Nociones de electricidad arco eléctrico soldadura

El circuito eléctrico

Para comprender mejor la aplicación del arco eléctrico a la soldadura, es necesario conocer ciertos principios fundamentales relacionados con la electricidad.

El circuito de soldadura por arco eléctrico
La corriente eléctrica es un flujo de electrones que circula por un conductor en un circuito cerrado,denominado circuito eléctrico.
La corriente fluye a partir del borne de la máquina de soldar, donde se fija el cable del electrodo , y termina en el borne de la máquina, donde se fija el cable de tierra o de trabajo. A partir del punto la corriente fluye al porta-electrodo y por éste al electrodo; por el extremo del electrodo salta la electricidad a la pieza formando el arco eléctrico; sigue fluyendo la electricidad por el metal base al cable de tierra y vuelve a la máquina. El circuito está establecido sólo cuando el arco se encuentra encendido.

Voltaje y amperaje.
El agua circula a lo largo de un tubo, si existe una presión que lo impulse; en la misma forma, la corriente eléctrica fluye o circula a través de un circuito, si existe una «presión», que impulse el flujo de electrones dentro de un conductor (máquina en funcionamiento). Esta “presión”, que induce una corriente eléctrica, se llama diferencia de potencial,tensión o voltaje. El voltaje se expresa en voltios y se mide con el  voltímetro; algunas máquinas de soldar poseen voltímetro y un regulador de voltaje. La cantidad de agua, que pasa por un tubo, se mide por una magnitud en una unidad de tiempo(metros cúbicos por segundo).En igual forma se utiliza,para expresar la magnitud de corriente eléctrica, la cantidad de electricidad por segundo. La unidad utilizada es el Columbio por Segundo, lo que se expresa en Amperios, y se mide con un instrumento llamado amperímetro.
Todas las máquinas de soldar cuentan con reguladores, que permiten variar el amperaje o intensidad de corriente eléctrica necesaria para soldar.

Clases de corriente eléctrica:
Corriente alterna (AC).- El flujo de corriente varía de una dirección a la opuesta.  Este cambio de dirección se efectúa 100 a 120 veces por segundo. El tiempo comprendido entre los cambios de dirección positiva o negativa se conoce con los nombres de ciclo o período(50 a 60 ciclos). Esta corriente es transportada por redes eléctricas monofásicas que utilizan 2 cables, o bien es conducida por redes eléctricas trifásicas, que utilizan 3 cables de transportación. Las máquinas de soldar pueden utilizar tanto la corriente monofásica como la trifásica.

Corriente continua (CC).- El flujo de corriente conserva siempre una misma dirección: del polo negativo al positivo.
En la corriente continua es importante saber la dirección del flujo de corriente. La dirección del flujo de corriente en el circuito de soldadura es expresada en término de POLARIDAD. Si el cable del porta-electrodo es conectado al polo negativo (-) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo positivo (+), el circuito es denominado POLARIDAD DIRECTA o NORMAL.

Cuando el cable del porta-electrodo es conectado al polo positivo (+) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo negativo, el circuito es denominado POLARIDAD INVERSA o INDIRECTA.
En algunas máquinas no es necesario cambiar los cables en los bornes, porque poseen una manija o llave de conmutación que permite cambiar de polaridad con facilidad.

Afilado electrodos de soldadura TIG

La punta del electrodo juega un papel importante sobre la estabilidad del arco y la penetración de la soldadura.

En corriente alterna, el extremo de un electrodo debe ser hemisférico; en el caso de que se forme una gota, es porque la densidad de corriente límite ha sido sobrepasada. Empleando tungsteno toriado, raramente se llega a obtener una forma hemisférica, y si la densidad de corriente es excesiva, el extremo se convierte en irregular. Continuar leyendo “Afilado electrodos de soldadura TIG”

Tratamientos térmicos de la soldadura – Metodos de tratamientos localizados

Ver AWS D10.10 “Recommended Practices for local Heating of Welds in piping and tubing”
Durante la fabricación en taller, las soldaduras son tratadas como vimos anteriormente, en horno. Si el tamaño excede las dimensiones del horno o no hay uno disponible, la Unión Soldada y el material base adyacente pueden ser calentados localmente por uno de los métodos descriptos a continuación.
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Gases utilizados – TIG

Una de las cosas más importantes que debemos saber sobre los gases de protección en el proceso TIG es que estos gases protectores son siempre gases inertes, lo que quiere decir que este gas no es reactivo bajo determinadas condiciones de presión y temperatura.

En un pricipio, en este proceso la utilización de Helio estaba muy extendida, ya que fue un proceso desarrollado en Estados Unidos, y este país tiene yacimientos naturales de He. Pero pronto se descubrió que el Argón – Ar
ofrece unas cualidades superiores a este gas, son estás prestaciones las que hacen que el gas más utilizado ahora sea el argón.

El argón frente al helio tiene mucha más densidad, es diez veces más denso que este, así que tiene mucha más tendencia a descender en el baño de fusión, por lo que nos asegurará una protección superior a la hora de realizar el proceso de soldadura.

Para obtener la misma protección con el helio que con el argón, en las mismas condiciones, necesitaremos triplicar el caudal de gas este. Esto supone un gasto economico mayor, lo que presenta un gran inconveniente. Además el helio es mucho más caro que el argón asi que solo en terminos economicos, no sería rentable. Pero dejando el precio a un lado, la velocidad de soldadura con argón es mucho mayor, como comentabamos antes, el argçon es mucho más denso que el helio, lo que nos permite una mayor velocidad de avance.

El poder ionizante del helio es menor que el del argón, por lo que la tensión de arco es cerca del 75% más grande con helio que con argón. Por contra, el helio proporciona un mejor rendimiento calorífico, y este aporte de calor más intenso aporta una penetración muy fuerte, lo que es idóneo para procesos de fabricación en automático. Además, la utilización del helio se hace interesante en particular para la soldadura de metales buenos conductores del calor, como el cobre o el aluminio.

En contrapartida, el helio está caracterizado por un arco menos estable y un cebado más difícil, debido precisamente a su poder ionizante bajo.

Mezclas de argón y helio aseguran un compromiso entre las ventajas e inconvenientes. Igualmente, para conseguir mayores rendimientos en soldaduras manuales o automáticas, existen en el mercado mezclas a base de argón con un 3, 56 10°% de hidrógeno, que le confieren dos efectos favorables. Aumenta la temperatura, por lo que permite mayor penetración o mayor velocidad. Sucede un efecto de limpieza, ya que el hidrógeno es reductor y, por tanto, tiene la capacidad de eliminar óxidos.

 

El nitrógeno no puede emplearse como gas inerte, ya que, aunque lo es a temperatura normal, a la del arco eléctrico se disocia, por ser un gas diatómico, y se combina con el metal de soldadura, produciendo nitruros. Como salvedad está el cobre, donde el nitrógeno no forma nitruros. En este tipo de soldadura, se utiliza nitrógeno solo o combinado con argón al 50%.

Sobre aceros inoxidables, aceros aleados y metales nobles como por ejemplo el titanio, es muy aconsejable asegurar una protección por debajo de la zona de soldadura a través de un gas generalmente de la misma naturaleza que el de protección. Su caudal será función del recinto que deba protegerse.

El aluminio no necesita protección por debajo de la zona de soldadura. Para los aceros no aleados tampoco es necesario, pero su presencia mejora el estado de la superficie y alrededores de la penetración.

Algunos fabricantes han experimentado con mezclas de argón y helio con excelentes resultados. Para la sol­dadura de aluminio y sus aleaciones, la mezcla de argón y helio permitirá mayores velocidades y más penetración de la soldadura que el argón por sí solo. De todos mo­dos, se tienen las principales ventajas de éste, con mayor facilidad para formar el arco, mejor acción de limpieza y menor consumo de gas.

En fechas recientes, se han te­nido buenos resultados con adiciones de hidrógeno y nitrógeno al argón para soldar los aceros inoxidables, pues evitan la decoloración del cordón en el metal. El argón, mucho más denso que el helio, da mejor protección cuando se suelda hacia abajo. El helio dará mejor protección para soldadura en posiciones incómodas (en especial sobre la cabeza) porque no es tan denso. Aun­que con el helio se pueden lograr un arco más caliente y mejor penetración, es probable que se produzca defor­mación del metal base si se utilizan secciones delgadas. Por tanto, en las industrias, se utiliza el argón para sec­ciones de metal delgadas.

Corriente continua – Polaridad inversa

Como ya sabreis, hay varios tipos de polaridades en los procesos de soldadura, entre ellos la corriente alterna y la corriente continua.La corriente continua podemos clasificarla en corriente continua polaridad directa y polaridad inversa. Hoy hablaremos sobre la corriente continua en polaridad inversa. En la polaridad inversa, el electrodo se encuentra a potencial positivo respecto la pieza, conectada esta al polo negativo. Continuar leyendo “Corriente continua – Polaridad inversa”

Forma de los impulsos en el arco pulsado – soldadura TIG

 

En este capítulo continuaremos halbando sobre la soldadura del arco pulsado en el proceso TIG, aún no es posible proporcionar una lista de la influencia de cada parametro en concreto, pero podemos hacernos una idea conociendo la importacia de cada uno de ellos.

Sobre estos parámetros, no debemos olvidarnos de que cada material es diferente, la naturaleza de cada uno de ellos variará mucho los parámetros utilizados en la soldadura por arco pulsado.

Corriente Base y corriente de pico

Estotig arco pulsado soldaduras dos parámetros son de los más importantes a la hora de selecciónar la soldadura por arco pulsado en el proceso TIG, la corriente de base, nos asegura el aporte térmico necesario para cada material.Con la corriente base mantendremos la corriente necesaria y evitaremos el desplazamiento del arco de soladura. Como es evidente también influye sobre la temperatura de enfriamiento y sobre la velocidad de avance de la soldadura. Así que este parametro debe ser el suficiente para permitirnos el enfriamiento de la soldadura.

En electricidad y electrónica, se denomina valor de pico de una corriente periódica a la amplitud o valor maximo de la misma. Para corriente alterna también se tiene el valor de pico a pico , que es la diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo.

La experiencia muestra que esta duración debe ser al menos igual a la de la corriente de pico, pero sin pasar tres veces ésta. Se puede jugar sobre este tiempo para combatir las fisuras causadas por condiciones de enfriamiento desfavorables. Se puede asimismo reducir los riesgos de fisuración en caliente ya que el calor se reparte menos debido a que la zona fundida se enfría entre impulsos y que, por consiguiente, el sobrecalentamiento se evita.

 

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Corriente alterna de onda senoidal:
1 = Valor de pico,
2 = Valor pico a pico,
3 = Valor eficaz,
4 = Periodo.

 

Tiempo y frecuencia de los impulsos

Tanto el tiempo como la frecuencia de los impulsos electricos en la soldadura por arco pulsado se variarán en fucion del material a soldar y de sus propiedades. Debe ser suficiente para que siempre exista un tiempo suficiente para que el material pueda evacuar el calor aportado y así poder controlar tensiones …   así limitamos el crecimiento de los cristales y el proceso de solidificación. Tiene una influencia determinante sobre la velocidad de soldeo y sobre el control de la soldadura. De manera, que al aumentar la duración T del ciclo, se aumenta el enfriamiento intermedio y se pueden obtener granos ordenados según la longitud del cordón.

Las frecuencias más utilizadas son de 0,5 a 20 Hz.
Velocidad de Avance

Este parámetro influencia sobre la geometría de la junta soldada, es decir, su profundidad de penetración y su longitud. Si la velocidad de soldadura es elevada y la corriente eficaz débil, la zona térmicamente afectada y la zona fundida son pequeñas, lo que evita el sobrecalentamiento del metal de base. De todas maneras, a velocidades de soldadura elevadas, pueden aparecer regueros en los bordes de la soldadura debidos a la potencia del arco, efecto que depende de la corriente de soldadura.