dificultará la observación del baño de soldadura.
Normalmente, cuando se suelda una junta a tope, es mejor una longitud de extensión del electrodo de tungsteno de 3-6 mm. Al soldar una unión en fileteEs mejor una longitud de extensión del electrodo de tungsteno de 7-8 mm.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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