La soldadura TIG con hilo caliente es un proceso de soldadura de alta calidad, eficiente y que ahorra energía, desarrollado en 1956 basándose en la soldadura TIG tradicional.
El principio básico es calentar el alambre de soldadura a una cierta temperatura de precalentamiento antes de introducirlo en el baño de soldadura, logrando en última instancia el objetivo de una soldadura eficiente y de alta velocidad.
Características y clasificaciones de la soldadura TIG con hilo caliente.
A través de los efectos combinados de varios factores, como la purificación de la superficie del alambre de soldadura por el calor residual, la agitación del baño fundido por la corriente de calor residual y el efecto del campo magnético de la corriente de precalentamiento sobre la forma del arco de soldadura, se mejora la calidad de la costura de soldadura.
Desde el punto de vista del aporte de calor de la costura de soldadura, la energía para el precalentamiento del alambre de soldadura y la energía para el arco de soldadura se controlan de forma independiente.
Por lo tanto, el aumento en la velocidad de deposición de soldadura no está directamente relacionado con el aumento en el aporte de calor, lo que significa que la velocidad de fusión del alambre de soldadura se puede aumentar sin aumentar el aporte de calor bajo la condición de mantener el mismo aporte de calor.
Bajo la misma corriente, la velocidad de soldadura se puede aumentar más de dos veces.
En comparación con la soldadura TIG, la soldadura TIG con hilo caliente aumenta significativamente la deposición y la velocidad de soldadura, lo que es adecuado para soldar estructuras de soldadura de espesor medio, al tiempo que tiene las características de las soldaduras de alta calidad en la soldadura TIG.
En comparación con la soldadura MIG, la velocidad de deposición no es significativamente diferente, pero la velocidad de alimentación del alambre de la soldadura TIG con alambre caliente es independiente de la corriente de soldadura, lo que permite un mejor control de la formación de la soldadura.
Para soldaduras de ranura abierta, la fusión de paredes laterales es mucho mejor que la soldadura MIG.
Se han desarrollado muchos métodos específicos de soldadura TIG con alambre caliente en torno al método de calentar el alambre de soldadura, mejorando aún más su eficiencia de deposición y ampliando su rango de aplicabilidad. Se clasifican principalmente como se muestra en la Figura 1.
Figura 1: Principales clasificaciones de los métodos de soldadura TIG con hilo caliente.
Soldadura TIG de alambre caliente por inducción de alta frecuencia de aleación de aluminio
Los métodos de soldadura TIG con alambre caliente existentes en el país y en el extranjero utilizan una cierta corriente en el alambre de soldadura para calentarlo mediante la resistencia generada por el propio alambre de soldadura. Sin embargo, este método tiene algunas desventajas:
Primero, la temperatura del alambre de soldadura es difícil de controlar, lo que afecta la eficiencia y calidad de la soldadura.
En segundo lugar, hay un circuito de corriente de alambre caliente entre la pieza de trabajo y el alambre de soldadura adyacente al circuito de soldadura principal. El arco de soldadura se ve afectado por la fuerza magnética de Lorentz de este circuito, provocando un golpe magnético, que tiene un efecto adverso en la forma de la soldadura y en el posicionamiento preciso del arco. En casos severos, puede incluso impedir la soldadura.
En tercer lugar, para alambres de soldadura de baja resistencia, como Al y aleaciones de aluminio, la eficiencia del calentamiento por resistencia es baja, lo que dificulta alcanzar la temperatura adecuada.
Por lo tanto, la soldadura TIG tradicional con hilo caliente no es adecuada para soldar aleaciones como Al y Cu.
En comparación con la soldadura TIG con hilo caliente tradicional, la soldadura TIG con hilo caliente por calentamiento por inducción de alta frecuencia tiene las siguientes características:
- Alta eficiencia de calentamiento del alambre y rápida velocidad de calentamiento.
- Adecuado para calentar diversos materiales metálicos de alambre de soldadura, especialmente alambre de soldadura de baja resistencia.
- No hay interferencia del campo magnético de la corriente de derivación, eliminando el fenómeno del golpe magnético.
- La temperatura del alambre de soldadura se puede controlar con precisión controlando la corriente de salida de alta frecuencia. Al cambiar la frecuencia de oscilación de salida y utilizar el efecto superficial de inducción de alta frecuencia, se puede controlar la profundidad del calentamiento por inducción.
Estudio sobre soldadura TIG con arco de hilo caliente:
- Análisis de temperatura de precalentamiento del alambre caliente por arco
Usando el arco TIG como fuente de calor, el alambre de soldadura que está a punto de ingresar al baño de soldadura se calienta directamente, como se muestra en la Figura 2.
Los principales factores que afectan la temperatura del alambre de soldadura son la corriente de arco del alambre caliente I, la velocidad de alimentación del alambre V, la disipación de calor superficial del alambre de soldadura Qf y la transferencia de calor por radiación del arco de soldadura sobre el alambre de soldadura Qt.
Entre ellos, los dos primeros son los principales factores que influyen. La influencia de Qt todavía existe en el caso de que no se suelde con alambre caliente, por lo que puede omitirse en la comparación, y Qf puede atribuirse al efecto de calentamiento efectivo del arco η.
- Influencia de la corriente del arco del alambre caliente y la velocidad de alimentación del alambre
La Figura 3 muestra el principio de medición, utilizando soldadura por puntos con almacenamiento de energía para soldar el termopar al alambre de soldadura y fijarlo en el banco. Debajo del motor, la pistola de soldar se mueve a cierta velocidad para simular la alimentación del alambre.
La señal eléctrica generada por el termopar se conecta a un dispositivo de medición de temperatura multicanal y los datos obtenidos luego se transmiten a una computadora para su almacenamiento y análisis.
Como se muestra en la Figura 4, la temperatura aumenta bruscamente en un momento determinado y luego disminuye lentamente. La temperatura en el punto más caliente del campo de temperatura donde se mueve la fuente de calor (4) se puede considerar como la temperatura cuando el arco pasa por el termopar.
La temperatura del alambre de soldadura cuando ingresa al baño de soldadura se obtiene combinando la velocidad de alimentación del alambre, la distancia entre el punto de calentamiento del arco y el baño de soldadura y usando interpolación.
Como se muestra en la Figura 5, cuando la velocidad de alimentación del alambre es constante, el aumento de temperatura aumenta linealmente con la corriente y su pendiente está determinada por la eficiencia de calentamiento η; Cuando la corriente del arco del alambre caliente es constante, el aumento de temperatura disminuye de acuerdo con una regla hiperbólica con la velocidad de alimentación del alambre, y la forma de la hipérbola está determinada por la eficiencia de calentamiento η.
La eficiencia de calentamiento η de diferentes velocidades de alimentación de alambre se puede calcular a partir de la pendiente de la curva.
- Conclusión
(1) El aumento de temperatura del alambre de soldadura utilizando el método de arco de alambre caliente está relacionado linealmente con la corriente del arco de alambre caliente e inversamente proporcional a la velocidad de alimentación del alambre.
(2) La soldadura TIG con hilo caliente por arco puede mejorar significativamente la eficiencia de la soldadura TIG.
