1. Características del proceso de soldadura manual con gas inerte de tungsteno (TIG)
(1) Principio de funcionamiento
La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) es un método de soldadura con protección de gas que utiliza una varilla de tungsteno como electrodo y argón como gas protector.
Se genera un arco eléctrico entre el electrodo de tungsteno y la pieza de trabajo, y el flujo de gas argón del soplete de soldadura forma una capa herméticamente sellada en el área del arco.
Esto aísla el electrodo y el charco de metal fundido del aire, evitando la intrusión. El calor del arco se utiliza para fundir el metal base y el alambre de relleno para formar un charco fundido, que se solidifica en una costura de soldadura al enfriarse.
El argón, al ser un gas inerte, no reacciona químicamente con el metal, por lo que protege adecuadamente el charco de metal fundido de la oxidación.
El argón tampoco se disuelve en el metal fundido a altas temperaturas, lo que evita la formación de agujeros de gas en el cordón de soldadura. Por tanto, el efecto protector del argón es eficaz y fiable, produciendo cordones de soldadura de alta calidad.
Durante la soldadura, el electrodo de tungsteno no se funde, por lo que la soldadura TIG también se denomina soldadura por arco con electrodos no consumibles. Según la fuente de energía utilizada, la soldadura TIG se divide en corriente continua (DC), corriente alterna (AC) y pulsada.
(2) Características del proceso
1) Ventajas de la soldadura TIG frente a otros métodos de soldadura por arco
El. Protección superior
La alta calidad del cordón de soldadura se debe a la no reactividad del argón con los metales y a su insolubilidad en ellos. El proceso de soldadura es esencialmente un proceso simple de fundir y cristalizar metal, lo que da como resultado una costura de soldadura más pura y de mayor calidad.
B. Mínima deformación y tensión.
La corriente de gas argón comprime y enfría el arco, concentrando el calor del arco, lo que da como resultado una zona estrecha afectada por el calor. Esto minimiza la deformación y la tensión durante la soldadura, lo que lo hace especialmente adecuado para soldar láminas delgadas.
w. Fácil observación y operación
Al ser un proceso de soldadura por arco abierto es fácilmente observable y operable, especialmente indicado para soldar en todas las posiciones.
d. Estabilidad
El arco es estable, con mínimas salpicaduras y no es necesario eliminar la escoria después de la soldadura.
Es. Fácil control del tamaño de la piscina de fundición
Debido a que el alambre de relleno y el electrodo están separados, el soldador puede controlar eficazmente el tamaño del baño de soldadura.
F. Amplia gama de materiales soldables
Casi todos los materiales metálicos pueden someterse a soldadura TIG. Es especialmente adecuado para soldar metales y aleaciones químicamente activos, como aluminio, magnesio, titanio, etc.
2) Desventajas
El. Mayor costo de equipo;
B. Alto potencial de ionización de argón, difícil ignición del arco, que requiere dispositivos de estabilización y ignición del arco de alta frecuencia;
w. La soldadura TIG produce de 5 a 30 veces más luz UV que la soldadura por arco manual, generando ozono dañino para el soldador, por lo que se requiere una protección reforzada;
d. Durante la soldadura son necesarias medidas de protección contra el viento.
3) Ámbito de aplicación
La soldadura TIG es un método de soldadura de alta calidad y se adopta ampliamente en diversas industrias.
Es particularmente beneficioso para metales químicamente activos que son difíciles de soldar utilizando otras técnicas de soldadura por arco, pero que pueden lograr fácilmente cordones de soldadura de alta calidad con soldadura TIG.
Además, al soldar tubos de presión de acero al carbono y acero de baja aleación, se utiliza cada vez más la soldadura TIG para la soldadura de paso de raíz para mejorar la calidad de las uniones soldadas.
2. Parámetros de la soldadura manual con gas inerte de tungsteno (TIG)
Los parámetros del proceso para la soldadura TIG manual incluyen: tipo de fuente de energía y polaridad, diámetro del electrodo de tungsteno, corriente de soldadura, voltaje del arco, caudal de gas argón, velocidad de soldadura, diámetro de la boquilla, área de trabajo a distancia entre la boquilla y la pieza de trabajo y la longitud del tungsteno. protuberancia del electrodo.
La selección correcta y la combinación racional de estos parámetros son esenciales para una calidad de soldadura satisfactoria.
1) Tipos de juntas y ranuras
La soldadura TIG se utiliza principalmente para soldar chapas finas con un espesor inferior a 5 mm. Los tipos de juntas incluyen juntas a tope, solapadas, de esquina y en T. Para láminas con un espesor inferior a 1 mm, también se pueden utilizar juntas con bridas. Cuando el espesor de la placa es superior a 4 mm, se deben utilizar ranuras en V (para juntas a tope de tubos de 2-3 mm, se requieren ranuras en V). Las ranuras en U también se pueden utilizar para uniones a tope de tubos de paredes gruesas.
2) Limpieza previa a la soldadura
La limpieza previa a la soldadura es sumamente importante para asegurar la calidad de la unión en la soldadura TIG. Bajo protección de gas inerte, el metal fundido no sufre reacciones metalúrgicas significativas y la oxidación y los contaminantes no pueden eliminarse mediante desoxidación.
Por lo tanto, antes de soldar, las superficies de las ranuras de la pieza, ambos lados de la unión y el alambre de relleno deben limpiarse con un solvente orgánico (gasolina, acetona, tricloroetileno, tetracloruro de carbono, etc.) para eliminar aceite, humedad, polvo y óxido. Película (s.
Para materiales donde la capa de óxido superficial tiene una fuerte unión con la capa base, como el acero inoxidable y la aleación de aluminio, se deben utilizar métodos mecánicos para eliminar la capa de óxido.
Normalmente se utilizan cepillos de acero inoxidable o cobre, muelas abrasivas finas o cintas abrasivas.
3) Tipo y Polaridad de la Fuente de Energía
El tipo de fuente de alimentación y la polaridad se pueden seleccionar según el material de la pieza, como se muestra en la siguiente tabla.
Selección del tipo de fuente de alimentación y polaridad.
| Tipo de fuente de alimentación y polaridad. | Material metálico soldado |
| Conexión directa CC | Aceros con bajo contenido de carbono, aceros de baja aleación, aceros inoxidables, cobre, titanio y sus aleaciones. |
| Conexión inversa de CC | Adecuado para la soldadura por arco de argón con electrodo de fusión de varios metales, la soldadura por arco de argón con electrodo de tungsteno rara vez se utiliza |
| Corriente alterna | Aluminio, magnesio y sus aleaciones. |
Cuando se utiliza un electrodo positivo de corriente continua (DCEP), la pieza de trabajo se conecta al polo positivo, que está a una temperatura más alta, adecuado para soldar piezas gruesas y metales que disipan el calor rápidamente.
La varilla de tungsteno está conectada al polo negativo, que está a una temperatura más baja, lo que puede aumentar la corriente permitida y minimizar el desgaste del electrodo de tungsteno.
Con el electrodo de corriente continua negativo (DCEN), el electrodo de tungsteno está conectado al polo positivo, lo que resulta en un alto desgaste del electrodo, por lo que rara vez se usa.
En la soldadura con gas inerte de tungsteno en corriente alterna (AC TIG), durante la media onda donde la parte es negativa y el electrodo de tungsteno es positivo, el cátodo tiene el efecto de eliminar la película de óxido, conocido como efecto de “limpieza” del cátodo. .”
Al soldar aluminio, magnesio y sus aleaciones, que tienen una densa película de óxido de alto punto de fusión en su superficie, si esta película de óxido no se puede eliminar, provocará defectos como fusión incompleta, inclusión de escoria, arrugas en la superficie de soldadura y porosidad interna.
La media onda donde la pieza de trabajo es positiva y el electrodo de tungsteno es negativo puede enfriar el electrodo de tungsteno para reducir el desgaste. Por lo tanto, la soldadura AC TIG se utiliza comúnmente para soldar aluminio, magnesio y sus aleaciones altamente oxidantes.
4) Diámetro del electrodo de tungsteno
El diámetro del electrodo de tungsteno se selecciona principalmente en función del espesor de la pieza de trabajo, el tamaño de la corriente de soldadura y la polaridad de la fuente de energía.
La selección inadecuada del diámetro del electrodo de tungsteno puede provocar un arco inestable, un desgaste severo de la varilla de tungsteno y la inclusión de tungsteno en la soldadura. (Composición del electrodo de tungsteno: Como electrodo, el electrodo de tungsteno es responsable de conducir la corriente, encender el arco y mantenerlo.
El tungsteno es un metal refractario (punto de fusión 3410 ± 10 °C) con resistencia a altas temperaturas (punto de ebullición 5900 °C), buena conductividad eléctrica y una gran capacidad para emitir electrones, lo que hace que las varillas de tungsteno sean adecuadas para su uso como electrodos).
5) corriente de soldadura
La corriente de soldadura se selecciona principalmente en función del espesor de la pieza de trabajo y de la posición espacial. Corrientes de soldadura demasiado grandes o demasiado pequeñas pueden provocar una mala formación de la soldadura o defectos de soldadura.
Por lo tanto, dentro del rango de corrientes de soldadura permitidas para diferentes diámetros de electrodos de tungsteno, se debe seleccionar correctamente la corriente de soldadura, según la siguiente tabla.
Rangos de corriente permitidos para electrodos de tungsteno de diferentes diámetros (con óxidos)
| Diámetro del electrodo de tungsteno (mm) |
Soldadura por arco de corriente continua (A) |
Inversión de corriente directa (A) |
Corriente alterna (A) |
| 0,5 | 2-20 | – | 2-15 |
| 1 | 10-75 | – | 15-70 |
| 1.6 | 60-150 | 10-20 | 60-125 |
| dos | 100-200 | 15-25 | 85-160 |
| 2.5 | 170-250 | 17-30 | 120-210 |
Forma de la punta del electrodo de tungsteno y rango de corriente
| Diámetro del electrodo de tungsteno /mm |
Diámetro de la punta /mm |
Ángulo de punta /（°） |
Rectificación de corriente continua | |
| Corriente continua constante /A |
Corriente de pulso /A |
|||
| 1 | 0,125 | 12 | 2-15 | 2-25 |
| 1 | 0,25 | 20 | 5-30 | 5-60 |
| 1.6 | 0,5 | 25 | 8-50 | 8-100 |
| 1.6 | 0,8 | 30 | 10-70 | 10-140 |
| 2.4 | 0,8 | 35 | 12-90 | 12-180 |
| 2.4 | 1.1 | 45 | 15-150 | 15-250 |
6) Voltaje del arco
El voltaje del arco está determinado por la longitud del arco. A medida que aumenta el voltaje, el ancho de la soldadura aumenta ligeramente mientras que la penetración disminuye.
Al coordinar la corriente de soldadura y el voltaje del arco, se puede controlar la forma de la soldadura. Cuando el voltaje del arco es demasiado alto, es fácil que se produzca una falta de fusión y el efecto de protección del argón empeora.
Por lo tanto, la longitud del arco debe minimizarse tanto como sea posible sin provocar un cortocircuito. El rango normal de voltaje del arco para soldadura por arco de tungsteno y argón es de 10 a 24 voltios.
7) flujo de gas argón
Para proteger de forma fiable la zona de soldadura de la contaminación del aire, debe haber un flujo suficiente de gas protector. Cuanto mayor sea el flujo de gas argón, mayor será la capacidad de la capa protectora para resistir la influencia del flujo de aire.
Sin embargo, cuando el caudal es demasiado grande, no sólo se desperdiciará argón, sino que el flujo de gas protector también puede formar turbulencias, lo que llevará aire al área protegida y reducirá el efecto de protección.
Por lo tanto, el caudal de argón debe seleccionarse correctamente. El caudal de gas generalmente se puede determinar mediante la siguiente fórmula empírica:
Q = (0,8 – 1,2)D
Dónde:
- Q es el caudal de gas argón, L/mm
- D es el diámetro de la boquilla, mm.
(Pureza del argón: diferentes metales requieren diferentes purezas de argón. Por ejemplo, para soldar acero resistente al calor, acero inoxidable, cobre y aleaciones de cobre, la pureza del argón debe ser superior al 99,70%; para soldar aluminio, magnesio y sus aleaciones, la pureza del argón debe ser superior al 99,90%; para soldar titanio y sus aleaciones, la pureza del argón debe ser superior al 99,98%. La pureza del argón industrial producido en el país puede alcanzar el 99,99%, por lo que la purificación generalmente no se considera en la práctica. producción.)
8) Velocidad de soldadura
Cuando aumenta la velocidad de soldadura, el flujo de gas argón también debe aumentar en consecuencia. Si la velocidad de soldadura es demasiado rápida, debido a la resistencia del aire que afecta el flujo de gas protector, la capa protectora puede desviarse del electrodo de tungsteno y del baño de soldadura, deteriorando así el efecto protector.
Al mismo tiempo, la velocidad de soldadura afecta significativamente la formación de la soldadura. Por lo tanto, se debe seleccionar una velocidad de soldadura adecuada.
9) Diámetro de la boquilla
Cuando aumenta el diámetro de la boquilla, el flujo de gas debe aumentar al mismo tiempo. En este momento, el área de protección es mayor y el efecto protector es mejor.
Pero cuando la boquilla es demasiado grande, no sólo aumentará el consumo de argón, sino que es posible que el soplete no pueda alcanzarla o que obstruya la línea de visión del soldador y dificulte la observación de la operación.
Por lo tanto, el diámetro de la boquilla para la soldadura general por arco de tungsteno y argón es mejor entre 5 y 14 mm.
Además, el diámetro de la boquilla también se puede seleccionar según la fórmula empírica:
D = (2,5 – 3,5) d
Dónde:
- D es el diámetro de la boquilla (normalmente el diámetro interior), mm;
- d es el diámetro del electrodo de tungsteno, mm.
10) Distancia de la boquilla a la pieza de trabajo
Aquí nos referimos a la distancia entre la cara final de la boquilla y la pieza de trabajo. Cuanto más corta sea esta distancia, mejor será el efecto protector.
Por lo tanto, la distancia entre la boquilla y la pieza de trabajo debe ser lo más pequeña posible, pero si es demasiado pequeña, dificulta la operación y la observación. Por tanto, la distancia normal entre la boquilla y la pieza de trabajo es de entre 5 y 15 mm.
11) Longitud de extensión del electrodo de tungsteno
Para evitar que el calor del arco dañe la boquilla, el extremo del electrodo de tungsteno sobresale fuera de la boquilla. La distancia desde el extremo del electrodo de tungsteno hasta la cara de la boquilla se denomina longitud de extensión del electrodo de tungsteno.
Cuanto más corta sea la longitud de extensión del electrodo de tungsteno, más corta será la distancia entre la boquilla y la pieza de trabajo y mejor será el efecto protector, pero si está demasiado cerca será difícil observar el baño de soldadura.
Normalmente, al soldar una junta a tope, lo mejor es una longitud de extensión del electrodo de tungsteno de 3 a 6 mm. Al soldar una unión en ángulo, lo mejor es una longitud de extensión del electrodo de tungsteno de 7 a 8 mm.
