Soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG o GTAW): Expertos en Técnicas e Equipamiento

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¿Qué es la soldadura TIG?

La soldadura TIG, que significa Soldadura por Arco con Gas Tungsteno (Tungsten Inert Gas), es una técnica de unión de metales que se destaca por su precisión y versatilidad.

En esta forma de soldadura, se utiliza un electrodo de tungsteno no consumible para crear un arco eléctrico con el metal base que se está uniendo.

Este arco produce un intenso calor que funde los extremos del metal base y, si es necesario, un material de relleno.

Lo que distingue a la soldadura TIG es la protección del arco y del baño de fusión mediante un gas inerte, generalmente argón o helio, que evita la oxidación y contaminación del material, resultando en soldaduras limpias y de alta calidad.

Historia y Evolución de la Técnica

La soldadura TIG tiene sus raíces en la década de 1930 y se atribuye a Russell Meredith, quien patentó el proceso en 1941.

Sin embargo, su uso se popularizó durante la Segunda Guerra Mundial para la fabricación de aeronaves y equipo militar.

Con el tiempo, la técnica evolucionó gracias a la mejora de los equipos y la diversificación de aplicaciones. Hoy en día, la soldadura TIG se utiliza en una amplia variedad de industrias, desde la fabricación aeroespacial hasta la automotriz y la electrónica, debido a su capacidad para unir metales de manera precisa y controlada.

Componentes del Equipo TIG: Antorcha, Gas, Electrodo

La soldadura TIG requiere un conjunto específico de componentes para funcionar eficazmente:

Antorcha TIG:

La antorcha TIG es el componente principal de la soldadura TIG y sostiene el electrodo de tungsteno, además de proporcionar el flujo de gas inerte. Puede ser refrigerada por aire o agua, dependiendo de la aplicación y la corriente utilizada. Las antorchas TIG están diseñadas ergonómicamente para facilitar el control y la comodidad del soldador durante el proceso.

Gas de Protección:

El gas de protección, comúnmente argón o helio, es esencial en la soldadura TIG. Este gas inerte rodea el arco y el baño de fusión, evitando la oxidación y la contaminación de los metales. La elección del gas depende del material a soldar y las condiciones de trabajo.

Electrodo de Tungsteno:

El electrodo de tungsteno es un componente clave en la soldadura TIG, ya que forma el arco eléctrico con el metal base. A diferencia de otros electrodos, el tungsteno es no consumible, lo que significa que no se desgasta durante el proceso. Los electrodos de tungsteno están disponibles en diferentes aleaciones, como el tungsteno puro y el tungsteno con adiciones de torio, cerio o lantano, cada uno con características específicas para diferentes aplicaciones.

Configuraciones de Corriente y Polaridad

La soldadura TIG ofrece una gran flexibilidad en la configuración de corriente y polaridad, lo que permite adaptar el proceso a las necesidades específicas de la aplicación. Dos configuraciones comunes son:

Corriente Continua (DC):

En la configuración de corriente continua, el electrodo de tungsteno es el polo negativo y el metal base es el polo positivo. Esta configuración es ideal para soldar materiales como acero al carbono, acero inoxidable, titanio y aleaciones de aluminio.

Corriente Alterna (AC):

La configuración de corriente alterna es necesaria cuando se sueldan materiales como aluminio y aleaciones de aluminio, ya que permite una limpieza eficaz de la superficie del aluminio al cambiar la polaridad periódicamente. La corriente alterna se utiliza comúnmente para evitar la acumulación de óxido en el aluminio y garantizar una soldadura de alta calidad.

Estos componentes y configuraciones son esenciales para comprender la soldadura TIG y lograr resultados precisos y controlados en una variedad de aplicaciones.

Metales Compatibles con la Soldadura TIG

La soldadura TIG, conocida por su versatilidad, es capaz de unir una amplia variedad de metales. Algunos de los metales más comúnmente compatibles con esta técnica incluyen:

1. Aceros al Carbono: La soldadura TIG es altamente efectiva en aceros al carbono y se utiliza comúnmente en la fabricación de estructuras metálicas, tuberías y piezas de maquinaria.

2. Acero Inoxidable: La soldadura TIG es la elección preferida para unir acero inoxidable debido a su capacidad para mantener la resistencia a la corrosión y la integridad del material.

3. Aluminio: La soldadura TIG es esencial para unir aluminio, especialmente en aplicaciones aeroespaciales y de construcción naval. La técnica proporciona un control preciso de la temperatura y evita la formación de porosidades.

4. Titanio: La soldadura TIG es esencial en aplicaciones de titanio debido a la necesidad de mantener la pureza del metal y evitar la contaminación por oxígeno y nitrógeno.

5. Cobre y sus Aleaciones: La soldadura TIG es útil en aplicaciones que involucran cobre y sus aleaciones debido a su capacidad para mantener la conductividad eléctrica y térmica.

6. Níquel y sus Aleaciones: La soldadura TIG se utiliza en la unión de aleaciones de níquel en aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión y alta temperatura, como la industria química y aeroespacial.

Propiedades de los Materiales a Soldar

Para realizar una soldadura TIG exitosa, es fundamental comprender las propiedades de los materiales a soldar. Algunos aspectos clave a considerar incluyen:

1. Conductividad Térmica: Los materiales con alta conductividad térmica, como el aluminio, disiparán el calor de manera más eficiente durante la soldadura. Esto puede requerir ajustes en la configuración de la soldadora TIG.

2. Dilatación Térmica: Los diferentes materiales se expanden y contraen a diferentes tasas cuando se calientan y enfrían. Esto puede influir en la deformación y la tensión residual de la soldadura.

3. Composición Química: Las impurezas y aleaciones en los materiales pueden afectar la calidad de la soldadura. La selección del electrodo y el gas de protección debe ser apropiada para la composición química del material base.

Preparación de Materiales: Limpieza y Precalentamiento

La preparación adecuada de los materiales es esencial para lograr soldaduras TIG de alta calidad. Aquí hay pautas importantes a seguir:

1. Limpieza: Antes de la soldadura, los materiales deben estar limpios y libres de óxido, grasa, pintura u otras impurezas. La limpieza con cepillos de acero inoxidable, solventes o equipos de limpieza especializados es esencial.

2. Precalentamiento: En algunos casos, especialmente al soldar materiales gruesos o con alta conductividad térmica, puede ser necesario el precalentamiento. Esto ayuda a reducir la tensión residual y mejora la penetración de la soldadura.

3. Eliminación de Humedad: En la soldadura de aleaciones sensibles a la humedad, como el aluminio, es fundamental asegurarse de que los materiales estén completamente secos.

Técnicas avanzadas

Técnicas de Control de la Antorcha

El control preciso de la antorcha es esencial en la soldadura TIG para lograr soldaduras limpias y de alta calidad. Aquí hay algunas técnicas clave que debes dominar:

1. Distancia de la Antorcha al Material: Mantener una distancia adecuada entre la antorcha y el material es fundamental. Demasiado cerca puede resultar en un arco eléctrico inestable y salpicaduras, mientras que demasiado lejos puede enfriar el arco y producir una soldadura defectuosa. Practica para encontrar la distancia óptima según el material y la corriente utilizada.

2. Movimiento Constante: Debes mantener un movimiento constante de la antorcha a lo largo de la unión a soldar. Evita movimientos bruscos o paradas, ya que esto puede crear defectos en la soldadura. Un movimiento suave y uniforme asegurará una distribución homogénea del calor y unión fuerte.

3. Ángulo de la Antorcha: El ángulo de inclinación de la antorcha es crucial. Mantener un ángulo constante entre el electrodo y la superficie de trabajo es esencial para controlar la dirección del arco y el flujo del metal de relleno. Un ángulo de inclinación inadecuado puede resultar en una mala penetración o una unión débil.

Efectos del Ángulo de Inclinación y Velocidad de Alimentación

El ángulo de inclinación y la velocidad de alimentación son dos factores interdependientes que afectan directamente la calidad de la soldadura:

1. Ángulo de Inclinación: El ángulo entre la antorcha y la superficie de trabajo influye en la forma en que el arco interactúa con el material. Un ángulo de inclinación excesivo puede dirigir el calor hacia un solo lado de la unión, lo que puede resultar en una falta de penetración. Por otro lado, un ángulo de inclinación insuficiente puede provocar que el arco se desvíe del material.

2. Velocidad de Alimentación: La velocidad a la que alimentas el metal de relleno en la unión es crítica para mantener una soldadura uniforme. Si la velocidad es demasiado alta, puedes tener una falta de material de relleno, lo que resultará en una soldadura insuficiente. Por otro lado, una velocidad de alimentación demasiado lenta puede causar una acumulación excesiva de material y soldadura porosidad.

Soldadura en Posiciones Difíciles

La soldadura TIG a menudo implica trabajar en posiciones desafiantes, como soldar sobre cabezas, en espacios estrechos o en ángulos incómodos. Aquí hay algunas consideraciones clave:

1. Preparación del Área de Trabajo: Antes de comenzar, asegúrate de que el área de trabajo esté limpia y libre de obstáculos. Utiliza imanes o soportes adecuados para mantener las piezas en su lugar, especialmente al soldar en posiciones verticales u overhead (sobre cabeza).

2. Ajuste del Equipo: Ajusta la configuración de tu equipo según la posición de soldadura. Puede ser necesario modificar la corriente, el flujo de gas o la velocidad de alimentación del metal de relleno para adaptarse a la posición y gravedad.

3. Práctica y Experiencia: La soldadura en posiciones difíciles mejora con la práctica. Comienza con proyectos simples y avanza gradualmente a trabajos más complejos a medida que adquieres confianza y destreza.

Dominar estas técnicas de control de la antorcha, comprender los efectos del ángulo de inclinación y la velocidad de alimentación, y practicar la soldadura en posiciones difíciles te permitirá perfeccionar tus habilidades en la soldadura TIG y lograr resultados excepcionales en una variedad de situaciones y materiales.

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Para llevar a cabo una soldadura TIG exitosa, necesitas el equipo adecuado. En nuestra tienda, encontrarás una amplia selección de productos de alta calidad, incluyendo:

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Inversores TIG avanzados

Los inversores TIG avanzados son máquinas de soldar que utilizan la tecnología de inversor para generar una corriente eléctrica controlada con alta precisión. Estas máquinas son versátiles y eficientes, permitiendo a los soldadores ajustar con precisión la corriente, la velocidad de alimentación y otros parámetros para lograr soldaduras de alta calidad en una variedad de materiales y espesores. Su diseño compacto y portátil los hace ideales para trabajos en diferentes ubicaciones.

Equipos de soldadura AC/DC

Los equipos de soldadura AC/DC son máquinas diseñadas para realizar soldaduras TIG con corriente alterna (AC) y corriente continua (DC). La corriente alterna es especialmente útil para soldar aluminio y otros materiales no ferrosos, mientras que la corriente continua es adecuada para soldar acero inoxidable, acero al carbono y otros metales. Estas máquinas ofrecen versatilidad al permitir a los soldadores cambiar entre los dos tipos de corriente según las necesidades de su proyecto.

Máquinas para soldadura de tuberías

Las máquinas para soldadura de tuberías son equipos especializados diseñados para unir tuberías de manera eficiente y segura. Estas máquinas TIG están equipadas con características específicas, como una antorcha diseñada para alcanzar áreas de difícil acceso, control preciso de la corriente y capacidad para soldar en múltiples posiciones. Son esenciales en la industria de la construcción y la tubería, donde la integridad de las uniones es crítica para el transporte de líquidos y gases.

Antorchas y consumibles

Antorchas TIG refrigeradas por aire o agua:

Las antorchas TIG son herramientas esenciales en la soldadura TIG que proporcionan el control preciso del arco y la entrega del gas de protección. Pueden estar diseñadas para ser refrigeradas por aire o agua, dependiendo de la aplicación y la necesidad de disipar el calor generado durante la soldadura.

Electrodos de tungsteno de diferentes aleaciones:

Los electrodos de tungsteno son el componente central de la antorcha TIG. Vienen en diversas aleaciones, como tungsteno puro, tungsteno con torio, cerio o lantano, y se eligen según las necesidades de la soldadura, como la corriente, el tipo de material y la aplicación.

Toberas y accesorios:

Las toberas y los accesorios son parte de la antorcha TIG y desempeñan un papel crucial en la dirección del flujo de gas de protección y la protección del electrodo de tungsteno. Estos componentes ayudan a mantener un ambiente de soldadura limpio y eficiente.

Gases de protección

Selección de gases inertes y mezclas:

En la soldadura TIG, se utilizan gases inertes, como argón y helio, o mezclas de gases, para proteger el área de soldadura de la contaminación atmosférica. La elección del gas depende de factores como el material a soldar y el tipo de soldadura.

Beneficios de cada gas en diferentes aplicaciones:

Cada gas de protección tiene sus propias características y beneficios. Por ejemplo, el argón es comúnmente utilizado para soldar acero inoxidable debido a su estabilidad, mientras que el helio se usa para soldar aluminio debido a su alta conductividad térmica. La selección cuidadosa del gas es fundamental para obtener soldaduras de alta calidad.

Accesorios y Equipo de Seguridad

Guantes resistentes al calor:

Los guantes resistentes al calor son esenciales para proteger las manos del soldador contra las altas temperaturas y las salpicaduras de metal fundido durante el proceso de soldadura. Están diseñados para soportar el calor extremo y proporcionar comodidad y seguridad.

Cascos de soldadura con pantalla electrónica:

Los cascos de soldadura con pantalla electrónica ofrecen protección ocular y facial durante la soldadura. Estos cascos cuentan con visores que se oscurecen automáticamente al detectar el arco de soldadura, protegiendo los ojos del soldador de la intensa luz y los rayos ultravioleta generados durante la soldadura.

Equipos de protección respiratoria:

Los equipos de protección respiratoria, como las máscaras de respiración o los respiradores, son necesarios para proteger al soldador de la inhalación de humos y vapores tóxicos liberados durante la soldadura. Estos equipos garantizan que el soldador respire aire limpio y seguro en todo momento durante el trabajo.

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Características del proceso de soldadura TIG o GTAW

En el proceso TIG el arco se forma entre un electrodo de tungsteno puntiagudo y la pieza de trabajo en una atmósfera inerte de argón o helio.

El pequeño arco intenso que proporciona el electrodo puntiagudo es ideal para la soldadura de alta calidad y precisión.

Debido a que el electrodo no se consume durante la soldadura, el soldador no tiene que equilibrar la entrada de calor del arco, ya que el metal se deposita desde el electrodo de fusión. Cuando se requiere metal de aportación, debe añadirse por separado al cordón de soldadura.

Tipos de soldadura TIG

Fuente de alimentación

La TIG debe ser operada con una fuente de alimentación de corriente constante, ya sea DC o AC. Una fuente de alimentación de corriente constante es esencial para evitar corrientes excesivamente altas cuando el electrodo está cortocircuitado en la superficie de la pieza de trabajo.

Esto puede ocurrir ya sea deliberadamente durante el arranque del arco o inadvertidamente durante la soldadura. Si, como en la soldadura MIG, se utiliza una fuente de alimentación 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 DC, 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 es siempre de polaridad negativa para evitar el sobrecalentamiento y la fusión. Sin embargo, la conexión de fuente de alimentación alternativa de la polaridad positiva del electrodo de CC tiene la ventaja de que cuando el cátodo está en la pieza de trabajo, la superficie se limpia de contaminación por óxido.

Por esta razón, el AC se utiliza para soldar materiales con una película de óxido superficial tenaz, como el aluminio.

Arranque de arco

El arco de soldadura puede iniciarse rayando la superficie, formando un cortocircuito. Sólo cuando se rompe el cortocircuito fluye la corriente de soldadura principal. Sin embargo, existe el riesgo de que el electrodo se pegue a la superficie y cause una inclusión de tungsteno en la soldadura.

Este riesgo puede minimizarse utilizando la técnica de «arco de elevación», en la que el cortocircuito se forma a un nivel de corriente muy bajo. La forma más común de iniciar el proceso del arco TIG es usar HF (High Frequency). El HF consiste en chispas de alto voltaje de varios miles de voltios que duran unos pocos microsegundos. Las chispas de alta frecuencia provocan la rotura o ionización de la separación entre electrodos y piezas. Una vez que se forma una nube de iones/electrones, la corriente puede fluir desde la fuente de energía.

Nota: Como el HF genera una emisión electromagnética (EM) anormalmente alta, los soldadores deben ser conscientes de que su uso puede causar interferencias, especialmente en equipos electrónicos.

Dado que las emisiones electromagnéticas pueden transmitirse por el aire, como las ondas de radio, o a lo largo de los cables de alimentación, se debe tener cuidado para evitar interferencias con los sistemas de control y los instrumentos en las proximidades de la soldadura.

El 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, provocando que el arco se extinga en cada cambio de polaridad. Para asegurar que el arco se vuelve a encender en cada inversión de polaridad, se generan chispas de alta frecuencia a través de la separación entre electrodo y pieza de trabajo para que coincida con el comienzo de cada medio ciclo.

¿Qué Electrodo usar para soldar? Técnicas, pasos y trucos para hacerlo bien

Los electrodos para la soldadura de corriente continua son normalmente de tungsteno puro con 1 a 4% de toria para mejorar la ignición del arco. Los aditivos alternativos son el óxido de lantano y el óxido de cerio que, según se afirma, ofrecen un rendimiento superior (arranque del arco y menor consumo de electrodos).

Es importante seleccionar el diámetro correcto del electrodo y el ángulo de la punta para el nivel de corriente de soldadura. Por regla general, cuanto más baja sea la corriente, menor será el diámetro del electrodo y el ángulo de la punta.

En la soldadura AC, como el electrodo operará a una temperatura mucho más alta, se utiliza tungsteno con una adición de circonio para reducir la erosión del electrodo. Cabe señalar que debido a la gran cantidad de calor generado en el electrodo, es difícil mantener una punta puntiaguda y el extremo del electrodo asume un perfil esférico o «bola».

Gas de protección

El gas protector se selecciona en función del material que se va a soldar. Las siguientes pautas pueden ayudar:

• Soldadura con Argón – el gas de protección más utilizado que se puede utilizar para soldar una amplia gama de materiales, incluyendo aceros, acero inoxidable, aluminio y titanio.
• Soldadura de Argón + 2 a 5% H2 – la adición de hidrógeno al argón hará que el gas se reduzca ligeramente, ayudando a la producción de soldaduras de aspecto más limpio 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.
• Soldaduras de mezclas de helio y helio/argón – Es la repuesta a la pregunta de cómo soldar con argón. La adición de helio al argón elevará la temperatura del arco. Esto promueve velocidades de soldadura más altas y una penetración de soldadura más profunda. Las desventajas de usar helio o una mezcla de helio y argón son el alto costo del gas y la dificultad para iniciar el arco.

Aplicaciones

TIG se aplica en todos los sectores industriales, pero es especialmente adecuado para la soldadura de alta calidad.

En la soldadura manual, el arco relativamente pequeño es ideal para material de lámina delgada o penetración controlada (en el recorrido de la raíz de las soldaduras de tuberías). Debido a que la tasa de deposición puede ser bastante baja (usando una varilla de relleno separada), MMA o MIG pueden ser preferibles para materiales más gruesos y para pasadas de relleno en soldaduras de tuberías de pared gruesa.

La TIG también se aplica ampliamente en sistemas mecanizados, ya sea de forma autógena o con alambre de relleno. Sin embargo, existen varios sistemas «listos para usar» para la soldadura orbital de tuberías, utilizados en la fabricación de plantas químicas o calderas.

Los sistemas con soldadoras TIG no requieren habilidad manipuladora, pero el operador debe estar bien entrenado. Debido a que el soldador tiene menos control sobre el comportamiento del arco y del cordón de soldadura, se debe prestar especial atención a la preparación del borde (mecanizado en lugar de preparado a mano), al ajuste de la unión y al control de los parámetros de soldadura.