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MIG. Soldadura de arco metálico con gas

Hasta hace pocos años los libros de soldadura recomendaban como equipo básico de soldadura el equipo oxiacetilénico y la soldadura por arco como herramientas básicas para soldaduras de taller y casa, ya que el equipamiento MIG ( metal-inert gas) o de alimentación de alambre, era considerado muy caro para el uso amateur, a pesar de sus ventajas. El equipamiento MIG era recomendado y en verdad fue originalmente diseñado, para alta producción en talleres solamente. Mucho ha cambiado en los años siguientes, y la introducción de unidades MIG de bajo costo y la competitividad del mercado ha traído a la soldadura por alimentación de alambre a un valor accesible para el soldador de casa y taller.

Como dijimos, la soldadura MIG fue concebida como una manera de agilizar la producción de aplicaciones industriales. La diferencia básica con la soldadura MIG, ( de las siglas en Inglés Metal Inert Gas) , a veces también designada como GMAW (de Gas Metal Arc Welding), o sea soldadura de arco a metal con gas, es que el de aporte es alimentado automáticamente a través de una pistola cuando la soldadura tiene lugar. El soldador no necesita parar para hacer cambios de electrodo. La compañía Airco de Estados Unidos, desarrolló el proceso MIG poco después de la Segunda  Guerra Mundial, y ha sido refinado desde entonces.

Las variadas ventajas del proceso MIG, también llamada soldadura gas arco metal o MAG, o soldadura de arco metálico con gas, aparte de las básicas de no parar para cambiar electrodos, incluyen: posibilidad de soldar en todas las posiciones; no hay remoción de escoria y las soldaduras son mas limpias con pocas salpicaduras comparadas con la soldadura por arco; la soldadura puede llevarse a cabo mucho mas rápido que con los otros métodos debido a que el régimen de alimentación de alambre es automático y ajustable, lo que trae aparejado menor distorsión de la pieza de trabajo debido a que menos calor es concentrado sobre la costura; el proceso trabaja bien sobre juntas que son irregulares o tienen espacios ranurados, y el amperaje, el tamaño del alambre y la velocidad de alimentación puede ser ajustados a un valor para hacer soldaduras ideales casi sin distorsiones sobre la hoja de metal. Existen mas ventajas que están relacionadas en cómo el soldador usa el equipo, y las veremos a continuación.

La soldadura gas arco metal o de arco protegido por gas (GMAW) es un proceso que funde y une metales mediante el calentamiento de los mismos con un arco establecido entre un electrodo de alambre de aporte alimentado continuamente, como se muestra en la figura anterior. La protección del arco y el baño de fusión de la soldadura fundida es con frecuencia obtenida usando gases inertes tales como el argón y helio, y esto es porque el proceso GMAW es además llamado proceso de soldadura por metal-gas inerte o MIG ( metal-inert gas). Dado que gases no inertes, particularmente el CO2 , son además usados,  GMAW parece un nombre mas apropiado. Este es el proceso de soldadura por arco mas ampliamente usado para aleaciones de aluminio.

El concepto básico del proceso GMAW fue introducido en los años 1920, pero no fue hasta 1948 en que se volvió disponible comercialmente. En un comienzo el mismo era considerado fundamentalmente como un proceso de electrodo de metal desnudo de pequeño diámetro y elevada corriente usando un gas inerte para protección del gas. Su aplicación primaria era para soldar aluminio.

Como resultado, el término MIG ( Metal Inert Gas) fue usado para describir el proceso y es aún una referencia corriente. El término MIG fue luego reemplazado por GMAW.

Subsiguientes desarrollos del proceso incluían la operación a bajas densidades de corrientes y corrientes continuas pulsantes, la aplicación de rangos mas amplios de materiales y el uso de gases reactivos (particularmente CO2) y mezclas de gases.

El desarrollo mas reciente ha llevado a la aceptación formal del término soldadura por arco de metal gas (GMAW) para el proceso, debido a que son usados gases inertes y reactivos.

Una variación del proceso GMAW usa un electrodo tubular en el cual polvos metálicos forman la mayor parte de los materiales del núcleo ( electrodo de núcleo de metal ). Tales electrodos requieren un recubrimiento de gas para proteger el baño de soldadura de la contaminación atmosférica.

El argón, helio y sus mezclas son usados para metales no ferrosos así como aceros inoxidables y aleaciones de aceros. La energía del arco es menos dispersa uniformemente en un arco de argón que en el arco de helio debido a la menor conductividad térmica del argón. Consecuentemente, el arco de plasma de argón tiene un núcleo de muy alta energía y el manto externo de menor energía térmica. Esto ayuda a producir una transferencia estable y axial de gotitas de metal a través de un arco de plasma de argón.

La formación de óxidos en la zona de soldadura de algunas aleaciones metálicas es aumentada cuando un calor elevado es aplicado y hay oxígeno presente. El calor elevado hace que el oxígeno reaccione con las superficies calentadas del metal para formar óxidos adicionales. La formación de óxidos adicionales con frecuencia modifica el rango de fusión de ciertos metales hasta un punto en que el baño de fusión de vuelve difícil de controlar.

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Cuando un soldador no puede controlar el baño de fusión, se producen fallas en la soldadura como agujeros de burbujas, cortocircuitos calientes y soldaduras quemadas. En estas ubicaciones donde se forma un cordón de soldadura, cuando óxidos excesivos están presentes, con frecuencia se producen bolsillos porosos que causan una inyección débil. Las mejores defensas contra la formación de óxido es usar un fundente decapante de soldadura aprobado o un gas inerte, como en el caso de la soldadura MIG o TIG. El mejor método es pararlas antes de que produzcan usando una envoltura de gas inerte en el área de soldadura. La soldadura estándar mediante arco usa un electrodo con un fundente especial que crea una envoltura o cobertura libre de oxígeno alrededor del metal fundido.

Hay técnicamente tres procesos diferentes sobre la transferencia de  metal con el equipamiento de soldadura MIG, pero el que nos interesa es llamado proceso de arco corto o de corto circuito. Los otros tipos son usados en procesos de grandes soldaduras industriales donde altos amperajes y alambres de soldadura de gran diámetro son usados. La mayoría de las máquinas MIG aptas para su uso en la casa y el taller son diseñadas para proceso de arco corto, donde el extremo fundido del alambre de soldadura toca el baño de fusión de la soldadura y crea un cortocircuito, y los diámetros de los alambres son de 0,06 a 0,11 cm. Los amperajes de estas máquinas raramente son mayores a 225 amperios y aún así pueden procesar materiales desde las hojas de metal de carrocería automotriz mas delgado a placas tan gruesas como ½ pulgada o 1,25 cm, un rango que ciertamente cubre una gran cantidad de aplicaciones.

Figura : El cable que va hacia la antorcha MIG debe transportar varios materiales diferentes, desde corriente eléctrica, hasta el electrodo de alambre y el gas de protección. La antorcha misma es simple, alimentando el alambre para mantener el arco de corto circuito  contra la pieza de trabajo, a la vez que mantiene la soldadura debajo de una envoltura de gas de protección.

Figura: La antorcha MIG básica es relativamente simple. En su interior hay un tubo de guía por el que se lleva el alambre, una llave que activa la potencia y el flujo de gas de protección. El cuello curvo, llamado "cuello de cisne", mantiene el tubo de contacto y la boquilla.

Figura : El alambre deba adaptarse perfectamente al tubo de contacto, ya que este es donde la potencia es transmitida al alambre de electrodo. Observe que el tubo de contacto está introducido dentro de la boquilla, y que el alambre sobresale algunos centímetros fuera de la boquilla. Es importante mantener un par de alicates a mano en todo momento para su soldadura MIG para mantener el largo de alambre que sobresale de la boquilla. Cuando el alambre desarrolla una pequeña bolita en su extremo, es mas fácil iniciar el arco si se corta la misma.

Figura : Vista transversal de una boquilla de electrodo auto protegido mostrando la extensión del electrodo

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