Electrodos para procesos de Soldadura TIG y MIG.

 

Los Tungstenos, la pieza más importante en la soldadura TIG

GTAW como lo denomina oficialmente la American Welding Society o TIG es un proceso de soldadura en donde se produce la unión de los metales por medio del arco eléctrico establecido entre un electrodo de  TUNGSTENO no consumible y el material base, ambos protegidos en la zona de unión, por una atmósfera de gas inerte.

La pieza más importante

Sin lugar a dudas los electrodos de Tungsteno son la pieza más importante en la aplicación de la soldadura TIG. Desde su desarrollo en 1941, se ha buscado mejorar el desempeño y rendimiento a través de la adición de elementos de alto punto de fusión y cualidades físico-químicas que le permitan soportar las condiciones de trabajo típicas de este proceso.

En  la norma AWS A 5.12  se clasifican los electrodos de acuerdo a los elementos que se agregan al Tungsteno para adquirir  propiedades específicas, resumidos en la tabla siguiente:

Como probablemente ya lo han experimentado, el arco eléctrico determinará los resultados de la soldadura en aplicación TIG. En ocasiones podemos creer que estamos teniendo un proceso perfecto o ideal y no entendemos qué pudo salir mal. Les tengo noticias, un arco eléctrico inestable podría ser la razón de este problema. Y... ¿por qué tenemos un arco inestable? Muy probablemente el afilado de nuestro electrodo de Tungsteno es el motivo:

Causas	Problema	Solución
Afilado no adecuado del Tungsteno Polaridad no adecuada Amperaje muy bajo Longitud el arco inadecuada	Arco eléctrico inestable	Afilar el Tungsteno con el ángulo adecuado, usando afilador de tungstenos. Utilice de preferencia  CCPD (-) Ajuste parámetros  (A) Para arco muy alto corrija longitud entre 2-4 mm  de distancia Revise que el gas sea el adecuado

Y entonces se preguntarán... ¿Cómo es un afilado adecuado?  Vamos con ese tema

El secreto: el afilado

Básicamente el afilado influye en la penetración, en la estabilidad de arco y sobre todo en la calidad de la soldadura, además de su respectiva durabilidad.

Un correcto afilado es aquel que da al Tungsteno una forma promedio, evitando que quede demasiado puntiagudo pero tampoco romo. Considerando nuestro afilador, es importante saber que al momento de usarlo debemos hacerlo paralelamente a la rueda del mismo:

Correcto	Incorrecto
Afilado PARALELO a la rueda	Afilado tangente a la rueda
Arco estable: de mayor duración	Arco errático: menor duración

Veamos más claramente cómo influye el afilado de los Tungstenos:

Mal afilado	Bien afilado	Muy puntiagudo
Arco errático Baño muy ancho Poca penetración	Arco muy estable Calor puntual Buena penetración	Peligro de inclusiones de Tungsteno en el baño de fusión

Conociendo la importancia y la influencia que tiene el afilado de los Tungstenos en el proceso TIG, seguramente se están preguntando ¿Cómo logramos el afilado ideal? En este importante punto, debemos platicar sobre salud. El afilado conlleva el desprendimiento de partículas dañinas para el ser humano y de ahí la importancia de saber dónde y cómo realizarlo.

Durante el proceso de afilado se producen una cantidad variable de partículas capaces de penetrar por pequeñas heridas y sobre todo por vía respiratoria a los pulmones y al sistema digestivo donde se desintegran y acumulan.

La mayoría de los estudios que se han hecho, coinciden en afirmar que durante el afilado de los electrodos la cantidad y concentración en el aire de partículas es muy elevada, que excede incluso a las que están establecidas para designar un área como zona controlada, (utilizando esmeriles de banco o portátiles) definida por las regulaciones en algunos países.

El mayor riesgo es la inhalación del polvo, producto del afilado, razón por lo cual es importante  utilizar un sistema de afilado con “proceso cerrado”.

Afiladores de Tungsteno ideales para que esta tarea clave sea sencilla, exacta y por supuesto con el respectivo cuidado de la salud. Contando con dos tipos de afiladores, para proceso seco y húmedo, procedo a explicarles las características y beneficios de cada uno.

Afilado en Seco

Se trata de un equipo portátil, de fácil operación y que ayuda en la repetitividad del afilado. Al ser mediante "proceso cerrado" no implica exposición del operador a los polvos del afilado.

Afilado Húmedo

Afiladores de tungsteno con “proceso  cerrado” en el que no hay exposición del operador a los polvos del afilado. Brinda un afilado de 15 hasta 180º. Cuenta con mayor durabilidad de la rueda de afilado y causa menor daño por “calentamiento” al electrodo de tungsteno. Fácil eliminación de polvos y líquido de afilado. Al igual que el afilador en seco es de fácil operación y repetitividad de afilado.

Tipos de alambres utilizados con soldadura MIG

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Los electrodos empleados en la soldadura MIG son alambres (o hilos) de dos tipos:

1. Alambres sólidos (o macizos)
2. Alambres tubulares

Aunque los sólidos son los más usados, en parte debido a su menor costo, la decisión por uno u otro tipo estará sujeta, fundamentalmente, al metal base y al espesor. Los alambres sólidos son indicados para aceros al bajo carbono, no dejan escoria sobre el cordón y el enfriamiento es rápido, por lo que su principal aplicación son los materiales de poco espesor. Los alambres tubulares se comportan de modo similar a los electrodos revestidos. Constan de una carcasa metálica y un interior hueco relleno de un polvo fundente granular (flux), polvo metálico o mezcla de ambos, que aporta elementos de aleación al cordón de soldadura. Dejan escoria sobre el cordón y por ello el enfriamiento es lento, lo cual es una ventaja cuando se trabaja con materiales de gran espesor.

Ambos tipos se comercializan generalmente en diámetros de 0,8 / 1,0 / 1,2 y 1,6 mm y se adquieren en bobinas de tamaños variables. Es también común que el alambre presente un recubrimiento de cobre, no sólo para protegerlo de la oxidación, sino también para facilitar el contacto eléctrico con la boquilla y reducir el rozamiento.

Dentro de cada tipo de alambre existe una variedad de clasificaciones, según su composición, el gas protector utilizado y la aplicación. Veamos esta información en detalle.

1) Alambres sólidos o macizos (soldadura GMAW)

En general, la composición de los alambres sólidos es muy similar a la del metal padre a soldar, a la que se agregan cantidades variables de desoxidantes, en función de la aplicación y el gas protector.

El desoxidante más común es el silicio, al que se le agregan pequeños porcentajes de diversos metales para mejorar las propiedades mecánicas o la resistencia a la corrosión. Los alambres que presentan los niveles más elevados de desoxidantes son, por lo general, más adecuados para soldar con CO2 porque evitan la formación de poros.

a) Alambres para acero al carbono

La mayoría de los alambres para acero al carbono están catalogados bajo una designación de la American Welding Society (AWS) del tipo E R 70 S – x (sistema imperial), donde:

E: electrodo

R: varilla de aporte

70: resistencia mínima a la tracción expresada en miles de libras/pulgada cuadrada (psi)

S: sólido

x: dígito que representa la composición química del electrodo, puede valer «2», «3», «4», «6» o «7» y corresponde a cantidades variables de carbono, manganeso y silicio, además de cantidades fijas de fósforo, azufre, níquel, cromo, molibdeno, cobre y otros.

Las propiedades de cada alambre, de acuerdo a este último dígito son las siguientes:

Alambre ER70S-2: hace una buena soldadura con el gas C-25 (75% argón + 25% CO2), incluso en acero oxidado. De toda la serie, es el único que contiene titanio, zirconio y aluminio, además de todos los elementos mencionados más arriba. Su principal inconveniente es que carece de fluidez, el charco (o poza, o baño de metal fundido) no tiende a desplazarse lateralmente y puede no pegar correctamente en materiales pesados.

Alambre ER70S-3: es uno de los alambres MIG más comunes y menos costosos, con más desoxidantes y un charco más fluido que forma un cordón más amplio. Se ha utilizado con éxito durante años en automóviles, maquinaria agrícola y electrodomésticos.

Alambre ER70S-4: es un alambre de precio medio, adecuado para casi todas las soldaduras de acero. Ofrece una buena fluidez y mejores características de arco que el E70S-3, pero tiene más salpicaduras y se utiliza en acero estructural, embarcaciones, tuberías y recipientes de calderas.

Alambres ER70S-6 y ER70S-7: son los alambres de mejor rendimiento y mayor costo, y los que tienen los mayores niveles de silicio y manganeso como desoxidantes. Son adecuados para la soldadura de casi todos los aceros, desde acero al carbono fino hasta placas de 1/2 pulgada (con el diámetro apropiado de alambre), funciona con las mezclas de gases más usadas y el charco posee una buena fluidez. Sus aplicaciones incluyen la fabricación de carrocerías, muebles, extinguidores, recipientes a presión y soldadura de cañerías, entre otras.

Para soldar acero inoxidable pueden utilizarse los alambres mencionados. Sin embargo, para una mejor resistencia a la corrosión deben emplearse alambres de acero inoxidable. Hay varias aleaciones de acero inoxidable. Una de las variedades más comunes es el tipo 304, pero el más adecuado es el ER308, con variaciones de contenido creciente de silicona en los tipos ER308L y ER308LS. Las aplicaciones de estos alambres incluyen: equipos de proceso y almacenamiento de productos alimenticios y químicos, tanques de productos químicos corrosivos, bombas, intercambiadores de calor y otros.

b) Alambres para metales no ferrosos

Los metales no ferrosos requieren de alambres distintos. Para la soldadura de aluminio, por ejemplo, se necesita un alambre de aluminio. Existen muchos alambres de aleación de aluminio y mezclas de diversos metales, entre ellos:

Alambres ER-1100 y ER-4043: se usan principalmente con argón y helio, además de otras mezclas gaseosas comerciales  y son ideales para soldar planchas y piezas fundidas de gran espesor. Las principales industrias que utilizan este tipo de alambre son las de alimentos, lácteas y de refrigeración.

Alambre ER-5356: con un 5% de magnesio, este alambre funciona en la mayoría de las situaciones. Su elevada resistencia a la tracción lo hace apto para la fabricación y reparación de tanques de combustible tipo rodante.

 2) Alambres tubulares (soldadura FCAW)

Los materiales en los que se emplean alambres para soldadura MIG tubular son, comúnmente, aceros al carbono, aceros de baja aleación, aceros inoxidables y fundición.

Los alambres tubulares para acero al carbono también se clasifican en una serie de números y letras, según las propiedades mecánicas del depósito de soldadura. Un ejemplo típico de clasificación basado en el sistema imperial es E 7 1 T – 1 C/M, donde:

E: electrodo

7: resistencia mínima a la tracción del metal depositado, multiplicada por 10.000 psi

1: posición de soldadura; puede ser «0» o «1». El «0» indica posición plana y horizontal; el «1» indica toda posición.

T: tubular

1: indica el uso adecuado del electrodo, en cuanto a polaridad y características  generales  de  operación.  Puede valer de «1» a «14» o las letras «G» o «GS». La letra «G» indica que la polaridad  y las características  generales de operación no se especifican. La letra «S» a continuación de la «G» indica que el electrodo es sólo adecuado para una pasada.

C/M: indican el gas de protección requerido. La letra «C» indica 100% CO2 y la letra «M» indica mezcla de argón y CO2. Si no hay ninguna letra, significa que el alambre tubular está auto-protegido.

Las ventajas de los alambres para soldadura MIG tubular son sus bajos niveles de pérdida por salpicaduras, fácil remoción de la escoria y alta resistencia al impacto, las temperaturas extremas y el agrietamiento.  Las principales aplicaciones de estos alambres se encuentran en la maquinaria pesada e industrial, equipos para la minería y construcciones navales.