¿Qué es la soldadura TIG?
La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG), también conocida como soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), utiliza un electrodo de tungsteno no consumible y un gas protector inerte. - La soldadura TIG permite unir objetos sin el uso de material de aporte, lo que da como resultado soldaduras más limpias y sin salpicaduras.
En el proceso de soldadura TIG, el arco se forma entre un electrodo puntiagudo de tungsteno y la pieza de trabajo en una atmósfera inerte de argón o helio. El pequeño arco intenso proporcionado por el electrodo puntiagudo es ideal para soldaduras de alta calidad y precisión. Debido a que el electrodo no se consume durante la soldadura, el soldador TIG no tiene que equilibrar la entrada de calor del arco a medida que el metal se deposita desde el electrodo de fusión. Cuando se requiere metal de aportación, se debe agregar por separado al baño de soldadura.
Fuente de energía
La soldadura TIG debe realizarse con una fuente de alimentación de corriente constante y caída, ya sea CC o CA. Una fuente de alimentación de corriente constante es esencial para evitar que se generen corrientes excesivamente altas cuando el electrodo se cortocircuita sobre la superficie de la pieza de trabajo. Esto podría ocurrir deliberadamente durante el inicio del arco o inadvertidamente durante la soldadura. Si, como en la soldadura MIG, se utiliza una fuente de energía característica plana, cualquier contacto con la superficie de la pieza de trabajo dañaría la punta del electrodo o fusionaría el electrodo con la superficie de la pieza de trabajo. En CC, debido a que el calor del arco se distribuye aproximadamente un tercio en el cátodo (negativo) y dos tercios en el ánodo (positivo), el electrodo siempre tiene polaridad negativa para evitar el sobrecalentamiento y la fusión. Sin embargo, la conexión de fuente de alimentación alternativa de polaridad positiva del electrodo de CC tiene la ventaja de que cuando el cátodo está sobre la pieza de trabajo, la superficie se limpia de contaminación de óxido. Por esta razón, la CA se utiliza para soldar materiales con una película de óxido superficial tenaz, como el aluminio.
Inicio del arco
El arco de soldadura se puede iniciar rayando la superficie, formando un cortocircuito. Sólo cuando se rompa el cortocircuito fluirá la corriente principal de soldadura. Sin embargo, existe el riesgo de que el electrodo se adhiera a la superficie y provoque una inclusión de tungsteno en la soldadura. Este riesgo se puede minimizar utilizando la técnica del "arco de elevación", en la que el cortocircuito se forma a un nivel de corriente muy bajo. La forma más común de iniciar el arco TIG es utilizar HF (Alta Frecuencia). HF consiste en chispas de alto voltaje de varios miles de voltios que duran unos pocos microsegundos. Las chispas de alta frecuencia provocarán que la separación entre el electrodo y la pieza de trabajo se rompa o se ionice. Una vez que se forma una nube de electrones/iones, la corriente puede fluir desde la fuente de energía.
Nota: Como el HF genera emisiones electromagnéticas (EM) anormalmente altas, los soldadores deben tener en cuenta que su uso puede causar interferencias, especialmente en equipos electrónicos. Como las emisiones EM pueden transmitirse por el aire, como ondas de radio, o transmitirse a través de cables eléctricos, se debe tener cuidado para evitar interferencias con los sistemas de control y los instrumentos cercanos a la soldadura.
HF también es importante para estabilizar el arco de CA; En CA, la polaridad del electrodo se invierte a una frecuencia de aproximadamente 50 veces por segundo, lo que hace que el arco se extinga con cada cambio de polaridad. Para garantizar que el arco se vuelva a encender en cada inversión de polaridad, se generan chispas de alta frecuencia a través de la separación entre el electrodo y la pieza de trabajo para que coincidan con el comienzo de cada medio ciclo.
Electrodos
Los electrodos para soldadura CC normalmente son de tungsteno puro con entre 1 y 4% de torio para mejorar la ignición del arco. Los aditivos alternativos son el óxido de lantano y el óxido de cerio, que se dice que brindan un rendimiento superior (arranque de arco y menor consumo de electrodos). Es importante seleccionar el diámetro del electrodo y el ángulo de punta correctos para el nivel de corriente de soldadura. Como regla general, cuanto menor es la corriente, menor es el diámetro del electrodo y el ángulo de la punta. En la soldadura de CA, como el electrodo funcionará a una temperatura mucho más alta, se utiliza tungsteno con adición de circonio para reducir la erosión del electrodo. Cabe señalar que debido a la gran cantidad de calor generada en el electrodo, es difícil mantener una punta puntiaguda y el extremo del electrodo adopta un perfil esférico o de "bola".
Gas protector
El gas de protección se selecciona según el material a soldar. Las siguientes pautas pueden ayudar:
Argón + 2 a 5 % H2 - La adición de hidrógeno al argón hará que el gas se vuelva ligeramente, lo que ayudará a producir soldaduras de apariencia más limpia sin oxidación de la superficie. Como el arco es más caliente y más estrecho, permite velocidades de soldadura más altas. Las desventajas incluyen el riesgo de agrietamiento por hidrógeno en aceros al carbono y la porosidad del metal de soldadura en aleaciones de aluminio.
Helio y mezclas de helio/argón: agregar helio al argón aumentará la temperatura del arco. Esto promueve velocidades de soldadura más altas y una penetración de soldadura más profunda. Las desventajas de utilizar helio o una mezcla de helio/argón son el alto coste del gas y la dificultad para iniciar el arco.
Aplicaciones
La soldadura TIG se aplica en todos los sectores industriales pero está especialmente indicada para soldaduras de alta calidad. En la soldadura manual, el arco relativamente pequeño es ideal para material en láminas delgadas o para penetración controlada (en la raíz de soldaduras de tuberías). Debido a que la tasa de deposición puede ser bastante baja (usando una varilla de relleno separada), puede ser preferible MMA o MIG para materiales más gruesos y para pasos de relleno en soldaduras de tuberías de paredes gruesas.
La soldadura TIG también se aplica ampliamente en sistemas mecanizados ya sea de forma autógena o con alambre de aporte. Sin embargo, hay varios sistemas disponibles para la soldadura orbital de tuberías, utilizados en la fabricación de plantas químicas o calderas. Los sistemas no requieren ninguna habilidad de manipulación, pero el operador debe estar bien capacitado. Debido a que el soldador tiene menos control sobre el comportamiento del arco y del baño de soldadura, se debe prestar especial atención a la preparación de los bordes (mecanizada en lugar de preparada a mano), el ajuste de las juntas y el control de los parámetros de soldadura.
