Gas Tungsten Arc Welding

¿Qué es GTAW?

 G.T.A.W. = Gas Tungsten Arc Welding  “TIG” = Tungsten Inert Gas  Requiere una Fuente de Poder de Corriente

Constante  Usa un electrodo consumible Tungsteno  Require de Inerte

de

no-

un Gas

¿Qué es GTAW?

Continuación

 G.T.A.W. = Gas Tungsten Arc Welding

 Se puede o no usar material de aporte  Se usa AC para Aluminio y Magnesio  La corriente DC- se usa para el resto de los

Materiales  Casi nunca se DC+

usa

Es un proceso de soldadura por arco eléctrico que usa un electrodo de tungsteno para crear un arco eléctrico entre el electrodo (no-consumible) y el material base. El proceso es usado con un gas de protección suministrado desde un contenedor y sin presión.

la aplicación de

Ventajas del Proceso GTAW

Alta calidad de soldadura Toda posición de soldadura Se pueden soldar casi todos los metales Es excelente para espesores finos No es necesario el material de aporte en algunos casos  No hay escoria  No hay salpicadura  Alta eficiencia     

Limitaciones en GTAW  Disminuye la portabilidad (cilindros

de gases)

 No se recomienda para aire libre por

las brisas

 El material base debe estar muy

limpio

 Bajas tasas de deposito  Se necesita destreza por parte del

operador

 Es un proceso muy lento

Seguridad en GTAW  Require protección visual y auditiva  Es necesario usar careta con vidrio oscuro

adecuado  Se debe usar guantes y ropa adecuada

AWS/ANSI Grados de oscuridad LENS SHADES SELECTION FOR GAS TUNGSTEN ARC WELDING Operation

Electrode Size 1/32 in. (mm) Increments

Arc Current (A)

Minimum Protective Shade

Suggested * Shade No. (Comfort)

Gas Tungsten Arc Welding

Not Specificed

Less than 50

8

10

By

50-150

8

12

ANSI/AWS

150-500

10

14

* As a rule of thumb, start with a shade that is too dark to see the weld zone. Then go to a lighter shade which gives sufficient view of the weld zone without going below the minimum. Data from ANSI/ASC Z49.1-88

Principios del Proceso GTAW Boquilla Cerámica

Electrodo de Tungsteno

Arco

Flujo del Gas de Protección Cordón de Soldadura

Material de Aporte

Metal base

Polaridad del Electrodo Polaridad DC 70% del calor sobre la pieza  30% del calor en el

electrodo

 Penetración angosta y

profunda

 Excelente capacidad del

electrodo (un electrodo de 1/8” trabajará a 400 Amps)

Iones

Electrones

Polaridad del Electrodo Polaridad DC+  30% del calor sobre la pieza  70% del calor en el Electrodo  Penetración somera  Limpieza de óxidos  Baja capacidad del electrodo

(un electrodo de 1/8” trabajará a no más de 120 Amps)

Iones

Electrones

Polaridad del Electrodo Corriente AC  50% del calor sobre la pieza  50% del calor en el Electrodo  Penetración media  Limpieza de óxidos cada

mitad del ciclo

 Buena capacidad del

Electrodo (un electrodo de 1/8” trabajará a 225 Amps)

Iones

Electrones

Tecnología de la onda AC  60 Hz

+

 La mitad positiva del ciclo

Punto cero de inversión de polaridad

tiene una acción limpiadora

Limpieza

Cleaning

 la mitad negativa del ciclo

Penetration

produce la penetración

Penetración

 Cuando la onda pasa por

cero, el arco se apaga y se re-enciende

_

Tecnología de Onda Cuadrada  La onda normal de AC cambia de polaridad 120 veces/Seg.

Esto produce un re-encendido cada mitad de onda. Esto puede causar defectos en la soldadura.

 La Tecnología de Onda Cuadrada evitará éstos defectos .  La Onda Cuadrada cambia de polaridad

instantáneamente y el tiempo en el punto cero es “cero”.

 Con La Onda Cuadrada podemos controlar el tiempo de

cada mitad de ciclo para obtener las ventajas de cada mitad de ciclo.

 La tecnología de Onda Cuadrada reduce el sobre

calentamiento del tungsteno y, por tanto, alargará la vida del electrodo.

Tecnología de La Onda Cuadrada  Una variedad de ondas

asimétricas AC son posibles de obtener con el control de balance de onda AC (Square Wave AC Wave Balance)

 Las opciones son:  Onda balanceada  Mayor limpieza  Mayor penetración

Balanceada

Mayor Limpieza Mayor Penetración

Alta Frecuencia  Definición: una elevada frecuencia sobre impuesta sobre

la corriente de soldadura.

 Ello permite al arco comenzar sin tocar con el electrodo

al material base y permite re-encenderlo durante la soldadura con AC.

 Al comienzo sólamente (High Frequency Start Only):

cuando se solda con DC

 Alta Frecuencia Contínua (High Frequency On

Continuously): cuando se usa AC

 Apagada (High Frequency Off): para soldar por

electrodo manual (SMAW) oTIG por toque

Protección contra la Alta Frecuencia  La Alta Frecuencia es una frecuencia de radio que

viaja por la ruta de menos resistencia hacia tierra. Esto puede causar interferencia o problemas con equipos electrónicos cercanos.

 La interferencia puede provenir de:  La misma fuente de poder  Los cables de soldadura  Puede ser retroalimentada a las líneas eléctricas

Interferencia de la Alta Frecuencia Maneras de disminuir la interferencia de la Alta Frecuencia  Aterrizar cada equipo TIG  Desconectar los cables para soldadura por SMAW  Mantener los cables de soldadura lo más cortos posibles  Se recomienda el uso de cable de goma natural (Magnum

Stable-Arc®) en vez de cables de goma sintética

 Mantener en buenas condiciones la antorcha y los cables  Apretar todas las conexiones

Componentes de un Equipo GTAW  Fuente de Poder de Corriente

Constante (CC)  Antorcha y Cables  Electrodo No-Consumible  Material de Aporte Opcional  Cilindro, Mangueras y Flujómetro

de Gas

Fuentes de Poder para GTAW

Square Ware TIG 175

Square Ware TIG 275

Square Ware TIG 355 Todos de Onda Cuadrada

• Invertec V200-T

Shoulder Strap Correa

• Invertec V300-PRO

DC GTAW Starter

Salida Fuente de Poder - Corriente Constante  Un circuito de soldadura consta de Fuente de Poder, Cables, Pinza de Tierra y de Electrodo  El Voltaje es Proporcional a la Altura del Arco  La Corriente permanecerá Constante aún cuando hayan cambios de voltaje debido a cambios en la Altura del Arco Fuente de Poder de Corriente Constante

Punto de Operación

Corriente

Accesorios para GTAW • DC GTAW Starter

Control para limitar la Corriente al Control Remoto

Control de tiempo de Post-flujo

Receptáculo tipo Anfenol

Control de retardo de apagado

Conector tipoTwistMate

Conectores de rosca para la Antorcha

Accesorios para GTAW Interruptor de Encendido

Control de Corriente Interruptor para Remoto o Local

Selector de Alta frecuencia

Control de Tiempo de Post-flujo

Control de Comienzo (Start control) Control de corriente de comienzo

Fija el Amperaje al cual el arco comenzará

Control de Tiempo de Corriente de Comienzo

Fija el tiempo que durará el amperaje de comienzo antes de cambiar al de soldadura

Hot Start: (Comienzo caliente) Corriente de comienzo más alta que la de soldadura Cold Start: (Comienzo frío) Corriente de comienzo más baja que la de soldadura Ventajas: Mejor comienzo y calidad de soldadura.

Pulsado Pulsos Por Seg.

Corriente de fondo (% de corriente de pico)

Pulsado puede usarse en: • Por la Máquina o en Control Remoto • En DC o AC

% del tiempo (% de tiempo en el ciclo en corriente de pico)

Ventajas: •Penetración Controlada •Calor aportado Controlado

Control de Cráter Control de corriente de cráter

Fija el amperaje de relleno de cráter

Control de tiempo de cráter

Fija el tiempo de duración de relleno de cráter

Sólo puede ser usado cuando el control de salida está en máquina y no en remoto Ventajas: • Formación del cráter controlada • Mejor calidad de soldadura

125, 175, and 200 Amp Air-Cooled Torches (Antorchas enfriadas aire)

250 and 350 Amp Water-Cooled Torches (Antorchas enfriadas por agua)

Antorchas GTAW - Continuación • Antorchas Magnum PTA enfriadas por aire

PTA -17 PTA - 9 PTA -26

Antorchas GTAW - Continuación • Antorchas Magnum PTW enfriadas por agua

PTW - 20

PTW -18

Clasificación AWS de los electrodos de tungsteno Electrodo

EWX

Tungsteno (Wolframio) Aleante en el electrodo de Tungsteno

Electrodo de Tungsteno De 2 a 2 y 1/2 veces el diámetro del electrodo

Marcas del esmerilado

Identificación por color

Electrodos comunes para GTAW Tipo

AWS

Color

Polaridad

Puro 1% Torio 2% Torio Zirconiado Ceriado Lantanado Lantanado Lantanado Tierras Raras

EWP EWTh-1 EWTh-2 EWZr EWCe-2 EWLa-1 EWLa-1.5 EWLa-2 EWG

Verde Amarillo Rojo Marrón Naranja Negro Dorado Azul Gris

AC DCDCAC AC & DCAC & DCAC & DCAC & DCAC & DC-

Características de algunos Tungstenos Tungsteno Característica Puro

Bajo costo, AC

1% Toriado

Bajo costo, DC-

2% Toriado

Soporta mayores corrientes que el de 1%

Zirconiado

Soporta mayores corrientes que el Puro

Ceriado

Multifuncional

Lantanado

Multifuncional

Máximos amperajes para diferentes electrodos Rangos de Corriente recomendados para Electrodos GTAW Corriente CURRENT -- AMPERES Amperios Electrodo Diámetro (pulgadas)

A.C.H.F Corriente Alterna con Alta Frecuencia

D.C.E.N.

D.C.E.P.

Corrient Contínua, Electrodo

Corriente Contínua,Electrodo

Negativo (Polaridad Directa)

Positivo (Polaridad Inversa)

Toriado*** o Tungsteno Puro*

Zirconio**

Toriado***

Toriado*** o Zirconio**

0.02

---

---

5-35

---

0.04

10-40

15-60

30-100

---

1/16

30-70

60-100

70-150

10-20

3/32

70-100

100-160

150-225

15-30

1/8

100-150

140-220

200-275

25-40

5/32

150-225

200-275

250-350

40-55

3/16

200-300

250-400

300-500

55-90

1/4

275-400

300-500

400-650

80-125

* Tungsteno Puro - Verde ** Zirconio - Marrón *** Tungsteno Toriado - 1% Amarillo, 2% Rojo

Preparación del Tungsteno  Para soldadura con DC -,

Angulo de la punta del electrodo

esmerilar la punta del electrodo en forma de punta de lápiz

 El ángulo cónico = 2-3 veces el

diámetro del electrodo

 No afilar la punta (cono

truncado)

 Esmerilar longitudinalmente al

electrodo

Diámetro de la punta

Diámetro del Electrodo

Preparación del tungsteno - Continuación  La forma de la punta del

electrodo en soldadura TIG en debe ser redondeada en DC+ para que de la forma de “bolita”

Radio de la punta

 Esta bolita no debe ser más

grande que el diámetro del electrodo tungsteno

Diámetro del electrodo

Partes de la Antorcha para GTAW Porta-electrodos

Collets

Difusores de gas

Boquillas cerámicas

Collet Bodies

Tungsten Electrodes Electrodos de Tungsteno

Nozzles

Backcap Tapón Corto

Enfriadores (Coolers) para GTAW

Interruptor de comienzo de Arco (Arc Start Switch)

Arc Start Switch desactivado

Arc Start Switch Activado

Controles Remotos para graduar Amperaje

Foot Amptrol Control Remoto de Pedal

Hand Amptrol Control Remoto Manual

Cables para GTAW Cubierta de Goma

Refuerzo

Hilos de Cobre Finos

Cubierta de Goma

Medida de cables recomendada de acuerdo al amperaje Max. amperaje Ciclo de trabajo Medida de cables recomendada de acuerdo al amperaje del equipo (%) Hasta 50 pies De 50 a 100 pies De 100 a 150 pies De 150 a 200 pies De 200 a 250 pies 100 20 #8 #4 #3 #2 #1 180 20 #5 #4 #3 #2 #1 180 30 #4 #4 #3 #2 #1 200 50 #3 #3 #2 #1 #1/0 200 60 #2 #2 #2 #1 #1/0 225 20 #4 #3 #2 #1 #1/0 250 30 #3 #3 #2 #1 #1/0 300 60 #1/0 #1/0 #1/0 #2/0 #3/0 400 60 #2/0 #2/0 #2/0 #3/0 #4/0 500 60 #2/0 #2/0 #3/0 #3/0 #4/0

Equipos de Harris Calorific  Reguladores, Flujómetros y Mangueras Flujómetro

Regulador Manguera de Gas

Conexiones Típicas para GTAW  Conexiones de Cables y Mangueras con tuercas

Conexiones Tradicionales

Terminales

Conexiones Rápidas

Tipo Twist-Mate

Partes Típicas del equipo de Gas Medidor de carga del cilindro Llave

Válvula del cilindro Cilindro de Gas

Medidor de flujo

Válvula de control de flujo Manguera del gas

 Square Wave TIG 275 Medidor de Flujo Cilindro de Gas

Control de Pedal Pinza de Tierra

Cable de Tierra

Enfriador de agua (Cooler) Antorcha GTAW Cable de la Antorcha

• Square Wave TIG 275

Plano de instrucciones

Varios Voltajes de Alimentación

Esquema de conexión típica enfriado por aire Cilindro de gas

Varilla de aporte

Fuente de Poder AC o DC

Entrada de gas Antorcha Salida de Gas

Trabajo

Control Remoto de Pedal

Corriente Cable de Tierra

Esquema de conexión típica enfriado por agua Cilindro de Gas

Varilla de Aporte

Fuente de Poder AC o DC

Entrada de gas Antorcha Salida de Gas

Trabajo

Control Remoto de Pedal

Corriente Cable de Tierra

Clasificación AWS para material de aporte*

ER70S-X

Electrodo Varilla desnuda 70,000 Lb/pul2. mín. Resistencia a la Tracción Sólido Cantidad de elementos tales como: Silicio, Manganeso y/o Aluminio, Zirconio y Titanio X=2,3,4,6 or 7 *La clasificación por AWS es la misma para los alambres de GMAW debido a que tienen la misma composición química.

 Acero al Carbono  Acero inoxidable  Aluminio  Bronce al Silicio

Acero al Carbono para TIG  ER70S-2

 Varilla desoxidada triple (Si, Mn,Al, Zr, Ti)  Produce soldaduras de calidad radiográfica sobre la mayoría de

superficies  Permite la soldadura sobre algo de óxidos, cascarilla y suciedad  El “charco” de soldadura es menos líquido para poder soldar mejor fuera de posición

 ER70S-3

 Varilla de alta calidad con contenidos medios de Mn y Si  Para fabricación general en aceros limpios

 ER70S-6  Varilla de alta calidad con contenidos mayores de Mn y Si

 Mejora las propiedadesmecánicas y apariencia del cordón  Aumenta la dureza

Acero inoxidable para TIG  ER308/308L

 Para la unión de aceros austeníticos comunes  Referidos como aceros de grados “18-8”  Aleaciones: ASTM 303, 304 o A743

 ER309/309L

 Para la unión de aceros austeníticos inoxidables de alta aleación  Iguala la resistencia a la corrosión de los aceros “18-8”  Aleaciones típicas: ASTM A240, 309S o A774

 ER316/316L

 Para alta resistencia a la agrietadura y revestimientos  Material de soldadura no diluido puede ser usado en aceros “18-8”  Aceros típicos: ASTM A240, 316L o A773

Aluminio para TIG  ER4043  Aluminum Aleado con Silicio  Diseñado para soldar aleaciones de aluminio tratables

térmicamente de las series “6000”  No es recomendado para soldar aleaciones de Aluminio-Magnesio  No se puede anodizar el depósito

 ER5356  Aluminio Aleado con Magnesio  Es el material de aporte aleado más común  Buena resistencia a la tracción y compatible con la mayoría de las

aleaciones  No es recomendado para aplicaciones donde la temperatura de servicio excede los 150oF  Es anodizable

Bronce al Silicio  ERCuSi-A  Es una aleación de Cobre/Silicio para soldar:   

Cobre, Latón y Bronce

Materiales a soldar por GTAW Aplicaciones GTAW en diferentes Metales Base TIPO DE METAL

Aluminio

ESPESOR Todos Gruesos Finos

TIPO DE CORRIENTE

ELECTRODO

GAS DE PROTECCION

AC DCEN DCEP

Puro, Zirconio Toriado Toriado, Zirconio

Argón, Argón-Helio Argón, Argón-Helio Argón

Cobre y sus Aleaciones

Todos Finos

DCEN AC

Toriado Puro, Zirconio

Argón, Argón-Helio Argón

Aleaciones de Magnesio

Todos Finos

AC DCEP

Puro, Zirconio Zirconio, Toriado

Argón Argón

Nickel y sus aleaciones

Todos

DCEN

Toriado

Argón

Aceros al Carbono y de baja aleación

Todos

DCEN

Toriado

Argón, Argón-Helio

DCEN

Toriado

Argón, Argón-Helio

DCEN

Toriado

Argón

Todos Aceros Inoxidablesl

Titanio

Todos

Gases usados en GTAW  Argón  Helio  Mezclas de Argón/Helio  Mezclas de Argón/Hidrógeno  Mezclas de Argón/Nitrógeno

Gases usados en GTAW Los gases inertes Argón y Helio son los más populares, pero cualquier gas inerte puede ser usado

Ventajas del Argón:  Produce un arco suave y estable  Tiene una acción limpiadora en AC  Es el gas más abundante y de bajo costo  Se pueden usar bajos flujos  Mejor resistencia a las ráfagas de aire

Gases usados en GTAW  Ventajas del Helio:  Zona afectada por el calor más pequeña  El arco es más caliente que con el Argón (1.7 veces)  Se recomienda el He y mezclas de Ar/He para: 

Espesores gruesos



Materiales que tienen alta conductividad térmica y altos puntos de fusión



Altas velocidades de soldadura

Gases usados en GTAW  Ventajas del Hidrógeno:

Cuando se añade al Argón, se obtienen las siguientes ventajas:  Produce un arco más angosto  Produce soldaduras más limpias  Se puede soldar más rápido  Mayor profundidad de penetración  Recomendado para soldar aceros austeníticos

inoxidables y algunas aleaciones de Niquel  Precaución: mezclas de Ar/H aumenta el riesgo de agrietadura por hidrógeno y porosidad , especialmente en multiples pasos

Gases usados en GTAW  Ventajas del Nitrógeno:  Produce mayor energía en el material base  Excelente para soldar Cobre  Precaución: Las mezclas de Ar/N no se

deben usar para soldar materiales ferrosos debido a la absorción de Nitrógeno en el depósito. Esto causará pérdida de resistencia a la tracción y porosidad.

Resumen del Proceso GTAW  Alta calidad de soldadura sobre una gran variedad de aleaciones y espesores  Calidad radiográfica de los depósitos y de

bajo contenido de hidrógeno  Usa un electrodo no-consumible de

tungsteno y un gas de protección  Podría usarse o no un material de aporte  La mayoría de las aplicaciones se hacen con DC- o AC  Requiere de deztreza por parte del operario  No existe escoria o salpicadura

Nociones básicas del Proceso GTAW Boquilla Cerámica

Electrodo de Tungsteno

Gas de Protección Arc o Varilla de aporte

Material Base

Cordón de Soldadura

Extensión del electrodo en GTAW De 2 a 3 veces el diámetro del electrodo

Angulo de la antorcha en GTAW Antorcha

Varilla de aporte

Pinza de Tierra Cordón

Dirección de viaje

Comienzo de soldadura con GTAW Varilla

Direcciónde viaje

Formación del cordón por GTAW Gas Varilla

Dirección de viaje

Gas Varilla Dirección de viaje

Finalización del cordón por GTAW Varilla

Dirección de viaje

Definiciones en GTAW  Corriente Alterna (AC): una corriente eléctrica la cual se invierte en intervalos de tiempo regulares (1/100 o 1/120 veces cada segundo), en los cuales se alternan valores positivos y negativos. Los sistemas modernos de poder normalmente generan una onda sinosoidal de corriente alterna en 50 o 60 Hertz (Hz).

El arco se extingue en los cuatro puntos

Definiciones en GTAW - Continuación

 Corriente Contínua Polaridad Negativa (Direct Current Electrode Negative,DCEN)

La

disposición de los cables en la corriente contínua negativa de soldadura, el cable que es negativo debe ser el que lleva al electrodo y el cable positivo es el va a tierra sobre la pieza a soldar. DCEN

Definiciones en GTAW - Continuación

 Corriente Contínua polaridad Positiva (Direct Current Electrode Positive o DCEP)

La

disposición de los cables en la corriente contínua positiva de soldadura, el cable que es positivo es el que lleva el electrodo y el negativo es el que va a tierra sobre el material base.

DCEP

Definiciones en GTAW - Continuación

 Fuente de Poder de Corriente Constante (Constant Current o CC)  Una fuente de soldadura por arco CC con una relación

voltios-amperios tendrá un cambio pequeño de corriente si hay un gran cambio de voltaje.  En el proceso GTAW se usa fuentes de CC.

Fuente de Poder de Voltaje Constante  El circuito de soldadura consiste de: Fuente de poder, alimentador de alambre, pistola y cable de tierra  El voltage es proporcional a la altura de arco  La corriente cambia dramáticamente para mantener una altura de arco

constante  El proceso GTAW no está diseñado para fuentes de poder de Voltaje

Constante (CV) ya que estas fuentes están diseadas para usarse con alimentadores de alambre. Punto de operación

Definiciones en GTAW - Continuación

 Fuente de poder de Voltaje Constante

(Constant Voltage o CV)  Una fuente de soldadura por arco CV con una relación

voltios-amperios tendrá un cambio grande de corriente de soldadura si hay un pequeño cambio de voltaje.