La soldadura TIG es un poco más complicada y lleva un poco más de tiempo que otros tipos de soldadura, pero también produce mejores soldaduras en materiales que son difíciles o imposibles de soldar con otros métodos. Aunque hay muchas cosas a tener en cuenta al soldar TIG, es relativamente poco lo que necesitará para comenzar a soldar TIG correctamente. De hecho, si ya es soldador, probablemente ya tenga la mayor parte del equipo necesario.
¿Qué necesita para soldar TIG de la manera correcta, de inmediato? Como cualquier forma de soldadura, necesitará equipo de protección (como una máscara para soldar, camisa de manga larga, guantes para soldar y zapatos cerrados), un área de trabajo bien ventilada y una fuente de energía (en este caso, usted querré que pueda funcionar tanto con corriente alterna como con corriente continua). Específicamente para la soldadura TIG, necesitará una antorcha con un electrodo no combustible (generalmente tungsteno) y una copa de cerámica a través de la cual soplar un gas inerte de protección (generalmente argón).
La soldadura TIG es una forma de soldadura por arco en la que la zona de soldadura está protegida por un cono de gas inerte, lo que garantiza una unión pura y permite soldar metales especialmente finos y/o reactivos. Básicamente, todo lo que necesita es una fuente de corriente eléctrica, un electrodo no combustible y un gas inerte para proteger el área de soldadura. Sin embargo, hay tantos factores a considerar cuando se suelda TIG que es importante observar más de cerca cada componente.
Cómo funciona la soldadura TIG
La soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) también se conoce como soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW). Se utiliza un no consumible, por lo que el metal del electrodo no contamina el charco de soldadura. El tungsteno generalmente se usa porque tiene la temperatura de fusión más alta entre los metales puros, a 3422 °C (6192 °F) y, por lo tanto, normalmente no se derrite ni contamina la soldadura al introducir rastros del elemento del electrodo.
La pureza de la soldadura depende tanto de la ausencia de contaminación que, si el electrodo de tungsteno alguna vez toca el charco de soldadura, debe volver a formarse (preferiblemente en una amoladora que se use solo para moler tungsteno) antes de la siguiente soldadura.
El área de soldadura está además protegida de la oxidación u otra contaminación atmosférica por un gas de protección inerte. El tipo de gas inerte utilizado varía según el tipo de material que se suelda, el diseño de la unión y la apariencia final deseada de la soldadura. Por lo general, se usa argón porque ayuda a prevenir defectos debido a la variación de la longitud del arco. En la soldadura heliarc, el helio se utiliza como gas de protección inerte para aumentar la penetración de la soldadura en el metal, aumentar la velocidad de soldadura y soldar metales con alta conductividad térmica, como el cobre y el aluminio.
El cable de trabajo (a menudo denominado cable de tierra) está conectado a la pieza de trabajo o a la superficie metálica sobre la que se encuentra la pieza de trabajo.
Descripción general del proceso de soldadura TIG
- Una mano sostiene la linterna eléctrica. La antorcha contiene el electrodo de tungsteno que sobresale aproximadamente 1/8 de pulgada de una copa de cerámica a través de la cual se sopla un gas inerte. El soplete debe sostenerse lo suficientemente cerca de la pieza de trabajo para garantizar que el arco sea pequeño y esté contenido dentro del gas inerte, pero no tan cerca como para que el electrodo toque la pieza de trabajo o el charco de soldadura. Puede saber si esto ha sucedido porque dará como resultado un sonido y un color diferentes.
- La otra mano sostiene el metal de aporte, que el soldador introduce en el área de soldadura según sea necesario. Por lo general, este metal se usa para unir dos piezas de trabajo, aunque en las soldaduras autógenas, como la soldadura por puntos, no se usa metal de aporte.
- Cuando la antorcha y el metal de aporte están en su lugar, el arco se inicia activando la soldadora TIG con un pedal o un botón en la antorcha misma.
- Una vez que se ha establecido el amperaje máximo, se puede usar el pedal para iniciar y reducir gradualmente el amperaje y el calor resultante. Este arranque suave y parada suave evita cambios bruscos de temperatura en el metal, lo que puede ser importante cuando se sueldan ciertos metales, como los aceros aleados que se usan en las carreras de autos.
- El choque térmico puede resultar en soldaduras quebradizas. Con un arranque de alta frecuencia, como el que se usa cuando se utiliza un botón en la antorcha misma, se emite una breve oleada de voltaje extremadamente alto para iniciar el arco hasta una pulgada de distancia de la pieza de trabajo, luego se baja a la amperaje preestablecido.
- Cuando se inicia el arco, primero se mueve la antorcha en un pequeño círculo para crear un charco de soldadura. Luego, la antorcha se inclina hacia atrás de 10 a 15 grados desde la vertical y se mueve a lo largo del borde, con metal de aporte agregado al extremo frontal del baño de soldadura según sea necesario. El metal de aporte se retira del charco de soldadura cada vez que avanza la antorcha, pero no se retira del cono de gas inerte para evitar la contaminación y la oxidación. Una vez más, es fundamental que el electrodo de tungsteno se mantenga a una distancia de entre 1,5 y 3 mm (0,06 y 0,12 pulgadas) de la pieza de trabajo en todo momento.
Ventajas de la soldadura TIG
La soldadura TIG es un proceso muy específico que ofrece varias ventajas.
- Utiliza menos amperaje que otros métodos. El bajo amperaje utilizado lo hace ideal para unir metales que son muy delgados o que no pueden soportar un alto amperaje.
- es versatil Casi todas las variables en el proceso de soldadura TIG se pueden modificar para adaptarse a la soldadura de diferentes metales para diferentes propósitos.
- La antorcha es pequeña, lo que la hace capaz de soldar en posiciones difíciles.
- Se producen soldaduras de alta calidad porque el gas inerte y el electrodo de tungsteno evitan la oxidación y otros tipos de contaminación.
Desventajas de la soldadura TIG
Por supuesto, estos beneficios tienen un costo. La soldadura TIG también tiene algunas desventajas.
- Es difícil de aprender. Hay tantas variables que muchos soldadores aficionados se sienten demasiado intimidados como para probar la soldadura TIG.
- Es lento en comparación con otros métodos.
Ahora que tenemos una descripción básica de cómo funciona la soldadura TIG, podemos observar más de cerca los componentes específicos, que pueden variar drásticamente según las condiciones de su proyecto de soldadura.
Equipo necesario para iniciarse en la soldadura TIG
Cada componente de su equipo de soldadura TIG se puede ajustar para proporcionar diferentes resultados deseados según las condiciones, como el tipo de soldadura, los metales que se unen y el entorno de trabajo. Comprender qué configuraciones usar para diferentes situaciones es lo que hace que la soldadura TIG sea tan versátil, pero también la hace difícil de dominar.
Fuente de alimentación
Las fuentes de alimentación para soldadura TIG son básicamente las mismas que las fuentes de alimentación para soldadura con electrodo revestido, ya que son fuentes de alimentación de amperaje constante y los ajustes de calor se regulan en amperaje. De hecho, una antorcha TIG básica podría conectarse a una fuente de alimentación de soldadura con electrodo revestido y funcionar perfectamente. Sin embargo, lo que ofrecen las fuentes de alimentación para soldadura TIG son una gran cantidad de configuraciones que ayudan a controlar el arco y se ajustan a las diferentes propiedades del metal.
Algunas configuraciones que probablemente verá en la mayoría de las fuentes de alimentación para soldadura TIG incluyen:
- Amperaje: con esto se establece un amperaje constante o máximo permitido cuando se inicia el arco.
- Frecuencia de CA: esta perilla le permite soldar a una frecuencia mucho más alta que los 60 Hz suministrados por la mayoría de los puntos de venta en los Estados Unidos. (En algunos países, el estándar es de 50 Hz). La energía de la compañía eléctrica es de aproximadamente 60 Hz en los EE. UU. y 50 Hz en algunos países. Un inversor aumenta la frecuencia de la alimentación de CA antes de convertirla en CC, lo que permite un arco más enfocado que puede calentar un área muy precisa sin dañar los componentes cercanos.
- Equilibrio de CA: cuando se opera en corriente alterna (CA), el electrodo de tungsteno alterna de ser positivo a negativo muchas veces por segundo. Esta perilla le permite ajustar la proporción de cuánto tiempo pasa como positivo versus cuánto tiempo pasa como negativo. Si está soldando algo con una capa de óxido, querrá que esta relación sea de aproximadamente 50/50, de modo que cuando el electrodo sea positivo, elimine la capa de óxido y cuando sea negativo, derrita el metal base. En metal nuevo y sin oxidar, querrá ajustar la configuración para pasar más tiempo en negativo, ya que no hay una capa de óxido que quitar.
- 2t: este ajuste hace que la antorcha dispare un interruptor de 2 posiciones. El arco se enciende con el amperaje completo o está apagado.
- 4t: este ajuste hace que la antorcha dispare un interruptor de 4 posiciones. Presionar el gatillo inicia el arco a un amperaje más bajo. Al soltar el gatillo, la pendiente asciende hasta el ajuste de amperaje máximo. Presionar el gatillo nuevamente cuesta abajo a un amperaje más bajo y soltarlo para detener el arco.
- TIG de alta frecuencia frente a arco de elevación frente a inicio cero: la configuración de alta frecuencia TIG de este interruptor hace que el arco comience a una frecuencia alta para que el arco pueda comenzar desde una distancia mayor de la pieza de trabajo. La configuración de arco de elevación le permite soldar sin alta frecuencia. La configuración de inicio desde cero es esencialmente la configuración predeterminada de una fuente de alimentación de soldadura con electrodo revestido, con la que muchas personas están más familiarizadas.
- Preflujo: establece el tiempo que el gas de la antorcha fluye entre el momento en que presiona el interruptor o el pedal remoto y el momento en que realmente obtiene un arco. Por lo general, es menos de medio segundo.
- Posflujo: establece el tiempo que el gas de la antorcha fluye después de que termina el arco para mantener el metal de aporte fundido alejado de la atmósfera mientras se enfría y solidifica.
- Pendiente ascendente: esta es la tasa a la que aumenta el amperaje desde el amperaje inicial cuando se inicia el arco hasta el amperaje máximo establecido.
- Pendiente descendente: esta es la velocidad a la que el amperaje disminuye desde el amperaje máximo, por lo que la terminación repentina del arco no deja un defecto como un ojo de pez o una grieta de cráter.
- Amperios de inicio: el amperaje establecido cuando el arco se inicia inicialmente antes de que suba al máximo establecido. Esto puede evitar el choque térmico del metal base.
- Amperios finales: el amperaje establecido en pendiente descendente antes de desconectarse.
- Frecuencia de pulso: esta configuración ajusta cuántos pulsos por segundo hay. Las frecuencias de pulso más altas tienden a enfocarse en el arco.
- Porcentaje de pulso máximo: esto le permite controlar el efecto del pulso para limitar la entrada de calor o simplemente para agitar el charco.
- Ancho de pulso: establece la cantidad de tiempo que permanece encendido el amperaje de pulso alto.
Con estos ajustes, la soldadura TIG es extremadamente personalizable. Esto es parte de por qué la soldadura TIG puede unir metales particularmente delgados y aquellos metales con propiedades que los hacen difíciles de soldar con otros métodos.
Antorcha TIG
Lo que hace que la soldadura TIG sea única es que la antorcha está diseñada para encerrar el electrodo en un campo de gas inerte para que el metal fundido de la soldadura no quede expuesto al oxígeno u otros contaminantes en la atmósfera. Como tal, tiene características especializadas.
El mango en sí está enfriado por aire o por agua. El enfriamiento por aire es más simple y da como resultado una antorcha más liviana y fácil de manejar. Algunos soldadores, sin embargo, informan que, por lo general, solo pueden soldar TIG durante unos diez minutos antes de que necesiten tomar un descanso para dejar que el mango de la antorcha se enfríe.
Una antorcha enfriada por agua, por otro lado, se enfría a través del agua que fluye a través de los tubos dentro del mango. Luego, el agua caliente se lleva a un tanque de agua cuando el calor se disipa mediante un ventilador que sopla aire sobre las bobinas por las que pasa el agua antes de volver al mango, enfriada.
Este método es más efectivo, pero requiere peso adicional, menor agilidad y mantenimiento regular. Si solo suelda TIG ocasionalmente, puede que no valga la pena, pero es esencial en entornos de fabricación donde la misma soldadura se repite hasta el infinito y la velocidad es un factor.
Electrodo no consumible
La soldadura TIG utiliza un electrodo no consumible para entregar la corriente al arco de soldadura. Se usa tungsteno porque tiene la temperatura de fusión más alta entre los metales puros, a 3422 °C (6192 °F), y por lo tanto no contamina la soldadura al introducir rastros del elemento del electrodo. La pureza de la soldadura depende tanto de la ausencia de contaminación que, si el electrodo de tungsteno alguna vez toca el charco de soldadura, debe volver a formarse (preferiblemente en una amoladora que se use solo para moler tungsteno) antes de la siguiente soldadura.
Sin embargo, diferentes condiciones a veces requieren diferentes tipos de electrodos.
- Los electrodos de tungsteno puro son asequibles y proporcionan un arco estable en aluminio y magnesio, especialmente cuando se usa una punta esférica.
- Los electrodos toriados son los electrodos más comunes porque el torio se mezcla con el tungsteno para hacer una punta de electrodo más fuerte, que permanecerá afilada y durará más que el tungsteno puro. Sin embargo, cuando trabaje con electrodos toriados, debe tener una ventilación adecuada y precauciones de seguridad, ya que es ligeramente radiactivo.
- Los electrodos ceriados se utilizan a menudo en aplicaciones de CC con proyectos de bajo amperaje o piezas pequeñas e intrincadas.
- Los electrodos con lantano son muy versátiles y funcionarán en máquinas de alimentación de CA y CC. Proporcionan arcos estables y funcionan bien con corrientes bajas.
- Los electrodos de circonio se usan en proyectos de CA donde se necesita un electrodo fuerte que sea resistente a la contaminación.
- Los electrodos de tierras raras ofrecen un arco estable para proyectos de CA y CC y tienden a durar más.
Los electrodos vienen en diámetros que van desde 0,04 a ¼ de pulgada, aunque un diámetro de 1/16 a 1/8 es adecuado para la mayoría de las aplicaciones. La forma de la punta del electrodo afecta la forma en que el arco se desplaza hacia el metal, por lo que se debe moldear el electrodo para diferentes funciones.
Al soldar un metal ferroso como el acero, por ejemplo, querrá una punta puntiaguda para concentrar el arco en el metal. Puede afilar el electrodo hasta un punto con una muela abrasiva. Preferiblemente se debe utilizar una muela abrasiva que sólo se utilice para este fin, para que el electrodo no se contamine con restos de otros metales.
También querrá evitar respirar el polvo creado ya que el tungsteno es ligeramente radiactivo. Un método más consistente es usar un sacapuntas de electrodo de tungsteno que funciona como un sacapuntas.
Al soldar metales no ferrosos como el aluminio y el magnesio, por otro lado, querrá un electrodo con una punta redondeada o cónica, para que el arco se extienda sobre un área más amplia. Para lograr esto, derrita el electrodo ejecutando la soldadura TIG con alimentación de CC con el electrodo configurado como el polo positivo (DCEP), iniciando el arco en una pieza de cobre (u otra pieza de metal limpia) con el gas argón encendido.
Con el amperaje lo suficientemente alto, el tungsteno se derretirá y formará una gota en la punta. Luego puede detener el arco, permitiendo que el tungsteno se enfríe, cambie a alimentación de CA y comience a soldar.
Taza de cerámica
La copa de cerámica de la antorcha actúa como una boquilla para dar forma al cono de gas inerte que protege la soldadura de la contaminación. Las copas, que suelen ser de color rosa, vienen en una variedad de tamaños que afectan el tamaño del cono de gas inerte. Por lo general, el sistema de numeración corresponde a cuántos 16 de pulgada de ancho tiene el diámetro, de modo que un #5 tiene 5/16 de pulgada de ancho y un #9 tiene 9/16 de pulgada de ancho.
Idealmente, el electrodo de tungsteno sobresale de la copa de cerámica alrededor de 1/8 de pulgada. Cuando se inclina en un ángulo de 10 a 15 % para conducir el charco de soldadura, debe poder descansar el borde de la copa de cerámica sobre el metal, asegurándose de que el electrodo esté siempre a una distancia constante del metal a medida que avanza a lo largo de la costura. Esta es una técnica conocida como caminar la copa.
Gas inerte (de protección)
Se bombea un gas inerte a través de la antorcha TIG y dentro de la copa de cerámica, lo que crea un cono alrededor del electrodo de tungsteno para evitar que el oxígeno u otros contaminantes en la atmósfera interactúen con el metal fundido, lo que comprometería la integridad de la unión. El suministro de gas suele ser un tanque separado de la fuente de alimentación, por lo que es importante que verifique que la válvula de gas del tanque esté abierta antes de soldar.
El tipo de gas inerte utilizado varía según el tipo de material que se está soldando, el diseño de la junta y la apariencia final deseada de la soldadura.
- El gas argón puro se usa más comúnmente porque se puede usar en cualquier tipo de metal, proporciona un escudo efectivo y ayuda a prevenir defectos debido a la variación de la longitud del arco. Cuando se utiliza gas argón puro, el arco es estrecho y concentrado, por lo que se obtiene una soldadura muy precisa y las áreas exteriores del arco no se sobrecalientan mientras se suelda.
- Las mezclas de gases de argón y helio se usan con mayor amperaje para lograr soldaduras más calientes porque el helio conduce el calor para que llegue a los bordes del baño de soldadura.
- Las mezclas de gases de argón e hidrógeno a veces se usan porque el hidrógeno (en una concentración del 5 % o menos) aumenta el calor mientras se suelda y crea un cordón de soldadura ancho y caliente que penetra profundamente en el metal.
- Cuando se utiliza gas helio como gas de protección inerte, se conoce como soldadura heliarc. El helio se utiliza para aumentar la penetración de la soldadura en una junta, aumentar la velocidad de soldadura y para soldar metales con alta conductividad térmica, como el cobre y el aluminio.
Metal de relleno
Mientras una mano sostiene la antorcha TIG en su lugar y crea el baño de soldadura, la otra mano alimenta manualmente el baño de soldadura con el metal de aporte que formará la unión. El tipo de metal de aporte que use variará mucho según los materiales que esté soldando. El truco de la soldadura TIG es mantener el relleno dentro del cono de gas inerte en todo momento para evitar la contaminación de la soldadura, pero asegúrese de que el metal nunca entre en contacto con el electrodo de tungsteno para evitar la contaminación del electrodo.
Pedal de pie (o interruptor de antorcha)
Hay algunas formas diferentes de iniciar el arco y comenzar la soldadura. Una forma es configurar la fuente de alimentación de su soldadora TIG para que arranque manualmente, en cuyo caso, tan pronto como el electrodo esté dentro del alcance de la pieza de trabajo, se activará el arco. Más comúnmente, querrá colocar la antorcha TIG y el metal de aporte en su lugar y luego activar el arco con un interruptor en la antorcha TIG o un pedal.
Si usa un interruptor en la antorcha TIG, cuando presiona el botón, se activa el arco y comienza la soldadura.
- Si usa la configuración 2t, el interruptor está encendido en el amperaje establecido en la fuente de alimentación o está apagado.
- Si usa la configuración 4t, al presionar el gatillo se inicia el arco a un amperaje más bajo. Al soltar el gatillo, la pendiente asciende hasta el ajuste de amperaje máximo. Presionar el gatillo nuevamente hace que disminuya a un amperaje más bajo y soltarlo detiene el arco.
Si usa un pedal, tiene aún más control sobre el amperaje. El pedal es sensible a la presión y funciona de la misma manera que funciona el acelerador de un automóvil. Presionar el pedal ligeramente dará como resultado un amperaje bajo, y presionarlo con más fuerza dará como resultado el amperaje completo hasta el máximo establecido en la configuración de la fuente de alimentación. Con este control, usted mismo puede aumentar y disminuir el amperaje, lo que le permite controlar el calor durante cada fase de la soldadura.
Si se selecciona la configuración de inicio de alta frecuencia TIG en la fuente de alimentación, cuando se activa el interruptor por primera vez, comenzará a una frecuencia alta que puede crear un arco incluso a través de una pulgada de espacio entre el electrodo de tungsteno y el metal. Luego, la frecuencia cae al amperaje preestablecido. Esta función es útil para mantener el electrodo de tungsteno a una distancia segura del baño de soldadura, a fin de evitar la contaminación.
Equipo de seguridad esencial para soldadura TIG
La soldadura es extremadamente peligrosa. No solo tiene que lidiar con corrientes eléctricas y metales fundidos calientes, sino que la luz producida puede dañar sus ojos y se pueden formar gases tóxicos cuando se calientan los metales o los contaminantes en los metales. Los soldadores deben protegerse con el equipo de protección adecuado.
- Los guantes de cuero ligeros y finos protegen del calor y las descargas eléctricas.
- Las camisas de manga larga con cuello alto protegen la piel del metal fundido rociado.
- Los cascos opacos con lentes de ojos oscuros y cobertura completa de cabeza y cuello protegen contra el daño de los rayos UV. Debido a que la soldadura TIG no produce humo, la luz producida durante la soldadura es más brillante e intensa que otros métodos de soldadura.
- Las placas frontales de tipo cristal líquido que se oscurecen automáticamente al exponerse a la luz brillante del arco golpeado protegen los ojos de los destellos brillantes y la exposición a los rayos UV. También se puede usar un casco de soldadura con una lente polarizada fija, pero la lente que se oscurece automáticamente le permite colocar la antorcha TIG en su lugar con el protector hacia abajo, lo que reduce la posibilidad de que se salga de su lugar cuando la coloca en su lugar.
- Las cortinas de soldadura transparentes hechas de una película de plástico de cloruro de polivinilo protegen a los compañeros de trabajo cercanos de los rayos UV producidos durante el arco eléctrico.
- La ventilación adecuada o las máscaras de gas protegen de los gases tóxicos. El arco de una soldadora TIG puede descomponer el aire circundante para formar ozono y óxidos nítricos o descomponer los materiales de limpieza y desengrasado para formar gases venenosos. Aunque los niveles de ozono y óxido nítrico suelen ser moderados, la duración de la exposición, la exposición repetida y la calidad y cantidad de la extracción de humos pueden causar enfisema y edema de los pulmones, lo que puede conducir a una muerte prematura.
Siempre es mejor prevenir que lamentar. Ahora que tiene todo lo que necesita, puede comenzar a soldar TIG de la manera correcta, de inmediato.