Soldadura Con Arco De Tungsteno Y Gas GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) O TIG (Tungsten Inert Gas)

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O UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA

“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO “LUIS CABALLERO MEJÍAS”

NUCLEO CARACAS

Soldadura con arco de Tungsteno y Gas GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) o TIG (Tungsten Inert Gas)

Elaborado:

Gregory, Jiménez. Exp. 2011203063

Yervin, Martínez. Exp. 2011203067

Raydor Cayúpare Exp. 2011203045

David Gómez. Exp. 2010200018

Caracas, Noviembre de 2013

INTRODUCCION

El siguiente informe tiene como finalidad dar a conocer aspectos generales como la definición, aplicaciones y el aspecto histórico evolutivo de la soldadura con arco con tungsteno y gas (TIG o GTAW), así como también precisar como es el proceso en particular de éste, en el cual se observaran los elementos que influyen en el procedimiento de soldadura TIG además explicar detalladamente los pasos que se deben seguir al realizar este procedimiento.

La soldadura de arco con tungsteno y gas es de gran importancia dentro de la ingeniería ya que este proceso brinda la ejecución de soldaduras de alta calidad y excelente terminación en piezas de pequeños espesores y tubos de diámetros reducidos, además de ser una de las soldaduras por arco que permite mejor control de las condiciones al realizar el procedimiento.

Aspectos generales de la Soldadura

Es un proceso de soldadura por arco eléctrico en el cual se obtiene la unión de los metales por calentamiento de los mismos, fruto de un arco que se establece entre un electrodo no consumible de tungsteno y la pieza. La zona de protección del electrodo y la soldadura se obtiene mediante un gas inerte, generalmente argón o una mezcla de gases inertes (Argón y Helio). El metal de aporte se coloca en el arco eléctrico logrando la fusión del mismo, y la mezcla de este con el metal base. La pileta líquida se manipula controlando la correcta fusión de las partes; el proceso puede ser usado sin material de aporte.

Aplicaciones

El proceso GTAW puede producir temperaturas de hasta 35.000º F. La antorcha GTAW sólo trae calor a la pieza de trabajo. Si se desea metal de aporte, puede ser añadido manualmente como soldadura oxiacetilénica, o de un sistema de llenado automático de metal de alimentación que puede ser utilizado.

La soldadura TIG puede ser manual o mecanizada, y se considera uno de los procesos de soldadura por arco que permite un mejor control de las condiciones de operación. Permite la ejecución de soldaduras de alta calidad y excelente terminación, sobre todo en juntas de pequeño espesor (típicamente en espesores de 0,2 a 3 mm, generalmente menos que 10 mm). Secciones de mayor espesor pueden ser soldadas, pero en este caso las consideraciones económicas tienden a favorecer los procesos con electrodo consumible.

La soldadura TIG es utilizada típicamente para aceros inoxidables, o aleados y aleaciones no ferrosas. Es de uso común para los aceros estructurales, en la ejecución pasada de raíz en la soldadura de tubos, terminando la costura con SMAW (electrodo revestido) o GMAW (semiautomática con alambre macizo). La Tabla siguiente muestra las ventajas y limitaciones del proceso, además de mostrar aplicaciones de este:

Ventajas y Limitaciones Aplicaciones

• Excelente control de baño de soldadura.

• Permite la soldadura de metales sin usar aporte.

• Permite la mmecanización y la automatización del proceso.

• Se utiliza para la soldadura de la mayoría de los metales.

• Produce soldaduras de alta calidad y excelente terminación.

• No genera salpicaduras, excepto por una mala operación.

• Requiere poca o ninguna limpieza después de la soldadura.

• Permite la soldadura en cualquier posición.

• La productividad es relativamente baja.

• El costo de los repuestos y el equipo es relativamente alto.

• Soldadura de alta precisión y calidad.

• Soldadura de piezas de pequeños espesores y tubos de diámetros reducidos.

• Aplicable a la pasada de raíz en la soldadura de tubos.

• Soldadura de aleaciones especiales, no ferrosas y ferrosas, y aplicable a materiales no comunes.

Conexionado Según las Distintas Aplicaciones

- DCEN (Corriente Directa Electrodo al Negativo): En la mayoría de las aplicaciones se utiliza la fuente con DCEN, con excepción de la soldadura de aluminio y magnesio, el resto de los metales, incluyendo el acero inoxidable y el titanio, se sueldan empleando dicha polaridad.

- DCEP (Corriente Directa Electrodo al Positivo): La razón del calentamiento y posterior fusión del electrodo se debe al hecho de que en DCEP la corriente circula hacia el electrodo. Los electrones al chocar con el tungsteno transforman toda su energía cinética en calor, y si se tiene en cuenta que el 70% del calor generado por el arco eléctrico se concentra en el polo positivo, en este caso se producirá un deterioro del electrodo de tungsteno.

- AC (Corriente Alterna, caso aluminio por ej.): Como ya se mencionó anteriormente, tanto el aluminio como el magnesio no pueden ser soldados con polaridad directa, sino que debe utilizarse polaridad inversa (electrodo en el polo positivo). La razón de ello se debe al hecho que dichos metales forman sobre su superficie una capa de óxido que los protege y para poder romper la misma es necesario producir un bombardeo de iones (cargas positivas) sobre la misma.

Si se soldara con corriente continua deberíamos trabajar con amperajes excesivamente bajos, para proteger el tungsteno, o bien, utilizar diámetros de electrodos muy grandes. Par salvar dicho inconveniente, se utiliza corriente alterna en lugar de la continua. En corriente alterna, solamente el 50% del tiempo el electrodo trabaja en polaridad positiva, lo cual permite que el mismo se enfríe lo suficiente como para evitar su deterioro, y además se cumple con el objetivo de limpieza durante el semiciclo positivo. Se muestra en la siguiente figura el efecto del tipo de corriente y polaridad sobre la limpieza y penetración de la soldadura.

Historia

La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y el Oriente Medio. Esta fue usada por primera vez cerca del año 310 en la construcción de un Pilar de hierro de Delhi, localizado en la India.

El arco eléctrico fue descubierto en 1808 por el inventor británico Humphry Davy. Aunque la tecnología era primitiva para los estándares modernos, ésta sentó las bases para los desarrollos futuros.

Por otro lado la soldadura TIG viene iniciándose desde el año 1900, donde se otorgó una patente relacionada con electrodos rodeados por un gas inerte. Los experimentos con este tipo de soldadura continuaron durante las décadas de 1920 y 1930, sin embargo hasta 1940 se dio gran atención al proceso TIG. Hasta antes de comenzar la segunda guerra mundial se habían hecho pocos experimentos por que los gases inertes eran muy costosos, pero durante la guerra, la industria de la aviación necesita con urgencia un método más rápido y fácil para soldar aluminio y magnesio para acelerar la producción.

Se creó básicamente para soldar estructuras de aeronaves, y se puede usar con o sin metal de relleno. El método es conocido principalmente por su electrodo no consumible y los gases inertes utilizados para proteger la soldadura, debido a los beneficios logrados en la producción, se justificó el costo adicional del empleo del gas inerte en gran escala. Aunque la producción de este gas es mucho más rápida y económica, todavía representa un gasto adicional pero justificable.

Proceso en Particular

El arco eléctrico se establece como consecuencia de la circulación de corriente eléctrica entre 2 electrodos. La corriente atraviesa una columna de gas en estado ionizado, llamado “Plasma”.

El arco eléctrico se caracteriza por poseer una elevada intensidad de corriente eléctrica y baja tensión de arco, por consiguiente requiere una alta concentración de electrones para transportar la corriente.

El arco eléctrico está dividido en 3 zonas:

a) Zona Catódica, corresponde al polo negativo del arco. El calor generado en la zona catódica se debe principalmente al choque producido por los iones positivos contra la superficie del cátodo

b) Zona Anódica, corresponde al polo positivo del arco. El calor generado en la zona anódica, o sobre el ánodo, es causado por el choque de los electrones que han adquirido una aceleración durante su paso a través del plasma por la acción de la tensión del arco, y devuelven la energía cinética adquirida en forma de calor al hacer impacto contra la superficie del ánodo

c) Zona del Plasma, corresponde al gas en estado ionizado. Es

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