domingo, 28 de septiembre de 2008

GMAW

El proceso GMAW con sus siglas en ingles “GAS METAL ARE WELDING” que en nuestro español es conocido como “SOLDADURA POR ARCO METALICO CON GAS PROTECTOR”, es un proceso de soldadura por arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. este proceso se hace bajo un escudo de gas suministrado externamente y sin aplicación de presión.

Dicho proceso se inicio desde 1920 pero se comercializo en 1948 al principio se creía de este proceso un metal desnudo de diámetro pequeño con alta densidad de corriente que empleaba un gas inerte como protección, sus primeras aplicaciones fueron en aluminio de allí el termino “MIG” metal gas inerte pero después se empezaron a implementar otras formas de protección con otros tipos de gases como lo fueron los reactivos y mezclas de estos.

El proceso GMAW emplea un electrodo tubular dentro del cual hay un núcleo constituido por polvos metálicos los cuales necesitan protegerse de los agentes contaminantes de la atmósfera.

El proceso se puede operar en la modalidad mecanizada, semiautomática o automática, los metales como aceros al carbono, aceros de baja aleación, alta resistencia mecánica, aceros inoxidables, aluminio, cobre, titanio, y aleaciones de níquel se pueden soldar en cualquier posición con este proceso escogiendo el gas protector, electrodo y variables esenciales.

Las ventajas que me da el proceso GMAW son que puede soldarse en todas las posiciones, es un proceso de electrodo consumible que me permite soldar todos los metales y sus aleaciones, no tiene restricción de tamaño del electrodo, presenta una alimentación continua del electrodo generando mayores tasas de deposición de material de aporte, casi no necesita limpieza por que no genera mucha escoria.

Sus limitaciones son que el equipo presenta mayores costos y son más complejos y poco transportables, presenta dificultad en aplicaciones de difícil acceso por que la pistola es mas grande, como debe protegerse contra corrientes de aire para evitar la dispersión del gas protector limita sus aplicaciones en el exterior, tiene niveles muy altos de calor radiado.





PRINCIPIOS DE OPERACIÓN

El proceso GMAW se basa en la alimentación automática de un electrodo continuo consumible que se protege con un gas de procedencia externa, los componentes básicos del equipo de GMAW son la unidad de pistola soldadora y cables, la unidad de alimentación del electrodo, la fuente de potencia y el gas protector.
La pistola guía el electrodo consumible y conduce la corriente eléctrica y el gas protector al trabajo, de modo que proporciona energía para establecer y mantener el arco y fundir el electrodo, si se aumenta la extensión del electrodo al retirar el soplete, la salida de corriente de la fuente de potencia se reduce, con lo que se mantiene el mismo calentamiento por resistencia del electrodo.

La soldadura Mig es inherentemente más productiva que la MMA (Soldadura de arco manual), donde las pérdidas de productividad ocurren cada vez que el soldador se detiene para reemplazar el electrodo consumido. En la soldadura de arco manual también es notable la perdida cuando el restante del electrodo que es sujetado por el porta electrodo es tirado a la basura, en algunos casos es reciclado.
Por cada Kilogramo de varilla de electrodo cubierto comprado, solamente al rededor del 65% es aprovechado como parte de la soldadura, el resto es tirado a la basura o solo en algunos casos reciclado. El uso de alambre sólido y el alambre tubular ha incrementado la eficiencia entre 80-95 % a los procesos de soldadura.

El proceso MIG opera en DC. (Corriente directa) usualmente con el alambre como electrodo positivo. Esto es conocido como "Polaridad Negativa" (reverse polarity), La "Polaridad Positiva" (straight polarity) es raramente usada por su poca transferencia de metal de aporte desde el alambre hacia la pieza de trabajo. Las corrientes de soldadura varían desde unos 50 Amperios hasta 600 Amperios en muchos casos en voltajes de 15V hasta 32V, un arco auto-estabilizado es obtenido con el uso de un sistema de fuente de poder de potencial constante (voltaje constante) y una alimentación constante del alambre.

Continuos desarrollos al proceso de soldadura MIG lo han convertido en un proceso aplicable a todos los metales comercialmente importantes como el acero, aluminio, acero inoxidable, cobre y algunos otros. Materiales por encima de 0.76 mm (.0.030-in) de espesor pueden ser soldados en cualquier posición, incluyendo "de piso", vertical y sobre cabeza.




En el proceso GMAW se pueden ver algunos mecanismos de transferencia de metal y se presentan tres tipos de transferencias básicos que son:


1. TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO
2. TRANSFERENCIA GLOBULAR
3. TRANSFERENCIA POR ASPERSION

El tipo de transferencia esta determinado por varios factores como:

1. Magnitud y tipo de la corriente de soldadura
2. Diámetro del electrodo
3. Composición del electrodo
4. Extensión del electrodo
5. Gas protector


TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO

Este tipo de transferencia abarca el intervalo mas bajo de corrientes de soldaduras y de diámetros asociados al proceso GMAW, esta transferencia produce un charco de soldadura pequeño de rápida solidificación, utilizado generalmente para soldar laminas delgadas y fuera de posición, el metal se transfiere del electrodo al trabajo durante el periodo en que el electrodo esta en contacto con el charco de soldadura, no se transmite metal a través del espacio del arco, el electrodo hace contacto con el charco de soldadura a razón de 20 a 200 veces por segundo.

La soldadura MIG por la técnica de corto circuito se obtiene usando un alambre de bajo calibre de 0.030-in (0.76 mm) hasta 0.045-in (1.1 mm) de diámetro y la operación se efectúa con un arco más corto (bajo voltaje) y corriente mas baja. El producto final es un cordón de soldadura mas reducido que se enfría más rápido.

El voltaje del circuito abierto de la fuente de potencia debe ser tan bajo que la gota de metal derretido en la punta del alambre no pueda transferirse hasta que no toque el metal base, los cambios en el tipo de gas protector pueden afectar notablemente el tamaño de las gotas y la duración del cortocircuito además influye sobre las características de operación del arco y penetración del metal base, el dióxido de carbono produce niveles de salpicaduras elevados pero promueve a la penetración.




Al momento que el alambre toca la soldadura fundida (A), la corriente comienza a incrementarse hasta alcanzar el punto de corto circuito, entonces el metal es transferido, se enciende el arco pero como el alambre es alimentado más rápido de lo que en realidad se puede fundir, eventualmente el arco es apagado (extinguido) por otro corto circuito.

Para asegurar la buena estabilidad del arco, cuando se usa esta técnica, debe ser empleada una corriente de soldadura relativamente baja, la tabla a continuación ilustra los rangos de corriente óptimos para el corto circuito con diferentes diámetros de alambres, estos rangos pueden ser una referencia dependiendo del gas seleccionado.


DIAMETRO DEL ELECTRODO CORRIENTE EN AMPERIOS

IN mm Minimo Maximo

.030 0.076 50 150
.035 0.9 75 175
.045 1.1 100 225








TRANSFERENCIA GLOBULAR

En tanto que la corriente y el voltaje de soldadura son incrementados por encima del máximo recomendado para la soldadura de arco por la técnica de corto circuito, el metal transferido comienza a tener una apariencia diferente, esta técnica es comúnmente conocida como transferencia globular. Usualmente las gotas de metal o moltens superan en diámetro al alambre mismo haciéndolas tan pesadas que se desprenden cayendo ayudadas por el efecto de la gravedad.

Esta técnica es muy poco usada por su dependencia de la posición de piso, ya que depende de la gravedad para completar el efecto de la técnica, este modo de soldar podría ser errático en ciertas aplicaciones y presenta muchas veces salpicaduras y los cortos circuitos del alambre son muy comunes, restando tiempo al proceso, no obstante algunos han logrado estabilizar el proceso convirtiéndolo en una técnica alternativa en aplicaciones especiales.

En la transferencia globular el proceso ocurre cuando las gotas del metal fundido son lo suficientemente grandes para caer por la influencia de la fuerza de gravedad.

Para alcanzar una transferencia globular lo que hay que hacer es colocar el electrodo al borne positivo y manejar una corriente continua, por el tamaño de su gota solo es utíl en posición plana, con un voltaje muy alto probablemente resulte inaceptable por la falta de fusión , insuficiente penetración y el excesivo refuerzo de la soldadura.




TRANSFERENCIA POR SPRAIT


Elevando los niveles de corriente y voltaje mas allá de los limites de la soldadura por corto circuito y la globular, la transferencia del metal se convierte en un arco eléctrico que produce un rocío de metal (Spray Arc).

La corriente mínima con la cual esto ocurre es llamada "corriente de transición.

La soldadura por rociado puede producir altos rangos de deposición de soldadura, esta técnica de soldadura es generalmente usada para juntar materiales de 3/32 in. (2.4 mm) en adelante, excepto en las aplicaciones sobre aluminio o cobre, la soldadura por rociado esta generalmente restringida para la posición de piso por el monto de la soldadura fundida liquida que maneja, sin embargo, acero de bajo carbón puede ser soldado en otras posiciones con esta técnica cuando los cordones de soldadura son más delgados; Generalmente con alambres de .035 in. (.089) o .045 in. (1.1 mm) de diámetro.

Existe una variación de la técnica de rociado conocida como "Soldadura de Arco Rociado Pulsada" también conocida como soldadura pulsada. En la soldadura pulsada, la corriente es variada entre los valores bajos y altos, la baja corriente esta por debajo de la corriente de transición, mientras que el valor alto se mantiene bien dentro de la región de arco rociado, el metal de aporte es solo transferido al metal base durante el periodo de alta corriente.
Usualmente una cantidad de metal rociado llamado "Doplet" es transferida durante cada periodo de corriente alta. El sistema de pulsos (la frecuencia) utilizada en los Estados Unidos es solo 60 o 120 pulsos por segundo.

Dado que el periodo de corriente esta dentro de la región de arco rociado la estabilidad del arco con esta técnica es muy similar a la de la soldadura por rociado convencional.. El periodo de baja corriente mantiene el arco y sirve para reducir la corriente promedio, por consiguiente, la técnica de rociado pulsado produciría un arco rociado a un promedio de corriente más baja de la requerida para el rociado convencional. El promedio bajo hace posible lograr soldaduras en materiales más delgados, con técnica de rociado, usando alambres más gruesos, que en cualquier otro caso seria imposible. La soldadura de arco pulsado puede también ser usada en materiales pesados y en posiciones especiales.



La transferencia por spray o aspersión axial se logra teniendo un escudo rico en argon, que a su vez es muy estable y libre de salpicaduras, para esto hay que utilizar una corriente continua con electrodo positivo y un nivel de corriente por encima de un valor critico conocido como corriente de tracción, por debajo de este nivel la transferencia se efectúa de forma globular a razón de unas cuantas gotas por segundo. Por encima de la corriente de tracción la transferencia se efectúa en gotas muy pequeñas que se forman y se sueltan centenares de ellas por segundo, como las gotas son mas pequeñas que la longitud de arco no hay cortocircuitos no salpicadura, tiene una característica en particular esta tiene o forma una penetración de dedo donde el dedo puede ser muy profundo produciendo campos magnéticos los cuales deben controlarse para que siempre este situado en el centro del perfil de penetración de la soldadura esta transferencia puede servir para cualquier metal o aleación gracias a la característica de su gas inerte el argon, suele ser difícil soldar en laminas delgadas ya que sus corrientes son muy altas y pueden llegar a romperlas en vez de soldarlas, además produce una tasa alta de deposición de soldadura donde produce un charco demasiado grande para sostener exclusivamente con la tensión superficial en la posición vertical o cenital.


VARIABLES ESENCIALES

1. Corriente de soldadura (velocidad de alimentación del electrodo)
2. Polaridad
3. Voltaje de arco (longitud de arco)
4. Velocidad de recorrido
5. Extensión del electrodo
6. Orientación del electrodo
7. Posición de la unión que se va a soldar
8. Diámetro del electrodo
9. Composición y tasa de flujo de gas protector


VALORES OPTIMOS

1. El tipo de material base
2. La composición del electrodo
3. Posición en la que se suelda
4. Requisitos de calidad


POLARIDAD

El termino polaridad describe la conexión eléctrica de la pistola soldadora en relación con las terminales de una fuente de potencia de corriente continua. Si el cable de la pistola soldadora se conecta a la parte positiva de una fuente de potencia decimos que esta en polaridad positiva o polaridad inversa cuando la pistola soldadora se conecta en la parte negativa de la fuente de potencia decimos que su polaridad es negativa o polaridad Directa. Casi todas las aplicaciones en GMAW se hacen con corriente directa polaridad positiva.