Soldadura MIG
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La soldadura MIG: Es un proceso de soldadura al arco sumamente sencillo, aunque requiere de habilidades técnicas muy específicas, el proceso permite al operador una mayor continuidad en la operación, al utilizar un material de aporte continuo suministrado de forma automática y protegido con una atmósfera de gas.
Sumario
Orígenes
La nociva acción de la atmósfera (oxidación acelerada por el calentamiento) sobre los electrodos sin recubrir durante la formación del arco, llevó a los investigadores a tratar de solucionar dichos inconvenientes.
Una de las primeras experiencias en busca de evitar dicho problema, se debió a los ensayos realizados por Alexander en 1910, quien pensó en eliminar la acción perniciosa del oxígeno que rodeaba al arco, haciendo que este último se produjera en una atmósfera de gas protector.
Alexander ensayó con diversos gases, logrando buenos resultados con el metanol, pero este requería de un complejo equipamiento, por lo que lo hacía poco viable.
En 1930, los estadounidenses H. M. Hobart y P. K. Devers desarrollaron el sistema de soldadura con gas inerte.
En 1942 fue desarrollado una variedad del sistema anterior por el norteamericano R. Meredith (creador del soplete para TIG) y en 1948 diversos ingenieros (desarrollo del sistema MIG), incluyen las soldaduras por arco en atmósfera de helio o argón, ambos gases inertes que alejan el oxígeno de la zona por soldar.
Descripción del proceso
El proceso MIG está definido como un proceso, de soldadura, donde la fusión, se produce debido al arco eléctrico, que se forma entre un electrodo (alambre continuo) y la pieza a soldar.
En la soldadura MIG (GMAW- soldadura por arco metálico en atmósfera gaseosa), un electrodo de metal (alambre de soldar) alimentado continuamente se funde formando un baño de fusión a velocidad constante y controlada. El alambre se conecta a un polo de voltaje constante mientras la pieza a trabajar se conecta al otro polo. Cuando se alimenta alambre y éste toca la pieza a trabajar, se forma un arco eléctrico. Este arco funde el alambre que es depositado en la pieza que se está trabajando.
La máquina soldadora consiste en una fuente de poder CC, un soplete, una puesta a tierra y un regulador de presión de gas. Cada fuente de poder tiene un interruptor de 7 posiciones cuya función es regular la corriente para soldar, un potenciómetro que regula la velocidad del alambre, un potenciómetro con interruptor y temporizador para ajustar el tiempo de soldadura por puntos (para aquellos modelos provistos con esta función). La corriente para soldar y la velocidad del alambre se ajustan tomando en cuenta el espesor del material que se va a soldar. Cuanto más grueso el material, tanto más alta la corriente para soldar y tanto más alta la velocidad del alambre. Para obtener mejores resultados, la velocidad del alambre puede regularse con precisión durante la soldadura, pero además en este proceso no tenemos recubrimiento, por lo que la atmósfera de protección lo provee un gas inerte o activo.
Tipos de procesos
Semiautomático
La tensión de arco (voltaje), velocidad de alimentación del alambre, intensidad de corriente (amperaje) y flujo de gas se regulan previamente.
El arrastre de la pistola de soldadura se realiza manualmente.
Automático
Todos los parámetros, incluso la velocidad de soldadura, se regulan previamente, y se aplican en forma automática.
Robotizado
Este proceso de soldadura, se puede robotizar a escala industrial. En este caso, todos los parámetros y las coordenadas de localización de la unión a soldar; se programan mediante una unidad específica para este fin. La soldadura la realiza un robot al ejecutar la programación.
Condiciones operacionales
El comportamiento del arco, el tipo de transferencia del metal a través del mismo, la penetración, forma del cordón, etc., están condicionados por una serie de parámetros entre los que se destacan:
Polaridad
Afecta al tipo de transferencia, penetración, velocidad de fusión del alambre, etc. Normalmente, se trabaja con polaridad inversa (DC +).
Tensión de arco (Voltaje)
Este parámetro puede regularse a voluntad desde la máquina soldadora y resulta determinante, en el tipo de transferencia.
Velocidad de alimentación del alambre
En este proceso no se regula previamente, la intensidad de corriente (amperaje), sino que ésta, por el fenómeno de autorregulación, resulta de la velocidad impuesta al alambre.
Naturaleza del metal base
Presenta una notable influencia, sobre el tipo de transferencia del metal, penetración, aspecto del cordón, proyecciones, etc.
Ventajas y desventajas
Ventajas
- La superficie soldada queda limpia y sin escoria.
- Permite soldar con mayor facilidad espesores delgados.
- El arco es visible y se puede soldar en cualquier posición.
- De todos los métodos de soldadura, el MIG es el que mantiene concentrado el material de aporte a través del arco.
- La velocidad de fusión del material de aporte es muy alta (se pueden lograr hasta 100 in/min) por lo cual se presenta menos distorsión en el material.
- La densidad de corriente es más alta que con otros métodos.
- Con la soldadura MIG se consigue mayor penetración que con otros métodos.
- En las uniones en V se requiere un chaflán más pequeño que el empleado para soldar con electrodo revestido ordinario, lo cual implica menos material de aporte para llenar el chaflán y menos calentamiento.
- Grandes cordones sin interrupción.
- Eficiencia del electrodo del 98%.
- Hay un menor número de empalmes en cordones largos y hay pocas salpicaduras.
Desventajas
- Mayor costo del equipo.
- Distancia limitada entre el equipo y el lugar de trabajo.
- Dificultada para trabajar al aire libre.
- Enfriamiento más rápido en comparación con otros métodos.
- Limitación en lugares de difícil acceso.
- Mano de obra calificada.
Equipamiento
- Equipo para soldadura por arco, con sus cables.
- Suministro de gas inerte para la protección de la soldadura con sus respectivas mangueras.
- Mecanismo de alimentación automática de electrodo continúo.
- Electrodo continúo.
- Pistola para soldadura con sus mangueras y cables.
Generador de soldadura
Los generadores más adecuados para la soldadura por el procedimiento MIG son los rectificadores y los convertidores (aparatos de corriente continua). La corriente continua con polaridad inversa mejora la fusión del hilo, aumenta el poder de penetración, presenta una excelente acción de limpieza y es la que permite obtener mejores resultados
Como la máquina no tiene control de amperaje, no se puede emplear para soldadura ordinaria con electrodo revestido, aunque hay algunas máquinas con diseño especial que se pueden emplear para ambos métodos.
Electrodo continuo (Alambre)
Se utiliza un alambre de acero revestido de cobre como electrodo y un gas inerte. Los tipos de alambre mas utilizados son:.
- Alambre macizo: Utilizado SIEMPRE con un gas protector.
- Alambre tubular: Núcleo de polvos minerales y se utiliza con gas.
- Alambre tubular sin gas: Núcleo de polvos minerales que, cuando arden, desprenden un gas para proteger el arco. Se utiliza SIEMPRE sin gas.
Alimentador de alambre
El mecanismo alimentador debe impulsar automáticamente el alambre electrodo desde la bobina al conjunto de cable y pistola, conduciéndolo hacia el arco. La alimentación en la soldadura MIG puede realizarse de dos maneras:
- Halando el alambre.
- Empujando el alambre.
En ambos sistemas se tiene un regulador de salida de alambre que automáticamente regula el amperaje. Al aumenta la salida de alambre al área de soldadura, simultáneamente se aumenta la intensidad de corriente de salida. En el sistema de empuje, no se puede alimentar alambres por conductos de más de 12 pies de longitud, particularidad que limita la distancia del soldador con respecto a la pieza a ser soldada.
Los alimentadores de alambre utilizan diferentes tipos de rodillos impulsadores que se pueden instalar fácilmente, esto permite la utilización de diferentes clases y diámetros de alambre.
Pistolas para soldadura
Existen muchos tipos y marcas de pistolas para soldadura MIG, pero todas caben dentro del los sistemas de arrastre (o tracción) y de empuje.
Existen pistolas refrigeradas por aire o por agua, y su función es la de conducir el alambre de alimentación hacia el arco a través de una boquilla guía en la que el alambre toma también la corriente. El contacto entre la boquilla y el alambre debe ser bueno, pues los voltajes son muy bajos para superar una resistencia de contacto demasiado elevada.
La boquilla para la salida de gas, sobre el extremo de la pistola es metálico también. Todas las pistolas están provistas de un control que al accionarlo permite el paso simultáneo de gas protector, corriente, alambre y agua (cuando son refrigeradas con agua), al soltar el control, que generalmente es en forma de gatillo, la corriente eléctrica y el alambre se detienen, pero el gas continúa fluyendo durante un corto tiempo mientras se enfría el baño de soldadura.
También existen pistolas que llevan incorporadas el carrete de alambre de aportación (A). Con estas pistolas se utilizan rollos de 1 ó 2 libras, son portátiles y permiten hacer soldaduras a más de 15 m del cuadro de control y más de 60 m del equipo. El peso total de la pistola, sin embargo, es mucho mayor.
Mangueras y cables
En la soldadura MIG se necesitan cables para conducir la corriente eléctrica y manqueras para conducir el gas y el agua (cuando la pistola es refrigerada por agua). Es de anotar que se debe tener cuidado al seleccionar el calibre del cable para que esté de acuerdo con el amperaje que puede suministrar la máquina. En equipos automáticas se pueden tener amperajes hasta 600 A.
Reguladores y medidores
Estos instrumentos se utilizan para controlar correctamente la salida de gas protector, su función es la de disminuir la alta presión de gas que sale del cilindro y suministrar a la pistola el flujo necesario de gas, de acuerdo con el trabajo que se vaya a realizar.
El regulador esta compuesto por un manómetro y un fluviómetro, el manómetro indica la presión a que se encuentra el gas dentro del cilindro y el fluviómetro es un tubo de vidrio con una esfera pequeña dentro del tubo.
Cuando se requiere graduar el flujo de gas, se abre la llave reguladora del fluviómetro y pasa una corriente de gas a través de él, lo cual hace que se levante la esfera hasta el valor exacto que se está suministrando a la pistola.
Gas de Protección
El propósito del gas en la soldadura MIG es protegerla contra la acción de los componentes del aire, especialmente del oxígeno y del nitrógeno.
El gas de protección ha de mantenerse a un flujo adecuado, para que la atmósfera de protección sea la más adecuada.
Del gas protector dependerá en gran medida la calidad obtenida en la soldadura. Los gases utilizados en el proceso de soldadura MIG son gases inertes (que no reaccionan o no se combinan con otros elementos), y son el argón, el helio o una mezcla de ellos para aplicaciones específicas o particulares. El gas más utilizado es el argón, porque se necesita más cantidad de helio para producir los mismos efectos debido a que el helio es más liviano. Sin embargo, el helio es más adecuado para espesores gruesos porque produce un arco más caliente y mayor penetración, el helio es mejor también para soldar materiales de alta conductividad térmica como el cobre.
Cuando se suelda aceros al carbono o débilmente aleado, con argón como gas protector, es muy fuerte la tendencia a producirse socavaciones. Y mordeduras en la soldadura, y el arco parece que es arrastrado hacia cualquier mancha de oxido del acero.
Para todos los tipos de aceros se puede añadir una pequeña cantidad de dióxido de carbono al gas inerte, esta adición de gases estabiliza el arco, reduce las mordeduras y las proyecciones, además de mejorar la transferencia.
El dióxido de carbono puro (el cual es un gas activo) tiene ciertas ventajas para la soldadura de aceros al carbono o de baja aleación y se utiliza mucho en vez del argón, porque su costo es más bajo y también aumenta la velocidad de soldadura y la penetración. Sin embargo, produce más salpicaduras y el arco es áspero.
Medidas de seguridad
El proceso de soldadura ha de realizarse preferentemente en áreas asignadas de forma específica, para evitar que personal ajeno al proceso pueda en determinado momento salir lastimado.
Toda soldadura al arco, genera rayos ultravioleta, los que de incidir directamente en la retina por un periodo prolongado de tiempo pueden producir ceguera. Debido a esto, siempre ha de utilizarse una protección específica, a través de una máscara de soldadura; también han de protegerse manos, brazos y cuerpo.
Fuentes
- GIACHINO, J. W.; WEEKS, W. (1999). Técnica y práctica de la soldadura. Barcelona: Reverté.
- ZABARA, O. (1989). Soldadura y técnicas afines, tomos I, II y III. Madrid: Bellisco.
- Hernández, Germán. “Manual del soldador”. Madrid: M-44.384, 2007.
- Kalpakjian, Serowe. “Manufactura, ingeniería y tecnología”. Pearson, Educación, 2002.
