Transcript PPT Soldadura MIG – MAG

PROCESO MIG/MAG
GMAW
(Gas Metal Arc Welding)
DESCRIPCION
• En el sistema MIG, un sistema de alimentación impulsa en
forma automática y a una velocidad predeterminada el
electrodo (alambre) hacia el arco o fusión, mientras la
pistola se posesiona en un ángulo adecuado y se mantiene
una distancia entre la Tobera y la pieza de trabajo,
generalmente de 10mm.
CARACTERISTICAS
• El arco siempre es visible para el operador
• El cable y la pistola son ligeros, haciendo muy fácil su
manipulación
• No produce escoria, por lo cual reduce el tiempo de
soldadura y acabado
• Tiene uno de los más altos rendimientos en deposición
PARTES DEL EQUIPO
DIAGRAMA DEL PROCESO
Salida de gas
Tobera
Difusor de gas
Boquilla de contacto
CLASIFICACION DEL ALAMBRE PARA
ACEROS AL CARBONO
Composición Química
de los electrodos
E: electrodo
R: varilla
ER XXS-X
Indica la resistencia
mínima a la tracción,
expresada en miles de
libras por pulg2
Alambre sólido
ALAMBRE PARA MAG
ER-70S-6
• E: electrodo
• R:varilla
• 70: resistencia a la tracción del depósito en
libras/pulgada
• S: alambre sólido
• 6: composición química particular del electrodo
CLASIFICACION DEL ALAMBRE PARA
ACEROS INOXIDABLES
Nivel de carbono
E: electrodo
R: varilla
ER XXX(X)-X
Tipo de inoxidable
Composición Química
de los electrodos
APORTES
APORTES
TIPOS DE CORRIENTE
• El tipo de corriente tiene gran influencia en los resultados
de la soldadura. La corriente continua con polaridad
invertida es la que permite obtener mejores resultados. En
este caso, la mayor aportación de calor se concentra sobre
el baño de fusión, lo que mejora la penetración en la
soldadura.
INFLUENCIA DE LA POLARIDAD
iones
electrones
+
-
+
+
-
+
+
-
CC.PI
-
-
-
+
CC.PD
+
VOLTAJE CONSTANTE
 La mayor razón para utilizar este tipo de máquinas es que
autorregulan el largo del arco
 Compensan la distancia entre la punta del electrodo y el metal
base con incrementos y disminuciones automáticas de
corriente, manteniendo un largo de arco constante
 El largo del arco se ajusta con la salida de voltaje de la fuente
de poder
 La corriente es regulada por medio de la velocidad de
alimentación del alambre
FUENTES DE PODER
Corriente Constante
Voltaje
Pequeñas variaciones de
corriente provocan grandes
variaciones en el voltaje.
V
Amperaje
A
FUENTES DE PODER
Voltaje Constante
Voltaje
Variaciones de corriente
provocan muy pequeñas
variaciones en el voltaje.
V
A
Amperaje
PORQUE ES FÁCIL DE OPERAR: REGULACIÓN
AUTOMÁTICA
1
Largo de arco:6.4 mm
Voltaje de arco:24 V
Corriente de arco:250 A
Alimentación de alambre:106 mm/s
2
Fusión instantánea:106 mm/s
Largo de arco:12.7 mm
3
Voltaje de arco:29 V
Corriente de arco:220 A
Alimentación de alambre:106 mm/s
Largo de arco:>12.7 mm Fusión instantánea:93 mm/s
Voltaje de arco:>24 V
Corriente de arco:<250 A
Alimentación de alambre:106 mm/s
Fusión instantánea:106 mm/s
CAMBIO DE PENDIENTE
Voltaje
Curva A
Aún cuando se tengan dos
máquinas de distinta
pendiente, el punto óptimo
de operación seguirá siendo
el mismo.
Curva B
Corriente
IMPORTANTE
• La calidad de los equipos incide más en el proceso
MIG/MAG que en el proceso de Arco Manual.
• La calidad del soldador tiene mayor incidencia en el proceso
de Arco Manual que en el proceso MIG/MAG.
CONCEPTOS BASICOS GMAW
• Gas Metal Arc Welding
Procesos de soldadura al arco con alambre continuo y
protección gaseosa.
• Se hace pasar una corriente de gas a través de un
conducto hasta la zona donde el electrodo (metal de
aporte), establece el arco con el metal base.
• En esta categoría se clasifican dos procesos muy
similares: MIG y MAG.
• El gas de protección puede ser gas INERTE o ACTIVO.
• El tipo de gas hace la diferencia entre MIG o MAG,
respectivamente.
GAS / ACTIVIDAD
GAS
ACTIVIDAD
QUÍMICA
Argón
Inerte
Helio
Inerte
Dióxido de carbono
Oxidante
Hidrógeno
Reductor
Oxígeno
Oxidante
Nitrógeno
Activo-reacio a reaccionar
EFECTOS DEL TIPO DE GAS
ARGÓN
CO2
ARGÓN-HELIO
Argón-CO2
HELIO
CO2
Argón-O2
ESTRECHAMIENTO
• Como un cuello o
estrechamiento se describe el
efecto que permite a la gota
de metal fundido separarse
del electrodo, producto del
electromagnetismo inducido
por la corriente.
TRANSFERENCIAS
Corto circuito
Spray
Globular
Spray pulsado
TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO
• CORTO CIRCUITO: la gota
antes de separarse del
electrodo crece varias veces
el diámetro del mismo.
Sucede a valores bajos de
amperaje.
Transferencia corto circuito
TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUIT0
• Ventajas:
– Materiales delgados
– Trabajos fuera de posición
– Juntas abiertas
– Pobre ajuste de juntas
• Limitaciones:
– Produce salpicadura
– Falta de penetración en
materiales gruesos
– Uso limitado en aluminio
TRANSFERENCIA GLOBULAR
• GLOBULAR: el tamaño de las
gotas disminuye rápidamente a
un tamaño igual o menor que el
del electrodo. Esto sucede a
valores intermedios de
amperaje.
TRANSFERENCIA GLOBULAR
• La transferencia globular normalmente NO se utiliza debido
a la alta cantidad de salpicadura y los problemas potenciales
de penetración incompleta.
TRANSFERENCIA SPRAY
• Rocío o Spray: las gotas
disminuyen bastante de
diámetro y la velocidad de
separación de las gotas desde el
electrodo es alta. Este tipo de
transferencia se registra con
valores altos de corriente.
TRANSFERENCIA SPRAY
TRANSFERENCIA SPRAY
• Ventajas:
– Alta tasa de depósito.
– Buena fusión y penetración.
– Capacidad de utilizar alambres de gran
diámetro.
– Excelente apariencia del cordón.
– Prácticamente no existe salpicadura.
• Limitaciones:
– Para posiciones plana y horizontal.
– Usada sólo en materiales de un espesor
mínimo de 1/8”.
– Se requiere de un buen ajuste de junta,
ya que no tolera las juntas abiertas.
TRANSFERENCIA SPRAY PULSADO
TRANSFERENCIA SPRAY PULSADO
• Ventajas:
– Permite la aplicación en todas
posiciones
– Sin salpicadura
– Toda la gama de espesores
– Versátil y productivo
– Programable
• Limitaciones:
– Alto costo inicial del equipo
– Aceptación del operador y
conocimiento del proceso
– Dificultad para ajustar los
parámetros
– Aplicación limitada en juntas
abiertas y de pobre ajuste.
POLARIDAD
CCEP
CCEN
Mayor penetración
Menor penetración
Plancha más caliente
Plancha menos caliente
Más chisporroteo
Menos chisporroteo
“STICKOUT
• Para transferencia corto circuito debe estar entre ¼” – 3/8”.
DISTANCIA EN LA BOQUILLA
10mm
Incorrecto
20mm
Correcto
30mm
Incorrecto
La distancia entre el metal base y la boquilla, están
dispuestos de acuerdo con la intensidad (voltaje) y flujo de
gas.
DIRECCION DE AVANCE
Empuje
Arrastre
POSICIÓN DE LA PISTOLA
INFLUENCIA DE LA POSICIÓN
MIG/MAG V/S ARCO MANUAL
VENTAJAS MIG/MAG :
• Se puede soldar en toda posición
• Virtualmente no hay escoria que remover
• El entrenamiento es menor que el necesario para arco manual
• No se pierden colillas de electrodos
• Adaptable a sistemas semiautomáticos y automáticos
• Procesos bajo hidrógeno
• Velocidades de soldadura mayores que en arco manual
DESVENTAJAS MIG/MAG :
• Los equipos son más costosos, complejos y menos portátiles
• Debe protegerse en el momento de soldar de corrientes de aire
• Las velocidades de enfriamiento del cordón son mayores que los
procesos con generación de escoria
• Las pistolas son grandes evitando la fácil accesibilidad a lugares
estrechos
• El metal base debe ser limpiado muy bien por que el proceso no
tolera contaminación como en arco manual
PROCESO FCAW
• Alambre tubular con núcleo de fundente.
– El arco se forma entre un electrodo continuo de forma
tubular, que es consumible, y la pieza de trabajo.
ALAMBRE TUBULAR
• Los alambres tubulares están formados por:
– Forro metálico.
– Núcleo:
• Fundente.
• Elementos de aleación.
• Formadores de escoria.
2
SOLIDO
1
TUBULAR
FABRICACIÓN
Polvos del núcleo Fleje metálico
Tolva
Rodillos de
conformado
Forma “U”
Caída de fundente
Rodillos de
cerrado
A trefilado
TIPOS DE CIERRE
ALAMBRES TUBULARES
• El forro tiene la función de contener el fundente del núcleo
y conducir la corriente eléctrica.
• Los elementos que conforman el núcleo tienen las
siguientes funciones:
– Formar una capa de escoria que proteja al depósito
durante la solidificación.
ALAMBRES TUBULARES
– Proporcionar elementos desoxidantes y refinadores para
incrementar las propiedades mecánicas del depósito.
– Proporcionar elementos estabilizadores de arco que
incrementen su suavidad y reduzcan la salpicadura.
– Adicionar elementos de aleación que incrementen la
resistencia del depósito y mejoren otra propiedad
específica.
– Producir la atmósfera de gas que proteja al arco, la
transferencia de metal y la zona de metal líquido (sólo
autoprotegidos).
TIPOS DE ALAMBRES TUBULARES
• Con protección de gas.
– Requieren de un gas de protección que es suministrado
externamente.
• Autoprotegidos.
– En el núcleo se encuentran elementos que al descomponerse
químicamente producen una atmósfera rica en CO2 y CO.
Boquilla ó
Tobera
Punta de contacto
Electrodo
Tubular con
Protección de Gas
(conductora de
corriente)
Gas de protección
Escoria
solidificada
Polvos metálicos,
fundentes y materiales
formadores de escoria
Arco y metal
transferido
Depósito líquido
Depósito
solidificado
Escoria
líquida
Punta de contacto
(conductora de corriente)
Electrodo Tubular Autoprotegido
Polvos metálicos,
materiales formadores de
vapor, desoxidantes y
refinadores
Escoria líquida
Escoria
solidificada
Depósito
solidificado
Gas de protección,
formado de los
materiales del núcleo
Arco y metal
transferido
Depósito
líquido
CARACTERISTICAS PRINCIPALES
• Alta productividad debido a la alimentación continua de
alambre.
• Beneficios metalúrgicos derivados de la presencia de
fundente.
• La formación de escoria soporta y conforma el perfil de los
cordones de soldadura.
APLICACIONES
• Estructuras.
– La aplicación de mayor volumen de consumo del
proceso.
– Trabajo de taller y de erección de edificios.
– Gran cantidad de uniones, tipo filete, de un paso.
APLICACIONES
• Astilleros.
– Gran variedad de materiales
y espesores.
– Facilidad de empleo en fuera
de posición.
APLICACIONES
• Tubería industrial.
– En ocasiones se emplea para depositar el paso de
relleno.
– Más fácil de aplicar que el alambre sólido.
– Mejores propiedades mecánicas.
– Reducción de defectos como porosidades.
APLICACIONES
• Ferrocarriles.
– Se emplea en grandes cordones donde el uso del arco
sumergido es impráctico.
– Se aplica sobre placas oxidadas.
APLICACIONES
• Equipo pesado.
– Grandes espesores de placa.
– Grandes cordones en filetes se pueden aplicar en un solo
paso.
– La facilidad de remoción de escoria reduce el tiempo de
limpieza.
• Mantenimiento y reparación.
APLICACIONES
• Transportación.
– Popular debido a la alta productividad en diversos
espesores.
– Cordones de gran longitud.
– Facilidad de mecanización.
– Menos sensible a un pobre ajuste de la junta.
EQUIPO NECESARIO
• Fuente de poder.
• Alimentador de alambre.
• Fuente de gas de protección y sistema de regulación de
gas.
• Antorcha.
• Pinza de tierra.
• Cables de conexión.
FUENTE DE PODER
• Proporciona la energía eléctrica con las características adecuadas
para establecer y mantener el arco.
FUENTE DE PODER
• Las más populares son las de corriente directa voltaje
constante (CV).
• Se recomienda que la capacidad sea de 300 A mínimo y un
ciclo de trabajo 100%.
• Debe ser capaz de incrementos unitarios de voltaje.
ALIMENTADORES
• Tienen la función de proporcionar una alimentación
continua y uniforme de alambre a una velocidad
previamente seleccionada.
ALIMENTADORES
• Se prefieren los de velocidad constante en conjunto con las
máquinas CV.
• La velocidad de alimentación de alambre determina el
amperaje aplicado al electrodo.
• Es preferido el uso de rodillos (estriados) moleteados.
ANTORCHA
• Tiene la función de conducir la corriente eléctrica, el gas de
protección y el electrodo.
ANTORCHA
• Se recomienda una capacidad mínima de 400 A.
• Existen modelos enfriados por aire y por agua.
• Lo que busca un operador es la fácil manipulación,
comodidad, poco peso y durabilidad.
GAS DE PROTECCIÓN
• Puede ser suministrado a partir de cilindros o tubería
proveniente de un manifold.
– Se emplean reguladores flujómetros para ajustar el
volumen de gas necesario para una adecuada
protección.
– Es importante que el regulador flujómetro tenga la
capacidad suficiente para manejar el gasto requerido.
POLARIDAD
• Determina el sentido de flujo del fluido eléctrico.
– La mayoría de los alambres protegidos por gas emplean
DCEP (Invertida o DC+), produce una mejor
penetración.
– La polaridad directa (DCEN o DC-) se utiliza con algunos
alambres autoprotegidos.
AMPERAJE
• La cantidad de corriente aplicada a un electrodo es
proporcional a la velocidad de alambre seleccionada.
• Determina la tasa de depósito, la penetración, el tamaño y
la forma del cordón.
Amperaje
• Un alto amperaje produce una alta penetración y un cordón
de perfíl de gran convexidad.
• Una insuficiente cantidad de alambre produce una
transferencia globular con excesiva salpicadura y pobre
penetración.
WFS vs. corriente (E71T-1M)
Vel. de Alambre (ipm)
800
0.045”
0.035”
600
400
0.062”
0.052”
200
0
125
175
225
275
Corriente (A)
325
400
Voltaje
• Determina la longitud de arco. Está en función del
amperaje deseado.
• Para un valor de corrriente determinado, produce el
mejor arco.
• Afecta principalmente la altura del refuerzo de soldadura y
el ancho del cordón.
Relación V-A
32
Voltaje (V)
29
100% CO2
26
23
75% Ar - 25% CO2
20
200
225
250
300
Corriente (A)
350
400
Velocidad de avance
• Está controlada por el operador y determina en gran
medida el tamaño del cordón de soldadura.
• Afecta la penetración y la forma del cordón.
• Determina la cantidad de calor suministrado a la pieza de
trabajo:
• Q = A * V / TS
• Q es calor.
• A es Amperaje.
• V es Voltaje.
• TS es velocidad de avance.
“Stickout” eléctrico
•
•
•
•
•
A
B
C
D
E
Boquilla
Punta de contacto
SO visible
Stickout eléctrico
Distancia punta de
contacto-Trabajo
• F Longitud de Arco
“Stickout” eléctrico
• El “stickout” eléctrico determina el calentamiento por
resistencia del electrodo.
• Varía el amperaje de soldadura (CV).
• Afecta el desempeño del electrodo.
• Puede producir discontinuidades.
Clasificación de electrodos (AWS A5.20-95)
E70T-1MJ H8
E Electrodo.
7
Resistencia a la tensión (psi/10, 000).
0
Posición.
T
Tubular.
1 Desempeño y uso.
M ____Mezcla de gas.
J
Resistencia al impacto 20 ft/lb @ - 40 oF.
H8 Nivel de hidrógeno.
Propiedades mecánicas
AWS
Resistencia a
la Tensión
(ksi)
Valores mínimos
Límite de
% Elongación
Cedencia
en 2”
(ksi)
Resistencia al
impacto
o
ft-lbs @ F
E7XT-1
60
22
20 @ 0
E7XT-2
---
---
---
E7XT-3
---
---
---
E7XT-4
60
22
---
E7XT-5
60
22
20 @ -20
E7XT-6
60
22
20 @ -20
E7XT-7
60
22
---
60
22
20 @ -20
E7XT-9
60
22
20 @ -20
E7XT-10
---
---
---
E7XT-11
60
22
---
E7XT-12
60
22
20 @ -20
E7XT-G
60
22
---
E7XT-GS
---
---
---
E7XT-8
72
Desempeño y uso
AWS
Corriente de
soldadura
Gas de
protección
Número
de pasos
E7XT-1
E7XT-2
E7XT-3
E7XT-4
E7XT-5
E7XT-6
E7XT-7
E7XT-8
E7XT-9
E7XT-10
E7XT-11
E7XT-12
E7XT-G
E7XT-GS
DCEP
DCEP
DCEP
DCEP
DCEP
DCEP
DCEN
DCEN
DCEP
DCEN
DCEN
DCEP
a
a
CO2
CO2
----CO2
------CO2
----CO2
a
a
Múltiples
1
1
Múltiples
Múltiples
Múltiples
Múltiples
Múltiples
Múltiples
1
Múltiples
Múltiples
Múltiples
1
a.
Información proporcionada por el fabricante
Posiciones y nivel de hidrógeno
• Posiciones.
• 0 Plano y horizontal.
• 1 Todas posiciones.
• Nivel de hidrógeno.
• H4 menos de 4 ml/100 gr.
• H8 menos de 8 ml/100 gr.