Gas Tungsten Arc Welding

Transcripción

1 Gas Tungsten Arc Welding

2 Qué es GTAW? G.T.A.W. = Gas Tungsten Arc Welding TIG = Tungsten Inert Gas Requiere una Fuente de Poder de Corriente Constante Usa un electrodo consumible Tungsteno Require de Inerte de no- un Gas

3 Qué es GTAW? Continuación G.T.A.W. = Gas Tungsten Arc Welding Se puede o no usar material de aporte Se usa AC para Aluminio y Magnesio La corriente DC- se usa para el resto de los Materiales Casi nunca se DC+ usa

4 Es un proceso de soldadura por arco eléctrico que usa un electrodo de tungsteno para crear un arco eléctrico entre el electrodo (no-consumible) y el material base. El proceso es usado con un gas de protección suministrado desde un contenedor y sin presión. la aplicación de

5 Ventajas del Proceso GTAW Alta calidad de soldadura Toda posición de soldadura Se pueden soldar casi todos los metales Es excelente para espesores finos No es necesario el material de aporte en algunos casos No hay escoria No hay salpicadura Alta eficiencia

6 Limitaciones en GTAW Disminuye la portabilidad (cilindros de gases) No se recomienda para aire libre por las brisas El material base debe estar muy limpio Bajas tasas de deposito Se necesita destreza por parte del operador Es un proceso muy lento

7 Seguridad en GTAW Require protección visual y auditiva Es necesario usar careta con vidrio oscuro adecuado Se debe usar guantes y ropa adecuada

8 AWS/ANSI Grados de oscuridad LENS SHADES SELECTION FOR GAS TUNGSTEN ARC WELDING Operation Electrode Size 1/32 in. (mm) Increments Arc Current (A) Minimum Protective Shade Suggested * Shade No. (Comfort) Gas Tungsten Arc Welding Not Specificed Less than By ANSI/AWS * As a rule of thumb, start with a shade that is too dark to see the weld zone. Then go to a lighter shade which gives sufficient view of the weld zone without going below the minimum. Data from ANSI/ASC Z

9 Principios del Proceso GTAW Boquilla Cerámica Electrodo de Tungsteno Arco Flujo del Gas de Protección Cordón de Soldadura Material de Aporte Metal base

10 Polaridad del Electrodo Polaridad DC 70% del calor sobre la pieza 30% del calor en el electrodo Penetración angosta y profunda Excelente capacidad del electrodo (un electrodo de 1/8 trabajará a 400 Amps) Iones Electrones

11 Polaridad del Electrodo Polaridad DC+ 30% del calor sobre la pieza 70% del calor en el Electrodo Penetración somera Limpieza de óxidos Baja capacidad del electrodo (un electrodo de 1/8 trabajará a no más de 120 Amps) Iones Electrones

12 Polaridad del Electrodo Corriente AC 50% del calor sobre la pieza 50% del calor en el Electrodo Penetración media Limpieza de óxidos cada mitad del ciclo Buena capacidad del Electrodo (un electrodo de 1/8 trabajará a 225 Amps) Iones Electrones

13 Tecnología de la onda AC 60 Hz + La mitad positiva del ciclo Punto cero de inversión de polaridad tiene una acción limpiadora Limpieza Cleaning la mitad negativa del ciclo Penetration produce la penetración Penetración Cuando la onda pasa por cero, el arco se apaga y se re-enciende _

14 Tecnología de Onda Cuadrada La onda normal de AC cambia de polaridad 120 veces/seg. Esto produce un re-encendido cada mitad de onda. Esto puede causar defectos en la soldadura. La Tecnología de Onda Cuadrada evitará éstos defectos. La Onda Cuadrada cambia de polaridad instantáneamente y el tiempo en el punto cero es cero. Con La Onda Cuadrada podemos controlar el tiempo de cada mitad de ciclo para obtener las ventajas de cada mitad de ciclo. La tecnología de Onda Cuadrada reduce el sobre calentamiento del tungsteno y, por tanto, alargará la vida del electrodo.

15 Tecnología de La Onda Cuadrada Una variedad de ondas asimétricas AC son posibles de obtener con el control de balance de onda AC (Square Wave AC Wave Balance) Las opciones son: Onda balanceada Mayor limpieza Mayor penetración Balanceada Mayor Limpieza Mayor Penetración

16 Alta Frecuencia Definición: una elevada frecuencia sobre impuesta sobre la corriente de soldadura. Ello permite al arco comenzar sin tocar con el electrodo al material base y permite re-encenderlo durante la soldadura con AC. Al comienzo sólamente (High Frequency Start Only): cuando se solda con DC Alta Frecuencia Contínua (High Frequency On Continuously): cuando se usa AC Apagada (High Frequency Off): para soldar por electrodo manual (SMAW) otig por toque

17 Protección contra la Alta Frecuencia La Alta Frecuencia es una frecuencia de radio que viaja por la ruta de menos resistencia hacia tierra. Esto puede causar interferencia o problemas con equipos electrónicos cercanos. La interferencia puede provenir de: La misma fuente de poder Los cables de soldadura Puede ser retroalimentada a las líneas eléctricas

18 Interferencia de la Alta Frecuencia Maneras de disminuir la interferencia de la Alta Frecuencia Aterrizar cada equipo TIG Desconectar los cables para soldadura por SMAW Mantener los cables de soldadura lo más cortos posibles Se recomienda el uso de cable de goma natural (Magnum Stable-Arc ) en vez de cables de goma sintética Mantener en buenas condiciones la antorcha y los cables Apretar todas las conexiones

19 Componentes de un Equipo GTAW Fuente de Poder de Corriente Constante (CC) Antorcha y Cables Electrodo No-Consumible Material de Aporte Opcional Cilindro, Mangueras y Flujómetro de Gas

20 Fuentes de Poder para GTAW

21 Square Ware TIG 175 Square Ware TIG 275 Square Ware TIG 355 Todos de Onda Cuadrada

22 Invertec V200-T Shoulder Strap Correa Invertec V300-PRO DC GTAW Starter

23 Salida Fuente de Poder - Corriente Constante Un circuito de soldadura consta de Fuente de Poder, Cables, Pinza de Tierra y de Electrodo El Voltaje es Proporcional a la Altura del Arco La Corriente permanecerá Constante aún cuando hayan cambios de voltaje debido a cambios en la Altura del Arco Fuente de Poder de Corriente Constante Punto de Operación Corriente

24 Accesorios para GTAW DC GTAW Starter Control para limitar la Corriente al Control Remoto Control de tiempo de Post-flujo Receptáculo tipo Anfenol Control de retardo de apagado Conector tipotwistmate Conectores de rosca para la Antorcha

25 Accesorios para GTAW Interruptor de Encendido Control de Corriente Interruptor para Remoto o Local Selector de Alta frecuencia Control de Tiempo de Post-flujo

26 Control de Comienzo (Start control) Control de corriente de comienzo Fija el Amperaje al cual el arco comenzará Control de Tiempo de Corriente de Comienzo Fija el tiempo que durará el amperaje de comienzo antes de cambiar al de soldadura Hot Start: (Comienzo caliente) Corriente de comienzo más alta que la de soldadura Cold Start: (Comienzo frío) Corriente de comienzo más baja que la de soldadura Ventajas: Mejor comienzo y calidad de soldadura.

27 Pulsado Pulsos Por Seg. Corriente de fondo (% de corriente de pico) Pulsado puede usarse en: Por la Máquina o en Control Remoto En DC o AC % del tiempo (% de tiempo en el ciclo en corriente de pico) Ventajas: Penetración Controlada Calor aportado Controlado

28 Control de Cráter Control de corriente de cráter Fija el amperaje de relleno de cráter Control de tiempo de cráter Fija el tiempo de duración de relleno de cráter Sólo puede ser usado cuando el control de salida está en máquina y no en remoto Ventajas: Formación del cráter controlada Mejor calidad de soldadura

29 125, 175, and 200 Amp Air-Cooled Torches (Antorchas enfriadas aire) 250 and 350 Amp Water-Cooled Torches (Antorchas enfriadas por agua)

30 Antorchas GTAW - Continuación Antorchas Magnum PTA enfriadas por aire PTA -17 PTA - 9 PTA -26

31 Antorchas GTAW - Continuación Antorchas Magnum PTW enfriadas por agua PTW - 20 PTW -18

32 Clasificación AWS de los electrodos de tungsteno Electrodo EWX Tungsteno (Wolframio) Aleante en el electrodo de Tungsteno

33 Electrodo de Tungsteno De 2 a 2 y 1/2 veces el diámetro del electrodo Marcas del esmerilado Identificación por color

34 Electrodos comunes para GTAW Tipo AWS Color Polaridad Puro 1% Torio 2% Torio Zirconiado Ceriado Lantanado Lantanado Lantanado Tierras Raras EWP EWTh-1 EWTh-2 EWZr EWCe-2 EWLa-1 EWLa-1.5 EWLa-2 EWG Verde Amarillo Rojo Marrón Naranja Negro Dorado Azul Gris AC DCDCAC AC & DCAC & DCAC & DCAC & DCAC & DC-

35 Características de algunos Tungstenos Tungsteno Característica Puro Bajo costo, AC 1% Toriado Bajo costo, DC- 2% Toriado Soporta mayores corrientes que el de 1% Zirconiado Soporta mayores corrientes que el Puro Ceriado Multifuncional Lantanado Multifuncional

36 Máximos amperajes para diferentes electrodos Rangos de Corriente recomendados para Electrodos GTAW Corriente CURRENT -- AMPERES Amperios Electrodo Diámetro (pulgadas) A.C.H.F Corriente Alterna con Alta Frecuencia D.C.E.N. D.C.E.P. Corrient Contínua, Electrodo Corriente Contínua,Electrodo Negativo (Polaridad Directa) Positivo (Polaridad Inversa) Toriado*** o Tungsteno Puro* Zirconio** Toriado*** Toriado*** o Zirconio** / / / / / / * Tungsteno Puro - Verde ** Zirconio - Marrón *** Tungsteno Toriado - 1% Amarillo, 2% Rojo

37 Preparación del Tungsteno Para soldadura con DC -, Angulo de la punta del electrodo esmerilar la punta del electrodo en forma de punta de lápiz El ángulo cónico = 2-3 veces el diámetro del electrodo No afilar la punta (cono truncado) Esmerilar longitudinalmente al electrodo Diámetro de la punta Diámetro del Electrodo

38 Preparación del tungsteno - Continuación La forma de la punta del electrodo en soldadura TIG en debe ser redondeada en DC+ para que de la forma de bolita Radio de la punta Esta bolita no debe ser más grande que el diámetro del electrodo tungsteno Diámetro del electrodo

39 Partes de la Antorcha para GTAW Porta-electrodos Collets Difusores de gas Boquillas cerámicas Collet Bodies Tungsten Electrodes Electrodos de Tungsteno Nozzles Backcap Tapón Corto

40 Enfriadores (Coolers) para GTAW

41 Interruptor de comienzo de Arco (Arc Start Switch) Arc Start Switch desactivado Arc Start Switch Activado

42 Controles Remotos para graduar Amperaje Foot Amptrol Control Remoto de Pedal Hand Amptrol Control Remoto Manual

43 Cables para GTAW Cubierta de Goma Refuerzo Hilos de Cobre Finos Cubierta de Goma Medida de cables recomendada de acuerdo al amperaje Max. amperaje Ciclo de trabajo Medida de cables recomendada de acuerdo al amperaje del equipo (%) Hasta 50 pies De 50 a 100 pies De 100 a 150 pies De 150 a 200 pies De 200 a 250 pies #8 #4 #3 #2 # #5 #4 #3 #2 # #4 #4 #3 #2 # #3 #3 #2 #1 #1/ #2 #2 #2 #1 #1/ #4 #3 #2 #1 #1/ #3 #3 #2 #1 #1/ #1/0 #1/0 #1/0 #2/0 #3/ #2/0 #2/0 #2/0 #3/0 #4/ #2/0 #2/0 #3/0 #3/0 #4/0

44 Equipos de Harris Calorific Reguladores, Flujómetros y Mangueras Flujómetro Regulador Manguera de Gas

45 Conexiones Típicas para GTAW Conexiones de Cables y Mangueras con tuercas Conexiones Tradicionales Terminales Conexiones Rápidas Tipo Twist-Mate

46 Partes Típicas del equipo de Gas Medidor de carga del cilindro Llave Válvula del cilindro Cilindro de Gas Medidor de flujo Válvula de control de flujo Manguera del gas

47 Square Wave TIG 275 Medidor de Flujo Cilindro de Gas Control de Pedal Pinza de Tierra Cable de Tierra Enfriador de agua (Cooler) Antorcha GTAW Cable de la Antorcha

48 Square Wave TIG 275 Plano de instrucciones Varios Voltajes de Alimentación

49 Esquema de conexión típica enfriado por aire Cilindro de gas Varilla de aporte Fuente de Poder AC o DC Entrada de gas Antorcha Salida de Gas Trabajo Control Remoto de Pedal Corriente Cable de Tierra

50 Esquema de conexión típica enfriado por agua Cilindro de Gas Varilla de Aporte Fuente de Poder AC o DC Entrada de gas Antorcha Salida de Gas Trabajo Control Remoto de Pedal Corriente Cable de Tierra

51 Clasificación AWS para material de aporte* ER70S-X Electrodo Varilla desnuda 70,000 Lb/pul2. mín. Resistencia a la Tracción Sólido Cantidad de elementos tales como: Silicio, Manganeso y/o Aluminio, Zirconio y Titanio X=2,3,4,6 or 7 *La clasificación por AWS es la misma para los alambres de GMAW debido a que tienen la misma composición química.

52 Acero al Carbono Acero inoxidable Aluminio Bronce al Silicio

53 Acero al Carbono para TIG ER70S-2 Varilla desoxidada triple (Si, Mn,Al, Zr, Ti) Produce soldaduras de calidad radiográfica sobre la mayoría de superficies Permite la soldadura sobre algo de óxidos, cascarilla y suciedad El charco de soldadura es menos líquido para poder soldar mejor fuera de posición ER70S-3 Varilla de alta calidad con contenidos medios de Mn y Si Para fabricación general en aceros limpios ER70S-6 Varilla de alta calidad con contenidos mayores de Mn y Si Mejora las propiedadesmecánicas y apariencia del cordón Aumenta la dureza

54 Acero inoxidable para TIG ER308/308L Para la unión de aceros austeníticos comunes Referidos como aceros de grados 18-8 Aleaciones: ASTM 303, 304 o A743 ER309/309L Para la unión de aceros austeníticos inoxidables de alta aleación Iguala la resistencia a la corrosión de los aceros 18-8 Aleaciones típicas: ASTM A240, 309S o A774 ER316/316L Para alta resistencia a la agrietadura y revestimientos Material de soldadura no diluido puede ser usado en aceros 18-8 Aceros típicos: ASTM A240, 316L o A773

55 Aluminio para TIG ER4043 Aluminum Aleado con Silicio Diseñado para soldar aleaciones de aluminio tratables térmicamente de las series 6000 No es recomendado para soldar aleaciones de Aluminio-Magnesio No se puede anodizar el depósito ER5356 Aluminio Aleado con Magnesio Es el material de aporte aleado más común Buena resistencia a la tracción y compatible con la mayoría de las aleaciones No es recomendado para aplicaciones donde la temperatura de servicio excede los 150oF Es anodizable

56 Bronce al Silicio ERCuSi-A Es una aleación de Cobre/Silicio para soldar: Cobre, Latón y Bronce

57 Materiales a soldar por GTAW Aplicaciones GTAW en diferentes Metales Base TIPO DE METAL Aluminio ESPESOR Todos Gruesos Finos TIPO DE CORRIENTE ELECTRODO GAS DE PROTECCION AC DCEN DCEP Puro, Zirconio Toriado Toriado, Zirconio Argón, Argón-Helio Argón, Argón-Helio Argón Cobre y sus Aleaciones Todos Finos DCEN AC Toriado Puro, Zirconio Argón, Argón-Helio Argón Aleaciones de Magnesio Todos Finos AC DCEP Puro, Zirconio Zirconio, Toriado Argón Argón Nickel y sus aleaciones Todos DCEN Toriado Argón Aceros al Carbono y de baja aleación Todos DCEN Toriado Argón, Argón-Helio DCEN Toriado Argón, Argón-Helio DCEN Toriado Argón Todos Aceros Inoxidablesl Titanio Todos

58 Gases usados en GTAW Argón Helio Mezclas de Argón/Helio Mezclas de Argón/Hidrógeno Mezclas de Argón/Nitrógeno

59 Gases usados en GTAW Los gases inertes Argón y Helio son los más populares, pero cualquier gas inerte puede ser usado Ventajas del Argón: Produce un arco suave y estable Tiene una acción limpiadora en AC Es el gas más abundante y de bajo costo Se pueden usar bajos flujos Mejor resistencia a las ráfagas de aire

60 Gases usados en GTAW Ventajas del Helio: Zona afectada por el calor más pequeña El arco es más caliente que con el Argón (1.7 veces) Se recomienda el He y mezclas de Ar/He para: Espesores gruesos Materiales que tienen alta conductividad térmica y altos puntos de fusión Altas velocidades de soldadura

61 Gases usados en GTAW Ventajas del Hidrógeno: Cuando se añade al Argón, se obtienen las siguientes ventajas: Produce un arco más angosto Produce soldaduras más limpias Se puede soldar más rápido Mayor profundidad de penetración Recomendado para soldar aceros austeníticos inoxidables y algunas aleaciones de Niquel Precaución: mezclas de Ar/H aumenta el riesgo de agrietadura por hidrógeno y porosidad, especialmente en multiples pasos

62 Gases usados en GTAW Ventajas del Nitrógeno: Produce mayor energía en el material base Excelente para soldar Cobre Precaución: Las mezclas de Ar/N no se deben usar para soldar materiales ferrosos debido a la absorción de Nitrógeno en el depósito. Esto causará pérdida de resistencia a la tracción y porosidad.

63 Resumen del Proceso GTAW Alta calidad de soldadura sobre una gran variedad de aleaciones y espesores Calidad radiográfica de los depósitos y de bajo contenido de hidrógeno Usa un electrodo no-consumible de tungsteno y un gas de protección Podría usarse o no un material de aporte La mayoría de las aplicaciones se hacen con DC- o AC Requiere de deztreza por parte del operario No existe escoria o salpicadura

64 Nociones básicas del Proceso GTAW Boquilla Cerámica Electrodo de Tungsteno Gas de Protección Arc o Varilla de aporte Material Base Cordón de Soldadura

65 Extensión del electrodo en GTAW De 2 a 3 veces el diámetro del electrodo

66 Angulo de la antorcha en GTAW Antorcha Varilla de aporte Pinza de Tierra Cordón Dirección de viaje

67 Comienzo de soldadura con GTAW Varilla Direcciónde viaje

68 Formación del cordón por GTAW Gas Varilla Dirección de viaje Gas Varilla Dirección de viaje

69 Finalización del cordón por GTAW Varilla Dirección de viaje

70 Definiciones en GTAW Corriente Alterna (AC): una corriente eléctrica la cual se invierte en intervalos de tiempo regulares (1/100 o 1/120 veces cada segundo), en los cuales se alternan valores positivos y negativos. Los sistemas modernos de poder normalmente generan una onda sinosoidal de corriente alterna en 50 o 60 Hertz (Hz). El arco se extingue en los cuatro puntos

71 Definiciones en GTAW - Continuación Corriente Contínua Polaridad Negativa (Direct Current Electrode Negative,DCEN) La disposición de los cables en la corriente contínua negativa de soldadura, el cable que es negativo debe ser el que lleva al electrodo y el cable positivo es el va a tierra sobre la pieza a soldar. DCEN

72 Definiciones en GTAW - Continuación Corriente Contínua polaridad Positiva (Direct Current Electrode Positive o DCEP) La disposición de los cables en la corriente contínua positiva de soldadura, el cable que es positivo es el que lleva el electrodo y el negativo es el que va a tierra sobre el material base. DCEP

73 Definiciones en GTAW - Continuación Fuente de Poder de Corriente Constante (Constant Current o CC) Una fuente de soldadura por arco CC con una relación voltios-amperios tendrá un cambio pequeño de corriente si hay un gran cambio de voltaje. En el proceso GTAW se usa fuentes de CC.

74 Fuente de Poder de Voltaje Constante El circuito de soldadura consiste de: Fuente de poder, alimentador de alambre, pistola y cable de tierra El voltage es proporcional a la altura de arco La corriente cambia dramáticamente para mantener una altura de arco constante El proceso GTAW no está diseñado para fuentes de poder de Voltaje Constante (CV) ya que estas fuentes están diseadas para usarse con alimentadores de alambre. Punto de operación

75 Definiciones en GTAW - Continuación Fuente de poder de Voltaje Constante (Constant Voltage o CV) Una fuente de soldadura por arco CV con una relación voltios-amperios tendrá un cambio grande de corriente de soldadura si hay un pequeño cambio de voltaje.