La soldadura TIG, que significa soldadura de gas inerte de tungsteno, es un método de soldadura que emplea el uso de gas de tungsteno para ejecutar cortes suaves y precisos.
La historia de la soldadura TIG
La soldadura TIG tiene una larga historia y ha sido un proceso valioso desde sus inicios. En los primeros días, se lo conocía como Heliarc, un proceso patentado por Linde Company. El motivo de la nomenclatura “Heliarc” fue que el gas de protección era helio. Esto creó un arco muy caliente que podría usarse para casi cualquier material. Debido a la rápida disipación del calor, las aleaciones de aluminio se soldaban más fácilmente ya que la entrada de calor era mayor que en los métodos anteriores.
El helio todavía se utiliza a menudo cuando se sueldan aleaciones como el titanio. Las mezclas de helio-argón o helio-hidrógeno ofrecen aún más ventajas para la concentración de calor. El alto calor se prestó más a un diseño enfriado por agua, que podría hacerse más pequeño que las voluminosas antorchas originales enfriadas por aire, aunque se requería más equipo.
El uso de tungsteno ha sido la clave para crear una fuente de electrodos no consumibles. El tungsteno es un metal natural que ahora se usa ampliamente en la soldadura debido a su extrema dureza y resistencia a la temperatura.
Dado que el punto de fusión está por encima de los 4000 °F, se puede usar para unir aleaciones de alta temperatura sin “escupir” ni depositar tungsteno en la soldadura. Este era un problema que se observaba a menudo cuando se realizaba la soldadura por arco con carbono, con aleaciones sin carbono (no ferrosas), como las aleaciones de acero inoxidable a base de níquel. Tiene una tendencia a depositar carbono en el charco de soldadura creando soldaduras indeseables. La soldadura por arco de carbono todavía se usa con un amperaje muy bajo para la soldadura fuerte por arco eléctrico de conductos galvanizados.
Usos del soldador TIG
El proceso de uso de tungsteno en la soldadura ahora se conoce como soldadura de gas inerte de tungsteno (TIG) y se ha convertido en el método más efectivo para soldaduras de alta calidad en la industria de tuberías y recipientes a presión. También se usa mucho en la industria aeronáutica debido a su capacidad para controlarse finitamente. Muchos soldadores confían en la soldadura TIG para las “pasadas de raíz”, que es el proceso de conectar dos caras individuales para formar una estructura.
Para aplicaciones de carbono e inoxidable, el gas de protección es casi exclusivamente argón. Con este gas, el soplete permanece relativamente frío y el operador puede usar guantes livianos y ropa protectora. Para soldar, estos materiales utilizan corriente negativa de electrodo de corriente continua (DCEN), una vez denominada polaridad recta. El electrodo que se usa comúnmente para estas aleaciones contiene torio (EWTH-1 o 2). La “E” representa “Electrodo”. La “W” representa “Wolfram”. El “TH” representa “torio”. El “1 o “2” representa el porcentaje del torio. El tungsteno se afila hasta un punto y el arco es muy visible y preciso. Se requiere un amperaje mucho menor y la entrada de calor relativamente baja produce valores de impacto Charpy mucho más adecuados. El soldador puede identificar la ubicación de la soldadura y observar el charco con mayor claridad.
Para aleaciones de aluminio y cobre, se utiliza tungsteno “puro” “EWP”. No se afila cuando se prepara el EWTH-1 o el EWTH-2. Para este tipo de soldadura se utiliza corriente alterna (AC). Se dice que la corriente alterna tiene un efecto de limpieza superior al de la corriente continua. Para minimizar la contaminación del tungsteno, se debe formar una bola en el extremo del tungsteno golpeando un arco en una pieza de cobre limpia. Será necesario utilizar una copa más grande para el tungsteno más grande. Se debe eliminar todo el óxido del metal que se va a soldar, lo que se puede lograr esmerilando, lijando o usando un producto químico como Zepsolve. No se logrará una soldadura exitosa sin eliminar TODO el óxido, o el arco deambulará y no penetrará el óxido.
Requisitos de soldadura TIG
La limpieza es imperativa con el proceso de soldadura TIG, incluso en las aplicaciones de carbono e inoxidable. Para el acero al carbono, se debe quitar la cascarilla de laminación para eliminar la contaminación en la soldadura. El soldador notará manchas oscuras en el charco y, al solidificarse, habrá una inclusión que aparecerá en una radiografía.
Para los materiales inoxidables, habrá inclusiones de óxido de cromo si el material no se limpia. Las aleaciones de acero inoxidable austenítico deben limpiarse con productos químicos, un cepillo o un disco abrasivo fabricado especialmente para aleaciones de acero inoxidable o níquel.
Una ventaja de soldar con el proceso TIG es que nunca se debe permitir que la serie 300 exceda los 350 °F y la máquina de soldadura TIG se usa a amperajes más bajos, por lo que la entrada de calor se mantiene al mínimo. El acero inoxidable de la serie 300 (martensítico) o (ferrítico) debe tratarse de manera similar al acero al carbono. Estos materiales tienen poco o ningún contenido de níquel. Las series martensíticas son altamente templables mientras que las series ferríticas no lo son. En cualquier caso, el proceso de soldadura TIG permite que el contenido metalúrgico permanezca prácticamente intacto debido a una zona afectada por el calor (HAZ) más pequeña.
Para soldar aleaciones de cobre con el proceso de soldadura TIG, se requiere una gran cantidad de precalentamiento. Por lo general, se requiere un mínimo de 1100 °F. Idealmente, se utiliza una antorcha enfriada por agua. El soldador debe usar guantes mucho más gruesos y ropa protectora.
El mejor escenario es que una persona utilice el soplete de precalentamiento mientras la otra suelda. El calor debe mantenerse en todo momento durante la soldadura. Una ventaja de las aleaciones de cobre es que no se endurece por calentamiento y enfriamiento. Para endurecer el cobre hay que “trabajarlo”. Doblar, comprimir o estirar es adecuado como proceso de endurecimiento de este material. Observar el color del cobre no es indicativo de la cantidad de calor aportado. En cambio, se requiere un termómetro para medir la cantidad de entrada de calor. Un indicador de temperatura manual es el método más adecuado. El calor máximo no debe exceder los 1,600 °F.
Equipo de soldadura TIG recomendado
La soldadura TIG requiere una fuente de energía, preferiblemente con una función de alta frecuencia incorporada. Idealmente, se utiliza una fuente de alimentación AC-DC. La alta frecuencia se utiliza para mejorar el inicio del arco para aplicaciones de carbono e inoxidable.
Para aleaciones de aluminio y cobre, la alta frecuencia es continua, lo que ayuda en la limpieza. La alta frecuencia continua da como resultado una soldadura notablemente más limpia en ambos lados de la soldadura. Es posible “arrancar desde cero” el arco, pero existe una mayor posibilidad de contaminación del electrodo ya que el tungsteno debe hacer contacto o casi hacer contacto con la pieza de trabajo.
Con alta frecuencia, el arco puede iniciarse sin estar en contacto con la pieza de trabajo. El arco se transfiere al electrodo a través de una pinza de cobre que está rodeada por un cuerpo de pinza de cobre. Dado que el cobre prácticamente no tiene resistencia a la corriente, prácticamente no hay pérdida de corriente entre el cable de alimentación y el tungsteno.
El gas de protección se transmite a través de una manguera que se encuentra en el centro del cable que se aloja dentro del conjunto del soplete. Para mejorar aún más la cobertura de gas, hay orificios en el cuerpo del collarín. Esto también ayuda en el enfriamiento de la antorcha.
Se usa una taza de cerámica para dirigir el gas hacia el charco. La copa de cerámica no permite que se adhieran salpicaduras y bloqueen el flujo de gas. El tamaño de la copa está relacionado con el número fraccionario del tamaño. Una copa número 4 tiene 4 dieciseisavos de pulgada o 1/4” de diámetro interior. Una copa número 8 tiene 8 dieciseisavos de pulgada o 1/2” de diámetro interior.
También hay copas de alto impacto disponibles que resisten el agrietamiento. Estos son un poco más caros, pero en realidad ahorran tiempo de inactividad al minimizar el tiempo que lleva reemplazar la copa rota o astillada. Una copa astillada crea turbulencia en el charco de soldadura que puede provocar una falta de fusión. No hay límite para la longitud del cable, pero 15 pies es una longitud adecuada para evitar la pérdida de corriente o flujo de gas.
En general, el proceso de soldadura TIG tiene más ventajas que cualquier otro, excepto por la tasa de depósito. El factor calidad compensa cualquier pérdida de velocidad.